Производство формальдегида окислением метанола

В этом новом, относительно недавно внедренном в практику методе, метанол окисляется в избытке воздуха при температуре 350—430 °С и атмосферном давлении на окисном железо-молибденовом катализаторе состава МоО₃-Fе₂(МоО₄)_3. Этот катализатор имеет высокую активность и малочувствителен к каталитическим ядам.

Технологический процесс прямого окисления отличается от ранее описанного процесса окислительного дегидрирования высокой степенью конверсии метанола (0,99), селективностью по формальдегиду, достигающей 96% и высокой экзотермичностью. Поэтому для окисления метанола в нем используют трубчатые реакторы с интенсивным охлаждением циркулирующей в межтрубном пространстве водой или другими хладоагентами. К достоинствам метода относятся также низкие расходные коэффициенты по сырью и энергии. На рис. 14.16 представлена технологическая схема производства формальдегида прямым окислением метанола.

Рис. 14.16. Технологическая схема окисления метанола: 1,3 — теплообменники, 2 — турбокомпрессор, 4 — реактор, 5 — котел-утилизатор, 6 — абсорбер, 7 — выносные теплообменники, 8 — сборник формалина

Метанол испаряется в теплообменнике 1, обогреваемом реакционной смесью, смешивается с воздухом, нагнетаемым турбокомпрессором 2 и через теплообменник 3 подается в реактор 4. Съем тепла и тепловой режим в реакторе обеспечивается хладоагентом, циркулирующим через котел-утилизатор 5. Реакционная смесь, выходящая из реактора 4, охлаждается в теплообменниках 3 и 1 и поступает в абсорбер 6, орошаемый водой. Тепло абсорбции отводится и утилизируется в выносных теплообменниках 7, подогревающих обессоленную воду, подаваемую на абсорбцию и питающую котел-утилизатор 5, вырабатывающий технологический пар. Образующийся формалин выводится из нижней части абсорбера и поступает в сборник 8. Часть отходящих из верхней части абсорбера 6 газов смешивается с воздухом перед входом его в реактор для снижения взрывоопасности смеси воздуха с парами метанола, а остальное количество их направляется в печь для дожигания (на схеме не указана) и выбрасывается в атмосферу. Производство формальдегида по этой схеме работает по замкнутому циклу и в нем отсутствуют отходы, сточные воды и вредные газовые выбросы.

Производство формальдегида из метанола-сырца. Рассмотренные выше схемы производства формальдегида дегидрированием и окислением метанола предусматривают использование преимущественно пемзосеребрянных катализаторов, весьма чувствительных к контактным ядам. Поэтому в них используют метанол-ректификат, тщательно очищаемый от соединений железа, хлора, серы и некоторых органических соединений (олефинов, альдегидов и др.). Необходимость подобной очистки увеличивает капитальные затраты и значительно (на 15 - 20%) повышает себестоимость сырья и удорожает производство формальдегида.

Исходя из этого была предложена технологическая схема производства формальдегида непосредственно из метанола-сырца, в которой совмещены стадии каталитической очистки сырья и получения формальдегида. Подобная технология, предложенная в нашей стране в 1978—79 гг., позволяет, не меняя принципиально технологической схемы процесса, не только использовать вместо метанола-ректификата сырец, но и утилизировать содержащиеся в последнем побочные продукты, снизить расход пара на ректификацию и, в целом, повысить технико-экономические показатели производства без снижения качества конечного целевого продукта.