Производство формальдегида на оксидном катализаторе - Анализ способов получения глиоксаля и технологических схем окисления одноатомных спиртов

Первое пробное исследование по получению формальдегида из метанола в присутствии смеси оксидов железа и молибдена проведено в начале 30-х годов [17, стр. 60]. На практике в качестве катализатора наибольшее распространение получила смесь оксидов железа (III) и молибдена (VI) МоО3.

Окисление метанола на оксидных катализаторах протекает по окислительно-восстановительному механизму:

СН3ОН + 2МоО3 > СН2О + Н2О + Мо2 О5 (1.4.7)

Мо2 О5 + 0,5О2 > 2МоО3 (1.4.8)

СН3ОН + 0,5О2 > СН2О + Н2О + 147,4 кДж/моль Уравнеие (1.4.1)

В основе превращения метанола на окисном контакте, как и на серебре, лежит реакция окислительного дегидрирования метанола. По существу единственной побочной реакцией данного процесса является дальнейшее окисление образовавшегося формальдегида. (См. ур. 1.4.3 и 1.4.4 ).

Лимитирующая стадия как основной, так и побочной реакции - взаимодействие метанола с поверхностным кислородом, собственно основной химический акт. Образующая вода оказывает тормозящее действие на обе реакции. Кроме того, метанол тормозит окисление формальдегида до оксида углерода и воды.

Окисные катализаторы менее чувствительны к примесям, чем серебряный и его аналоги.

Для поддержания активности катализатора реакцию необходимо проводить в избытке кислорода, поскольку в противном случае под действием метанола и формальдегида катализатор быстро восстановится. Из этого, с учетом пределов взрываемости реакционных смесей, следует важнейшая особенность получения формальдегида на оксидных контактах: реакцию проводят при соотношении реагентов и воздуха ниже нижнего предела взрываемости, в данном случае при содержании метанола в исходной смеси не выше 7 - 8 %. Экспериментально было показано, что при температуре выше 400 оС катализатор теряет активность из - за уноса сравнительно летучих продуктов оксидов молибдена [17, стр. 62]. Также при повышении этого предела становятся ощутимыми потери формальдегида из - термического распада. С учетом этих соотношений, рабочая температура процесса поддерживается на уровне 350 - 390 оС.

За счет проведения процесса в кинетической области для основной реакции и высокой селективности оксидного контакта конверсия метанола может быть доведена до 98 - 99 %, при мольном выходе формальдегида на пропущенное сырье 95 - 96 %.

Ниже приведены основные показатели (таблица 1.9) работы промышленных агрегатов по получению формалина на оксидном катализаторе [21]:

Таблица 1.9 - Показатели агрегатов по получению формалина

Годовая производительность, тыс. т

10 - 25

Массовая доля в формалине, %

Метанола, не более

Муравьиной кислоты, не более
    0,6 0,02

Массовая доля метанола в паровоздушной смеси на входе в реактор, %

6 - 7

Расход (на 37 % формалина)

Электроэнергии, кВт-ч/т

Охлаждающей воды, м3/т
    160 25 - 28

Выход формалина, кг/(т-ч)

1300 - 1600

Гидравлическое сопротивление реактора, МПа

0,05 - 0,06

Рассматриваемый процесс приведен на рисунке 1.3 в виде технологической схемы, которая состоит из следующих узлов:

Компрессора 1; пяти теплообменников 2, 4 и 6; реактора 3; скруббера 5; сборника формалина 7.

технологическая схема производства формальдегида на оксидном катализаторе

Рисунок 1.3 - Технологическая схема производства формальдегида на оксидном катализаторе

1 - компрессор; 2,4,6 - теплообменники; 3 - реактор; 5 - скруббер. а - свежий воздух, б - метанол, в - вода, г - вторичный водяной пар, д - отработанный воздух, е - формалин.

На схеме производства формальдегида (рисунок 1.3) очищенный воздух с помощью воздуходувки подается в теплообменник 2 , где нагревается за счет тепла контактных газов. В трубопровод после теплообменника впрыскивается метанол. Нагретая до 180 оС спиртовоздушная смесь, содержащая 6 - 7 % (по массе) метанола, поступает в верхнюю часть реактора 3. Температура внутри трубок с катализатором составляет 360 - 380 оС, а в межтрубном пространстве 250 - 290 оС. Избыточное тепло реакции используется в теплообменнике 4 для получения вторичного пара. Контактный газ, охлажденный до 140 оС, из реактора направляется в нижнюю часть скруббера 5. Примерно одна треть газов после абсорбера поступает на факел, а оставшееся количество подается в рецикл. Из нижней части абсорбера выводится 37 % формалина.

Похожие статьи




Производство формальдегида на оксидном катализаторе - Анализ способов получения глиоксаля и технологических схем окисления одноатомных спиртов

Предыдущая | Следующая