đồ án sản xuất formanlin bách khoa hà nội bản chuẩn đầy đủ sơ đồ bản vẽ cad

đồ án sản xuất formanlin đầy đủ sơ dồ công nghệ, bản vẽ cad , đồ án chuyên ngành đại học bách khoa hà nội , font chữ word timenewroment , ko phải đổi phôngcác bạn down về chú ý down tệp đính kèm bên dưới. hoặc liên hệ https://www.facebook.com/sang.nguyenvan.7967 hoặc 01656034667 để lấy bản vẽ cad chuẩn

MỤC LỤC

Trang ………

mở đầu ………

Phần I: Tổng quan lý thuyết……… ……

Chương I: Tính chất và ứng dụng của sản phẩm formalin ( formaldehyt) I Giới thiệu chung ………, ….…

II.Tính chất vật lý……… ,………

III Tính chất hóa học………

1 Phản ứng phân huỷ………

2 Phản ứng oxy hóa khử………

3 Phản ứng giữa các phân tử Formaldehyde………

4 Phản ứng Cannizzaro………

5 Phản ứng Tischenko………

6 Phản ứng Polime hóa………

IV Chỉ tiêu Formalin thương phẩm………

V ứng dụng của sản phẩm Formaldehyde………

Chương II: Giới thiệu về nguyên liệu của quá trình sản xuất Formalin… I Giới thiệu………

II Tính chất vật lý……… ………

III Tính chất hóa học……… ….

1 Phản ứng hydro hóa……… …

2 Phản ứng tách nước………

3 Phản ứng oxy hóa………

4 Phản ứng dehydro hóa………

IV Một số ứng dụng của Metanol……….………

1 Sử dụng làm nguyên liệu cho tổng hợp hóa học 2 Sử dụng trong các lĩnh vực năng lượng 3 Các ứng dụng khác Chương III: Các phương pháp sản xuất Formalin……… …

I.Quá trình sản xuất Formaldehyde sử dụng xúc tác Bạc…………

1 Công nghệ chuyển hóa hoàn toàn Metanol(CN BASF)………

2 Công nghệ chuyển hóa không hoàn toàn và chưng thu hồi Metanol……

II Công nghệ sản xuất Formaldehyde sử dụng xúc tác oxit…………

1 Công nghệ đặc trưng của quá trình sản xuất Formalin trên cơ sở xúc tác oxit kim loại là công nghệ dựa trên phương pháp Formox…

5 7 7 7 7 8 8 8 9 9 9 9 9 9 12 12 12 12 12 13 13 13 13

14 15 16 19 20 22

2 Sơ đồ công nghệ sản xuất Formalin của viện nghiên cứu xúc tác… …

III.Quá trình sản xuất Formaldehyde bằng cách oxy hóa Metan …

1 Các phương pháp sản xuất Formalin khác 2 Thuỷ phân clorua metylen 3 oxy hóa etylen Chương IV: So sánh về mặt kinh tế của các quá trình sản xuất Formaldehyde và lựa chọn sơ đồ I.So sánh các quá trình………

II Lựa chon sơ đò công nghệ………

Chương V: Công nghệ sản xuất Formalin ding xúc tác Bạc I.Sơ đồ công nghệ………

Phần II: Tính toán công nghệ……….……

I Các số liệu………

1 Số liệu chất tham gia phản ứng……… ……

2 Thành phần khí thải……… ……

3 Tổn thất………

4 Phản ứng hóa học xảy ra trong thiết bị phản ứng………

5 Thành phần của sản phẩm………

6 Hệ số chuyển hóa Metanol thành sản phẩm………

II Tính cân bằng vật chất………

1 Tính cho toàn phân xưởng………

2 Cân bằng vật chất cho thiết bị bay hơi Metanol………

3 Cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng chính………

4 Tính cân bằng vật chất cho tháp hấp thụ………

5 Cân bằng vật chất cho thiết bị đun nóng khí………

Phần III: Biện pháp bảo vệ môi trường……… …………

Kết luận ………

Tài liệu tham khảo……….

23 23 25 25 25 37 28 30 30 30 30 30 31 31 31 32 36 37 37 38 38 40 41 42

để sản xuất ra các sản phẩm thiết yếu sử dụng trong đời sống Một lượng lớn được dùng để sản xuất sản phẩm đông đặc (như nhựa) với urea, melamin và

phenol tạo ra nhựa phenol, Các sản phẩm đông đặc này cũng được dùng để sản xuất các sản phẩm như: Vật liệu phủ bề mặt , chúng được sử dụng như phụ gia trong công nghiệp dệt, thuộc da, cao su và chất kết dính Những ứng dụng cao hơn bao gồm các giấy sáp và vật liệu lót mặt trong phanh xe Một lượng rất nhỏ các sản phẩm ngưng tụ ure-fo được dùng trong sản xuất nhựa bọt (chất dẻo bọt) Chỉ 0.4% (2000 tấn) sản phẩm Formaldehit hàng năm được dùng cho mục đích này trong lĩnh vực khai thác dầu mỏ và khí chỉ 0.88% (400 tấn) dùng làm vật liệu cách điện cho các toà nhà Khoảng 42% tổng sản lượng Formaldehit được dùng làm chất trung gian để tổng hợp 1.4-butadiol, trimethylot propan và neopentyl glycol, chúng được sử dụng trong sản xuất poly ure than và nhựa polieste, tổng hợp các chất phủ dẻo, tổng hợp các dầu bôi trơn, và các chất hoá dẻo khác Các hợp chất khác được sản xuất từ Formaldehit bao gồm : pentaerythriol (được sử dụng chủ yếu trong các nguyên liệu cho chất sơn phủ bề mặt), các phức axit nitrilotriacetic (NTA) và axit ethylene diamin etetraacetic (EDTA) cũng được sản xuất từ Formaldehit Do Formaldehit có ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nên giữ một vai trò vô cùng quan trọng trong chiến lược phát triển công nghiệp nói chung, đặc biệt là công nghiệp hoá chất nói riêng( công nghiệp tổng hợp hữu cơ và công nghiệp sản xuất các hoá chất khác, việc nhập Formalin ( do Formalin là dung dịch của 40 % Formaldehit và 60% là nước) nên nhập Formalin từ nước ngoài vào là không kinh tế Đứng trước tình trạng trên, việc nghiên cứu các chất xúc tác, thiết bị cũng như công nghệ sản xuất trong nước đã được rất nhiều nhà khoa học quan tâm , nghiên cứu nhằm đáp ứng nhu cầu về số lượng và chất lượng sản phẩm Formalin cho nhiều ngành công nghiệp

Tuy nhiên, Formaldehyt không gây ra bất kỳ sự phá huỷ nào mà mang tính chất mãn tính đối với sức khỏe của con người.Formldehyt cũng được tạo ra khi các chất hữu cơ cháy không hoàn toàn; do đó, Formaldehyt được tìm thấy trong qúa trình đốt khí, vì dụ , từ khí thải động cơ, đốt cháy thực vật và thậm chí cả trong khói thuốc.Formaldehyt là một chất hoá học quan trọng trong công nghiệp và được ứng dụng sản xuất ra nhiều sản phẩm công nghiệp và các hàng hóa tiêu dùng.

II.Tính chất vật lý [3]

Formaldehyde (CH2O) là chất khí không màu, mùi sốc, vị chua,độc (tác động đến mắt, da mũi và cổ họng và kích thích thần kinh ngay cả khi với nồng độ nhỏ )

Khí Fomandehyde khan hoàn toàn thì tương đối bền vững ở áp suất khí quyểnvà

ở nhiệt độ 80-100 oC, nhưng ở nhiệt độ thấp hơn thì nó bị Polime hoá chậm Sự Polime hoá sẽ tăng nhanh nếu có vết của các hợp chất có cực(như các xít, kiềm

Nhiệt tạo thành formaldehyde ở 25 oC là : -115.9 +6.3 kJ/mol

Năng lượng Gibbs ở 25 oC là -109.9 kJ/mol

Entropy ở 25 oC là: 218.8 +0.4 kJ/mol

Nhiệt chảy ở 25 oC : 561.5 kJ/mol

Nhiệt hoá hơi ở -19.2 oC : 23.32kJ/mol

Nhiệt dung ở -25 oC : 35.425kJ/mol.

Khí formaldehyde dễ bắt cháy khi ta đưa nhiệt độ mồi lửa tới 430 oC hỗn hợp với không khí là hợp chất gây nổ Tính chất cháy nổ của formaldehyde thường dễ xẩy ra, đặc biệt là khoảng nồng độ 65 : 70% thể tích

Nhiệt độ thấp formaldehyde lỏng có thể trộn lẫn được với tất cả các dung môi không phân cực như: Toluen, ete, chloroform, và cũng có thể là etylaxetat Khả năng hoà tan giảm khi nhiệt độ tăng Quá trình bay hơi trùng hợp thường xẩy ra nhiệt độ thường và chỉ để lại một lượng nhỏ khí không tan

Tuy nhiên dung dịch Formandehyde tinh khiết trong nước vẫn có thể tồn tại ở nồng độ 95% trọng lượng nhưng để duy trì được ở nồng độ này mà không

có sự hình thành các polyme thì phải tăng nhiệt độ lên 120 oC

Trong dung dịch Formandehyde kỹ thuật người ta có bổ sung thêm Methanol với nồng độ 2%

Một số hằng số vật lý của dung dịch formalin

Dung dịch nước có 37- 45% trọng lượng Formandehyde

Nhiệt độ sôi: 97 oC

Nhiệt đóng rắn khi có methanol: 50 oC

Nhiệt độ chớp cháy không có methanol: 85 oC

Nhiệt độ chớp cháy khi có 15% methanol: 50 oC

III Tính chất hoá học [1][3]

Formandehyde là một chất hữu cơ hoạt động và có đặc điểm cấu tạo phân

tử có sự phân cực của nối đôi nên có khả năng tham gia nhiều phản ứng hoá học khác nhau

1 Phản ứng phân huỷ

ở nhiệt độ 150 oC thì Formandehyde bị phân huỷ thành methanol và oxit cacbon:

3 Phản ứng giữa các phân tử Formandehyde

Ngoài phản ứng giữa các phân tử khác Formandehyde còn có thể phản ứng với nhau các phản giữa chúng bao gồm các phản ứng polyme hoá trong đó

sự polyme của oximetion là phản ứng đặc trưng nhất

IV.ứng dụng của sản phẩm formalin

Năm 1992 formalin là một hoá chất có số lượng xếp hạng thứ 23 về khối lượng các hoá chất sản xuất nhiều trên thế giới, một trong những sản phẩm hữu cơ quan

trọng hàng đầu được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau Ví

dụ formalin được sử dụng ở Mỹ như sau:

Bảng 3: Việc sử dụng formalin ở Mỹ

Chương 2: NGUYÊN LIỆU METANOL

I giới thiệu chung[2][1][3]

Metanol còn gọi là methyl acohol hoặc rượu gỗ, có công thức là CH3OH, khối lượng phân tử 32,024 Năm1661 lần đầu tiên Robert Boyle đã thu được Metanol bằng cách xà phòng hoá Methyl chloride Từ những năm 1913, Metanol đã được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp từ CO và H2 Đến đầu những năm 1920, M.PIER và các đồng nghiệp hãng BASF dựa trên sự phát triển của hệ xúc tác ZnO – Cr2O3 đã tiến một bước đáng kể trong việc sản xuất Metanol với quy mô lớn trong công nghiệp Vào cuối năm 1923 quá trình này được thực hiện ở áp suất cao (25-35 MPa, To= 320-450 oC )chúng được sử dung trong công nghiệp sản xuất Metanol hơn 40 năm Tuy nhiên vào những năm 1960, ICI đã phát triển

một hướng tổng hợp Metanol ở áp suất thấp (5-10 MPa, T0 = 200- 300 ) trên xúc tác CuO với độ chọn lọc cao Hiện nay Metanol được sản xuất nhiều hơn trên thế giới bằng phương pháp tổng hợp áp suất thấp còn phương pháp chưng từ giấm

gỗ chỉ chiếm khoảng 0,003% tổng lượng Metanol sản xuất được

II.tính chất vật lý[3]

Metanol là chất lỏng không mầu, có tính phân cực, tan trong nước, benzen, rượu, este và hầu hết các dung môi hữu cơ Metanol có khả năng hoà tan nhiều loại nhựa nhưng ít tan trong chất béo, dầu.Metanol dễ tạo hỗn hợp cháy nổ với không khí (7-34%), rất độc cho sức khoẻ con người, với lượng 10 ml trở lên có thể gây

tử vong Nhiệt độ sôi 64,7 oC, nhiệt độ đóng rắn -97,8 oC, nhiệt hóa hơi 1128kj/kg

III.Tính chất hoá học [3][2]

Metanol là hợp chất đơn giản đầu tiên trong dãy đồng đẳng nhóm OH Các phản ứng của Metanol đi theo hướng đứt liên kết C- O hoặc O-H và được đặc trưng bởi sự thay thế nguyên tử H hay nhóm OH trong phân tử :

3 Phản ứng ôxi hoá :

Khi ôxi hoá Metanol trên xúc tác kim loại ( Ag , Pt ,Cu) hay xúc tác ôxit ( Fe, Mo) hoặc hỗn hợp ôxit (V -Mo, Fe-Mo, Ti- Mo ) trong điều kiện thích hợp

ta thu được Formandehyde và các sản phẩm phụ :

CH3OH+ 1/2 O2 → CHO + H2O + Q , ∆H = -159 KJ/mol

Nếu ôxi hoá sâu hơn sẽ tạo ra axit formic:

CHƯƠNG III: CáC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT FORMADEHYT [2][3]

Hiện nay trên thế giới formalin được sản xuất chủ yếu từ methanol Sản xuất formalin bằng phương pháp oxy hoá trực tiếp khí tự nhiên cũng đã được một số nước thử nghiệm nhưng vì hiệu suất chuyển hoá các sản phẩm oxy hoá thấp nên phương pháp này ít được sử dụng

Vào những năm 1905 đến 1910, sản xuất formalin với quy mô công nghiệp thường sử dụng các xúc tác kim loại Gần đây công nghệ sản xuất formalin trên

cơ sở xúc tác oxit kim loại được đưa vào sử dụng, nó có ưu thế về độ chuyển hoá

và độ chọn lọc cao Tuy nhiên sản lượng của công nghệ này chỉ chiếm 1/3 tổng sản lượng trên toàn thế giới

Có 3 quá trình sản xuất formandehyde từ methanol

1 Quá trình oxy hoá một phần và dehydro hoá một phần với không khí trong sự

có mặt của xúc tác Ag, hơi nước và MeOH ở 680 đến 7200C (Quá trình BASF,

độ chuyển hoá MeOH=97- 98%)

2 Oxy hoá và dehydro hoá với một phần không khí trong sự có mặt của sợi lưới bạc hoặc bạc tinh thể, hơi nước và MeOH ở 600 ? 650oC (độ chuyển hoá ban đầu của MeOH =77-78%) Quá trình chuyển hoá kết thúc bằng quá trình chưng cất các sản phẩm và tuần hoàn MeOH chưa phản ứng

3.Chỉ oxy hoá với không khí trong sự có mặt của oxy cải biến Mo-V ở 250 -4000C (độ chuyển hoá MeOH = 98-99%)

Quá trình chuyển hoá proan, butan, etylen, propylene, butylen hoặc các ete

để tạo thành Formandehyde không được sử dụng trong công nghiệp vì tính không kinh tế của nó

Quá trình hydro hoá CO hay oxy hoá metan cũng ít được sử dụng trong công nghiệp vì các quá trình này cho năng suất thấp

Quá trình sản xuất Formandehyde từ methanol có thể được dùng qua ba con đường trên.Tuy nhiên nếu methanol ban đầu có ngậm nước hoặc quá trình sản xuất diễn ra tại áp suất thấp thì đi theo con đường thứ nhất Methanol trước khi sử dụng phải được loại bỏ tạp chất vô cơ

I Qúa trình sản xuất Formalin sử dụng xúc tác bạc [3][2]

Quá trình sử dụng xúc tác Ag cho việc chuyển hoá methanol để tạo thành fomandehyde thường được tiến hành ở áp suất khí quyển và nhiệt độ 680-720

OC Nhiệt độ của phản ứng còn phụ thuộc vào lượng dư của Metanol trong hỗn hợp với không khí Sự tạo thành của hỗn hợp này phải nằm ngoài giới hạn nổ (Giới hạn nổ trên của hỗn hợp là 44% Metanol) ở điều kiện đó xảy ra các phản ứng chính dehydro hoá và oxi hoá sâu:

Hằng số cân bằng của phản ứng được mô tả như sau: log Kp= 4600/T-6.47

Từ các thông số nhiệt động đã đưa ra ở các phản ứng trên Nghiên cứu động học với Ag trên một chất mang đã chỉ ra rằng: Sự tạo thành formaldehyde là một hàm của sự tập trung oxy và lượng oxy còn lại trên bề mặt sau thời gian phản ứng

Việc tổng hợp xúc tác Bạc được tiến hành dưới điều kiện rất khắt khe Nhiệt độ

đo trên bề mặt cũng như trong xúc tác, nhiệt độ mà ở đó metanol chiếm ưu thế so với nhiệt độ mà ở đó formaldehyde chiếm ưu thế chỉ khác nhau một vài độ C

Oxy trong không khí được cho vào phản ứng toả nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ oxy(pư 2).Mặc dù phản ứng(4),(5),(6) có xảy ra Hơn nữa lượng oxy không khí đưa vào với mong muốn điều chỉnh nhiệt độ phản ứng(1)

Ngoài nhiệt độ và xúc tác còn có những nhân tố khác ảnh hưởng đến năng suất formaldehyde và mức độ chuyển hoá metanol đó là khí trơ Nước cũng có mặt trong hỗn hợp đầu dưới dạng hơi metanol Nước và nitrơ cũng có mặt trong hỗn hợp đầu khi chúng tuần hoàn quay trở lại thì sẽ pha loãng hỗn hợp ban đầu

Lượng formaldehyde thu được từ phản ứng (1)đến (6) có thể được tính toán từ sự tạo thành thực tế của các thiết bị phản ứng và phương trình sau:

Hiệu suất (mol,%) =

2 2

2

2

) (%

2 ) (%

3 ) (%

) (%

528 0

%

% 1

+ +

+

CO CO

H N

CO CO

r

r: Là tỷ lệ của phân tử trong phản ứng

Phương trình này cũng tính toán được hydro và oxy dư và sự tạo thành các sản phản phụ

1.Công nghệ chuyển hoá hoàn toàn Metanol (Công nghệ BASF)[3]

Đặc trưng của công nghệ này là duy trì chế độ chuyển hoá metanol ở nhiệt độ cao (đều 720oC) Do đó metanol có mức độ chuyển hoá cao Sản phẩm có nồng

độ 40-50% formaldehyde: 1,3% Metanol và 0,01% axit formic Hiệu suất của quá trình đạt 89-95%

Hỗn hợp metanol và nước được dẫn vào cột bay hơi Không khí sạch được dẫn vào cột chưng tách Hỗn hợp không khí và metanol được tạo thành và trong đó còn có cả một lượng khí trơ N2,H2O, CO2 Với mong muốn sao cho hỗn hợp nằm ngoài giới hạn nổ khoảng 60% là metanol, 40% là khí trơ và các loại khác Một phần hỗn hợp hơi tạo thành được quay trở lại thiết bị bay hơi Sự đòi hỏi cho quá trình bay hơi của hỗn hợp metanol và nước được thực hiện bởi thiết bị gia nhiệt hoặc nhiệt thừa của cột hấp thụ Sau khi qua thiết bị gia nhiệt thì hỗn

hợp có nhiệt độ rất cao và được dẫn vào thiết bị phản ứng Trong thiết bị phản ứng hỗn hợp hơi được đi qua các lớp xúc tác Ag có bề dầy 25-30mm Lớp xúc tác này được trải rộng trên các đĩa của thiết bị phản ứng, điều này cho phép phản ứng diễn ra trên bề mặt là tốt nhất Những tầng trung gian được gia nhiệt bằng cách đun nóng ngoài.

Sản phẩm phản ứng sau khi làm lạnh được đưa vào tháp hấp thụ có làm lạnh trung gian Nhiệt lượng cần thiết để bốc hơi hỗn hợp metanol- nước được cất nhờ thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy ở tháp hấp thụ

Sản phẩm tuần hoàn trong giai đoạn đầu có thể lên tới 50% formaldehyde Sản phẩm cuối cùng chứa 40-55% khối lượng formaldehyde và mong muốn đạt được 0,01% axit formic, 1.3% metanol Phần khí thải được dẫn vào thiết bị đốt và sau khi đốt nó toả ra một năng lượng khoảng1970KJ/m3 vì trước khi đốt cháy khí chứa 0.2% CO2ơ, 0.8%CO, 17.3% O2, 81.7%N2 Khí sau khi cháy không chứa chất gây ô nhiễm môi trường Tổng lượng khí cháy là 3 tấn/100 tấn formaldehyde sản xuất được

Dung dịch formaldehyde ở giai đoạn thứ ba và thứ tư của tháp hấp thụ được đưa tuần hoàn tới thiết bị bốc hơi Một lượng formaldehyde xác định được tuần hoàn vào thiết bị bốc hơi sau đó trộn lẫn với dòng nguyên liệu vào Kết quả là hỗn hợp giàu metanol được đưa vào thiết bị phản ứng Trong trường hợp này nhiệt độ của giai đoạn thứ hai của tháp hấp thụ là 650C

Thời gian sống của xúc tác phụ thuộc vào độ tinh khiết, ví dụ một số hợp chất vô

cơ của nguyên liệu đầu có thể gây ngộ độc xúc tác

Vì formaldehyde ăn mòn thép cacbon nên tất cả các phần mà dung dịch formaldehyde đi qua phải được làm bằng thép chống gỉ Hơn nữa tất cả các ống dẫn nước cũng như các ống dẫn khí phải được làm bằng kim loại nhằm bảo vệ xúc tác bạc chống lại sự ngộ độc xúc tác Nếu nhiệt độ phù hợp thì năng suất thiết bị tăng khi đường kính thiết bị tăng

2 Công nghệ chuyển hoá không hoàn toàn và chưng thu hồi Metanol.[3]

Quá trình này tiến hành ở 590-650oC Do nhiệt độ tương đới thấp nên ít xảy ra các phản ứng phụ và hiẹu suất có thể đạt91-92% nhưng độ chuyển hoá chỉ đạt82-85% Dung dịch sau tháp hấp thụ được đưa đi chưng luyện thu hồi Metanol Sản phẩm sau khi chưng cất chứa55% formaldehyde và 1% Metanol Quá trình này

đã được dùng ở một số công ty lớn(ví dụ ICI, Berdew và Degussa)

Hỗn hợp gồm không khí sạch và Metanol ban đầu được dẫn vào thiết bị bay hơi, kết quả là tạo ra dòng hơi có nhiệt độ cao sau đó được dẫn sang thiết bị phản ứng Hỗn hợp phản ứng bao gồm một lượng hơi chứa Metanol dư và quá trình này tương tự như quá trình của BASF Hơi này được đưa qua lớp xúc tác bạc hoặc những lưới bạc Chuyển hoá đạt hoàn toàn khi nhiệt độ đạt 590-6500C Những phản ứng không mong muốn được ngăn chặn bằng cách hạ nhiệt độ Nhiệt tích tụ của phản ứng được lấp đi bằng cách làm lạnh và được dẫn vào đáy của tháp hấp thụ Trong vùng làm lạnh của cột làm lạnh phần lớn Metanol, nước

và formaldehyde được tách ra Tại đỉnh cột tất cả những andehyde và metanol được xử lý bằng nước, 42% lượng andehyde từ đáy của cột hấp thụ được dẫn vào cột chưng cất dựa theo nguyên tắc gia nhiệt và sự chuyển ngược dòng Metanol ở đáy được giữ lại bằng cách đưa tới đáy của thiết bị bốc hơi Một sản phẩm chứa tới 55% lượng formaldehyde và < 1% lượng Metanol được lấy từ đáy cột chưng cất và làm lạnh Sau đó dung dịch formaldehyde được dẫn vào trong cột thiết bị, giảm lượng axit formic nhằm đạt được một giá trị < 50mg/kg

Nếu sản phẩm yêu cầu 50-55% khối lượng formaldehyd không nhiều hơn 1% lượng metanol, thì lượng hơi đưa vào được hạn chế và quá trình này dùng dư lượng metanol

1.Thiết bị bốc hơi ; 2 Thiết bị phản ứng ; 3 Thiết bị trao đổi nhiệt; 4 Tháp chưng

5 Thiết bị hấp thụ; 6 Nồi hơi tận dụng nhiệt; 7.Thiết bị làm lạnh; 8Đun quá nhiệt 9Thiết bị trao đổi ION

II.Công nghệ sản xuất formaldehyde sử dụng xúc tác oxit.[1][2][3]

Đế nay công nghệ này mới được sản xuất được khoảng 1/3 sản lượng formaldehyde của thế giới song đây là thành quả đáng kể trong lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng xúc tác trong công nghiệp Xúc tác làm việc ở nhiệt độ thấp có

độ chọn lọc và mức độ chuyển hoá cao hơn xúc tác bạc

Xúc tác công nghiệp thường dùng hiện nay là oxit sắt- oxit molipden với tỷ lệ: đôi khi có thêm một lượng nhỏV2O5, CuO, Cr2O3,Co, P2O5, CoO…Quá trình được tiến hành với nồng độ Metanol thấp khoảng 6% xấp xỉ giới hạn nổ dưới của hỗn hợp Metanol- không khí ở điều kiện nhiệt độ thừa oxy như vậy formaldehyde được tạo thành là do phản ứng oxy hoá metanol trên xúc tác kim loại theo phản ứng chung có thể viết:

CH3O + 1/2O2 → CH2O + H2O (1)Với F=40.671KJ/mol và ∆ H= -159 KJ/molPhản ứng phụ là oxy hoá tiếp formaldehyde theo phản ứng:

CH2O + 1/2O2 → CO + H2OVới F = 28.215 KJ/molvà ∆H= -215 KJ/molNgoài ra ở mức độ thấp hơn còn có các phản ứng phụ tạo axit formic và CO2

CH2OH + O2 → CO2 + H2O

CH2OH + 1/2O2 → HCOOH

Do phản ứng toả nhiệt lớn nên quá trình được tiến hành trong thiết bị ống chùm, xúc tác đặt trong ống và có đường kính 15-25mm chất tải nhiệt bằng dầu hoặc trực tiếp bằng nước dưói áp suất được tuần hoàn giữa các ống để giải nhiệt phản ứng và tạo thành hơi nước

Như đã biết công nnghệ dùng xúc tác oxyt làm việc với nồng độ metanol thấp nên lượng không khí dư lớn (khoảng 3-3.2 lần so với xúc tác bạc) nên các thiết

bị công nghệ cần có thể tích lớn hơn so với xúc tác bạc, cũng như tiêu tốn nhiều năng lượng hơn cho quá trình vận hành Do vậy một trong những vấn đề về kinh

tế kỹ thuật của công nghệ này là tận dụng nhiệt phản ứng, nhiệt của hỗn hợp sản phẩm đi ra sau thiết bị phản ứng để bốc hơi và đun nóng hỗn hợp meatanol – không khí đi vào và tạo hơi nước, trong khí thải sau tháp hấp thụ có chứa N2, O2, CO2, và một lượng nhỏ CO, dimetylete, metanol, formaldehyde không có khả năng tự cháy, vì vậy cần phải tốn thêm nhiên liệu để xử lý khí thải để bảo vệ môi trường Trong dây chuyền công nghệ thường tuần hoàn khí thải để có thể nâng hàm lượng metanol trong hỗn hợp ban đầu và giảm lượng khí thải phải xử lý

Sản phẩm cuối cùng là dung dịch formalin 50-55% formaldehyde và 0.5?1.5% trọng lượng metanolđược khử axit formic bằng cách cho qua cột trao đổi ION Mức độ chuyển hoá có thể đạt 95-99% phụ thuộc vào hoạt tính của xúc tác, hiệu suất trung bình toàn dây chuyền có thể đạt 88-91%mol

Sau đây là một số sơ đồ công nghệ sản xuất formaldehyde dùng xúc tác oxit

1.Công nghệ đặc trưng của quá trình sản xuất formalin trên cơ sở xúc tác oxit kim loại là công nghệ dựa trên phương pháp formox.[3]