Spôsob výroby formaldehydu oxidačnou dehydrogenáciou metanolu

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Účelom vynálezu je zníženie energetickej náročnosti odstránením nutnosti používania rektifikácie pri výrobe formalínu s nízkym obsahom metanolu a efektívne riešenie ekologických dôsledkov technológie výroby formaldehydu oxidačnou dehydrogenáciou metanolu na striebornom katalyzátore. Uvedený účel sa dosiahne tým, že k plynom vystupujúcim z absorpčného stupňa procesu sa pridáva kyslík alebo plyn obsahujúci kyslík v množstve 0,02 až 2,0 móly kyslíka na 1 mol plynov a vzniknutá zmes sa vedie na katalytické spaľovanie. Po katalyckom spaľovaní sa plynná zmes rozdelí na dve časti, z ktorých prvá časť v množstve 0,02 až 3,0 móly plynov na 1 mol do reakcie privedeného metanolu sa recykluje do procesu pred reakčný stupeň a druhá, zostávajúca časť sa odvádza do ovzdušia alebo na ďalšie spracovanie niektorým zo známych postupov.

Text

Pozerať všetko

ÚRAD PRO VYNALEZV 45 Vydané 15 05 37 A OBJEVVAutor vynálezu ZLACKÝ ALOJZ IIIg., MICHALOVCE, PAŠEK IOSEFd~oc. ing. DrSc., PRAHA,KOMORA LADISLAV ing. csc., PRIEVIDZA, LIcHvAR MILAN ing. csc., MICHALOVCE, UHÄS STANISLAV ing., STRÄŽSKE(54) Spôsob výroby formaldehydu oxidačnuu dehydrogenáciou metanoluÚčelom vynálezu je zníženie energetickej náročnosti odstránením nutnosti používania rektiiikácie pri výrobe formalínu s nízkym obsahom metanolu a efektívne riešenie ekologických dôsledkov technológie výroby formaldehydu oxídiačnou dehydrogenáciou metanolu na striebornom katalyzátore. Uvedený účel sa dosiahne tým, že k plynom vystupujúcim z absorpčného stupňa procesu sa pridáva kyslík alebo plyn obsahujúci kyslík V množstve 0,02 až 2,0 moly kyslíka na 1 mol plynov a vzniknutá zmes sa vedie na katalyťckó SpŕIlSI/arxica. Po katalyckom spalovaní sa plynná zmes rozdelí na dve časti, z kto~ rých prvá časť v množstve 0,02 až 3,0 móly plynov na 1 mol do reakcie privedeného metanolu sa recykluje do procesu pred relakčný stupeň .a druhá, zostávajúca časť sa odvádza do ovzdušia alebo na dľalšie spracovanie niektorým zo známych postupov.vynález sa týka spôsobu výroby formaldehydu oxidačnou dehydrogenáciou metanolu na striebornom katalyzátore V prítomnosti kyslíka.Všeobecne sú známe dva hlavné spôsoby výroby formaldehydu. Prvý z nich využíva na prípravu fnormaldehydu kombinovanou oxidáciu a dehydrogenáciu metanolu na striebornom katalyzátore, ktorú opisujú stechiometricke rovnicedruhý spôsob samotnú oxidačnú reakciu l na železiomolybdénovom oxidovoin katalyzátore.Fri častejšie používanom prvom spôsobu prebiehajú na striebornom katalyzátore aj niektoré vedľajšie reakcie produkujúce oxid uholnatý, »oxid uhličitý a kyselinu mravčiu.Vlastný techologický proces pozostáva zo sytiaceho, reakčného, absorpčného a niekedy aj rektitikačného stupňa. V sytiacom stupnipri vhodne zvolenej teplote savzduch nasycuje parami metanolu a vody na požadované koncentrácie. Po predohriatí sa plynná zmes metanol-vodná para-Vzduch o teplote 80 až 120 °C vedie do reakčného stupňa,kde pri teplotách 500 až 720 °C a tlaku 80 až 160 kPa prebieha žiadaná premena metanolu na formaldehyd na vhodne zvolenom a účelne usporiadanom striebornom katalyzato-re NSR pat. 1294 360, NSR pat. 1285 995,NSR pat. 1231 229, NSR pat. 1905 563, NSR pat. 1903197, brit. pat. 1131 380, čs. A 0 219 193.Hlavným technologickým parametrom ovplyvňujúcim konverziu metanolu je mölový pomer vzduch/metanol, resp. kyslík/metanol. Obvykle se pracuje s mölovým pomerom kyslík/metanol V rozsahu od 0,19 do 0,335. Zvyšovanie pomeru kyslik/metanol nad hodnotu 0,335 je spojené s nežiadúcim zvýšením reakčnej teploty a nebezpečím prechodu do výbušnej oblasti zloženia zmesi.Reakčná zmes po prechode katalyzátorom sa vedie do absorpcie, kde po skrápani vodou sa získava vodný roztok frormaldehydu obsahujúci ešte určité množstvo nezreagovaneho metanolu. V závislosti od dosiahnutéihwo stupňa premeny metanolu tento- vodný roztok obvykle 22 až 43 hmot. formaldehydu a 2 až 40 hmot. metanolu. Pri nizkom obsahu metanolu sa môže použit ako hotový výrobok, pri vyšších koncentraciach metanolu je výhodné viest ho do rektifikačneho stupňa, kde sa od neho oddelí metanol. Takto získaný metanol V rektifikačnom stupni sa vracia do reakčného stupňa, čím sa šetria výrobné náklady na metanol.Reakčné plyny zbavené podstatnej časti formaldehydu a metanolu V absorpčnomstupni, ochladené na teplotu 6 až 35 °C, sú ako odpadne plyny procesu odvädzané kominom do atmosféry. Obvykle je zloženie koncových plynov nasledovnéOkrem inertných plynov obsahujú odpadné koncové plyny procesu aj zdraviu škodlivý oxid uhoľnatý, formaldehyd a metanol v koncentráciach, ktoré sú zvyčajne vyššie,než dovolujú príslušné zdravotnícke predpisy. Z ekologických dôvodov sa preo tieto plyny niekedy spaľujú vo faklí alebo tepelne V spalovacej komore Ullmanns Encykl. Iechn. Chemie, lV. Vyd., zv. 11, 1976, s. 687.Nevýhodou doteraz známych postupov výroby formaldehydu oxidačnou dehydrogená ciou metanolu je u technologii bez rektifi kačnéh-o stupňa neúplne zužitkovanie metanolu. To okrem straty cennej chemickej suroviny ma za následok zvýšené výrobné náklady a ekologické problémy V naväzujúcich technolögiaeh. U technologii s rektitikáciou je stupeň využitia metanolu Výrazne vyšší,veľkou nevýhodou sú zvýšené investičné náklady na rektitikačnú kolönu a hl-avne prevádzkové náklady na oddestilovanie metanolu.Odstrániť nutnost zaraďovania rektitikácie pri súčasnej výrobe nízkometanolového Vodného roztoku formaldehydu možno nariedením vstupnej reakčnej zmesi inertným plynom Fr-anc. pat. č. 1 487 093, NSR pat. č. 1 903 197, napríklad dusíkom (čs. A 0 č. 110 506. Takýto postup nie je vždy výhodný,kedže vyžaduje zvýšené náklady na výrobu a distribuciu inertného plynu. Ako inert sa môže použit tiež Vodná para, najčastejšie sa 20 až 40 hmot. metanolu nahradzuje Vodnou parou (U. S. pat. č. 2465 498.značnou nevýhodou väčšiny známych postupov je tiež nedoriešenost ekologických dôsledkov technológie výroby formaldehydu.Nevýhody doteraz známych postupov odstraňuje postup podľa tohoto vynálezu. Predmetom vynálezu je spôsob výroby formaldehydu oxidačnou dehydrogenáciou metanolu n~a striebornom katalyzát-ore za prítomnosti kyslíka pri p-omere kyslík/Inetan-ol od 0,17 do,1,0 molu kyslíka na 1 mol do reakcie prive deneho metanolu charakteristický tým, že k odpadným plynom procesu vystupujúcim z absorpčného stupňa výroby sa pridáva kyslík alebo plyn obsahujúci kyslík V množstve 0,02 až 2 molu kyslíka na 1 mol odpadných plynov a vzniknuta zmes sa vedie na katalytickê spaľovanie. Po prechode reaktorom katalytického spaľovania sa »odpadne plynyrozdclia. na dve časti, z ktorých prvá č~asť v množstve 0,02 -až 3 molu odpadných plyn-ov na 1 mol do reakcie privedeneho metanolu sa recykluje do procesu pred reakčný stupeii výroby formaldelíydu a druhá, zbývajúca časť so emituje do atmosféry alebo» sa dalej spracuje niektorým zo známych postupov,napríklad na výrobu technického dusíka. sposob výcoby formaldehydu podľa tohto vynálezu sa môže uskutočňovať pri obvyklých podmienkach výroby formaldehydu, pri teplotách 450 až 720 C a tlaku 80 až 160 kPa,nie je však vylúčené jeho využitie aj pri iných teplotných a tlakových podmienkach. Ako strieborný katalyzátor je možné použiť doteraz známe katalyzátory, výhodné však je použitie katalyzátoria s nízkym odporom proti prietoku plynu. Postup podľa nášho vynálezu umožní jednoduché, lacné a bezpečné zvýšenie mölového pomeru kyslík inetanol nad hodnotu 0,335, čím dosiahne zvýšenie stupňa premeny metan-olu.Ako katalyzátory katalytického spaľovania odpaných plynov procesuníožno použit bežné katalyzátory katalytického spaľovania,napríklad platĺllüvé alebo palúdiové kontakty obsafhujíice do 0,5 0/0 hmot. vzácneho kovu nanoseného na nosič s veľkým povrchom. Možné je tiež použitie iných vhodných k-atalytických systemov. Reakčné teplo vzniknuté katalytickým spaľovaním odpadných plynov sa môže výhodne využít na technologické účely alebo na výrobu pary.Oproti doteraz známym postupom výroby formaldehydu má postup poľda tohoto vynálezu rad výhod, z ktorých sú. významné zníženie moteržxálových nákladov výroby lepším využthn východzej suroviny, zníženie energetickej náročnosti procesu odstránením nutnosti rektifikácie, u novobudovaných výrob znížone invcstičiíých nákladov o náklady na rektifikatčný stupeň, komplexné zvýšenie úrovne, technológie vyriešením jej ekologických problémov, celkové vyššie technicko-zakonomšrtke parametre výroby.Výhndviost postupu podľa tohoto vynálezu je ilustrovaxis v nasledujúcich príkladochDo katalytckého reaktora s vrstvou kryštalického striebra s priemerom zŕn od 0,4 do 1.4 mm sa dávkuje 2700 kg/h metanolu,1150 Kg/h vodnej rary a 3844 kg/h vzduchu. Pri teplote 620630 °C. tlaku 135 kPa a molovom pomere kyslík/metanol 0,329 prebieha premena met-anolu na formaldehyd. Reakčnê plyny po ochladení a oddelení podstatnêho nínožstva formaldehydu a metanolu sú odvadt/aneê do ovzdušia. Ich zloženie sa u jednotlivých zložiek pohybuje v rozmedzí vodík 19.4 až 20,3 0/0 obj., kyslík 0,1 až 0,3 0/0 obj., oxid uhoľnatý 0,7 až 1,1 obj., oXĺd uhličitý 3,4 až 3,9 0/0 objiorníaldehyd 0,06 až 0,09 obj., metanol 0,2 až 0,3 9/0 »obj., vodná para 3,5 až 4,0 obj. a zvyšok dusík.V absorpci sa zachyií 2032 kg/h čistého formaldobydu vo forme 37 Vo-neho vodného roztoku CBĎSFlÍILljÚCEZUO 4,06 O/o hmot. metanolu. výťažok formaldohydu je 80,3 0/0 z teórie, igroces nespotrebúv-ava dodatočnú paru.Do kataiytickeho reaktora, s tým istým k-atialyzátorom ako v príklade 1, sa dávkuje 2700 kg/h metanolu zo skladu, 2062. kg/Ih recyklovaného metíanolu z rektifikačnej kolóny,4176 kg/vzduchu a male množstvo vodnej pary. Pri teplo-te 595 až 605 °C, tlaku 91 kPa o níólovom pomere kyslík/metanol 0,203 reaguje níetanol za vzniku formaldehydu.Priemerné zloženie koncových plynov vypíišťaných do ovzdušia vodík 19,3 obj.,kyslík 0,1 0/0 obj., oxid uhoľnatý 0,3 obj.,oxid uhličitý 3,3 obj., formaldehyd 0,02 obj, metanol 0,45 obj., vodná para 3,5 obj. a 73 0/0 obj. dusík.Surový produkt z absorpčnej kolóny obsiahuiúci 29,1 hmot. ľorrnaldehydu a 27,6 percenta hmot. metanolu je vedený do rektifikačiíej kolóny. Destilátoní je 2062 kg/h metanolu recyklovaného do reakcie, hotovým výrobkom 37 (Vo-ný vodný roztok formaldehydu obsahujúci 0,94 0/0 hmot. metanolu. výťažok formaldehydu je 89,9 9/0 z teórie,spotreba pary 545 kg na 1 tonu vyrobeného vodného roztoku formaldehydu.Do katalyticiçeho reaktora s vrstvou strieborného katalyzátora podľa čs. AO 219193 sa dávkuje 2700 kíl/h metauolu, 1454 kg/h vodnej pary, vzduch a recyklované odpadne plyny z reaktora katalytického spaľovania. Pri teplote 605 °C, tlaku 140 kPa, molovoln pomere kyslík/níetanol 0,429 prebieha premena metanolu na form-aldehyd.Po absorpcii reakčných plynov sa získa 6191 kg/h vodného roztoku obsahujúceho 37 hmot. iorníaldehydu a 0,82 hmot. metanolu. Výtažok formaldehydu je 90.5 z teórie.K odpadným plynom z absorpcie obsahujúcim 9,2 O/o obj. vodíka, 0,2 0/0 obj. kyslíka,0.1 obj. oxidu uhoľnatého 2,8 obj. oxidu uhličitého, 83,6 O/n obj. dusíka, vodnú paru, metanol a Íormaldehyd v malých množstvách, sa pridá vzduch v množstve 0,55 molu na 1 mol odpad.ného plynu. Po prechode reaktorom katalytickeho spaľovania s paládiovým katalyzátorom sa 1776 kg/h odpadných plynov recykluje a zvyšok je emitovaný do ovzdušia. Obsah emitovaných škodlivín sa oproti porovnávanému stavu znížil o viac než dva rady.vhodným využitím reakčného tepla sa dosiahne, že proces produkuje prebytočné teplo vo forme vodnej pary o tlaku 0,5 MPa v množstve 470 kg na 1 tonu vyrobeného 37 o/o-ného vodného roztoku formaldehydu.Spôsob výroby formaldehydu oxidačnou dehydrogeiíáciou metanolu na striebornom katalyzátore za prítomnosti kyslíka, pri mólovom pomere kyslík/metanol 0,17 až 1,0, vyznačujúci sa tým, že k plynom vystupujúcim z absorpčného stupňa procesu sa prpidáva kyslík alebo plyn obsahujúci kyslík v množstve 0,02 až 2,0 móly kyslíka na 1 mol plynov, vzniknutá zmes sa vedie na katalytic SBVBIDZIQÍÍQ, n. p., ZÉVDd 7, MOSÍké spaľovanie a následne sa rozdelí na dve časti, z ktorých prvá časť v množstve 0,02 až 3,0 móly plynov na 1 mol do reakcie privedeného metanolu sa recykluje do procesu pred reakčny stupeň a druhá, zostávajúca časť sa odvádza do ovzdušia alebo na dalšie spracovanie niektorým zo známych postupov.

MPK / Značky

MPK: C07C 47/02

Značky: výroby, metanolu, oxidačnou, formaldehydu, dehydrogenáciou, spôsob

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-238445-sposob-vyroby-formaldehydu-oxidacnou-dehydrogenaciou-metanolu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob výroby formaldehydu oxidačnou dehydrogenáciou metanolu</a>

Podobne patenty