Способ получения карбамидоформальдегидного концентрата

 

Изобретение относится к способу получения карбамидоформальдегидного концентрата для производства синтетических связующих смол. Способ осуществляют путем хемосорбции формальдегида, полученного путем окислительного дегидрирования метанола на серебряном катализаторе, раствором карбамида с добавками аммиачной воды в колонне тарельчатого типа (хемосорбере). Хемосорбер орошается сверху водным раствором формальдегида, полученным при конденсации парогазовой смеси, выходящей из основной колонны, в дополнительной абсорбционной колонне. Процесс хемосорбции проводят при мольном соотношении формальдегида и карбамида в средней части абсорбера (2,0-2,5):1, при рН 5,0-6,5 и температуре выходящей парогазовой смеси 85-95°С. Часть готового продукта из куба сорбционной колонны возвращают на ее верхнюю тарелку. Технический результат – повышение качества готового продукта, улучшение экологических показателей процесса. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам получения карбамидоформальдегидного концентрата (КФК), используемого в качестве сырья для производства синтетических связующих смол.

Известен (см. патент RU №2142964, МПК C 08 G 12/12, 1999 г.) способ получения КФК посредством хемосорбции в трехсекционной сорбционной колонне формальдегида, полученного окислением метанола на молибденовом катализаторе, 64% раствором карбамида с добавкой 19% раствора щелочи.

Недостатки известного способа - неэффективное использование контактных газов формальдегидного производства, низкие выход и качество получаемого концентрата исключают возможность его применения для производства синтетических смол.

Известен (см. патент ФРГ №2224258, МПК С 07 С 47/04, 1973 г.) способ получения карбамидоформальдегидного концентрата посредством абсорбции формальдегида, полученного окислением метанола на серебряном катализаторе, водным карбамидоформальдегидным раствором в кислой среде с последующей продувкой полученного конденсата воздухом, направляемым затем в голову процесса.

Указанным способом можно получить пригодный для производства смол КФК, однако энергоемкость и длительность цикла производства, связанные со значительными затратами энергии и времени на очистку продукта, и малый срок службы дорогостоящего катализатора, обусловленный его отравлением содержащимися во вторично используемом воздухе аминами, являются существенными недостатками известного способа.

Наиболее близким по технической сущности и получаемым результатам к заявляемому техническому решению является способ получения концентрированных водных растворов формальдегида и мочевины (см. патент ФРГ №3152005, МПК С 07 С 7/058, 1983 г.) посредством окислительного дегидрирования метанола воздухом при высоких температурах на серебряном катализаторе с последующей трехступенчатой абсорбцией синтезированного таким образом формальдегида водным раствором формальдегида и карбамида, причем на каждой ступени сорбции мольные соотношения формальдегида к карбамиду и рН среды равны заданным, экспериментально найденным значениям, при которых обеспечивается получение КФК высокого качества.

На практике точность установки указанных параметров относительно невелика, поэтому условия сорбции на каждой ступени процесса не всегда оптимальны. Как следствие, качество продукта, получаемого известным способом, нестабильно, что является одним из недостатков последнего.

Кроме того, ведение процесса сорбции при значениях рН менее 5, предлагаемых в известном способе в качестве допустимых рабочих значений, обуславливает увеличение содержания метиленомочевины в готовом продукте, что снижает качество последнего как сырья для производства смол.

К недостаткам известного способа следует отнести также сложность его технической реализации, что ведет к увеличению стоимости получаемого концентрата.

Задачей настоящего изобретения является разработка на основе действующего формалинового производства простого способа получения высококачественных и недорогих карбамидоформальдегидиых концентратов, пригодных для приготовления связующих cмол.

Техническими результатами, ожидаемыми от реализации предлагаемого способа, являются снижение удельных энергозатрат на производство КФК, упрощение и интенсификация технологического процесса при одновременном повышении качества продукта.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения карбамидоформальдегидного концентрата посредством хемосорбции в сорбционной колонне тарельчатого типа формальдегида, полученного окислительным дегидрированием метанола на серебряном катализаторе, раствором карбамида с добавками щелочных растворов и последующим выделением готового продукта, в верхнюю часть сорбционной колонны подают водно-формальдегидный, а в голову процесса – водно-метанольный конденсаты, полученные в дополнительной абсорбционной колонне конденсацией парогазовой смеси, выходящей из сорбционной колонны, на средней тарелке которой поддерживают мольное соотношение формальдегида и карбамида (2,0-2,5):1, рН 5,0-6,5, а температуру парогазовой смеси на выходе из сорбционной колонны 85-95°С.

Парогазовая смесь, выходящая из сорбционной колонны, содержит воду, свободный формальдегид, метанол.

Готовый продукт выводят из куба сорбционной колонны при температуре 90-105°С, при этом часть продукта возвращают на верхнюю тарелку колонны.

Кроме того, часть водно-формальдегидного конденсата, полученного в дополнительной абсорбционной колонне, используют для приготовления раствора карбамида.

Получение КФК по заявляемому способу иллюстрируется схемой, приведенной на чертеже.

Синтез формальдегида осуществляют посредством окислительного дегидрирования метанола, для чего 635,4 кг метанола и 385,1 кг водно-метанольного конденсата со стадии абсорбции, 306,1 кг воды, 1028,5 кг воздуха подают в спиртоиспаритель 1. Парогазовую смесь из спиртоиспарителя 1 по линии 2 подают в реактор 3, где смесь при температуре 550-750°С пропускают через серебряный катализатор. Реакционные газы, выходящие из реактора и содержащие 503,7 кг формальдегида, 95,7 кг метанола, 13,1 кг кислорода, 778,1 кг азота, 23,7 кг окиси углерода, 23,7 кг диоксида углерода, 19,3 кг водорода и 540,3 кг воды охлаждают до температуры 160°С и по линии 4 подают в нижнюю часть сорбционной колонны (хемосорбера) 5. На верхние тарелки хемосорбера 5 из емкости 6 по линии 7 подают 400,0 кг 50% раствора карбамида с добавками модификатора, например, аммиачной воды. В вариантах реализации способа предусмотрена возможность добавления в раствор карбамида 10-20% водного раствора щелочи.

С целью оптимизации режимов хемосорбции расходы растворов карбамида и модификатора регулируют в зависимости от параметров (мольного соотношения формальдегид/карбамид и рН) среды в средней части хемосорбера.

При встречном движении реакционных газов формальдегидного производства и раствора карбамида на тарелках хемосорбера 5 происходит синтез преимущественно первичных продуктов реакции формальдегида с карбамидом с образованием, в основном, метилольных производных - моно-, ди- и три-метилолкарбамидов. По мере перемещения образующегося КФК вниз по тарелкам хемосорбера мольное соотношение формальдегида к карбамиду в нем увеличивается, достигая на нижних тарелках значения 5:1.

Из куба хемосорбера после выдержки при температуре 90-105°С по линии 8 выводят 1000 кг КФК, содержащего 500 кг формальдегида, 200 кг карбамида, 290 кг воды и 10 кг метанола. Коэффицент рефракции и плотность КФК равны, соответственно, 1,45-1,46 и 1,28-1,30.

С целью исключения образования нерастворимых продуктов хемосорбции, загрязняющих тарелки хемосорбера, часть готового КФК возвращают наверх последнего.

Так как хемосорбция формальдегида карбамидом происходит с выделением тепла, то для поддержания оптимальных температурных режимов реакции в верхнюю часть хемосорбера 5 по линии 11 подают водно-формальдегидный конденсат, который получают в кубе дополнительной абсорбционной колонны 10 путем охлаждения и конденсации в нем парогазовой смеси, поступающей по линии 9 в количестве 1449,1 кг из хемосорбера 5.

Расход орошающего хемосорбер конденсата регулируется таким образом, чтобы температура выходящей из него парогазовой смеси составляла 85-95°С. Часть конденсата из куба колонны 10 в количестве 200 кг подают по линии 11 на растворение карбамида.

Кроме того, парогазовая смесь, перемещаясь по дополнительной колонне 10 в направлении снизу-вверх, конденсируется на тарелках последней с образованием водно-метанольного конденсата, который по мере его накопления на промежуточной тарелке колонны 10 по линии 12 возвращают в спиртоиспаритель 1 для повторного использования.

Отходящие газы карбамидоформальдегидного производства в количестве 941,7 кг по линии 13 подают на сжигание.

В предлагаемом способе, в отличие от прототипа, процесс хемосорбции является одноступенчатым и осуществляется в одной колонне, что позволяет повысить точность регулирования режимов реакции и за счет этого оптимизировать состав и соответственно качество готового продукта.

Вторичное использование водно-формальдегидного и водно-метанольного конденсатов, полученных из отходящих газов производства в дополнительной колонне, позволяет, с одной стороны, повысить эффективность использования контактных газов формальдегидного производства, с другой стороны, за счет снижения количества газообразных и жидких вредных выбросов снизить экологическую нагрузку на окружающую среду.

Предлагаемый способ может быть реализован на основе действующего формалинового производства практически без дополнительных капвложений.

Формула изобретения

1. Способ получения карбамидоформальдегидного концентрата посредством хемосорбции в сорбционной колонне тарельчатого типа формальдегида, полученного окислительным дегидрированием метанола на серебряном катализаторе, раствором карбамида с последующим выделением готового продукта, отличающийся тем, что в верхнюю часть сорбционной колонны подают водно-формальдегидный, а в голову процесса – водно-метанольный конденсаты, полученные в дополнительной абсорбционной колонне конденсацией парогазовой смеси, выходящей из сорбционной колонны, на средней тарелке которой поддерживают мольное соотношение формальдегида и карбамида (2,0÷2,5):1, рН 5,0÷6,5, а температуру парогазовой смеси на выходе из колонны – 85÷95°С, при этом часть готового продукта из куба сорбционной колонны возвращают на ее верхнюю тарелку, а часть водно-формальдегидного конденсата используют для приготовления раствора карбамида.

2. Способ получения карбамидоформальдегидного концентрата по п.1, отличающийся тем, что выходящая из сорбционной колонны парогазовая смесь содержит воду, свободный формальдегид, метанол.

3. Способ получения карбамидоформальдегидного концентрата по п.1, отличающийся тем, что готовый продукт выдерживают в кубе сорбционной колонны при температуре 90-105°С.

РИСУНКИ

Рисунок 1

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:Общество с ограниченной ответственностью "Томскнефтехим"

(73) Патентообладатель:Общество с ограниченной ответственностью "Сибирская метанольная химическая компания" (ООО "Сибметахим")

Договор № РД0015536 зарегистрирован 15.12.2006

Извещение опубликовано: 27.01.2007        БИ: 03/2007

---