Формальдегид - Огородников С.К.
Скачать (прямая ссылка):
секционированното~~~реактора от односекционного многослойного заключается в том, что часть воздуха подается совместно с потоком сырья, а часть раздельно — на каждую секцию. Первое предложение применять двухсекционный реактор с компактным серебряным контактом относится к 1949 г. Значительно позднее (в 1976 г.) появилось более детальное описание метода [152]. На первой секции рекомендуется использовать серебро в виде сетки
Рис. 21. Технологическая схема производства формальдегида окислительной конверсией метанола на серебряном катализаторе:
/ — испаритель; 2 — теплообменник; 3 — реактор; 4 — катализатор; 5 — подконтактный холодильник; 6 — абсорбер; 7 — теплообменник, о — воздух; б — метанол; в — вода; г — мета-нольный формалин.
или нанесенное на оксид алюминия, во второй секции применялись кристаллы серебра размером 0,2—1,5 мм. Мольное отношение кислород : метанол на первой секции (0,20—0,25) обеспечивало температуру процесса 600—650°С. Суммарное мольное отношение реагентов на обеих секциях не превышало стехиомет-рическое. Конверсия метанола в этом процессе составляла 97,2%, мольная селективность образования формальдегида 90,7%. Содержание непрореагировавшего спирта в 60% формалине не превышало 2%.
Последующие усовершенствования касались, в основном, способа приготовления катализатора. Так, в патенте [153] рекомендуется—применять в качестве контакта второй секции состав, приготовленный спеканием двух слоев серебра. Верхний слой (высота 10—100 мм) имеет объем пор 75—90%, пористость нижнего слоя (высота 5—20 мм)—65—75%. Также рекомендуется применять сплав серебра с золотом в соотношении Ag:Au = 50:50 и 40 : 60 при температуре реакции на обеих секциях не выше 600 0C Максимальное мольное отношение O2: CH3OH также не превышает 0,5. В этом варианте достигаются следующие показатели: конверсия метанола 98,0—98,6%, мольная селективность 88,1—89,6%- В случае проведения процесса с использованием указанного сплава на одной секции конверсия составляла 89,8%, а мольная селективность 91,8%.
Имеются предложения о секционировании реакторов с тре-герным серебряным катализатором типа СНП [154]. Однако практического применения такие системы не нашли, по-видимому, вследствие падения селективности основной реакции при повышении конверсии метанола.
На схеме производства формальдегида (рис. 21) на катализаторе серебро на носителе [33] метанол, содержащий 20—25% воды, поступает в испаритель /, где испаряется в токе воздуха. Паровоздушная смесь перегревается до HO0C в теплообменнике 2 и подается в верхнюю часть реактора 3. При пуске системы слой катализатора в реакторе разогревается до 250—3000C с помощью специальных электроподогревателей, а после «зажигания» слоя (для контроля за этим явлением в некоторых реакторах установлено смотровое окошко) температура катализатора поддерживается на заданном уровне за счет тепла реакции. Пройдя
Рис. 21а. Общий вид установки по получению формальдегида окислительной конверсией метанола иа серебряном катализаторе (производительность 30 тыс. т/год).
с высокой скоростью через слой катализатора, реакционная смесь охлаждается в подконтактном холодильнике 5, выполненном как одно целое с реактором. Далее газообразные продукты реакции поступают в абсорбер 6, где из них извлекаются формальдегид и непрореагировавший метанол. Абсорбер, представляющий собой тарельчатую колонну, разделен на три секции. Нижняя секция орошается формалином, средняя — раствором, содержащим 15— 20% формальдегида, а верхняя — чистой водой. Из низа абсорбера выходит товарный формалин. В случае необходимости формалин подвергают обезметаноливанию (см. гл. 6).
Часть промышленных установок работает под умеренным вакуумом, что улучшает экологическую обстановку на производстве. Однако большинство технологических линий эксплуатируется при небольшом избыточном давлении.
Практически не отличается от описанной технологической схемы (рис. 21а) структура установок, на которых применяется ме-
таллический серебряный катализатор [41, 109]. С целью распределения парогазового сырьевого потока по сечению реактора и для повышения конверсии рекомендуется [155] под слоем катализатора помещать слой инертного материала (например, кварцевый песок), обладающего значительно большим (в 1,2—5,0 раз) сопротивлением, чем слой катализатора. Это позволяет повысить конверсию метанола до 94%. Однако мольная селективность процесса снижается до 87,8%, вероятно, за счет увеличения времени пребывания формальдегида в реакционной зоне, а также вследствие удлинения пути контактных газов до подконтактного холодильника.
Высказывалось предложение загружать свежий катализатор по мере дезактивации ранее загруженного, не прибегая к остановке системы. С этой целью в верхний конус вмонтировано герметичное вращающееся устройство (в виде изогнутой трубы), через которое вводятся кристаллы свежего серебра [156]. Форма «трубы» и скорость ее вращения рассчитаны таким образом, чтобы обеспечивалось равномерное нанесение добавляемого катализатора.
