MXPA06007063A

MXPA06007063A - Metodo para producir formaldehido.

Info

Publication number: MXPA06007063A
Application number: MXPA06007063A
Authority: MX
Inventors: Markus Siegert
Original assignee: Basf Ag
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2006-09-04
Also published as: MY137678A; US20070142677A1; AU2004308652A1; CN1898013A; NO20062493L; EP1699551A1; BRPI0417455A; DE10361517A1; JP2007515454A; NZ547317A; WO2005063375A1; KR20070029637A; CA2548367A1; US7381851B2

Abstract

La invencion se relaciona con un metodo para producir formaldehido por oxidacion en fase gaseosa de vapor de metanol con un flujo de gas que contiene oxigeno molecular en presencia de un catalizador de lecho solido que contiene hierro y molibdeno. La invencion se caracteriza en que el metodo se lleva a cabo en un reactor (1) que comprende placas (2) termicas de lamina de metal las cuales se colocan a una distancia una de otra en la direccion longitudinal del reactor (1), las placas termicas de lamina de metal son cruzadas por el flujo de un portador de calor. El reactor tambien comprende dispositivo para suministrar y retirar (3, 4) el portador de calor desde/hasta las placas (2) termicas de lamina de acero, y espacios (5) los cuales se colocan entre las placas (2) metalicas termicas de lamina de acero y las cuales se llenan con el catalizador de lecho solido y se introduce dentro del flujo de gas que contiene el vapor de metanol y el oxigeno molecular.

Description

MÉTODO PARA PRODUCIR FORMALDEHIDO Descripción La invención se relaciona a un proceso para preparar formaldehído por oxidación en fase gaseosa de vapor de metanol por medio de un chorro de gas que comprende oxígeno molecular en presencia de un catalizador de lecho fijo comprendiendo hierro y molibdeno. El proceso industrial para preparar formaldehído de metanol se basa en dos principios de proceso diferentes, en primer lugar deshidrogenación u oxideshidrogenación de metanol sobre catalizadores de plata o cobre, también conocido como el proceso de contacto con plata, y en segundo lugar la oxidación de metanol en presencia de un catalizador de óxido de molibdeno que contiene hierro, también conocido como, en particular, el proceso Formox. En lo siguiente, el término proceso Formox será utilizado para el proceso de preparar formaldehído por la oxidación de metanol en presencia de un catalizador de óxido de molibdeno que contiene hierro. Desde 1921, muchos de tales procesos han sido desarrollados. Su uso es frecuentemente hecho de catalizadores que tienen una proporción atómica de molibdeno a hierro desde 1.0 a 5.0 y además puede comprender pequeñas cantidades adicionales de óxido tales como V205/ CuO, Cr203, CoO y P2O5. La DE-A 1 144 252 describe, por ejemplo, un catalizador no soportado el cual comprende de 78 a 81% en peso de óxido de molibdeno (VI) y de 18 a 19% en peso de óxido de hierro (III) y está preparado bajo condiciones cuidadosamente controladas de proceso: un molibdato de hierro se precipita de una mezcla de soluciones acuosas de un molibdato y una sal de hierro, el precipitado es lavado con agua para remover las sales solubles hasta que el cloro contenido en la torta filtrante es menor de 0.13 g de cloro por 100 g de molibdeno. Este precipitado se extrae por filtración y se seca hasta un contenido de agua de 40 a 50%. La torta filtrante obtenida a través de esta manera se dispersa, se sujeta a un tratamiento mecánico y después se convierte en una forma de comprimido. Los comprimidos son secados y finalmente activados por medio de un tratamiento térmico progresivo, con la temperatura inicialmente incrementando desde 100°C hasta 400-450°C por un período de no menos de 4 horas y esta temperatura final se mantiene por lo menos otras 4 horas. Esto es para lograr en particular, una fuerza mecánica mejorada, es decir una fractura media de carga de 7.4 kg por comprimido cilindrico que tiene diámetro y una altura de 3.5 mm en cada caso. En la especificación publicada que se menciona, el catalizador entonces es transportable.

Un proceso adicional para preparar catalizadores del proceso Formox se describe en la GB-B 1,080,508. Este proceso, también, tiene direcciones muy precisas: un catalizador de molibdato de hierro se usa como material de inicio, éste es finamente molido, si es apropiado después del secado, para dar un polvo básico el cual es mezclado con agua para formar una masa que contiene de 37 a 39% en peso de agua y esta masa es subsecuentemente comprimida dentro de un período de 90 minutos, preferiblemente dentro de un período de 1 hora, después de mezclar el polvo básico con el agua. El catalizador obtenido muestra, en particular, un incremento relativamente pequeño en la presión de gota durante el uso comparado con catalizadores conocidos. Un catalizador mejorado para el proceso Formox ha sido desarrollado por Hiag-Werke AG en 1963-1966 bajo el nombre de FOX-HIAG® . Este catalizador está caracterizado por un método particular de formado y producción. Aunque el contenido de hierro y molibdeno (18-19% de Fe203 y 81-82% de Mo03) se encuentra en los rangos, del catalizador FOX-HIAG no es una mezcla de óxido sino que hace un componente definido teniendo la formula hipotética empírica Fe2Mo30?8, la cual entonces es diferente del molibdato férrico Fe2(Mo04)3. Para preparar este componente definido, es necesario adherirse precisamente a las condiciones de reacción definidas las cuales requieren control de producción muy cuidadoso. El catalizador FOX-HIAG® tiene una carga de fractura promedio de aproximadamente 45 kg/cm2. La temperatura óptima de trabajo es aproximadamente de 350 °C, con picos de temperatura aproximadamente de 400 °C evitados a través de una apropiada eliminación de calor. No obstante, la vida del catalizador FOX-HIAC®, también, es limitada y, dependiendo del estrés mecánico, más de dos años. La duración de un período de operaciones, dependiendo del estrés mecánico, más de un año. Después de este tiempo de operación, el incremento de presión en el reactor generalmente llega a ser tan grande que un rendimiento económico ya no puede ser logrado. Por esta razón, las partículas del catalizador son separadas mediante una rejilla que tiene una apertura de malla de 3 mm y las partículas más grandes que permanecen son, después se complementan por la cantidad perdida de aproximadamente 20%, recicladas para una carga adicional (véase "Das HIAG/Lurgi-Formaldehidverfahren" en CAV 1973, June) . Sin embargo, la fuerza mecánica para un catalizador adecuado para el proceso Formox aún permanece problemático. En particular eleva la temperatura, frecuentemente por encima de los 350°C en particular por encima de los 400°C, el catalizador se daña mecánicamente y la desintegración de las partículas de catalizador ocurre. Esto conduce a un incremento de la presión de gota en los tubos de reacción.

Como resultado, menos mezcla de reacción fluye a través de los tubos de reacción y el calor convectivo de transporte llega a ser tan deficiente que la temperatura en el tubo de reacción incrementa. Esto también es riesgo a la seguridad, ya que se sobrecalienta y en un caso extremo la destrucción del reactor puede ocurrir. Como los reactores para el proceso Formox, el uso hasta aquí ha sido generalmente construido de aparatos de protección y tubo con lechos fijos de catalizador en los tubos y un líquido refrigerante fluyendo alrededor de los tubos para remover el calor de la reacción. Un limite superior se impone en el diámetro de los tubos para remover el calor de la reacción a través del medio de transferencia calor circulando entre los tubos : si el diámetro de los tubos catalizadores es demasiado grande, el calor de la reacción ya no podrá ser removido suficientemente e incrementa la temperatura local conocida como puntos calientes los cuales conducen a un daño al catalizador, en particular el envejecimiento, una reducción en la estabilidad mecánica y a una reducción en la actividad y la selectividad del catalizador, que ocurre en los tubos. Los tubos por consiguiente tienen un diámetro más pequeño, en general en el intervalo de 10 a 40 mm, preferiblemente de 10 a 20 mm, en particular de 13 a 17 mm. Ya que el número total de tubos que se dan acomodados en un reactor está limitado por las consideraciones del fabricante, en particular consideraciones de soldado y razones de estabilidad, la capacidad de los reactores de protección y tubo generalmente está limitada a un máximo de 40 000 a 50 000 tubos. El reactor experimenta una limitación adicional como resultado de que el catalizador se va envenenado o diluyendo parcialmente con material inerte para prevenir los puntos calientes. Como resultado, el rendimiento espacio-tiempo de la reacción es reducida "artificialmente" . Los reactores de protección y tubo tienen la desventaja adicional de que un perfil isotérmico de temperatura sobre la sección que cruza el reactor es posible sólo en una estación limitada, es decir, las diferentes temperaturas sobre la sección que cruza el reactor no pueden ser allanadas completamente. Sin embargo, como se conoce que las diferencias en la temperatura radial en el medio de transferencia de calor o en la corriente del refrigerante conducen a un incremento en la temperatura de los puntos calientes. De este modo, por ejemplo, se ha encontrado que una diferencia en la temperatura radial de 1°C en el refrigerante conduce a un incremento en la temperatura del punto caliente de 4 a 8°C, dependiendo de la actividad del catalizador. En vista de lo anterior, fue un objeto de la invención proporcionar un proceso Formox para preparar formaldehído el cual no tenga las desventajas de la técnica anterior y, en particular, ayude a disminuir los problemas de los puntos calientes y los problemas de la estabilidad mecánica limitada del catalizador con el resultado de consecuencias relacionadas con la seguridad. Consecuentemente se ha encontrado un proceso para preparar formaldehído por oxidación de fase gaseosa de vapor de metanol por medio de un chorro de gas comprendiendo oxígeno molecular en presencia de un catalizador de lecho fijo, en donde el proceso es llevado a cabo en un reactor que tiene placas intercambiadoras de calor las cuales son colocadas en una dirección longitudinal en el reactor y tienen un espacio entre las mismas y a través del cual fluye un medio de transferencia de calor, instalaciones de entrada y salida para el medio de transferencia de calor hacia las placas intercambiadoras de calor y también espacios entre las placas intercambiadoras de calor en las cuales está presente el catalizador de lecho fijo y en las cuales están pasando el vapor de metanol y el chorro de gas comprendiendo oxígeno molecular. El proceso de la invención no se restringe en términos de condiciones específicas de operación para llevar a cabo la oxidación en fase gaseosa del vapor de metanol a través del chorro de gas comprendiendo oxígeno molecular para preparar formaldehído en la presencia de un catalizador de lecho fijo comprendiendo hierro y molibdeno. Tales procesos en general se refieren como procesos Formox en el presente texto. El proceso es adecuado para todos los catalizadores de lecho fijo conocidos que comprenden hierro y molibdeno, en particular los catalizadores de lecho fijo descritos en el inicio, especialmente para los catalizadores de lecho fijo que tienen una proporción atómica de molibdeno a hierro de 1 a 5. Los catalizadores pueden utilizarse como catalizadores de actividad completa o como catalizadores de soporte. No están restringidos en términos de su geometría y pueden en particular, tener la forma de esferas, extrudados o anillos. Las placas intercambiadoras de calor son intercambiadores de calor en forma de placa, es decir, estructuras predominantemente planas las cuales tienen un espacio interior al cual se proporciona líneas de entrada y salida y tienen un espesor pequeño relativo a esta área. Generalmente se producen de láminas de metal , frecuentemente de láminas de acero, en particular láminas de acero inoxidable. Sin embargo, dependiendo de la aplicación, en particular de las propiedades del medio de reacción y del medio de transferencia de calor, es posible usar en especial, en particular, materiales resistentes a la corrosión pero también recubiertos. Las instalaciones de entrada y de salida para el medio de transferencia de calor generalmente se localizan en extremos opuestos de las placas intercambiadoras de calor. El medio de transferencia de calor frecuentemente utilizado es agua o Difil® (se mezcla 70 a 75% en peso de difeniléter y de 25 a 30% en peso de bifenilo) , lo cual también parcialmente se evapora en un proceso de ebullición; el uso de otro medio orgánico de transferencia de calor que tenga una baja presión de vapor y aún líquidos iónicos también es posible. El uso de líquidos iónicos como medio de transferirse de calor se describe en DE-A 103 16 418. Se da preferencia a líquidos iónicos que contienen un anión sulfato, fosfato, borato o silicato. Son líquidos iónicos particularmente usuales también aquellos que contienen un catión metálico monovalente, en particular un catión metálico alcalino, también un catión adicional, en particular un catión imidazolio. Los líquidos iónicos que contienen un catión imidazolio, piridinio o fosfonio también son cationes ventajosos . Los intercambiadores de calor en forma de placa se refieren en forma sinónima como placas intercambiadoras de calor y también como placas de transferencia de calor y como placas de intercambio de calor. El término placas intercambiadoras de calor es usado en particular, para placas de transferencia de calor cuyas hojas metálicas individuales usualmente dos, están unidas con soldadura de sello de punto y/o devanado y frecuentemente están moldeadas plásticamente bajo presión hidráulica para obtener una forma de almohadilla. El término placas intercambiadoras de calor será utilizado en el presente texto de acuerdo con la definición previamente mencionada . En una modalidad preferida, las placas intercambiadoras de calor se colocan paralelas una con otra en el reactor. En el caso de reactores cilindricos, un arreglo radial de las placas intercambiadoras de calor para dejar un espacio central y un canal periférico a las paredes libres del reactor también es ventajoso. El espacio central, el cual está conectado apropiadamente a las instalaciones de entrada y salida al medio de reacción o a los espacios inmediatos entre las placas intercambiadoras de calor, pueden en principio tener cualquier forma geométrica, por ejemplo la forma de un polígono, en particular la forma de un triángulo, de un cuadrado, de un hexágono preferiblemente regular o de un octágono de una forma preferiblemente regular y pueden también tener una forma esencialmente circular. Las placas intercambiadoras de calor se extienden preferiblemente en dirección longitudinal del reactor esencialmente sobre la longitud completa del reactor cilindrico con excepción de los extremos de reactor. El medio de reacción preferiblemente es transportado radialmente a través de los espacios intermedios entre las placas intercambiadoras de calor. El canal periférico preferiblemente debe tener forma de anillo. Esto sirve como cámara de colección y/o de distribución para el medio de reacción. El canal periférico puede ser separado de los espacios intermedios entre las placas intercambiadoras de calor por un adecuado dispositivo de retención, preferiblemente una malla cilindrica o una placa perforada; análogamente, un apropiado dispositivo de retención puede separar los espacios intermedios entre las placas intercambiadoras de calor del espacio central . Esta modalidad es particularmente usual ya que una reacción se lleva a cabo usando un catalizador de lecho fijo el cual se acomoda en los espacios intermedios entre las placas intercambiadoras de calor y cuya descarga con el medio de reacción será evitada por la apropiada elección de las aberturas en el dispositivo de retención. El transporte radial del medio de reacción puede ocurrir centrifugalmente y/o centripetalmente, con el transporte centrifugal del medio de reacción siendo particularmente ventajoso cuando el flujo radial es en una sola dirección. El flujo radial del medio de reacción entre las placas intercambiadoras de calor acomodadas radialmente tiene la ventaja de una baja presión de gota. Ya que la oxidación de metanol ocurre con un incremento en el volumen, las condiciones de presión prevaleciendo en el caso de transporte centrifugal son particularmente ventajosas debido a que las distancias entre las placas intercambiadoras de calor incrementan hacia fuera. Cuando el medio de reacción fluye radialmente a través de los espacios entre las placas intercambiadoras de calor colocadas radíalmente, el área disponible para la transferencia de calor cambia continuamente. De este modo, cuando el medio de reacción es transportado centrifugalmente, el área de transferencia disminuye continuamente yendo del centro hacia fuera. Como resultado, la optimización de transferencia de calor se logra en la presente reacción con evolución decreciente del calor conforme la reacción progresa. La extensión radial de todas las placas intercambiadoras de calor preferiblemente es idéntica; el ajuste de las placas intercambiadoras de calor en la pared interior del reactor no será necesario. Por el contrario, pueden utilizarse placas de un solo tipo de construcción. La extensión radial de las placas intercambiadoras de calor preferiblemente se encuentra en el rango de 0.1 a 0.95 del radio del reactor, particularmente de preferencia en el rango de 0.3 a 0.9 del radio del reactor. Las placas intercambiadoras de calor esencialmente son planas . Esto significa que no son estructuras completamente llanas sino que pueden ser, en particular, regularmente curvas, dobladas, arrugadas o corrugadas. Las placas intercambiadoras de calor se producen con métodos conocidos . Elementos estructurados periódicamente perfilados, en particular placas corrugadas, pueden estar preferiblemente presentes en las placas intercambiadoras de calor. Tales elementos estructurales se conocen como elementos de mezcla en mezcladores estáticos y se describen, por ejemplo, en DE-A 19623051. En el presente caso, sirven, en particular, para optimizar la transferencia de calor. Para relacionar el perfil de requerimiento de calor, es posible proporcionar una placa de más alta densidad en la región externa del reactor comparada con la región interna del reactor, en particular placas adicionales en la región externa del reactor que tengan una extensión radial menor comparada con otras placas intercambiadoras de color, preferiblemente una extensión radial en el rango de 0.1 a 0.7, particularmente de preferencia de 0.2 a 0.5, de la extensión radial de otras placas intercambiadoras de calor. Las placas adicionales pueden tener cada una las mismas dimensiones, pero también es posible el uso de dos o más tipos de construcciones de placas adicionales, con los tipos de construcción difiriendo de uno a otro en su extensión radial y/o su longitud. Las placas intercambiadoras de calor adicionales de preferencia son colocadas simétricamente entre las otras placas intercambiadoras de calor. Esto permite mejorar la correspondencia del perfil de temperatura a la oxidación en fase gaseosa. Una modalidad preferida proporciona un reactor hecho en particular, de dos o más secciones desmontables del reactor. En particular, cada sección del reactor es equipada con un circuito de medio de transferencia calor separado. Las secciones individuales del reactor pueden ser ensambladas por medio de salientes de acuerdo a los requerimientos. El flujo del medio de reacción entre las dos secciones sucesivas del reactor preferiblemente se logra por medio de placas de desviación adecuadas las cuales tienen la función de desviación y/o separación. Múltiples desviaciones del medio de reacción pueden lograrse eligiendo un número apropiado de placas de desviación. Es posible proporcionar puntos de introducción intermedios por el medio de reacción, en particular a través del canal periférico, en una o más de las secciones del reactor. De este modo, las condiciones de reacción y el perfil de temperatura pueden ser optimizados de una manera ventajosa.

Es posible proporcionar un reactor que tenga una pluralidad de secciones de reactor con un solo circuito de medio de transferencia de calor. Sin embargo, dos o más circuitos de medio de transferencia de calor separados a través de las placas intercambiadoras de calor también pueden ser preferidos. En este modo, una correlación mejorada a diferentes requerimientos de transferencia de calor conforme la reacción química progresa se puede lograr. El proceso se lleva a cabo preferentemente en un reactor que es equipado con uno o más módulos de placas intercambiadoras de calor cuboidales las cuales están construidas de dos o más placas intercambiadoras de calor rectangulares las cuales han sido colocadas paralelas una con la otra de tal modo que dejen un espacio entre las mismas. Los reactores que contienen módulos de placas intercambiadoras de calor son conocidos, por ejemplo, de DE-A 103 33 866, cuya descripción se incorpora completamente en la presente para referencia en la presente solicitud de patente. Los módulos de placas intercambiadoras de calor están construidas de dos o más placas intercambiadoras de calor rectangulares las cuales están colocadas paralelas una con otra de tal manera que dejen un espacio entre las mismas. Las placas intercambiadoras de calor son fabricadas de materiales resistentes a la corrosión, preferiblemente acero inoxidable, por ejemplo aceros que tienen los números de materiales 1.4541 ó 1.4404, 1.4571 ó 1.4406, 1.4539 y 1.4547 u otra versión de aceros. El espesor del material de las hojas de metal utilizadas para este propósito puede ser de 1 a 4 mm, de 1.5 a 3 mm, de 2 a 2.5 mm o hasta 2.5 mm. En general, dos placas rectangulares de metal son unidas en extensión de sus lados largos y sus extremos para formar una placa intercambiadora de calor, con un sello devanado o con cierre por soldadura lateral o una combinación de las dos es posible, de tal manera que el espacio en el cual el medio de transferencia de calor sea localizado después de que todos los lados han sido sellados. La orilla de las placas intercambiadoras de calor preferiblemente será separada hacia el sello devanado lateral del borde longitudinal de tal manera que la región marginal no enfriada o enfriada deficientemente en la cual usualmente también existe presencia de catalizador tenga una dimensión geométrica muy pequeña. Las láminas metálicas se juntan una con otra por medio de puntos de soldadura distribuidos a través del área rectangular. También es posible por lo menos una conexión parcial por medio de sellos devanados rectos o curvos y aún circulares . El volumen a través del cual fluye el medio de transferencia de calor también puede ser divido en una pluralidad de regiones separadas por medio de sellos devanados adicionales. El ancho de las placas intercambiadoras de calor es restringido esencialmente por consideraciones de manufactura y puede ser de 100 a 2500 mm, o de 500 a 1500 mm. La longitud de las placas intercambiadoras de calor depende de la reacción, en particular del perfil de temperatura de la reacción, y puede ser de 300 a 3000 mm, o si no de 500 a 1500 mm. Dos o más placas intercambiadoras de calor son colocadas paralelas una con otra con un espacio entre las mismas para formar un módulo de láminas íntercambiadoras de calor. Esto resulta en espacios en forma de asta los cuales, en el punto más estrecho entre las placas, tiene por ejemplo, un ancho de 8 a 50 mm, preferiblemente de 10 a 30 mm, más preferiblemente de 13 a 20 mm, en particular 14 mm, entre las placas inmediatamente adyacentes . Separadores adicionales se pueden instalar entre las placas de intercambiadores de calor individuales de un módulo de placas intercambiadoras de calor, por ejemplo, en el caso de placas de área grande, para prevenir la deformación la cual puede alterar el espacio o posición de las placas. Para instalar estos separadores, las regiones de las placas pueden ser separadas de la región de flujo para el medio de transferencia de calor por medio de, por ejemplo, sellos circulares devanados de tal manera, que por ejemplo, se pueden introducir orificios para asegurar los tornillos de los separadores en las placas. Los espacios llenados con partículas de catalizador en un módulo de placas intercambiadoras de calor pueden ser sellados de los otros, por ejemplo, pueden cerrarse por soldadura, o pueden hacer una conexión de extensión lateral hacia algún otro . Para determinar el espacio deseado para ensamblar las placas individuales intercambiadoras de calor para formar un módulo, las placas se fijan en una posición tal que se fija la distancia entre las mismas. Los puntos de soldadura de las placas intercambiadoras de calor adyacentes pueden ser opuestos uno con el otro o pueden ser descentrados . En general, por razones de manufactura, cuando dos o más módulos de placas intercambiadoras de calor cuboidales se emplean, cada una deberá tener las mismas dimensiones. En el caso de ensambles de 10 a 14 módulos de placas intercambiadoras de calor, puede ser ventajoso en término de compactación del aparato completo elegir dos tipos de módulos que tengan diferentes longitudes de borde o diferente relación en la longitud de los bordes. Se da preferencia a los ensambles de 4 , 7, 10 ó 14 módulos de placas intercambiadoras de calor cada una teniendo las mismas dimensiones. La proyección visible de un módulo en la dirección del flujo puede ser cuadrada, pero también puede ser rectangular con una relación de los lados de 1.1 ó 1.2. Combinaciones de 7, 10 ó 14 módulos que tienen proyecciones de módulo rectangular de tal manera que el diámetro externo de la cubierta cilindrica sea minimizado es ventajoso. Arreglos geométricos particularmente ventajosos pueden ser logrados cuando, como se indico antes, un número de 4, 7 ó 14 módulos de placas intercambiadoras de calor es elegido. Los módulos de placas intercambiadoras de calor pueden ser ventajosamente reemplazables individualmente, por ejemplo en el caso de fuga, deformaciones de las placas intercambiadoras de calor o en el caso de problemas relativos al catalizador. Los módulos de placas intercambiadoras de calor se localizan ventajosamente en una caja rectangular estabilizadora. Cada módulo de placa intercambiadora de calor se mantiene ventajosamente en su posición por medio de un adecuado sujetador, por ejemplo por medio de cajas rectangulares estabilizadoras, por una pared lateral continua o, por ejemplo por medio de una construcción en ángulo. En una modalidad, las cajas rectangulares estabilizadoras de un módulo de placas intercambiadoras de calor adyacentes se sellan una de otra. De este modo, la mezcla de reacción no puede fluir entre módulos de placas intercambiadoras de calor individuales como una desviación entre las mismas. La instalación de módulos de placas intercambiadoras de calor cuboidales en un reactor predominantemente cilindrico deja espacios libres relativamente grandes en el borde cercano a la pared cilindrica. Un gas inerte puede ventajosamente alimentarse en este espacio entre los módulos de placas intercambiadoras de calor y la pared cilindrica del reactor. Los módulos de placas intercambiadoras de calor cuboidales pueden ser instaladas no sólo en reactores cilindricos sino ventajosamente también en reactores que tengan secciones cruzadas poligonales, en particular secciones cruzadas rectangulares. También es posible para los módulos de placas intercambiadoras de calor que no tengan una forma cuboidal, sino que son en la forma de cuartos de cilindros, de tal manera que el espacio interior de un reactor cilindrico puede ser optimizado utilizando un arreglo apropiado de cuatro módulos de placas intercambiadoras de calor de cuarto de cilindro que tengan cada una las mismas dimensiones . El catalizador de lecho fijo se instala preferiblemente en los espacios entre las placas intercambiadoras de calor en zonas que tengan diferentes actividades catalíticas en particular proporcionando, en la dirección el flujo de la mezcla gas de reacción, primeramente un lecho inerte, subsecuentemente una zona catalíticamente activa y finalmente de preferencia un lecho inerte adicional . La longitud de las lechos inertes es en cada caso ventajosamente hasta aproximadamente 0.5 m y la longitud de la zona catalíticamente activa es hasta aproximadamente 1.5 m en particular en el rango de 0.5 a 0.65 m. Aún más, es ventajoso para los catalizadores de lecho fijo tener una actividad catalítica la cual cambia en el flujo de la dirección de la mezcla de reacción en la región de la zona catalíticamente activa, preferiblemente de tal manera que la actividad catalítica incrementa en la dirección de flujo de la mezcla de gas de reacción. Las partículas catalíticas que tienen equivalente diámetro de partícula en el rango de 2 a 6 mm son particularmente adecuadas para el proceso de la invención. El término diámetro equivalente de partículas se refiere de manera conocida a seis veces la relación de volumen a área de superficie en la partícula. La relación del ancho de los espacios entre las placas intercambiadoras de calor a diámetros equivalentes de partícula es preferiblemente de 2 a 10, en particular de 3 a 8, y particularmente de preferencia de 3 a 5. El proceso llevado a cabo en particular ventajosamente a una velocidad superficial de mezcla de gas de reacción de hasta 4.5 m/s, preferiblemente en el rango de 1.0 a 2.5 m/s, particularmente de preferencia aproximadamente de 2 m/s. Es igualmente posible pasar la mezcla de gas de reacción y el medio de transferencia de calor a través de los espacios o a través de las placas intercambiadoras de calor en contracorriente o en la misma corriente, siendo preferido el flujo en la misma corriente. Un modo particularmente ventajoso de operación es uno en el cual la mezcla de reacción tomada del reactor para la oxidación del vapor de metanol por el proceso Formox se introduce directamente en un subenfriador el cual preferiblemente está equipado con placas intercambiadoras de calor a través del cual fluye un medio de enfriamiento, con la mezcla de gas de reacción preferiblemente enfriada a una temperatura por debajo de 150 °C, preferiblemente a una temperatura por debajo de 110 °C, en el subenfriador. El proceso de la invención tiene la ventaja de que disminuye los problemas de la fuerza mecánica limitada de catalizadores de lecho fijo usualmente utilizados en el proceso Formox. Además, los catalizadores de lecho fijo localizados en los espacios de acuerdo al proceso de la invención tienen una significantemente baja tendencia a ser bloqueados comparados con lechos de catalizadores fijos los cuales han sido instalados en tubos de catalizadores que tienen un tubo de diámetro estrecho. La invención se ilustra enseguida con la ayuda de un dibuj o . En las figuras, idénticos números de referencia en cada caso indican características idénticas o correspondientes . En las figuras individuales : Figura ÍA muestra una modalidad preferida de un reactor para el proceso de la invención, el corte transversal con el corte longitudinal mostrado en la figura IB, Figura 2A muestra una corte transversal a través, de una modalidad preferida adicional, de un reactor para el proceso de la invención, con un corte longitudinal mostrado en la figura 2B, Figura 3A muestra una modalidad preferida adicional, en un corte transversal, con un corte longitudinal a través de una placa intercambiadora de calor mostrada en la figura 3B, Figura 4A muestra otra modalidad de un reactor para el proceso de la invención, con una corte longitudinal mostrada en la figura 4B, Figura 5 muestra una modalidad de un reactor para el proceso de la invención, en corte longitudinal, con subenfriador, Figura 6 muestra una modalidad de un reactor con subenf iador, Figura 7A delinea un corte transversal a través de una modalidad adicional, con corte longitudinal delineado en la figura 7B y una sección ampliada en la figura 7C, Figuras 8A a 8C muestran diferentes acomodos en los módulos de placas intercambiadoras de calor, en un corte transversal , Figura 9 muestra un corte transversal a través de una modalidad preferida adicional y Figuras 10A y 10B delinean los espacios entre las placas intercambiadoras de calor. El delineamiento del corte transversal en la figura ÍA muestra una sección por medio de un reactor 1 que tiene placas paralelas intercambiadoras de calor las cuales están colocadas en el mismo y dejan el espacio 5 libre entre las placas intercambiadoras de calor, con el espacio 5 siendo cargado con un catalizador sólido. Las líneas 3 y 4, de entrada y salida, respectivamente, son proporcionadas para la circulación del medio de transporte de calor por medio de las placas 2 intercambiadoras de calor. La corriente de mezcla de reacción, por ejemplo, desde la parte superior a descendente a través del reactor. Sin embargo, la dirección inversa del flujo, desde la base ascendente, asimismo es posible. El corte longitudinal mostrado en la figura IB ilustra la configuración de las placas 2 intercambiadoras de calor y el arreglo de las líneas 3 y 4 de entrada y salida, respectivamente, en el reactor 1. El corte transversal delineado en la figura 2A muestra un reactor 1 con placas 2 intercambiadoras de calor colocadas radialmente en el mismo y el espacio 5 los cuales se cargan con catalizador sólido entre las placas 2 intercambiadoras de calor. Un cuerpo simulado se localiza en el espacio central 6 para mejorar la ubicación de las placas 2 intercambiadoras de calor y para asegurar esencialmente el flujo longitudinal de la mezcla de reacción a través del reactor como está indicado, en particular, por las flechas en el corte longitudinal mostrado en la figura 2B . La Figura 3A muestra un corte transversal a través de una modalidad adicional de un reactor para el proceso de la invención, sin un cuerpo simulado en el espacio central 6.

R indica el radio del reactor y r indica la extensión de cada placa intercambiadora de calor en la dirección del radio R del reactor. El corte transversal a través de la placa 2 intercambiadora de calor delineada en la figura 3B muestra sellos devanados 7 para evitar zonas muertas en el flujo del medio de transferencia de calor a través de las placas 2 intercambiadoras de calor. El corte transversal delineado en la figura 4A muestra una modalidad adicional que tiene un canal 8 periférico para recolectar la mezcla de gas de reacción y pasarla a través de este. El corte longitudinal delineado en la figura 4B ilustra el perfil de flujo para la mezcla de gas de reacción, en particular a través del espacio central 6 y el canal 8 periférico, con la mezcla de gas de reacción fluyendo radialmente a través del espacio 5 entre las placas 2 intercambiadoras de calor. El corte longitudinal delineado en la figura 5 muestra un reactor 1 con placas 2 intercambiadoras de calor y líneas 3 y 4 de entrada y salida, respectivamente, para el medio de transferencia de calor, y también un subenfriador 10 el cual asimismo está equipado con placas 2 intercambiadoras de calor. El reactor 1 y el subenfriador 10 se localizan directamente uno después de otro sin tapas localizadas entre los mismos. El corte longitudinal delineado en la figura 6 muestra un reactor 1, con placas 2 intercambiadoras de calor y líneas 3 y 4 de entrada y salida, respectivamente, para el medio de transferencia de calor, con un subenfriador 10 descendente el cual asimismo está equipado con placas 2 intercambiadoras de calor en donde el reactor 1 y el subenfriador 10 cada uno tiene dos tapas. El corte transversal delineada en la figura 7 muestra un ensamble de ocho módulos 9 de placas intercambiadoras de calor en un reactor cuboidal 1, con un corte longitudinal delineado en la figura 7B y en la sección ampliada para mostrar las placas 2 intercambiadoras de calor y el espacio 5 en la figura 7C. Las figuras 8A a 8C muestran ensambles de 4, uno y 7 módulos 9 de placas intercambiadoras de calor en un reactor 1 cilindrico, en un corte transversal. La figura 9 muestra un corte transversal a través de un reactor 1 con cuatro módulos 2 de placas intercambiadoras de calor cada uno teniendo un corte transversal en la forma de un cuarto de círculo La figura 10A muestra un corte longitudinal a través de un espacio 5 que tiene tres zonas superpuestas, con las dos externas, en cada caso siendo cargadas las zonas oblicuamente con escotillas con material inerte y siendo cargada la zona media cruzada con escotillas con el catalizador de lecho fijo. La figura 10B ilustra la configuración de las placas 2 intercambiadoras de calor y el espacio 5 localizado entre las mismas con el catalizador de lecho fija teniendo un diámetro de partícula equivalente dp presente en el mismo. Se puede ver de la figura que el ancho s del espacio 5 es la distancia más pequeña entre dos placas 2 intercambiadoras de calor inmediatamente adyacentes .

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un proceso para preparar formaldehído por oxidación en fase gaseosa de vapor de metanol por medio de un chorro de gas que comprende oxígeno molecular en presencia de un catalizador de lecho fijo comprendiendo hierro y molibdeno, en donde el proceso es llevado a cabo en un reactor que tiene placas intercambiadoras de calor las cuales están colocadas en la dirección longitudinal del reactor y tienen un espacio entre las mismas y a través del cual un medio de transferencia de calor fluye, instalaciones de entrada y salida para el medio de transferencia de calor a las placas intercambiadoras de calor y también espacios entras las placas intercambiadoras de calor en los cuales el catalizador de lecho fijo está presente y por donde está pasando el vapor de metanol y el chorro de gas comprendiendo oxígeno molecular.
2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las placas intercambiadoras de calor están colocadas paralelas una a otra en el reactor.
3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el reactor es cilindrico y las placas intercambiadoras de calor están colocadas radialmente para dejar un espacio central y canales periféricos libres en el reactor cilindrico y el chorro de gas comprendiendo vapor de metanol y oxígeno molecular es alimentado preferiblemente de forma radial en el espacio entre las placas intercambiadoras de calor.
4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la extensión radial (r) de las placas intercambiadoras de calor es de 0.1 a 0.95 del radio del reactor (R) , preferiblemente de 0.3 a 0.9 del radio del reactor (R) .
5. Un proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 , en donde el reactor está construido en particular, de dos o más secciones desmontables del reactor y cada sección del reactor preferiblemente está equipada con un circuito de medio de intercambio de calor separado .
6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 , en donde el reactor está equipado con uno o más módulos de placas intercambiadoras de calor cuboidales las cuales están construidas de dos o más placas intercambiadoras de calor rectangulares las cuales son colocadas paralela una a otra de tal manera que dejen espacio entre las mismas.
7. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el reactor tiene cuatro módulos de placas intercambiadoras de calor cuboidales de cuarto cilindrico cada una teniendo dimensiones idénticas .
8. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el reactor tiene dos o más módulos de placas intercambiadoras de calor cuboidales cada una teniendo dimensiones idénticas.
9. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el reactor tiene 4, 7, 10 ó 14 módulos de placas intercambiadoras de calor.
10. Un proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 , en donde las placas intercambiadoras de calor están cada una construidas de dos láminas de metal rectangular las cuales están unidas en sus lados y extremos longitudinales por soldadura de sello devanado y las orillas de la lámina de metal proyectándose más allá del sello devanado están separadas del borde externo del sello devanado o en el mismo sello devanado.
11. Un proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 6 u 8 a 10, en donde el reactor es cilindrico y un gas inerte se alimenta en el espacio entre los módulos de placas intercambiadoras de calor y la pared cilindrica del reactor .
12. Un proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde el catalizador de lecho fijo en los espacios está dispuesto en las zonas que tienen una diferente actividad catalítica, en particular, proporcionada, en la dirección del flujo de la mezcla de gas de reacción, primeramente un lecho inerte, subsecuentemente una zona catalíticamente activa y finalmente de preferencia un lecho inerte adicional .
13. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el catalizador de lecho fijo tiene una actividad catalítica la cual cambia en la dirección del flujo de la mezcla del gas de reacción en la región de la zona catalíticamente activa, preferiblemente de tal manera que la actividad catalítica incrementa en la dirección de flujo de la mezcla de gas de reacción.
14. Un proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en donde el catalizador de lecho fijo está hecho de partículas que tienen un diámetro de partícula (dp) equivalente en el rango de 2 a 6 mm se está usando .
15. Un proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 6 a 14, en donde el o los anchos de los espacios está en el rango de 8 a 50 mm, preferiblemente en el rango de 13 a 20 mm, en particular 14 mm, y la relación del ancho del espacio a los diámetros de partículas equivalentes (s/dp) es de 2 a 10, preferiblemente de 3 a 8 , particularmente de preferencia de 3 a 5.
16. Un proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en donde la velocidad superficial de la mezcla de gas de reacción en los espacios es de hasta 4.5 m/s, preferiblemente en el rango de 1.0 a 2.5 m/s, particularmente de preferencia aproximadamente de 2 m/s.
17. Un proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en donde la mezcla de gas de reacción se toma desde el reactor , se introduce directamente en un subenfriador el cual preferiblemente está equipado con placas intercambiadoras de calor a través de las cuales fluye un medio de enfriamiento, con la mezcla de gas de reacción preferiblemente siendo enfriada a una temperatura por debajo de 150 °C, preferiblemente a una temperatura por debajo de 110 °C, en el subenfriador.
18. Un proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en donde la mezcla de gas de reacción y el medio de transferencia de calor se transportan en un sistema de extracción múltiple con disolventes a través del reactor. RESUMEN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona a un método para producir formaldehído por oxidación en fase gaseosa de vapor de metanol con un flujo de gas que contiene oxígeno molecular en presencia de un catalizador de lecho sólido que contiene hierro y molibdeno. La invención se caracteriza en que el método se lleva a cabo en un reactor (1) que comprende placas (2) térmicas de lámina de metal las cuales se colocan a una distancia una de otra en la dirección longitudinal del reactor (1) , las placas térmicas de lámina de metal son cruzadas por el flujo de un portador de calor. El reactor también comprende dispositivos para suministrar y retirar (3, 4) el portador de calor desde/hasta las placas (2) térmicas de lámina de acero, y espacios (5) los cuales se colocan entre las placas (2) metálicas térmicas de lámina de acero y las cuales se llenan con el catalizador de lecho sólido y se introduce dentro del flujo de gas que contiene el vapor de metanol y el oxígeno molecular.