Способ получения катализатора окисления метанола до формальдегида

Авторы патента:

Ильин Александр Павлович (RU)

Ильин Александр Александрович (RU)

Жуков Анатолий Борисович (RU)

Румянцев Руслан Николаевич (RU)

C07C47/052 - получение окислением метанола

C07C47/04 - формальдегид

B01J37/34 - облучение или применение электрической, магнитной или волновой энергии или применение этих видов энергии, например ультразвуковых колебаний

B01J37/04 - смешивание

B01J37 - Способы получения катализаторов вообще; способы активирования катализаторов вообще

B01J23/881 - и железом

Владельцы патента RU 2458738:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (RU)

Изобретение относится к способу получения катализатора окисления метанола до формальдегида и может быть использовано в производстве формальдегида и карбамидо-формальдегидных смол. Способ получения катализатора окисления метанола до формальдегида включает взаимодействие железосодержащего компонента с триоксидом молибдена с последующим формованием гранул, сушкой и прокаливанием, при этом в качестве железосодержащего компонента используют оксид железа, а взаимодействие осуществляют в мельнице с ударно-сдвиговым характером нагружения при энергонапряженности 10-200 Вт/г и массовом соотношении MoO₃:Fe₂O₃=(80÷40):(20÷60). Технический результат - использование изобретения позволит увеличить величину удельной поверхности на 51-84%, механическую прочность на 60-68%, а также вдвое сократить количество технологических операций. 1 табл., 3 пр.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен способ получения катализатора окисления метанола в формальдегид, включающий взаимодействие солей Fе(NO₃)₃ и (NH₄)₂MoO₃ с образованием гидрогеля молибдата железа Fе₂(МоO₄)₃·xH₂O с последующей промывкой умягченной водой, фильтрацией, сушкой, измельчением, прессованием в таблетки с добавлением угля и дальнейшей термообработкой при температуре 670 K. [Колесников И.М. Катализ и производство катализаторов. - М.: «Техника», 2004, с.327.]

Недостатком данного способа является низкая технологичность процесса обусловленная большим количеством технологических операций и наличием требующих очистки сточных вод.

Известен способ получения катализатора окисления метанола в формальдегид на основе оксидов железа, молибдена и хрома, включающий смешение металлического железа, молибдата аммония и оксида хрома в уксусной кислоте в количествах, обеспечивающих атомарное отношение Fe:Cr+Fe=0.5÷0.95 и Mo:Fe+Cr=2,5÷3 при прогревании до 60÷90°C и перемешивании до образования пасты с последующей термической обработкой при 500÷550°C с получением катализатора состава Fe_x-1Cr_xMo_1÷2,5÷3, где x=0,05÷0,5. [Патент RU 2047356, B01J 37/04, B01J 23/881, B01J 23/881, B01J 103:48, опубл. 10.11.1995.]

Недостатком данного способа является недостаточно высокая активность катализатора, а также использование в качестве сырья соединений хрома, что ухудшает экологические условия производства.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ получения катализатора окисления метанола до формальдегида, содержащего смеси Fе₂(МоO₄)₃/МоO₃, в которых атомное соотношение Mo/Fe составляет от 1,5 до 5, включающий взаимодействие порошка железа и триоксида молибдена в соотношении Mo/Fe от 1,5 до 5 в водной суспензии при температуре от 20 до 100°C, и затем, необязательно одновременно, окисление смеси окислителем в количестве, равном или большем чем количество, требуемое для окисления иона двухвалентного железа до иона трехвалентного железа и окисления молибдена до валентного состояния 6, сушку, формование гранул, имеющих специфическую геометрическую форму и прокаливание при температуре от 450°C до 600°C. [Патент RU 2388536 (13) С2, опубл. 10.05.2010.]

К недостаткам прототипа следует отнести недостаточно высокую удельную поверхность и механическую прочность получаемого катализатора, а также большое количество технологических операций.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является получение катализатора с более высокой удельной поверхностью и механической прочностью, а также сокращение количества технологических операций.

Поставленная задача решена в предлагаемом способе получения катализатора окисления метанола до формальдегида, включающем взаимодействие железосодержащего компонента с триоксидом молибдена с последующим формованием гранул, сушкой и прокаливанием, при этом в качестве железосодержащего компонента используют оксид железа, а взаимодействие осуществляют в мельнице с ударно-сдвиговым характером нагружения при энергонапряженности 10-200 Вт/г и массовом соотношении МоО₃:Fe₂O₃=(80÷40):(20÷60).

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1

В барабан вибрационной мельницы VM-4 загружают 80 г порошка оксида молибдена MoO₃ и 20 г порошка оксида железа Fе₂O₃ и активируют в течение 60 минут при энергонапряженности 40 Вт/г. Далее к полученному порошку добавляют 35 г воды, перемешивают до получения однородной пасты и формуют в гранулы, сушат 4 часа при температуре 120°C и прокаливают в течение 4 часов при температуре 400°C.

Пример 2

В планетарную мельницу АГО-2У загружают 65 г порошка оксида молибдена и 35 г оксида железа и активируют в течение 2 минут при энергонапряженности 200 Вт/г. К полученному порошку добавляют 35 г воды, перемешивают до получения однородной пасты и формуют в гранулы. Гранулы сушат 4 часа при температуре 120°C и прокаливают в течение 4 часов при температуре 400°C.

Пример 3

В шаровую мельницу загружают 40 г порошка оксида молибдена и 60 г порошка оксида железа и активируют в течение 24 часов при энергонапряженности 10 Вт/г. К полученному порошку добавляют 35 г воды, перемешивают до получения однородной пасты и формуют в гранулы. Гранулы сушат 4 часа при температуре 120°C и прокаливают в течение 4 часов при температуре 400°C.

Механическую прочность гранул на раздавливание по торцу определяли по известной методике. [Щукин Е.Д., Бессонов А.И., Паранский С.А. Механические испытания катализаторов и сорбентов. М.: Наука, 1971. - 56 с.]

Удельную поверхность образцов определяли методом БЭТ по низкотемпературной адсорбции аргона. [Физико-химическое применение газовой хроматографии. / А.В.Киселев, А.В.Иогансен, К.И.Сакодынский и др. - М.: Химия, 1973. - 256 с.]

Полученные данные представлены в таблице.

Сравнительные характеристики технических решений

Пример №	Удельная поверхность, м²/г	Механическая прочность, МПа	Количество технологических операций
Пример 1	25,8	10,1	4
Пример 2	24,7	11,0	4
Пример 3	21,2	9,6	4
Прототип	14,0	6,0	8

Из таблицы видно, что использование заявленного изобретения позолит увеличить величину удельной поверхности на 51-84%, механическую прочность на 60-68%, а также вдвое сократить количество технологических операций.

Способ получения катализатора окисления метанола до формальдегида, включающий взаимодействие железосодержащего компонента с триоксидом молибдена с последующим формованием гранул, сушкой и прокаливанием, отличающийся тем, что в качестве железосодержащего компонента используют оксид железа, а взаимодействие осуществляют в мельнице с ударно-сдвиговым характером нагружения при энергонапряженности 10-200 Вт/г и массовом соотношении MoO₃:Fe₂O₃=(80÷40):(20÷60).

Изобретение относится к способам получения карбамидоформальдегидного концентрата с улучшенными свойствами и фракционным составом, применяемого в качестве сырья в производстве высококачественных малотоксичных смол, используемых для склеивания древесины, при получении ДСП, ДВП и МДФ класса эмиссии Е-1 по формальдегиду, а также в качестве антислеживающей добавки к карбамиду и других целей.

Корковый катализатор, предназначенный, в частности, для окисления метанола в формальдегид, и способ его изготовления // 2393014

Изобретение относится к корковому катализатору, предназначенному, в частности, для окисления метанола в формальдегид, способу его получения и применению катализатора для окисления метанола в формальдегид.

Способ получения катализатора окисления метанола до формальдегида // 2388536

Изобретение относится к способу получения катализатора окисления метанола до формальдегида и его применению в способах получения формальдегида. .

Катализатор для окисления метанола до формальдегида // 2384365

Изобретение относится к катализатору для окисления метанола до формальдегида, к способу получения катализатора и к его использованию в способах получения формальдегида.

Способ получения формальдегида // 2267479

Изобретение относится к области нефтехимии, конкретно к процессам получения формальдегида окислительным дегидрированием метанола, используемого в качестве мономера в производстве смол и пластмасс, а также как сырье для синтеза изопрена, многоатомных спиртов, взрывчатых веществ, присадок к маслам, в медицинской промышленности и др.

Способ получения формальдегида // 2223939

Изобретение относится к способу получения формальдегида. .

Способ и реактор для гетерогенного экзотермического синтеза формальдегида // 2156160

Способ и реактор для гетерогенного экзотермического синтеза формальдегида // 2150995

Изобретение относится к способу гетерогенного экзотермического синтеза формальдегида при избыточном количестве кислорода, в частности в реакторах синтеза, которые имеют несколько соединенных последовательно адиабатических каталитических слоев, включающему следующие стадии: подачу газообразных реагентов, содержащих метанол и избыточное количество кислорода в первый из указанных каталитических слоев; прохождение указанных газообразных реагентов через каталитические слои, сопровождающееся частичным окислением метанола.

Способ получения формальдегида // 2114097

Изобретение относится к химическим технологиям и может быть использовано в производстве формалина в химической, нефтехимической и деревообрабатывающей промышленности.

Способ непрерывного получения водных растворов формальдегида // 2112768

Изобретение относится к способу непрерывного получения водных растворов формальдегида, в частности растворов, имеющих концентрацию в диапазоне от 53 до 57 мас.%, способ включает следующие стадии: (а) подачу воздуха и метанола в испаритель, в котором выпаривают метанол, образование газофазной смеси метанола и воздуха; (b) взаимодействие газофазной смеси метанола и воздуха над катализатором при повышенной температуре для получения реакционной смеси, содержащей формальдегид, образованный при частичной конверсии метанола, а также пары воды и неконденсируемые газы; (c) протекание реакционной смеси через, по крайней мере, одну поглотительную колонну, где упомянутую смесь поглощают в водный раствор, протекающий в противоположном направлении; (d) разделение водного раствора и неконденсируемых газов в поглотительных колоннах; (e) охлаждение и промывку неконденсируемых газов, которые увлекают небольшие количества метанола и формальдегида; и (f) фракционную перегонку водного раствора с соответствующим отделением метанола.

Способ получения изопрена, изобутилена и формальдегида // 2436756

Изобретение относится к способу разложения высококипящих побочных продуктов производства изопрена из изобутилена и формальдегида путем смешения высококипящих побочных продуктов с перегретым водяным паром и контакта с катализатором в одно- или двухполочных реакторах при нагревании с получением изопрена, формальдегида и изобутилена, характеризующемуся тем, что жидкие высококипящие побочные продукты сначала испаряют и перегревают до температуры 300-350°С совместно с водяным паром в соотношении 1:1,0-1,2 в конвекционной части пароперегревательной печи в системе прямых труб, снабженных выносным коллектором, затем смешивают в смесителе с перегретым водяным паром до весового соотношения 1:3,0-4,0, после чего с температурой 400-450°С подаются в реактор, в надкатализаторной зоне которого расположена отбойно-распределительная решетка с общим живым сечением 15%, снабженная отверстиями 20 мм и колпачками диаметром 100 мм и высотой 80 мм.

Способ и установка для гомогенного окисления метаносодержащего газа // 2426715

Изобретение относится к нефтехимической промышленности и касается гомогенного окисления метаносодержащего газа с целью получения из него метанола, формальдегида и других продуктов.

Способ и установка для получения метанола с рециркуляцией углеводорода // 2423341

Способ получения формальдегида // 2404959

Изобретение относится к способам получения нефтехимических продуктов каталитическим дегидрированием углеводородов и их производных, в частности к получению формальдегида дегидрированием метанола.

Способ получения формальдегидного сырья с низким содержанием воды // 2338737

Изобретение относится к способу получения формальдегидного сырья, который включает отделение содержащего формальдегид продукта от раствора формальдегида, содержащего формальдегид, воду и метанол, где указанный содержащий формальдегид продукт содержит значительно меньше воды, чем указанный раствор формальдегида, перегонкой указанного раствора формальдегида в присутствии захватывающего воду соединения, где захватывающее воду соединение выбирают из группы, состоящей из насыщенной или ненасыщенной карбоновой кислоты, сложного эфира и карбонильного соединения.

Способ непрерывного получения формалина и карбамидоформальдегидного концентрата // 2329248

Изобретение относится к способу непрерывного получения формалина и карбамидоформальдегидного концентрата. .

Способ получения глиоксальсодержащих продуктов // 2321577

Изобретение относится к способу непрерывного получения глиоксальсодержащих продуктов заданной концентрации в одностадийном технологическом цикле. .

Способ получения метанольного раствора формальдегида (формалина), c2-c4-спиртов и синтетического моторного топлива и установка для его осуществления // 2318795

Изобретение относится к способу производства метанольного раствора формальдегида (формалина), С2-С 4-спиртов и синтетического моторного топлива и установке для его осуществления.

Способ получения формалина или карбамидоформальдегидного раствора // 2287517

Изобретение относится к способу получения формалина или карбамидоформальдегидного раствора. .

Способ производства формальдегида // 2283829

Изобретение относится к способу производства формальдегида, включающему окисление углеводородсодержащего газа кислородсодержащим газом при повышенных температуре и давлении, последующее охлаждение реакционной смеси и отделение целевого жидкого продукта.

Способ активации цеолитного катализатора и способ конверсии прямогонной бензиновой фракции в высокооктановый компонент бензина // 2457031

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к катализаторам. .