DE861242C - Verfahren zur Herstellung von Formaldehyd aus Methan und seinen Homologen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Formaldehyd aus Methan und seinen Homologen Es ist bekannt, aus Methan und seinen Homologen mit Sauerstoff oder Luft unter Verwendung von gasfönnigen und festen Katalysatoren, z. B. Stickoxyden und Natriumtetraborat, Formaldehyd herzustellen. Die Durchführung derartiger Verfahren geschieht zweckmäßig im Kreislaufprozeß. Da die beiden Seiten der Gleichung CH4 + 02 = HCOH + H20 volumengleich sind, ist aus reaktionskinetischem Grund nicht zu erwarten, daß erhöhter Druck die Reaktion irgendwie fördernd beeinflußt.
• Bei der apparativen Durchbildung des Verfahrens hat sich gezeigt, daß infolge eines nur mäßigen Umsatzes des Methans je Durchgang durch den Reaktionsraum für leistungsfähige Betriebsanlagen sehr erhebliche Apparatedimensionen verwandt werden müssen. Wollte man dagegen das Volumen der Ap- paratur verkleinern, so könnte das durch Zusammendrücken des Gasvolumens ' alsö durch Betreiben des Prozesses unter Druck, ins Auge gefaßt werden. Bislang ist man aber der Auffassung gewesen, daß beün Arbeiten unter Druck keine größere Ausbeute an Formaldehyd zu erreichen ist, da der sich bildende Formaldehyd nach der Gleichung HCOH +:/2 02 = HCOOH zu Ameisensäure aufoxydieren wird, eine Reaktion, die unter Volumenverminderung verläuft, also befin Arbeiten unter Druck eine Begünstigung erfahren wird. Weiterhin hat man befürchtet, daß die Anwendung von Druck im Reaktionssystern den sich bildenden Formaldehyd nach HCOH = CO+ H, aufspalten und somit die Formaldehyderzeugung zum mindesten verkleinert wird.
• Praktische Versuche haben nun überraschenderweise das Ergebnis gezeigt, daß auch bei Anwendung erhöhter Drücke weder die Weiteroxydation von Formaldehyd zu Ameisensäure merklich begünstigt noch eine störende Aufspaltung des Formaldehyds in Wasserstoff und Kohlenoxyd in nennenswertem Ausmaße herbeigeführt wird. Durch diese neue Erkenntnis wird entgegen der bisherigen Ansicht der Fachwelt erstmalig die praktische Lehre vermittelt, die Methanoxydation unter Druck durchzuführen und somit die Raumverhältnisse der gesamten Apparatur in starkem Maße zu verkleinern. Es hat sich weiter gezeigt, daß die Auswaschung des Fonnaldehyds unter dem Betriebsdruck der Reaktionsapparatur wesentlich günstiger verläuft, da es so möglich ist, wesentlich höher konzentrierte Rohformaldehydlösungen durch einfaches Auswaschen zu erzielen. Auch werden die Wärmeübergangszahlen für Wärmetauscher und Kühler günstiger, was sich ebenfalls für die Konstruktion dieser Apparate vorteilhaft auswirkt.
• Das Wesen der Erfindung besteht demgemäß darin, daß die Reaktion des Gasgernisches unter erhöhtem Druck durchgeführt wird. Wie praktische Versuche bestätigt haben, ergeben sich besonders günstige Betriebsverhältnisse bei Anwendung von Drücken zwischen etwa 5 bis 10 atÜ. - In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen. Verfahrens geeigneten Anlage zur Herstellung von Formaldehyd aus Methan oder methanhaltigen-Gasen und Sauerstoff oder Luft dargestellt.
• Es veransch7aulicht i das irn Kreislauf geführte Reaktionsgemisch, bestehend aus Sauerstoff bzw. Luft, Methan bzw. methaühaltigen Gasen und Stickoxyden. Das Methan wird mittels der Pumpe 2, der Sauerstoff mittels Pumpe 3 über den Mischer 4 und die Stickoxyde mittels der Pumpe 5 der Kreislaufleitung i zugeführt. Das aus dem Mischer 4 austretende Reaktionsgemisch einschließlich der Stickoxyde wird durch das Gebläse 6 im Kreislauf dauernd umgewälzt. Das aus dem Gebläse 6 austretende Reaktionsgemisch gelangt in den Wärmeaustauscher 7, in welchem es durch die aus dem Reaktionsofen 8 austretenden heißen Kreislaufgase vorgewännt wird. Dabei kühlen sich die aus dem Reaktionsofen 8 kommenden heißen, formaldehydhaltigen Gase unter Ab- gabe eines Teils ihrer Wännemenge an die kalten, in den Wärmeaustauscher 7 eintretenden Kreislaufgase ab. Die teilweise abgekühlten Reaktionsgase erfahren nun auf ihrem Wege durch den Kühler 9 eine weitere Abkühlung. Nach dem Austreten der abgekühlten Reaktionsgase aus dem Kühler 9 strömen sie in den Wäscher io, der mit Wasser berieseit wird, das durch die Leitung ii zugeführt wird.. Die dabei entstehende Rohfor.maldehydlösung läuft am Fuße des Wäschers io in dem Sammelbehälter 12 ab. Von hier wird die Rohformaldchydlösung in üblicher Weise einer zum Reinigen und Konzentrieren der Rohforinaldehydlösung dienenden Anlage zugeführt, um ein marktfähiges Produkt zu gewinnen. Das im Wäscher io vom Formaldehyd befreite Kreislaufgas strömt wieder dem Kreislaufgebläse 6 zu. Durch die Ableitung 13 wird ein Teil des aus dem Wäscher io austretenden Kreislaufgases durch die Leitung 13 abgeführt, um den Druck im Kreislaufsystern konstant zu halten. Dieses Abgas enthält noch unverbrauchtes Methan und unverbrauchten Sauerstoff und kann zur zusätzlichen Beheizung des Reaktionsofens 8 benutzt werden.
• An Stelle eines einzigen Reaktionsofens 8 können auch mehrere solcher Ofen hintereinander in denselben Kreislauf eingeschaltet werden, wobei zu jeder Ofeneinheit ein Wänneaustauscher 7, ein Kühler 9 und ein Wäscher io mit einem Sammelbehälter i?, für den Rohformaldehyd angeordnet sind.
• Wird nun eründungsgemäß die Methanoxydation in einer Anlage der vorbeschriebenen Bauart unter Druck durchgeführt, so fällt die gesamte Apparatur in ihren Ausmaßen verhältnismäßig klein aus.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Oxydation von Methan -und seinen Homologen zu Formaldehyd unter Verwendung von Sauerstoff und Luft in Anwesenheit von geringen Mengen Stickoxyde und festen Katalysatoren, z. B. Natriumtetraborat, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion unter erhöhtem Druck durchgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Drucke zwischen etwa 5 bis io atü angewandt werden.