Способ получения мономерного формальдегида

 

Использование: в нефте- и органической химии, в частности в производстве фенолформальдегидных смол. Сущность изобретения: продукт - формальдегид. Реагент 1: гемиформаль высших алифатических или циклоалифатических спиртов. Условия реакции: термическое разложение гемиформалей и конденсация в присутствии паров спирта, массовое соотношение паров спирта и формальдегида от 5 : 1 до 1 : 3, линейная скорость газового потока на входе в теплообменник от 5 до 30 м/с, удельная плотность орошения образующимся конденсатом поверхности теплообменника не менее 2,5 · 10^-5 м³/с · м на выходе из теплообменника. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения мономерного формальдегида путем термической деструкции гемиформалей спиртов. Получаемый по этому способу формальдегид предназначен для полимеризации или сополимеризации его с окисью этилена или циклическими формалями.

Известен способ получения мономерного формальдегида путем термической деструкции гемиформалей спирта, в котором конденсацию спирта осуществляют при непосредственном контакте парогазовой смеси спирт-формальдегид с углеводородами [1] Процесс деструкции рекомендуется проводить при температуре выше 100^оС и ниже температуры кипения спирта.

Недостатками этого способа являются повышенные тепловые затраты на разделение спирта с углеводородом, усложненность аппаратурного оформления процесса в целом и использование в технологическом процессе дополнительного компонента, что влечет за собой повышенную пожароопасность.

Наиболее близким к изобретению является способ получения мономерного формальдегида из гемиформалей высших спиртов путем термического разложения гемиформаля при 125-160^оС, частичной конденсации образовавшихся паров спирта и формальдегида в теплообменнике при 0-25^оС и отделения газообразного формальдегида.

Однако при получении чистого формальдегида по этому способу происходит образование низкомолекулярных твердых продуктов спонтанной полимеризации формальдегида, возникающие при температуре ниже 100^оС на теплоотводящих поверхностях аппаратов, используемых для частичной конденсации паров спирта и формальдегида, и, следовательно, нарушение непрерывности процесса выделения формальдегида. Выход составляет 85-90% Для обеспечения непрерывного процесса получения формальдегида требуется установка резервного оборудования, включаемого в работу при остановке основного на очистку, что значительно усложняет технологическую схему процесса.

Кроме того, при осуществлении процесса по этому способу имеются потери формальдегида за счет образования низкомолекулярных продуктов.

Цель изобретения повышение выхода целевого продукта.

Цель достигается способом получения мономерного формальдегида из гемиформалей высших алифатических и циклоалифатических спиртов путем термического разложения гемиформаля с последующей конденсацией части образующейся при этом газовой смеси, содержащей спирт, формальдегид и примеси в теплообменнике и отделением целевого продукта, отличительной особенностью которого является то, что конденсацию ведут в присутствии паров спирта при массовом соотношении паров спирта и формальдегида от 5:1 до 1:3 при линейной скорости газового потока на входе в аппарат от 5 до 30 м/с и удельной плотности орошения образующимся конденсатом поверхности теплообменника не менее 2,5х10^-5 м³/с ˙ м на выходе из аппарата.

Согласно изобретению предпочтительно использовать гемиформаль циклогексанола, содержащий от 23 до 27 мас. формальдегида.

В качестве высших спиртов могут быть использованы: 1-гексанол, циклопентанол, этиленгликоль, бензиловый спирт, 2-этилгексанол, циклогексанол (предпочтительно). Под термином "обработка" следует понимать частичную конденсацию паров и аэродинамическую деформацию слоя сконденсированной жидкости газовым потоком в теплообменнике.

Предлагаемый способ получения мономерного формальдегида реализован следующим образом.

П р и м е р 1. Осушенный гемиформаль циклогексанола, содержащий 25 мас. формальдегида, насосом подают в деструктор. Температура в деструкторе поддерживается 140^оС. Образующиеся при деструкции пары спирта и формальдегида направляются в трубчатый теплообменник, температура которого поддерживается равной 25^оС. Операция обработки осуществляется при соблюдении 3-х условий: массовое соотношение паров спирта и формальдегида от 5:1 до 1:3; удельная плотность орошения 2,8 ˙ 10^-5 м³/с м; скорость газового потока от 5 до 30 м/с.

Далее осуществляют разделение газовой и жидкой фазы в газоотделителе. При осуществлении технологического процесса в течение длительного времени (несколько суток) не наблюдалось нарушения непрерывности процесса.

П р и м е р 2 (процесс осуществлен согласно способу-прототипу). Смесь, полученная приблизительно из эквимолярных соотношений циклогексанола и формальдегида в количестве от 1 до 1,5 кг, содержащая 25% от веса всего количества формальдегида, направлялась в деструктор. Затем пары спирта и формальдегида направляются в теплообменник со скоростью газового потока 3 м/с. Однако через 20 ч непрерывной работы выделение формальдегида из гемиформаля практически прекращается, так как происходит забив внутренних поверхностей теплообменника низкомолекулярными продуктами, в аппарате увеличивается давление.

Остальные примеры приведены в таблице (примеры 1-3 предлагаемые, примеры 4-8 запредельные значения, пример 9 по прототипу).

Приведенные контрольные примеры показывают, что использование в операции обработки таких параметров процесса, как мольное соотношение паров спирта и формальдегида, удельная плотность орошения и скорость газового потока, выходящих за предлагаемые пределы (примеры 4-8), приводит к забиву внутренних поверхностей теплообменника низкомолекулярными продуктами, спонтанной полимеризации формальдегида уже через 4-20 ч непрерывной работы.

Удельная плотность орошения определяется количеством жидкой фазы на выходе из аппарата после частичной конденсации. Скорость газового потока количеством газовой фазы на входе в аппарат.

Таким образом, исходя из данных, полученных при осуществлении предлагаемого способа, доказано, что только используя совокупность всех 3-х параметров, указанных в операции обработки паров спирта и формальдегида в теплообменнике, удалось осуществлять непрерывный технологический процесс длительно, при этом не происходит забива внутренних поверхностей теплообменника низкомолекулярными продуктами спонтанной полимеризации формальдегида, а следовательно, достигается обеспечение высокого выхода мономерного формальдегида.

Таким образом, изобретение позволяет обеспечить высокий выход целевого продукта, снизить энергоемкость процесса за счет сокращения расхода технологического пара, используемого при деструкции низкомолекулярного полиоксиметилена, забивающего оборудование, и разделении смеси спирта с углеводородом, упростить аппаратурное оформление процесса в целом за счет отказа от параллельной линии оборудования получения формальдегида, применяемого в технологическом процессе при забивке теплообменников и газовых линий.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОМЕРНОГО ФОРМАЛЬДЕГИДА из гемиформалей высших алифатических или циклоалифатических спиртов путем термического разложения гемиформаля с последующей конденсацией части образующейся при этом газовой смеси, содержащей спирт, формальдегид и примеси, в теплообменнике и отделением целевого продукта, отличающийся тем, что конденсацию ведут в присутствии паров спирта при массовом соотношении паров спирта и формальдегида 5 : 1 - 1 : 3 при линейной скорости газового потока на входе в теплообменник 5 - 30 м/с и удельной плотности орошения образующимся конденсатом поверхности теплообменника не менее 2,5 · 10^-5 м³/с · м на выходе из теплообменника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3