DE1618413A1 - Process for the production of aqueous formaldehyde solutions - Google Patents

Process for the production of aqueous formaldehyde solutions

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Dr Hans-Walther Brandt
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
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    • C07C45/38Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups being a primary hydroxyl group

Description

1618413 FARBENFABRIKEN BAYER AG1618413 FARBENFABRIKEN BAYER AG

LEVEllKUSEN-Beyenrak G/Hg Petent-AbteUueeLEVEllKUSEN-Beyenrak G / Hg Petitioner Abbey

2 8, April jag;2 8 April hunt;

Verfahren zur Herstellung wässriger FormaldehydlösungenProcess for the preparation of aqueous formaldehyde solutions

Verfahren zur Herstellung von wässrigen Formaldehydlösungen durch oxydative Dehydrierung von Methanol sind bekannt. Nach diesen Verfahren wird meist ein Gemisch von Methanoldampf, Wasserdampf und Luft an einem Silberkatalysator bei Temperaturen zwischen 45o und 75o°C umgesetzt. Dieses Verfahren kann man so führen, daß das Methanol vollständig umgesetzt wird unter Bildung einer praktisch methanolfreien wässrigen Formaiflehydlösung. Dazu arbeitet man bei höheren Katalysatortemperaturen. Diese Ausführungsform bringt größere Verluste an Methanol durch Totaloxidation mit sich, kann aber auf die nachgeschaltete Rektifizierung der Formaldehydlösung verzichten. Man kann auch auf unvollständigen Methanolumsatz arbeiten (bei niederer Katalysatortemperatur) und erreicht damit im Endeffekt eine wesentlich bessere Ausnutzung des Methanols, muß aber das Reaktionsprodukt durch Rektifizieren von Methanol befreien (das dann wieder eingesetzt wird).Process for the production of aqueous formaldehyde solutions by oxidative dehydrogenation of methanol are known. According to this process, a mixture of methanol vapor, Steam and air reacted on a silver catalyst at temperatures between 45o and 75o ° C. You can do this so that the methanol is completely converted to form a practically methanol-free aqueous formaldehyde solution. To do this, one works at higher catalyst temperatures. This embodiment brings with it greater losses of methanol through total oxidation, but can be applied to the downstream Do not rectify the formaldehyde solution. You can also work on incomplete methanol conversion (at a low catalyst temperature) and thus in the end achieves a much better utilization of the methanol, but must be the reaction product free from methanol by rectification (which is then used again will).

Le A Io 723 - 1 -Le A Io 723 - 1 -

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Die Methanoloxidation ist an sich ein exothermer Prozeß. Es gelingt aber nicht ohne weiteres, die bei diesem Prozeß freiwerdende Wärme soweit zu nutzen, daß das ganze Verfahren ohne äußere Energiezufuhr abläuft. Dies liegt daran, das nur der kleinere Teil der freigesetzten Wärmeenergie bei hohen Temperaturen, d.h. etwa der Katalysatortemperatur 45o-75o°C entsprechend, anfällt, während der größere Teil der Wärmeenergie bei der Kondensation des Wasser-Formaldehyddampf-Gemisches bei etwa loo°C und darunter freigesetzt wird. Diese Wärmeenergie ist also schlecht nutzbar. Man hat bereits vorgeschlagen, diese Energie zur Beheizung einer Rektifizierkolonne für niethanolhaltige Formaldehydlösungen zu verwenden. Dazu muß diese Kolonne aber bei erheblichem Unterdruck betrieben werden und die über Kopf abgehenden Methanoldämpfe müssen anschließend durch einen Kompressor wieder auf den Druck des Reaktors gebracht werden. Der Kompressor liegt also im Strom der Umsetzungsprodukte. Diese Produkte, insbesondere das wieder verwendete Methanol, werden dadurch leicht verunreinigt. Da andererseits die Lebensdauer des Silberkatalysators durch Verunreinigungen sehr stark verkürzt wird, ist diese Methode noch nicht völlig befriedigend.The oxidation of methanol is in itself an exothermic process. However, it is not easy to use the heat released in this process to such an extent that the entire process takes place without external energy input. This is due to the fact that only the smaller part of the released heat energy at high temperatures, ie about the catalyst temperature 45o-75o ° C, occurs, while the larger part of the heat energy in the condensation of the water-formaldehyde vapor mixture at about 100 ° C and is released underneath. This thermal energy is therefore difficult to use. It has already been proposed to use this energy to heat a rectification column for formaldehyde solutions containing niethanol. To do this, however, this column must be operated at a considerable negative pressure and the methanol vapors leaving overhead must then be brought back to the pressure of the reactor by a compressor. The compressor is therefore in the flow of the conversion products. These products, especially the recycled methanol, are easily contaminated as a result. On the other hand, since the life of the silver catalyst is greatly reduced by impurities, this method is not yet completely satisfactory.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Methode anzugeben, nach der die mit geringer Temperatur anfallende Wärme für das Formaldehyd-Herstellungsverfahren nutzbar gemacht werdenThe present invention has the task of specifying a method after which the heat generated at a low temperature can be used for the formaldehyde production process

Le A Io 723 - 2 -Le A Io 723 - 2 -

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kann, ohne daß Eingriffe in den Strom der Reaktionsprodukte notwendig sind.can without interfering with the flow of reaction products are necessary.

Es wurde ein Verfahren zur Herstellung methanolfreier, wässriger Formaldehydlösungen durch Umsetzung eines Gemisches von Methanoldampf, Wasserdampf und Luft an einem Silberkatalysator bei Temperaturen von 450 - 75o°C gefunden, wobei das dampfförmige Reaktionsgemisch unter gleichzeitiger indirekter Erzeugung von Dampf auf I00 - 2oo°C abgekühlt wird, die Reaktionsgase anschließend in mehreren Stufen kondensiert und mit dem Kondensat, zuletzt mit Wasser, gewaschen werden, und wobei der erzeugte Wasserdampf zur Erzeugung des Methanoldampf-Wasserdampf-Gemisches aus den entsprechenden Flüssigkeiten verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die in den I00 - 2oo°C heißen Reaktionsgasen noch enthaltene Wärme einschließlich der Kondensationswärme mit Wasser aufnimmt, das man bei einem Unterdruck teilweise verdampft, den erzeugten Dampf mit einer Spannung unter 1 ata, vorzugsweise mit Hilfe des erzeugten Dampfes von mehr als 1 ata komprimiert und zur Erzeugung des Methanoldampf-Wasserdampf-Gemisches bzw. zur Rektifikation der methanolhaltigen Formaldehydlösung mitverwendet, und wobei man als das die Wärmeenergie aufnehmende Wasser bevorzugt das Kondensat des Dampfes von mehr als 1 ata benutzt.A method for making methanol-free, aqueous Formaldehyde solutions by converting a mixture of methanol vapor, Water vapor and air on a silver catalyst at temperatures from 450-750 ° C, the vaporous reaction mixture with simultaneous indirect generation of steam is cooled to 100 - 200 ° C, the reaction gases then condensed in several stages and with the condensate, last with water, are washed, and wherein the generated water vapor to generate the methanol vapor-water vapor mixture from the corresponding liquids are used, characterized in that that the heat still contained in the 100-2oo ° C hot reaction gases including the heat of condensation with Absorbs water, which is partially evaporated at a negative pressure, the generated steam with a voltage below 1 ata, preferably compressed with the help of the generated steam of more than 1 ata and to generate the methanol-steam-water-steam-mixture resp. used for the rectification of the methanol-containing formaldehyde solution, and where the water which absorbs the heat energy is preferably the condensate of the steam of more than 1 ata used.

Die beiden möglichen Ausfuhrungsformen des Verfahrens - vollständiger und unvollständiger Methanolumsatz - werden anhand Le A 1o 723 - 3 -The two possible embodiments of the process - more complete and incomplete methanol conversion - are based on Le A 1o 723 - 3 -

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der Figuren 1 und 2 näher erläutert. Diese Figuren geben gleichartig Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens wieder, die ebenfalls Gegenstand der Erfindung sind.Figures 1 and 2 explained in more detail. These figures show similar devices for carrying out the method again, which are also the subject of the invention.

Die Figur 1 - praktisch vollständiger Methanolumsatz - zeigt unter:Figure 1 - practically complete methanol conversion - shows under:

(1) Verdampfer für Methanol-Wasser-Mischung,(1) Evaporator for methanol-water mixture,

(2) überhitzer für Methanoldampf-Wasserdampf (Wärmeaustauscher),(2) superheater for methanol vapor-water vapor (heat exchanger),

(3) Reaktor mit Silberkontakt,(3) reactor with silver contact,

(4) Dampferzeuger für Überhitzten Dampf (Wärmeaustauscher),(4) Steam generator for superheated steam (heat exchanger),

(5) Kondensator zur Abkühlung und teilweisen Kondensation des Formaldehyd-Wasserdampf-Gemisches(5) Condenser for cooling and partial condensation of the formaldehyde-water vapor mixture

(7), (8) und (9) mit Kondensat beschickte Absorber, (lo) mit Wasser (l6) beschickter Absorber,(7), (8) and (9) absorber charged with condensate, (lo) absorber charged with water (l6),

(6) Wärmeaustauscher zur Ableitung der Kondensationswärme des Kondensators (5),(6) heat exchanger for dissipating the condensation heat from the condenser (5),

(ll), (l2) und (I?) Wärmeaustauseher,(ll), (l2) and (I?) heat exchangers,

(14) Dampfstrahlpumpe,(14) steam jet pump,

(15) Kondensatbehälter,(15) condensate tank,

(16) Wasserzufuhr,(16) water supply,

(17) bis (21) Kreislaufpumpen.(17) to (21) circulation pumps.

Die Wirkungswelse dieser Vorrichtung ist wie folgt: in den Verdampfer (l) werden gleichzeitig Methanol und Wasser in flüssiger Form und Luft eingebracht und.mit Hilfe von Dampf von mehr als 1 ata verdampft. Das Methanoldampf-Wasserdampf-Gemisch wirdThe functioning of this device is as follows: in the Evaporator (l) are simultaneously introduced into methanol and water in liquid form and air and with the help of steam from more than 1 ata evaporated. The methanol vapor-water vapor mixture becomes

Le A lo 723 - 4 -Le A lo 723 - 4 -

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dann im Überhitzer (2) ebenfalls mit Dampf von mehr als 1 ata behandelt, dann im Reaktor (3) am Silberkatalysator umgesetzt, im Dampferzeuger (4) abgekühlt unter gleichzeitiger Erzeugung von Dampf von mehr als 1 ata und dem Kondensator (5) zugeleitet. Das Kondensat dieses Kondensators wird .im Kreislauf über den Wärmeaustauscher (6) geführt und seine Wärmeenergie (Temperatur etwa 7o 9o°C) dort auf Wasser übertragen. Dieser Wärmeaustauscher (6) wird durch die Dampfstrahlpumpe (14), die mit 1o ata Dampf aus Dampferzeuger (4) betrieben wird, unter.Unterdruck gehalten. Dadirch verdampft ein Teil des Wassers im Wärmeaustauscher (6) und wird in Form des Dampfes mit einer Spannung unter 1 ata in der Dampfstrahlpumpe (14) komprimiert und mit Dampf hoher Spannung gemischt. Der die Pumpe (14) verlassende Dampf mit einer Spannung über 1 ata wird den Wärmeaustauschern (1) und (2) zugeleitet und deren Dampfkondensat zum Teil über das Kondensatgefäß (15) wieder als Speisewasser in den Kreislauf des Wärmeaustauschers (6) gegeben und zum Teil als Speisewasser dem Dampferzeuger (4) zugeführt. Der im Kondensator (5) nicht kondensierte restliche Methanol-Wasserdampf wird in den nachgeschalteten Absorbern (7)# (8), (9) und (1o) restlos im Gegenstrom kondensiert bzw. absorbiert, die Wärmeaustauscher (11), (12) und (12) übernehmen dabei die Kühlung. Die Pumpen (17) bis (21) dienen der Aufrechterhaltung der verschiedenen Kreisläufe.then treated in the superheater (2) also with steam of more than 1 ata, then reacted on the silver catalyst in the reactor (3), cooled in the steam generator (4) with simultaneous generation of Steam of more than 1 ata and fed to the condenser (5). The condensate from this condenser is circulated through the heat exchanger (6) and its thermal energy (temperature about 7o 9o ° C) transferred there to water. This heat exchanger (6) is by the steam jet pump (14), which with 1o ata steam from steam generator (4) is operated, kept under negative pressure. Dadirch Part of the water evaporates in the heat exchanger (6) and is in the form of steam with a voltage below 1 ata in the steam jet pump (14) compressed and mixed with high tension steam. The vapor leaving the pump (14) with a voltage above 1 ata is fed to the heat exchangers (1) and (2) and their steam condensate partly via the condensate vessel (15) again as feed water in the circuit of the heat exchanger (6) and to Part of the feed water is fed to the steam generator (4). The remaining methanol-water vapor which has not condensed in the condenser (5) is completely in the downstream absorbers (7) # (8), (9) and (1o) condensed or absorbed in countercurrent, the heat exchangers (11), (12) and (12) take over the cooling. the Pumps (17) to (21) are used to maintain the various Cycles.

Durch diese Anordnung wird die Kondensationswärme des Formaldehyd-Wasserdampf-Gemisches soweit wieder gewonnen, daß die ganzeThis arrangement reduces the heat of condensation of the formaldehyde-water vapor mixture so far recovered that the whole

Le A 1o 723 - 5■ -Le A 1o 723 - 5 ■ -

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Vorrichtung ohne äußere Wärmezufuhr arbeiten kann. Für den Kondensator (5) ist kein Kühlwasser mehr erforderlich. Die zurückgewonnene Wärmemenge hängt ab von dem Unterdruck im Wärmeaustauscher (6). Dieser Unterdruck läßt sich durch den Dampfstrahler (14) so steuern, daß das ganze System keine äußere Energiezufuhr mehr braucht.Device can work without external heat supply. Cooling water is no longer required for the condenser (5). the The amount of heat recovered depends on the negative pressure in the heat exchanger (6). This negative pressure can be through the Control the steam jet (14) so that the whole system does not have any needs more external energy supply.

Die Figur 2 zeigt die Ausführungsform für unvollständigen Methanolumsatz. Mit dieser Vorrichtung können höher konzentrierte Formaldehydlösungen völlig methanolfrei hergestellt werden. In der Figur bedeuten:Figure 2 shows the embodiment for incomplete Methanol conversion. With this device, more highly concentrated formaldehyde solutions can be produced completely free of methanol will. In the figure:

(1) Einspeisung für Methanol und Wasser,(1) Infeed for methanol and water,

(2) Verdampfer für Methanol-Wasser-Mischung mit Luftzuführung,(2) evaporator for methanol-water mixture with air supply,

(3) Überhitzer für Methanoldampf-Wasserdampf-Gemisch,(3) Superheater for a methanol vapor / water vapor mixture,

(4) Reaktor mit Silberkatalysator,(4) reactor with silver catalyst,

(5) Dampferzeuger für überhitzten Dampf,(5) steam generator for superheated steam,

(6) Kondensator zur Abkühlung der teilweisen Kondensation(6) Condenser to cool down the partial condensation

des Formaldehyd-Methanol-Wasserdampf-Gemisches,the formaldehyde-methanol-water vapor mixture,

(7) Wärmeaustauscher zur Ableitung der Kondensationswärme des Kondensators (6),(7) Heat exchanger to dissipate the heat of condensation of the Capacitor (6),

(8), (9), (lo) mit Kondensat beschickte Absorber, (11), (12), (IJ) Kühler (Wärmeaustauscher für. diese Absorber),(8), (9), (lo) absorbers charged with condensate, (11), (12), (IJ) coolers (heat exchangers for these absorbers),

(14) mit Wasser beschickter Absorber,(14) absorber filled with water,

(15) Wärmepumpe (Kompressor),(15) heat pump (compressor),

(16) Destillationskolonne für Formaldehyd-Methanol-Wasser-Mischung,(16) distillation column for formaldehyde-methanol-water mixture,

Le A Io 723 " 6 ".Le A Io 723 " 6 ".

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(17) Wärmeaustauscher zur Beheizung der Kolonne (16),(17) heat exchanger for heating the column (16),

(18) Wärmeaustauscher zur zusätzlichen Beheizung der Kolonne (l6) mit frischem Dampf,(18) Heat exchanger for additional heating of the column (l6) with fresh steam,

(19) bis (24) Kreislaufpumpen.(19) to (24) circulation pumps.

Die Wirkungsweise dfeser Vorrichtung ist wie folgt: Am Elnspeisungspunkt (l) wird Wasser und Methanol im Gewichtsverhältnis 5o : 5o bis Io i 90 gemischt und dem Verdampfer (2) zugeleitet. Hler wird dieses Gemisch verdampft und mit Luft gemischt, dann im Wärmeaustauscher (3) überhitzt und im Reaktor (4) umgesetzt. Die Temperatur des Reaktors soll etwa 500 - 65o°C betragen, damit die Methanolumsetzung unvollständig bleibt. Im Wärmeaustauscher (5) geben die Reaktionsgase ihre Wärme an Wasser ab* Sie werden auf etwa 12o° - 15o°C abgekühlt, wobei Dampf von ungefähr 2 ata erzeugt wird; Die Gase werden dann dem Kondensator (6) zugeleitet, dort kondensiert und das Kondensat Über den Wärmeaustauscher (7) im Kreislauf geführt. Die Äbwärmeseite dieses Wärmeaustauschers steht unter vermindertem Druck, so dafl ein Teil des in ihr enthaltenen Wassers verdampft. Der so erhaltene Dampf einer Spannung unter 1 ata wird mit der Wärmepumpe (15) auf etwa 1 ata verdichtet und zur Beheizung der Kolonne (l6) Über den Wärmeaustauscher (17) verwendet. Die Kolonne (l6) kann mit Unterdrück betrieben werden. Der Dampf aus dem Wärmeaustauscher (5) wird zur Beheizung des Verdampfers (2) und des Überhitzers (3) verwendet. Wenn der im Wärmeaustauscher (7) gewonnene Dampf zur Beheizung der Kolonne (l6) nicht ausreicht, kann über den Wärme-The operation of this device is as follows: At the feed point (l) becomes water and methanol in a weight ratio of 5o: 5o mixed to Io i 90 and fed to the evaporator (2). Hler will this mixture evaporates and mixed with air, then superheated in the heat exchanger (3) and reacted in the reactor (4). the The temperature of the reactor should be around 500 - 65o ° C so that the methanol conversion remains incomplete. In the heat exchanger (5) the reaction gases give off their heat to water * They will give up Chilled about 12o ° - 15o ° C, with steam of about 2 ata is generated; The gases are then fed to the condenser (6), condensed there and the condensate via the heat exchanger (7) circulated. The heat side of this heat exchanger is under reduced pressure, so part of it of the water it contains evaporates. The steam obtained in this way, with a voltage below 1 ata, is increased to about 1 ata is compressed and used to heat the column (l6) via the heat exchanger (17). The column (16) can with negative pressure operate. The steam from the heat exchanger (5) is used to heat the evaporator (2) and the superheater (3) used. If the steam obtained in the heat exchanger (7) is not sufficient to heat the column (l6), the heat

Le A Io 723 - 7 - 'Le A Io 723 - 7 - '

QO0ÖU/181ÖQO0ÖU / 181Ö

austauscher (18) zusätzlich mit frischem Dampf beheizt werden. In den Absorbern (8), (9) und (11) werden die im Absorber (6) nicht kondensierten Gase im Gegenstrom mit Kondensat gewaschen und vollständig kondensiert. Der letzte Kondensator (14) wird mit Wasser beschickt. Dem Kondensator (6) bzw. Absorber (8) wird eine methanolhaltige Pormaldehydlösung entnommen, die der Kolonne (16) zugeführt und dort destillativ getrennt wird. Das am Kopf dieser Kolonne übergehende Methanol wird bei (1) wieder eingespeist, die methanolfreie Pormaldehydlösung dem Sumpf der Kolonne (16) entnommen.exchanger (18) can also be heated with fresh steam. In the absorbers (8), (9) and (11) the absorber (6) uncondensed gases washed in countercurrent with condensate and completely condensed. The last capacitor (14) will charged with water. A methanol-containing formaldehyde solution is removed from the condenser (6) or absorber (8), which the Column (16) is fed and separated there by distillation. That Methanol passing over at the top of this column is fed in again at (1), the methanol-free formaldehyde solution to the bottom of the Removed from column (16).

Le A 1o 723 - 8 -Le A 1o 723 - 8 -

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Beispiel 1 . Example 1 .

Bei der Formaldehydherstellung (nach Figur 1) werden in den Reaktor (3) ein auf 9o°C vorgeheiztes Gemisch von 2o kg /h Methanoldampf,During the production of formaldehyde (according to FIG. 1), a mixture of preheated to 90.degree. C. is placed in the reactor (3) 2o kg / h methanol vapor,

15 kg/h Wasserdampf und15 kg / h water vapor and

27,5 Nnr5/h Luft27.5 Nnr 5 / h air

eingeleitet. Die Methanolumsetzung läuft bei 625°C mit 9o,2 Molkiger Ausbeute, bezogen auf eingesetztes Methanol5 ab. Im Reaktorkühler (4) wird 1o ata Dampf erzeugt, mit dem unter Zuhilfenahme eines Dampf Strahlers (H) (Figur 1) der in der ersten Kondensationsstufe (5) bzw. im dazugehörigen Wärmeaustauscher (6) erzeugte Vakuumdampf von os32 ata auf einen Druck von 1^5 ausgebracht wirdο Die dabei entstehende Dampfmenge reisht aus* das Eingangs-Methanol-Wassergemiseh im Verdampfer (1) zu verdampfen und das Methanol-Wasser-Luft-Gemisch im Überhitzer (2) auf eine Temperatur von ea„ 9o°C zu überhitzen.initiated. The methanol conversion takes place at 625 ° C. with a 9o.2 molar yield, based on the 5 methanol used. In the reactor cooler (4) 1o ata steam is generated, with the help of a steam radiator (H) (Figure 1) the vacuum steam generated in the first condensation stage (5) or in the associated heat exchanger (6) from o s 32 ata to one Pressure of 1 ^ 5 is applied o The resulting amount of steam travels from * the input methanol-water mixture to evaporate in the evaporator (1) and the methanol-water-air mixture in the superheater (2) to a temperature of ea "9o ° C to overheat.

Unter gleichen Yerhältnissen ist ohne Mutzung der ICondensatlonswärme erfataifflgagemäß ein® Zusatzdasapfmenge von k9 4=5* 6 kg/h Dampf nötige J© naoh der Menge des Zusatzwassers s mit der di© Absorptionskolonne (io) an der Stelle (16) beaufschlagt wird, entsteht eine Jo= bis 59 Gei'jo=^ige Formaldehydlösung,;, die bis zu 1 Gev/O=^ Methanol enthalten kannD·Is applied under the same Yerhältnissen the ICondensatlonswärme without Mutzung erfataifflgagemäß kg ein® Zusatzdasapfmenge of k 9 4 = 5 * 6 / h of steam needed J © NaOH, the amount of the added water s with di © absorption column (io) at the point (16), creates a Jo = up to 59 Gei'j o = ^ ige formaldehyde solution,;, which can contain up to 1 Gev / O = ^ methanol D

Le Ä 1o 723 - - 9 -Le Ä 1o 723 - - 9 -

Wird das Mischlingsverhältnis der dem Verdampfer (1) zulaufenden Methanol-Wasser-Mischung auf ein Verhältnis von 7o : j5o gebracht und die Katalysator-Temperatur auf 5800C eingestellt, so ist der Methanol-Umstz im Reaktor - unvollständig. Man erhält dabei eine oa.1o-12 % methanolhaltige Formaldehydlösung von 37 - 42 Gew.-^ Formaldehyd. Die Ausbeute an Formaldehyd, bezogen auf umgesetztes Methanol, ist sehr hoch und beträgt ca. 94,9 Mol-56.If the ratio of the mongrel the evaporator (1) tapering methanol-water mixture in a ratio of 7o: brought j5o and catalyst temperature adjusted to 580 0 C, then the methanol in the reactor Umstz - incomplete. This gives a formaldehyde solution of 37-42% by weight of formaldehyde, which contains above-mentioned 10-12% methanol. The yield of formaldehyde, based on converted methanol, is very high and is approx. 94.9 mol-56.

Beispiel 2Example 2

Bei der Herstellung von methanolfreien Formaldehydlösungen nach Figur 2 wird dem Reaktor (4) z. B. ein auf 1oo°C vorgeheiztes Gemigeh vonIn the preparation of methanol-free formaldehyde solutions according to Figure 2, the reactor (4) z. B. one preheated to 1oo ° C Mixed from

74,9 kg/h Methanoldampf,74.9 kg / h methanol vapor,

25 kg/h Wass©i.-dßsnpf und 1o2 MtB5A Luft25 kg / h water © i.-dßsnpf and 1o2 MtB 5 A air

zugeleitet. Di© Ksfehanolumsetzung läuft bei ca. 6000C ab, wobei nur ein Teil (ca. 86 - 87 $) des Methanols umgesetzt wird. Die Formaldehydausbeute, bezogen auf umgesetztes Methanol ist allerdings sehr hoeh und beträgt 94,5 MoI=JiL Im Reaktorkühler (3) wird Dampf von 2,5 afea erzeugt, der zur Verdampfung des Wasser-Methanol-Gefflisehes unä zur Überhitzung des Vfasser-Methanol-Luft-Gemisches verwendet wird. Der fehlende Dampf wird dem Dampfnetz entnommen* In der3 ersten Kondensationsstufe (6) wird bei der Kondensation von Formaldehyd, Wasser und Methanol Dampf von öj25 ata erzeugt und mit Hilfe einer Wärmepumpe (15) auf 1,o3 ata komprimiert, der zur Beheizung der Methanol-Formaldehyd-Trennkolonneforwarded. Di © Ksfehanolumsetzung proceeds at about 600 0 C, with only a portion (86 approximately - $ 87) of the methanol is converted. However, the formaldehyde yield, based on converted methanol, is very high and amounts to 94.5 mol = JiL. In the reactor cooler (3), steam of 2.5 afea is generated, which is used to evaporate the water-methanol layer and to overheat the water-methanol mixture. Air mixture is used. The absence of steam is taken from the steam network * In Figure 3, the first condensation stage (6) is compressed by the condensation of formaldehyde, water and methanol vapor from öj25 ata generated and with the aid of a heat pump (15) to 1, o3 ata, of the for heating Methanol-formaldehyde separation column

Le A 1o 723 - 1o -^Le A 1o 723 - 1o - ^

QQ9&44/1819QQ9 & 44/1819

JiJi

verwendet wird, wodurch ca. 90 % der Dampfmenge eingespart werden können (Premd-Dampfaufwand ca. 6,5 kg/h). Der 1,o3 ata Dampf kann deshalb in der Kolonne eingesetzt werden, weil diese unter einem Vakuum von 4oo - 52o Torr betrieben wird.is used, whereby approx. 90 % of the amount of steam can be saved (Premd steam consumption approx. 6.5 kg / h). The 1.03 ata steam can therefore be used in the column because it is operated under a vacuum of 400-520 Torr.

Man erhält eine methanolfreie Formaldehydlösung von ca. 5o - 52 Gew.-% Formaldehyd. Wird das Eingangs-Methanol : Wasser-Verhälnis auf 85 : 15 verändert, so kann man sogar eine Formaldehydlösung mit ca. 60 Gew.-^ Formaldehyd, je nach der zur vollständigen · Auswaschung des Abgases nötigen Zusatzwassermenge zur Absorptionskolonne (14) erhalten.This gives a methanol-free formaldehyde solution of about 5o - 52 percent -.% Formaldehyde. If the input methanol: water ratio is changed to 85:15, it is even possible to obtain a formaldehyde solution with approx. 60% by weight of formaldehyde, depending on the amount of additional water required for complete washing out of the exhaust gas for the absorption column (14).

Unter gleichen Verhältnissen müssen ohne Nutzung der Kondensationswärme für die Trennung des Methanol-Formaldehydgemisches ca. 63 kg Dampf pro Stunde aufgewendet werden.Under the same conditions, without using the heat of condensation for the separation of the methanol-formaldehyde mixture, approx. 63 kg of steam are used per hour.

Le A 1o 723 - 11 -Le A 1o 723 - 11 -

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Claims (2)

PatentansprücheClaims . Verfahren zur Herstellung methanolfreier, wässriger Pormaldehydlösungen durch Umsetzung eines Gemisches von Methanoldampf, Wasserdampf und Luft an einem Silberkatalysator bei Temperaturen von 45o - 75o°C, wobei das dampfförmige Reaktionsgemisch unter gleichzeitiger indirekter Erzeugung von Dampf auf 1oo - 2oo°C abgäcühlt wird, die Reaktionsgase anschließend in mehreren Stufen kondensiert und mit dem Kondensat, zuletzt mit Wasser, gewaschen werden, und wobei der erzeugte Wasserdampf zur Erzeugung des Methanoldampf-Wasserdampf-Gemisches aus den entsprechenden Flüssigkeiten verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die in den 1oo - 2oo°C heißen Reaktionsgasen noch enthaltene Wärme einschließlich der Kondensationswärme mit Wasser aufnimmt, das man bei einem Unterdruck teilweise verdampft, den erzeugten Dampf mit einer Spannung unter 1 ata, vorzugsweise mit Hilfe des erzeugten Dampfes von mehr als 1 ata komprimiert und zur Erzeugung des Methanoldampf-Wasserdampf-Gemisches bzw. zur Rektifikation der methanolhaltigen Formaldehydlösung mitverwendet, und wobei man als das die Wärmeenergie aufnehmende Wasser bevorzugt das Kondensat des Dampfes von mehr als 1 ata benutzt.. Process for the production of methanol-free, aqueous formaldehyde solutions by reacting a mixture of methanol vapor, water vapor and air over a silver catalyst at temperatures of 45o - 75o ° C, the vaporous reaction mixture being cooled to 100 - 200 ° C with simultaneous indirect generation of steam, the reaction gases then condensed in several stages and washed with the condensate, finally with water, and the water vapor generated is used to generate the methanol vapor-water vapor mixture from the corresponding liquids, characterized in that the 1oo - 2oo ° C hot reaction gases absorbs any heat including the heat of condensation with water, which is partially evaporated at a negative pressure, the generated steam is compressed with a voltage below 1 ata, preferably with the help of the generated steam of more than 1 ata and to generate the methanol vapor-water vapor Mixture or for rec tification of the methanol-containing formaldehyde solution is also used, and the condensate of the steam of more than 1 ata is preferably used as the water absorbing the heat energy. Le A 1 ο 723 -12-Le A 1 ο 723 -12- 009 8 4 4/1819009 8 4 4/1819 2. Vorrichtung zur Burehführung des Verfahrens nach lnspmieäi 1, bestehend aus2. Apparatus for carrying out the procedure according to Inspmieäi 1, consisting of (1) Verdampfer für Methanol-Wasser-Mischung,(1) Evaporator for methanol-water mixture, (2) überhitzer für Methanoldampf-Wasserdampf (Wärmeaustauscher),(2) superheater for methanol vapor-water vapor (heat exchanger), (3) Reaktor mit Silberkontakt»(3) reactor with silver contact » (4) Dampferzeuger für überhitzten Bampf (Wärmeaustauscher),(4) Steam generator for superheated steam (heat exchanger), (5) Kondensator zur Abkühlung und teilweisen Kondensation des Formaldehyd-Wasserdampf-Gemisches(5) Condenser for cooling and partial condensation of the Formaldehyde-water vapor mixture (7)3 (8) und (9) mit Kondensat beschickte Absorber 3 (1o) mit Wasser (16) beschickter Absorber,(7) 3 (8) and (9) absorber charged with condensate 3 (1o) absorber charged with water (16), (6) Wärmeaustauscher zur Ableitung der Kondensationswärme des Kondensators (5),(6) heat exchanger for dissipating the condensation heat from the condenser (5), (11), (12) und (1 j5) Wärme aus t aus eher,
(14) Dampfstrahlpumpe,
(11), (12) and (1 j5) heat from t from rather,
(14) steam jet pump,
Kondensatbehälter,,Condensate tank ,, Wasserzufuhr,
bis (21) Kreisla^fpiampen,
Water supply,
to (21) circles,
Vorrichtung zur DurchfQhrung des Verfahrens aaaeh Anspruch 1, bestehend ausDevice for performing the method aaaeh claim 1, consisting of (1) Einspeisung für Methan©! und Wasser,(1) Infeed for methane ©! and water, (2) 1/erdampfer für Methanol-Wasser-Mischung mit liUft zuführung, (3| 'überhitzer for .MethanoMaTripi' -Was s er dampf-Semiscla, (2) 1 / evaporator for methanol-water mixture with air supply, (3 | 'superheater for .MethanoMaTripi' -Was er stampf-Semiscla, (4) Reaktor mit(4) reactor with Le A io723 - «3 -Le A io723 - «3 - Ί6Ί84 1 JΊ6Ί84 1 y (5) Dampferzeuger für überhitzten Dampf,(5) steam generator for superheated steam, (6) Kondensator zur Abkühlung der teilweisen Kondensation des Formaläehyd-Methanol-Wasserdampf-Gemisches,(6) Condenser to cool down the partial condensation the formaldehyde-methanol-steam mixture, (7) Wärmeaustauscher zur Ableitung der Kondensationswärme des Kondensators (6),(7) Heat exchanger to dissipate the heat of condensation of the Capacitor (6), (ö)t ί9)» ίΐό) mit Kondensat beschickte Absorber, (11), (12), {13) Kühler (Wärmeaustauscher für diese Absorber), mit Wasser beschickter Absorber, Wärmepumpe (Kompressor),(ö) t ί9) »ίΐό) absorber charged with condensate, (11), (12), {13) cooler (heat exchanger for these absorbers), absorber filled with water, heat pump (compressor), (16) Destillationskolonne für Formaldehyd-Methanol-Wasser-Mischung, (16) distillation column for formaldehyde-methanol-water mixture, (17) Wärmeaustauscher zur Beheizung der Kolonne (16),(17) heat exchanger for heating the column (16), (18) Wärmeaustauscher zur zusätzlichen Beheizung der Kolonne {tu) mit frischem Dampf,(18) Heat exchanger for additional heating of the column { tu) with fresh steam, (19) bis (24) Kreislaufpumpen.(19) to (24) circulation pumps. Le K Io 723 - 1* -Le K Io 723 - 1 * - Q0B84A/1819Q0B84A / 1819 JlS . JlS . LeerseiteBlank page
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