Сравнительный анализ методов производства формалина, Неполное окисление метана и его гомологов - Аналитический обзор получения формалина

В настоящее время производственные методы получения формальдегида большим разнообразием не отличаются. Так, в реакциях восстановления СО и СО2 Водой выход СН2О очень мал. Внимание химиков уже давно привлекала реакция гидрирования оксида углерода

СО+Н2 -СН2О (1)

Тем более, что эта реакция может рассматриваться как этап процесса получения метанола:

СО + 2Н2 >СН3ОН (2)

Однако термодинамический расчет показывает, что равновесие реакции (1) сильно смещено влево. Даже при давлении 100 МПа равновесная концентрация формальдегида не достигает 2%, а при 10 МПа и ниже измеряется сотыми и тысячными долями процента. Возможным выходом из термодинамических ограничений является быстрый и полный вывод образовавшегося формальдегида из зоны реакции. Основными промышленными методами получения формальдегида являются неполное окисление метана и его гомологов и окислительное дегидрирование метилового спирта.

Неполное окисление метана и его гомологов

На рисунке 1 показана схема получения формальдегида неполным окислением концентрированного метана кислородом воздуха с использованием в качестве-катализатора окислов азота (гомогенный катализ). Окисление проводят в реакторе трубчатого типа при температуре около 600 °С Трубки изготовлены из жароупорного сплава сихромаля и футерованы изнутри керамической массой (80% Si02, 20% А1203).

технологическая схема производства формальдегида окислением метана кислородом воздуха в присутствии гомогенных катализаторов (окислов азота)

Рисунок 1 - Технологическая схема производства формальдегида окислением метана кислородом воздуха в присутствии гомогенных катализаторов (окислов азота): 1 - горелка; 2 - теплообменник; 3 - реактор; 4 - газодувка; 5 - водяной холодильник; 6 - водяной скруббер; 7 - емкость для нейтрализации раствора формальдегида; 8 - выносной кипятильник; 9 - ректификационная колонна; 10 - дефлегматор; 11 - сборник формалина.

Метан и воздух в объемном отношении 3,7: 1, предварительно подогретые до 400 °С в теплообменнике 2, поступают в реактор 3. Перед входом в реактор к газам добавляют 0,08 объемн. % паров азотной кислоты, образуемой в результате окисления аммиака кислородом воздуха в горелке 1. Продукты реакции охлаждаются в теплообменнике 2, а затем в водяном холодильнике 5 и поступают в скруббер 6, где формальдегид отмывают водой. Из верхней части скруббера 6 выходит газ, содержащий 12% СН4, 5% СО, 2% СО2, 6% О2 и 75% N2. Часть этого газа возвращают в реактор, так чтобы на 1 объем исходной смеси приходилось 9 объемов рециркулирующего газа.

Вытекающий из скруббера 6 водный раствор формальдегида с содержанием до 10% НСНО нейтрализуют в аппарате 7 щелочью для связывания муравьиной кислоты. Далее раствор подвергают ректификации под давлением 4 ат в колонне 9, где получают 34%-ный раствор формальдегида, содержащий 3 вес.% метилового спирта. Выход формальдегида составляет 38% от прореагировавшего метана [1].

Также формальдегид получают из метанола, диметилового эфира, природного и попутных газов (газа коксохимического производства и нефтепереработки).

Похожие статьи




Сравнительный анализ методов производства формалина, Неполное окисление метана и его гомологов - Аналитический обзор получения формалина

Предыдущая | Следующая