DE1285995B - Process for the production of aqueous formaldehyde solutions by oxidation of methanol vapor - Google Patents

Process for the production of aqueous formaldehyde solutions by oxidation of methanol vapor

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DE1285995B
DE1285995B DEF50669A DEF0050669A DE1285995B DE 1285995 B DE1285995 B DE 1285995B DE F50669 A DEF50669 A DE F50669A DE F0050669 A DEF0050669 A DE F0050669A DE 1285995 B DE1285995 B DE 1285995B
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/48Silver or gold
    • B01J23/50Silver
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
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    • C07C45/38Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups being a primary hydroxyl group

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Description

1 21 2

Es ist bekannt, Formaldehyd durch kombinierte Da der normale Silberkatalysator in einer tech-Oxydation und Dehydrierung aus Methanol und Luft rüschen Anlage an sich bereits einen Druckabfall von als Oxydationsmittel und kristallisiertem Silber als 50 bis 130 Torr verursacht und außerdem die nachKatalysator bei erhöhten Temperaturen herzustellen. geschalteten Wäscher ebenfalls einen Druckabfall Praktisch nimmt man im allgemeinen ein dampf- 5 bewirken, müßte man die Formaldehydabsorption bei f örmiges Methanol-Wasser-Gemisch, das 50 bis 75 Ge- recht hohem Vakuum durchführen. Es ist aber bekannt, wichtsprozent Methanol enthält und leitet dieses Ge- daß die Absorption im Vakuum schlechter und unvollmisch zusammen mit Luft bei Temperaturen zwischen ständiger ist als bei normalem oder schwachem Über-500 und 700° C über einen Katalysator aus kristalli- druck. Außerdem müssen die Apparate vergrößert siertem Silber. Der für dieses Verfahren verwendete io und gegen Eindringen von Luft abgesichert werden, da Reaktor besteht somit im wesentlichen aus einer das Formaldehydabgas bis zu 20°/0 Wasserstoff ent-Katalysatorzone, aus einem daran anschließenden halten kann und somit Explosionsgefahr besteht. Bei Zwischenstück und einem nachgeschalteten Kühler. diesem Verfahren wird der Vorteil höherer Ausbeuten Dieser nachgeschaltete Kühler dient dazu, die den mit einem zu großen technischen Aufwand erkauft. Reaktionsraum verlassenden Gase abzukühlen und zu 15 Ferner ist es aus FIAT-Report 999, S. 3, Absatz 2, kondensieren. Das Kondensat wird anschließend mit bekannt, zur Herstellung von Formaldehyd aus Methaso viel Wasser gewaschen, daß wäßrige Formaldehyd- nol einen Katalysator aus Silberkristallen mit einem lösungen der handelsüblichen Konzentrationen an- Durchmesser zwischen 0,15 und 1,25 mm zu verfallen. Das in Wasser unlösliche Abgas enthält neben wenden. Dabei kommen die gröberen Kristalle unten Stickstoff nur noch Wasserstoff, Kohlendioxyd, Koh- 20 zu liegen. Der genaue Katalysatoraufbau aus den lenmonoxid und spurenweise Methanol, Sauerstoff Formaldehydreaktoren der IG-Farben wird in dieser und Formaldehyd. Es kann als Heizgas oder auch Literaturstelle nicht erwähnt, findet sich aber im zur Herstellung von reinem Stickstoff verwendet BIOS-Bericht 104, Annex Blatt 11. Die dort angewerden. gebene Zusammensetzung ist wie folgt:It is known to combine formaldehyde with the normal silver catalyst in a tech-oxidation and dehydrogenation from methanol and air ruffled plant in itself already causes a pressure drop of as oxidant and crystallized silver than 50 to 130 torr and also to produce the after catalyst at elevated temperatures. Switched scrubber also causes a pressure drop. In practice, if you generally take a steam effect, you would have to carry out the formaldehyde absorption with a formaldehyde-water mixture, which is 50 to 75 times a fairly high vacuum. It is known, however, that methanol contains and conducts this amount by weight, that the absorption in a vacuum is worse and incompletely mixed with air at temperatures between more constant than at normal or slightly above 500 and 700 ° C. over a catalyst from crystalline pressure. In addition, the apparatus must have enlarged silver. The used for this method io and be protected against ingress of air, since the reactor thus consists essentially of a formaldehyde emission of up to 20 ° / 0 hydrogen ent-catalyst zone, can hold from an adjoining and thus there is danger of explosion. With an intermediate piece and a downstream cooler. this process has the advantage of higher yields. This downstream cooler is used to pay the price of too great a technical effort. The gases leaving the reaction space to cool down and to 15 Furthermore, it is from FIAT report 999, p. 3, paragraph 2, condense. The condensate is then washed with known to produce formaldehyde from methaso much water that aqueous formaldehyde nol a catalyst made of silver crystals with a solution of the commercial concentrations of diameter between 0.15 and 1.25 mm to expire. The exhaust gas, which is insoluble in water, contains next to turns. The coarser crystals come to lie below nitrogen, only hydrogen, carbon dioxide, carbon. The exact catalyst structure from the lenmonoxide and traces of methanol, oxygen, formaldehyde reactors of IG colors is in this and formaldehyde. It cannot be mentioned as heating gas or literature, but can be found in BIOS report 104, annex sheet 11, used for the production of pure nitrogen. given composition is as follows:

Die Umsetzung des Methanols am kristallisierten 35 4 GewichtsprozentThe conversion of the methanol on the crystallized 35 4 percent by weight

Silberkatalysator kann nun auf zwei Arten durch- Silberkristalle 0,2 bis 0,4 mm DurchmesserSilver catalyst can now penetrate in two ways: Silver crystals 0.2 to 0.4 mm in diameter

geführt werden. Setzt man z. B. ein Methanol-Wasser- 44 Gewichtsprozentbe guided. If you put z. B. a methanol-water 44 percent by weight

Gemisch mit 60 bis 80 Gewichtsprozent Methanol- Silberkristalle 0,4 bis 0,75 mm DurchmesserMixture with 60 to 80 percent by weight of methanol-silver crystals, 0.4 to 0.75 mm in diameter

gehalt ein und stellt die Temperatur am Katalysator 38,6 Gewichtsprozentcontent and the temperature at the catalyst is 38.6 percent by weight

mit der zudosierten Luftmenge auf 500 bis 600° C ein, 30 Silberkristalle 0,75 bis 1 mm Durchmesser so kann man etwa eine 30 bis 45 gewichtsprozentige 13,4 Gewichtsprozent Formaldehydlösung erhalten, die noch 3 bis 25 Ge- Silberkristalle über 1 mm Durchmesser wichtsprozent Methanol enthält, d. h., der Methanol- Katalysatorschichtdicke 10 mm Umsatz war weitgehend unvollständig. Die Form- Staubanteile unter 0,2 mm Durchmesser werden aldehydausbeuten, die man dabei erzielt, sind aller- 35 nach dieser Literaturstelle nicht verwendet, dings sehr hoch und betragen unter Berücksichtigung Nach einem nicht zum Stande der Technik gehörendes nicht umgesetzten Methanols normalerweise 88 bis den älteren Vorschlag (deutsche Patentschrift 1231229) 91 Molprozent. Da solche methanolhaltigen Form- wird Formaldehyd durch Umsetzung von Methanol aldehydlösungen wegen des Gehalts an Methanol mit Sauerstoff in der Gasphase an einem Silberteurer und nur beschränkt einsatzfähig sind, wird 40 katalysator dadurch hergestellt, daß man Silberihnen Methanol meistens durch Destillation entzogen kristalle verwendet, die zu mindestens 50 Gewichtsund so zurückgewonnen. Die Destillation verursacht prozent aus Kristallen der Korbgröße 1,25 bis 5,0 mm aber zusätzliche Kosten und eine Qualitätsverschlech- bestehen und wobei die Höhe der Katalysatorschicht terung, da bei den normalen Destillationsbedingungen zwischen 15 und 50 mm betragen soll. Aus den Beider Ameisensäuregehalt der Formaldehydlösung ver- 45 spielen dieser Patentschrift geht aber hervor, daß doppelt bis verdreifacht wird. auch beim Arbeiten nach dieser Methode im Abgaswith the added amount of air to 500 to 600 ° C, 30 silver crystals 0.75 to 1 mm in diameter in this way a 30 to 45 percent by weight 13.4 percent by weight formaldehyde solution can be obtained, which still contains 3 to 25 Ge silver crystals over 1 mm in diameter contains methanol by weight, d. i.e., the methanol catalyst layer thickness 10 mm Conversion was largely incomplete. The mold dust components are less than 0.2 mm in diameter aldehyde yields that are achieved are, however, not used according to this reference, things are very high and, taking into account, something that does not belong to the state of the art unreacted methanol normally 88 to the older proposal (German patent specification 1231229) 91 mole percent. Since such methanol-containing form- formaldehyde is converted into methanol Aldehyde solutions are expensive because of the content of methanol with oxygen in the gas phase and are only usable to a limited extent Methanol mostly removed by distillation crystals used, which are at least 50 weight and so recovered. The distillation causes a percentage of crystals with a basket size of 1.25 to 5.0 mm but additional costs and a deterioration in quality exist and where the height of the catalyst layer because the normal distillation conditions should be between 15 and 50 mm. From the two However, this patent specification shows that the formic acid content of the formaldehyde solution is doubled to tripled. even when working according to this method in the exhaust gas

Es ist aber auch möglich, die Reaktionsbedingungen noch mindestens 0,36 °/o Kohlenoxid enthalten sind, so zu wählen, daß das Methanol nahezu vollständig Es wird also ein erheblicher Teil des Methanols über umgesetzt wird. In den erhaltenen 30 bis 40gewichts- die Stufe des Formaldehyds hinaus oxydiert, prozentigen Formaldehydlösungen verbleiben dann so Es wurde nun ein verbessertes Verfahren zur höchstens noch bis zu 1 Gewichtsprozent Rest- Herstellung wäßriger Formaldehydlösungen durch methanol. Solche Formaldehydlösungen sind praktisch Oxydation von Methanoldampf mit einem sauerstoffuniversell einsetzbar. Man stellt sie z. B. her aus einem haltigen Gas in Gegenwart von Wasserdampf an Wasser-Methanol-Gemisch mit 50 bis 63 Gewichts- einem Silberkatalysator, Abkühlen, Kondensieren des prozent Methanol bei Katalysatortemperaturen zwi- 55 Reaktionsgasgemisches, Auswaschen des Restgases mit sehen 580 bis 700° C je nach Aktivität des Katalysators. Wasser und Abtrennung der wäßrigen Formaldehyd-Dabei erhält man Formaldehydausbeuten, bezogen auf lösung vom Abgas gefunden, das dadurch gekennzeicheingesetztes Methanol, von normalerweise etwa 84 bis net ist, daß man einen Silberkatalysator verwendet, höchstens 87,5 °/0. Der Gehalt an Oxiden des Kohlen- der zu 7/8 seines Gewichts aus Silberkristallen von stoffes (also Kohlendioxid und Kohlenoxid) im Ab- 60 0,75 bis 3 mm Durchmesser und zu x/e aus Silbergas beträgt dabei ungefähr 4,9 bis 5,9 Volumprozent. kristallen unter 0,3 mm zusammengesetzt ist und daßIt is also possible, however, to choose the reaction conditions still at least 0.36% carbon oxide so that the methanol is almost completely. A considerable part of the methanol is therefore over-converted. In the 30 to 40 percent by weight obtained, the formaldehyde stage is also oxidized, percent formaldehyde solutions then remain. There has now been an improved method for producing a maximum of up to 1 percent by weight of residual production of aqueous formaldehyde solutions by methanol. Such formaldehyde solutions can practically be used universally for the oxidation of methanol vapor with an oxygen. You put them z. B. forth from a containing gas in the presence of water vapor on a water-methanol mixture with 50 to 63 weight a silver catalyst, cooling, condensing the percent methanol at catalyst temperatures between 55 reaction gas mixture, washing out the residual gas with see 580 to 700 ° C each according to the activity of the catalyst. Water and separation of the aqueous formaldehyde this case, one obtains formaldehyde yields, based on solvent from the exhaust found that characterized gekennzeicheingesetztes methanol of usually about 84, to net that one uses a silver catalyst, at most 87.5 ° / 0th The content of the oxides of carbon to 7/8 of its weight of silver crystals of the substance (ie carbon dioxide and carbon monoxide) in the exhaust 60 0.75 to 3 mm in diameter and about x / e of silver gas amounts to approximately 4.9 to 5 , 9 percent by volume. crystals below 0.3 mm and that

In der Literatur wird auch erwähnt, daß man den man die den Katalysator verlassenden Gase in einerIn the literature it is also mentioned that one of the gases leaving the catalyst in a

Volumprozentanteil der Oxide des Kohlenstoffs im Zeit von weniger als 0,1 Sekunden so abkühlt, daß derPercentage by volume of the oxides of carbon in a time of less than 0.1 seconds so that the

Abgas bis auf 4,4 Volumprozent und sogar bis auf Kohlenmonoxidgehalt des Abgases nicht über 0,23 Vo-Exhaust gas up to 4.4 percent by volume and even up to the carbon monoxide content of the exhaust gas not more than 0.23 vol-

2,6 Volumprozent herabsetzen kann, wenn man die 65 lumprozent ansteigt.2.6 percent by volume can be reduced if you increase the 65 percent by volume.

Gase unter reduziertem Druck (680 bzw. 250 Torr) in Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist esGases under reduced pressure (680 or 250 Torr) in In the method according to the invention it is

den Katalysatorraum eintreten läßt. Die Formaldehyd- erforderlich, daß die Verweilzeit des im Katalysatorallows the catalyst chamber to enter. The formaldehyde required that the residence time of the in the catalyst

ausbeute wird dadurch entsprechend verbessert. umgesetzten Gases in der Zwischenzone vor demThis improves the yield accordingly. converted gas in the intermediate zone before

3 43 4

Kühler weniger als 0,1 Sekunden, insbesondere weniger Die Methanolumsetzung fand bei 625 bis 635° CCooler less than 0.1 seconds, in particular less. The methanol conversion took place at 625 to 635 ° C

als 0,02 Sekunden beträgt. statt. Der Druck vor dem Katalysator betrug 802 Torr.than 0.02 seconds. instead of. The pressure in front of the catalyst was 802 torr.

Bei dieser Verfahrensweise bildet sich praktisch Die Reaktionsgase wurden nach dem Abkühlen im kein Kohlenmonoxid mehr (CO-Gehalt etwa 0,1 bis Katalysatorkühler in einer Absorptionsanlage nach-0,2 Volumprozent gegenüber früher 0,8 bis 1,4 Volum- 5 gekühlt, kondensiert und mit zusätzlichem Wasser prozent). Der Kohlendioxidgehalt des Abgases sinkt gewaschen. Aus 875 kg Reinmethanol entstanden beim Arbeiten auf vollständigen Methanolumsatz von dabei 745 kg Formaldehyd in Form einer 29gewichtsfrüher 3,8 bis 4,4 Volumprozent auf 3,4 bis 3,6 Volum- prozentigen Lösung, die neben 0,007 Gewichtsprozent prozent und bei unvollständigem Methanolumsatz Ameisensäure noch 0,9gewichtsprozentigen Methanol bis auf 2,2 bis 2,8 Volumprozent. Dadurch werden io enthielt. Demnach betrug die Formaldehydausbeute, hohe Formaldehydausbeuten erhalten, und zwar bei bezogen auf eingesetztes Methanol, etwa 90,8 Molunvollständigem Methanolumsatz von 93 bis 95 Mol- prozent. With this procedure practically the reaction gases were after cooling in the no more carbon monoxide (CO content about 0.1 to catalyst cooler in an absorption system after -0.2 Percentage by volume compared to before 0.8 to 1.4 volume 5 cooled, condensed and with additional water percent). The carbon dioxide content of the exhaust gas drops washed. Formed from 875 kg of pure methanol when working on complete methanol conversion of 745 kg of formaldehyde in the form of a 29 weight earlier 3.8 to 4.4 percent by volume to 3.4 to 3.6 percent by volume solution, plus 0.007 percent by weight percent and, if the methanol conversion is incomplete, formic acid is still 0.9 percent by weight methanol down to 2.2 to 2.8 percent by volume. This will contain io. According to this, the formaldehyde yield was obtained high formaldehyde yields, with about 90.8 mol incomplete methanol conversion of 93 to 95 mol percent based on the methanol used.

prozent, bei praktisch vollständigem Methanolumsatz Das Abgas, dessen Zusammensetzung während despercent, with practically complete methanol conversion The exhaust gas, its composition during the

von 90 bis 91 Molprozent, bezogen auf eingesetztes Versuches automatisch überwacht wurde, bestand aus:from 90 to 91 mol percent, based on the test used, was automatically monitored, consisted of:

Methanol. 15 3,30 bis 3,50 Volumprozent KohlendioxidMethanol. 15 3.30 to 3.50 percent by volume carbon dioxide

Es war überraschend, daß sich die Verkleinerung 0,11 bis 0,18 Volumprozent Kohlenoxid
der Zone zwischen Katalysatorbett und Katalysator- 18,2 bis 17,3 Volumprozent Wasserstoff
kühler noch so stark auf die Formaldehydausbeute 0,3 bis 0,6 Volumprozent Sauerstoff
auswirkt, obwohl in dieser Zone bereits ein erheblicher Rest Stickstoff
Temperaturabfall vorhanden ist, und in den normalen 20 .
technischen Reaktoren die Verweilzeiten auch bereits Vergleichsversuch
sehr klein sind. Da sich die Verkleinerung dieser Zone In einen Versuchsreaktor, in dem die Verweilzeit der hauptsächlich auf die Verhinderung der Bildung von Reaktionsgase in der Zone zwischen Katalysator und Kohlenoxid auswirkt und bei der unvollständigen Katalysatorkühler ungefähr 0,04 Sekunden betrug, Methanolumsetzung sich praktisch nur noch die 25 wurde ein normaler Silberkristallkatalysator, der aus Konzentration des Kohlendioxids verändert, muß Silberkristallen mit einem Durchmesser von ungefähr man annehmen, daß Kohlendioxid vornehmlich im 0,2 bis 1 mm besteht, eingebaut. In diesen Versuchs-Katalysator und Kohlenoxid dagegen in der Haupt- reaktor wurden ein inniges Gemisch von
sache nach dem Katalysator eventuell durch Zer- 9,73 kg/h Rein-Methanoldampf,
setzung von Formaldehyd nach der Gleichung 30 6,8 kg/h Wasserdampf und
It was surprising that the reduction was 0.11 to 0.18 volume percent carbon oxide
the zone between the catalyst bed and the catalyst - 18.2 to 17.3 percent by volume of hydrogen
cooler, however strong, on the formaldehyde yield 0.3 to 0.6 percent by volume oxygen
although there is already a considerable amount of nitrogen remaining in this zone
There is a temperature drop, and in the normal 20.
technical reactors the residence times also already comparative experiment
are very small. Since the reduction in size of this zone in an experimental reactor in which the residence time of the mainly affects the prevention of the formation of reaction gases in the zone between the catalyst and carbon oxide and in the case of the incomplete catalyst cooler was approximately 0.04 seconds, methanol conversion was practically only the 25th If a normal silver crystal catalyst, which changes the concentration of carbon dioxide, has to be incorporated into silver crystals with a diameter of approximately one should assume that carbon dioxide consists mainly of 0.2 to 1 mm. In this experimental catalyst and carbon oxide, on the other hand, in the main reactor, an intimate mixture of
thing after the catalyst, possibly by decomposing 9.73 kg / h of pure methanol vapor,
setting of formaldehyde according to equation 30 and 6.8 kg / h water vapor

ΗΓΗΟ + CO 4. H etwa 13'7 Nm3/h Luft'ΗΓΗΟ + CO 4. H approx. 13 ' 7 Nm3 / h air '

HCHO ^ CO + H2 eingeleitet.HCHO ^ CO + H 2 initiated.

gebildet werden. Die Methanolumsetzung fand bei 630 bis 640° Care formed. The methanol conversion took place at 630 to 640 ° C

Es war außerdem erstaunlich, daß die erwarteten statt. Der Druck vor dem Katalysator betrug 825 Torr.It was also amazing that the expected took place. The pressure in front of the catalyst was 825 torr.

Schwierigkeiten beim Anheizen des Katalysators durch 35 Die Reaktionsgase wurden nach dem Abkühlen imDifficulties in heating up the catalyst by 35 The reaction gases were after cooling in the

extreme Verkleinerung des Abstandes zwischen Kataly- Katalysatorkühler in einer Absorptionsanlage nach-extreme reduction of the distance between the catalytic converter cooler in an absorption system after

sator und Kontaktkühler, wodurch ja die Wärmeab- gekühlt, kondensiert und mit zusätzlichem WasserSator and contact cooler, whereby the heat is cooled down, condensed and with additional water

gäbe erheblich verbessert wurde, nicht auftraten, gewaschen.would have been significantly improved, did not occur, washed.

obwohl die Leistung der Wärmequelle nicht verstärkt Aus 850 kg Methanol entstanden 691 kg Formwurde. (Der Silberkatalysator muß zum Anspringen 40 aldehyd in Form einer 30,2gewichtsprozentigen Löder Reaktion durch eine externe Heizquelle auf min- sung, die neben 0,006 Gewichtsprozent Ameisensäure destens 400 bis 5000C vorgeheizt werden). noch 1,0 Gewichtsprozent Methanol enthielt. Dem-Da die Verweilzeit des Methanols im eigentlichen nach betrug die Formaldehydausbeute, bezogen auf Silberkatalysator noch viel kürzer ist als in der Zone die eingesetzte Methanolmenge etwa 86,8 Molprozent, zwischen Katalysator und Kühler, wurde verschiedent- 45 Das Abgas, dessen Zusammensetzung während des lieh angenommen, daß die Reaktion nicht nur im Versuches automatisch überwascht wurde, bestand au: Katalysator, sondern auch dahinter stattfindet. Nach- 3,9 bis 4,1 Volumprozent CO2
dem aber der von uns erzielte Methanolumsatz genauso 0,8 bis 1,3 Volumprozent CO
hoch ist, wie bei den Reaktoren älteren Typs, geht 17,2 bis 16,0 Volumprozent H2
daraus hervor, daß die Formaldehyd-Bildung sich 50 0,4 bis 0,6 Volumprozent O2
ausschließlich im Kontaktbett abspielt. Rest N2
although the power of the heat source is not enhanced. 850 kg of methanol evolved into 691 kg of mold. (The silver catalyst must for starting aldehyde 40 in the form of a 30,2gewichtsprozentigen Löder reaction by an external heat source to min- solution that are least preheated in addition 0.006 weight percent formic acid 400 to 500 0 C). still contained 1.0 percent by weight of methanol. Since the residence time of the methanol was actually the formaldehyde yield, based on the silver catalyst, is still much shorter than the amount of methanol used in the zone, about 86.8 mol percent, between the catalyst and the cooler, various types of exhaust gas, its composition during the lent assumed that the reaction was not only automatically monitored in the experiment, consisted of: catalyst, but also takes place behind it. After 3.9 to 4.1 percent by volume CO 2
but the methanol conversion achieved by us is just as 0.8 to 1.3 percent by volume of CO
is high, as in the older type reactors, 17.2 to 16.0 percent by volume of H 2 is
from the fact that the formaldehyde formation is 50 0.4 to 0.6 percent by volume O 2
plays exclusively in the contact bed. Remainder N 2

Beispiell Beispiel2Example 2

In einem Versuchsreaktor wurde ein aus Silber- In dem im Beispiel 1 beschriebenen Versuchsreaktor kristallen bestehender Katalysator aufgebaut. Dieser 55 wurde ein Silberkristallkatalysator mit dem dort beKatalysator setzte sich zu 7/s aus Silberkristallen von schriebenen Aufbau angeordnet. Die Verweilzeit in 0,75 bis 3 mm und zu x/e aus Silberkristallen unter der Zone zwischen Katalysator und Katalysatorkühler 0,3 mm, besonders unter 0,15 mm, zusammen. Die betrug etwa 0,0043 Sekunden.In an experimental reactor, a silver catalyst consisting of crystals in the experimental reactor described in Example 1 was built up. This 55, a silver catalyst was disposed with the crystal there beKatalysator sat with 7 / s us a silver crystals of signed structure. The residence time in 0.75 to 3 mm and x / e of silver crystals under the zone between catalyst and catalyst cooler 0.3 mm, especially below 0.15 mm, together. It was about 0.0043 seconds.

Katalysatorschichtdicke betrug etwa 10 mm. Das In diesen Versuchsreaktor wurde ein innigesThe thickness of the catalyst layer was about 10 mm. The in this experimental reactor was an intimate

Katalysatorbett war so im Reaktor angebracht, daß 60 Gemisch vonCatalyst bed was installed in the reactor so that 60 mixture of

die Verweilzeit der Gase in der Zone zwischen Kataly- 9,73 kg/h Rein-Methanoldampf,the residence time of the gases in the zone between cataly- 9.73 kg / h pure methanol vapor,

sator und Katalysatorkühler etwa 0,0037 Sekunden 4,17 kg/h Wasserdampf undSator and catalyst cooler about 0.0037 seconds and 4.17 kg / h of water vapor

betrug. In diesen Versuchsreaktor wurde ein inniges etwa 10,9 m3/h Luftfraud. In this experimental reactor, an intimate air of about 10.9 m 3 / h was generated

Gemisch von eingeleitet.Mixture of initiated.

9,73 kg/h Rein-Methanoldampf, 65 Die Umsetzung fand bei 58O0C statt. Der Druck 6,8 kg/h Wasserdampf und vor dem Katalysator betrug 796 Torr. Die Reaktionsetwa 13,2 Nm3/hLuft, gase wurden nach dem Abkühlen im Katalysatoreingeleitet, kühler in einer Absorptionsanlage nachgekühlt, kon-9.73 kg / h of pure methanol vapor, 65 The reaction took place at 58O 0 C. The pressure was 6.8 kg / h of steam and upstream of the catalyst was 796 Torr. The reaction was about 13.2 Nm 3 / h of air, gases were introduced into the catalyst after cooling, after-cooled in an absorption system,

densiert und mit zusätzlichem Wasser gewaschen. Aus 850 kg Methanol wurden 604 kg Formaldehyd in Form einer 40,2gewichtsprozentigen Lösung erhalten, die (neben 0,008 % Ameisensäure) noch 11,3 Gewichtsprozent Methanol enthielt. Es waren etwa 680 kg Methanol umgesetzt. Demnach betrug die Formaldehydausbeute, bezogen auf die umgesetzte Methanolmenge, etwa 94,7 Molprozent. Das Abgas hatte folgende Zusammensetzung:condensed and washed with additional water. From 850 kg of methanol were 604 kg of formaldehyde in In the form of a 40.2 percent by weight solution, which (in addition to 0.008% formic acid) is still 11.3 percent by weight Contained methanol. About 680 kg of methanol were converted. According to this, the formaldehyde yield was based on the amount of methanol reacted, about 94.7 mol percent. The exhaust gas had the following composition:

2,4 bis 2,7 Volumprozent Kohlendioxid2.4 to 2.7 percent by volume carbon dioxide

0,13 bis 0,2 Volumprozent Kohlenoxid 17,4 bis 17,0 Volumprozent Wasserstoff 0,3 bis 0,8 Volumprozent Sauerstoff Rest Stickstoff0.13 to 0.2 volume percent carbon oxide 17.4 to 17.0 volume percent hydrogen 0.3 to 0.8 percent by volume of oxygen, the remainder being nitrogen

Die Abgaszusammensetzung wurde während des Versuches automatisch überwascht.The exhaust gas composition was automatically monitored during the experiment.

etwa 722 kg/h Formaldehyd in Form einer 30,5gewichtsprozentigen Lösung, die außer 0,005 Gewichtsprozent Ameisensäure noch 0,8 Gewichtsprozent Methanol enthielt. Die Formaldehydausbeute betrug, bezogen auf eingesetztes Methanol, 88,1 Molprozent. Die Methanolumsetzung fand bei etwa 625° C statt. Der Druck vor dem Katalysator betrug 807 bis 825 Torr.about 722 kg / h formaldehyde in the form of a 30.5 percent by weight solution, the other 0.005 percent by weight Formic acid still contained 0.8 percent by weight of methanol. The formaldehyde yield was based on methanol used, 88.1 mol percent. The methanol conversion took place at about 625 ° C. The pressure in front of the catalyst was 807 to 825 torr.

Das Abgas hatte folgende Zusammensetzung: 3,5 bis 3,7 Volumprozent Kohlendioxid 0,5 bis 0,6 Volumprozent Kohlenoxid 15,8 bis 17,0 Volumprozent Wasserstoff 0,6 bis 0,8 Volumprozent Sauerstoff Rest StickstoffThe exhaust gas had the following composition: 3.5 to 3.7 percent by volume carbon dioxide 0.5 to 0.6 volume percent carbon oxide 15.8 to 17.0 volume percent hydrogen 0.6 to 0.8 volume percent oxygen Remainder nitrogen

Beispiel 3Example 3

In einem technischen Reaktor wurde das Katalysatorbett so eingebaut, daß die Verweilzeit der Reaktionsgase in der Zone zwischen Katalysatorbett und Katalysatorkühler etwa 0,012 Sekunden betrug. (Aus Gründen der Betriebssicherheit — im besonderen wegen der kaum berechenbaren Wärmeausdehnungsmöglichkeiten — wurde der Abstand gegenüber dem im Beispiel 1 angegebenen Reaktor etwas vergrößert, wodurch sich natürlich die Verweilzeit verlängerte.) Der Aufbau des Silberkristallkatalysators entsprach dem im Beispiel 1.In a technical reactor, the catalyst bed was installed so that the residence time of the reaction gases in the zone between the catalyst bed and the catalyst cooler was about 0.012 seconds. (The end Reasons of operational safety - in particular because of the hardly calculable thermal expansion possibilities - the distance compared to the reactor specified in Example 1 has been increased slightly, which of course increased the residence time.) The structure of the silver crystal catalyst corresponded that in example 1.

In diesen Reaktor wurde ein inniges Gemisch von 875 kg/h Rein-Methanoldampf 660 kg/h Wasserdampf undAn intimate mixture of 875 kg / h of pure methanol vapor was introduced into this reactor 660 kg / h water vapor and

etwa 1130 Nm3/h Luftabout 1130 Nm 3 / h air

2. Vergleichsversuch2. Comparative experiment

In einen technischen Reaktor älterer Konstruktion wurde ein Katalysator aus Silberkristallen (die Silberkristalle hatten einen Durchmesser von 0,2 bis 1 mm) in einer etwa 10 mm dicken Schicht angeordnet. Die Zone zwischen Katalysator und Katalysatorkühler war so groß, daß die Verweilzeit der Reaktionsgase bei normaler Belastung ungefähr 0,095 Sekunden betrug.A catalyst made of silver crystals (the silver crystals had a diameter of 0.2 to 1 mm) arranged in a layer about 10 mm thick. the The zone between the catalyst and the catalyst cooler was so large that the residence time of the reaction gases under normal load was approximately 0.095 seconds.

In diesen Reaktor wurde ein inniges Gemisch von 615 kg/h Rein-Methanoldampf, 464 kg/h Wasserdampf und 850 Nms/h Luft
eingeleitet.
An intimate mixture of 615 kg / h of pure methanol vapor, 464 kg / h of water vapor and 850 Nm s / h of air was introduced into this reactor
initiated.

Die Umsetzung fand bei 630 bis 640° C statt. Der Druck vor dem Katalysator betrug 840 bis 860 Torr. Die Reaktionsgase wurden nach dem Verlassen des Katalysatorkühlers in der Absorptionsanlage nachgekühlt, kondensiert und mit zusätzlichem The reaction took place at 630 to 640 ° C. The pressure in front of the catalyst was 840 to 860 torr. The reaction gases were after leaving of the catalyst cooler in the absorption system after-cooled, condensed and with additional

eingeleitet.initiated.

Die Reaktionsgase wurden nach dem Abkühlen im 35 Wasser gewaschen.
Katalysatorkühler in einer normalen Absorptions- Aus 615 kg Rein-Methanol wurden 488 kg Formanlage nachgekühlt, kondensiert und mit zusätzlichem aldehyd in Form einer 30,5gewichtsprozentigen Lösung Wasser gewaschen. Es wurden durchschnittlich 740kg/h erhalten, die außer 0,008 Gewichtsprozent Ameisen-Formaldehyd, der durch Wasserzugabe in der Ab- säure noch 1 Gewichtsprozent Restmethanol enthielt, sorptionsanlage in Form einer 30,2gewichtsprozentigen 40 Demnach betrug die Formaldehyd-Ausbeute, bezogen Lösung anfiel, die außer 0,004 Gewichtsprozent Amei- auf eingesetztes Methanol, 84,8 Molprozent,
sensäure noch 0,7 Gewichtsprozent Methanol enthielt.
The reaction gases were washed in water after cooling.
Catalyst cooler in a normal absorption From 615 kg of pure methanol, 488 kg of molding plant were cooled, condensed and washed with additional aldehyde in the form of a 30.5 percent by weight solution of water. An average of 740kg / h were obtained, which, in addition to 0.008 percent by weight of formaldehyde, which still contained 1 percent by weight of residual methanol in the waste acid due to the addition of water, sorption system in the form of a 30.2 percent by weight except 0.004 percent by weight amei on methanol used, 84.8 mol percent,
sens acid still contained 0.7 percent by weight of methanol.

Die Formaldehydausbeute betrug, bezogen auf eingesetztes Methanol, 90,2 Molprozent.The formaldehyde yield was based on the amount used Methanol, 90.2 mole percent.

Die Methanolumsetzung fand bei etwa 625° C statt. Der Druck vor dem Katalysator betrug 810 bis 825 Torr. Das Abgas hatte folgende Zusammen-Das Abgas, dessen Zusammensetzung automatisch ermittelt wurde, bestand ausThe methanol conversion took place at about 625 ° C. The pressure in front of the catalyst was 810 bis 825 torr. The exhaust gas had the following composition - The exhaust gas, its composition automatically was determined, consisted of

3,9 bis 4,3 Volumprozent Kohlendioxid 0,9 bis 1,3 Volumprozent Kohlenoxid 15,5 bis 16,2 Volumprozent Wasserstoff Rest Stickstoff.3.9 to 4.3 volume percent carbon dioxide 0.9 to 1.3 volume percent carbon oxide 15.5 to 16.2 percent by volume hydrogen, remainder nitrogen.

Setzung:Settlement:

3,6 bis 3,7 Volumprozent Kohlendioxid 0,16 bis 0,23 Volumprozent Kohlenoxid 16,6 bis 17,9 Volumprozent Wasserstoff 0,3 bis 0,8 Volumprozent Sauerstoff Rest Stickstoff3.6 to 3.7 volume percent carbon dioxide 0.16 to 0.23 volume percent carbon oxide 16.6 to 17.9 percent by volume hydrogen, 0.3 to 0.8 percent by volume oxygen, remainder nitrogen

1. Vergleichsversuch1. Comparative experiment

Der gleiche technische Reaktor war vorher so konstruiert, daß die Verweilzeit in der Zone zwischen Katalysatorbett und Katalysatorkühler etwa 0,048 Sekunden betrug. Wir erhielten mit einem Silberkatalysator, der im Aufbau demjenigen des Beispiels 1 entsprach, bei folgenden Reaktoreinsatzmengen 875 kg/h Rein-Methanoldampf, 660 kg/h Wasserdampf,
1150 Nms/h Luft
The same technical reactor had previously been designed so that the residence time in the zone between the catalyst bed and the catalyst cooler was about 0.048 seconds. With a silver catalyst whose structure corresponded to that of Example 1, we obtained 875 kg / h of pure methanol vapor, 660 kg / h of water vapor, at the following reactor feed rates,
1150 Nm s / h air

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung wäßriger Formaldehydlösungen durch Oxydation von Methanoldampf mit einem sauerstoffhaltigen Gas in Gegenwart von Wasserdampf an einem Silberkatalysator, Abkühlen, Kondensieren des Reaktionsgasgemisches, Auswaschen des Restgases mit Wasser und Abtrennung der wäßrigen Formaldehydlösung vom Abgas, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Silberkatalysator verwendet, der zu 7/s seines Gewichts aus Silberkristallen von 0,75 bis 3 τη τη Durchmesser und zu 1Zs aus Silberkristallen unter 0,3 mm zusammengesetzt ist und daß man die den Katalysator verlassenden Gase in einer Zeit von weniger als 0,1 Sekunden so abkühlt, daß der Kohlenmonoxidgehalt des Abgases nicht über 0,23 Volumprozent ansteigt.Process for the preparation of aqueous formaldehyde solutions by oxidation of methanol vapor with an oxygen-containing gas in the presence of water vapor over a silver catalyst, cooling, condensation of the reaction gas mixture, washing out of the residual gas with water and separation of the aqueous formaldehyde solution from the exhaust gas, characterized in that a silver catalyst is used which 7 / s of its weight is composed of silver crystals of 0.75 to 3 τη τη diameter and 1 Zs of silver crystals below 0.3 mm and that the gases leaving the catalyst are so cooled in a time of less than 0.1 seconds that the carbon monoxide content of the exhaust gas does not rise above 0.23 percent by volume.
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