CS245086B1 - Sposob soparácie formaldehydu z reakčných plynov - Google Patents

Abstract

Riešenie sa týká separácie formaldehydu z reakčných plynov oxidačně] dehydrogenácie metanolu na striebornom katalyzátore so zlepšeným využitím kondenzačného tepla reakčných splodín. Uvedený účel bude dosiahnutý tým, že v stupni kondenzácie pri tlaku 0,04 — 0,1 MPa sa přidává k reakčným plynom na 1 kg formaldehydu v nich obsiahnutého 1,5 až 15 kg roztoku zo stupňa absorpcie.

Description

Vynález rieši spósob separácie formaldehydu z reakčných plynov oxidačnej dehydrogenácie metanolu na striebornom katalyzátore.

Výroba formaldehydu z metanolu sa uskutočňuje oxidačnou dehydrogenáciou plynem obsahujúcim kyslík v plynnej fáze na kovových katalyzátoroch, přednostně na striebre, alebo oxidáciou plynom obsahujúcim kyslík v plynnej fáze na oxidových katalyzátoroch, přednostně na oxidoch molybdenu a železa.

Pri postupe výroby formaldehydu z metanolu používajúcom oxidový katalyzátor (ČSSR pat. 182 499, ZSSR pat. 408 504, NSR pat. 2 442 311, NSR pat. 2 450 931, NSR pat.

608 823) prebieha při teplote 530 — 650 K v hlavnej miere oxidačná reakcia:

CH3OH + 0,5 O2 - CH2O + H2O

AH = —156,3 kjmol-i

Reakčné teplo sa využívá pre výrobu páry, pričom výměna tepla sa uskutočňuje vo vrstvě katalyzátora. Z reakčných plynov sa absorpciou do vody vypiera formaldehyd, pričom vzniká roztok formaldehydu s malým množstvom metanolu.

Pri postupe výroby formaldehydu z metanolu, používajúcom strieborný katalyzátor v róznej formě a rózneho uloženia (ČSSR pat. 167 763, ZSSR pat. 175 043, ZSSR pat. 358 310, NSR pat. 1 231 229, NSR pat. 1 285 995] prebiehajú pri teplote 820—970 K vedl'a seba v hlavnej miere reakcie dehydrogenácie metanolu:

GH3OH CHa -I- H2

AH = 85,3 kjmol^-1 a reakcia oxidácie metanolu:

CH3OH + 0,5 O2 -> CH2O + H2O

AH = —156,3 kjmol-i

Kombinovaný výrobný postup používá v prvom reaktore strieborný katalyzátor a po přidaní vzduchu do žkonvertovanej zmesi používá v druhom reaktore oxidový katalyzátor (U. S. pat. 2 519 788, U. S. pat. č.

987 107).

Výrobný postup používajúci strieborný katalyzátor je vo všeobecnosti uskutečňovaný vedením zmesi metanol — plyn, obsahujúci kyslík, připadne zmesi metanol — voda — plyn, obsahujúci kyslík, vyhriatej na teplotu 360 — 390 K, cez vyhriatu nepohyblivé vrstvu katalyzátora pri teplote 820 až 970 K a pri tlaku 50 — 200 kPa. Autotermnosť procesu sa dosahuje reguláciou poměru metanolu, plynu obsahujúceho kyslík a inertov. Konvertovaný plyn sa ochladzuje za katalytickým lóžkom. Ochladený konvertovaný plyn sa ochladzuje za katalytickým lóžkom. Ochladený konvertovaný plyn sa absorbuje do vody a získává sa vodný roztok formaldehydu s malým množstvom nezreagovaného metanolu, alebo sa metanol rektifikačne odděluje a recykluje do procesu.

Chladenie konvertovaného plynu sa uskutočňuje bezprostredne za katalytickým lóžkom priamo vodou alebo· roztokom získaným v absorpčnom systéme (NSR pat. č. 2 011 676, ČSSR pat. 184 646), alebo nepriamo vodou za účelom výroby páry (ZSSR pat. 946 640, G. B. pat. 1 567 921, NSR pat. 2 002 789, NSR pat. 2 546 104), tiež vypařováním do procesu vedeným metanolom, (ČSSR pat. 184 646, ZSSR pat. 536 158), připadne roztokom destilovaným za účelom recyklácie nezreagovaného metanolu do procesu.

Takto ochladený konvertovaný plyn sa vedie buď priamo do absorpčného systému, ktorý móže byť z jedného aparátu (ČSSR pat. 181 239, RSR pat. 65 503], alebo z viacerých aparátov (U. S. pat. 3174 911, U. S. pat. 3 606 732, G. B. 970 855), připadne sa ochladzuje nepriame s využitím pre vyparovanie metanolu cirkulováním metanolu medzi sytiacim aparátom a kondenzátorom.

Postup výroby formaldehydu s neúplnou premenou metanolu používá zmes metanol—plyn obsahujúci kyslík s prebytkom metanolu. Zmes sa připravuje v sytiacom zariadení, kde sa privádza vzduch, čerstvý metanol a recyklovaný metanol. Kvapalína vypařovaná do vzduchu sa ohrieva jej cirkuláciou medzi sytiacim zariadením a kondenzátorom. Na požadovanú teplotu sa v sytiacom zariadení dohrieva nepriamo vodnou parou. Vzniknutá zmes sa prehrieva na teplotu 360 — 390 K a vedie na katalytické lóžko z krystalického striebra o teplote 820 — 920 K.

Rýchle nepriame ochladenie konvertovaného plynu bezprostredne za katalytickým lóžkom zabráňuje priebehu vedlajších reakcií. Uskutočňuje sa vodným roztokom formaldehydu z rektifikačnej kolony s využitím tepla pre rektifikačne oddelenie nezreagovaného metanolu od produktu a recykláciu metanolu do procesu. Na teplotu 360 — 390 K ochladené reakčné plyny sa vedu do kondenzátora nepriamo ochladzovaného cirkuláciou metanolu zo sytiaceho zariadenia. Ochladené plyny spolu so skondenzovanou kvapalinou sa vedu do absorbéra, kde sa z plynov· vodou a ochladením vypiera formaldehyd a metanol. Absorpcia sa uskutočňuje v troch stupňoch, pričom v smere prúdenia a plynu v prvom stupni cirkuluje roztok o teplote 320 — 330 K, v druhom stupni cirkuluje roztok o teplote 300 — 310 K a třetí stupeň sa skrápá čerstvou vodou o teplote 276 — 298 K.

Inertně plyny odchádzajúce z absorbéra opúšťajú proces alebo sa móžu ďalej spracovať, Roztok získaný v absorpcii sa vedie

245088 do rektifikačnej kolony na oddelenie metanolu od produktu. Na rektifikačné oddelenie metanolu, ktorý sa do procesu recykluje, od produktu sa využívá měrné teplo ochladenia reakčných plynov bezprostředné za katalyzátorom, a to cirkuláciou roztoku medzi reaktorom a rektifikačnou kolonou. Ostatná potřebná energia sa do rek tifilkácie dodává nepriamo· pomocou vodnej páry.

V závislosti od druhu a polohy čerpadla plynu sa proces uskutočňuje tlakovým sposobom, pričom tlak v zariadení sa mění od 0,1 MPa vyššie proti směru prúdenia plynu alebo vákuovým sposobpm, kde sa tlak mění od 0,04 MPa do 0,1 MPa. Z tohoto dovodu je významný rozdiel v teplotách v sytiacom zariadení a teda aj v kondenzátore. Teplota vyparovanej kvapaliny pri vákuovom sposobe sa pohybuje okolo hodnoty 316 K a pri tlakovom sposobe okolo hodnoty 338 K. Plyny ochladzované v kondenzátore odchádzajúce do absorpcie, majú teplotu okolo hodnoty 330 K pri vákuovom sposobe a teplotu okolo hodnoty 348 K pri tlakovom systéme. Účinnost kondenzácie kvapalných zložiek obsiahnutých v reakčných plynoch, tj. formaldehydu, metanolu a vody je pri vákuovom sposobe v porovnaní s tlakovým sposobom lepšia.

V zlepšenoin vákuovom sposobe výroby formaldehydu sa v stupni kondenzácie na 1 kg formaldehydu obsiahnutého v reakčných plynoch přidává k reakčným plynom 0,15 až 1,5 kg roztoku získaného v stupni absorpcie.

Pri tlakovom sposobe výroby formaldehydu sa v stupni kondenzácie ku reakčným plynom na 1 kg formaldehydu v nich obsiahnutého přidává viac ako 1,5 kg roztoku získaného v stupni absorpcie. Pretože přidávaný roztok z absorpcie je chladnější ako 330 K a teplota v stupni kondenzácie vyhrievaného· metanolu do procesu je okolo 338 K, nevyznačuje sa pridávanie roztoku z absorpcie v stupni kondenzácie vyšším účinkom.

Podstatou tohoto vynálezu je sposob scparácie formaldehydu z reakčných plynov oxidačnej dehydrogenácie metanolu na striebornom katalyzátore s využíváním kondenzačného tepla na přípravu plynnej zmesi do reakcie vykondenzovanej kvapalnej fázy v kondenzátore s cirkulačným kontaktováním plynnej reakčnej zmesi v stupni kondenzácie roztokom získaným v stupni absorpcie formaldehydu do vody, vyznačujúci sa tým, že sa v stupni kondenzácie pri tlaku 0,04 MPa až 0,1 MPa přidává k reakčným plynom na 1 kg formaldehydu v nich obsiahnutého 1,5 až 15 kg roztoku získaného v stupni absorpcie formaldehydu do vody.

Výhodou postupu pódia tohoto vynálezu je zvýšené množstvo skondenzovaného formaldehydu, vody a metanolu v stupni kondenzácie. Tomu úměrně sa zvýši množstvo tepla využitého v stupni sytenia na vyparovanie metanolu zo stupňa kondenzácie a teda úměrně sa zníži množstvo energie dodávanej do procesu v stupni sytenia. Το> má za následok aj zlepšenie činnosti stupňa absorpcie, čo sa prejaví na mernej spotřebě metanolu a umožní výrobu ikoncentrovanejšieho roztoku formaldehydu bez zvýšenia škodlivých emísií, ako to vvplynie z nasledovných príkladov:

Příklad 1 (porovnávací]

Na výrobu 1 kg formaldehydu sa do sýtiaceho zariadenia nasáva 1,83 kg vzduchu a přidává 2,16 kg čerstvého a recyklovaného metanolu. Na vyparovanie metanolu do vzduchu sa získává 1,33 MJ cirkuláciou metanolu cez kondenzátor a 1,08 MJ sa musí dodat nepriamo vodnou parou. Takto vzniknutá zmes sa vedie pri tlaku 0,08 MPa a teplote 863 K cez katalytické ložko z kryštalidkého striebra. Do reakčnej zmesi ochladenej v reaktore sa na vstupe do kondenzátora přidává 1,2 kg roztoku získaného v absorbéri. Plyny a skondenzovaná kvapalina sa vedu do absorbéra, kde sa pro-tiprúdne přidává 1,25 kg vody. Získaný roztok sa vedie do rektifikačnej kolony, kde sa oddělí 0,98 kg metanolu, ktorý sa recykluje do procesu a získá sa cca 2,7 kg vodného roztoku formaldehydu o koncentrácii 37 % hmot. Prienierná spotřeba metanolu činí 0,444 kg na kilogram uvedeného roztoku.

Příklad 2

Na výrobu 1 kg formaldehydu sa do sýtiaceho zariadenia nasáva 1,83 kg vzduchu a přidává 2,16 kg čerstvého a recyklovaného metanolu. Na vyparovanie metanolu do vzduchu sa získává 1,74 MJ cirkuláciou metanolu cez kondenzátor a 0,67 MJ sa musí dodat nepriamo vodnou parou. Takto vzniknutá zmes sa vedie pri tlaku 0,08 MPa a teplote 863 K cez katalytické ložko z krystalického striebra. Ku reakčnej zmesi ochladenej v reaktore sa na vstupe do kondensátora přidává 5,7 kg roztoku získaného v absorbéri.. Plyny a skondenzovaná kvapaliria. sa vedu do absorbéra, kde sa protiprúdne přidává 1,25 kg vody. Získaný roztok sa vedie do rektifikačnej kolony, kde sa oddělí 0,98 kg metanolu, ktorý sa recykluje do procesu a získá sa cca 2,7 kg vodného roztoku formaldehydu o koncentrácii 37 °/o hmot. Priemerná spotřeba metanolu činí 0,442 kg na kilogram uvedeného roztoku.

Příklad 3

Na výrobu 1 kg formaldehydu sa do sýtiaceho zariadenia nasáva 1,83 kg vzduchu a přidává 2,16 kg čerstvého a recyklovaného metanolu. Na vyparovanie metanolu do

245 vzduchu sa získává 1,74 MJ cirkuláciou metanolu cez kondenzátor a 0,67 MJ sa musí dodat nepriamo vodnou parou. Takto vzniknutá zmes sa vedie pri tlaku 0,08 MPa a teplote 863 K cez ikatalytické ložko z krystalického striebra. K reakčnej zmesi ochladenej v reaktore sa na vstupe do kondenzátora přidává 5,7 kg roztoku získaného v absorbéri. Plyny a skondenzovaná kvapali0 86 na sa vedú do absorbéra, kde sa protiprúdne přidává 0,93 kg vody. Získaný roztok sa vedie do rektifikačnej kolony, kde sa oddělí 0,98 kg metanolu, ktorý sa recykluje do procesu a získá sa cca 2,38 kg vodného roztoku formaldehydu o koncentrácii 42 % hmot. Priemerná spotřeba metanolu činí 0,502 kg na kilogram uvedeného roztoku.

Claims (1)

1. Sposob separácie formaldehydu z reakčných plynov oxidačnej dehydrogenácie metanolu na striebornom katalyzátore s využíváním kondenzačného tepla vykondenzovanej kvapalnej fázy v kondenzátore na přípravu plynnej zmesi do reakcie, s cirkulačným kontaktováním plynnej reakčnej zmesi fe/Μ

   VYNÁLEZU v stupni kondenzácie roztokom získaným v stupni absorpcie formaldehydu do vody, vyznačujúci sa tým, že v stupni kondenzácie sa pri tlaku 0,04 — 0,1 MPa přidává k reakčným plynom na 1 kg formaldehydu v nich obsiahnutého 1,5 až 15 kg roztoku zo stupňa absorpcie formaldehydu do vody.