Способ получения формальдегида

 

Использование: в химической промышленности. Сущность изобретения: продукт-формальдегид. Реагент 1: природный газ. Реагент 2: воздух. Условия реакции: температура 300 - 400^oС и давление 3 - 10 МПа, природный газ смешивают с воздухом с получением газовоздушной смеси, содержащей 1 - 4 об.% кислорода, которую подают в реактор, затем дополнительно вводят воздух на участке максимального разогрева. 9 табл.

Изобретение относится к органической химии, в частности к способам получения формальдегида, и может быть использовано в химической промышленности.

Известны способы получения формальдегида (ФА) как путем прямого парциального окисления метана, так и путем каталитического окислительного дегидрирования метанола кислородом воздуха (1). Оба способа имеют недостатки. Получение ФА путем каталитического окислительного дегидрирования метанола многостадийный процесс, при котором исходное сырье (природный газ) последовательно превращают в синтез газ, затем в метанол и далее в ФА. Несмотря на высокую селективность отдельных стадий процесс требует очень высоких энергетических затрат и сложного аппаратурного оформления. Прямое парциальное окисление метана в ФА при относительной простоте процесса дает очень низкую степень конверсии метана в ФА.

Наиболее близким техническим решением является способ получения ФА с одновременным получением метанола (2), заключающийся в парциальном окислении воздухом метана или его смеси с азотом при 300-600^оС и давлении 5-200 бар с последующим охлаждением реакционной смеси и отделением целевых продуктов.

Однако известный способ (2) имеет недостаток: низкий выход ФА (всего на уровне 10-19%) из-за низкой степени конверсии метана.

Целью изобретения является создание споcоба получения ФА, позволяющего увеличить выход ФА (на прореагировавший метан).

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом получения ФА, включающим окисление природного газа воздухом при температуре 300-400^оС и давлении 3-10 МПа, последующее охлаждение реакционной смеси и отделение целевого продукта, в котором природный газ смешивают с воздухом с получением газовоздушной смеси, содержащей 1-4 об. кислорода, и подают в реактор, затем дополнительно вводят воздух на участке реактора с максимальным разогревом, выходящую из реактора газообразную смесь охлаждают и отделяют жидкий продукт, который подогревают до 100-120^оС и подвергают окислительному дегидрированию в присутствии серебряного катализатора.

Проведенные при разработке заявляемого способа исследования показали, что увеличение содержания кислорода в реакционной газовоздушной смеси приводит к увеличению степени конверсии метана, не одновременно резко снижается селективность процесса выход ФА и метанола падает. Рассредоточенная подача кислорода вдоль реактора позволяет увеличить степень конверсии без существенной потери селективности образования целевых продуктов. Но даже при оптимальных условиях основным продуктом окисления является метанол. Известны способы каталитического окислительного дегидрирования чистого метана в ФА (1). Однако жидким продуктом окисления метана в предлагаемом процессе является сложная смесь спиртов, альдегидов, органических кислот и воды. Учитывая, что основным компонентом этого продукта (около 50%) является метанол, его перевод в ФА позволит повысить выход ФА в процессе более чем в три раза. Как было показано экспериментами, каталитическое окислительное дегидрирование жидких продуктов, получаемых в предлагаемом процессе путем окисления метана (без выделения метанола) позволяет в несколько раз повысить выход ФА в процессе.

П р и м е р 1. Природный газ подогревают до 350^оС и под давлением 10 МПа при скорости расхода 760 нм³/ч подают в реактор (представляющий собой трубу диаметром 36х5,5 мм из стали 12Х18Н10Т) через смеситель, где природный газ смешивают с воздухом расход воздуха 80 нм³/ч. Концентрация кислорода в газовоздушной смеси 2 об. На участке реактора с максимальным разогревом (температуру в реакторе контролируют термопарами) дополнительно вводят воздух с той же скоростью (80 нм³/ч). Выходящую из реактора газообразную реакционную смесь охлаждают в теплообменнике и отделяют жидкий продукт в сепараторе. Полученный жидкий продукт имеет состав, приведенный в табл.1.

Жидкий продукт указанного состава подогревают до 120^оС и направляют в каталитический реактор с серебряным катализатором, после окончания реакции, которая протекает с разогревом, реакционную смесь охлаждают в холодильнике.

Состав жидкого продукта реакции после каталитического дегидрирования приведен в табл.2.

П р и м е р 2 (сравнительный). Процесс проводят аналогично примеру 1, но весь воздух (расход воздуха 160 нм³/ч) вводят одной порцией через смеситель.

Состав жидкого продукта, полученного после окисления метана, приведен в табл.3.

Состав жидкого продукта после каталитического дегидрирования приведен в табл.4.

П р и м е р 3. Процесс проводят аналогично примеру 1, но при температуре 400^оС и давлении 3 МПа.

Состав жидкого продукта, полученного после окисления метана приведен в табл.5.

Состав жидкого продукта после каталитического дегидрирования (жидкий продукт, указанного состава, полученный после окисления метана подогревали перед началом дегидрирования до 100^оС). Данные приведены в табл.6.

П р и м е р 4. Процесс проводят аналогично примеру 1, но при 300^оС. Состав жидкого продукта, полученного после окисления метана приведен в табл. 7.

П р и м е р 5. Процесс проводят аналогично примеру 1, но концентрация кислорода в газовоздушной смеси составляла 4 об. Состав жидкого продукта, полученного после окисления метана, приведен в табл.8.

П р и м е р 6. Процесс проводят аналогично примеру 1, но концентрация кислорода в газовоздушной смеси составляла 1 об. Состав жидкого продукта, полученного после окисления метана приведен в табл.9.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДА, включающий окисление природного газа воздухом при температуре 300 - 400^oС и давлении 3 - 10 МПа, последующее охлаждение реакционной смеси и отделение целевого продукта, отличающийся тем, что природный газ смешивают с воздухом с получением газовоздушной смеси, содержащей 1 - 4 об.% кислорода, которую подают в реактор, затем дополнительно вводят воздух на участке реактора с максимальным разогревом, выходящую из реактора газообразную смесь охлаждают и отделяют жидкий продукт, который подогревают до 100 - 120^oС и подвергают оксилительному дегидрированию в присутствии серебряного катализатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3