RU2404959C1 - Method of producing formaldehyde - Google Patents

Method of producing formaldehyde Download PDF

Info

Publication number
RU2404959C1
RU2404959C1 RU2009115308/04A RU2009115308A RU2404959C1 RU 2404959 C1 RU2404959 C1 RU 2404959C1 RU 2009115308/04 A RU2009115308/04 A RU 2009115308/04A RU 2009115308 A RU2009115308 A RU 2009115308A RU 2404959 C1 RU2404959 C1 RU 2404959C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
methanol
catalyst
formaldehyde
dehydrogenation
yield
Prior art date
Application number
RU2009115308/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009115308A (en
Inventor
Валентин Филиппович Третьяков (RU)
Валентин Филиппович Третьяков
Рашид Мусаевич Талышинский (RU)
Рашид Мусаевич Талышинский
Ахмадшо Мамадшоевич Илолов (RU)
Ахмадшо Мамадшоевич Илолов
Original Assignee
Учреждение Российской Академии Наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В. Топчиева Ран (Инхс Ран)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской Академии Наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В. Топчиева Ран (Инхс Ран) filed Critical Учреждение Российской Академии Наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В. Топчиева Ран (Инхс Ран)
Priority to RU2009115308/04A priority Critical patent/RU2404959C1/en
Publication of RU2009115308A publication Critical patent/RU2009115308A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2404959C1 publication Critical patent/RU2404959C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of producing formaldehyde through dehydrogenation of methanol in the presence of an oxide Zn-Na containing catalyst at high temperature. Dehydrogenation of methanol is carried out through chemical conjugation in the presence of hydrogen peroxide taken in an amount which ensures its concentration in methanol of 0.8-1.5%, and in the presence of a catalyst which also contains silicon dioxide with the following initial composition of components, wt %: Na2O - 1.2-1.4; ZnO - 0.8-1.2; SiO2 - the rest, at 790-900°C, mainly at 820-850°C.
EFFECT: invention enables to carry out the process with high formaldehyde output of the catalyst and longer life of the catalyst.
2 cl, 6 ex

Description

Изобретение относится к способам получения нефтехимических продуктов каталитическим дегидрированием углеводородов и их производных, в частности к получению формальдегида дегидрированием метанола.The invention relates to methods for producing petrochemical products by catalytic dehydrogenation of hydrocarbons and their derivatives, in particular to the preparation of formaldehyde by dehydrogenation of methanol.

Формальдегид - один из важнейших химических продуктов, используемый в производстве красителей, лекарственных препаратов, взрывчатых веществ, высокомолекулярных соединений и др.Formaldehyde is one of the most important chemical products used in the manufacture of dyes, drugs, explosives, macromolecular compounds, etc.

В настоящий момент существуют два принципиальных технологических подхода к дегидрированию метанола, известных из научно-технической и патентной литературы, - это окислительное дегидрирование и прямое дегидрирование.At present, there are two fundamental technological approaches to methanol dehydrogenation, known from the scientific, technical and patent literature, that is oxidative dehydrogenation and direct dehydrogenation.

Процесс окислительного дегидрирования представляет собой реакцию отщепления водорода с последующим окислением ее в воду и протекает по следующему механизму:The process of oxidative dehydrogenation is a reaction of the removal of hydrogen followed by its oxidation in water and proceeds according to the following mechanism:

Figure 00000001
Figure 00000001

Существенным недостатком описанного процесса является выделение большого количества стехиометрической воды в результате взаимодействия отщепляющегося водорода с молекулярным кислородом.A significant drawback of the described process is the release of a large amount of stoichiometric water as a result of the interaction of the split-off hydrogen with molecular oxygen.

В связи с этим встает проблема отделения воды от конечного продукта, что связано с усложнением технологии и аппаратурного оформления процесса, поэтому данный метод получения формальдегида нами рассмотрен не будет.In this regard, the problem of separation of water from the final product arises, which is associated with the complication of the technology and hardware design of the process, so we will not consider this method of obtaining formaldehyde.

Прямое классическое дегидрирование метанола представляет собой реакцию отщепления молекулы водород с образованием формальдегида и имеет преимущество перед окислительным, связанное с отсутствием указанного недостатка, т.е. отсутствием выделения большого количества воды.Direct classical methanol dehydrogenation is a reaction of the removal of a hydrogen molecule with the formation of formaldehyde and has an advantage over oxidative one, due to the absence of this drawback, i.e. lack of allocation of a large amount of water.

Кроме того, в связи с актуальностью водородной энергетики дегидрирование, протекающее в отсутствие кислорода, также имеет дополнительное преимущество в силу образования водорода, используемого, в частности, в производстве топливных элементов.In addition, due to the relevance of hydrogen energy, dehydrogenation in the absence of oxygen also has an additional advantage due to the formation of hydrogen, which is used, in particular, in the production of fuel cells.

Однако при переходе от окислительного процесса к обычному дегидрированию возникают существенные энергозатраты, связанные с термодинамическими ограничениями (реакция практически значимо протекает с конверсией более 50% и селективностью не менее 70% по формальдегиду при повышенных температурах, 900°С и выше). При температурах ниже 800°С рассматривать имеющиеся данные в литературе по прямому несопряженному дегидрированию не имеет смысла: низкие производительности (менее 3 г/г·ч) или низкие селективности по формальдегиду (ниже 60%) приводят к нерентабельным технологиям.However, in the transition from the oxidation process to the usual dehydrogenation, significant energy costs arise due to thermodynamic limitations (the reaction proceeds practically significantly with a conversion of more than 50% and a selectivity of at least 70% for formaldehyde at elevated temperatures, 900 ° C and above). At temperatures below 800 ° C, it does not make sense to consider the available data in the literature on direct non-conjugated dehydrogenation: low productivity (less than 3 g / g · h) or low selectivity for formaldehyde (below 60%) lead to unprofitable technologies.

Известен процесс получения формальдегида каталитическим дегидрированием метанола, описанный в работе Ruterana P.; Buffat P.A.; Prairie М; Renken A. // The structure of the Na2MoO4 catalyst for water free dehydrogenation of methanol to formaldehyde. - In: Helvetica Physica Acta, v.62, 1989, pp.227-230.A known process for the preparation of formaldehyde by catalytic dehydrogenation of methanol is described in Ruterana P .; Buffat PA; Prairie M; Renken A. // The structure of the Na 2 MoO 4 catalyst for water free dehydrogenation of methanol to formaldehyde. - In: Helvetica Physica Acta, v. 62, 1989, pp. 227-230.

Недостатком процесса является небольшой срок службы катализатора, который работает в области низких степеней превращения с низкой производительностью в низкой температурной области.The disadvantage of this process is the short life of the catalyst, which operates in the field of low degrees of conversion with low productivity in the low temperature region.

Известен способ получения формальдегида из метанола путем прямого его дегидрирования, описанный в патенте DE №3719055, С07С 45/00, опубликованный 15.12.1988 г., согласно которому реакция протекает при температуре от 300 до 800°С.A known method of producing formaldehyde from methanol by direct dehydrogenation described in DE patent No. 3719055, C07C 45/00, published 15.12.1988, according to which the reaction proceeds at a temperature of from 300 to 800 ° C.

Недостатком способа является невысокий выход формальдегида.The disadvantage of this method is the low yield of formaldehyde.

Известен способ получения формальдегида дегидрированием метанола на серебряном катализаторе (Meyer A., Renken A. New catalysts for the dehydrogenation of methanol to water-free formaldehyde // Proc. 9th Int. Congr. Catal. V.4. P.1898-1905 (1988).A known method for producing formaldehyde by dehydrogenation of methanol on a silver catalyst (Meyer A., Renken A. New catalysts for the dehydrogenation of methanol to water-free formaldehyde // Proc. 9th Int. Congr. Catal. V.4. P.1898-1905 ( 1988).

Показатели дегидрирования здесь также невысоки. Конверсия метанола на серебре, модифицированном небольшим количеством теллура (0.5%) и Na2CO3, составляет 37% при 800°С, но селективность по формальдегиду не превышает 7%.Dehydrogenation rates are also low here. The methanol conversion on silver, modified with a small amount of tellurium (0.5%) and Na 2 CO 3 , is 37% at 800 ° C, but the formaldehyde selectivity does not exceed 7%.

Более высокие степени превращения метанола в формальдегид на серебряных композициях возможны, как это описано в работе Усачев Н.Я., Круковский и И.М., Канаев С.А. Неокислительное дегидрирование метанола в формальдегид // Нефтехимия. 2004. Т.44. С.411 // за счет использования циклической подачи кислорода в реакционное пространство с одной стороны и организации посткаталитического пространства, в котором реализуются цепные превращения, с другой.Higher degrees of conversion of methanol to formaldehyde on silver compositions are possible, as described by Usachev N.Ya., Krukovsky and I.M., Kanaev S.A. Non-oxidative dehydrogenation of methanol to formaldehyde // Petrochemistry. 2004.V. 44. P.411 // due to the use of cyclic oxygen supply to the reaction space on the one hand and organization of the post-catalytic space in which chain transformations are realized, on the other.

Известен ряд способов прямого дегидрирования метанола в присутствии Zn-Na-катализаторов: Usachev N.Ya., Belanova E.P., Kazakov А.V. et al. // Stud. Surf. Sci. Catal. (Zeolites and Mesoporous materials at the dawn of the 21st century). V.135. P.206 (2001); Н.Я.Усачев, Е.Л.Беланова, И.М.Круковский и др. // Изв. РАН, Сер. хим. Т.52. С.1839 (2003) [Russ. Chem. Bull. 2003. V.52. P.1940 (Engl. Transl.)].A number of methods are known for the direct dehydrogenation of methanol in the presence of Zn-Na catalysts: Usachev N.Ya., Belanova E.P., Kazakov A.V. et al. // Stud. Surf Sci. Catal. (Zeolites and Mesoporous materials at the dawn of the 21st century). V.135. P.206 (2001); N.Ya. Usachev, E.L. Belanova, I.M. Krukovsky and others // Izv. RAS, Ser. Chem. T.52. P.1839 (2003) [Russ. Chem. Bull. 2003. V. 52. P.1940 (Engl. Transl.)].

Однако в упомянутых работах выход формальдегида не превышает 5% при селективности 60% и 15% при селективности 42%.However, in the mentioned studies, the formaldehyde yield does not exceed 5% with a selectivity of 60% and 15% with a selectivity of 42%.

Имеющиеся в литературе указания на возможность повышения выхода формальдегида до 50% в мягких условиях (600°С) носят противоречивый характер.The literature references to the possibility of increasing the yield of formaldehyde to 50% under mild conditions (600 ° C) are contradictory.

Так, в работе Sagou M., Deguchi Т., Nakamura S. // Stud. Surf. Sci. Catal. (Successive Design of Catalysts). V.44. P.139 (1988) и патенте Японии №1880209, С07В 61/00, 21.10.1994 г.; в патенте США No. 4788347, С07В 61/00, 29.11.1988 г. и в европейском патенте №0261867, С07С 47/00, 02.01.92 г.описано получение формальдегида дегидрированием метанола прямым неокислительным путем в присутствии цинк - кремниевых каталитических комплексов.So, in the work of Sagou M., Deguchi T., Nakamura S. // Stud. Surf Sci. Catal. (Successive Design of Catalysts). V.44. P.139 (1988) and Japanese Patent No. 1880209, C07B 61/00, 10.21.1994; U.S. Pat. 4788347, СВВ 61/00, 11/29/1988 and European patent No. 0261867, С07С 47/00, 02/01/92, the preparation of formaldehyde is described by the direct deoxidation of methanol in the presence of zinc - silicon catalytic complexes.

Однако производительность катализатора в этих работах в отдельных опытах либо не указана, либо указана предельно низкая (не более 1 г/г·ч), при этом селективность по формальдегиду также предельно низка.However, the performance of the catalyst in these studies was either not indicated in individual experiments or indicated as extremely low (not more than 1 g / g · h), while the formaldehyde selectivity is also extremely low.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ прямого дегидрирования метанола, описанный в работе «Каталитические свойства некислотных цинксодержащих систем на основе цеолитов типа Y, Х и А в превращении метанола» Н.Я.Усачев, Е.П.Беланова, А.С.Фомин и др. // Нефтехимия. Т.42. С.95 (2002) [Petrol. Chem. 2002 V.42. P.78 (Engl. Transl.)].Closest to the proposed technical solution is the direct methanol dehydrogenation method described in the work “Catalytic properties of non-acid zinc-containing systems based on zeolites of type Y, X and A in the conversion of methanol” N.Ya. Usachev, E.P. Belanova, A.S. Fomin et al. // Petrochemistry. T.42. P.95 (2002) [Petrol. Chem. 2002 V.42. P.78 (Engl. Transl.)].

В описанном способе дегидрирование осуществляют в присутствии оксидного Zn-Na содержащего катализатора, способ приготовления которого влияет на активность этих систем в дегидрировании метанола в температурном интервале 500-750°С.In the described method, dehydrogenation is carried out in the presence of an oxide Zn-Na containing catalyst, the preparation method of which affects the activity of these systems in the dehydrogenation of methanol in the temperature range 500-750 ° C.

Недостатком процесса является недостаточно высокая производительность (не более 5 СН2О г/г кат.·ч) и низкий выход по формальдегиду не более 22% при времени непрерывной работы не более 9 часов, а каталитическая система становится неустойчивой при повышении температуры выше 600°С. Использование в технологии циклической подачи кислорода переводит процесс в класс непрямого каталитического дегидрирования, предполагающего наличие посткаталитического пространства и циклической подачи кислорода. Срок службы катализатора (до 9 час) и время цикла непрерывной его работы без ввода кислорода в систему также снижает достоинства предлагаемой технологии получения формальдегида.The disadvantage of the process is the insufficiently high productivity (not more than 5 CH 2 O g / g cat. · H) and a low formaldehyde yield of not more than 22% with a continuous operation time of not more than 9 hours, and the catalytic system becomes unstable when the temperature rises above 600 ° FROM. The use of cyclic oxygen supply in the technology translates the process into the class of indirect catalytic dehydrogenation, which assumes the presence of post-catalytic space and cyclic oxygen supply. The service life of the catalyst (up to 9 hours) and the cycle time of its continuous operation without introducing oxygen into the system also reduces the advantages of the proposed technology for producing formaldehyde.

Задача предлагаемого изобретения заключается в разработке способа получения формальдегида дегидрированием метанола, в котором бы были устранены недостатки обоих известных принципиальных методов и окислительного и прямого дегидрирования, а именно проведение процесса в условиях незначительного выделения воды и с высокой производительностью катализатора по формальдегиду.The objective of the invention is to develop a method for producing formaldehyde by dehydrogenation of methanol, which would eliminate the disadvantages of both known basic methods and oxidative and direct dehydrogenation, namely the process in conditions of low water and high catalyst productivity on formaldehyde.

Поставленная задача решается тем, что предложен способ получения формальдегида дегидрированием метанола в присутствии оксидного Zn-Na содержащего катализатора при повышенной температуре, в котором проводят сопряженное дегидрирование метанола в присутствии перекиси водорода, взятой в количестве, обеспечивающей ее концентрацию в метаноле 0,8-1.5%, и в присутствии катализатора, дополнительно содержащего диоксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved in that a method for producing formaldehyde by dehydrogenation of methanol in the presence of an oxide Zn-Na containing catalyst at an elevated temperature, in which conjugated dehydrogenation of methanol is carried out in the presence of hydrogen peroxide, taken in an amount ensuring its concentration in methanol of 0.8-1.5% , and in the presence of a catalyst additionally containing silicon dioxide in the following ratio of components, wt.%:

Na2O - 1,2-1,4Na 2 O - 1.2-1.4

ZnO - 0,8-1,2ZnO - 0.8-1.2

SiO2 - остальное.SiO 2 - the rest.

Проведение процесса получения формальдегида дегидрированием метанола осуществляют преимущественно в температурном интервале от 790 до 900°С.The process of obtaining formaldehyde by dehydrogenation of methanol is carried out mainly in the temperature range from 790 to 900 ° C.

Технический результат, который может быть получен при использовании предлагаемого изобретения, заключается в повышении производительности катализатора по формальдегиду, увеличении срока службы катализатора, а также снижении скорости коксования поверхности контакта.The technical result that can be obtained using the present invention is to increase the productivity of the catalyst for formaldehyde, increase the life of the catalyst, and also reduce the coking rate of the contact surface.

Предложенный способ получения формальдегида является разновидностью прямого дегидрирования и относится к сопряженным реакциям, в частности к сопряженной реакции дегидрирования веществ, когда с использованием индуктора протекает реакция, наличие которой стимулирует протекание основного процесса:The proposed method for producing formaldehyde is a type of direct dehydrogenation and relates to conjugated reactions, in particular to a conjugated dehydrogenation reaction of substances, when a reaction occurs using an inductor, the presence of which stimulates the main process:

СН3ОН=СН2О+Н2 CH 3 OH = CH 2 O + H 2

Побочные реакции:Adverse Reactions:

СН2О=СО+Н2 CH 2 O = CO + H 2

CH3OH+СО=СН4+CO2 CH 3 OH + CO = CH 4 + CO 2

По всей видимости при вводе в систему H2O2 происходит ее взаимодействие с гидроксилированной поверхностью катализатора с образованием мобильных поверхностных радикалов, блокирующих образование кокса на поверхности:Apparently, when H 2 O 2 is introduced into the system, it interacts with the hydroxylated surface of the catalyst with the formation of mobile surface radicals that block the formation of coke on the surface:

H2O2+ZOH→ZHO2+H2OH 2 O 2 + ZOH → ZHO 2 + H 2 O

При этом частично развитие цепи происходит на поверхности контакта, а частично - в объеме реакционной зоны:In this case, the chain partially develops on the contact surface, and partially in the reaction zone:

Figure 00000002
Figure 00000002

В инициировании реакции в общем случае участвуют две активированные частицы, мигрирующие в гомогенно-гетерогенном цепном процессе между поверхностью катализатора и реакционным объемом - ОН HO2. При этом обеспечиваются одновременно химическое сопряжение и саморегенерирующие свойства поверхности контакта.In the reaction initiation, in the general case, two activated particles migrate in a homogeneous heterogeneous chain process between the catalyst surface and the reaction volume — OH HO 2 . At the same time, chemical conjugation and the self-regenerating properties of the contact surface are ensured.

На возможность сопряженного дегидрирования указано в монографии Т.М.Нагиева «Химическое сопряжение» М.: Наука, 1989. 216 с, в которой, на примере дегидрирования этилбензола в стирол, описано действие перекиси водорода, использованного в качестве индуктора дегидрирования.The possibility of conjugated dehydrogenation is indicated in the monograph by T. M. Nagiyev “Chemical conjugation” M .: Nauka, 1989. 216 s, in which, using the example of dehydrogenation of ethylbenzene to styrene, the effect of hydrogen peroxide used as a dehydrogenation inductor is described.

Однако подобной реакции сопряжения для дегидрирования метанола в формальдегид ни в патентной, ни в научно-технической литературе не найдено.However, such a conjugation reaction for the dehydrogenation of methanol to formaldehyde was not found either in the patent or in the scientific and technical literature.

Следует отметить, что в каждом конкретном процессе действие перекиси водорода специфично. Поэтому подробно рассматривать и останавливаться на механизме сопряженного действия в процессе дегидрирования этилбензола в стирол в данном случае не имеет смысла.It should be noted that in each specific process the effect of hydrogen peroxide is specific. Therefore, it does not make sense to consider and dwell on the mechanism of conjugated action in the process of dehydrogenation of ethylbenzene to styrene in this case.

Однако отметим, что термодинамически ощутимо активация с последующим разложением перекиси водорода происходит при температурах выше 790°С, и использование данного способа при более низких температурах теряет смысл.However, we note that activation with the subsequent decomposition of hydrogen peroxide occurs thermodynamically noticeably at temperatures above 790 ° C, and the use of this method at lower temperatures loses its meaning.

Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение, но никоим образом не ограничивают область его применения относительно аналогичных каталитических систем в реакциях прямого дегидрирования соединений.The following examples illustrate the invention, but in no way limit the scope of its application relative to similar catalyst systems in the reactions of direct dehydrogenation of compounds.

Катализатор К-1 готовят пропиткой оксида кремния раствором азотнокислого натрия и хлорида цинка с последующей сушкой при 120°С в течение 1 ч и ступенчатым прокаливанием в течение 2 ч при каждой следующей температуре 200, 400 и 600°С.Catalyst K-1 is prepared by impregnating silicon oxide with a solution of sodium nitrate and zinc chloride, followed by drying at 120 ° C for 1 h and step-by-step calcination for 2 h at each next temperature of 200, 400 and 600 ° C.

Опыты по испытанию активности проводят в стандартном кварцевом цилиндрическом реакторе, загруженным катализатором К-1 и расположенном в печке, разогреваемой до температур 790-920°С.The activity testing experiments are carried out in a standard quartz cylindrical reactor loaded with K-1 catalyst and located in an oven heated to temperatures of 790-920 ° C.

Поток метанола разбавляют перекисью водорода с концентрацией 0,8-1,5%. В испарительной зоне поток метанола смешивается и подхватывается потоком газообразного азота в мольном отношении СН3ОН:N2=1:0,5-1,3.The methanol stream is diluted with hydrogen peroxide with a concentration of 0.8-1.5%. In the evaporation zone, the methanol stream is mixed and picked up by a stream of nitrogen gas in a molar ratio of CH 3 OH: N 2 = 1: 0.5-1.3.

Анализ продуктов осуществляют хроматографически.Product analysis is carried out chromatographically.

Во всех опытах использовался 30% раствор перекиси водорода, в связи с чем количество воды во всех примерах искусственно поддерживалось постоянным с целью сопоставления между собой полученных результатов.In all experiments, a 30% hydrogen peroxide solution was used, in connection with which the amount of water in all examples was artificially maintained constant in order to compare the results obtained.

Пример 1 («холостой», в отсутствии перекиси водорода). Через 20 см3 кремнийсодержащего катализатора К-1 (насыпная масса 0,75 г/см3), содержащего 1,0 мас.% ZnO и 1,0 мас.% Na2O, пропускают метанол со скоростью 3,65 г/мин. В зоне испарения поток метанола смешивается с потоком газообразного азота в мольном соотношении СН3ОН:N2=1:1. При температуре 920°С выход формальдегида составляет 41%, селективность процесса по водороду 86%. Выход метана 0,5%.Example 1 ("blank", in the absence of hydrogen peroxide). Methanol was passed through 20 cm 3 of a K-1 silicon-containing catalyst (bulk density 0.75 g / cm 3 ) containing 1.0 wt.% ZnO and 1.0 wt.% Na 2 O at a rate of 3.65 g / min . In the evaporation zone, the methanol stream is mixed with the nitrogen gas stream in a molar ratio of CH 3 OH: N 2 = 1: 1. At a temperature of 920 ° C, the formaldehyde yield is 41%, and the hydrogen selectivity of the process is 86%. The methane yield is 0.5%.

Общая конверсия метанола - 94%.The total conversion of methanol is 94%.

Масса 20 см3 катализатора составляет 15 г.The mass of 20 cm 3 of catalyst is 15 g.

Нагрузка по сырью:Raw Material Load:

W=3,65·(60:15)=14,6 г/г·ч (60 мин, 15 г катализатора)W = 3.65 · (60:15) = 14.6 g / g · h (60 min, 15 g of catalyst)

Производительность катализатора по формальдегиду рассчитывается с учетом выхода формальдегида какThe formaldehyde catalyst productivity is calculated taking into account the formaldehyde yield as

14,6×0,41=-5,99 г/г·ч14.6 × 0.41 = -5.99 g / g · h

и составляет 5,99 г/г·ч, по сравнению с 5 г/г·ч в прототипе.and is 5.99 g / g · h, compared with 5 g / g · h in the prototype.

Скорость коксообразования, определенная весовым, термогравиметрическим и контрольным атомно-адсорбционным независимыми методами, составляет 0,08 г/г·ч.The rate of coke formation, determined by weight, thermogravimetric and control atomic-adsorption independent methods, is 0.08 g / g · h.

Выход коксаCoke yield

(0,08:14,6)×100=0,55 мас.%.(0.08: 14.6) × 100 = 0.55 wt.%.

Время непрерывной работы до ощутимых признаков снижения активности составляет 20 ч. Далее требуется регенерация воздухом при 900°С в течение 2 ч.The time of continuous operation to tangible signs of decreased activity is 20 hours. Next, air regeneration at 900 ° C for 2 hours is required.

Пример приводится для сопоставления с приемом сопряжения и соотносится с нижеследующими примерами.An example is provided for comparison with pairing and is related to the following examples.

Пример 2.Example 2

Через 20 см3 кремнийсодержащего катализатора К-1, содержащего 0,8 мас.% ZnO и 1.4 мас.% Na2O, пропускают метанол со скоростью 3,8 г/мин. В зоне испарения поток метанола смешивается с потоком газообразного азота в мольном соотношении СН3ОН:N2=1:1. Концентрация перекиси водорода в метаноле составляет 1%.Methanol was passed through 20 cm 3 of a K-1 silicon-containing catalyst containing 0.8 wt.% ZnO and 1.4 wt.% Na 2 O at a rate of 3.8 g / min. In the evaporation zone, the methanol stream is mixed with the nitrogen gas stream in a molar ratio of CH 3 OH: N 2 = 1: 1. The concentration of hydrogen peroxide in methanol is 1%.

При температуре 820°С выход формальдегида составляет 55%, селективность процесса по водороду 92%. Выход СО2 0,3%. Метана не обнаружено.At a temperature of 820 ° C, the formaldehyde yield is 55%, and the hydrogen selectivity of the process is 92%. The yield of CO 2 is 0.3%. No methane detected.

Общая конверсия метанола - 95%.The total conversion of methanol is 95%.

Нагрузка по сырью:Raw Material Load:

W=3,8×(60:15)=15,2 г/г·ч (60 мин, 15 г катализатора)W = 3.8 × (60:15) = 15.2 g / g · h (60 min, 15 g of catalyst)

Производительность катализатора по формальдегиду рассчитывается с учетом выхода формальдегида какThe formaldehyde catalyst productivity is calculated taking into account the formaldehyde yield as

15,2×0,55=8,36 г/г·ч15.2 × 0.55 = 8.36 g / g · h

и составляет 8,36 г/г·ч, по сравнению с 5 г/г·ч в прототипе.and is 8.36 g / g · h, compared with 5 g / g · h in the prototype.

Скорость коксования, определенная весовым, термогравиметрическим и контрольным атомно-адсорбционным независимыми методами, составляет 0,03 г/г·ч.The coking rate determined by weight, thermogravimetric and control atomic adsorption independent methods is 0.03 g / g · h.

Выход коксаCoke yield

(0,03:15,2)×100=0,20 мас.%.(0.03: 15.2) × 100 = 0.20 wt.%.

В течение 200 ч реакционного цикла снижения активности не наблюдается. Катализатор не коксуется до степеней, при которых проявляется блокировка активных центров.Within 200 hours of the reaction cycle, no decrease in activity was observed. The catalyst does not coke to the extent that blocking of active sites occurs.

Пример 3.Example 3

Через 20 см кремний содержащего катализатора К-1, содержащего 1,2 мас.% ZnO и 1,2 мас.% Na2O, пропускают метанол со скоростью 3,4 г/мин. В зоне испарения поток метанола смешивается с потоком газообразного азота в мольном соотношении СН3ОН:N2=1:0,8. Концентрация перекиси водорода в метаноле составляет 1,5%. При температуре 800°С выход формальдегида составляет 69%, селективность процесса по водороду 95%. Выход CO2 0,1%. Выход метана - 0,5%.After 20 cm of silicon containing catalyst K-1, containing 1.2 wt.% ZnO and 1.2 wt.% Na 2 O, methanol was passed at a rate of 3.4 g / min. In the evaporation zone, the methanol stream is mixed with the nitrogen gas stream in a molar ratio of CH 3 OH: N 2 = 1: 0.8. The concentration of hydrogen peroxide in methanol is 1.5%. At a temperature of 800 ° C, the formaldehyde yield is 69%, the selectivity of the process for hydrogen is 95%. The yield of CO 2 is 0.1%. The methane yield is 0.5%.

Общая конверсия метанола - 95%.The total conversion of methanol is 95%.

Нагрузка по сырью:Raw Material Load:

W=3,4×(60:15)=13,6 г/г·ч (60 мин, 15 г катализатора)W = 3.4 × (60:15) = 13.6 g / g · h (60 min, 15 g of catalyst)

Производительность катализатора по формальдегиду рассчитывается с учетом выхода формальдегида какThe formaldehyde catalyst productivity is calculated taking into account the formaldehyde yield as

13,6×0,69=9,38 г/г·ч13.6 × 0.69 = 9.38 g / g · h

и составляет 9,38 г/г·ч, по сравнению с 5 г/г·ч в прототипе.and is 9.38 g / g · h, compared with 5 g / g · h in the prototype.

Скорость коксования, определенная весовым, термогравиметрическим и контрольным атомно-адсорбционным независимыми методами, составляет 0,01 г/г·ч.The coking rate determined by weight, thermogravimetric and control atomic adsorption independent methods is 0.01 g / g · h.

Выход коксаCoke yield

(0,01:13,6)×100=0,07 мас.%.(0.01: 13.6) × 100 = 0.07 wt.%.

В течение 200 ч реакционного цикла снижения активности не наблюдается. Катализатор не коксуется до степеней, при которых проявляется блокировка активных центров.Within 200 hours of the reaction cycle, no decrease in activity was observed. The catalyst does not coke to the extent that blocking of active sites occurs.

Пример 4.Example 4

Через 20 см3 кремний содержащего катализатора К-1, содержащего 1,0 мас.% ZnO и 1,0 мас.% Na2O, пропускают метанол со скоростью 2,5 г/мин. В зоне испарения поток метанола смешивается с потоком газообразного азота в мольном соотношении СН3ОН:N2=1:1,3. Концентрация перекиси водорода в метаноле составляет 1,0%. При температуре 790°С выход формальдегида составляет 51%, селективность процесса по водороду 92%. Выхода CO2 не наблюдается. Выход метана - 1,5%.After 20 cm 3 of silicon containing catalyst K-1 containing 1.0 wt.% ZnO and 1.0 wt.% Na 2 O, methanol was passed at a rate of 2.5 g / min. In the evaporation zone, the methanol stream is mixed with the nitrogen gas stream in a molar ratio of CH 3 OH: N 2 = 1: 1.3. The concentration of hydrogen peroxide in methanol is 1.0%. At a temperature of 790 ° C, the formaldehyde yield is 51%, the selectivity of the process for hydrogen is 92%. The release of CO 2 is not observed. The methane yield is 1.5%.

Общая конверсия метанола - 91%.The total conversion of methanol is 91%.

Производительность катализатора по формальдегиду составляетThe formaldehyde catalyst productivity is

5,92 г/г·ч.5.92 g / g

Нагрузка по сырью:Raw Material Load:

W=2,9×(60:15)=11,6 г/г·ч (60 мин, 15 г катализатора)W = 2.9 × (60:15) = 11.6 g / g · h (60 min, 15 g of catalyst)

Производительность катализатора по формальдегиду рассчитывается с учетом выхода формальдегида какThe formaldehyde catalyst productivity is calculated taking into account the formaldehyde yield as

11,6×0,51=5,92 г/г·ч11.6 × 0.51 = 5.92 g / g · h

и составляет 5,92 г/г·ч, по сравнению с 5 г/г·ч в прототипе.and is 5.92 g / g · h, compared with 5 g / g · h in the prototype.

Скорость коксования, определенная весовым, термогравиметрическим и контрольным атомно-адсорбционным независимыми методами, составляет 0,04 г/г·ч.The coking rate determined by weight, thermogravimetric and control atomic-adsorption independent methods is 0.04 g / g · h.

Выход коксаCoke yield

(0,04:11,6)×100=0,34 мас.%.(0.04: 11.6) × 100 = 0.34 wt.%.

В течение 200 ч реакционного цикла снижения активности не наблюдается. Катализатор не коксуется до степеней, при которых проявляется блокировка активных центров.Within 200 hours of the reaction cycle, no decrease in activity was observed. The catalyst does not coke to the extent that blocking of active sites occurs.

Пример 5.Example 5

Через 20 см3 кремний содержащего катализатора К-1, содержащего 1,0 мас.% ZnO и 1,0 мас.% Na2O, пропускают метанол со скоростью 4,5 г/ мин. В зоне испарения поток метанола смешивается с потоком газообразного азота в мольном соотношении СН3ОН:N2=1:1. Концентрация перекиси водорода в метаноле составляет 1,2%. При температуре 850°С выход формальдегида составляет 57%, селективность процесса по водороду 98%. Выход СО2 - 0,1%. Выхода метана не наблюдается.After 20 cm 3 of silicon containing catalyst K-1, containing 1.0 wt.% ZnO and 1.0 wt.% Na 2 O, methanol was passed at a rate of 4.5 g / min. In the evaporation zone, the methanol stream is mixed with the nitrogen gas stream in a molar ratio of CH 3 OH: N 2 = 1: 1. The concentration of hydrogen peroxide in methanol is 1.2%. At a temperature of 850 ° C, the formaldehyde yield is 57%, the selectivity of the process for hydrogen is 98%. The yield of CO 2 is 0.1%. No methane output was observed.

Общая конверсия метанола - 82%.The total conversion of methanol is 82%.

Нагрузка по сырью:Raw Material Load:

W=4,5×(60:15)=18,0 г/г·ч (60 мин, 15 г катализатора)W = 4.5 × (60:15) = 18.0 g / g · h (60 min, 15 g of catalyst)

Производительность катализатора по формальдегиду рассчитывается с учетом выхода формальдегида какThe formaldehyde catalyst productivity is calculated taking into account the formaldehyde yield as

18,0×0,57=10,26 г/г·ч18.0 × 0.57 = 10.26 g / g · h

и составляет 10,26 г/г·ч, по сравнению с 5 г/г·ч в прототипе.and is 10.26 g / g · h, compared with 5 g / g · h in the prototype.

Скорость коксования, определенная весовым, термогравиметрическим и контрольным атомно-адсорбционным независимыми методами, составляет 0,03 г/г·ч.The coking rate determined by weight, thermogravimetric and control atomic adsorption independent methods is 0.03 g / g · h.

Выход коксаCoke yield

(0,03:18,0)×100=0,17 мас.%.(0.03: 18.0) × 100 = 0.17 wt.%.

В течение 200 ч реакционного цикла снижения активности не наблюдается. Катализатор не коксуется до степеней, при которых проявляется блокировка активных центров.Within 200 hours of the reaction cycle, no decrease in activity was observed. The catalyst does not coke to the extent that blocking of active sites occurs.

Пример 6.Example 6

Через 20 см3 кремний содержащего катализатора К-1, содержащего 1,0 мас.% ZnO и 1,0 мас.% Na2O, пропускают метанол со скоростью 5,0 г/мин. В зоне испарения поток метанола смешивается с потоком газообразного азота в мольном соотношении СН3ОН:N2=1:0,5. Концентрация перекиси водорода в метаноле составляет 1,0%. При температуре 880°С выход формальдегида составляет 40%, селективность процесса по водороду 90%. Выхода CO2 не обнаруживается. Выход метана 1,7%. Выход СО 57%.After 20 cm 3 of silicon containing K-1 catalyst containing 1.0 wt.% ZnO and 1.0 wt.% Na 2 O, methanol was passed at a rate of 5.0 g / min. In the evaporation zone, the methanol stream is mixed with the nitrogen gas stream in a molar ratio of CH 3 OH: N 2 = 1: 0.5. The concentration of hydrogen peroxide in methanol is 1.0%. At a temperature of 880 ° C, the formaldehyde yield is 40%, the hydrogen selectivity of the process is 90%. No CO 2 output is detected. The methane yield is 1.7%. The yield of CO is 57%.

Общая конверсия метанола - 98%.The total conversion of methanol is 98%.

Нагрузка по сырью:Raw Material Load:

W=5,0×(60:15)=20,0 г/г·ч (60 мин, 15 г катализатора)W = 5.0 × (60:15) = 20.0 g / g · h (60 min, 15 g of catalyst)

Производительность катализатора по формальдегиду рассчитывается с учетом выхода формальдегида какThe formaldehyde catalyst productivity is calculated taking into account the formaldehyde yield as

20,0×0,40=8,0 г/г·ч20.0 × 0.40 = 8.0 g / g · h

и составляет 8,0 г/г×ч, по сравнению с 5 г/г·ч в прототипе.and is 8.0 g / g × h, compared with 5 g / g · h in the prototype.

Скорость коксования, определенная весовым, термогравиметрическим и контрольным атомно-адсорбционным независимыми методами, составляет 0,04 г/г·ч.The coking rate determined by weight, thermogravimetric and control atomic adsorption independent methods is 0.04 g / g · h

Выход коксаCoke yield

(0,04:20,0)×100=0,20 мас.%.(0.04: 20.0) × 100 = 0.20 wt.%.

В течение 200 ч реакционного цикла снижения активности не наблюдается. Катализатор не коксуется до степеней, при которых проявляется блокировка активных центров.Within 200 hours of the reaction cycle, no decrease in activity was observed. The catalyst does not coke to the extent that blocking of active sites occurs.

Таким образом, предложен способ получения формальдегида прямым неокислительным дегидрированием метанола, позволяющий увеличить производительность катализатора до 10,2 г/г·ч, что в 2 раза выше, чем в прототипе и снизить коксование почти втрое (в отн. ед.).Thus, a method for producing formaldehyde by direct non-oxidative dehydrogenation of methanol is proposed, which allows to increase the productivity of the catalyst up to 10.2 g / g · h, which is 2 times higher than in the prototype and to reduce coking by almost three times (in rel. Units).

Однако достижение указанных результатов возможно при выборе температурного интервала от 790 до 900°С преимущественно 920-850°С.However, the achievement of these results is possible when choosing a temperature range from 790 to 900 ° C, mainly 920-850 ° C.

При температуре процесса ниже 790°С производительность катализатора по формальдегиду не высока, что связано с недостаточно эффективной активацией перекиси водорода.At a process temperature below 790 ° C, the formaldehyde productivity of the catalyst is not high, which is associated with insufficiently effective activation of hydrogen peroxide.

Кроме того, увеличивается срок службы катализатора, о чем свидетельствует тот факт, что в течение 200 ч реакционного цикла снижения активности каталитической системы не наблюдается (в прототипе после 9 часов работы катализатора наблюдается заметное снижение активности).In addition, the service life of the catalyst is increased, as evidenced by the fact that during the 200 hours of the reaction cycle, there is no decrease in the activity of the catalyst system (in the prototype, after 9 hours of catalyst operation, a noticeable decrease in activity is observed).

Claims (2)

1. Способ получения формальдегида дегидрированием метанола в присутствии оксидного Zn-Na содержащего катализатора при повышенной температуре, отличающийся тем, что проводят дегидрирование метанола путем химического сопряжения в присутствии перекиси водорода, взятой в количестве, обеспечивающем ее концентрацию в метаноле 0,8-1,5%, и в присутствии катализатора, дополнительно содержащего диоксид кремния, при следующем исходном составе компонентов, мас.%:
Na2O 1,2-1,4 ZnO 0,8-1,2 SiO2 остальное
1. The method of producing formaldehyde by dehydrogenation of methanol in the presence of an oxide Zn-Na containing catalyst at elevated temperature, characterized in that the methanol is dehydrogenated by chemical conjugation in the presence of hydrogen peroxide, taken in an amount ensuring its concentration in the methanol of 0.8-1.5 %, and in the presence of a catalyst additionally containing silicon dioxide, with the following initial composition of the components, wt.%:
Na 2 O 1.2-1.4 Zno 0.8-1.2 SiO 2 rest
2. Способ получения формальдегида дегидрированием метанола по п.1, отличающийся тем, что дегидрирование осуществляют при температуре 790-900°С, преимущественно 820-850°С. 2. The method of producing formaldehyde by dehydrogenation of methanol according to claim 1, characterized in that the dehydrogenation is carried out at a temperature of 790-900 ° C, mainly 820-850 ° C.
RU2009115308/04A 2009-04-23 2009-04-23 Method of producing formaldehyde RU2404959C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009115308/04A RU2404959C1 (en) 2009-04-23 2009-04-23 Method of producing formaldehyde

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009115308/04A RU2404959C1 (en) 2009-04-23 2009-04-23 Method of producing formaldehyde

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009115308A RU2009115308A (en) 2010-10-27
RU2404959C1 true RU2404959C1 (en) 2010-11-27

Family

ID=44041980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009115308/04A RU2404959C1 (en) 2009-04-23 2009-04-23 Method of producing formaldehyde

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2404959C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Усачев Н.Я. и др. Каталитические свойства некислотных цинкосодержащих систем на основе цеолитов типа Y, X и А в превращении метанола. Нефтехимия, 2002, т. 42, №2, с.95-102. Иолов A.M. и др. Эффекты сопряжения и дезактивации катализаторов в процессе неокислительного дегидрирования метанола в формальдегид. Альтернативные источники химического сырья и топлива: Материалы I Всероссийской научно-технической конференции, Уфа, 20-23 мая 2008 г.Уфа: Реактив, 2008, с.44-45. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009115308A (en) 2010-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5922925A (en) Catalyst, and processes for dehydrogenating dehydrogenatable hydrocarbons
EP1874713B1 (en) Method for selective hydrogenation of acetylene to ethylene
US5017543A (en) Process for the preparation of a dehydrogenation catalyst
US3845156A (en) Processes for dehydrogenation of organic compounds
Wong et al. Methane and ethane activation without adding oxygen: promotional effect of W in Mo-W/HZSM-5
Haneda et al. Activity enhancement of SnO2-doped Ga2O3–Al2O3 catalysts by coexisting H2O for the selective reduction of NO with propene
US20140309470A1 (en) PREPARATION METHOD OF PLATINUM/TIN/ALUMINA CATALYST FOR DIRECT DEHYDROGENATION OF n-BUTANE AND METHOD FOR PRODUCING C4 OLEFINS USING SAID CATALYST
JPH0699330B2 (en) Methane conversion method
US4056576A (en) Chemical process over gallium catalyst converting saturated hydrocarbons to olefins
Shishido et al. Hydrogen effects on cumene cracking over zirconium oxide promoted by sulfate ion and platinum
EP0205765B1 (en) Catalyst composition and method for the oxidative conversion of organic compounds
US6498280B1 (en) Catalyst comprising an element from groups 8, 9 or 10 with good accessibility, and its use in a paraffin dehydrogenation process
US4191632A (en) Process for the production of benzene from hydrocarbon fractions rich in alkyl-aromatic hydrocarbons and containing paraffinic and naphthenic hydrocarbons
RU2459788C2 (en) Method of producing divinyl (versions)
EA023151B1 (en) Process for for alkane dehydrogenation and catalyst
Nishikawa et al. Catalytic mechanism of liquid-metal indium for direct dehydrogenative conversion of methane to higher hydrocarbons
US20200122121A1 (en) Molybdenum-vanadium bimetallic oxide catalyst and its application in chemical looping oxidative dehydrogenation of alkane
CN1301942C (en) Method for extending catalyst life in processes for preparing vinyl aromatic hydrocarbons
CA1211131A (en) Dehydrogenation of dehydrogenatable hydrocarbons
RU2404959C1 (en) Method of producing formaldehyde
US2495278A (en) Dehydrogenation of alkyl aromatic compounds
US6277781B1 (en) Process for preparing a rhenium and cesium based metathesis catalyst
Tungatarova et al. Selective polyoxide catalysts for synthesis of ethylene from natural gas
Lapidus et al. Effect of the introduction of alkaline promoters into chromium oxide catalysts for propane dehydrogenation in the presence of CO 2
Mikhailovskaya et al. CATALYTIC PROPERTIES OF MODIFIED IRON-CHROMIUM-POTASSIUM SYSTEMS IN THE THERMOCATALYTIC DEHYDROGENATION OF ETHYLBENZENE