DE19822598A1 - Formaldehyde production by dehydrogenation of methanol - Google Patents
Formaldehyde production by dehydrogenation of methanolInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formaldehyd durch Dehydrierung von Methanol in Gegenwart eines gasförmigen Katalysators.The invention relates to a method for producing Formaldehyde by dehydration of methanol in the presence a gaseous catalyst.
Aus dem Stand der Technik sind vor allem Verfahren bekannt, die in Gegenwart fester heterogener Katalysatoren ablaufen. Dazu zählen die EP-B 0 405 486, in der Silikatkatalysatoren beschrieben werden, und die EP-B 0 405 348, gemäß der man Methanol in Gegenwart eines festen Katalysators auf Erdalkalialuminat unter Sauerstoffausschluß dehydriert.Methods are primarily known from the prior art, which take place in the presence of solid heterogeneous catalysts. These include EP-B 0 405 486, in which silicate catalysts are described, and EP-B 0 405 348, according to which one Methanol in the presence of a solid catalyst Alkaline earth aluminate dehydrated with the exclusion of oxygen.
Bei den heterogen katalysierten Umsetzungen wird der Katalysator jedoch im Laufe der Zeit mehr oder weniger schnell deaktiviert und muß daher ausgetauscht werden. Dies ist mit Produktionsunterbrechungen, Zwangsanfall an verbrauchtem Katalysator bzw. der Aufarbeitung dieses Katalysators verbunden.In the heterogeneously catalyzed reactions, the However, catalyst more or less over time deactivated quickly and must therefore be replaced. This is with production interruptions, forced attack spent catalyst or working up this Connected catalyst.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 196 44 188.9 ist ein Verfahren bekannt, bei dem man metallisches Natrium verdampft und die Dehydrierung in Gegenwart des gasförmig vorliegenden Metalls durchführt.From the unpublished DE 196 44 188.9 is a Process known in which metallic sodium evaporated and the dehydration in the presence of the gaseous metal.
Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Formaldehyd, für das man keinen festen Katalysator oder die Verdampfung von elementarem Natrium mit der damit jeweils verbundenen Problematik benötigt, und das trotzdem mit einer hohen Selektivität und einem hohen Umsatz abläuft.The object of the invention is a method for producing Formaldehyde, for which no solid catalyst or the Evaporation of elemental sodium with the each related problems, and still with high selectivity and high turnover.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Formaldehyd durch Dehydrierung von Methanol bei einer Temperatur von 650°C bis 1050°C unter Sauerstoffausschluß, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Reaktion in Gegenwart einer Verbindung von Alkali- oder Erdalkalielementen, Kupfer, Zink oder Zinn in der Gasphase durchführt. The invention relates to a method for producing of formaldehyde by dehydration of methanol at a Temperature from 650 ° C to 1050 ° C below Exclusion of oxygen, which is characterized in that the reaction in the presence of a compound of alkali or alkaline earth elements, copper, zinc or tin in the Performs gas phase.
Die Alkali- und Erdalkaliverbindungen setzt man bevorzugt in Form methanolischer Lösungen ein. Besonders bevorzugt sind Alkaliverbindungen.The alkali and alkaline earth compounds are preferred in the form of methanolic solutions. Particularly preferred are alkali compounds.
Als Verbindungen der genannten Elemente werden insbesondere
As connections of the elements mentioned are in particular
- a) Alkoholate, insbesondere Methanolate oder Ethanolate, aber aucha) alcoholates, in particular methanolates or ethanolates, but also
- b) Acetate, Formiate oder Oxalate,b) acetates, formates or oxalates,
- c) Carbonate oder in weiteren Ausführungsformenc) carbonates or in further embodiments
- d) Hydroxided) hydroxides
verwendet.used.
Die Lösungen werden bevorzugt verdampft und verdünnt mit einem Inertgas, insbesondere Stickstoff, in die Reaktionszone geleitet. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Summe der Mengen von eingesetzter Verbindung und Methanol bei 1 bis 30 mol% in dem Inertgas.The solutions are preferably evaporated and diluted with an inert gas, especially nitrogen, into the Reaction zone passed. In a preferred one Embodiment is the sum of the amounts of used Compound and methanol at 1 to 30 mol% in the inert gas.
Es sind jedoch auch höhere Konzentrationen machbar.However, higher concentrations are also feasible.
In den eingesetzten Lösungen beläuft sich die Konzentration der genannten Verbindungen auf 0,03 bis 25 Gew.-%, insbesondere 0,03 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 0,03 bis 3 Gew.-%.The concentration is in the solutions used of the compounds mentioned to 0.03 to 25% by weight, in particular 0.03 to 15% by weight, preferably 0.03 to 3% by weight.
Bei Erhöhung des Molenbruchs von Methanol im Eingangsstrom fällt der Umsatzgrad von Methanol, während die tatsächlich umgesetzte Menge (repräsentiert durch das Produkt aus Molenbruch und Umsatzgrad) steigt.When increasing the molar fraction of methanol in the input stream the degree of conversion of methanol drops, while that actually converted amount (represented by the product Mole fraction and degree of turnover) increases.
Einen entscheidenden Einfluß auf den Umsatzgrad von Methanol hat ebenfalls die Strömungsgeschwindigkeit. Die Verkleinerung um 25% von 1,0 m/s auf 0,75 m/s führt zur Verdopplung des Umsatzgrades bei hoher Selektivität. Die Erhöhung der Reaktortemperatur führt gleichermaßen zu einem höheren Umsatzgrad an Methanol.A decisive influence on the degree of sales of Methanol also has the flow rate. The Reduction by 25% from 1.0 m / s to 0.75 m / s leads to Doubling of the degree of turnover with high selectivity. The Increasing the reactor temperature also leads to a higher degree of conversion of methanol.
Im Vergleich zu den Ergebnissen mit elementarem Natrium als Katalysator ist die Selektivität von Formaldehyd bei der Dosierung von zum Beispiel Natriummethylat bei vergleichbaren Reaktionsbedingungen, insbesondere bei ähnlichen Umsatzgraden, höher. Sie lag während der durchgeführten Messungen immer über 93%. Während sich im Falle von Natrium als Katalysator - bedingt durch den Versuchsaufbau - ein starker Konzentrationsgradient am Ort der Vermischung von Natrium und Methanol einstellt, liegt der Katalysator erfindungsgemäß bereits vor dem Reaktor mit dem Methanol gut durchgemischt vor. Durch die homogene Verteilung werden die Nebenreaktionen stärker unterdrückt, so daß die Selektivität von Formaldehyd nochmals gesteigert werden kann.Compared to the results with elemental sodium as The selectivity of formaldehyde in the catalyst Dosage of, for example, sodium methylate comparable reaction conditions, especially at similar sales levels, higher. It lay during the measurements always made above 93%. While in Case of sodium as catalyst - due to the Experimental setup - a strong concentration gradient on site the mixing of sodium and methanol the catalyst according to the invention even before the reactor well mixed with the methanol. Because of the homogeneous Distribution, the side reactions are suppressed more, so that the selectivity of formaldehyde is further increased can be.
Die Reaktionstemperaturen bei der Dehydrierung des Methanols belaufen sich allgemein auf 650°C bis 1050°C, vorzugsweise 700°C bis 920°C.The reaction temperatures in the dehydrogenation of the Methanol generally range from 650 ° C to 1050 ° C, preferably 700 ° C to 920 ° C.
Der beim Verfahren herrschende Druck ist nicht kritisch. Wesentlich ist nur die Bedingung, daß die Reaktion in der Gasphase abläuft.The pressure in the process is not critical. The only essential thing is that the reaction in the Gas phase expires.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann diskontinuierlich, vorzugsweise jedoch kontinuierlich, durchgeführt werden.The process according to the invention can be carried out batchwise, but preferably continuously.
Es liefert einen wasserfreien Formaldehyd mit guter Selektivität und Ausbeute.It provides an anhydrous formaldehyde with good Selectivity and yield.
Die Ergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen, daß es gelingt, mit der Dosierung von Verbindungen ein besseres Ergebnis zu erzielen als bei Verdampfen der Elemente wie zum Beispiel Natrium. The results of the method according to the invention show that it succeeds in dosing compounds a better one Achieve result than when evaporating the elements like for example sodium.
Eine der als Katalysator genannten Verbindungen wird in Methanol gelöst und über eine Kapillare in das geheizte Reaktionsrohr gefördert. Das Reaktionsrohr besteht aus einem Keramikrohr (Aluminiumoxid-Keramik) mit einem Innendurchmesser von 8 mm. Das Reaktionsrohr wird senkrecht in einem elektrisch beheizten Ofen befestigt, in dem eine 450 mm lange Zone isotherm auf der vorgegebenen Reaktionstemperatur gehalten werden kann. Die Kapillare wird von oben so in das Reaktionsrohr eingeführt, daß das Ende der Kapillare bis zum Beginn der isotherm geheizten Zone reicht.One of the compounds mentioned as a catalyst is described in Dissolved methanol and into the heated via a capillary Reaction tube promoted. The reaction tube consists of a ceramic tube (alumina ceramic) with a Inner diameter of 8 mm. The reaction tube becomes vertical fixed in an electrically heated oven in which one 450 mm long zone isothermal on the given Reaction temperature can be kept. The capillary is introduced into the reaction tube from above so that the End of the capillary until the start of the isothermally heated Zone is enough.
Beim Betrieb des Versuchsaufbaus ist darauf zu achten, daß die in der Kapillare strömende Flüssigkeit beim Verdüsen in die auf Reaktionstemperatur geheizte Zone verdampft wird, da es beim Verdampfen innerhalb der Kapillare zum Verstopfen der Kapillare kommt. Durch ein Thermoelement, das durch die Kapillare bis zu deren Ende geführt ist, kann die Temperatur in der Verdampfungszone kontrolliert werden. Ein Verdampfen innerhalb der Kapillare kann dadurch ausgeschlossen werden.When operating the experimental setup, make sure that the liquid flowing in the capillary when spraying into the zone heated to the reaction temperature is evaporated, as it evaporates inside the capillary Clogging of the capillary comes. Through a thermocouple, which is led through the capillary to the end of it control the temperature in the evaporation zone. Evaporation within the capillary can thereby be excluded.
Die Kapillare wird von außen mit einem Gasstrom umspült, um die Temperatur in der Kapillare möglichst niedrich zu halten.A gas stream flows around the capillary from the outside the temperature in the capillary increases as low as possible hold.
Die nach der Reaktionszone erhaltenen Produkte werden auf
eine Temperatur von 160°C abgekühlt. Die Zusammensetzung
des Produktgases wird mit Hilfe eines on-line geschalteten
Gaschromatographen ermittelt. Aus der Zusammensetzung der
Produktgase wird der Umsatz von Methanol nach folgender
Formel berechnet:
The products obtained after the reaction zone are cooled to a temperature of 160 ° C. The composition of the product gas is determined using an on-line gas chromatograph. The conversion of methanol is calculated from the composition of the product gases using the following formula:
Die Selektivität zu Formaldehyd wird nach folgender Formel
berechnet:
The selectivity to formaldehyde is calculated using the following formula:
Natriummethylat (Merck KGaA) wird mit Methanol auf eine Konzentration von 0.3% w/w verdünnt. Mit Hilfe einer Dosierpumpe wird die verdünnte Lösung von Natriummethylat in der Reaktionszone verdüst. Die Kapillare wird dabei mit einem Stickstoffstrom umströmt. In der Reaktionszone ergibt sich aus dem Verhältnis der beiden Ströme eine Methanolkonzentration von 13 mol%. Die Reaktionszone wird auf eine Temperatur von 700°C geheizt. Am Reaktorende wird nach Abkühlen der Reaktionsgase ein Umsatz von Methanol von 44.6% gemessen. Dabei wird eine Formaldehyd-Selektivität von 98.9% erreicht. Sodium methylate (Merck KGaA) is mixed with methanol on a Concentration of 0.3% w / w diluted. With the help of a Dosing pump is the dilute solution of sodium methylate atomized in the reaction zone. The capillary is included flows around a nitrogen stream. Results in the reaction zone one from the ratio of the two currents Methanol concentration of 13 mol%. The reaction zone is heated to a temperature of 700 ° C. At the end of the reactor after cooling the reaction gases a conversion of methanol from 44.6% measured. It does a formaldehyde selectivity reached by 98.9%.
Die Ergebnisse der Versuche 2 bis 6 sind in Tabelle 1
zusammengefaßt.
The results of experiments 2 to 6 are summarized in Table 1.
Claims (5)
- a) Alkoholate, insbesondere Methanolate oder Ethanolate,
- b) Acetate, Formiate oder Oxalate,
- c) Carbonate oder
- d) Hydroxide
- a) alcoholates, in particular methanolates or ethanolates,
- b) acetates, formates or oxalates,
- c) carbonates or
- d) hydroxides
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998122598 DE19822598A1 (en) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | Formaldehyde production by dehydrogenation of methanol |
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DE1998122598 DE19822598A1 (en) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | Formaldehyde production by dehydrogenation of methanol |
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Publication Number | Publication Date |
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DE1998122598 Withdrawn DE19822598A1 (en) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | Formaldehyde production by dehydrogenation of methanol |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19822598A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7390932B2 (en) | 2003-03-04 | 2008-06-24 | Basf Aktiengesellschaft | Method for preparing highly concentrated, gaseous formaldehydes |
US9365537B2 (en) | 2011-11-24 | 2016-06-14 | Ticona Gmbh | Process for recycling polyacetals |
US10829467B2 (en) | 2018-03-29 | 2020-11-10 | Celanese Sales Germany Gmbh | Process for producing a cyclic acetal in a heterogeneous reaction system |
-
1998
- 1998-05-20 DE DE1998122598 patent/DE19822598A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DEGUSSA AG, 40474 DUESSELDORF, DE |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: METHANOVA GMBH, 55120 MAINZ, DE |
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8141 | Disposal/no request for examination |