CS245087B1 - Sposob separáeie formaldehydu z reakčných plynov - Google Patents

Description

245087

Vynález rieši spůsob separácie formalde-hydu z reakčnýeh plynov oxidačnej dehyd-rogenácie metanolu na striebornom kataly-zátore.

Formaldehyd je možno vyrábať redukciouoxidov uhlíka vodíkem, oxidáciou metanolualebo vyšších uhlovodíkov, alebo z metano-lu. Z prehl'adu světověj produkcie formal-dehydu vyplývá, že v súčasnostl sa form-aldehyd vyrába v prevážnej miere z meta-nolu. Uskutečňuje sa oxidačnou dehydroge-náciou plynom obsahujúcim kyslík v plyn-nej fáze na kovových katalyzátoroch, před-nostně na striebre, alebo oxidáciou plynomobsahujúcim kyslík v plynnej fáze na oxi-dových katalyzátoroch, přednostně na oxi-doch molybdenu a železa.

Pri postupe výroby formaldehydu z me-tanolu používajúcom oxidový katalyzátor(ČSSR pat. 182 449, ZSSR pat. 408 504, NSRpat. 2 442 311, NSR pat. 2 450 931, NSR pat.2 608 823} uslkutočňovanom pri teplote 530až 650 K prebieha v hlavnej miere oxidač-ná reakcia:

CHsOH + 0,5 02 - CHzO + HzO ΔΗ = —156,3 kjmol-1 Z reakčnýeh plynov sa absorpciou do vo-dy vypiera formaldehyd, pričom vznikneroztok formaldehydu s malým množstvommetanolu. Reakčné teplo sa využívá pre vý-robu páry, pričom výměna tepla sa usku-točňuje vo vrstvě katalyzátora.

Postup výroby formaldehydu z metanolupoužívajúcom strieborný katalyzátor sa mo-že uskutočňovať v jednom stupni (Germanpat. 228 687}, alebo v dvoch stupňoch (U. S.pat. 2 462 413, U. S. pat. 3 959 383, U. S. pat.4 076 754}

Používá sa strieborný katalyzátor v růz-ných formách a různého zloženia. Okremstriebornej sieťky sa používá striebro na no-siči (ČSSR pat. 167 763, ZSSR pat. 175 043),hubovité striebro (Jap. pat. 56*6720), zliati-ny striebra (ZSSR pat. 358 310} a najmakrystalické striebro (G. B. pat. 1 337 783,NSR pat. 1 905 563, NSR pat. 1 231 229, NSRpat. 2 201434, ČSSR pat. 219 193}. Kataly-zátor může byť uložený v kontaktnom koši(NSR pat. 2 137 938, NSR pat. 2 545 104, U. S.pat. 2 745 722) alebo na kovověj podložikepriamo na trubkovnici výmenníka tepla(NSR pat. 1 642 955, ČSSR pat. 225 301, ČSSRpat. 227 155). Premena metanolu na form-aldehyd sa uskutočňuje pri teplote 820 až970 K a prebiehajú vedla seba v hlavnejmiere reakcie dehydrogenácie metanolu: CH3OH CH2O + HzΔΗ = 85,2 kjmor1 a reakcia oxidácie metanolu: 4

CHsOH + 0,5 O2 -> CHzO + HzO ΔΗ = —156,3 kjmol"1 Výměna tepla sa uskutočňuje za vrstvoukatalyzátora.

Kombinovaný výrobný postup používá vprvom reaktore strieborný katalyzátor a vdruhom reaktore oxidový katalyzátor. (U. S.pat. 2 519 788, U. S. pat. 3 987 107). Výrobný postup používajúci strieborný ka-talyzátor je vo všeobecnosti uskutočňovanývedením zmesi metanol — plyn obsahujúcikyslík, připadne zmesi metanol — voda —plyn, obsahujúci kyslík, vyhriatej na tep-lotu 360 — 390 K, cez vyhriatu nepohyblivávrstvu katalyzátora pri teplote 820 — 970 Ka pri tlaku 50 — 200 kPa. Autotermnosť pro-cesu pri požadovanej teplote se dosahujereguláciou poměru metanolu kyslíka ainertných zložiek. Konvertovaný plyn sa 0-chladzuje za katalytickým lůžkom. Z ochla-deného konvertovaného plynu sa absorpčněvypiera formaldehyd vodou za súčasnej kon-denzácie reakčnej vody a nezreagovanéhometanolu. Získává vodný roztok formalde-hydu s obsahom metanolu, ktorý v závis-losti od množstva ostává v produkte alebosa destilačne odděluje a recykluje do pro-cesu.

Chladenie konvertovaného plynu sa u-sikutočňuje bezprostredne za katalytickýmlůžkom priamo vodou alebo roztokom získa-ným v absorpčnom systéme (NSR pat. č.2 011 676, ČSSR pat. 184 646), alebo nepria-mo vodou za účelom výroby páry (ZSSR pat.č. 946 640, G. B. pat. 1 567 921, NSR pat. 2 002 789, NSR pat. 2 546 104), tiež vypařo-vaným do procesu vedeným metanolem(ČSSR pat. 184 646, ZSSSR pat. 536 158),připadne hotovým produktom s využitímtepla pre oddestilovanie metanolu z rozto-ku získaného absorpciou. Takto ochladenýplyn sa vedie buď priamo do absorpcie, ale-bo sa dochladzuje v kondenzátore za úče-lom kondenzácie časti skondenzovatefnýchzložiek. Dochladzovanie sa uskutočňuje pria-mo produktom a nepriamo vodou bez využi-tia kondenzačného tepla alebo priamo roz-tokom získaným v absorpcii a nepriamokvapalinou obsahujúcou metanol, jej cirku-láciou medzi sýtiacim zariadením a kon-denzátorom, s využitím kondenzačného tep-la na přípravu zmesi do reakcie. Absorpč-ným systémom může byť jeden aparát (ČSSRpat. 181 239, RSR pat. 65 503) alebo viacaparátov (U. S. pat. 3174 911, U. S. pat. 3 606 732, G. B. pat. 970 855).

Známy postup výroby formaldehydu s ne-úplnou přeměnou metanolu používá zmesmetanol — plyn obsahujúci kyslík, kde jeprebytok metanolu za účelom udržania pro-cesu v autotermnom režime. Zmes sa při-pravuje v sýtíacom zaríadení, kde sa pri-vádza vzduch, čerstvý metanol a recyklo- 2 4 S O íi 7 váný metanol. Kvapalina vypařovaná dovzduchu sa ohrieva jej cirkuláciou medzisýtiacim zariadením a kondenzátorom. Napožadovaná teplotu sa v sýtiacom zariadenídohrieva nepriamo· vodnou parou. Vzniknu-tá zmes sa prehrieva na teplotu 360—390 Ka vedie na katalytické ložko z krystalické-ho striebra o teplote 820 -- 920 K. Rychlenepriame ochladenie konvertovaného plynuza katalytickým lůžkom zabraňuje priebe-hu vedíajších reakcií. Uskutečňuje sa vod-ným roztokom formaldehydu z rektifikač-nej kolony s využitím tepla pro rektifikač-né oddelenie nezreagovaného metanolu cdproduktu a recykláciu metanolu do proce-su. Na teplotu 360 — 390 K ochladené re-akčné plyny sa vedu do kondenzátora ne-priamo ochladzovaného cirkuláciou meta-nolu zo sýtiaceho zariadenia. Ochladenéplyny spolu so skondenzovanou kvapalinousa vedú do absorbéra, kde sa z plynov vo-dou a chladením vypiera formaldehyd a me-tanol. Absorpcia sa uskutočňuje v trochstupňoch, pričom v smere prňdenia plynuv prvých dvoch stupňoch cirkuluje roztoka třetí sa skrápá čerstvou vodou. Inertněplyny odchádzajúce z absorbéra opúšíajúproces alebo sa možu ďalej spracovať.

Roztok získaný v absorpcii sa vedie dorektifikačnej kolony na oddelenie metano-lu od produktu. Na rektifikačné oddeleniemetanolu, ktorý sa do procesu recykluje, odproduktu sa využívá měrné teplo ochlade-nia reakčných plynov bezprostředné za ka-talyzátorom, a to cirkuláciou roztoku medzireaktorom a rektifikačnou kolonou. Osíat-ná potřebná energia sa do rektifikácie do-dává nepriamo pomocou vodnej páry. V závislosti od druhu a polohy čerpadlaplynu sa proces uskutočňuje tlakovým ale-bo vakuovým sposobom. V závislosti od tla-ku je významný rozdiel v teplotách v sýtia-com zariadení a teda aj v kondenzátore aod toho je závislé aj využitie kondenzační-ho tepla skondenzovateTných zložiek. Privákuovom procese je teplota vyparovanejkvapaliny v sýtiacom zariadení nižšia a ú-činnosť kondenzácie kvapalných zložiek zreakčného plynu je lepšia, čomu zodpovedálepšie využitie kondenzačného tepla v stup-ni přípravy plynnej zmesi do reakcie. V zlepšenom spósobe výroby formaldehy-du sa v stupni kondenzácie přidává ik re-akčným plynom roztok získaný v absorpcii.Skondenzovaný produkt spolu s přidávanýmroztokom sa vedie s plynmi do absorpcie.V absorpcii vzniknutý medziprodukt sa ve-die do rektifikácie na oddelenie metanoluod produktu. Nevýhodou toho, hoci zlepše-ného sposobu, je že skondenzovaná kvapal-ná fáza získaná v kondenzátore, vedená dostupňa absorpcie nepriaznivo ovplyvňujezloženie roztoku v absorpcii svojím vyššímobsahom formaldehydu a svojím tepelnýmobsahom.

Podstatou tohoto vynálezu je sposob se-parácie formaldehydu z reakčných plynov ozidačnej dehydrogenácie metanolu na strie-bornom katalyzátore s využíváním ikonden-začného tepla na přípravu plynnej zmesido reakcie, vykondenzovanej kvapalnej fá-zy v kondenzátore s cirkulačným kontakto-váním plynnej reakčnej zmesi v stupni kon-denzácie roztokom získaným v stupni ab-sorpcie formaldehydu. Vyznačuje sa tým,že roztok do stupňa rektifikačného oddefo-vania nezreagovaného metanolu od produk-tu sa odoberá zo stupňa kondenzácie, pri-čom poměr odoberaného do reakčnéhostupňa vedeného roztoku ku. roztoku v stup-ni kondenzácie cirkulovanému je od 0,25do 4. Výhodou postupu podlá tohoto vynálezuje zvýšené množstvo skondenzovaného form-aldehydu, vody a metanolu v stupni kon-denzácie.

Tomu úměrně sa zvýši množstvo tepla zkondenzátora odvedeného do stupňa sýte-nia na přípravu plynnej zmesi do reakcie.Výsledkem je zníženie množstva energiedodávanej do procesu v stupni sýtenia.. Tomá za následok aj zlepšeme činnosti stup-ňa absorpcie, čo sa prejaví na mernej spo-třebě metanolu a umožní sa výroba kon-centrovanejšieho roztoku formaldehydu bezzvýšenia škodlivých emísií, ako to vyplyniez nasledovných príkladov. Příklad 1 (porovnávací)

Na výrobu 1 kg formaldehydu sa do sý-tiaceho zariadenia privádza 1,83 kg vzdu-chu a 2,16 kg čerstvého a rektifikovanéhometanolu. Na vyparovanie metanolu dovzduchu sa získává 1,74 MJ cirkuláciou me-tanolu cez kondenzátor a 0,67 MJ sa musídodal nepriamo vodnou parou. Takto vznik-nutá zmes sa vedie cez katalytické ložkoz krystalického striebra o teplote 863 K. Kureakčnej zmesi ochladenej v reaktore sa navstupe do kondenzátora přidává 5,7 kg roz-toku získaného' v absorbéri. Plyny a skon-denzovaná kvapalina sa vedú do absorbéra,kde sa protiprúdne přidává 1,25 kg vody.Zo získaného roztoku sa 5,7 kg vedie dokondenzátora a 3,68 kg sa vedie do rekti-fikačnej kolony, kde sa oddělí 0,98 kg me-tanolu, ktorý sa recykluje do procesu a zís-ká sa cca 2,7 kg vodného roztoku formal-dehydu o koncentrácii 37 % hmot. Priemer-ná spotřeba metanolu činí 0,442 kg na Iki-logram uvedeného roztoku. Příklad 2

Na výrobu 1 kg formaldehydu sa do· sý-tiaceho zariadenia privádza 1,83 kg vzdu-chu a 2,16 kg čerstvého a recyklovanéhometanolu. Na vyparovanie metanolu dovzduchu sa získává 2 MJ cirkuláciou meta-nolu cez kondenzátor a 0,41 MJ sa musídodat nepriamo vodnou parou. Taktu vznik-nutá zmes sa vedie cez katalytické ložko

Claims (2)

1. 245087 z krystalického striebra o teplote 863 K.Ku reaklčnej zmesi ochladenej v reaktoresa na vstupe do kondenzátora přidává 5,7 kgroztoku získaného v absorbéri. Z roztokuodchádzajúceho z kondenzátora sa odoberá3,68 kg a vedie do rektifikačnej kolony.Zvyšná část roztoku spolu s plynmi sa ve-du do absorbéra, kde sa protiprúdne při-dává 1,25 kg vody. Zo získaného roztoku sa 5,7 kg vedie dokondenzátora. Z roztoku odoberaného zkondenzátora a vedeného do rektifikačnejkolony sa oddělí 0,98 kg metanolu, kterýsa recykluje do procesu a získá sa cca 2,7 kgvodného roztoku formaldehydu o koncen-trácii 37 % hmot. Priemerná spotřeba me-tanolu činí 0,441 kg na kilogram uvedené-ho roztoku. Příklad 3 Na výrobu 1 kg formaldehydu sa do sý-tiaceho zariadenia privádza 1,83 kg vzdu- chu a 2,16 kg čerstvého a recyklovanéhometanolu. Na vyparovanie metanolu dovzduchu sa získává 2 MJ cirkuláciou meta-nolu cez kondenzátor a 0,41 MJ sa musí do-dat nepriamo vodnou parou. Takto vzniknu-tá zmes sa vedie cez katalytické ložko zkrystalického1 striebra o teplote 863 K. Kureakčnej zmesi ochladenej v reaktore sana vstupe do kondenzátora přidává 5,7 kgroztoku získaného v absorbéri. Z roztokuodchádzajúceho z kondenzátora sa odoberá3,68 kg a vedie do rektifikačnej kolony.Zvyšná část roztoku spolu s plynmi sa ve-dú do absorbéra, kde sa protiprúdne při-dává 0,93 kg vody. Zo získaného roztoku sa5,7 kg vedie do kondenzátora. Z roztokuodoberaného z kondenzátora a vedeného dorektifikačnej kolony sa oddělí 0,98 kg me-tanolu, ktorý sa recykluje do procesu a zís-ká sa cca 2,38 kg vodného roztoku formal-dehydu o koncentrácii 42 % hmot. Priemer-ná spotřeba metanolu činí 0,501 kg na ki-logram uvedeného roztoku. PREDMET

   1. Spósob separácie formaldehydu z re-afcčných plynov oxidačnej dehydrogenáciemetanolu na striebornom katalyzátore s vy-užíváním kondenzačného tepla vykonden-zovanej kvapalnej fázy v kondenzátore napřípravu plynnej zmesi do reakcie s cirku-lačným kontaktováním plynnej reakčnejzmesi v stupni kondenzácie roztokem zís-kaným v stupni absorpcie formaldehydu dovody, vyznačujúci sa tým, že roztok do stup- VYNÁLEZU ňa rektifikačného oddefovania nezreagova-ného metanolu od produktu sa odoberá zostupňa kondenzácie.
2. 2. Sposob separácie formaldehydu z re-akčných plynov podl'a bodu 1 vyznačujúcisa tým, že poměr zo stupňa kondenzácieodoberaného do· rektifikačného stupňa ve-deného roztoku ku roztoku v stupni kon-denzácie cirkulovanému je od 0,25 do 4. Severografia, n. p., závod 7, Most Cena 2,40 Kčs