Аннотация 4
ВВЕДЕНИЕ 7
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 8
1.1. Формальдегид - основные модификации 8
1.2. Промышленные методы получения формальдегида 11
1.2.1. Окисление природного газа и низших парафинов 12
1.2.2. Окислительная конверсия метанола 16
1.2.2.1. Получение формальдегида на оксидных катализаторах 16
1.2.2.2. Получение формальдегида на серебряном катализаторе 18
1.3. Анализ технологий получения формальдегида 21
1.4. Физико - химические основы процесса получения формальдегида на серебряном катализаторе 23
1.4.1. Механизм процесса 25
1.4.2. Термодинамика реакций 26
1.4.3. Кинетика реакций 28
1.5. Патентный поиск 30
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 33
2.1. Характеристика сырья и готовой продукции 33
2.2. Технологическая схема 35
3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 41
3.1. Материальный баланс 41
3.2. Энергетический баланс 46
3.3. Расчет материального баланса по патентным данным 49
3.4. Расчет нерегулярной насадки 51
4. Аналитический контроль производства 53
5. Безопасность и экологичность производства 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 60
С каждым годом в России увеличивается доля произведенного формальдегида в виде 37% раствора - формалина. Лидером по выпуску формалина в России является Приволжский федеральный округ (332,442 тыс.т.). В 2013 году в общей сложности в Российской Федерации было произведено 636,601 тыс.т. формалина. При этом наиболее крупными производителями формалина являются США, Европа и Китай, доля их производства на рынке достигает 75 % [1]. В мире формальдегид находит более широкое применение, в отличии России. Формальдегид, произведенный в России, идет на применение в собственных нуждах предприятия или на деревообработку, например, в США большой объём фенольных смол служит для изготовления теплоизоляционных блоков и достаточно большого количества конструкционных материалов, данные материалы могут применяться в автомобильной и авиационной промышленности, а также для изготовления судов. За рубежом из формальдегида получают множество различных ценных реагентов для фармацевтики, медицины и специальной химии. Еще одним направлением применения формальдегида - это получение этиленгликоля, спрос на который в мире активно растет [2].
Цель данной работы заключается в оптимизации процесса окисления метанола на серебросодержащих катализаторах. Для достижения заданной цели необходимо решить ряд задач:
• установка газораспределительной насадки в реактор перед слоем катализатора;
• сохранение температурного режима процесса;
• увеличение активности катализатора;
• повышение селективности процесса.
В данной работе был предложен способ оптимизации технологии получения формальдегида на Ag - содержащих катализаторах. Оптимизация заключается в увеличении селективности процесса. Повышение селективности достигается благодаря установке в реактор перед слоем катализатора инертной нерегулярной насадки, которая, за счет распределения сырья по всему объему реактора, сохраняет температуру процесса и тем самым увеличивает пробег катализатора.
В основной части работы был рассмотрен химизм процесса окислительной конверсии метанола, подробно рассмотрены механизм, кинетика и термодинамика протыкаемых реакций, представлена подробная информация о промышленных методах получения формальдегида, выполнен анализ технологий получения формальдегида, рассмотрены и сопоставлены основные промышленные способы модернизации производства.
В расчетной части выполнены материальный и тепловой балансы, Выполнен технологический расчет реактора, помимо основных характеристик аппарата рассчитана необходимая масса инертной нерегулярной насадки, которая позволяет увеличить селективность процесса до 90%.
