СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ РЕАКТОРА ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДА Российский патент 1997 года по МПК C07C47/04 C07C47/52 

Описание патента на изобретение RU2094422C1

Изобретение относится к области химических технологий и может быть использовано при производстве формальдегида на предприятиях химической, нефтехимической, деревообрабатывающей и других отраслей промышленности.

В промышленности формальдегид получают двумя различными путями: путем окисления метанола кислородом при пропускании исходного реакционного газа последовательно через несколько слоев соответствующего, преимущественно железомолибденового катализатора, и путем окислительного дегидрирования метанола при пропускании реакционного газа через слои серебросодержащего катализатора.

В обоих случаях формальдегид получают в реакторах, содержащих несколько слоев катализатора. И в обоих случаях существует необходимость перед началом работы этих реакторов прогреть слои катализатора до температуры начала протекания реакции получения формальдегида.

Так, известен способ получения формальдегида окислением метанола в присутствии катализатора, содержащего оксиды металлов, в две стадии. На первой стадии реакционный газ, в состав которого входят метанол и кислород, пропускают через катализатор, расположенный в трубках, снаружи охлаждаемых теплоносителем. Частично прореагировавший на первой стадии реакционный газ подают на вторую стадию, которая заключается в пропускании его через слой катализатора, работающий в адиабатических условиях. Перед началом эксплуатации реактора, в котором этот способ осуществляют, предварительно нагревают до температуры начала реакции катализатор, расположенный в трубках, горячим теплоносителем, циркулирующим в межтрубном пространстве каталитического реактора. При этом по трубкам пропускают воздух, который в них нагревается и затем поступает и разогревает слой катализатора, работающий в адиабатическом режиме. После предварительного прогрева, в рабочем режиме процесс проводят путем пропускания через две стадии газовой смеси, содержащей метанол и кислород. Описанный способ подготовки реактора к работе очень энергоемок [1]
Известен также способ получения формальдегида, заключающийся в последовательном пропускании метанол-кислородной смеси через четыре слоя катализатора, выполненного на основе оксидов металлов. Все слои катализатора работают в адиабатических условиях. После пропускания через каждый слой газовую смесь охлаждают до 200 280oC [2]
Подготовку реактора к работе, в котором этот способ осуществляют, проводят путем первоначального последовательного нагрева слоев катализатора внешним энергоисточником (например горячим воздухом) до температуры начала реакции в первом слое (200 280oC) с последующей подачей исходного реакционного газа. Подвод энергии извне осуществляется до тех пор, пока температура прореагировавшей смеси на выходе из последнего слоя не достигнет значений, необходимых для осуществления автотермического режима (нагрев исходной смеси до температуры начала реакции прореагировавшей реакционной смесью). Этот способ по наибольшему количеству сходных признаков с предлагаемым техническим решением принят за прототип.

Для последовательного первоначального нагрева слоев катализатора, как в прототипе, характерен замедленный прогрев последующих слоев относительно первого слоя катализатора. При достижении температуры первого слоя 200 - 230oC (температура начала реакции) последний слой прогревается только до 150 170oC. Если в этот момент начать подачу исходного реакционного газа в реактор, низкая температура последнего слоя не обеспечит протекания в нем реакции и вследствие этого конечный продукт- формальдегид, получаемый в этот период будет иметь остаточное содержание метанола, превышающее нормативные показатели.

Если же продолжать процесс прогревания слоев до достижения желаемой температуры (не ниже 200oC), в том числе и последним слоем, потребуется большое количество энергии и существенный период времени. Описанный способ является традиционным [3, стр. 196] и широко известен для различных химических производств.

Задачей, которую не решает настоящее изобретение, является снижение энергозатрат и длительности периода подготовки реактора к эксплуатации, с обеспечением при этом получения кондиционного формальдегида.

Задача достигается тем, что начальный разогрев слоев катализатора в реакторе получения формальдегида до температуры начала реакции осуществляют путем пропускания через них инертного по отношению к катализатору газа с температурой не ниже 200oC, не менее чем двумя параллельными потоками: основной из них подают в первый и последовательно пропускают через все последующие слои катализатора, а дополнительные подают в -, или перед любым, кроме первого, слоя катализатора, а затем последовательно через все остальные слои, следующие за этим слоем. Способ осуществляют следующим образом. Через реактор пропускают горячий воздух или любой инертный в отношении катализатора газообразный теплоноситель. Теплоноситель нагревают вне реактора от любого подходящего для этой цели источника тепла до температуры не ниже 200oC. Затем его подают в реактор несколькими параллельными потоками. Основной из них обязательно пропускают по тому же пути, что затем проходит реакционный газ, т.е. через первый и затем последовательно через остальные слои катализатора. Параллельные потоки теплоносителя подают в реактор в любых местах перед слоями катализатора, или непосредственно в них. Потоков может быть, например, только два основной и дополнительный, который могут подавать в любое место реактора, но предпочтительно перед последним слоем катализатора. В этом случае одновременно с первым, с той же самой скоростью, большей чем скорости разогревания других слоев, будет разогреваться и последний слой. В этом случае при достижении температуры первого и последнего слоя 200 - 280oC реактор переводят в рабочий режим и начинают пропускать через него исходный реакционный газ. В результате протекания реакции окисления метанола кислородом выделяется тепло и остальные слои катализатора, находящиеся между первым и последним, разогреваются до рабочих температур с большой скоростью. В последнем же слое происходит окисление оставшегося метанола кислородом, поэтому получаемый на выходе из реактора формальдегид в начальный период работы реактора не содержит метанола, т.е. является кондиционным.

При большем количестве потоков горячего теплоносителя скорость разогревания реактора увеличится при существенном уменьшении энергозатрат. Используя предлагаемый способ, можно сократить время подготовки реактора к работе в 5 раз.

Пример 1 (по прототипу). В реакторе с четырьмя последовательно расположенными слоями катализатора первоначальный нагрев слоев осуществляют, подавая воздух в количестве 30000 нм3/ч, нагретый в пусковом теплообменнике перегретым до 2500oC (20 атм) паром с расходом 16 т/ч. Прогрев первого слоя катализатора до температуры начала реакции 220 - 240oC продолжается 12 ч, при этом температура четвертого слоя составляет 120 130oC. В случае введения реактора в работу в этот момент в последующие 8 10 ч наблюдается неполное превращение метанола из-за низкой температуры на последнем слое и, как следствие, имеет место получение некондиционного формалина в количестве 45 50 т.

Пример 2 (по прототипу). Аналогичен примеру 2, отличается тем, что первоначальный нагрев слоев катализатора осуществляют в течение 38 ч, до тех пор пока все слои не достигнут температуры начала реакции 220 240oC. Это ведет к повышенному расходу перегретого пара до 576 т.

Пример 3. Первоначальный прогрев слоев катализатора осуществляется путем пропускания перед началом работы воздуха, нагретого в пусковом теплообменнике перегретым паром с температурой 250oC и расходом 16 т/ч. Горячий воздух поступает в реактор двумя параллельными потоками, первый из которых с расходом 20000 нм3/ч проходит через первый и последовательно через все остальные слои катализатора, а второй с расходом 10000 нм3/ч через последний слой катализатора. Время нагрева первого и четвертого слоев катализатора до 200oC 8 ч. После достижения этой температуры осуществляется запуск аппарата с получением кондиционного формалина. При этом экономия перегретого пара за время первоначального разогрева составляет 480 т.

Пример 4. Аналогичен примеру 3, отличается тем, что реактор имеет 5 последовательно расположенных слоев. Первоначальный прогрев слоев катализатора осуществляется аналогично примеру 3 за исключением того, что горячий воздух поступает в реактор четырьмя параллельными потоками: первый с расходом 15000 нм3/ч на первый и последующие слои, остальные три с расходами по 5000 нм3/ч между 2, 3, 4 и 5 слоями соответственно. Время, необходимое для запуска реактора с получением кондиционного формалина составляет 12 ч. Экономия перегретого пара 450 т.

Похожие патенты RU2094422C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДА 1995
  • Макаренко М.Г.
  • Даут В.А.
  • Майер В.В.
  • Золотарский И.А.
  • Мартыненко Е.П.
RU2094421C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДА 1997
  • Макаренко М.Г.(Ru)
  • Кленов О.П.(Ru)
  • Лахмостов В.С.(Ru)
  • Матрос Юрий Шаевич
RU2114097C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА 2002
  • Загнитько А.В.
  • Чаплыгин Ю.О.
  • Бурбасов А.Н.
  • Пушко Г.И.
  • Пушко А.И.
RU2205172C1
ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ 1997
  • Макаренко М.Г.
  • Кильдяшев С.П.
  • Прохоров В.П.
  • Иванов С.Ю.
  • Чумаченко В.А.
  • Лапачев В.В.
RU2135261C1
СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА 1999
  • Бакаев А.Я.
  • Симонов А.Д.
  • Пармон В.Н.
  • Макаренко М.Г.
  • Кильдяшев С.П.
  • Парфенов А.Н.
RU2146028C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ 1993
  • Ионе К.Г.
  • Степанов В.Г.
  • Ечевский Г.В.
  • Мысов В.М.
RU2082748C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОЛЕФИНСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ 2001
  • Степанов В.Г.
  • Ионе К.Г.
RU2191204C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОЛЕФИНСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ (ВАРИАНТЫ) 2001
  • Степанов В.Г.
  • Ионе К.Г.
RU2191203C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСТИЛЛЯТНЫХ И МАСЛЯНЫХ ФРАКЦИЙ 2001
  • Степанов В.Г.
  • Ионе К.Г.
RU2191205C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА С ПОЛУЧЕНИЕМ ПАРА И МЕТАНОЛА 1998
  • Ожегов А.И.
  • Даут В.А.
  • Майер В.В.
  • Шаров А.Н.
  • Ожегов Ю.И.
  • Гарейшин М.Г.
  • Лысов А.В.
  • Ситников С.Л.
  • Коновалов С.Я.
  • Хворостяный В.С.
  • Илюхин Н.А.
RU2134147C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ РЕАКТОРА ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДА

Изобретение относится к области химических технологий и может быть использовано при производстве формальдегида на предприятиях химической, нефтехимической и других отраслей промышленности.

Предложен способ подготовки к работе реактора получения формальдегида, заключающийся в том, что в реактор несколькими параллельными потоками подают теплоноситель температурой не менее 200oC. Основной поток пропускают через первый и последовательно через все остальные слои катализатора. Остальные потоки - через любые, кроме первого слои катализатора, и затем - через все следующие за ними слои.

Формула изобретения RU 2 094 422 C1

Способ подготовки к работе реактора получения формальдегида, включающий нагревание слоев катализатора до температуры начала реакции окисления метанола кислородом путем пропускания через них инертного в отношении катализатора теплоносителя с температурой не ниже 200oC, отличающийся тем, что теплоноситель подают в реактор не менее чем двумя параллельными потоками: основной из них пропускают через первый и последовательно через все последующие слои катализатора, а дополнительные подают в любой или перед любым, кроме первого, слои катализатора, а затем последовательно пропускают через этот и все следующие за ним слои катализатора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2094422C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Устройство для уборки плодов 1987
  • Багирли Давид Вейсал Оглы
  • Кулиев Гасан Юсиф Оглы
  • Ибрагимов Рамазан Аббаскулу Оглы
  • Аскеров Алойсад Аскер Оглы
  • Ангеловская Надежда Николаевна
SU1463174A1
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов 1921
  • Ланговой С.П.
  • Рейзнек А.Р.
SU7A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Луговской В.И., Макаренко Н.Г., Чумаченко В.А., Матрос Ю.Ш
Управление режимом пуска узла контактирования
- Математическое моделирование сложных химико-технологических систем
Тезисы докладов IV Всесоюзной научной конференции
- Одесса, 1985
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Матрос Ю.Ш., Носков А.С., Чумаченко В.А
Каталитическое обезвреживание отходящих газов промышленных производств
- Новосибирск: Наука, c
Способ изготовления замочных ключей с отверстием для замочного шпенька из одной болванки с помощью штамповки и протяжки 1922
  • Личадеев Н.Н.
SU221A1

RU 2 094 422 C1

Авторы

Макаренко М.Г.

Золотарский И.А.

Даут В.А.

Майер В.В.

Даты

1997-10-27Публикация

1995-09-11Подача