Укажите сырьевые источники для получения формальдегида.

В промышленности формальдегид получают, окислит. дегидрированием метанола в паровой фазе О₂ воздуха в присутствии Ag или серебряной сетки при 600-650ºС (конверсия 77-87%) с возвращением непрореагировавшего метанола в рецикл. Процесс можно проводить в присутствии оксидов металлов (Fe-Mo-V) при 250-400ºС (конверсия 98-99%). Формальдегид может быть получен окислением метана, пропана, бутана, этилена, гидрированием оксида углерода(II), однако эти методы не имеют промышленного значения по экономическим причинам.

Получение формальдегида неполным окислением концентрированного метана кислородом воздуха с использованием в качестве катализатора окислов азота (гомогенный катализ). Окисление проводят в реакторе трубчатого типа при температуре около 600ºС. Трубки изготовлены из жароупорного сплава сихромаля и футерованы изнутри керамической массой (80% SiO₂, 20% AL₂O₃). Выход формальдегида составляет 38% от прореагировавшего метана. При окислении метана образуются помимо формальдегида и другие продукты реакции, например, муравьиная кислота, оксид углерода(II), оксид углерода(I), водород, поэтому из реакционной смеси формальдегид выделяют конденсаций или поглощением водой с последующим его выделением.

Другим способом получения формальдегида является окислительное дегидрирование метилового спирта в присутствии катализаторов. Последние можно разделить на две группы:

1. окисные катализаторы, например окисные железо-молибденовые, в некоторых случаях с присадками окислов других металлов (магния, марганца, кадмия);

б) металлическая медь или серебро в виде металлической сетки или осажденные на инертном высокопористом носителе (например, на пемзе).

№3

Кратко охарактеризуйте современные промышленные способы получения формальдегида.

Существует множество вариантов технологического оформления процесса окислительного дегидрирования метанола в формальдегид. Однако принципиально все методы основаны на пропускании смеси паров метилового спирта с воздухом над катализатором при повышенных температурах.

Окисление проводят в реакторе трубчатого типа при температуре около 600ºС. Трубки изготовлены из жароупорного сплава сихромаля и футерованы изнутри керамической массой (80% SiO₂, 20% AL₂O₃). Схема производства формальдегида представлена на рис.1. [2]

1 – горелка; 2 – теплообменник; 3 – реактор; 4 – газодувка; 5 – водяной холодильник; 6 – водяной скруббер; 7 – емкость для нейтрализации раствора формальдегида; 8 – выносной кипятильник; 9 – ректификационная колонна; 10 – дефлегматор; 11 – сборник формалина.

Рис. 1. Технологическая схема производства формальдегида окислением метана кислородом воздуха в присутствии гомогенных катализаторов (окислов азота):

На рис. 1 показана схема получения формальдегида неполным окислением концентрированного метана кислородом воздуха с использованием в качестве катализатора окислов азота (гомогенный катализ).

Метан и воздух в объемном отношении 3,7 : 1, предварительно подогретые до 400ºС в теплообменнике 2, поступают в реактор 3. Перед входом реактор к газам добавляют 0,08% об. паров азотной кислоты, образуемой в результате окисления аммиака кислородом воздуха в горелке 1. Продукты реакции охлаждаются в теплообменнике 2, а затем в водяном холодильнике 5 и поступают в скруббер 6, где формальдегид отмывают водой. Из верхней части скруббера 6 выходит газ, содержащий 12% СН₄, 5% СО, 2% СО₂, 6% О₂ и 75% N₂. Часть этого газа возвращают в реактор, так чтобы на один объем исходной смеси приходилось девять объемов рециркулирующего газа.

Вытекающий из скруббера 6 водный раствор формальдегида с содержанием до 10% НСНО нейтрализуют в аппарате 7 щелочью для связывания муравьиной кислоты. Далее раствор подвергают ректификации под давлением 4 ат в колонне 9, где получают 34%-ный раствор формальдегида, содержащий 3% вес. метилового спирта. Выход формальдегида составляет 38% от прореагировавшего метана.

Процесс на серебряном катализаторе протекает при более высокой температуре – в пределах 600-650ºС. Формалин, получаемый на серебряном катализаторе, содержит до 10% метанола. Для отделения метанола получаемый формалин подвергают ректификации. При окислительном дегидрировании метанол на серебряном катализаторе выход формальдегида зависит от способа приготовления катализатора, и колеблются от 82 до 92%.

При использовании окисных катализаторов температуру процесса поддерживают в пределах 300-400ºС; образующийся при этом формалин содержит небольшое количество метилового спирта (~1%). Выход формальдегида на окисных катализаторах высокий – достигает 90% и более.[1]

№4