1.3.2 Производство формальдегида окислением метанола
В этом методе, метанол окисляется в избытке воздуха при температуре 350—430°С и атмосферном давлении на окисном железо-молибденовом катализаторе состава Мо3∙Fе 2(МоO4)з. 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.2 представлена технологическая схема производства формальдегида прямым окислением метанола.
Метанол испаряется в теплообменнике 1, обогреваемом реакционной смесью, смешивается с воздухом, нагнетаемым турбокомпрессором 2 и через теплообменник 3 подается в реактор 4., очищенный воздух при 45°С барботирует через метиловый спирт, находящийся в испарителе, образующаяся здесь спирто-воздушная смесь, содержащая 0,5—1,0 г паров спирта в 1л воздуха, через подогреватель поступает в контактный аппарат. Большое значение для нормального ведения процесса имеет постоянство состава паро-воздушной смеси, так как изменение ее состава может понизить выход формальдегида, а уменьшение концентрации спирта в смеси создает" опасность взрыва. Это постоянство достигается автоматическим регулированием уровня спирта в испарителе, температуры воздуха и спирта и давления в системе. В контактном аппарате на серебряном катализаторе при температуре около 600°С происходит неполное окисление метанола в формальдегид. Этот процесс можно описать двумя основными реакциями:
- дегидрирование метанола
- окисление образующегося водорода кислородом воздуха
Н2 + 1/2O2 →Н20.
Рисунок 2-Технологическая схема окисления метанола:
1,3 — теплообменники, 2 — турбокомпрессор, 4 — реактор, 5 — котел-утилизатор, 6 — абсорбер, 7 — выносные теплообменники, в — сборник формалина
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 б 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. Из нижней части абсорбера вытекает формалин— водный раствор формальдегида, содержащий 37,6% НСНО и около 10% СН3ОН. Метиловый спирт стабилизирует формальдегид, предотвращая его полимеризацию. Формалин направляют на склад как товарную продукцию. Для получения концентрированного формальдегида формалин подвергают ректификации. Производство формальдегида по этой схеме работает по замкнутому циклу и в нем отсутствуют отходы, сточные воды и вредные газовые выбросы. [2]