Москва, 2013

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА

Кафедра общей химической технологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Общая химическая технология»

Тема: Производство формальдегида путем совмещенного дегидрирования и окисления метанола на катализаторе

Выполнил студент: Батракова К.

Проверил:Игнатенков В.И.

Москва, 2013

Получение формальдегида путем совмещенного дегидрирования и окисления паров метанола на твердом катализаторе представляет химический процесс со сложной последовательно-параллельной реакцией. Кроме основной реакции протекают побочные реакции более глубокого окисления, дегидрирования и гидрирования, ведущие к образованию оксидов углерода, муравьиной кислоты, воды и метана.

Окислительное дегидрирование проводят при недостатке кислорода, поэтому глубокое окисление не получает значительного развития. В то же время само дегидрирование, инициируемое кислородом, протекает быстрее, и все ранее упомянутые побочные реакции не так заметны. Это позволяет проводить реакцию при более высокой температуре (500 - 600°С), большой скорости и времени контакта 0,01 - 0,03 с. Выход формальдегида достигает 80-85% при степени конверсии метанола 85-90%. Катализаторами синтеза формальдегида этим методом служит металлическая медь или серебро, осажденное на Al₂O₃. Последний катализатор оказался более эффективным и широко применяется в промышленности.

Технологическая схема производства формальдегида окислительным дегидрированием метанола изображен6а на рис. 1. Метанол, содержащий 10 - 12 % воды, из напорного бака 1 непрерывно поступает в испаритель 2. Туда же через распределительное устройство подают воздух, очищенный от пыли и других загрязнений. Воздух барботирует через слой водного метанола в нижней части испарителя и насыщает его парами. В 1 л образующейся паровоздушной смеси должно содержаться приблизительно 0,5 г метанола. Поддержание такого состава смеси очень важно для обеспечения взрывобезопасности и нормального протекания процесса. Поэтому работа испарительной системы полностью автоматизирована: поддерживают постоянные уровень жидкости в испарителе, ее температуру (48 - 50°С) и скорость подачи воздуха, благодаря чему обеспечиваются необходимые температурный режим и степень конверсии в адиабатическом реакторе.

Паровоздушная смесь проходит брызгоуловитель, находящийся в верхней части испарителя, затем перегреватель 3 и поступает в реактор 4, в средней части которого находится катализатор. Реакционные газы сразу же попадают в подконтактный холодильник 5 (смонтирован вместе с реактором), где происходит быстрое охлаждение смеси и предотвращает распад формальдегида. В разных системах охлаждение осуществляют проточной водой или паровым конденсатом, когда холодильник играет роль генератора пара низкого, среднего или даже высокого давления. Полученный пар (или горячая вода) служит для перегрева поступающей смеси в перегреватель 3 и для обогрева испарителя 2.

Рис. 1. 1) напорный бак; 2) испаритель; 3) перегреватель; 4) реактор;

5,8) холодильник; 6) абсорбер; 7) скруббер; 9) сборник.

Охлажденные реакционные газы поступают в абсорбер 6, выполненный в виде тарельчатой колонны, жидкость на тарелках охлаждают внутренними или выносными холодильниками. Абсорбер орошают таким количеством воды, чтобы в кубе получился 36 - 37% формалин. Стадии абсорбции и разделения продуктов оформляют двумя разными способами.

По одному из них в абсорбере поглощают как формальдегид, так и непревращенный метанол, который содержится в продуктах реакции в количестве, достаточном для стабилизации формальдегида. В этом случае верхнюю тарелку абсорбера охлаждают рассолом, а колонна 7 служит лишь для санитарной очистки газа, в то время как для получения безметанольного формалина необходима установка для отгонки метанола.

При втором способе в абсорбере поглощают преимущественно формальдегид, тогда скруббер 7 служит для абсорбции метанола, который отгоняют от воды и возвращают на реакцию. В обоих случаях формалин из куба абсорбера 6 охлаждают в холодильнике 8 и собирают в сборнике 9.