Способ получения формальдегида

Способ получения формальдегида

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ

Союз Советских, Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву-(з1)м. к„.з

С 07 С 47/052 .С 07 С 45/29 (22) Заявлено 09. 02. 79 (21) 2721966/23-04 с присоединением заявим ¹ —.Государственный комитет.СССР но делам изобретений и открыти и (23) Приоритет—

Опубликовано 150281, Бюллетень ¹ б

Дата опубликования описания 170281 (53) УДК 547. 281. .1.07(088.8) 1 с

Г. К. Боресков, Б. И. Попов, Н. Г. Скоморохова . т ., О, ;;:, "

В. С. Бабкин и В. А. Бунев

64)О.4. т з .,:.. (,,»

Ордена Трудового Красного Знамени институт каркали

СО AH СССР и Институт химической кинетики и горения СО AH СССР (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДА

Изобретение относится к промышленному органическому синтезу, конкретно к усовершенствованному способу получения формальдегида окислением метанола на окисных катализаторах.

Формальдегид широко применяется в производстве пластмасс, смол, клеев, синтетического каучука и т.д.

Известны способы получения формаль-1О дегида окислением метанола воздухом: при 130-400 С на окисных катализато рах (11, Р3, И (4$.

Недостатком этих способов является малая производительность реактора, связанная с низким содержанием метанола в смеси (не более 6,5 об.%). Концентрация метанола в исходной смеси не может быть повышена, так как при концентрации метанола более 6,5% смесь становится взрывоопасной.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения формальдегида окислением метанола воздухом на окисных железомолибденовых катализаторах при 130-400 С в присутсто вии 10-25 об.% метана. Максимальное содержание метанола в исходной смеси составляет 23%. При объемном соотношении кислороца к метанолу более 0,6. Процесс осуществляют.в реакторе комбинированного типа. Ка- тализатор загружают в трубчатую часть реактора (трубки в количестве 7000, внутренний диаметр 14 мм, длина 1,5 м) и в адиабатический слой.

На выходе из трубчатой части реактора перед адиабатическим слоем имеется смеситель, в который дополнительно вводят метан для предотвращения воспламенения смеси. Тепло реакции в трубчатой части снимают циркулирующим между трубками минеральным маслом с температурой 230-2600С. Получают формалин с концентрацией формальдегида 37-50%>общее превращение метанола 98-99%, а выход формальдегида 92-94% (5$.

Недостатком этого способа является сложность реактора, что затрудняет промышленное применение способа.

Цель изобретения — упрощение процесса.

Цель достигается тем, что, согласно способу получения формальдегида окислением метанола кислородсодержащим газом на окисных катализаторах при 220-400 С и объемном отношении кислорода к метанолу 1,4-1,8 в качестве низшего углеводорода используют

804628 этан или пропан в количестве 6368 об.%.

Добавка в исходную реакционную смесь укаэанных углеводородов повышает теплоемкость реакционной смеси, что способствует снижению величины адиабатического разогрева реакционной смеси и позволяет осуществлять процесс во взрывобезопасных условиях.

Возможность осуществления процесса окисления метанола в присутствии эта- о на и пропана на окисных катализаторах проверена на лабораторной установке проточного типа. Через реактор с катализатором (размер частиц 3,5 мм) при 350 С пропускают смесь, содержащую метанол, кислород, углеводород.

На выходе из реактора реакционные газы промывают водой в барботажных колонках, где поглощаются формальдегид

7 водяные пары, непрореагировавший метанол. Часть выходящих из колонок газон 20 выбрасывается, а основная масса возвращается в реактор. В эту смесь добавляют метанол и кислород в таких количествах, чтобы их концентрации соответствовали начальным,и добавляют часть углеводорода взамен выбрасыва- емого. В продуктах реакции определяют формальдегид, окислы углерода, углеводороды. По этим данным рассчитывают степени превращения метанола: общую, .в формальдегид и в окислы углерода.

Примеры 1 и 5 в которых процесс осуществляют без добавок углеводородов, даны для сравнения.

Пример 1. В проточный реактор загружают 2,8 r железомолибденового катализатора с размером зерна

3,5 мм и через него пропускают смесь,. содержащую 13% метанола и 87Ъ возду0

Г ха при 350 С со скоростью 10 мл/с.

Теплоемкость смеси 7,61 кал/г моль, 40 смесь взрывоопасна и при 400 С самовоспламеняется. При 94Ъ-ном превращении спирта получают 78%-ный выход формальдегида, избирательность

83Ъ. 45

Пример 2. В проточный реактор загружают 2,8 г железомолибденового ка;"алиэатора с размером зерна

3,5 мм и через него пропускают смесь, содержащую 13Ъ метанола, 19% кислорода и 68Ъ пропана. Теплоемкость смеси 14,79 кал/г моль. Смесь вэрывобезопасна, не воспламеняется при

400 С. При температуре 350 С и скорости подачи смеси 10 мл/с степень превращения спирта 94 %, выход формаль-. дегида 78%, избирательность 83Ъ.

Пример 3. В проточный реактор загружают 2,8 г железомолибденового катализатора с размером зерна

3,5 мм и через него пропускают смесь, Щ содержащую 13% метанола, 24% кислорода и 63 Ъ пропана,.при 350 С. Теплоемкость смеси. 14,6 кал/r моль. Смесь вэрывобезопасна не воспламеняется.

При скорости подачи смеси 10 мл/с сте-д пень превращения спирта 95 Ъ, выход формальдегида 79,5 Ъ, избирательность

83,7 Ъ.

Пример 4. B проточный реактор загружают 2,8 r желеэомолибденового катализатора и через него со скоростью 10 мл/с при 350 С пропускают смесь, содержащую 13 Ъ метанола, 22 Ъ кислорода и 65 Ъ пропана. Теплоемкость смеси 14,7 кал/г моль.

Смесь вэрывобезопасна не воспламет няется. Степень превращения метанола

95%, выход формальдегида 79,0 Ъ,избирательность 83,2%.

Пример 5. В проточный реактор загружают 2,8 r хромжелезомолибденового катализатора и через. него со скоростью 10 мл/с при 350 С пропускают смесь, содержащую 13Ъ метанола и и 87% воздуха. Теплоемкость смеси

76,1 кал/г моль. Смесь взрывается.

Степень превращения метанола 92 Ъ, выход формальдегида 81 Ъ, избира тельность 88 Ъ.

Пример 6. В проточный реактор загружают 2,8 r хромжелезомолибденового катализатора и через него со скоростью 10 мл/с, при 350 С пропускают смесь, содержащую 13 В метанола, и 19 % кислорода и 68 Ъ пропана. Теплоемкость смеси 14,79 кал/г мол, не взрывается. Степень превращения метанола 95oo выход формальдегида 82 Ъ, избирательйость 86,5 В.

П р е р 7. В проточный реактор загружают 2,8 r хромжелезомолибденового катализатора и через него со скоростью 10 мл/с при 350 С пропускают смесь, содержащую 13 Ъ метанола, 24 Ъ кислорода и 63 Ъ пропана. Теплоемкость смеси 14,5 кал/г моль.

Смесь не взрывается и не воспламеняется. Степень превращения метанола

92,5 %, выход формальдегида 82%, избирательность 88 %.

Пример 8. В проточный реактор загружают 2,8 г хромжелезомолибденового катализатора и через него пропускают при 350"C со скоростью

10 мл/с смесь, содержащую 13 % метанола, 22 Ъ кислорода и 65 Ъ пропана.

Теплоемкость смеси 14,7 кал/г моль.

Смесь не взрывается и не воспламеняется. Степень превращения метанола

92 Ъ, выход формальдегида 81 Ъ, избирательность 88 %.

Пример 9. В проточный реактор загружают 2,8 r железомолибденового катализатора и через него со скоростью 10 мл/с при 350оС пропускают смесь, содержащую 13 % метанола, 19 Ъ кислорода и 68 % этана. Теплоемкость смеси 11,3 кал/г моль. Смесь не взрывается и не воспламеняется.

Степень превращения метанола 97 %, выход формальдегида 82Ъ избирательность 84,5%, >

Пример 10. В проточный реактор загружают 2,8 r железомолибдено804628

Формула изобретения

Составитель,F. Антонова

Техред С.Мигунова Ко ектор С.Шекмар

Редактор Ю. Пет ушко

Заказ 10810/38 Тираж 454 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб. д. 4/5

r. Ужгород ул. Проектная, 4

Филиал ППП Патент", вого катализатора и через него со скоростью 10 мл/с при 350 С пропускают смесь, содержащую 13Ъ метанола, 22 % кислорода и 65 % этана. Теплоемкость смеси 11,2 кал/г моль. Смесь не взрывается и не воспламеняется.

Степень превращения метанола 92%, выход формальдегида 82%, избирательность 89,2%.

Пример .11. В проточный ре- . актор загружают 2,8 г железомолибденового катализатора и через него со скоростью 10 мл/с при 350 С пропускают смесь, содержащую 13 Ъ метанола.

Ф

24 % кислорода и 63 % этана. Теплоемкость смеси 11,14 кал/г моль. Смесь не взрывается и не воспламеняется.

Степень превращения метанола 97 %, выход формальдегида 83 %, избирательность 85,6 %.

П р е р реактор загружают 2,8 г хромжелезомо- 20 либденового катализатора и через него со скоростью 10 мл/с при 350 С пропус-. кают смесь, содержащую 13 Ъ метанола, 19 % кислорода и 68% этана. Теплоемкость смеси 11,3 кал/г моль. Смесь д5 не взрывается и не воспламеняется.

Степень превращения метанола 96%, выход формальдегида 82 Ъ, избирательность 85 Ъ. Пример 13. В проточный реактор загружают 2,8 r хромжелезомолибденового катализатора и через него соскоростью 10 мл/с при 350ОС пропускают смесь, содержащую 13 Ъ метанола, 24 % кислорода и 63 % этана. Теплоемкость смеси 11,14 кал/г моль.

Смесь не взрывается и не воспламеняется. Степень превращения метанола

92 %, выход формальдегида 81 %, избирательность 88 %.

II р и м е р 14. B проточный реак- 40 тор с четырьмя адиабатическими слоями хромжелезомолибденового. катализатора с уменьшающимся размером зерен подают сначала исходную смесь, состоящую из 13 м метанола 19 м кислорода и 4g

3 3

68 м пропана, а затем установившую- . ся смесь состава: 13 м метанола +

+ 19,25 мз кислорода + 63,6 мз пропана + 1, 98 м окиси углерода + 2, 4 м Н10+ 3 3

+ 0,36 м азота при 220 С. Катали--затор загружают так, чтобы ббщее прев", ращение метанола составляло 99%, выход формальдегида 93 %. Температура на выходе из последнего слоя 360ОС.

На выходе из реактора реакционные газы охлаждают до 140" и подают в абсорбционную колонну для поглощения паров формальдегида, паров воды и метанола, Иэ поглотительной колонны выпускают 43,7 кг 37%-ного водного формалина и 81,6 м смеси газов. К, 589 м этойг смеси газов добавляют

17,8 м пр пана 13 м метанола и

Ъ

Г

10,2 м кислорода, и всю эту смесь вновь направляют в реактор. Другую часть смеси газов из абсорбционной колонны в количестве 22,7 м направляют на улавливаниь пропана или в топку. В этом опыте на 1 т 37 %-ного формалина расходуют 425 кг метанола, 233 м кислорода и 41,2 м3 пропана.

Предлагаемый способ может быть использован в действующих установках по получению формальдегида из ме-танола на окисных катализаторах. При этом используются обычные реакторы с адиабатическими слоями окисных катализаторов.

Способ получения формальдегида окислением метанола кислородсодержащим газом на окисных катализаторах при 220-400 С и объемном отношении кислорода к метанолу 1,4:1,8 в присутствии низшего углеводорода, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса, в качестве низшего углеводорода используют этан или пропан в количестве 6368 об.Ъ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 167855, кл. С 07 С 47/04, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 388534, кл. С 07 С 47/04, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

9 267621,кл. С 07 С 47/04, 1963.

4. Авторское свидетельство СССР

9 448705, кл. С 07 С 47/04, 1972.

5. Авторское .свидетельство СССР

Р 502864, кл. С 07 С 47/04, 1972, (прототип).