DE2201429C3

DE2201429C3 - Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus Formaldehyd und Methanol durch partielle Oxydation von Methan

Info

Publication number: DE2201429C3
Application number: DE19722201429
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. 4370 Mari Brockhaus
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Filing date: 1972-01-13
Publication date: 1977-02-10

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus Formaldehyd und Methanol durch partielle Oxydation von Methan.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Schutzrechte und Veröffentlichungen bekannt, deren Gegenstand die Oxydation von Methan zu Formaldehyd ist Bei den im technischen Maßstab durchgeführten Verfahren bereitet die Erzielung wirtschaftlicher Ausbeuten beträchtliche Schwierigkeiten. Wegen der Reaktionsträgheit des Methans werden zur Einleitung der Reaktion Temperaturen von mehr als 1000⁰C benötigt, bei denen aber das gebildete Formaldehyd sowie auch andere erwünschte Produkte, wie beispielsweise Methanol, unbeständig sind. Allgemein wird mit Hilfe von Stickoxiden als Katalysator die Reaktionstemperatur auf ca. 500 bis 700⁰C gesenkt Durch Abschrecken der heißen Reaktionsgase, beispielsweise durch Einsprühen von Wasser, wird eine Weiteroxydation der erwünschten Produkte verhindert

Trotz Anwendung dieser Maßnahmen hat das Verfahren der katalytischen Methanoxydation kaum Eingang in die Großtechnik gefunden (siehe hierzu U! I m a η η. Enzyklopädie der technischen Chemie. 3. Auflage, 1956. 7. Band, S. 663). Der Methanumsatz ist niedrig, und Formaldehyd wird allenfalls nur in mäßiger Ausbeute erzeugt Die Bildung von Methanol ist ebenfalls gering, so dsß sich eine Aufarbeitung nicht lohnt Das Abgas besitzt als Heizgas einen geringen Wert, da es Methan nur in großer Verdünnung enthält Der Katalysator Stickoxid, der als Kettenstarter dient, ίο muß bei diesem Verfahren in beträchtlichen Mengen zugesetzt werden. Bei dem im U11 m a η η beschriebenen »Gute-Hoffnungs-Hütte-Verfahren« (I.e.) werden je kg Formaldehyd 2 kg Ammoniak am Hatinkatalysator zu nitrosen Gasen oxydiert und bei der Methanoxydation verbraucht

In der deutschen Auslegeschrift 1217 353 wird ein Verfahren zur katalytischen Gasphasenoxydation von Methan beschrieben, bei dem in einem Brenner mit sogenannter umgekehrter Flamme Methan partiell oxydiert wird Nach dem Beispiel werden 3,04% des eingesetzten Methans zu Formaldehyd umgesetzt Zur Herstellung von 1 kg Formaldehyd wird etwa 1 kg Stickstoffdioxid als Katalysator benötigt Neben Formaldehyd wird bei den aufgeführten Verfahren Methanol in nicht verwertbaren Mengen gebildet

Ein weiteres Verfahren zur katalytischen Gasphasenoxydation von Methan wird in der deutschen Patentschrift 11 59 421 beschrieben. Danach ist es möglich. Methan mit sauerstoffhaltig^ Gasen zu oxydieren. Heiße Luft Methan und Salpetersäuredämpfe werden unter starker Turbulenz vereint und nach genau definierten Reaktionszeiten bei bestimmten Temperaturen abgeschreckt Laut Patentbeispiel werden vom eingesetzten Methan 46,6% zu Formaldehyd umgesetzt Für die Erzeugung von \ kg Formaldehyd werden jedoch C,38 kg konzentrierte Salpetersäure benötigt.

Nachteilig ist bei diesen Verfahren, daß der Einsatz der Katalysatoren Salpetersäure oder Stickoxide mit zusätzlichen Materialkosten verbunden ist Darüber hinaus sind die sauren Substanzen sehr aggressiv und erfordern bei der technischen Ausstattung der Anlage einen erhöhten Aufwand.

Die US-PS 27 22 553 betrifft die partielle Oxydation von Kohlenwasserstoffen, wobei die Kohlenwasserstoffe in heiße Sauerstoff enthaltende Verbrennungsgase geleitet werden. Die Umsetzung erfolgt in einer langgestreckten Kammer bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten. Der die Reaktionszone verlassende Gasstrom wird abgeschreckt

Das Verfahren ist nicht gezielt auf ein bestimmtes Endprodukt gerichtet So wird beispielsweise im Beispiel 2 beim Einsatz von Sauerstoff und Methan Synthesegas erhalten.

Im Beispiel 1 wird zwar der Anfall von Formaldehyd

ss beim Einsatz von natural gas beschrieben, dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß dieses Gas vornehmlich aus C₃- und C₄-Kohlenwasserstoffen besteht und nicht fast ausschließlich aus Methan.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, -inter Vermeidung der voranstehend benannten Nachteile ein wirtschaftliches Verfahren für die Herstellung von Formaldehyd mit vertretbarer Ausbeute durch Oxydation von Methan zu finden.

Es wurde ein Verfahren zur partiellen Oxydation von Methan zu Formaldehyd und Methanol mit Sauerstoff

oder Sauerstoff enthaltenden Gasen in einer Flamme, unter Druck, mit vorerhitztem Eingas und Abschrecken des den Reaktionsbereich verlassenden Stoffstromes

gefunden, bei dem man Methan und Oxydationsgas, die unter einem Druck von 5 bis 60 atm, vorzugsweise von 20 bis 50 atm, stehen, zusammenströmen läßt, nachdem man getrennt Methan und gegebenenfalls das Oxydationsgas, vorzugsweise Sauerstoff, auf Temperaturen s von 300 bis 600°C erwärmt hat, das Gasgemisch unter Selbstzündung in einer als Ramme ausgebildeten Reaktionszone bei einer mittleren Verweilzeit von 03 · ΙΟ-³ bis 5 - 10~³ Sekunden, vorzugsweise von 1 - lO-³bis2 · 10-³ Sekunden, umsetzt, das Reaktionsgemisch abschreckt und die angefallenen Produkte in üblicher Weise trennt

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man als Oxydationsgas Sauerstoff und als Sauerstoff enthaltendes Gas vornehmlich Luft ein.

Das Verhältnis von Methan zu Sauerstoff bzw. Luft ist im Hinblick auf den Reaktionsstart weitgehend variabel, jedoch sollte bei der Verwendung von Sauerstoffgas als Oxydationsmittel die Sauerstoffmenge im Eingas nicht weniger als 0,1 Vol.-% und bei Verwendung von Luft als Oxydationsgas die Methanmenge im Eingas nicht weniger als 1 VoL-% betragen.

Bekannterweise führt die Autoxydation von Methan bei hohen Drücken wie 14 000 atm und Temperaturen von 400° C nahezu ausschließlich zu Methanol. Bei Normaldruck reagiert Methan mit Sauerstoff bzw. Sauerstoff enthaltenden Gasen erst bei Temperaturen, bei denen die Oxydationsprodukte Formaldehyd und Methanol unbeständig sind und schnell weiter reagieren; es bilden sich Kohlenoxide. Durch Steigerung des Druckes wird erfahrungsgemäß die Zündtemperatur gesenkt Die Reaktionsstufen Formaldehyd und Methanol werden bei tieferen Temperaturen nicht so schnell durchlaufen, so daß die Möglichkeit gegeben ist diese erwünschten Produkte der Totaloxydation zu Kohlen- _3S oxiden durch Reaktionsabbruch zu entziehen. Die beanspruchten Drucke von 5 bis 60 atm erlauben im Zusammenhang mit den anderen Verfahrenskriterien die Durchführung eines Verfahrens, das im Hinblick auf die vorliegende Aufgabenstellung einen befriedigenden ^₀ Lösungsweg darstellt Besonders günstige Ergebnisse werden beim Arbeiten in einem Druckbereich von 20 bis 50 atm erzielt

Der angewendete Druck bestimmt das Produktspektrum. Man kann das erfindungsgemäße Verfahren beliebig der Nachfragesituation anpassen, indem man den Prozeßdruck variiert Da der Formaldehyd das wertvollere Reaktionsprodukt ist, hat es sich im Hinblick auf Umsatz und Ausbeute als vorteilhaft erwiesen, in einem Druckbereich von 20 bis 50 atm zu arbeiten. Bei niederen Drücken, beispielsweise 13 atm, verhalten sich die Anteile von Formaldehyd zu Methanol im anfallenden Produktgemisch wie etwa 4:1, jedoch sind die Umsätze geringer. Im mittleren Druckbereich, beispielsweise 30 atm, verhalten sich die Anteile bei günstigen Umständen wie 1 :1; bei höheren Drücken überwiegt mehr und mehr die Bildung von MethanoL Eine Drucksteigerung über 60 atm ist in diesem Zusammenhang wenig sinnvoll, weil man dann fast gänzlich Methanol erzeugt. Die vorstehenden ^₀ Angaben beziehen sich auf den vorzugsweise angewandten Einsatz von Sauerstoff.

Den komprimierten Gasen, Methan und Oxydationsgas, wird vor der Vermischung Wärme zugeführt In der Regel werden Methan und Oxydationsmittel auf 300 bis 600⁰C aufgeheizt Im Falle der Verwendung von Sauerstoff als Oxydationsgas wird zur Vermeidung von Korrosionsproblemen vor der Vermischung der Gase nur das Methan aufgeheizt Durch die Temperatur des Eingases kann der Umsatz beeinflußt werden. Die besten Ergebnisse wurden bei Anwendung des beanspruchten Temperaturbereiches erzielt, weil dabei Folgereaktionen der Reaktionsprodukte Formaldehyd und Methanol noch weitgehend vermieden werden.

Man führt den Methanstrom und den Strom des Oxydationsgases einem Düsenbrenner zu. Bewährt hat sich ein Brenner, dessen innere Düse längs der Achse beweglich angeordnet ist Dadurch ist es möglich, die Verweilzeit der Gase in der als Flamme ausgebildeten Reaktionszone auch bei konstanter Gaszufuhr durch Verschieben der Düse zu verändern.

Zweckmäßigerweise wird das jeweils in geringerer Menge vorliegende Gas durch den engeren, d. h. inneren Düsenkanal geleitet Im Falle der Verwendung von Sauerstoffgas als Oxydationsmittel wird der Sauerstoff, bei Verwendung von Luft wird das Methan durch den inneren Düsenkanal geleitet

Beim Eintritt der Gase in den Brenner findet eine fortschreitende Durchmischung statt Dabei treten zündfähige Gemische auf; so daß die Reaktion durch Selbstzündung unter Ausbildung einer Flamme startet Primär werden die erwünschten wärmeempfindlichen Produkte in der als Flamme ausgebildeten Reaktionszone gebildet Verfahrenskritisch ist dit mittlere Verweilzeit in der Reaktions- oder Flammzone. Erfindungsgemäß werden VErweilzeiten von 0,5 · IO-³ bis 5 · IO-³ Sekunden in der Reaktionszone eingehalten. Besonders vorteilhaft ist der Bereich von 1 · 10~³ bis 2 · 10-³ Sekunden. Die beim erfindungsgemäßen Verfahren als optimal erkannte Verweilzeit ist sehr gering; sie beträgt 1 bis 2 · IO-³ Sekunden. Bei geringerer Verweilzeit tritt in der Regel eine Verminderung des Umsatzes ein. Zwar kann man das Absinken des Umsatzes durch Erhöhung der Temperatur kompensieren, jedoch sinkt dann trotz Umsatzsteigerung die Ausbeute angewünschtem Produkt ab, da durch die Temperaturerhöhung eine Weuerreaktion dieser Produkte bewirkt wird.

Eine Verlängerung der Verweilzeit über den beanspruchten Bereich hinaus führt ebenfalls zur Ausbeuteverminderung durch Weiteroxydation der gebildeten erwünschten Produkte. Eine Kompensation der durch die längere Verweilzeit hervorgerufenen Wirkungen durch Erniedrigung der Eingastemperatur ist praktisch nicht möglich, weil bei gegebenem Druck unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes für die Temperatur die Reaktion nicht mehr anspringt

Damit die Weiterreaktion der gebildeten erwünschten Produkte ausgeschaltet wird, muß das Reaktionsgemisch abgeschreckt werden. Das Abschrecken kann mit den verschiedenen herkömmlichen Maßnahmen erfolgen, ohne daß dadurch die Produktausbeuten nachteilig beeinträchtigt werden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, die Gase aus der als Flamme ausgebildeten Reaktionszone zum Zwecke des Abschreckens unmittelbar in einen Raum zu leiten, in dem sie einer starken Durchmischung unterworfen werden. Diese Maßnahme genügt bereits, um die gewünschten Produkte vor der Weiteroxydation zu bewahren. In diesem Raum starker Durchmischung werden die im Gasstrom vorhandenen unterschiedlichen Konzentrations- und Temperaturbereiche ausgeglichen; die Temperaturspitzen werden abgebaut, und die Konzentrationsspitzen an erwünschten Produkten und an nicht umgesetzten Sauerstoff werden beseitigt

Für diesen Abschreckvorgang eignen sich bekannte

22 Ol

Vorrichtungen, die eine intensive Durchmischung erlauben, wie Schlaufenreaktoren, Zyklone oder Wirbelkammern, wobei der aus der Flammzone kommende Gasstrom so in die Vorrichtung eingeleitet wird, daß er als Treibstrahl dient

Bei einer Wirbelkammer und beim Zyklon wird der Gasstrahl tangential, beim Schlaurenreaktor axial injiziert

Im Hinblick auf die Wärmeabführung ist das Verhältnis von eingesetztem Methan zu eingesetztem Sauerstoff von Bedeutung. Das gilt besonders bei der bevorzugten Ausführungsform der Methanoxydation mit reinem Sauerstoff und der Abschreckung mittels Durchmischung in einer der genannten Vorrichtungen. Das zugeführte Methan dient nur zum Teil als Rohstoff für die Reaktion, ein beträchtlicher Teil des Methaas dient in der Vorrichtung als Kühlmittel zur Direktkühlung. Auf dieses Kühlmethan wird die Reaktionswärme verteilt Nach der eingesetzten Sauerstoffmenge richtet sich das Verhältnis von Reaktionsmethan zu Kühlmethan. Im allgemeinen wird ein Verhältnis von Reaktionsmethan zu Kühlmethan von 1 :50 bis 1 :300 gewählt

Beim Oxydieren mit Luft als sauerstoffhaltigem Gas und Abschrecken mittels Durchmischung genügt der Luftstickstoff für den Temperatur- und Konzentrationsausgleich in der Vorrichtung.

Es ist weiterhin möglich, einen zusätzlichen kalten Gasstrom in die Vorrichtung zu leiten, um die Kühlwirkung zu erhöhen. Ebenso kann man die Vorrichtung von außen kühlen.

Dieser einfache Abschreckvorgang bietet beim erfindungsgemäßen Verfahren erhebliche Vorzüge. Der Druckverlust durch eine geeignete Vorrichtung, die eine intensive Durchmischung erlaubt, ist gering und kann unter 0,3 atm gehalten werden. Das ist bei der Rückführung von nicht umgesetzten Methan vorteilhaft. Ferner kann die Reaktionswärme über Wärmetauscher nutzbar gemacht werden.

Werden je Gasdurchgang nur geringere Methanumsätze erhalten, so empfiehlt es sich, einen Teil des die Reaktionszone verlassenden Gasstromes nach Abtrennung der Reaktionsprodukte als Kreisgas in die Reaktionszone zurückzuführen. Ferner wird bei dem vorher beschriebenen vorteilhaften Abschreckvorgang Methan gegenüber Sauerstoff in einem so großen Überschuß eingesetzt, daß sich nur ein geringer Teil des eingefahrenen Methans mit Sauerstoff umsetzen kann. Auch in diesem Fall empfiehlt es sich, das nicht umgesetzte Methan nach Abtrennung der Reaktionsprodukte wieder als Kreisgas zurückzuführen. Die Ausbeute an gewünschten Produkten wird durch die Rückführung von Kreisgas nicht beeinträchtigt. In der Regel setzt man, wie die Beispiele /eigen, als Frischgas Methan und Sauerstoff im Verhältnis 2 .1 ein. Das zum Reaktor geführte Gas hat jedoch wegen des zugesetzten Kreisgases im allgemeinen ein Kohlenwasserstoff/ Sauerstoff-Verhältnis von 100 :1 bis 600 :1.

Beim Arbeiten mit Luft als Oxydationsgas enthält der die Reaktionszone verlassende Gasstrom ca. 2 Vol.-% Methan; damit erübrigt sich bei der Oxydation mit Luft eine Rückführung von Kreisgas.

In der Regel wird also bei der Verwendung von Sauerstoff als Oxydationsmittel die Kreisgasfahrweise und bei Verwendung von Luft das Arbeiten mit einfachem Gasdurchgang zweckmäßig sein. r,₅

Zur Ausschleusung der zwangsweise anfallenden Kohlenoxide muß ein Teil des die Reaktionszone verlassenden Gases als Abgas abgeführt werden. Das Verhältnis von Abgas 7U Kreisgas liegt im allgemeinen beim erfindungsgemäßen Verfahren zwischen 1 :50 und 1 :500. Dieses Abgas enthält unter den angegebenen Bedingungen 60 bis 80 VoL-% Methan, 2 bis 10 Vol.-% Kohlenmonoxid und 20 bis 35 VoL-% Kohlendioxid. Ein Gas dieser Zusammensetzung ist ein hochwertiges Heizgas. Dies ist für die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens von Bedeutung. Der größte Teil des als Erdgas vorkommenden Methans dient ohnehin Heizzwecken.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist einfach, und der erforderliche apparative Aufwand ist gering. Die Reaktionsgase werden einem Brenner zugeleitet Als Brenner eignen sich Gasbrenner allgemein, deren äußeres Brennerrohr und die innere Düse eine gemeinsame Achse haben, so daß sich die Flamme symmetrisch ausbildet Dem Brenner werden die Gase ohne Vorvermischung zugeführt Im Falle der Oxydation mit Sauerstoffgas wird nur der Methangasstrom, der aus Frisch- und Kreismethan besteht, vorerhitzt während der Sauerstoffstrom bei Raumtemperatur belassen wird. Würde man auch den Sauerstoff auf die Eingangstemperttur erhitzen, so müßten Materialien gewählt werden, die bis ca. 500⁰C gegen Sauerstoff resistent sind. Das Erwärmen des Sauerstoffes erübrigt sich aber, weil der Sauerstoff nur in relativ geringer Menge zugeführt wird. Die Leitungen für die Zuführung von Sauerstoff und die Düse werden vornehmlich aus Edelstahl gefertigt.

Das Reaktionsgas wird abgeschreckt, um eine Weiteroxydation der gewünschten Reaktionsprodukte Formaldehyd und Methanol zu vermeiden. Dem Abschreckvorgang schließt sich die in herkömmlicher Weise durchgeführte Aufarbeitung an, die je nach der angewandten Abschreckmethode aus flüssiger oder gasförmiger Phase erfolgt Im letzteren Fall gelangt das Gas über einen Wärmetauscher zu einem Wascher, in dem die gewünschten Produkte ausgewaschen und der weiteren Aufarbeitung nach bekannten Methoden zugeführt werden. Der von Methanol, Formaldehyd und Reaktionswasser befreite Gasstrom wird im Falle des Einsatzes von Sauerstoffgas als Oxydationsmittel geteilt. Der weitaus größte Teil wird als Kreisgas in den Brenner zurückgeführt; ein kleiner Teilstrom wird als Abgas abgeführt Das Frischmethan und das Kreisgas werden vor dem Erwärmen zusammengeführt

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, Methan, das als Erdgas reichlich zur Verfügung steht, als Rohstoff für chemische Reaktionen einzusetzen und so zu veredeln. Dabei ist es vorteilhaft, daß zwei Stoffe, Methanol und Formaldehyd, erzeugt werden können und durch einfache Wahl der Prozeßbedingungen die Produktzusammensetzung gesteuert werden kann.

Ohne Anwendung eines Katalysators können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vergleichbare Ausbeuten erzielt werden wie bei den Verfahren, die mit einerti Katalysator arbeiten. Da Methanol und auch Formaldehyd billige großtechnische Produkte sind, stellt der Katalysatorverbrauch eine beträchtliche Belastung für die Wirtschaftlichkeit der Verfahren dar. Salpetersäure oder Stickoxide wirken überdies stark korrosiv und bringen hinsichtlich der Reinhaltung von Luft und Wasser zusätzliche Probleme mit sich.

Ein spezieller Vorteil der erfindungsgemäßen Fahrweise mit Sauerstoffgas als Oxydationsmittel liegt in der Qualität des Abgases. Während bei allen vorbekannten Verfahren ein mageres Heizgas anfällt, das allenfalls in der Anlage selbst verbraucht werden kann, fällt bei der

22 Ol

Sauerstoff-Fahrweise ein Heizgas an, das in der Regel ca. 60 Vol.-% Methan enthält Da Methan als Erdgas gewonnen wird und nach seinem Heizwert bewertet wird, ist das Abgas mit seinem hohen Heizwert voll verrechnungsfähig und belastet das Verfahren wirt- s schaftlich nicht.

Beispiel I Oxydationsgas: Sauerstoff. Experimentelle Daten siehe Tabelle I.

Heißes Methan strömt durch ein Rohr von 6 mm Innendurchmesser. In die Witte des Methanstromes wird durch ein Rohr aus V₄A-Stahl vom Innendurchmesser 1 mm, Wandstärke 0,2'> mm, Sauerstoff von etwa 20°C eingeleitet. Die beiden Rohre haben eine gemeinsame Achse, und die Gase strömen in gleicher Richtung. 20 mm hinter der Sauerstoffeinmündung wird der Gasstrom zum Zwecke des Abschreckens in eine Wirbelkammer eingeführt. Die Wirbelkammer ist ein zylindrisches Gefäß von 50 mm Durchmesser und 20 mm Höhe. Das Gas strömt tangential in den Zylinder. Der Gasabgang befindet sich in der Mitte der einen Bodenplatte. Das austretende Gas passiert einen

Tabelle I Methanoxydation mit reinem Sauerstoff

'5 Wärmetauscher und einen mit Wasser berieselten Waschturm. Die Produkte Formaldehyd und Methanol lösen sich im Wasser und gelangen zur Aufarbeitung. Das von den Reaktionsprodukten befreite Gas wird zum großen Teil recycliert. Ein Teilstrom des die Reaktionszone verlassenden Gases wird als Abgas abgeführt. Mit diesem Abgas werden Kohlenmonoxid und Kohlendioxid entfernt. Der Methangehalt des Abgases liegt zwischen 60 und 80 Vol.-%; der Rest ist Kohlendioxid und Kohlenmonoxid.

Beispiel Il Oxydationsgas: Luft Experimentelle Daten siehe Tabelle II.

Heiße Luft strömt durch ein Rohr von 6 mm Innendurchmesser. In die Mitte des Luftstromes wird ein heißer Methanstrom geleitet Es wird wie im Beispiel I verfahren. Das nach Entfernung der Produkte Formaldehyd und Methanol verbleibende Abgas mit einem Gehalt von maximal 2 Vol.-% Methan wird nicht wieder in den Prozeß zurückgeführt Das Abgas kann als mageres Heizgas verbraucht werden.

Lfd.	Druck	Eingas	Ab-	Druck	Eingas	50 5 ODO 94	Vor	(NUh) (°C)	Luft	Verweil	CH<-	Ausbeute	CHsOH	bezogen	auf umges.	CH
Nr.		CH4	O: Kreisgas gas		50 8 000 83	wärm	3400 590		zeit see	Umsalz	HCHo		HCHo	CHjOH	HCHo +
					50 12 000 78	temp.	5000 580	("Q	10-3 ie						CHjOH
				(atm)	50 14000 71		590	Durch			(g/h)	(%)	(%)	(%)
	(atm)	(NlVh)(Nl/h) (Nl/h) (Nl/h)	10	50 16 000 67	ro	580	gang	(%)	(g/h)	035	22,2	2,6	243
1	8	100	13	50 18 000 66	536	1,08	25.6	7,61	5,04	423	11,1	53,4
2	13	100	50 30 COO 66	523	1,12	31,8	18,02	7,66	473	14,6	62,1
3	20	100	160 22 000 216	500	1,18	36,7	23,4	18,7	363	29,2	66,0
4	26	100		486	134	44,8	22,1	23,8	35,4	373	723
5	31	100	mit Luft	458	1,46	44,5	21,1	28,55	343	443	79,2
6	38	100	449	1,61	44,55	20,5	43,2	14,0	71,1	85,1
7	60	100	440	1,55	453	8,48	7836	23,2	42,0	65,2
8	38	300	447	13	43,8	40,85
Tabelle II
Methanoxydation
Lfd.	Vorwärmtemp.	Verweil	CH*-	Ausbeute	CHjOH	bezogen HCHo	auf umges. CHjOH	CH4 HCHo +
Nr.	Methan Luft Methan	zeit see 10"³Je	Umsatz	HCHo				CHaOH
		Durch			(g/h)	(%)	(%)	(%)
	(Nl/h)	gang	(%)	(g/h)	1.4	73	3,2	10.7
1	100	1,76	30	3,0	23	5,7	23	8,0
2	155	1,6	34	4,0

409685/221

Claims

22 Ol Patentansprüche:

1. Verfahren zur partiellen Oxydation von Methan zu Formaldehyd und Methanol mit Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen in einer Flamme, unter Druck, mit vorerhitztem Eingas und Abschrekken des den Reaktionsbereich verlassenden Stoffstromes, dadurch gekennzeichnet, daß man Methan und Oxydationsgas, die unter einem Druck von 5 bis 60 atm, vorzugsweise von 20 bis 50 atm, stehen, zusammenströmen läßt, nachdem man getrennt Methan und gegebenenfalls das Oxydationsgas, vorzugsweise Sauerstoff, auf Temperaturen von 300 bis 600⁰C erwärmt hat, das Gasgemisch unter Selbstzündung in einer als Flamme ausgebildeten Reaktionszone bei einer mittleren Verweilzeit von 0,5 · 10~³ bis 5 · 10~³ Sekunden, vorzugsweise von 1 · 10~³ bis 2 · 10~³ Sekunden, umsetzt, das Reaktionsgemisch abschreckt und die angefallenen Produkte in üblicher Weise trennt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Verwendung von Sauerstoffgas als Oxydationsmittel den die Reaktionszone verlassenden Gasstrom nach Abtrennung der kondensierbaren Reaktionsprodukte teilweise als Kreisgas zurückführt

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Verhältnis von Abgas zu Kreisgas 1 :50 bis 1 :500 beträgt

4. Verfahren nach den voranstehend aufgeführten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet daß man den die Reaktionszone verlassenden Gasstrom durch Einleiten in einen Raum abschreckt, in dem er einer starken Durchmischung unterworfen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß das Verhältnis von Reaktionsmethan zu Kühlmethan 1 :50 bis I : 300 betrag:.

6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet daß man den Gasstrom in eine Wirbelkammer, ein Zyklon oder einen Schlaufenreaktor einleitet.