Формалиновый аппарат (рис. 120) состоит из спиртоиспари - теля, четырех контактов, двух холодильников реакционной смеси, смолоотделителя, двух поглотительно-разделительных колонн,

Рис.120. Схема техноло­гического процесса про­изводства формалина:

/—мерник для метанола, 2— насос для него, 3- трубопро­вод, 4—поплавковый регуля­тор уровня, .5—фнльтр-ловуш - ка, б—измернтепь скорости,

7— Регулировочный вентиль,

8— Сп ир тон с паритель, 9—Пре­дохранитель, ./(?--контактный аппарат, И — его запальник, 12—Холодильник, 13—Смолоот­делитель, 14—поглотительно- разделительная колонна, 15— Холодильник для товарного формалина, 16—Вакуум-бачок для него, 17—'Сборник для него, 18— монжус для него, 19—Пе­рекидная труба, 20-Дефлегма­тор, 21—Конденсатор, 22 и 22а—Разделители, 23—Вторая поглотительная колонна, 24— Вакуум-бачок, 25--приемник, 26—Напорный бак, 27—-буфер - ком пенсатор,2<У-первый скруб­бер, 29— второй скруббер. 30—регулирующий вентиль, 31 н 31а—Насосы, 32—напор­ный бак второй колонны, 33— Ресивер, 34—его вакуум-ба­чок, 35— сборник скрубберной воды (нз второго скруббера) и свежей воды, 35а—Сборник скрубберной воды нз первого скруббера, 36- напорный бак второго скруббера, 36а—На­порный бак первого скруббе­ра, 37—Регуляторы скорости,

(—термометры

Э40

Вакуум-приемников к ним, холодильника формалина, дефлегма­тора, конденсатора и буфера-компенсатора. Кроме того, имеются общие для всего цеха два скруббера, ресивер, вакуум-сборник кон­денсата из ресивера. К аппаратам прйданы общие для цеха напор­ные баки, мерники, регуляторы уровня, сборники, насосы и т. п.

Общий для всего цеха ректификационный формалиновый НДА перерабатывает конденсат — слабый формалин. Аппарат состоит из подогревателя, ректификационной колонны, вакуум-приемника, холодильника формалина, дефлегматора, конденсатора, холодиль­ника возвратного метанола и мерника для него.

Метанол из напорного бака-хранилища, расположенного вне цеха, самотеком или непосредственно из бочек подается периоди­чески через сетчатый фильтр в мерник 1 при помощи насоса 2. Из мерника метанол, непрерывно проходя по трубопроводу 3 че­рез поплавковый регулятор уровня 4, фильтр-ловушку 5 и инди­видуальный для каждого аппарата измеритель скорости 6 и регу­лировочный вентиль 7, поступает равномерно в нижнюю часть спиртоиспаритсля 8. В нем метанол нагревается до заданной тем­пературы, для чего в змеевики спиртоиспарителя подают глухой пар.

В спиртоиспарителе вакуум-насосом поддерживается разреже­ние. Воздух снаружи засасывается в барботер около дна спирто­испарителя, через его отверстия поступает в метанол мелкими пузырьками, нагревается и насыщается парами метанола. Спцрто - воздушная смесь, имеющая постоянные определенные темпера­туру и состав, поступает непрерывно через штуцер в два распре­делительных коллектора, проходит через предохранитель 9 (плот­ный цилиндр, свернутый из тонкой медной сетки), не допускающий, если в контактном аппарате метанол загорится, проникновения пламени в спиртоиспаритель, и поступает в два контактных аппа­рата.

Контактные аппараты 10 расположены попарно в виде двух секций; каждый аппарат соединен с коллектором через два шту­цера. К одному из штуцеров каждого аппарата присоединен за­пальник И для разогрева контакта при пуске в ход.

Внутри контакта на решетке имеется слой катализатора высо­той 140—150 мм; катализатор состоит из гранул пемзы величиной 3—8 мм с нанесенными на них мельчайшими кристалликам» серебра. Проходя сверху вниз через слой разогретого катализа­тора, часть паров метанола расщепляется каталитически на фор­мальдегид и водород. Водород и часть метанола сгорают за счет кислорода воздуха с выделением большого количества тепла. По­лучаются пары воды и разные газы, содержащие углерод.

Смесь паров формальдегида, метанола, воды, газов (Но, СОа, СО, CHi, N2) при 450° выходит из низа контактного аппарата в коленчатый холодильник 12 с водяным охлаждением.

Эта смесь при 110—120° поступает в смолоотделитель 13, а из него — под 11 - ю тарелку первой поглотительно-разделительной колонны 14 с колпачковыми тарелками. В ней происходит охлаж­дение парогазовой смеси и поглощение основной массы формаль­дегида стекающим с верхних тарелок спирто-водным раствором.

В нижней части колонны имеется змеевик для глухого пара. Раствор формальдегида, стекая внизу, концентрируется. Со дна колонны товарный 40%-ный формалин (с 7—13% СН3ОН) сте­кает через холодильник 15 в вакуум-бачок 16, откуда периоди­чески его спускают в сборники 17. Из сборников раствор поступает в монжус 18, который подает его в сиропники. После рассиропли - вания (разбавления водой) до требуемой крепости товарный фор­малин разливают в тару.

В верхней части колонны происходит поглощение формальде­гида. Пары остаточного метанола, формальдегида и неконденси­рующиеся газы проходят по перекидной трубе 19 в дефлегма­тор 20; отсюда они и конденсат поступают в разделитель 22. Конденсат стекает по сифону в верх колонны, а газы и пары по­ступают в конденсатор 21 и далее они и конденсат поступают в разделитель 22а, из которого конденсат стекает к формалино - разгонной колонне, а газы и оставшиеся пары метанола, формаль­дегида и воды поступают в нижнюю часть второй поглотительной колонны 23 оросительного типа. В этой колонне поглощаются почти все пары метанола и формальдегида. Жидкость из низа ее стекает в вакуум-бачок 24, затем уходит в общий приемник 25; Отсюда ее перекачивают в напорный бак 26, из которого она через регулятор скорости стекает по сифону на верхнюю тарелку первой поглотительно-разделительной колонны 14 для дополни­тельного орошения ее.

Газы со следами метанола и формальдегида, промытые и охлажденные во второй колонне 23, уходят через крышку ее в бу­фер-компенсатор 27, а из него, через регулирующий кран 30 — В общую вакуум-линию и далее проходят последовательно через два промывных скруббера 28 и 29. В каждом скруббере они идут снизу вверх, а промывные жидкости — сверху внив.

Вода, конденсат водяного пара, поступает в сборник 35 сжруб - берной воды второго скруббера; скрубберная вода из первого скруббера стекает в ее сборник 35а, а из второго скруббера — в сборник 35, откуда ее забирает насос 31а. Насос подает эти воды наверх, в напорные бачки: 36 — второго скруббера, 36а — Первого скруббера и 32 — второй поглотительной колонны, из которых промывная вода стекает через регуляторы скорости 37 По сифонам в соответствующий скруббер или поглотительную ко -

ЛО'ННу.

Из верха второго скруббера газы уходят в ресивер 33; жидкость кз ресивера стекает в вакуум-бачок 34, газы уходят в вакуум - насос, который выбрасывает их наружу по трубе, выходящей выше крыши здания формалинового цеха.

Вакуум в системе аппаратов регулируется вентилем 30, постав­ленным на трубопроводе между буфером-компенсатором и скруб - б ер ной системой.

На формалиновый ректификационный НДА поступает самоте­ком слабый формалин (конденсат из конденсаторов первых погло­тительно-разделительных колонн) и по общей линии проходит через теплообменник, в котором нагревается за счет тепла кон­денсата, стекающего из змеевика для глухого пара, поставленного внизу колонны, и поступает на десятую тарелку этой колонны. Ниже этой тарелки происходит отгонка метанола и части! воды; со дна колонны стекает через холодильник в вакуум-бачок 40%-ный товарный формалин и далее уходит в общий сборник товарного формалина.

Пары метанола и воды, проходя в части колонны выше 10-й тарелки, укрепляются и поступают из верха колонны вместе с конденсатом в разделитель. Из него конденсат стекает по сифону на верхнюю тарелку колонны, а пары идут в конденсатор и пол­ностью конденсируются. Конденсат из разделителя-воядушника стекает в холодильник, а затем — в разделитель, присоединенный вверху к вакуум-линии и внизу соединенный сифоном с мерником. Из мерника этот конденсат уходит в сборник оборотного (воз­Вратного) метанола. Крепость его 98% объемных.

При нормальных условиях работы формалинового аппарата, т. е. при разрежении в испарителе 37—44 мм рт. ст., при высоте слоя метанола 600—800 мм и слоя катализатора от 140 до 150 мм, температура должна быть (в °С):

В епиртоиспарителе при выходе из него

TOC o "1-3" h z Спиртовоздушной смеси............................................................ 43—48

В контактном аппарате:

В зоне контактирования, не выше............................................ 400—450

При входе в холодильник.......................................................... 400

При выходе из него................................................................. 110 -150

В первой поглотительно-разделительной колонне:

При входе парогазовой смеси (из смолоотделителя) 110—120

В нижней части колонны......................................................... 87—89

В дроте:

Перед дефлегматором не выше................................................. 80

При выходе из конденсатора.................................................... 25

Во второй оросительной колонне........................................................ 20

15 первом скруббере.............................. •........................................... 20

Во втором скруббере. ......................................................................... 20

В формалиновом ректификационном НДА:

В нижней части колонны......................................................... 89—90

После дефлегматора................................................................. 64—65

После конденсатора.................................................................. 25

Формалина........................................................................................... 30—35

Метанола, не выше............................................................................... 30

Как изменяется содержание метанола в спиртовоздушной сме­си при крепости метанола 98% объемных в зависимости от тем­пературы ее получения, показывает табл. 120.

Таблица 120 Содержание метанола в спирто-воздушной смеси в зависимости От температуры Температура В С Содержание метанола В кг/м3 Температура в О Содержание метанола в кг/м3 Температура 1 °с Содержание метанола В кг/м3 35 0,355 40 0,440 45 0,546 36 0,370 41 0,460 46 0,570 37 0,385 42 0,478 47 0,595 38 0,402 43 0,500 48 0,620 39 0,420 44 0,523 49 0,645

Из контактного аппарата выходит парогазовая смесь, состав которой приведен в табл. 121.

Таблица 121 Состав парогазовой смеси, выходящей из контактного аппарата, по весу и по объему в % Наименование По весу По объему Формальдегид (газ).......................................................... 23,5 20,8 Пары спирта и прочих органических соеди­ 15.9 Нении.......................................................................... 13.2 Пары воды...................................................................... 10,6 15,6 Неконденсирующиеся газы.......................................... 50,0 50.4 Всего........... 100,0 100,0

Из низа первой поглотительной колонны стекает 40%-ный фор­малин; при ненормально высокой температуре здесь можно полу­чить 45—50%-ный формалин, не содержащий метанола.

Из конденсатора первой поглотительной колонны вытекает нетоварный формалин, содержащий очень много метанола и мало формальдегида. Его перерабатывают на формалиновом ректифи­кационном НДА в количестве 200 кг/час, причем получается 140 кг товарного формалина с 43—45% формальдегида и 5—6% метанола и 60 кг метанола крепостью 97—98%' объемных с 0,1 — 0,2% формальдегида (оборотный метанол).

Формалиновая установка, схему которой мы рассмотрели, дает На каждый формалиновый аппарат 250 кг/час 40%-ного товарного формалина, расходуя 180 «г/час метанола, в том числе 154 кг/час свежего метанола и 26 кг/час оборотного метанола.

Расходные нормы на 1 т формалина таковы: 2,7 т пара (в том числе на насосы 50%), 30 т воды, 0,625 т сырых материалов, 8 г катализатора (серебра). Единовременный расход катализатора на загрузку 18,8 л.

Показатели процесса: конверсия метанола в формальдегид — 55% от пропущенного метанола, расход спирта на побочные ре­акции— 10%', механические потери — 8%. Полезное использова­ние метанола — 82%, выход 40%-ного формалина, содержащего 9% по объему метанола, равен 1,7 т из 1 т 100%-ного метанола. Нагрузка 100%-ного метанола на катализатор— 110 г/см2час (по поперечному сечению контактного аппарата), объемная скорость спирта — около 5000 л/л/час (на 1 л катализатора).

Температура: в спиртоиспарителе 45—48°; в контактах — 500°; Газов после холодильника—И0°; внизу первой колонны — 87— 90е. Вакуум: в спиртоиспарителе 60 мм вод. ст., после второй колонны — 200 мм рт. ст., в ресивере — 0,5 атм. Давление грею­щего водяного пара 6 атм.