CS250591B1 - Method of formaldehyde production from methanol - Google Patents

Method of formaldehyde production from methanol Download PDF

Info

Publication number
CS250591B1
CS250591B1 CS946785A CS946785A CS250591B1 CS 250591 B1 CS250591 B1 CS 250591B1 CS 946785 A CS946785 A CS 946785A CS 946785 A CS946785 A CS 946785A CS 250591 B1 CS250591 B1 CS 250591B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
methanol
water
air
reaction
heat
Prior art date
Application number
CS946785A
Other languages
Czech (cs)
Slovak (sk)
Inventor
Ladislav Koudelka
Pavol Kupec
Original Assignee
Ladislav Koudelka
Pavol Kupec
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ladislav Koudelka, Pavol Kupec filed Critical Ladislav Koudelka
Priority to CS946785A priority Critical patent/CS250591B1/en
Publication of CS250591B1 publication Critical patent/CS250591B1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Riešenie sa týká sposobu výroby formaldehydu oxidaČnou dehydrogenáciou metanolu vzduchom, připadne za přítomnosti vodnej páry pri zvýšenej teplote na striebornom katalyzátore, pri ktorom sa dosahuje zvýšené využitie reakčného tepla pre vlastnú potřebu procesu. Reakčná zmes sa v chladiacom stupni nepriamo chladí a sčasti kondenzuje ohrievaním a/alebo odpařováním metanolu alebo zmesi metanolu a vody pri zníženom tlaku a výsledná para alebo zmes parného a kvapalného metanolu alebo metanolu a vody sa komprimuje a vedie do sýtiča vzduchu a/alebo zmešovača vzduchu a metanolu alebo vzduchu, metanolu a vody.The solution relates to a process for producing formaldehyde by oxidizing dehydrogenation of methanol in the presence of water steam at elevated temperature on silver the catalyst at which it is achieved increased utilization of reaction heat for own the need for a process. The reaction mixture is indirectly cooled it cools and partly condenses by heating and / or by evaporation of methanol or methanol / water under reduced pressure and the resulting vapor or a mixture of steam and liquid methanol or methanol and water compresses and leads to the air choke and / or a mixer of air and methanol; \ tor. \ t air, methanol and water.

Description

Riešenie sa týká sposobu výroby formaldehydu oxidaČnou dehydrogenáciou metanolu vzduchom, připadne za přítomnosti vodnej páry pri zvýšenej teplote na striebornom katalyzátore, pri ktorom sa dosahuje zvýšené využitie reakčného tepla pre vlastnú potřebu procesu.The present invention relates to a process for the production of formaldehyde by oxidative dehydrogenation of methanol with air, optionally in the presence of water vapor at elevated temperature on a silver catalyst, which results in increased utilization of the reaction heat for the process's own use.

Reakčná zmes sa v chladiacom stupni nepriamo chladí a sčasti kondenzuje ohrievaním a/alebo odpařováním metanolu alebo zmesi metanolu a vody pri zníženom tlaku a výsledná para alebo zmes parného a kvapalného metanolu alebo metanolu a vody sa komprimuje a vedie do sýtiča vzduchu a/alebo zmešovača vzduchu a metanolu alebo vzduchu, metanolu a vody.The reaction mixture is indirectly cooled in the cooling stage and partially condensed by heating and / or evaporating the methanol or methanol / water mixture under reduced pressure and the resulting steam or a mixture of steam and liquid methanol or methanol and water is compressed and passed to an air choke and / or air mixer. and methanol or air, methanol and water.

Vynález rieši sposob výroby formaldehydu oxidiačnou dehydrogenáciou metanolu vzduchom, připadne za přítomnosti vodnej páry, pri zvýšenej teplote na striebornom katalyzátore, pri ktorom sa dosahuje zvýšené využitie reakčného tepla pre vlastnú potřebu procesu.The present invention provides a process for the production of formaldehyde by oxidative dehydrogenation of methanol with air, optionally in the presence of water vapor, at elevated temperature on a silver catalyst, which results in increased utilization of reaction heat for the process's own use.

Výroba formaldehydu oxidačnou dehydrogenáciou metanolu vzduchom na striebornom katalyzátore, připadne za přítomnosti vodnej páry, prebieha v podstatě podfa týchto reakcii:The formation of formaldehyde by oxidative dehydrogenation of methanol with air on a silver catalyst, optionally in the presence of water vapor, proceeds essentially according to the following reactions:

CH3OH---► HCHO + H2; ΔΗ = 82,8kJ/mól (,a)CH3OH --- HCHO + H2; ΔΗ = 82.8 kJ / mol (, a)

CH3OH + 1/2 02 —> HCHO + H2O;CH 3 OH + 1/2 O 2 -> HCHO + H 2 O;

Δ = —163,3 kj/mól (b)Δ = —163.3 kj / mol (b)

Zatial1 čo prvá reakcia je endotermická, druhá je exotermická a systém je možné udržiavať v dynamickej rovnováhe, pri ktorej je reakcia (bj hlavným zdrojom tepla pre reakciu (a). K tejto rovnováhe však dochádza až pri teplotách nad 500 °C, spravidla nad 550 °C, pričom příprava reakčnej zmesi a spracovanie reakčných splodín sú energeticky vetmi náročné.While one the first reaction is endothermic, the second reaction is exothermic, and the system can be maintained in a dynamic equilibrium in which the reaction of (bi main source of heat for the reaction (a). To this balance, however, occurs only at temperatures above 500 DEG C., generally the 550 ° C, whereby the preparation of the reaction mixture and the treatment of the reaction products are very energy intensive.

V priemyselnej velkovýrobě sú zavedené v podstatě dva postupy. Pri reakcii metanolu so vzduchom bez přítomnosti podstatných podielov vody alebo inertov je ekonomické viesť proces s neúplným zreagovaním metanolu, spravidla len na 50 až 60 %, pričom sa docieli vysoká selektivita vzhladom na vyrobený formaldehyd. Skondenzovaný surový formalín však obsahuje značné množstvo nezreagovaného metanolu, ktorý sa z něho musí energeticky náročné regenerovat rektifikáciou za zníženého tlaku. Podfa druhého postupu sa k reakčnej zmesi přidává určitý podiel vody alebo inertných plynov, ktorý umožní vedenie reakcie na takmer úplnú konverziu metanolu, aj keď s mierne zhoršenou selektivitou. Získaný produkt obsahuje 2 až 3 hmot. % metanolu a váčšinou sa už nerektifikuje, ale předává ako taký.Essentially, two processes are established in industrial mass production. In the reaction of methanol with air in the absence of substantial proportions of water or inert, it is economical to run a process with incomplete conversion of methanol, usually only to 50 to 60%, while achieving high selectivity with respect to the formaldehyde produced. However, the condensed crude formalin contains a considerable amount of unreacted methanol which must be recovered from it by energy-intensive rectification under reduced pressure. According to the second process, a certain proportion of water or inert gases is added to the reaction mixture to allow the reaction to proceed to almost complete methanol conversion, albeit with slightly impaired selectivity. The product obtained contains 2 to 3 wt. % of methanol and is usually no longer rectified, but transmitted as such.

Příprava syntéznej zmesi pozostáva z odparenia příslušného bilančného množstva metanolu alebo zmesi metanolu a vody, zmiešania so vzduchom a ohriatia na teplotu nad rosným bodom zmesi. jej energetická náročnost leží na úrovni 1,2 až 1,6 GJ/t vyrobeného produktu. Takisto rektifikačná regenerácia metanolu a s tým spojená výroba finálneho komerčného produktu si vyžaduje 1,5 až 1,7 GJ/t vyrobeného produktu. Pre krytie týchto potrieb alebo ich časti je v procese zdroj tepla — reakčné splodiny, opúštajúce reaktor pri teplote nad 500 °C. Ich zjavné a latentné teplo představuje 2,6 až 2,8 GJ/t vyrobeného formalínu a pri jeho dobrom využití by výrobňa mohla byť sčasti alebo úplné tepelne sebestačná.The preparation of the synthesis mixture consists of evaporating the appropriate balance amount of methanol or a mixture of methanol and water, mixing with air and heating to a temperature above the dew point of the mixture. its energy intensity is between 1,2 and 1,6 GJ / t of product produced. Also, rectifying methanol recovery and the associated production of the final commercial product requires 1.5 to 1.7 GJ / t of product produced. In order to cover all or part of these needs, there is a heat source in the process - the reaction fumes leaving the reactor at a temperature above 500 ° C. Their apparent and latent heat is 2.6 to 2.8 GJ / t of formalin produced, and if used well, the plant could be partially or fully heat self-sufficient.

Z technologických dóvodov je žiadúce reakčnú zmes rýchlo ochladit na teplotu nižšiu ako 300 °C, aby sa potlačili rozkladné reakcie vzniklého formaldehydu. Z reaktor sa preto zaraduje chladič alebo sústava chladičov, v ktorých sa spravidla zároveň viac alebo menej využívá reakčné teplo.For technological reasons, it is desirable to rapidly cool the reaction mixture to a temperature below 300 ° C to suppress the decomposition reactions of the formaldehyde formed. The reactor therefore includes a cooler or a set of coolers in which the heat of reaction is generally used more or less at the same time.

Známy spósob využitia tepelného obsahu reakčných plynov spočívá vo výrobě vodnej páry. Tak napr. podfa francúzskeho patentu číslo 1 569 137 sa reakčné plyny nepriamo chladla odpařováním vody, v prvom stupni pri zvýšenom tlaku (asi 1 MPaj, v druhom stupni za vákua (pri tlaku 30 až 50 kPa). Vodná para, získaná odpařením vody za vákua, sa prevedie na použitelnú teplotová a tlakovú hladinu (teplota nad 100 °C, tlak nad 0,1 MPa) pomocou ejektora, kde sa na jej kompresiu využije vysokotlaká para, získaná v prvom stupni chladenia. Podlá toho istého patentu je možné vysokotlaká páru z 1. stupňa chladenia využiť na dvojstupňové predohriatie vstupnej reakčnej zmesi a páru, získané za vákua, previest viaestupňovým kompresorom na teplotu nad 100 °C a tlak nad 0,1 MPa a použit ju na vykurovanie varáka rektifikačnej kolóny.A known method of utilizing the heat content of the reaction gases is to produce water vapor. So eg. According to French Patent No. 1,569,137, the reaction gases were indirectly cooled by evaporation of water, in a first stage at elevated pressure (about 10 bar, in a second stage under vacuum (at a pressure of 30 to 50 kPa). converts to a usable temperature and pressure level (temperature above 100 ° C, pressure above 0.1 MPa) by means of an ejector, where the high pressure steam obtained in the first cooling stage is used for its compression. The cooling stage can be used for two-stage pre-heating of the inlet reaction mixture and the steam obtained under vacuum, transferred by a multi-stage compressor to a temperature above 100 ° C and a pressure above 0.1 MPa and used to heat the rectifier column.

Iný známy spósob využitia reakčného tepla je založený na tom, že nepriame chladenie reakčných plynov v primárnom chladiči sa vykoná ohrievaním a sčasti aj odpařováním spodkového produktu z rektifikačnej kolóny. Produkt cirkuluje medzi spodkom kolóny a primárným chladičom a využívá časť zjavného tepla reakčných plynov na vykurovanie rektifikačnej kolóny. Po predbežnom ochiadení na 100 až 120 °C vstupuje plynná zmeí do sekundárného chladiča, kde sa nepriamo chladí zmesou čerstvého a regenerovaného metanolu, ktorý cirkuluje medzi sekundárným chladičom a aparátom, v ktorom sa připravuje syntézna zmes pre reakciu. Metanol sa zohreje na teplotu 64 až 69 °C (podlá pracovného tlaku) a sčasti sa odpaří, čím sa pokryje časť potřeby tepla (20 až 30 %) na přípravu syntéznej zmesi. Takýmto usporiadaním možno využiť 55 až 60 % z celkového zjavného a latentného tepla reakčných plynov. Reakčné splodiny sa pri teplote 75 až 80 °C vedú do absorpčně]' kolóny, kde sa už ich tepelný obsah nevyužije.Another known method of utilizing the reaction heat is based on the fact that the indirect cooling of the reaction gases in the primary cooler is effected by heating and, in part, by evaporating the bottom product from the rectification column. The product is circulated between the bottom of the column and the primary cooler and utilizes some of the apparent heat of the reaction gases to heat the rectification column. After pre-cooling to 100 to 120 ° C, the gas mixture enters the secondary condenser where it is indirectly cooled with a mixture of fresh and regenerated methanol circulating between the secondary condenser and the apparatus where the synthesis mixture is prepared for the reaction. The methanol is heated to 64-69 ° C (according to working pressure) and partially evaporated to cover part of the heat demand (20-30%) to prepare the synthesis mixture. By this arrangement, 55 to 60% of the total apparent and latent heat of the reaction gases can be utilized. The reaction fumes are fed to a absorption column at a temperature of 75-80 ° C where their heat content is no longer used.

Uvedené sposoby riešenia nic sú najhospodárnejšie a časť, najma kondenzačného tepla surového formaldehydu sa v absorpčnej kolóne v podstatě bez úžitku stráca. Je tomu tak preto, že toto teplo je už k dispozícii na nízkej teplotovej hladině (75 až 80 stupňov Celsia) a jeho bezprostředné využitie nie je zřejmé.Said methods of solution are nothing economical and a part, in particular the condensation heat of the crude formaldehyde, is lost in the absorption column substantially without any benefit. This is because this heat is already available at a low temperature level (75 to 80 degrees Celsius) and its immediate use is not obvious.

Podlá tohto spósobu sa formaldehyd vyrába z metanolu za přítomnosti vzduchu a připadne vody so zvýšeným využitím tepla reakčnej zmesi tak, že reakčná zmes sa v primárnom a/alebo sekundárnom chladiacom stupni nepriamo chladí a sčasti kondenzuje ohrievaním a/alebo odpařováním metanolu alebo zmesi metanolu a vody pri zníženom tlaku, s výhodou 40 až 60 kPa a získaná para alebo zmes parného a kvapalného metanolu alebo metanolu a vody sa komprimuje, s výhodou na tlak 0,14 až 0,18 MPa a vedie do sýtiča vzduchu a/alebo zmešovača vzduchu a metanolu alebo vzduchu, metanolu a vody.According to this method, formaldehyde is produced from methanol in the presence of air and optionally water with increased heat utilization of the reaction mixture by indirectly cooling the reaction mixture in the primary and / or secondary cooling stage and partially condensing by heating and / or evaporating methanol or methanol / water. under reduced pressure, preferably 40 to 60 kPa, and the resulting steam or a mixture of steam and liquid methanol or methanol and water is compressed, preferably to a pressure of 0.14 to 0.18 MPa, and fed to an air choke and / or air-methanol mixer or air, methanol and water.

Uvedený sposob má oproti doteraz známým a užívaným postupom rad výhod. V porovnaní s postupmi, ktoré využívajú reakčné teplo na výrobu páry, sa tu získává teplo bezprostředné už v použiteínom technologickom médiu — parách metanolu alebo zmesi pár metanolu a vody.This process has a number of advantages over known and used processes. In comparison with processes that use reaction heat to produce steam, heat is obtained here already in a usable technological medium - methanol vapors or a mixture of methanol and water vapors.

K priamemu využitiu tepla v technologickom procese nie je potřebný další aparát (výmenník, ohrievak a pod.] a zjednodušuje sa pohyb médií vo výrobní.The direct use of heat in the technological process does not require an additional apparatus (exchanger, heater, etc.) and simplifies the movement of media in production.

Práca za zníženého tlaku, s výhodou 40 až 60 kPa, umožňuje udržiavať v chladiacom priestore prvého a/alebo druhého chladiča reakčnej zmesi nízku teplotu (spravidla 40 až 50 °C) a docieliť tak lepšie využitie výmennej plochy zlepšením teplotového spádu. Súčasne s tým sa može znížiť aj výstupná teplota tepelného prúdu s lepším využitím zjavného a najma kondenzačného tepla reakčných splodín. Energia, potřebná na spatnú kompresiu pár metanolu alebo metanolu a vody na pracovný tlak, je podstatné nižšia než získané teplo a celá sústava tak vykazuje zretelne lepšie využitie tepla.Working under reduced pressure, preferably 40 to 60 kPa, makes it possible to maintain a low temperature (typically 40 to 50 ° C) in the cooling space of the first and / or second chillers of the reaction mixture and thereby achieve better utilization of the exchange surface by improving the temperature gradient. At the same time, the outlet temperature of the thermal stream can also be reduced with a better utilization of the apparent and in particular the condensation heat of the reaction products. The energy required for the poor compression of the vapors of methanol or methanol and water to the working pressure is substantially lower than the heat obtained and the whole system thus shows a markedly better use of heat.

Výhody usporiadania podlá tohto vynálezu sú ilustrované v připojených príkladoch, v ktorých prvý je porovnávací.The advantages of an embodiment of the invention are illustrated in the accompanying examples, the first of which is comparative.

Příklad 1 (porovnávací)Example 1 (comparative)

Reakčné plyny z výroby formaldehydu odchádzajú z katalyzátora s teplotou 586 °C a s tepelným obsahom 1,672 GJ/t. Sú vedené do primárného chladiča, kde sa nepriamo ochladia na 120 °C, pričom odovzdávajú svoje teplo na výrobu páry 110 °C teplej o tlaku 0,15 MPa. Celkové množstvo převedeného tepla je 0,716 GJ/t reakčnej zmesi. V sekundárnom chladiči sa reakčná zmes nepriamo ochladí na 77 °C, pričom z nej vykondenzuje aj malá časť metanolu, formaldehydu a vody. Ako chladiace médium slúži metanol, ktorý cirkuluje medzi sýtičom vzduchu a sekundárným chladičom pri teplotách 65 až 69 °C a v chladiacom priestore sa sčasti odpařuje. V tejto sekcii sa využije 0,231 GJ/t reakčných plynov a z celkového tepelného obsahu reakčných plynov sa tak priamo vráti do procesu 0,947 GJ/t, t. j. 56,6 percenta.The reaction gases from the formaldehyde production are withdrawn from the catalyst at a temperature of 586 ° C and a heat content of 1.672 GJ / t. They are fed to a primary cooler where they are indirectly cooled to 120 ° C while transferring their heat to produce a 110 ° C steam at a pressure of 0.15 MPa. The total amount of heat transferred is 0.716 GJ / t reaction mixture. In the secondary cooler, the reaction mixture was indirectly cooled to 77 ° C, and a small portion of methanol, formaldehyde and water condensed therefrom. Methanol, which is circulated between the air saturator and the secondary cooler at temperatures of 65 to 69 ° C, serves as a cooling medium and partially evaporates in the cooling space. In this section, 0.231 GJ / t of reaction gases are utilized, and from the total heat content of the reaction gases, it is returned directly to the process of 0.947 GJ / t, t. j. 56.6 percent.

Příklad 2Example 2

Reakčný plyn sa po výstupe z reaktora pri 586 °C (tepelný obsah 1,672 GJ/t) ochladí na 120 °C v primárnom chladiči rovnako ako v příklade 1, avšak v sekundárnom chladiči sa na chladenej straně odpařuje metanol pri 50 kPa a 49 °C. V chladiči — kondenzátore rovnakej velkosti ako v příklade 1 sa takto reakčná zmes ochladí na 59 až 60 stupňov Celsia, pričom sa do odpařovaného metanolu prevedie 0,611 GJ/t reakčných plynov. Odpařený metanol sa stlačí kompresorom na 0,14 MPa (potřebný příkon energie 0,084 GJ/t reakčných plynov), pričom sa zohreje na 100 °C a vedie sa do sýtiča — zmešováka, kde sa zmiešaním s bilančným množstvom vzduchu vytvoří syntézna zmes.The reaction gas was cooled to 120 ° C in the primary condenser as in Example 1 after leaving the reactor at 586 ° C (1.672 GJ / t heat content), but in the secondary condenser methanol was evaporated at 50 kPa and 49 ° C on the cooled side. . In a condenser of the same size as in Example 1, the reaction mixture is cooled to 59-60 degrees Celsius and 0.611 GJ / t of reaction gases are transferred to the evaporated methanol. The evaporated methanol is compressed to a pressure of 0.14 MPa (required power input of 0.084 GJ / t reaction gases), heated to 100 ° C and fed to a choke-mixer, where a synthesis mixture is formed by mixing with the balance amount of air.

Priamo využité teplo pri tomto usporiadaní je 1,243 GJ/t (teplo odvedené v obidvoch chladičoch, zmenšené o příkon konpresora), t. j. 74,3 % z celkového tepelného obsahu reakčných plynov.The directly utilized heat in this arrangement is 1.243 GJ / t (heat dissipated in both coolers minus the compressor input), t. j. 74.3% of the total heat content of the reaction gases.

Claims (2)

PEEDMETPEEDMET Spósob výroby formaldehydu z metanolu za přítomnosti vzduchu a připadne vody so zvýšeným využitím tepla reakčnej zmesi, vyznačený tým, že reakčná zmes sa v primárnom a/alebo sekundárnom chladiacom stupni nepriamo chladí a sčasti kondenzuje ohrievaním a/alebo odpařováním metanolu alebo zmesi metanolu a vody pri zníženom tlaku, s výhodou 40 až 60 kPa a získaná para alebo zmes parného a kvapalného metanolu alebo metanolu a vody sa komprimuje, s výhodou na tlak 0,14 až 0,18 MPa a vedie do sýtiča vzduchu a/alebo zmešovača vzduchu a metanolu alebo vzduchu, metanolu a vody.Process for the production of formaldehyde from methanol in the presence of air and possibly water with increased heat utilization of the reaction mixture, characterized in that the reaction mixture is indirectly cooled in the primary and / or secondary cooling stage and partially condensed by heating and / or evaporating methanol or methanol / water at under reduced pressure, preferably 40 to 60 kPa, and the steam or liquid vapor / liquid methanol or methanol / water mixture obtained is compressed, preferably to a pressure of 0.14 to 0.18 MPa, and is fed to an air choke and / or air-methanol mixer, or air, methanol and water.
CS946785A 1985-12-19 1985-12-19 Method of formaldehyde production from methanol CS250591B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS946785A CS250591B1 (en) 1985-12-19 1985-12-19 Method of formaldehyde production from methanol

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS946785A CS250591B1 (en) 1985-12-19 1985-12-19 Method of formaldehyde production from methanol

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS250591B1 true CS250591B1 (en) 1987-04-16

Family

ID=5444845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS946785A CS250591B1 (en) 1985-12-19 1985-12-19 Method of formaldehyde production from methanol

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS250591B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1187713A3 (en) Method of producing n-butyl aldehyde
US4298588A (en) Ammonia production process
KR860000192B1 (en) Method for recovering and utilizing waste heat
US4354040A (en) Process for synthesizing urea
US4161210A (en) Temperature increase system
US6231827B1 (en) Process for combined production of ammonia and urea
US4376758A (en) Process for synthesizing ammonia from hydrocarbons
US3743699A (en) Process for ammonia manufacture
US3155722A (en) Recovery of residual ammonia and carbon dioxide in the synthesis of urea
US4369255A (en) Method of obtaining improved equilibrium conditions and of simultaneously producing steam under high pressure in the production of methanol
US3944605A (en) Method of recovering unreacted ammonium carbamate in urea synthesis
US4119670A (en) Process and reactor for preparing ethanolamines
CA1116640A (en) Production of methanol synthesis gas
JP2857993B2 (en) Method for continuous production of aqueous formaldehyde solution
CS250591B1 (en) Method of formaldehyde production from methanol
US3285695A (en) Production of ammonium nitrate
US3258486A (en) Process for urea synthesis
US3301897A (en) Process for urea synthesis
US4691060A (en) Process for recovering waste heat from formaldehyde product gas
US3378585A (en) Process for the production of urea
US3155723A (en) Synthesis of urea and recovery of residual reactants
GB2067175A (en) Process for synthesizing ammonia from hydrocarbons
US3728398A (en) Preparation of formaldehyde
US3200148A (en) Urea synthesis process
KR790001193B1 (en) Process for separating and recovering unreacted materials in urea synthesis