Разработка технологической схемы парофазного окисления этиленгликоля в глиоксаль, страница 14

          Мо₂ О₅ + 0,5О₂ → 2МоО₃                                                                                  (1.4.8)

или

          СН₃ОН + 0,5О₂ → СН₂О + Н₂О + 147,4 кДж/моль*

В основе превращения метанола на окисном контакте, как и на серебре, лежит реакция окислительного дегидрирования метанола. По существу единственной побочной реакцией данного процесса является дальнейшее окисление образовавшегося формальдегида. (См. ур. 1.4.3 и 1.4.4 ).

Лимитирующая стадия как основной, так и побочной реакции – взаимодействие метанола с поверхностным кислородом, собственно основной химический акт. Образующая вода оказывает тормозящее действие на обе реакции. Кроме того, метанол тормозит окисление формальдегида до оксида углерода и воды.

Окисные катализаторы менее чувствительны к примесям, чем серебряный и его аналоги.

Для поддержания активности катализатора реакцию необходимо проводить в избытке кислорода, поскольку в противном случае под действиемметанола и формальдегида катализатор быстро восстановится. Из этого, с учетом пределов взрываемости реакционных смесей, следует важнейшая особенность получения формальдегида на оксидных контактах: реакцию проводят при соотношении реагентов и воздуха ниже нижнего предела взрываемости, в данном случае при содержании метанола в исходной смеси не выше 7 – 8 %. Экспериментально было показано, что при температуре выше 400 ^оС катализатор теряет активность из – за уноса сравнительно летучих продуктов оксидов молибдена [17, стр. 62]. Также при повышении этого предела становятся ощутимыми потери формальдегида из – термического распада. С учетом этих соотношений, рабочая температура процесса поддерживается на уровне 350 – 390 ^оС.

За счет проведения процесса в кинетической области для основной реакции и высокой селективности оксидного контакта конверсия метанола может быть доведена до 98 – 99 %, при мольном выходе формальдегида на пропущенное сырье 95 – 96 %.

Ниже приведены основные показатели (таблица 1.9) работы промышленных агрегатов по получению формалина на оксидном катализаторе [21]:

Таблица 1.9 – Показатели агрегатов по получению формалина

Рассматриваемый процесс приведен на рисунке 1.3 в виде технологической схемы, которая состоит из следующих узлов:

Компрессора 1; пяти теплообменников 2, 4 и 6; реактора 3; скруббера 5; сборника формалина 7.

Рисунок 1.3 – Технологическая схема производства формальдегида на оксидном катализаторе

1 – компрессор; 2,4,6 – теплообменники; 3 – реактор; 5 – скруббер.

а – свежий воздух, б – метанол, в – вода, г – вторичный водяной пар, д – отработанный воздух, е – формалин.

На схеме производства формальдегида (рисунок 1.3) очищенный воздух с помощью воздуходувки  подается в теплообменник 2 , где нагревается за счет тепла контактных газов. В трубопровод после теплообменника впрыскивается метанол. Нагретая до 180 ^оС  спиртовоздушная смесь, содержащая 6 – 7 % (по массе) метанола, поступает в верхнюю часть реактора 3. Температура внутри трубок  с катализатором составляет 360 – 380 ^оС, а в межтрубном пространстве 250 – 290 ^оС. Избыточное тепло реакции используется в теплообменнике 4 для получения вторичного пара. Контактный газ, охлажденный до 140 ^оС, из реактора направляется  в нижнюю часть скруббера 5. Примерно одна треть газов после абсорбера поступает на факел, а оставшееся количество подается в рецикл. Из нижней части абсорбера выводится 37 %  формалина.