DE1221621B - Process for the production of aqueous formaldehyde solutions - Google Patents
Process for the production of aqueous formaldehyde solutionsInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
C07cC07c
Deutsche Kl.: 12 ο - 7/01 German class: 12 ο - 7/01
Nummer: 1221621Number: 1221621
Aktenzeichen: F 43636IV b/12 οFile number: F 43636IV b / 12 ο
Anmeldetag: 1. August 1964Filing date: August 1, 1964
Auslegetag: 28. Juli 1966Opening day: July 28, 1966
. Es ist bekannt, daß die bei der Formaldehydherstellung gebildete Wärme zum Teil ausgenutzt werden kann, um z. B. das Ausgangsprodukt, Methylalkohol, oder auch Wasser (falls mit Wasserdampfzusatz gefahren wird) zu verdampfen und gelinde zu überhitzen. Es ist auch bekannt, daß man diese Wärme zur Rektifizierung einer methylalkoholhaltigen Formaldehydlösung verwenden kann. Dabei muß man aber feststellen, daß bei Kopplung beider Vorgänge (Verdampfung der Ausgangsprodukte und Rektifikation des methylalkoholhaltigen Formaldehyds) unter den sonst üblichen Bedingungen zusätzlicher Dampf und eine große Kühlwassermenge nötig sind, da die größeren Wärmemengen bei der Kondensation von Formaldehyd und Wasser bei relativ niedrigen Temperaturen (unter 900C) anfallen und deshalb nur schlecht zu verwerten sind.. It is known that the heat generated in the formaldehyde production can be used in part to, for. B. the starting product, methyl alcohol, or water (if you are driving with the addition of steam) to evaporate and gently overheat. It is also known that this heat can be used to rectify a methyl alcohol-containing formaldehyde solution. It must be noted, however, that when both processes are coupled (evaporation of the starting products and rectification of the methyl alcohol-containing formaldehyde), additional steam and a large amount of cooling water are required under the otherwise usual conditions, since the larger amounts of heat in the condensation of formaldehyde and water at relatively low temperatures (below 90 0 C) and are therefore difficult to recycle.
Es ist weiterhin bekannt, die Abwärme eines Apparates zur Beheizung eines anderen zu benutzen. Von dieser Tatsache wird beim Verfahren der Erfindung Gebrauch gemacht.It is also known to use the waste heat from one device to heat another. from use is made of this fact in the method of the invention.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Formaldehydlösungen durch Oxydation und Dehydrierung von Methanol am Silberkontakt in Gegenwart von Wasserdampf und vorerwärmter Luft bei Temperaturen zwischen 500 und 6000C unter unvollständigem Methanolumsatz gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das dampfförmige Reaktionsgemisch unter gleichzeitiger indirekter Erzeugung von überhitztem Dampf auf etwa 1000C abkühlt, die Reaktionsgase mit dem bei der weiteren Abkühlung erhaltenen Kondensat und zuletzt mit Wasser wäscht, die dabei erhaltene wäßrige Formaldehyd-Methanol-Lösung unter Ausnutzung der bei der Kondensation anfallenden und teilweise der in dem erzeugten überhitzten Wasserdampf befindlichen Wärme in einer Unterdruckkolonne destilliert, und den am Kolonnenkopf erhaltenen Methanoldampf teils als Rücklauf — unter Zusatz des für die Reaktion benötigten Methanols — auf die Unterdruckkolonne aufgibt, teils dampfförmig nach Kompression des Methanoldampfes auf den Reaktionsdruck der Methanoloxydation zuführt, wobei die Kompression unter Anwendung einer Dampfturbine erfolgt, die mittels des durch die heißen Reaktionsgase erzeugten überhitzten Wasserdampfs betrieben wird.A process for the preparation of aqueous formaldehyde solutions by oxidation and dehydrogenation of methanol on silver contact in the presence of steam and preheated air at temperatures between 500 and 600 0 C with incomplete methanol conversion has now been found, which is characterized in that the vaporous reaction mixture is simultaneously indirect generation of superheated steam cools to about 100 0 C, the reaction gases with the condensate obtained in the further cooling and finally with water washes, the aqueous formaldehyde-methanol solution obtained using the resulting from the condensation and partially generated in the Superheated steam distilled heat in a vacuum column, and the methanol vapor obtained at the top of the column partly as reflux - with the addition of the methanol required for the reaction - gives up on the vacuum column, partly in vapor form after compression of the methanol vapor on the Reaction pressure of the methanol oxidation feeds, the compression taking place using a steam turbine, which is operated by means of the superheated steam generated by the hot reaction gases.
Es wird also das frisch in den Prozeß einzusetzende Methanol als Rücklauf auf die unter Vakuum arbeitende Destillationskolonne, die zur Abtrennung des Methanols aus der Formaldehydlösung dient, gegeben und der die Kolonne verlassende Methanoldampf mit einem Kompressor komprimiert und dem ReaktorSo it is the fresh methanol to be used in the process as a return to the working under vacuum Distillation column, which is used to separate the methanol from the formaldehyde solution, given and the methanol vapor leaving the column is compressed with a compressor and the reactor
Verfahren zur Herstellung von wäßrigen
FormaldehydlösungenProcess for the preparation of aqueous
Formaldehyde solutions
Anmelder:Applicant:
Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,Paint factories Bayer Aktiengesellschaft,
LeverkusenLeverkusen
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr. Hans-Walther Brandt, Köln-Flittard;Dr. Hans-Walther Brandt, Cologne-Flittard;
Dipl.-Ing. Jean-Philippe Darnand,Dipl.-Ing. Jean-Philippe Darnand,
Köln-Stammheim;Cologne-Stammheim;
Dr. Raimund Wambach,Dr. Raimund Wambach,
Dr. Hermann WoIz, LeverkusenDr. Hermann WoIz, Leverkusen
wieder zugeführt. Der den Methanoldampf komprimierende Kompressor wird dabei mit einer Dampfturbine angetrieben, welche ihren Dampf von einem Dampferzeuger erhält, der mit der Überhitzungswärme des den Reaktor verlassenden Reaktionsgases beheizt wird, wobei das dem Dampferzeuger zugeführte Wasser mit der von der Kolonne ablaufenden Formaldehydlösung und dem Kompressorkühler vorgewärmt wird und der Abdampf der Turbine zum Teil dem Reaktor als Reaktionsdampf und der Kolonne zur Deckung der Restwärme zugeführt wird.fed back. The compressor compressing the methanol vapor is operated with a steam turbine driven, which receives its steam from a steam generator, which with the overheating heat of the reaction gas leaving the reactor is heated, the water supplied to the steam generator is preheated with the formaldehyde solution draining off the column and the compressor cooler and the exhaust steam from the turbine is partly used for the reactor as reaction steam and the column as cover the residual heat is supplied.
Dieses Verfahren ermöglicht es, beide genannten Vorgänge, also Verdampfung und gelinde Überhitzung der Ausgangsprodukte, sowie Rektifierung des methylalkoholhaltigen Formaldehyds, nebeneinander durchzuführen, ohne daß noch zusätzlicher Dampf benötigt wird.This process enables both of the processes mentioned, i.e. evaporation and slight overheating of the starting products, as well as rectification of the methyl alcohol-containing Formaldehyde, to be carried out side by side without the need for additional steam will.
Gleichzeitig führt dies auch zu einer Verringerung der Kühlwassermenge.At the same time, this also leads to a reduction in the amount of cooling water.
Weitere Vorteile des Verfahrens sind, daß durch die unter Vakuum bei niedrigen Temperaturen durchgeführte Rektifikation der methylalkoholhaltigen Formaldehydlösungen die Ameisensäurebildung weitgehend verhindert wird. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeigt die Figur. In den Reaktor 2 wird mit einem Silberkatalysator das aus der Mischkammerl kommende Methanol-Wasserdampf-Luft-Gemisch umgesetzt. Die heißen Reaktionsgase werden möglichst rasch in den Kühlern 3 und 4 abgekühlt, in denen gleichzeitig aus dem durch die Leitung 7 zuströmenden Wasser Dampf erzeugt und dieser Dampf überhitzt wird. Das Wasser wird in den Wärmeaustauschern 5Further advantages of the process are that it is carried out under vacuum at low temperatures Rectification of formaldehyde solutions containing methyl alcohol largely prevents formic acid formation is prevented. The figure shows an apparatus for carrying out the method. In the reactor 2 is the methanol-steam-air mixture coming from the mixing chamber is reacted with a silver catalyst. The hot reaction gases are cooled as quickly as possible in the coolers 3 and 4, in which at the same time steam is generated from the water flowing in through line 7 and this steam is superheated will. The water is in the heat exchangers 5
609 607/399609 607/399
und 6 vorgewärmt. Der Dampf wird über die Leitung 8 93%) bildet. Die Reaktionsgase verlassen den Reak-and 6 preheated. The steam is formed via line 8 (93%). The reaction gases leave the reactor
abgeführt. Die nunmehr etwa 100 0C heißen Reaktions- tor 2 mit etwa 575° C und haben etwa folgende Zu-discharged. The now about 100 0 C hot reaction port 2 with about 575 ° C and have approximately the following feed
gase werden über die Leitung 9 in die Kondensations- sammensetzung:Gases are converted into the condensation composition via line 9:
stufe 10 geleitet, wo ein Teil der kondensierbaren Pro- -etwa 2Q3 Volumprozent FormaldehydStage 10 passed where some of the condensable pro- - about 2Q3 percent by volume formaldehyde
dukte bei hohen Temperaturen.verflusstgt werden, was 5 etwa 34 7 Volumprozent Wasser (Dampf)at high temperatures. are fluxed, which 5 about 34 7 percent by volume of water (steam )
durch Umpumpen des Kondensats über 4ie Leitung 11 etwa 41 2 Volumprozent Inertgase(N2,H2, CO8)by pumping the condensate through line 11 about 41 2 percent by volume of inert gases (N 2 , H 2 , CO 8 )
mit der Pumpe 12 bewerkstelligt wird. Die anfallende etwa 3 8 Volumprozent Methylalkohol gasförmig Warme wird über den Wärmeaustauscher 13 an dieis accomplished with the pump 12. The resulting approximately 3 8 percent by volume methyl alcohol gaseous heat is via the heat exchanger 13 to the
Kolonne 24 abgegeben. Die noch Formaldehyd und Sie werden in den Kühlern 3 und 4 bis auf etwaColumn 24 delivered. The still formaldehyde and you will be in coolers 3 and 4 down to about
insbesondere methanolhaltigen Abgase der Konden- io 100° C abgekühlt. Gleichzeitig wird aber im Kühler 4In particular, methanol-containing exhaust gases from the condensate are cooled to 100 ° C. At the same time, however, 4
sationsstufe 10 werden über die Leitung 15 in die aus dem in den Wärmeaustauschern 5 und 6 vorge-sation stage 10 are fed via line 15 into the from the heat exchangers 5 and 6
Kondensationskolonne 14 geleitet. Auch hier wird das heizten Wasser Wasserdampf von 30 ata und 230° CCondensation column 14 passed. Here, too, the heated water becomes water vapor of 30 ata and 230 ° C
Kondensat wieder mit der Pumpe 16 umgewälzt und erzeugt, der im Wärmeaustauscher 3 von 230 aufCondensate circulated again with the pump 16 and generated in the heat exchanger 3 of 230
die entstehende Wärme im Kühler 17 durch Wasser- 400° C überhitzt wird. Dieser Dampf dient zum An-the heat generated in the cooler 17 is superheated by water at 400.degree. This steam is used to
kühlung abgeführt. Die. Abgase verlassen die oben be- 15 trieb der Turbine und nach Entspannung in der Turbinecooling dissipated. The. Exhaust gases leave the turbine operation above and after expansion in the turbine
schriebene Kolonne 14 über Leitung 18 und werden als Wasserdampfquelle für das Ausgangsreaktionsge-Written column 14 via line 18 and are used as a source of water vapor for the initial reaction
nochmals in der Absorptionskolonne 19 mit dem über misch.again in the absorption column 19 with the over mix.
Leitung 20 einströmenden Wasser gewaschen. Die Die 100° C heißen Reaktionsgase treten in die zweipraktisch völlig von Methanol und Formaldehyd be- oder mehrstufige Kondensationsanlage 10, 14 ein, in freiten Abgase verlassen die Kolonne 19 über die 20 der die kondensierbaren Produkte durch indirekten Leitung 22. Das verdünnte Kondensat wird mit der Wärmeaustausch mit der im Kreis geführten Wasch-Pumpe21 über die Leitung 23 der Kolonne 14 züge- flüssigkeit verflüssigt werden.Line 20 washed incoming water. The 100 ° C hot reaction gases enter the two practical completely of methanol and formaldehyde or multi-stage condensation system 10, 14 a, in Free exhaust gases leave the column 19 via the 20 of the condensable products by indirect Line 22. The diluted condensate is exchanged with the heat with the circulating washing pump21 Draw liquid can be liquefied via the line 23 of the column 14.
führt. In der Kolonne 24 findet die Rektifikation der In einer nachgeschalteten Absorptionskolonne 19leads. In the column 24, the rectification of the In a downstream absorption column 19 takes place
methanolhaltigen Formaldehydkondensate der Kolon- werden die noch im Inertgas verbleibenden Restmen-methanol-containing formaldehyde condensates of the colon are the residues still remaining in the inert gas
nen 10 und 14 statt, die über die Leitungen 25 und 26 25 gen Formaldehyd und Methylalkohol unter Zusatz vonNEN 10 and 14 instead, the 25 and 26 gene formaldehyde and methyl alcohol with the addition of
zuströmen. Die Kolonne 24 arbeitet unter Unterdruck Wasser ausgewaschen. Da in der ersten Konden-flow in. The column 24 operates under reduced pressure to wash out water. Since in the first condenser
und wird über die Wärmeaustauscher 13 und 27 (27 mit sationsstufe 10 die Kondensation bei ziemlich hohenand is via the heat exchangers 13 and 27 (27 with sationsstufe 10 the condensation at fairly high
Abdampf der Turbine) beheizt. Der im Kopf der Temperaturen von 60 bis 90° C stattfindet, kann dieExhaust steam from the turbine). That takes place in the head of the temperatures of 60 to 90 ° C, the
Kolonne 24 anfallende Methanoldampf wird über die dabei anfallende Wärme im Wärmeaustauscher 13 zurColumn 24 accumulating methanol vapor is in the heat exchanger 13 via the resulting heat
Leitung 28 in die erste Stufe des Kompressors 29 ge- 30 Teilheizung der Rektifizierkolonne 24 verwendet wer-Line 28 in the first stage of the compressor 29- 30 partial heating of the rectification column 24 can be used
führt und darin verdichtet, damit ein Teil in dem den. Dieser Wärmeaustauscher befindet sich imleads and condenses in it, so that a part in the. This heat exchanger is located in the
Kühler 30 mit normalem Wasser verflüssigt werden unteren Drittel der Kolonne, unterhalb des unterenCooler 30 with normal water are liquefied lower third of the column, below the lower one
kann. Zwischen Kühler 30 und 31 wird über die Zulaufs. Die mittlere Kondensationskolonne 14 sowiecan. Between cooler 30 and 31 is via the inlet. The middle condensation column 14 as well
Leitung 32 diejenige Menge Methanol gasförmig ent- die letzte Absorptionskolonne 19, in denen die geringenLine 32 that amount of methanol in gaseous form ent- the last absorption column 19 in which the small
nommen, die zum Umsatz im Reaktor 2 bestimmt ist. 35 Mengen Formaldehyd und hauptsächlich Methyl-taken, which is intended for conversion in reactor 2. 35 quantities of formaldehyde and mainly methyl
Der Kühler 31 dient zur weiteren Abkühlung des als alkohol mit einer wäßrigen Lösung von FormaldehydThe cooler 31 is used for further cooling of the alcohol with an aqueous solution of formaldehyde
Rücklauf auf die Kolonne bestimmten Methanolkon- und mit Wasser ausgewaschen werden, dienen dazu,Return to the column with certain methanol cones and washed out with water are used to
densats. Die Restmenge Methanol wird durch Frisch- das Inertgas restlos von Formaldehyd und Methanoldensats. The remaining amount of methanol is completely removed from formaldehyde and methanol by fresh gas and the inert gas
methanol, das über die Leitung 33 zuströmt, ergänzt zu befreien. Die dabei anfallende Kondensationswärmeto free methanol, which flows in via line 33, supplements. The resulting heat of condensation
und (im Kühler 34 nochmals gekühlt) über die 40 wird durch Wasserkühlung abgeführt. Das die Ab-and (cooled again in the cooler 34) via the 40 is discharged by water cooling. That the
Leitung 35 der Kolonne 24 im Kopf zugegeben. Der sorptionskolonne 19 verlassende Inertgas ist bis aufLine 35 of column 24 was added at the top. The sorption column 19 leaving inert gas is up to
methanolfreie Formaldehyd verläßt den Kolonnen- Spuren von Formaldehyd (unter 0,05 Volumprozent)methanol-free formaldehyde leaves the column - traces of formaldehyde (less than 0.05 percent by volume)
sumpf über die Leitung 41 und gibt einen Teil seiher und Methylalkohol befreit.sump via line 41 and is a part of the strainer and methyl alcohol freed.
Wärme im Kühler 5 an das neu in die Anlage über In der Kolonne 24 findet die Rektifizierung desIn the column 24, the rectification of the takes place
Leitung 7 einströmende Wasser ab. Der Kompressor 45 methylalkoholhaltigen Formaldehyd bei etwa 100 TorrLine 7 from the incoming water. The compressor 45 contains methyl alcohol formaldehyde at about 100 torr
29, der nötig ist, um den Methanoldampf in den und +70 bis +20°C statt. Dadurch wird die Bildung29, which is necessary to place the methanol vapor in the and +70 to + 20 ° C. This creates education
Leitungen 28 und 32 zu verdichten, wird mit einer von Nebenprodukten, wie z. B. Ameisensäure, weit-Compressing lines 28 and 32 is carried out with one of by-products such. B. formic acid, far-
Dampfturbine 36 angetrieben, die den überhitzten gehend vermieden. Der zu rektifizierende FormaldehydSteam turbine 36 driven, which avoided the overheated walking. The formaldehyde to be rectified
Dampf über Leitung 8 aus dem Verdampfer 3 und tritt so wohl aus der Kondensstufe 10 durch Leitung 25Steam via line 8 from the evaporator 3 and thus emerges from the condensation stage 10 through line 25
Überhitzer 4 bezieht. Der die Turbine verlassende 50 als auch aus der Kondensstufe 14 durch Leitung 26 anSuperheater 4 refers. The 50 leaving the turbine as well as from the condensing stage 14 through line 26
Dampf (durch Leitung 37) dient erstens als Zusatz im verschiedenen Stellen in die Kolonne 24 ein (da derSteam (through line 37) serves firstly as an additive in various places in the column 24 (since the
Reaktor und strömt der Mischkammer 1 zu. Zweitens Methylalkoholgehalt beider Ströme verschieden ist),Reactor and flows to the mixing chamber 1. Second, the methyl alcohol content of both streams is different),
dient er zur Heizung der Kolonne 24, deren Wärme- Im Kolonnenkopf fällt der Methylalkoholdampf beiit is used to heat the column 24, the heat of which falls in the column head with the methyl alcohol vapor
austauscher über Leitung 38 zuströmt. Drittens wird Temperaturen von etwa 210C an und wird mit derExchanger flows in via line 38. Third, temperatures of around 21 0 C are used and with the
ein Teil zur Vorwärmung (mit Wärmeaustauscher 39) 55 ersten Stufe des Kompressors 29 auf etwa 157 Torra part for preheating (with heat exchanger 39) 55 first stage of the compressor 29 to about 157 Torr
der im Reaktor 2 umzusetzenden Luft, die über die und etwa 70° C verdichtet. Nach Abkühlung desthe air to be converted in the reactor 2, which compresses over and about 70 ° C. After the
Leitung 40 in die Mischkammer 1 einströmt, ge- Methylalkoholdampfes im Kühler 30 von 70 auf 30° CLine 40 flows into the mixing chamber 1, methyl alcohol vapor in the cooler 30 from 70 to 30 ° C
braucht. Die Durchführung des Verfahrens wird in wird diejenige Menge gasförmig entnommen, die zurneeds. The process is carried out in that amount is withdrawn in gaseous form which is necessary for
dem nachfolgenden Beispiel und an Hand der Figur Umsetzung im Reaktor bestimmt ist, und wird deshalbthe following example and on the basis of the figure implementation in the reactor is determined, and is therefore
nochmals eingehend erläutert. 60 mit der zweiten, dritten, vierten und fünften Stufe desexplained in detail again. 60 with the second, third, fourth and fifth stages of the
. Kompressors auf etwa 1190C und 1,3 ata verdichtet. Compressor compressed to about 119 0 C and 1.3 ata
Beispiel und aufgebt. Die zum Rücklauf in die Kolonne be-Methylalkoholdampf von 1190C und 1,3 ata wird in stimmte Methylalkoholmenge wird im Kühler 31 mitExample and give up. The methyl alcohol vapor of 119 0 C and 1.3 ata is to be returned to the column in the correct amount of methyl alcohol is in the cooler 31 with
Gegenwart von Wasserdampf von 150° C und 1,3 ata 18 ° C kaltem Wasser restlos kondensiert. Nach ZugabeThe presence of steam at 150 ° C and 1.3 ata 18 ° C cold water condenses completely. After adding
mit vorgewärmter Luft an einem Silberkatalysator 2 65 von Methylalkohol (der der Menge entspricht, die imwith preheated air on a silver catalyst 2 65 of methyl alcohol (which corresponds to the amount in the
bei 550 bis 6000C zu Formaldehyd so umgesetzt, daß Reaktor 2 umgesetzt wird) und weiterer Abkühlungat 550 to 600 0 C converted to formaldehyde so that reactor 2 is converted) and further cooling
der Methylalkohol nicht zu 100% reagiert, wodurch dient dieser flüssige Methylalkohol als Rücklauf fürthe methyl alcohol does not react 100%, so this liquid methyl alcohol serves as a return for
sich Formaldehyd in sehr hohen Ausbeuten (90 bis die Kolonne 24.formaldehyde in very high yields (90 to column 24.
Die Kolonne 24 wird sowohl — wie bereits erwähnt ■— mit der Formaldehydlösung im Wärmeaustauscher 13 als auch mit 1500C heißem Dampf von 1,3 ata beheizt (Wärmeaustauscher 27, der die Turbine verlassen hat und nicht für die Umsetzung bestimmt ist).The column 24 is both - as already mentioned ■ - heated with the formaldehyde solution in the heat exchanger 13 and with 150 ° C. steam of 1.3 ata (heat exchanger 27 which has left the turbine and is not intended for the conversion).
Die Dampfmenge, die im Wärmeaustauscher 4 erzeugt und mit der die Turbine 36 betrieben wird, ist so groß, daß sie zum Heizen der Kolonne 24 und zur Lieferung der für den Reaktor bestimmten Wasserdampfmenge sowie zur Aufheizung der Luft ausreicht.The amount of steam that is generated in the heat exchanger 4 and with which the turbine 36 is operated is like this large that they are used for heating the column 24 and for supplying the amount of water vapor intended for the reactor as well as sufficient to heat the air.
Claims (1)
Deutsche Patentschrift Nr. 615 885;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1162 822;
E. Kirschbaum, Destillier- und Rektifiziertechnik, 1960, S. 175 bis 177.Considered publications:
German Patent No. 615,885;
German Auslegeschrift No. 1162 822;
E. Kirschbaum, Distilling and Rectification Technology, 1960, pp. 175 to 177.
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DE1162822B (en) * | 1959-06-15 | 1964-02-13 | Koppers Gmbh Heinrich | Process for the production of pure benzene from mixtures containing n-heptane and cyclohexane by distillation |
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Also Published As
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