Способ управления процессом синтеза формальдегида

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1,> .г} т .е}тт

} }:,}"- <

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4884771/26 (22) 26,11.90 (46) 07.04,93. Бюл. N 13 (71) Пермский политехнический институт и

Губахинское производственное объединение "Метанол" (72) В.Г, Меренков, А,Г. Шумихин, С,Н, Кондрашов, P.Н. Исхаков, Н,И. Бродникова, И.В. Баталова и В.В. Майер (56) Авторское свидетельство СССР

N 767082, кл, С 07 С 47/04, 1980.

Лендер Ю,B., Ведерников М,И., Рудой

И.В., Сухин В,П. Производство метанола и формалина. Киев, Техника, 1972, с. 86 — 87.

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 продаются 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-водной смеси осуществляется датчиком 3 расхода спирто-водной смеси. Датчик 4 температуры показывает температуру в спиртоиспарителе 1, Образовавшаяся в спиртоиспарителе 1 спирто-водно-воздуш„„SU„„1807050 А1

}si>s С 07 С 47/04, G 05 D 27/00 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

СИНТЕЗА ФОРМАЛЬДЕГИДА . (57) 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. ная смесь по трубопроводу подается в аппарат 5 синтеза формальдегида, где на контактном слое 6 происходит синтез формальдегида. Температура контактного слоя 6 измеряется датчиком 7 температуры 2 и регулируется регулятором 8 температуры, которым изменяют количество метанола в.. спирто-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 С»

) часть контактного слоя 6 аппарата 5 синтеза и распределенного по сечению слоя, регуля- .(» тор 11 расхода воздуха изменяет степень открытия регулирующего органа 12 на трубопроеоде дополннтеленого потоке еоеду-

-4 ха. Прореагировавшие газы из аппарата 5 си нтеэа форм ал ьде гида поступ а ют по. тру. бопроводу в абсорбер 13, в который по другому трубопроводу поступает вода. Расход воды контролируется датчиком 14 расхода воды, Из абсорбера 13 по трубопроводам отводят абгазы и готовый продукт — форм аI

1807050

50

55 личество испарившегосл метаиола, вто вы- фо лин. Расход абгазов измеряется датчиком

15 расхода абгазов, анализ их состава производится газоанализатором 16.

Для экспериментальной проверки заявляемого способа управления на опытной установке в Центральной лаборатории

Губахинского производственного объединения "Метанол" в спиртоиспаритель 1 по трубопроводам подавались смесь метанола и воды в соотношении 70:30 и расходом

Осм=491 см /ч и основной поток воздуха с постоянным на всем протяжении опытов расходов Q>-368,8 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:.

СНэОН - СНгО+Нг — 20 ккал (1)

СНэОН+0,5 Ог-ф СНгО+НгО+38 ккал (2)

Одновременно с основными реакциями образования формальдегида протекали и побочные реакции

Нг+0,5 Ог Нг0. (3)

СНгОН+1,5 Ог - СОг+2НгО (4)

HCOH - СО+Нг (5)

2НСОН+Ог - 2HCOOH (6)

СНэОН+Нг — СН4+НгО (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 с от заданного значения нагрев спирто-водной смеси в спиртоиспарителе 1 уменьшался, в результате уменьшалось козывало ослабление реакции дегидрирования (1) и, вследствие этого, увеличение температуры контактного слоя 6 до заданного значения. Датчик 10 расхода воздуха измерял расход дополнительного потока воздуха

Одоп.=0 — 28,5 л/ч (Π— 7,75 от Qe), подаваемого в среднюю часть контактного слоя 6 аппарата 5 синтеза и распределенного по сечению слоя, Ввод дополнительного пото10 ка воздуха делит контактный слой 6 на верхний (в.сл.) и нижний (н,сл.). Высота верхнего слоя составляла La.cä,=7 см, нижнего Q.cn.=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 Qppn=0 л/ч; опыты 4-6 Quan=17,3 л/ч; опыты 7 9 Одоп=0 л/ч; опыты 10 12Одоп=28,5л/ч. Регулятор11 рас20 хода воздуха поддерживал значение расхода дополнительного потока воздуха на заданном /ровне путем изменения степени открытия регулирующего органа 12 на трубопроводе дополнительного потока воздуха. При положительном отклонении расхода воздуха дополнительного потока от заданного значения степень открытия регулирующего органа 12 уменьшалась, при . отрицательном отклонении — степень от30 крытия регулирующего органа 12 увеличивалась, Прореагировавшие газы иэ аппарата 5 синтеза формальдегида подавали по трубопроводу в абсорбер 13, в который по другому трубопроводу поступала

35 вода с расходом Онго=2000 см /ч, Расход воды контролировался датчиком 14 расхода воды. Из абсорбера 13 по трубопроводам отводили формалин-спиртоводный раствор формальдегида и абгазы, расход которых .

40 измеряли датчиком 15 расхода абгазов

Q8.ð.=360 — 410 л/ч. Анализ абгазов на содержание СОг, СО, Нг, Ог и Иг производился тазоанализатором 16. По расходу абгазов и их составу рассчитывалось количество каждого из компонентов в абгазах. По стехиометрическим соотношениям реакций (1-7) рассчитывалось количество прореагировавшего метанола и количество метанола, пошедшего на образование формальдегида, По показаниям датчика 3 расхода спиртоводной смеси и но известным соотношению . метанол-водэа (70;30) и плотности метанола (У=0,87 г/см ) определялось общее количество пропущенного через установку метанола. Далее определялись показатели процесса синтеза формальдегида: общая конверсия метанола как о-гношение количества прореагировавшего метанола к количеству пропущенного метанола, выход рмальдегида (или полезная конверсия

1807050

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.

Состаа отходяцих газов, Избирательтнсп > С тк e„, с

О дея,ь, л/ч

Оач., л/ч

Обцая конверсия, т, опыта о, со

С0, ность

180 64о О

180 640 О

362

362

364,8

93,2

92,2

91,6

92,3

9г,7

О 0,3 о о,В

О 0,6

О 0,6 о 0,4

О 0,5 о,1 о,4

О 0,4

2. 3

1Ео 64о о

Среднее значение

180 620 17,3

180 620 17,3

180 620 17,3

Среднее значение 190 640 О

185 640 О

180 630 О

377,2

388,2

ЗЕВ,Е

91,9

92,3

92,3

92,6

93,1

381 2

ЗЕ5,6

400

О 0,2 о о,4

О 0,2

91.1

92,9

94,0

92,3

93,0

93,1

О 0,3

0,2 0,2

o,i о,4 о о,з

О,1 О,З

Среднее значение

i8o боо 28,5

i9o 610 28,S

180 610 28,5

400,4

406,Е

4об,Е

1О

11

3,3

3,2

Среднее значение метанола) как отношение количества метанола, пошедшего на образование формальдегида, к количеству пропущенного метанола и избирательность как отношение выхода формальдегида к общей конверсии. 5

Экспериментальные данные и рассчитанные показатели процесса синтеза формалъдегида представлены в таблице.

Использование предлагаемого способа управления процессом синтеза формальде- 10 гида позволяет увеличить общую конверсию и выход формальдегида на 3-57;, сохраняя при этом неизменной избирательность. Кроме того, вследствие снижения температуры контактного слоя на 20-30 C 15 увеличивается пробег катализатора.

3,г з,г

3,6

3,3

3,3

3,6

3»5

3,5

3,6

3,2

3,4

3,4

2 9

3,5

15,7

: t5,8

15,6

15,7

15,7

16,2

15,8

15,9

17,3

17,6

17,2

17,4

15,6

is,å

16,1

15,8

Ео,е

80,2 ео,г

8о,4

Ео,б

79,6 ео,2 ео,2

7Е,З

7Е,В

79, 2

7Е,9

81 1 еа,г ео,з.

80,6

93,0

91,7

91,0

91,9

95,6

95,7

95,9

95,9

93,0

95,6

89,5

92,7

9Е,6

97,3

99,3

98,4

86,7

Е4,6

83,4

84,9

ЕЕ,6

88,о

88,9

88,5

Вб,i

89,9

83,3 еб,г

92,7

89,9

92,4

91,6 спн

Составитель fl. jåðeîííàÿ

Редактор А.Никольская Техред М.Моргентал Корректор Г.Бельская

Заказ 1359 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101