PROCESS FOR THE CATALYTIC OXIDATION OF EXHAUST GASES FROM FORMALDEHYDE PLANTS

Abstract: 1. A process for the purification from flue gases of formaldehyde plants, essential consisting of oxygen, nitrogen carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, methanol, dimethylether, thereby characterized, that the flue gas is heated in a preheater W1 to 140-200 degrees C, the preheated flue gas is passed through a catalyst layer, consisting of an inert, inorganic carrier with high porosity on which surface a layer is brought up consisting of 0.1-0.5 wt % platinum, the gas stream heated by the heat of reaction to 250-450 degrees C is cooled in a heat exchanger W2 to 150-300 degrees C whereby the released heat is recovered as steam or with thermo oil and the remaining heat of the flue gas is passed either directly to the preheater W1 or to a cooling agent in a heat exchanger W3, which is heating the feed gas in preheater W1.

Description: Verfahren zur katalytischen Oxydation Von Abgasen aus Formaldehydanlagen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von @bgasen aus Formaldehydanlagen, die im wesentlichen aus Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Wasserstoff, Dimethyläther und Formaldehyd bestehen. Bei den Verfahren zur Oxydation von Methanol zu Formaldehyd enthält das Abgas nach dem Formaldehyd-Absober meist noch grössere Mengen von Verunreinigungen,insbesondere Kohlenmonoxyd und Formaldehyd. Während die Abgase aus Anlagen,die nach dem Silberkontaktverfahren arbeiten,durch den hohen Gehalt an Wasserstoff (bis zu 20 Vol.% Wasserstoff, Heizwert ca. 2000 KJ/cm3) in einer fackel verbrannt werden können oder zur Erzeugung von Dampf Verwendung finden, sind die bisher vorgeschlagenen lösungen für das Abgasproblem nach dem Formox-Verfahren mit metalloxydischen Kontakten noch nicht wirtschaftlich gelost. Diese Abgase enthalten bis zu 3000 ppm Formaldehyd und bis zu 2 vol.% Kohlenmonoxyd, während der behördlich festgesetzte Wert von maximal 20ppm Formaldehyd im Abgas meist nur durch aufwendige Verfahren erreicht wird.So können diese Abgase durch Verbesserungen der Absorptionstürme auf grössere Reinheit gebracht werden oder aber durch nachgeschaltete chemische Verfahren Die verbesserung der Absorptionstürme ist meist durch zu hohe Temperatur der Waschflüssigkeiten begrenzt und die Vergrösserung der kolonnen bript zusätzlichen Druc's-erlust. Ferner werden die Abgase nach dem Formox-Verfahren auch unter Zusatz von Erdgas verbrannt,wes hohe Drenn- stoffkosten verursacht. Es werden auch Nassabsorptionsverfahren zur Entfernung von Formaldehyd vorgeschlagen und gebaut,wobei der Waschflüssigkeit anorganische Salze oder Ammoniak zugegeben werden.Alle diese Verfahren sind teuer und verursachen zusätzliche Betriebskosten. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren zur Reinigung dieser Abgase zu finden und die Konzentration von Formaldahyd und Kohlenmonoxyd im Abgas möglichst weit unter 20ppm zu senken. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst. dass man das Abgas in einem Vorwärmer auf 140-200 C aufheizt,das vorewrmte Abgas iber ein Katalysatorbett leitet,das aus einem Trägermaterial besteht,auf das eine Platinschicht aufgebracht ist, worauf die freiwerdende. Reaktionswärme des Abgases zur Energiegewinnung in Form von Wasserdampf oder Thermoöl und zur Vorwärmung der in den Vorwärmer eintretenden Abgase genntzt wird. Es ist hinreichend bekannt,organische Verbindungen in Abgasen katalytisch zu oxydieren.Diese Verfahren werden meist bei Temperaturen über 400 C durchgeführt und sind sehr energieintensiv. Es ist daher berraschend,daB Formaldehyd erfindungogemss schon bei Raumtemperatur an Platinkatalysatoren zu Kohlendioxyd und Wasser oxydiert werden kann und zwar mit grosser Geschwindigkeit und grossem Umsatz. Dabei hat es sich gezeigt,d22 es nicht erforderRich ist, reines Platin zu verwenden, sondern dass es wesentlich ist, für den Katalysator hochporöse Oberflächen zu schaffen,die mit o,o5 bis 2 Gewichts % Platin besetzt sind. Grössere Platin -Gehalte verbessern die Reaktion im Verhältnis zum Preis nur unwesentlich. Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, den Kohlenmonoxydgehalt in Abgas ebenfalls zu reduzieren. Gemäss der Erfindung zeigte es sich,dass es möglich ist, Kohlenmonoxyd schon bei Temperaturen :ber 13o C zu kohlendioxyd zu oxydieren. Da die Konzentration von Kohlenmonoxyd im Abgas aber meist zwischen 0,1 und 2 vol. 70 liegt, ist es von wesentlicher Deneutung,die Reaktionswärme der Reaktion von Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd zu nützen und sowohl das Katalysatorbett, als auch das Abgas nus dem absorber damit auf zuheizen, wodurch die Reakticnsgeschwin4ikeit wesentlich vergrössert werden kann. Die Aufheizung des Abgases erfolgt vorzugsweise durch einen eigenen irelslauf,xobei mit einem Kühlmedium das heisse Abgas mit einem Wärmetauscher gekühlt wird und das warme Kühlmedium das kalte Abgas aufwärmt. Auf diese Weise können Reaktionstemperaturen bis 500 C erreicht werden. Da bei den meisten Formaldehyd-Anlagen nach dem Formox Verfahren die Konzentration der organischen Verunreinigungen im Abgas ( Formaldehyd, Methanol, Kohlenmonoxyd und Dimethyläther u.a.) zwischen 1 und 2 vol.% liegt, kann nach der Reaktionszone R der Gasstrom zunächst auf ca.200 C abgekühlt werden, wobei die Wärme z.B. zur Dampferzeugung Verwendung findet, während die verbleibonde Warme, die bei der Abkühlung des Gases frei wird, zur Vorheizung des in die Reaktionszone eintretenden Abgases auf ca. 150 C Verwendung findet. Als Kühlmedium kann dabei Thermoöl verwendet werden oder bei grösseren Wärmeüberschüssen auch nach dem Katalysatorbett Dampf erzeugt werden. Beispiel : 40.000 m3/h Abgas mit 36 C aus einem Formaldehyd Absorber nach dem Formox-Verfahren enthalten : N2 85,23 vol % O2 11 vol % Methanol o,3 vol % Formaldehyd o,1 vol % Dimethyläther o,1 vol % CO2 0,17 vol % CO2 0,8 vol % H20 2,3 vol 36 Das aus der Absorptionskolonne austretende Abgas -wird durch den Wärmetauscher W 1 geleitet, in dem das Abgas im Gegenstrom z.B. mit einem Thermoöl als Wärmeträger auf 150 oC erwärmt wird. In der Reaktionszone R, die aus einer o,1 m hohen Schicht mit porösem Granulat mit einem Durchmesser von 8 mm besteht ( o,2 gew. 36 Platin auf Aluminiumoxyd oder Bariumsulfat ) , erhitzt sich das Abgas durch die Reaktionswärme auf 450 oC Dabei reduziert sich die Konzentration von Formaldehyd auf 10 ppm und die von Kohlenmonoxyd auf o,oo4 vol . Im Wärmetauscher W 2 wird das Abgas auf ca.210 oC abgekishlt, wobei die Wärme in Form von 20 bar Sattdampf gewonnen wird und aus der Anlage abgegeben werden kann. Im Wärmetauscher W3 wird die zur Vorwärmung des Abgases auf 150 C benötigte Wärmemenge bei der Abkühlung des Abgases von 210 oC auf 95 oC im Gegenstrom rückgewonnen, so dass zur Vorwärmung in W 1 das Thermoöl mit einer Temperatur von ca. 180 C zur Verfügung steht.

Claims: Patentansprüche : 1. Verfahren zur Reinigung von Abgasen aus Formaldehyd- anlazen,die im wesentlichen aus Sauerstoff,Stickstoff, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Wasserstoff, Methanel, Dimethyläther und Formaldehyd bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass man das Abgas in einem Vorwärmer auf 140-200 C aufheizt, das vorgewärmze Abgas über ein Katalysatorbett leitet'das aus einem Trägermaterial besteht,auf das eine P ] atinschicht aufgebracht ist, worauf das am Katalysator durch die freiwerdende Reaktionswärme auf 250 - 450 C aufgewärmte Abgas in einem Wärmetanscher unter Eneriegewinnung in Form von Wasserdampf oder Thermoöl; ; auf 150 - 300 oC abgekühlt wird und die restliche Wärme des Abgases dem eintretenden Abgas am Vorwärmer zugeführt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1. , dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator aus einem inerten Trägermaterial besteht,auf das o,1 bis 0,5 Gewichts- 4 Platin an der äusseren Oberfläche aufgebracht wird 3. Verfahren nach Anspruch . und 2. , dadurch gekennteichnet, da'? als inertes,anorganisches Trägermaterial Aluminiumoxyd, Fariumoxyd, Siliziumdioxyd oder Zeolithe in Form von 2 - 10 mm grossem Granulat oder anderen Festkörpern eingesetzt wird. 4. Verfahren nach Anspruch . bis 3., dadurch bekannzeichnet, dass als Vorwärmer ein Wärmetauscher mit Wärmerohren eingesetzt wird.

Inventors: KANZLER, WALTER, DIPL.ING., SCHEDLER, JOHANNES, DIPL.ING.
Applicants: KANZLER, WALTER, DIPL.ING., SCHEDLER, JOHANNES, DIPL.ING.
Application year: 1982
Main classification: B01D53
IPC codes: C07C47, B01D53, C07C45