2.2.2 Нове технологічне рішення

В наш час для отримання формальдегіда методом окислювального дегідрування матанола використовуються каталізатори, які мають в якості активного компонента срібло. Промислове використання отримали як нанесені каталізатори, так і масивні каталізатори (крістали срібла, пористе срібло) [3].

Головною перевагою нанесених каталізаторів порівняно з масивними є мала разова загрузка срібла і простота у виготовленні. Нанесені каталізатори працюють на метанольно - водній суміші, яка складається з 60-85мас метанола, при цьому отримують формалін концентрацієй не більше 40%.

Процес окислювального дегідрування метанолу на сріблоскладаних каталізаторах протікає у зовнішньодифузійній області, тому внутрішня поверхність порістого каталізатора, де обмін з потоком має ускладнення, є причиною утворення продуктів утовщєння [4].

Спроби створення трегерних (нанесених) каталізаторів з низьким складом срібла (нижче 10% мас) призводять до результу тільки спочатку пробігу каталізатора. Довгий пробіг призводить к значному зниженню активності та селективності каталізаторів, причиною чого є відкриття поверхні носія внаслідок агретації часток срібла [4].

Існує спосіб отримання формальдегіда окислювальним дегідруванням метанолу на каталізаторі, який складається зі срібла або золота (склад активного компонента 0,5- 10%) на твердому непористому носії. Частки каталізатора не мають пор і вкриті тонкою плівкою металу.

Внаслідок відсутності пор на каталізаторі знижується утворення продуктів потовщєння, але в процесі експлуатації каталізатора тонка плівка металу ушкоджується в результаті агрегірування активного компонента або розтріскування носія. Загальна площа каталізатора мала, тому мінімальне її ушкодження погано сказується на роботі каталізатора.

У данному дипломному проекті пропонується каталізатор окислювального дегідрування метанолу у формальдегід, який має у своєму складі срібло та алюмосилікатний носій, причому у якості носія він складається з непористого алюмосилікату з молярним співвідношенням окису кремнію до окису алюмінія від 1 до 10 і срібло у вигляді іона, зв’язане з алюмосилікатом у кількості від 0,01 до 1 моль на 1 моль алюмінія, який знаходиться в алюмосилікаті [4].

Запропонований катлізатор має наступні переваги:

- висока диспестність срібла, що дозволяє використовувати каталізатор зі зниженним його складом;

- рівномірне розподілення срібла по об’єму;

- стійкість часток срібла до агрегірування, що виключає відкриття поверхні каталізатора впродовж тривалого строку роботи;

- ввідсутність пор, в яких може відбуватись утворення потовщєння.

Каталізатор наступного складу: SiO₂ 71,0, Al ₂O₃ 22,75, Ag 6,25, який має молярне співвідношення SiO₂/ Al ₂O₃ 5,3, маючий у своєму складі срібло у кількості 0,13моль/моль алюмінія в промисловому агрегаті синтезу формаліну при температурі 670-750 ⁰С має наступні результати: конверсія 60,4%, селективність 92,5%. У той час як каталізатор «срібло на пемзі», який використовується у промисловості має наступні показники: конверсія 60%, селективність 87%.

Порівняємо матеріальні баланси окислювального дегідрування метанолу при вищеназваних каталізаторах.

Таблиця 2.1 - Матеріальний баланс з використанням каталізатора «срібло на пемзі».

Прихід	кмоль/г	кг/г	Витрата	кмоль/г	кг/г
Спиртоповітряна суміш			Котактний газ
СН3ОН	3,161	101,136	СН3ОН	1,422	45,511
О2	0,795	25,448	СН2О	1,512	48,394
N2	2,992	83,768	СО	0,035	0,973
Н2О	0,074	1,331	СО2	0,183	8,031
			N2	2,992	83,768
			Н2	0,539	1,078
			Н2О	1,496	23,929
Разом	7,021	211,684	Разом	8,178	211,684

Таблиця 2.2 - Матеріальний баланс з використанням запропонованого каталізатора.

Прихід	кмоль/г	кг/г	Витрата	кмоль/г	кг/г
Спиртоповітряна суміш			Котактний газ
СН3ОН	2,765	88,469	СН3ОН	1,094	34,995
О2	0,693	22,192	СН2О	1,512	48,394
N2	2,609	73,047	СО	0,033	0,936
Н2О	0,064	1,160	СО2	0,125	5,514
			N2	2,609	73,047
			Н2	0,568	1,136
			Н2О	1,158	20,845
Разом	6,131	184,868	Разом	7,09971	184,868

Виходячи з наведених даних таблиць, можна зробити висновки, що при використанні запропонованого каталізатора знижується витрата метанолу на 6%. Це дозволяє значно знизити собівартість продукційного формальдегіду.

У результаті впровадження нового каталізатора, річний економічний ефект при обсязі виробництва 43000 т/рік становить 2211920 грн.