CS245086B1 - Method of formaldehyde separation from reactive gases - Google Patents

Description

245086

Vynález rieši spůsob separácie formalde-hydu z reakčných plynov oxidačnej dehyd-rogenácie metanolu na striebornom kataly-zátore. Výroba formaldehydu z metanolu sa u-skutočňuje oxidačnou dehydrogenáciou ply-nem obsahujúcim kyslík v plynnej fáze nakovových katalyzátoroch, přednostně nastriebre, alebo oxidáciou plynom obsahujú-cim kyslík v plynnej fáze na oxidových ka-talyzátoroch, přednostně na oxidoch molyb-denu a železa.

Pri postupe výroby formaldehydu z me-tanolu používajúcom oxidový katalyzátor(CSSR pat. 182 499, ZSSR pat. 408 504, NSRpat. 2 442 311, NSR pat. 2 450 931, NSR pat. 2 608 823) prebieha při teplote 530 — 650 Kv hlavnej miere oxidačná reakcia:

CH3OH + 0,5 O2 - CH2O + H2O ΔΗ = —156,3 kjmol-i

Reakčné teplo sa využívá pre výrobu pá-ry, pričom výměna tepla sa uskutočňuje vovrstvě katalyzátora. Z reakčných plynov saabsorpciou do vody vypiera formaldehyd,pričom vzniká roztok formaldehydu s ma-lým množstvom metanolu.

Pri postupe výroby formaldehydu z me-tanolu, používajúcom strieborný katalyzá-tor v róznej formě a různého uloženia(CSSR pat. 167 763, ZSSR pat. 175 043, ZSSRpat. 358 310, NSR pat. 1 231 229, NSR pat.1 285 995) prebiehajú pri teplote 820—970 Kvedl'a seba v hlavnej miere reakcie dehyd-rogenácie metanolu: GH3OH CHa -I- H2 ΔΗ = 85,3 kjmol-1 a reakcia oxidácie metanolu:

CH3OH + 0,5 O2 -> CH2O + H2O ΔΗ = —156,3 kjmol-i

Kombinovaný výrobný postup používá vprvom reaktore strieborný katalyzátor a popřidaní vzduchu do žkonvertovanej zmesipoužívá v druhom reaktore oxidový kata-lyzátor (U. S. pat. 2 519 788, U. S. pat. č. 3 987 107). Výrobný postup používajúci striebornýkatalyzátor je vo všeobecnosti uskutočňo-vaný vedením zmesi metanol — plyn, obsa-hujúci kyslík, připadne zmesi metanol — vo-da — plyn, obsahujúci kyslík, vyhriatej nateplotu 360 — 390 K, cez vyhriatu nepohyb-livú vrstvu katalyzátora pri teplote 820 až970 K a pri tlaku 50 — 200 kPa. Autoterm-nosť procesu sa dosahuje reguláciou po-měru metanolu, plynu obsahujúceho kyslíka inertov. Konvertovaný plyn sa ochladzujeza katalytickým lůžkom. Ochladený konver-tovaný plyn sa ochladzuje za katalytickým ložkom. Ochladený konvertovaný plyn saabsorbuje do vody a získává sa vodný roz-tok formaldehydu s malým množstvom ne-zreagovaného metanolu, alebo sa metanolrektifikačne oddeíuje a recykluje do pro-cesu.

Chladenie konvertovaného plynu sa usku-točňuje bezprostředné za katalytickým lož-kom priamo vodou alebo· roztokom získa-ným v absorpčnom systéme [NSR pat. č.2 011 676, CSSR pat. 184 646), alebo nepria-mo vodou za účelom výroby páry (ZSSRpat. 946 640, G. B. pat. 1 567 921, NSR pat.2 002 789, NSR pat. 2 546 104), tiež vypařo-váním do procesu vedeným metanolom,(ČSSR pat. 184 646, ZSSR pat. 536 158), při-padne roztokom destilovaným za účelomrecyklácie nezreagovaného metanolu doprocesu.

Takto ochladený konvertovaný plyn savedie buď priamo do absorpčného systému,ktorý může byť z jedného aparátu (ČSSRpat. 181 239, RSR pat. 65 503), alebo z via-cerých aparátov (U. S. pat. 3174 911, U. S.pat. 3 606 732, G. B. 970 855), připadne saochladzuje nepriamo s využitím pre vypa-rovanie metanolu cirkulováním metanolumedzi sytiacim aparátom a kondenzátorom.

Postup výroby formaldehydu s neúplnoupremenou metanolu používá zmes meta-nol—plyn obsahujúci kyslík s prebytkommetanolu. Zmes sa připravuje v sytiacomzariadení, kde sa privádza vzduch, čerstvýmetanol a recyklovaný metanol. Kvapalinavypařovaná do vzduchu sa ohrieva jej cir-kuláciou medzi sytiacim zariadením a kon-denzátorom. Na požadovanú teplotu sa vsytiacom zariadení dohrieva nepriamo vod-nou parou. Vzniknutá zmes sa prehrievana teplotu 360 — 390 K a vedie na kataly-tické lůžko z krystalického striebra o tep-lote 820 — 920 K. Rýchle nepriame ochladenie konvertova-ného plynu bezprostredne za katalytickýmlůžkom zabráňuje priebehu vedlejších re-akcií. Uskutočňuje sa vodným roztokomformaldehydu z rektifikačnej kolony s vy-užitím tepla pre rektifikačné oddelenie ne-zreagovaného metanolu od produktu a re-cykláciu metanolu do procesu. Na teplotu360 — 390 K ochladené reakčné plyny savedu do kondenzátora nepriamo ochladzo-vaného cirkuláciou metanolu zo sytiacehozariadenia. Ochladené plyny spolu so skon-denzovanou kvapalinou sa vedu do absor-béra, kde sa z plynov· vodou a ochladenímvypiera formaldehyd a metanol. Absorpciasa uskutočňuje v troch stupňoch, pričomv smere prúdenia a plynu v prvom stupnicirkuluje roztok o teplote 320 — 330 K, vdruhom stupni cirkuluje roztok o teplote300 — 310 K a třetí stupeň sa skrápá čerst-vou vodou o teplote 276 — 298 K.

Inertně plyny odchádzajúce z absorbéra opúšťajú proces alebo sa můžu ďalej spra- covať, Roztok získaný v absorpcii sa vedie 245088 5 do rektifikačnej kolony na oddelenie meta-nolu od produktu. Na rektifikačné oddele-nie metanolu, ktorý sa do procesu recyklu-je, od produktu sa využívá měrné teplo o-chladenia reakčných plynov bezprostredneza katalyzátorom, a to cirkuláciou rozto-ku medzi reaktorom a rektifikačnou kolo-nou. Ostatná potřebná energia sa do rek ti-filkácie dodává nepriamo· pomocou vodnejpáry. V závislosti od druhu a polohy čerpadlaplynu sa proces uskutočňuje tlakovým spo-sobom, pričom tlak v zariadení sa mění od0,1 MPa vyššie proti směru prúdenia plynualebo vákuovým sposobpm, kde sa tlak mě-ní od 0,04 MPa do 0,1 MPa. Z tohoto dovo-du je významný rozdiel v teplotách v sytia-com zariadení a teda aj v kondenzátore.Teplota vyparovanej kvapaliny pri vákuo-vom sposobe sa pohybuje okolo hodnoty316 K a pri tlakovom sposobe okolo hodno-ty 338 K. Plyny ochladzované v kondenzá-tore odchádzajúce do absorpcie, majú tep-lotu okolo hodnoty 330 K pri vákuovomsposobe a teplotu okolo hodnoty 348 K pritlakovom systéme. Účinnost kondenzáčiekvapalných zložieik obsiahnutých v reakč-ných plynoch, tj. formaldehydu, metanolu avody je pri vákuovom sposobe v porovnanís tlakovým sposobom lepšia. V zlepšenom vákuovom sposobe výrobyformaldehydu sa v stupni kondenzáčie na1 kg formaldehydu obsiahnutého v reakč-ných plynoch přidává k reakčným plynom0,15 až 1,5 kg roztoku získaného v stupniabsorpcie.

Pri tlakovom sposobe výroby formalde-hydu sa v stupni kondenzáčie ku reakčnýmplynom na 1 kg formaldehydu v nich ob-siahnutého přidává viac ako 1,5 kg roztokuzískaného v stupni absorpcie. Pretože při-dávaný roztok z absorpcie je chladnější ako330 K a teplota v stupni kondenzáčie vy-hrievaného metanolu do procesu je okolo338 K, nevyznačuje sa pridávanie roztokuz absorpcie v stupni kondenzáčie vyšším ú-činkom.

Podstatou tohoto vynálezu je sposob se-parácie formaldehydu z reakčných plynovoxidačnej dehydrogenácie metanolu nastriebornom katalyzátore s využíváním kon-denzačného tepla na přípravu plynnej zme-si do reakcie vykondenzovanej kvapalnejfázy v kondenzátore s cirkulačným kon-taktováním plynnej reakčnej zmesi v stup-ni kondenzáčie roztokom získaným v stup-ni absorpcie formaldehydu do vody, vyzna-čujúci sa tým, že sa v stupni kondenzáčiepri tlaku 0,04 MPa až 0,1 MPa přidává kreakčným plynom na 1 kg formaldehyduv nich obsiahnutého 1,5 až 15 kg roztokuzískaného v stupni absorpcie formaldehydudo vody. Výhodou postupu podta tohoto vynálezuje zvýšené množstvo skondenzovaného form-aldehydu, vody a metanolu v stupni kon-denzácie. Tomu úměrně sa zvýši množstvo tepla využitého v stupni sytenia na vyparo-vanie metanolu zo stupňa kondenzáčie ateda úměrně sa zníži množstvo energie do-dávanej do procesu v stupni sytenia. Το> máza následok aj zlepšenie činnosti stupňaabsorpcie, čo sa prejaví na mernej spotře-bě metanolu a umožní výrobu ikoncentrova-nejšieho roztoku formaldehydu bez zvýše-nia škodlivých emísií, ako to vvplynie z na-sledovných príkladov: Příklad 1 (porovnávací]

Na výrobu 1 kg formaldehydu sa do sý-tiaceho zariadenia nasáva 1,83 kg vzduchua přidává 2,16 kg čerstvého a recyklované-ho metanolu. Na vyparovanie metanolu dovzduchu sa získává 1,33 MJ cirkuláciou me-tanolu cez kondenzátor a 1,08 MJ sa musídodat nepriamo vodnou parou. Takto vznik-nutá zmes sa vedie pri tlaku 0,08 MPa ateplote 863 K cez katalytické ložko z kryš-talicikého striebra. Do reakčnej zmesi o-chladenej v reaktore sa na vstupe do kon-denzátor a přidává 1,2 kg roztoku získanéhov absorbéri. Plyny a skondenzovaná kvapa-lina sa vedú do absorbéra, kde sa pro-ti-prúdne přidává 1,25 kg vody. Získaný roz-tok sa, vedie do rektifikačnej kolony, kdesa oddělí 0,98 kg metanolu, ktorý sa recyk-luje do procesu a získá sa cca 2,7 kg vod-ného roztoku formaldehydu o koncentrácii37 % hmot. Priemerná spotřeba metanolučiní 0,444 kg na kilogram uvedeného roz-toku. Příklad 2

Na výrobu 1 kg formaldehydu sa do sýtia-ceho zariadenia nasáva 1,83 kg vzduchu apřidává 2,16 kg čerstvého a recyklovanéhometanolu. Na vyparovanie metanolu dovzduchu sa získává 1,74 MJ cirkuláciou me-tanolu cez kondenzátor a 0,67 MJ sa musídodat nepriamo vodnou parou. Takto vznik-nutá zmes sa vedie pri tlaku 0,08 MPa ateplote 863 K cez katalytické ložko z krys-talického striebra. Ku reakčnej zmesi ochla-denej v reaktore sa na vstupe do konden-sátora přidává 5,7 kg roztoku získaného vabsorbéri. Plyny a skondenzovaná kvapali-na sa vedú do absorbéra, kde sa protiprúd-ne přidává 1,25 kg vody. Získaný roztok savedie do rektifikačnej kolony, kde sa od-dělí 0,98 kg metanolu, ktorý sa recyklujedo procesu a získá sa cca 2,7 kg vodnéhoroztoku formaldehydu o koncentrácii 37 °/ohmot. Priemerná spotřeba metanolu činí0,442 kg na kilogram uvedeného roztoku. Příklad 3

Na výrobu 1 kg formaldehydu sa do sý- tiaceho zariadenia nasáva 1,83 kg vzduchu a přidává 2,16 kg čerstvého a recyklované- ho metanolu. Na vyparovanie metanolu do

Claims (1)

1. 245 7 vzduchu sa získává 1,74 MJ cirkuláciou me-tanolu cez kondenzátor a 0,67 MJ sa musídodat nepriamo vodnou parou. Takto vznik-nutá zmes sa vedie při tlaku 0,08 MPa ateplote 863 K cez ikatalytické ložko z krys-talického striebra. K reakčne] zmesi ochla-denej v reaktore sa na vstupe do konden-zátora přidává 5,7 kg roztoku získaného vabsorbéri. Plyny a skondenzovaná kvapali- 0 86 8 na sa vedú do absorbéra, kde sa protiprúd-ne přidává 0,93 kg vody. Získaný roztok savedie do rektifikačne] kolony, kde sa oddě-lí 0,98 kg metanolu, ktorý sa recykluje doprocesu a získá sa cca 2,38 kg vodného roz-toku formaldehydu o koncentrácii 42 %hmot. Priemerná spotřeba metanolu činí0,502 kg na kilogram uvedeného roztoku. PREDMET Sposob separácie formaldehydu z reakč-ných plynov oxidačnej dehydrogenácie me-tanolu na striebornom katalyzátore s využí-váním kondenzačného tepla vykondenzova-nej kvapalne] fázy v kondenzátore na pří-pravu plynné] zmesi do reakcie, s cirkulač-ným kontaktováním plynnej reaikčnej zmesi VYNALEZU v stupni kondenzácie roztokom získaným vstupni absorpcie formaldehydu do vody, vy-značujúci sa tým, že v stupni kondenzáciesa prl tlaku 0,04 — 0,1 MPa přidává k reakč-ným plynom na 1 kg formaldehydu v nichobsiahnutého 1,5 až 15 kg roztoku zo stup-ňa absorpcie formaldehydu do vody. Severografía, n. p., závod 7, Most Cena 2,40 Kčs