DE2747578A1

DE2747578A1 - Verfahren zur reinigung von abgasen aus anlagen zur herstellung von formaldehyd aus methanol an metalloxidischen kontakten

Info

Publication number: DE2747578A1
Application number: DE19772747578
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Becker; Joachim Dipl Ing Kempfert
Original assignee: Ruetgerswerke AG
Current assignee: Ruetgers Germany GmbH
Priority date: 1977-10-24
Filing date: 1977-10-24
Publication date: 1979-04-26

Description

Verfahren zur Reingung von Ageben aus Anlagen zur Herstellung
von formaldehyd aus Methanol an metalloxidischen Reaktion.
Formaldehyd wird groftechnisch aus Methanol entweder durch partialle Oxidation und Dehydrierung in Gegenwert von kristallinem Silber mit einem Unterschuß an Lufe oder durch ausschließliche Oxidation in Gegenwart von modifizierren Eissenoxid/Molybdänoxid-Katalyssatoren mit einem Überschuß an Luft gewonnen. Das zuletzt Verfahren wird auch als "Formox"-Verfahren bezeichnet und verläuft nach fulgender Gleichung: Kat 1. CH3OH HOHC + H2 - 20,4 Kcal/Mol (endotherme Stufe) 2. H2 + 1-2 O2 H2O + 58,@ Kcal/Mol (exotherme Stufe) Hierbei wird Luft und Methanol gemisch und verdampft und in einem Feetbe@@-Reaktor, der mit dem Katalysator beschickt ist, zu formaldehyd oxidiert. Die Prezeßgase, die bis zu 400°C erwärmt sind, geben ihre Wärme an ein Kühlmedium ab, bevor sie im Gaskühler auf ca. 110°C abgekühlt werden. Die abgekühlen Gase werden in einer Absorptionskolone, die im Gegenstrom mit H2O arbeitet, weitgehend von Formaldehyd befreit. Die Kondensations. und Absorptionswärme wird durch Kühler abgeführt. Das Abgas enthält N2, O2, H2O, CO2, CO, CH2O sowie CH3OH und ist nicht brennber. Es sind Subdermaßnehem erforderlich, den Formaldehyd aus dem Abgas zu entfernen.
Laut T.A. Luft zählt CH2O zur Stoffklasse I und Methanol zur Stoffklasse III. Danach darf die Konzentration an CH2O im Abgas bei einem Massenstrom von 1,1 kg/h und mehr den Wert 20 mg/m³ nicht übersteigen. Der Wert für Methanol liegt entsprechend einem MassEnstrom von 6 kg/h und mehr bei 300 mg/m³. Der Gehalt an Kohlenmonoxid muß weniger als 150 mg/m³ betragen. Die Entfernung dieser Stoffe geschieh- insbesondere durch Nechverbrennung. Während die Abgase nach den Silberkontakt-Verfahren bereits brennbares Gas enthalten, muß bei Verfahren mit metalloxidischen Kontakten brennbees Gas, z. a. Erdgas, zugesetzt werden.
Die herkömmliche thermische Verbrennung der Abluft aus einer Formox-Anlage erfordert wegen der geringen Sauerstoffkonzen'bration im Abgas die dauernde Zufuhr von Verbrennungsgasen und eine intenside Durchmischung mi der Abluft. Trotz des damit verbundenen technologischen und wirtschaftlichen Aufwands wird die geforderte Abgasreinheit bei einer Formalin-Anlage nicht erreicht. Für die katalytische Verbrennung unter Verwendung von Platinkontakten gilt das gleiche.
Es bestand deshalb die Aufgabe, die Abgasreinigung einer sog.
Formox-Anlage 90 zu verbessern, daß eine sehr niedrige Reingaskonzentration erreicht wird, indem der Ausbrand der Abgase erhöht wird. Der Abgasstrom sollte organisch gebundenen Kohlenstoff von weniger als 20 mg/m3 und einen C0-Gehalt von weniger als 150 mg/m3 enthalten.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Verbrennung der Abgase aus Anlagen zur Herstellung von Formaldehyd aus Methanol en metalloxidischen Kontakten eine elektrisch angeregte Nachverbrennens angewandt wird.
Die elektrisch angeregte Verbrennung von Abluft ist an sich bekannt (vgl. Flanen - Prüfen - Investieren Nr. 1/1977, S. 33 ff.). Diese Ar@@er Verbrennung verläuß nach falgendem Prinzip: In einem durch elektrisch behezte S@ahler aufgebruchen elektromagnetischen Feld, durch das die Abluft geleitet wird, wird eine hohe Energiedichte elleugt, die eine spezifische Aufheizung der Schadstoffe und des Sauerstoffs bewirkt, während der verhandene Stickstoff weniger aufgeheizt wird. Der Ausbrand erfolgt dadurch bei niedriger Temperatur.
Strahler dieser Art sind z.B. in der DI-OS 24 53 096 beschrieben.
Aus der @isierten Vorveröffen@lichtung ist zwer auch bekennt geworden, daß sich dieses elektrische Verbrennungsverfahren für sauerstoffarm Ablufströme eignet, wobei eine allgemaine Angabe von "bis unter 6 %" gemacht wird. Gleichzeitig wird aber d@ aus hingewiesen, daß für die Verbrennung von großen Abluftmengen mit nur 8 % Sauerstoff, die zudem noch schwer brennbare Schadstoffe enthalten, der elektrischen Verbrennung eine konventionnelle thermische Ververbrennung vorgeschaltet werden s@ll.
Es war deshalb überraschend, daß die Anwendung der elejtrisch angeregten Verbrennung ohne zusätzliche Stützfeuerung zur Verbesserung des Ausbrands der unbrennbaren Abgase aus einer Formox-Anlage mit einem Sauerstoffgehall unter 6% die gewünschten Rengeswerte erbrachte.
An Hand das nachstehend Beispiele wird die erfindungsgemäße Anwendlung der elektrische angeregten Verbrennung von Abgasen aus einer Formalin-Anlage aufgezeigt.
Ein Abgas aus der Formox-Anlage (1), das z.B. folgende Eigenschaften hat: Gas kg/h 10.000 Temperatur °C 30 Stickstoff vol % 87,0 - 92,0 Sauerstoff vol % 2,0 - 7,0 Wasser vol % 4,5 Formaldehyd vol % 0,05 Methanol vol % 0,09 Kohlenmonoxyd vol % 0,95 Dimethyläther vol % 0,45 durchström die Vorwärmung (3) und wird auf 350°C bis 450°C vorgewärmt. Anschließend gelang' es in die Reaktionskammer (2), wo es sich entzündet und infolge des Heizwertes der zu beseitigenden Schadstoffe auf 600 - 7500C erhitzt. DiE heißen Abgase miU einem Restgehalt von weniger als 5 ppm organisch gebundenen Kohlenstoffe und weniger als 5 ppm Kohlenmonoxyd strömen durch die Vorwärmung (3) und werden vom Ventilator (4) über den Kamin (5) in die Atmosphäre gefördnet.
Der Abgasventilator hat die Aufgabe, den für die Gesamtverbrennungsanlage erforderlichen Druckverlust zu überwinden und im Absoberturm der Formox-Anlage (1) den notwendigen Un-erdruck herzustellen.
In der Reaktionskammer (2) befinden sich elektrisch beheizte Quarzglasstrahler, die entsprechend dem Gasvolumen gruppenwEise zugeschaltet werden können. Die Infrarotstrahlung hat den Zweck, selektiv die Reaktionspartner Sauerstoff und Kohlenwasserstoffe auf ein höheres Temperaturniveau anzuheben als den Stickstoff.
Sollte der Energieinhalt der St5rstoffe im Abgas nicht dazu ausreichen, die erforderliche Reaktionstemperatur in der Reaktionskammer (2) zu halten, so kann in die Reaktionskammer (2) zusätzlich Brennstoff eingedüst werden.
Steigt im Gegensatz dazu die Temperatur in der Reaktionskammer (2) über einen zuläsigen Grezwert an, zu kann ein Teil der ankommenden dase unter Umgehung dar Vorwärmung (3) über die Umfahrung (60) direkt in die Reaktionskammer (2) geleitet werden.
Zur Aufheizung der Gessamtanlage wird die Reaktionskammer (2) mit einem üblichen He@flbrener angeheiz. Die erwärmten Gase, die die reaktionskammera (2) über die Vorwärmung (3) und den Ventilator (4) verlassen, werden über die Rückführung (7) zurückgeleise und somie im Kreis gefahren. Dieses verfahren has heben der schnellen Aufheizei@ den Vorteil, daß die ganze Anlage inaintisiert wird. Danach kann die Formox-Anlage (1) angefahren und können die Abgase/eingeleise warden.

Claims

A n s p r ü c h e 1. Verfahren @@ Reinigung von @@gesen aus Anlagen zur Herstellung von Formaldehyd aus Methanol an metalloxidischen Kontakten durch Machverbrennung der s@uere@@farmen Abluft, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine elektrisch angeregte @@ brenneng angewenbel wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas in einer Reaktionekammer (2) bei 600 - 750°C ausgebrennt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abges ver dem Ausbrand eine Vormärung (3) auf 350 - 450°C durch@@ümt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Reaktionskammer (2) zusätzlich Brenstoff eingedüst wird.