Способ управления процессом синтеза формальдегида Советский патент 1993 года по МПК C07C47/04 G05D27/00 

Изобретение относится к области управления технологическими процессами, в частности к способам,управления процессом синтеза.формальдегида и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является увеличение выхода формальдегида.

На чертеже изображена принципиальная схема управления процессом синтеза формальдегида, реализующая предлагаемый способ.

В спиртоиспаритель 1 по трубопроводам подаются смесь метанола и воды и основной поток воздуха. Контроль за расходом воздуха основного поток воздуха. Контроль за расходом воздуха основного потока осуществляется датчиком 2 расхода воздуха, контроль за расходом спирто-вод- ной смеси осуществляется датчиком 3 расхода спирто-водной смеси. Датчик 4 температуры показывает температуру в спиртоиспарителе 1. Образовавшаяся в спиртоиспарителе 1 спирто-водно-воздушная смесь по трубопроводу подается в аппа- рат5 синтеза формальдегида, где на контактном слое 6 происходит синтез формальдегида. Температура контактного слоя 6 измеряется датчиком 7 температуры и регулируется регулятором 8 температуры, которым изменяют количество метанола в- епирто-водно;воздушной смеси, подаваемой в аппарат 5 синтеза, при помощи нагревательного элемента 9. Датчик 10 расхода воздуха измеряет расход дополнительного потока воздуха, подаваемого в среднюю часть контактного слоя 6 аппарата 5 синтеза и распределенного по сечению слоя, регулятор 11 расхода воздуха изменяет степень открытия регулирующего органа 12 на трубопроводе дополнительного потока воздуха. Прореагировавшие газы из аппарата 5 синтеза формальдегида поступают по. тру- . бопроводу в абсорбер 13, в который по другому трубопроводу поступает водя. Расход воды контролируется датчиком 14 расхода воды. Из абсорбера 13 по трубопроводам отводят абгазы и готовый продукт - формаЁ

00

о

vj О

ел о

лин. Расход абгазов измеряется датчиком 15 расхода абгазов, анализ их состава производится газоанализатором 16.

Для экспериментальной проверки заявляемого способа управления на опытной ус- тановке в Центральной лаборатории Губахинского производственного объединения Метанол в спиртоиспаритель 1 по трубопроводам подавались смесь метанола и воды в соотношении 70:30 и расходом см3/ч и основной поток воздуха с постоянным на всем протяжении опытов расходов ,8 л/ч. Контроль за расходом воздуха основного потока осуществлялся датчиком 2 расхода воздуха, контроль за расходом спирто-водной смеси осуществлялся датчиком 3 расхода спирто-водной смеси. Датчик 4 температуры показывал температуру в спиртоиспарителе 1 ТИсп.180-190°С, Образовавшаяся в спиртоиспарителе 1 спирто-водно-воздушная смесь по трубопроводу подавалась в аппарат 5 синтеза, где на контактном слое 6, состоящем из гранул пемзосеребряного катализатора и имеющего высоту 12 см, происходил синтез формальдегида. При этом происходил как процесс дегидрирования метанола, так и процесс его окисления кислородом воздуха:

СНзОН52.СН20+Н2-20ккал(1) СНзОН+0,5 02- СН20+Н20+38 ккал (2) Одновременное основными реакциями образования формальдегида протекали и побочные реакции . Н2+0,5 02 ± Н20 (3) СН2ОН+1,502 - С02+2Н20 (4). НСОН -. СО+Н2 (5) 2НСОН+02 - 2НСООН (6) СНзОН+Н2 СН4+Н20 (7) Температура контактного слоя 6 измерялась датчиком 7 температуры Тк.с.600- 640°С и регулировалась регулятором 8 температуры, который изменял количество метанола в спирто-водно-воздушной смеси, подаваемой в аппарат 5 синтеза, при помощи нагревательного элемента 9. При положительном отклонении температуры контактного слоя 6 от заданного значения нагрев спирто-водной смеси в спиртоиспарителе 1 увеличивался, в результате увеличивалось количество испарившегося метанола, это вызывало усиление реакции дегидрирования (1), и, вследствие-этого, уменьшение температуры контактного слоя 6 до заданного значения. При отрицательном отклонении температуры контактного слоя 6 от заданного значения нагрев спирто-водной смеси в спиртоиспарителе 1 уменьшался, в результате уменьшалось количество испарившегося метанола, это вызывало ослабление реакции дегидрирования (1) и, вследствие этого, увеличение температуры контактного слоя 6 до заданного значения. Датчик 10 расхода воздуха измерял расходдополнительнрго потока воздуха 0.доп.0-28,5 л/ч (0-7,75% от Ов), подаваемого в среднюю часть контактного слоя 6 аппарата 5 синтеза и распределенного по сечению слоя. Ввод дополнительного потока воздуха делит контактный слой 6 на верхний (в,ел.) и нижний (н.сл.). Высота верхнего слоя составляла LB.cn.1 см, нижнего иг.сл.5 см. С целью определить конкретные значения выхода формальдегида при

5 различных расходах дополнительного потока воздуха изменяли задание регулятору 11 расхода воздуха: опыты 1-3 л/ч; опыты Одогт 17,3 л/ч; опыты 7-9 л/ч; опыты 10-12 ,5 л/ч. Регулятор 11 рзс0 хода воздуха поддерживал значение расхода дополнительного потока воздуха на заданномсуровне путем изменения степени открытия регулирующего органа 12 на трубопроводе дополнительного потока возду5 ха. При положительном отклонении расхода воздуха дополнительного потока от заданного значения степень открытия регулирующего органа 12 уменьшалась, при .отрицательном отклонении - степень от0 крытия регулирующего органа 12 увеличивалась. Прореагировавшие газы из аппарата 5 синтеза формальдегида подавали по трубопроводу в абсорбер 13, в который по другому трубопроводу поступала

5 вода с расходом см3/ч, Расход

воды контролировался датчиком 14 расхода

воды. Из абсорбера 13 по трубопроводам

; отводили формалин-спиртоводный раствор

формальдегида и абгазы, расход которых

0 измеряли датчиком 15 расхода абгазов Qa.r.360-410 л/ч. Анализ абгазов на содержание С02, СО, Н2, 02 и N2 производился газоанализатором 16. По расходу абгазов и их составу рассчитывалось количество каж5 дого из компонентов в абгазах. По стехио- метрическим соотношениям реакций (1-7) рассчитывалось количество прореагировавшего метанола и количество метанола, пошедшего на образование формальдегида.

0 По показаниям датчика 3 расхода спирто- водной смеси и по известным соотношению метанол-вода (70:30) и плотности метанола (,87 г/см ) определялось общее количество пропущенного через установку мета5 нола. Далее определялись показатели процесса синтеза формальдегида: общая конверсия метанола как отношение количества прореагировавшего метанола к количеству пропущенного метанола, выход формальдегида (или полезная конверсия

метанола) как отношение количества метанола, пошедшего на образование формальдегида, к количеству пропущенного, метанола и избирательность как отношение выхода формальдегида к общей конверсии. Экспериментальные данные и рассчитанные показатели процесса синтеза формальдегида представлены в таблице.

Использование предлагаемого способа управления процессом синтеза формальдегида позволяет увеличить общую конверсию и выход формальдегида на 3-5%, сохраняя при этом неизменной избирательность. Кроме того, вследствие снижения температуры контактного слоя на увеличивается пробег катализатора.

0

Формула изобретения Способ управления процессом синтеза формальдегида окислением метанола на пемзосеребряном катализаторе путем регулирования температуры контактного слоя аппарата синтеза изменением количества метанола в спирто-водно-воздушной смеси, подаваемой .в аппарат синтеза, при постоянном расходе воздуха основного потока. отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода формальдегида, подают дополнительный поток воздуха в среднюю часть контактного слоя аппарата синтеза, распределяя его по сечению слоя, измеряют и стабилизируют расход воздуха дополнительного потока.

спирте- ioghc- 4o atfyti. H&S

Использование: относится к области управления технологическими процессами, в частности к способам управления процессом синтеза формальдегида. Сущность способа: согласно изобретению, осуществляют измерение и стабилизацию расхода воздуха дополнительного потока, подаваемого в среднюю часть контактного слоя аппарата синтеза и распределенного по сечению слоя. 1 ил., 1 табл.