Производство формальдегида окислительным дегидрированием метанола

Окислительное дегидрирование метанола представляет гетерогенно-каталитический процесс, протекающий в газовой фазе на твердом катализаторе. В этом процессе совмещены экзотермическая реакция окисления метанола:

СН₃ОН + 0,5О₂ = НСНО + Н₂О + Q₁ DH₁ = -156,3 кДж (д)

и эндотермическая реакция его дегидрирования:

СН₃ОН = НСНО + Н₂ - Q₂ DH₂ = 85,3 кДж (е)

При соотношении реакций (д) и (е) равным 0,55:0,45 тепловой эффект процесса достаточен для возмещения потерь тепла системы в окружающую среду и для нагревания исходных продуктов до нужной температуры. Если это отношение соблюдается, а в исходной паровоздушной смеси содержится около 45% об. метанола, что лежит за верхним пределом взрываемости ее (34,7%), процесс можно проводить в реакторах адиабатического типа, не имеющих поверхностей теплообмена.

В качестве катализаторов процесса окислительного дегидрирования используюг медь (в виде сетки или стружки) и серебро, нанесенное на пемзу. Одновременно с основными реакциями (д, е) протекают побочные реакции глубокого окисления, а также реакции дегидрирования и гидрирования, приводящие к образованию» смеси продуктов:

СН₃ОН ® НСНО ® СО; (в)

СН₃ОН + Н₂ = СН₄ + Н₂О, (г)

для подавления которых в метанол вводится до 10% воды. Во избежание глубокого окисления метанола процесс окислительного дегидрирования проводится при недостатке кислорода. В то же время реакция дегидрирования (г) инициируется кислородом, что позволяет уменыпвдъ удельный вес побочных реакций. Процесс окислительного дегидрирования проводится при температуре 500—600°С и времени контактирования около 0,02 с. В этих условиях выход формальдегида в расчете на пропущенное сырье составляет 80—85% при степени контактирования 0,85—0,90.

На рис. 14.15 представлена технологическая схема производства формальдегида окислительным дегидрированием метанола.

Рис. 14.15. Технологическая схема окислительного дегидрирования метанолу: 1 — напорный бак метанола, 2 — испаритель, 3 — брызгоуловитель, 4 — перегреватель, 5 — реактор, 6 — холодильник реактора, 7 — абсорбер, 8 — холодильник, 9 —. сборник формалина, 10 — санитарная башня, 7 — вакуум-компрессор, 12 — водоотделитель

Метанол, содержащий 10% воды, из напорного бака 1 поступает в испаритель 2, обогреваемый горячей водой или паром из холодильника реактора 6. В испаритель подается также очищенный от пыли воздух, барботирующий через слой метанола. Образовавшаяся паровоздушная смесь освобождается от брызг в брызгоуловителе 3 и через перегреватель 4, обогреваемый также горячей водой из холодильника реактора 6, подается в реактор 5, в верхней части которого находится катализатор. Продукты реакции быстро охлаждаются для предотвращения распада формальдегида в подконтактном холодильнике 6 и направляются в абсорбер 7, орошаемый водой. Образовавшийся в абсорбере 37% -ный раствор формальдегида (формалин), содержащий для стабилизации 7—12% метанола, охлаждается в холодильнике 8 и поступает в сборник формалина 9. Непоглощенные газы проходят санитарную башню 10 и вакуум-компрессором 11 подаются в водоотделитель 12, после чего выбрасываются в атмосферу.