DE1932522A1 - Process for the production of formaldehyde - Google Patents
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Description
Dlpl.-Chem. Dipl.-Ing. Dlpl.-Chtm. Dlpl.-Chem. Dipl.-Ing. Dlpl.-Chtm.
8000 MÖNCHEN 28000 MONKS 2
TAL 33VAL 33
TELEFON 0811/22««TELEPHONE 0811/22 ««
München 26. Juni 1969 case No. B.212OO / T 3169Munich June 26, 1969 case No. B. 212OO / T 3169
Imperial Chemical Industries Limited London / GroßbritannienImperial Chemical Industries Limited London / Great Britain
Verfahren zur Herstellung von FormaldehydProcess for the production of formaldehyde
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur katalytischen Herstellung von Formaldehyd aus Methanol.The invention relates to a process for the catalytic production of formaldehyde from methanol.
Die Herstellung von Formaldehyd aus Methanol wird im allgemeinen durchgeführt, indem man Methanol mit Sauerstoff und einem Verdünnungsmittel über einen Katalysator leitet. Insbesondere wenn der Katalysator metallisches Silber ist, muß große Sorgfalt angewendet werden, um zu gewährleisten, daß das Methanol frei von Verunreinigungen ist, insbesondere Eisenverbindungen, die rasch den Katalysator vergiften. Demgemäß umfaßt die übliche Methanolherstellung für dieses Verfahren eine komplizierte und teure Destillation unter Verwendung von zwei oder mehr Kolonnen. AlsThe production of formaldehyde from methanol is made generally carried out by mixing methanol with oxygen and a diluent over a catalyst directs. Particularly when the catalyst is metallic silver, great care must be taken to ensure that the methanol is free from impurities, especially iron compounds, which quickly destroy the catalyst poison. Accordingly, the usual methanol production for this process involves complicated and expensive distillation using two or more columns. as
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Alternativen oder zusätzliche Maßnahmen zum Destillationsverfahren ist eine beträchtliche Anzahl von chemischen Behandlungen in den letzten Jahren vorgeschlagen worden.Alternatives or additional measures to the distillation process a considerable number of chemical treatments have been proposed in recent years.
Gemäß der Erfindung wurde gefunden, daß sowohl die Destillation als auch die chemischen Behandlungen vermieden werden können, wenn die Bedingungen des Verfahrens, durch W das das Methanoleinsatzmaterial hergestellt wird, geeignet gewählt werden.According to the invention it has been found that both the distillation than the chemical treatments can be avoided even if the conditions of the process, which is produced, the methanol feedstock by W can be suitably selected.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung von Formaldehyd wird als Einsatzmaterial das verdampfte Rohprodukt einer Methanolsynthese (vorzugsweise bei einem Druck von weniger als 15O Atmosphären) aus Synthesegas mit einem Gehalt an Kohlendioxyd über einem kupferhaltigen Katalysator verwendet.In the process according to the invention for the production of formaldehyde, the vaporized feedstock is used Crude product of a methanol synthesis (preferably at a pressure of less than 150 atmospheres) from synthesis gas with a content of carbon dioxide over a copper-containing catalyst used.
Die Methanolsynthese wird vorzugsweise bei einem Druck im Bereich von 30 bis 12O Atmosphären, z.B„ 40 bis 80 Atmosphären, durchgeführt. So wird sie sehr geeignet über einem Katalysator mit einem Gehalt an Kupfer, Zink und einem dritten Element, z.B. Chrom, wie in der britischen Patentschrift 1 010 871 beschrieben, oder einen schwer reduzierbaren Metall der II. bis IV. Gruppe des Periodensystems,The methanol synthesis is preferably carried out at a pressure in the range of 30 to 120 atmospheres, e.g. 80 atmospheres. So she becomes very suitable about a catalyst containing copper, zinc and a third element, e.g., chromium, as in the British patent 1 010 871, or a difficult to reducible metal of groups II to IV of the periodic table,
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wie in der britischen Patentschrift 1 159 035 beschrieben, durchgeführt. Vorzugsweise liegt die Temperatur unterhalb 300°C, insbesondere im Bereich von 190° bis 27O°c, gemessen am Auslaß des Betts des Synthesekatalysatorso Die Raumgeschwindigkeit liegt vorzugsweise oberhalb 5000 h~ , insbesondere im Bereich von 7000 bis 25 000 h , berechnet auf Basis eines Drucks von einer abs. Atmosphäre und einer Temperatur von 20°C. Das Synthesegas für ein derartiges Verfahren wird geeigneterweise durch Kohlenwasserstoffdampfreformierung hergestellt.as described in British Patent 1,159,035. Preferably the temperature below 300 ° C, in particular in the range of 190 ° to 27O ° C, measured at the outlet of the bed of synthesis catalyst o The space velocity is preferably above 5000 h ~, in particular in the range of 7000 h to 25 000 calculated on the basis a pressure of one abs. Atmosphere and a temperature of 20 ° C. The synthesis gas for such a process is suitably produced by hydrocarbon steam reforming.
Die Reaktion von Methanol sur Bildung von Formaldehyd kann durch .irgendeine Kombination wn Dehydrierung vaiü Oxydation und über mLnem Oxyd- ©der einem Silber- ©der Kiap* ferkatalysator stattfinden. Das Verfahren gemüß der Erfindung ist insbesondere auf die Reaktion über einem Silberkatalysator anwendbar*The reaction of methanol sur formation of formaldehyde, by .irgendeine combination wn dehydration vaiü oxidation and mLnem Oxyd- © * take place ferkatalysator of a silver © of Kiap. The method according to the invention is particularly applicable to the reaction over a silver catalyst *
Wenn die Reaktion in Gegenwart von verdünntem Danqpf bewirkt wird, besteht ein zweckmäßiges Kennzeichen des Verfahrens gemäß der Erfindung darin«, daß dieser Dampf zumindest teilweise durch Verdampfung des im ilohmethanol vorhandenem Wassers gebildet %dLrdo Demgemäß wird das Msthanolsynfehes'-everfahren vorzugsweise so durchgeführte daß ei« RohproduktIf the reaction is effected in the presence of dilute Danqpf, a useful characteristic of the process according to the invention is that this vapor is formed at least in part by evaporation of the water present in the alcohol% dLrd o Accordingly, the methanol synthesis process is preferably carried out in such a way that ei «raw product
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hergestellt wird, welches die erforderliche Wassermenge enthält: zu den erforderlichen Bedingungen gehört insbesondere, daß man ein Synthesegas mit einem hohen CO2- und niedrigen CO-Gehalt verwendet, wie es erhalten werden kann, indem man rohes Synthesegas einer CO-Austauschstufe (shift stage) unterwirft, oder daß man Methanol aus dem Synthesegas mindestens teilweise durch Absorption in Wasser gewinnt, fc wie in der britischen Patentanmeldung 16 853/68 beschrieben.which contains the required amount of water: the required conditions include, in particular, that a synthesis gas with a high CO 2 and low CO content is used, as can be obtained by using raw synthesis gas of a CO exchange stage (shift stage ) or that methanol is obtained from the synthesis gas at least partially by absorption in water, fc as described in British patent application 16 853/68.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn eine Methanol- und eine Formaldehydanlage am gleichen Ort zu betreiben sind, da dann ein Transport des wasserhaltigen Rohmethanols keine merklichen Extrakosten im Vergleich mit einem Transport von im wesentlichen wasserfreiem Methanol verursacht. Wenn die beiden Anlagen am gleichen Ort betrieben werden, können weitere Vorteile durch eine Zusammenfassung der beiden Anlagen erzielt werden. Insbeson-" dere kann das wasserstoffhältige Abgas aus einem Formaldehydverfahren unter Einschluß einer Dehydrierung bei einer vorhergehenden katalytischen Desulfurierung von normalerweise flüssigem Kohlenwasserstoff verwendet werden, der in die Synthesegaserzeugungsstufe der Methanolanlage eingesetzt wird.The method according to the invention is particularly advantageous when a methanol and a formaldehyde plant on must be operated at the same place, since then transporting the water-containing raw methanol does not entail any noticeable extra costs Comparison with a transport of essentially anhydrous methanol caused. If the two plants are the same Operated locally, further advantages can be obtained by summarizing of the two plants can be achieved. In particular " which can be the hydrogen-containing exhaust gas from a formaldehyde process including a dehydrogenation with a previous catalytic desulfurization of normally liquid hydrocarbon can be used in the synthesis gas generation stage the methanol plant is used.
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Eine Anlage zur Herstellung von Formaldehyd umfaßt die drei Hauptverfahren:A plant for the production of formaldehyde comprises the three main processes:
(a) Synthesegaserzeugung durch Dampfreformierung von desulfuriertem Naphta (Siedepunkt 30° bis 170°C) bei einem Dampfverhältnis von 3,0, einer Temperatur von 8lO°C und einem Druck von 12,7 atü (180 psig),(a) Synthesis gas production by steam reforming of desulfurized Naphta (boiling point 30 ° to 170 ° C) at a steam ratio of 3.0, a temperature of 80 ° C and one Pressure of 12.7 atmospheres (180 psig),
(b) Methanolsynthese über einem Kupfer-Zinkoxyd-Aluminiumoxyd-Katalysator bei einem Druck von 50 Atmosphären,(b) Methanol synthesis over a copper-zinc oxide-aluminum oxide catalyst at a pressure of 50 atmospheres,
(c) Formaldehydsynthese durch Überleitung des verdampften Rohmethanols mit zugegebener Luft über einen Silberkatalysator bei Atmosphärendruck,(c) Synthesis of formaldehyde by transferring the evaporated Raw methanol with added air over a silver catalyst at atmospheric pressure,
Das Synthesegas hatte folgende Zusammensetzung (Volumenprozent) ; CO2 15-16, CO 11-12, H2 65-67, CH4 6-7? das Rohmethanol, das aus dem umgesetzten Synthesegas kondensiert wurde, bestand aus 76 % w/w Methanol und 24 % w/w Wasser. Diese Mischung wurde verdampft und über einen körnigen Silberkatalysator geleitet· Die Temperatur des den Katalysator verlassenden Gases betrug 595 bis 6000C. Es wurde eine Formalinlösung mit einem Gehalt an 15,2 % w/w Formaldehyd und 14,0 % w/w Methanol kondensiert, wobei der Rest Wasser war, Trotz der Tatsache, daß keine Maßnahmen zur Reinigung desThe synthesis gas had the following composition (percent by volume); CO 2 15-16, CO 11-12, H 2 65-67, CH 4 6-7? the raw methanol, which was condensed from the converted synthesis gas, consisted of 76% w / w methanol and 24% w / w water. This mixture was evaporated and passed over a granular silver catalyst. The temperature of the gas leaving the catalyst was 595 to 600 ° C. A formalin solution containing 15.2% w / w formaldehyde and 14.0 % w / w methanol was obtained condensed, with the remainder being water, Despite the fact that no measures were taken to purify the
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Methanols unternommen wurden, blieb die Aktivität des Silberkatalysators, wie aus der im wesentlichen konstanten Gastemperatur zu ersehen war, im Verlauf eines 21 1/2-stündigen Betriebs unverändert·Methanol were undertaken, the activity of the silver catalyst remained, as seen from the essentially constant gas temperature, over a 21 1/2 hour Operation unchanged
Es wird eine Anlage zur Herstellung von Formaldehyd durch Umsetzung von Methanol mit Luft in Gegenwart von Dampf über einem Silberkatalysator mit wäßrigem Rohmethanol (30:70 w/w) beschickt, wie es aus dem Synthesekreislaufsystem einer ICI-Niedrigdruck-Methanol-Anlage kondensiert, betrieben bei einer Temperatur von 260°C und einer Raumgeschwindigkeit von 9600 h~ , wobei andere Bedingungen der Synthesestufe gleich denen von Beispiel 1 sind· Das wasserhaltige Rohmethanol wird im Verdampfer der FormaIdehydanlage durch eine Dampfschlange und einen mit Luft arbeitenden Zerstäuber verdampft, danach auf etwa 1000C vorerhitzt, mit verdünntem Dampf gemischt und zum körnigen Silberkatalysator geleitet, über dem eine Reaktion bei 600° bis 65O°C stattfindet. Die Strömungsraten der Reaktionsteilnehmer sind folgende: A plant for the production of formaldehyde by reacting methanol with air in the presence of steam over a silver catalyst is charged with aqueous crude methanol (30:70 w / w) as it condenses from the synthesis cycle system of an ICI low-pressure methanol plant at a temperature of 260 ° C and a space velocity of 9600 h ~, other conditions of the synthesis stage being the same as those of Example 1. The water-containing raw methanol is evaporated in the evaporator of the formaldehyde plant by a steam coil and an air atomizer, then to about 100 Preheated to 0 C, mixed with dilute steam and passed to the granular silver catalyst, over which a reaction takes place at 600 ° to 650 ° C. The flow rates of the reactants are as follows:
Methanol 478 kg/h
Luft 6OO Rm3AMethanol 478 kg / h
Air 6OO Rm 3 A
Gesamtdampf 287 kg/h (206 kg mit Methanol suge-Total steam 287 kg / h (206 kg with methanol sucked
geben, 81 kg als solcher zugegeben) . 90 9 88 6/16 59 give, 81 kg added as such). 90 9 88 6/16 59
Es wird eine Formalinlösung (37% w/w Formaldehyd plus 5% Methanol in Wasser) von der Anlage bei einer Rate von 24 t/Tag ohne irgendwelche Betriebsstörungen trotz der Tatsache gewonnen, daß das eingesetzte Methanol nicht gereinigt wurde.A formalin solution (37% w / w formaldehyde plus 5% methanol in water) is drawn from the plant at a rate of 24 t / day obtained without any operational disruptions despite the fact that the methanol used was not purified became.
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