Đồ án tốt nghiệp đề tài thiết kế phân xưởng sản xuất formalin

Đồ án tốt nghiệp

Đề tài
Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin

SVHT: Lương Huy Cơng
Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

MỤC LỤC
Trang

Mở đầu ............................................................................................................5
Phần I: Tổng quan về lý thuyết .......................................................................... 7
Chương I: Tính chất và ứng dụng của sản phẩm Formaldehyde ................. 7
I. Giới thiệu chung:7 ..................................................................................... 7
II.Tính chất vật lý7 ..................................................................................... 7
III. Tính chất hóa học10 ............................................................................10
1. Phản ứng phân huỷ10 ..................................................................10
2. Phản ứng oxy hóa khử10 .............................................................10
3. Phản ứng giữa các phân tử Formaldehyde11 ................................11
4. Phản ứng Cannizzaro11 ...............................................................11
5. Phản ứng Tischenko11.................................................................11
6. Phản ứng Polime hóa11 ...............................................................11

IV. Chỉ tiêu Formalin thương phẩm .........................................................11
V. ứng dụng của sản phẩm Formaldehyde ...............................................12

Chương II: Giới thiệu chung về nguyên liệu của quá trình sản xuất
formalin ................................................................................................................13
I. Giới thiệu13 .............................................................................................13
II. Tính chất vật lý13 ....................................................................................13
III. Tính chất hóa học14 ...............................................................................14
1. Phản ứng hydro hóa14 ...................................................................14
2. Phản ứng tách nước15 ....................................................................15
3. Phản ứng oxy hóa15 .....................................................................15
4. Phản ứng dehydro hóa15 ...............................................................15
IV. Chỉ tiêu nguyên liệu Metanol để sản xuất Formalin trên xúc tác Bạc15 ...15
1. Nước15 ........................................................................................15
2. Metanol kỹ thuật15 ......................................................................15
3. Khơng khí15 ................................................................................15
V. Một số ứng dụng của Metanol16 ..............................................................16
1. Sử dụng làm ngun liệu cho tổng hợp hóa học16 .......................16
2. Sử dơng trong các lĩnh vực năng lượng16 ....................................16
3. Các ứng dụng khác16 ..................................................................16
Chương III: Các phương pháp sản xuất Formalin ........................................17

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

I.Quá trình sản xuất Formaldehyde sử dụng xúc tác Bạc .....................17
1. Công nghệ chuyển hóa hồn tồn Metanol(CN BASF).19 ..........19
2. Cơng nghệ chuyển hóa khơng hồn tồn và chưng thu hồi Metanol21
......................................................................................................
...................................................................................................21
II. Công nghệ sản xuất Formaldehyde sử dụng xúc tác oxit .................23
1. Cơng nghệ đặc trưng của q trình sản xuất Formalin trên cơ sở xúc
tác oxit kim loại là công ngẹ dùa trên phương pháp Formox25 ..25
2. Sơ đồ công nghệ sản xuất Formalin của viện nghiên cứu xúc tác27
..................................................................................................27

Chương IV: So sánh về mặt kinh tế của các quá trình sản xuất
Formaldehyde và lùa chọn sơ đồ cơng nghệ. ...................................................30
I.So sánh các q trình30 ..........................................................................30
II. Lùa chọn sơ đị công nghệ32 ................................................................32
Chương V: Các phương pháp sản xuất Formalin khác ................................33
I.Q trình sản xuất Formaldehyde bằng cách oxy hóa Metan33............33
II. oxy hóa etylen34 ...............................................................................34
III. Thuỷ phân clorua metylen34 ............................................................34
Chương VI: Công nghệ sản xuất Formalin ding xúc tác Bạc(CN BASF) ..35
I.Sơ đồ công nghệ35 ..............................................................................35
II. Một số đặc trưng về quá trình sản xuất Formaldehyde ding xúc tác Ag
1. Các phản ứng36 ........................................................................36
2. Cơ chế của quá trình38 .............................................................38
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình39 ......................................39
4. Thiết bị phản ứng chính40 ........................................................40
Phần II: Tính tốn cơng nghệ ............................................................................42
I. Các số liệu42 ......................................................................................42
1. Số liệu chất tham gia phản ứng42 .............................................42
2. Thành phần khí thải42 ..............................................................42

3. Tổn thất42 ................................................................................42
4. Phản ứng hóa học xảy ra trong thiết bị phản ứng42 ...................42
5. Thành phần của sản phẩm42 .....................................................42
6. Hệ số chuyển hóa Metanol thành sản phẩm42 ...........................42
II. Tính cân bằng vật chất42 ..................................................................42
1. Tính cho tồn phân xưởng47 ....................................................47

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

2. Cân bằng vật chất cho thiết bị bay hơi Metanol47 .....................47
3. Cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng chính48 ......................48
4. Tính cân bằng vật chất cho tháp hấp thơ48................................48
5. Cân bằng vật chất cho thiết bị đun nóng khí50 ..........................50
III. Tính tốn cân bằng nhiệt lượng50 ...................................................50
1. Thiết bị đun nóng khơng khí50 ................................................50
2. Thiết bị bay hơi Metanol51 ......................................................51
3. Thiết bị đun nóng quá nhiệt khối phản ứng lần 154 ..................54
4. Thiết bị đun nóng quá nhiệt khối phản ứng lần 255 ..................55
5. Thiết bị điều chế Formaldehyde56 ...........................................56
IV. Tính tốn thiết bị phản ứng61 .........................................................61

1. Lùa chọn thiết bị phản ứng61 ...................................................61
2. Chọn chất tải nhiệt cung cấp cho dây chuyền sản xuất61 .........61
3. Tính phần thiết bị làm lạnh nhanh hỗn hợp khí sau phản ứng6161
4. Tính đường kính, thể tích líp xúc tác, chiều cao lơp xúc tác phần
phản ứng63 ..............................................................................63
5. Tính đường kính ống dẫn nguyên liệu vào thiết bị65................65
6. Tính đường kính ống dẫn sản phẩm ra khỏi thiết bị66 ..............66
7. Tính đáy của thiết bị67.............................................................67
8. Tính nắp của thiết bị68.............................................................68
9. Chiều dày của thân thiết bị68 ...................................................68
Phần III: Tồn chứa và vận chuyển Formalin ..................................................71
Phần IV: Biện pháp bảo vệ môi trường ...........................................................72
Phần V: Thiết kế xây dựng.................................................................................73
I.Đặc điểm sản phẩm của nhà máy73 ......................................................73
II. Địa điểm xây dùng73 .........................................................................73
1. Các yêu cầu chung73 ...............................................................73
2. Các yêu cầu về kỹ thuật xây dùng73 ........................................73
3. Các yêu cầu về môi trường vệ sinh công nghiệp74 ...................74
III. Các giải pháp thiết kế tổng mặt bằng nhà máy74 ..............................74
1. Nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng nhà máy74 .........................74
2. Các hạng mục cơng trình75 ......................................................75
Phần VI: Tính tốn kinh tế ................................................................................77
I.Mục đích và nhiệm vơ77 .......................................................................77
II. Nội dung tính tốn kinh tế77 ...............................................................77

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

1. Chế độ làm việc của phân xưởng77 ..........................................77
2. Nhu cầu về nguyên vật liệu, nhiên liệu và năng lượng77 ..........77
a. Nhu cầu về nguyên vật liệu77 ........................................77
b. Nhu cầu về năng lượng78...............................................78
3. Chi phí nguyên vật liệu, nhiên liệu và năng lượng79 .................79
4. Tính vốn đầu tư cố định79 ........................................................79
a. Tính vốn đầu tư xây dùng79 ...........................................79
b. Tính vốn đầu tư cho thiết bị, máy móc79 .......................79
c. Tính vốn đầu tư khác80 ..................................................80
5. Nhu cầu về lao động80 .............................................................80
6. Quỹ lương cơng nhân và nhân viên tồn phân xưởng81 ............81
7. Tính khấu hao82 .......................................................................82
8. Các khoản chi phí khác82 .........................................................82
9. Tính giá thành sản phẩm82 .......................................................82
a. Tổng doanh thu của phân xưởng trong năm82 ................82
b. Lợi nhuận83 ...................................................................83
c. Hiệu quả kinh tế83 .........................................................83
Kết luận ................................................................................................................84
Tài liệu tham khảo ...............................................................................................85

Lương Huy Công

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

Phần Mở đầu
Formaldehyt là một chất khí, ở dạng thương phẩm gọi là formalin (Formalin là
dung dịch Formaldehyt 40% trong nước). Formaldehyt là một trong các hoá chất
đa dạng nhất và được sử dụng trong cơng nghiệp hố chất và các ngành công
nghiệp khác để sản xuất ra các sản phẩm thiết yếu sử dụng trong đời sống. Tổng
sản phẩm Formaldehyt của CHLB Đức năm 1981/1982 là 500.000 t/a được coi là
một ví dụ điển hình và thống kê các cơng dụng của Formaldehyt. Một lượng lớn
được dùng để sản xuất sản phẩm đông đặc (nh­ nhựa) với urea, melamin và
phenol tạo ra nhựa phenol, các chất tổng hợp. Khoảng 200.000 t/a (40%) được sử
dụng ở dạng này để sản xuất các sản phẩm có tính chất kết dính (keo dính) và
nhựa có tính chất thấm sử dụng trong sản xuất các tấm ván nhỏ, gỗ ván Ðp và đồ
gỗ. Các sản phẩm đông đặc này cũng được dùng để sản xuất các sản phẩm nh­:
Vật liệu phủ bề mặt...., chúng được sử dông nh­ phô 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 1.4­butadiol, 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 trị vơ
cùng quan trọng trong chiến lược phát triển cơng nghiệp nói chung, đặc biệt là

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

công nghiệp hố chất nói riêng( cơng nghiệp tổng hợp hữu cơ và cơng nghiệp sản
xuất các hố chất khác, việc nhập Formalin ( do Formalin là dung dịch của 37%
Formaldehit và 63% là nước) nên nhập Formalin từ nước ngoài vào là khơng 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. Việc nghiên cứu và thiết kế phân xưởng sản xuất
Formaldehit phù hợp với tình hình trong nước là vấn đề rất cần thiết và cấp bách.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp cơng nghiệp sản xuất Formaldehit nhưng
phương pháp có hiệu quả và được nhiều nước trên thế giới sử dụng hơn cả là phương
pháp oxi hoá metanol: Trên xúc tác kim loại để sản xuất ra Formaldehit. Nếu sử dụng

xúc kim loại nh­ Ag, Cu, Pt thì qúa trình này là qúa trình oxi hố kết hợp với khử H2.
Qúa trình này tiến hành ở nhiệt độ cao(680­720 oC ), thuận lợi về mặt nhiệt động nhưng
hiệu suất chuyển hố lại khơng cao (85%). Nếu dùng hệ xúc tác Fe­Mo thì cho hiệu suất
chuyển hố cao hơn và ưu điểm hơn về mặt kinh tế, hơn nữa nếu dây chuyền sản xuất
dùng xúc tác oxit thì cho sản phẩm Formaldehit có chất lượng tốt hơn(vì hàm lượng
CH3OH nhỏ) phù hợp với các mục đích sử dụng khác nhau của Formaldehit trong công
nghiệp. Tuy nhiên cho đến nay công nghệ trên xúc tác oxit chỉ chiếm 1/3 sản lượng
Fomalin của thế giới.

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

PHẦN I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ FORMALDEHYT

I. Giới thiệu:
Formadehyt tồn tại trong tự nhiên và được tạo ra từ các chất cơ nhờ các qúa trình
quang hố trong khí quyển từ rất lâu trên trái đất.
Formaldehyt là sản phẩm biến đổi quan trọng trong động thực vật (bao gồm cả con
người). Trong đó Formaldehyt tồn tại với nồng độ thấp. Formaldehyt có mùi hắc và là
chất kích thích cho mắt, mịi và họng thậm chí ở nồng độ thấp, giới hạn nồng độ mà có

thể phát hiện ra mùi lạ 0.051ppm.
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 khơng hồn tồn; do đó, Formaldehyt được tìm thấy trong qúa trình đốt khí, vì
dơ , từ khí thải động cơ, đốt cháy thực vật và thậm chí cả trong khói thuốc.Formaldehyt
là một chất hố học quan trọng trong công nghiệp và được ứng dụng sản xuất ra nhiều
sản phẩm công nghiệp và các hàng hóa tiêu dùng.
Hiện nay hơn 50 chất trong cơng nghiệp sử dụng Formaldehyt, chủ yếu ở dạng
dung dịch nước và Formaldehyt .

II.Tính chất vật lý.
Formaldehyde (CH2O) là chất khí khơng màu, mùi sốc, vị chua,độc (tác động đến
mắt, da mòi và cổ họng và kích thích thần kinh ngay cả khi với nồng độ nhá ).
Khí Fomandehyde khan hồn tồn thì tương đối bền vững ở áp suất khí quyểnvà ở
nhiệt độ 80­1000C, nhưng ở nhiệt độ thấp hơn thì nó bị Polime hố chậm.. Sự Polime
hố sẽ tăng nhanh nếu có vết của các hợp chất có cực(nh­ các xít, kiềm và nước). Do
vậy dung dịch fomandehydecó xu hướng Polime hoá trong bảo quản. Ở nhiệt độ 4000C
và cao hơn thì khí Fomandehyde phân huỷ ở nhiệt độ khá nhanh tạo thành axit, cacbon
và hydro.
Khí Fomandehyde cháy và tạo thành các hỗn hợp nổ với khơng khí khi hỗn hợp
chứa khoảng7­72% theo thể tích. Nhiệt độ tự bốc cháy là khoảng 3000C.

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp

Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

Formaldehyde hoá lỏng ở ­19,2oC, tỷ trọng của lỏng là 0,8153 (ở ­20oC) và 0.9172
(ở ­80oC) đóng rắn ở ­118oC dạng bột nhão trắng.
Một số hằng số vật lý của formaldehyde .
Nhiệt tạo thành formaldehyde ở 25oC là : ­115.9 +6.3 kJ/mol.
Năng lượng Gibbs ở 25oC là ­109.9 kJ/mol.
Entropy ở 25oC là: 218.8 +0.4 kJ/mol.
Nhiệt chảy ở 25oC : 561.5 kJ/mol.
Nhiệt hoá hơi ở ­19.2oC : 23.32kJ/mol.
Nhiệt dung ở ­25oC : 35.425kJ/mol.
Quá trình polyme hố hoặc trong trạng thái lỏng hoặc trong trạng thái khí đều bị
ảnh hưởng bởi các yếu tố: áp suất, độ Èm, và một lượng nhỏ acid formic song tương đối
nhá. Khí formaldehyde đạt đươc bằng q trình hố hơi para formaldehyde(HCHO)n.
Hoặc polyme hố cao hơn thì được ­poly­oxy metylene. Quá trình này đạt được từ
90100% ở dạng tinh khiết và yêu cầu phải bảo quản ở 100 150oC nhằm ngăn cản quá
trình trùng hợp. Quá trình phân huỷ hố học khơng xẩy ra dưới 400oC.
Khí formaldehyde dễ bắt cháy khi ta đưa nhiệt độ mồi lửa tới 430oC hỗn hợp với
khơng 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 nh­: Toluen, ete, chloroform, và cũng có thể là etylaxetat . Khả năng
hồ 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 khơng tan.
Qua nghiên cứu và thực nghiệm cho thấy monome dạng đơn phân tử của
Formandehyde chỉ tồn tại trong dung dịch với nồng độ dung dịch < 0,1% trọng lượng.
Dạng chủ yếu của Formandehyde trong dung dịch là metylglycol (HOCH2OH ) và các
olygome có khối lượng phân tử thấp với cấu trúc HO(CH2O)nH (n = 1 8 ).Vì vậy mà

Formandehyde khó bốc mùi ở điều kiện thường .
Hằng số cân bằng của qúa trình hồ tan vật lý của Formandehyde và quá trình
phản ứng của Formandehyde tạo thành Metylen glycol và các olygome của nó có thể
xác định được. Các thơng số kết hợp với các số liệu khác để tính tốn các hắng số cân
bằng ở tại các nhiệt độ khác nhau từ O0 đến 1500 và nồng độ của Formandehyde là 60%
số liệu cho ở bảng 1 nhận được từ q trình tính tốn các hằng số cân bằng của q trình
olygome phân bố trong dung dịch nước với nồng độ 40% khối lượng.
Một quá trình nghiên cứu về năng lượng của quá trình tạo thành metylen glycol
từ việc hồ tan Formandehyde trong nước cho thấy tốc độ phản ứng thuận càng tăng

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

mạnh khi nó xảy ra trong mơi trường dung dịch có tính axit. Điều này có nghĩa là sự
phân bố của các oligome có khối lượng phân tử cao (n>3) khơng có sự thay đổi nhanh
khi nhiệt độ tăng hoặc có sự pha loãng dung dịch. Lượng metylen glycol tăng nhanh
đồng thời có sự tiêu hao các oligome nhỏ hơn (n=2 hoặc 3) Trong dung dịch nước lượng
Formandehyde ở dạng monome chỉ chiếm có nhỏ hơn 2% khối lượng. Lượng metylen
glycol có thể được xác định bằng phương pháp dùng sunfit hoặc đo áp suất riêng phần
của Formandehyde. Khối lượng phân tử và lượng monome có thể xác định bằng phương
pháp quang phổ NMR.

Bảng1: sự phân bố của glycol trong dung dịch Formandehyde (40%,350C).
n
Thành phần (%)
n
Thành phần(%)
1
26,28
7
3,89
2
19,36
8
2,35
3
16,38
9
1,59
4
12,33
10
0,99
5
8,7
>10
1,59
6
5,89
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 khơng có sự hình thành các
polyme thì phải tăng nhiệt độ lên 1200C.

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 sơi: 970C
Nhiệt đóng rắn khi có methanol: 500C
Nhiệt độ chíp cháy khơng có methanol: 850C
Nhiệt độ chớp cháy khi có 15% methanol: 500C
Áp suất riêng phần của Formandehyde trong các dung dịch nước phụ thuộc vào nhiệt độ
thể hiện qua bảng sau:
Bảng 2: áp suất riêng phần của Formandehyde trên dung dịch formalin ở nhiệt độ và
nồng độ khác nhau :
T0C
Nồng độ formandehyde
1
5
10
15
20
25
30
35
40

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

Đồ án tốt nghiệp
Formalin
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70

0,003
0,005
0,007
0,009
0,013
0,017
0,022
0,028
0,037
0,045
0.039
0,047

0,093
0,114

Thiết kế phân xưởng sản xuất
0,011
0,015
0,022
0,031
0,044
0,061
0,084
0,113
0,151
0,200
0,262
0,340
0,437
0,558

0,016
0,024
0,036
0,052
0,075
0,105
0,147
0,202
0,275
0,371
0,494

0,652
0,852
1,104

0,021
0,031
0,047
0,069
0,101
0,144
0,203
0,284
0,390
0,531
0,715
0,953
1,258
1,645

0,025
0,038
0,057
0,085
0,125
0,180
0,256
0,36
0,499
0,685
0,929

1,247
1,657
2,182

0,028
0,045
0,066
0,096
0,146
0,213
0,305
0,432
0,604
0,838
1,137
1,536
2,053
2,717

0,031
0,049
0,075
0,113
0,167
0,245
0,353
0,502
0,705
0,978
1,341

1,820
2,443
3,250

0,034
0,053
0,083
0,125
0,187
0,275
0,389
0,569
0,803
1,119
1,541
2,101
2,831
3,780

0,037
0,056
0,090
0,137
0,206
0,304
0,442
0,634
0,899
1,258
1,740

2,378
3,18
4,31

Qua nghiên cứu động học của sự tạo thành metyl glycol từ hồ tan Formandehyde
với nước có hằng số của phản ứng nghịch là 5.103  5.106chậm hơn so với phản ứng
thuận và nó sẽ tăng lên nhiều so với dung dịch axit ,nghĩa là sự phân bố của olygome
khối cao (n>3) không thay đổi nhanh khi nhiệt độ thấp hoặc dung dịch lỗng. Sau đó
lượng metylen glycol tăng với một lượng nhỏ olygome (n=2 hoặc n=3) trong dung dịch
nước,hàm lượng nhỏ hơn 2% Formandehyde ở dạng monome.
Tỉ trọng của dung dịch Formandehyde chứa 13% trọng lượng metanol tại nhiệt
độ từ 10  700C có thể được tính theo cơng thức sau:
P= a+ 0,003(F­b) ­ 0,025.(M­c) ­104[0,005.(F­30) +3,4](t­20)
Trong đó :
F:nồng độ của Formandehyde ,% trọng lượng.
M:nồng độ của methanol , % trọng lượng.
t: nhiệt độ,0C
a,b,c: là các hằng số.
Độ nhít động học của dung dịch nước Formandehyde được tính theo cơng thức sau:
(M­P.a.5) =1,28 +0,39.F +0,05.M ­0,02.t
Công thức này áp dụng cho dung dịch chứa 30  50% trọng lượng Formandehyde và 0
 20% trọng lượng methanol ở nhiệt độ 25  400C

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

III. Tính chất hoá học
Formandehyde là một chất hữu cơ hoạt động và có đặc điểm cấu tạo phân tử có
sự phân cực của nối đơi nên có khả năng tham gia nhiều phản ứng hoá học khác nhau.

1. Phản ứng phân huỷ
ở nhiệt độ 1500C thì Formandehyde bị phân huỷ thành methanol và oxit cacbon:
0

C
2HCHO 150

 CH3OH + CO
0
ở 350 C tạo thành CO và H2
0

C
HCOH 350

 CO +H2
Ngoài ra, sản phẩm của q trình phân huỷ có thể là Metan, Metanol, axit formic khi só
mặt xúc tác kim loại Pt, Cu, Al, Cr.

2. Phản ứng oxi hoá khử :
Formandehyde ở thể khí hoặc thể hồ tan có thể bị oxi hoá thành axit Formic

HCOOH.
CH2O + 1/2 O2
Nếu oxi hoá sâu hơn thì tạo thành CO2và nước
CH2O + O2  CO2 + H2O
Trong khoảng nhiệt độ 300  4000C thì hai phản ứng trên xảy ra nhưng nếu > 4000C thì
lại là CO và H2
0

400 C
CO + H2
CH2O 

Nếu quá trình oxi hố xảy ra ở nhiệt độ cao và có mặt xúc tác thì phản ứng tạo ra CO và
H2O
0

C , xt
CH2O + 1/2 O2 t
 CO + H2
Nếu dùng tác nhân oxi hố là H2O2 thì sản phẩm phản ứng là HCOOH và H2 hoặc CO2
và nước
Phản ứng khử với tác nhân là H2 thì sản phẩm thu được là Metanol. Đây là phản
ứng thuận nghịch và xảy ra trong qúa trình sản xuất Formandehyde có dùng xúc tác bạc.
Tuy nhiên để cân bằng dịch chuyển sang vế trái cần tiến hành ở nhiệt độ cao.

3. Phản ứng giữa các phân tử Formandehyde
Ngoài phản ứng giữa các phân tử khác Formandehyde cịn 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.

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

4. Phản ứng Cannizzaro:
Phản ứng này bao gồm sự khử một phân tử Formandehyde và oxi hoá một phân tử khác:
2HCHO(aq) + H2O 
 CH3OH + HCOOH
phản ứng xảy ra thuận lợi khi có mặt xúc tác kiềm hoặc đun nóng.Với các
andehyde như Furfurol không xảy ra phản ứng ngưng tụ Aldol thơng thường khơng có
các ngun tử H hoạt động ở vị trí .Vì vậy phản ứng giữa hai andehyt loại này hoàn
toàn xảy ra theo hướng Cannizzaro.

5. Phản ứng Tischenko
Các polyme của Formandehyde khi gia nhiệt thì phản ứng với metylat nhôm hoặc
Manhê tạo thành Metylformat:
0

t
HCOCH3
2HCHO(polyme) 

6. Phản ứng polyme hố
Tại nhiệt độ thường thì Formandehyde ở thể khí, khi có vết nước thì trùng hợp tạo thành
para­Formandehyde [HO(CH2O)nH] màu trắng (n=8  100). Khi đun nóng với H2SO4
lỗng
thì
para­Formandehyde
bị
khử
trùng
hợp
tạo
thành
Formandehyde.Formandehyde hoặc para­Formandehyde tác dụng với NH3 tạo thành
Utropin.

IV.Ứng dụng của sản phẩm formalin
Năm 1992 formalin là một hố 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 việc sử dụng
formalin ở Mỹ
VÝ dơ viƯc sư dơng formalin ë Mü nh­ sau:
Bảng 3: Việc sử dụng formalin ở Mỹ
Nhựa ure Formandehyde
25%
Nhựa phênol Formandehyde
25%
Nhựa poly axetal
9%
Pentaeritit
5%

Hexa metylen tetramin
5%
Nhựa metamin
5%
Tera hyelfuran
3%
Các dẫn suất axetylen
3%
Các mục đích khác
20%

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

Ở nước ta hiện nay formalin cũng được sử dụng rộng rãi để sản xuất các loại keo
dán ure formaldehyde, nhựa fenol formaldehyde, làm gỗ dán, tấm lợp, cốt Ðp, nhựa
bakelit để chế tạo sơn, ngồi ra cịn sử dụng trong y học và trong chăn nuôi ....
Trong công nghiệp dệt dùa vào tính chất lý hố học cơ bản của formandehyde.
Người ta đã nghiên cứu thành cơng một số hố chất và dẫn xuất khác để tạo ra các sản
phẩm mới loại thương phẩm về chất trợ phân tán phục vụ cho các giai đoạn cơng nghệ
hồn tất vải trong q trình dệt nhuộm.

CHƯƠNG II: CÁC TÍNH CHẤT CỦA NGUN LIỆU METHANOL
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Metanol còn gọi là methyl acohol hoặc ru g, cú cụng thc lCH Metanol
còn gọi là methyl acohol hoặc rượu gỗ, có công thức làCH3OH, khi lng phân tử
32,024. Năm1661 lần đầu tiên Robert Boyle đã thu được Metanol bằng cách xà phịng
hố 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 dùa 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 (25­35 MPa, To= 320­450 0C )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 (5­10 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.

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

II.TÍNH CHẤT VẬT LÝ

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

Bảng 4: Một số hằng sè vật lý quan trọng của Metanol.
Tên
Hằng số
Nhiệt độ sơi(101,3 kPa)
64,70C
Nhiệt độ đóng rắn
­97,80C
Tỷ trọng chất lỏng (00C; 101,3 kPa)
0,8100g/cm2
Tỷ trọng chất láng(250C ;101,3kPa)
0,78664g/cm2
Nhiệt độ bốc cháy
4700C
Áp suất tới hạn
8,097Mpa
Nhiệt độ tới hạn
239,490C
Tỷ trọng tới hạn
0,2715g/cm3
Thể tích tới hạn
117,9cm3/mol
Hệ số nén tới hạn
0,224
Nhiệt độ nóng chảy
100,3kJ/kg

Nhiệt hố hơi
1128kJ/kg

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

Nhiệt dung riêng của khí (250C;101,3kPa)
Nhiệt dung riêng của láng(250C ; 101,3kPa)
Độ nhít của lỏng (250C)
Độ nhít của khí (250C)
Hệ số dẫn điện (250C)
Sức căng bề mặt trong khơng khí (250C)
Entanpi tiêu chuẩn (khí 250C ; 101,3kPa)
Entanpi tiêu chuẩn (láng250C ; 101,3kPa)
Entropi tiêu chuẩn (khí 250C ; 101,3kPa)
Entropyi tiêu chuẩn (lỏng 250C ;101,3kPa)
Hệ số dẫn nhiệt lỏng (250C)
Hệ số dẫn nhiệt hơi(250C)
Giới hạn nổ trong khơng khí

44,06J.mol­1.K­1

81,08J.mol­1K­1
0,5513mPas
9,6.10­3mPas
(2­7).10­9­1cm­1
22,10mN/m
­200,94kJ/mol
­238,91kJ/mol
239,88J.mol­1.K­1
127,27J.mol­1K­1
190,16mW.m­1K­1
14,07mW.m­1.K­1
5,5­44 vol

III.TÍNH CHẤT HỐ HỌC
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 O­H và được đặc trưng bởi
sự thay thế nguyên tử H hay nhóm OH trong phân tử :
Một số phản ứng đặc trưng:

1. Phản ứng Hydro hoá:
CH3OH +H2  CH4 + H2O + Q , H =­159 kJ/ mol

2. Phản ứng tách nước
0
2 CH3O t , xt

CH3 ­ O ­ CH3 + H2O

to : 140o
xt : H2SO4 đặc

3. Phản ứng ơxi hố :
Khi ơxi hố Metanol trên xúc tác kim loại ( Ag , Pt ,Cu) hay xúc tác ôxit ( Fe,
Mo) hoặc hỗn hợp ôxit (V ­Mo, Fe­Mo, Ti­ Mo ) trong điều kiện thích hợp ta thu được
Formandehyde và các sản phẩm phơ :
0

, xt
CH3 OH+ 1/2 O2 t

 CH2 O + H2 O + Q , H = ­159 KJ/mol
Nếu ơxi hố sâu hơn sẽ tạo ra axit formic:

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất
0

, xt
CH3 OH + O2 t

 HCOOH +H2 O

Nếu oxi hố hồn toàn thu được CO2 và H2O
0

, xt
CH3OH +1/2 O2 t

 CO +H2O
xt
CO2 + H2O
CH3OH +O2 t
0

4. Phản ứng dehydro hoá:
CH3OH

CH2O + H2

IV.Tiêu chuẩn nguyên liệu để sản xuất Formalin trên xúc tác bạc(Ag).
Nguyên liệu dùng để sản xuất Formalin bao gồm khơng khí, sạch nước mềm,
Metanol kỹ thuật.
1.Khơng khí:
Khơng khí trước khi đưa vào phản ứng cần được lọc bụi và rửa sạch các tạp chất
có thể làm ngộ độc xúc tác, thành phần chủ yếu là Nitơ 79%, oxy=21% thể tích.
2. Nước:
Nước trước khi đưa vào thiết bị phản ứng phải được làm sạch các tạp chất có hại,
phải được xử lý làm mềm nước bằng các biện pháp khác nhau.

Các chỉ tiêu của Matanol kỹ thuật:
Thành phần
Hàm lượng metanol

Tỷ trọng, d420
Khoảng nhiệt độ sôi cực đại
Hàm lượng Aceton và Acetandehyt
Hàm lưọng Etanol
Hàm lượng hợp chất bay hơi của sắt
(tính theo sắt)
Hàm lượng lưu huỳnh
Hàm lượng Clo

Lương Huy Cơng

Quy định
>99,85%
0,7928 g/cm3
10C
<0,003 wt
<0,001% wt
<2 àg/L
<0,0001%
<0,0001%

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

Hàm lưọng nước
PH
Thời gian khử màu tối thiểu kiểm tra KMnO4

<0,15%
7,0
30 phót

V- Tiêu chuẩn chất lượng fomalin thương phẩm:
Tuỳ theo yêu cầu sử dụng ta ding loại fomalin có hàm lượng Metanol < 1% hoặc
Metanol 8­11%.
Để tránh Polime hoá của fomaldehyde trong dung dịch, người ta thường ổn định
fomalin bằng Metanol, hàm lượng Metanol dao động từ 6­13% theo trọng lượng, chất
lượng của fomalin thương phẩm được trình bày ở bảng sau:
TT
1
2
3
4
5
6

Các chỉ tiêu
Hàm lượng fomaldehyde,%
Hàm lượng axit fomic,%
Tạp chất sắt, g/100ml
PH dung dịch
Màu sắc
Hàm lượng Metanol trong sản phẩm,%

Quy định
37­50
0.5
0.0005
2.0­4.0
Trong suốt
1­11

CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT FORMADEHYT
Hiện nay trên thế giới formalin được sản xuất chủ yếu từ methanol. Sản xuất
formalin bằng phương pháp oxy hố 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 Ýt 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 tồn thế giới.

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

Có 3 quá trình sản xuất formandehyde từ methanol.
1. Quá trình oxy hố một phần và dehydro hố một phần với khơng khí trong sự có
mặt của xúc tác Ag, hơi nước và MeOH ở 680 đến 720oC (Quá trình BASF, độ chuyển
hoá MeOH=97 98%).
2. Oxy hoá và dehydro hoá với một phần khơng 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%). Q trình chuyển hố kết thúc bằng q trình chưng cất các sản
phẩm và tuần hoàn MeOH chưa phản ứng.
3.Chỉ oxy hố với khơng khí trong sự có mặt của oxy cải biến Mo­V ở 250 
o
400 C (độ chuyển hố MeOH = 9899%).
Q trình chuyển hố proan, butan, etylen, propylene, butylen hoặc các ete để tạo
thành Formandehyde không được sử dụng trong cơng nghiệp vì tính khơng kinh tế của
nó.
Q trình hydro hố CO hay oxy hố metan cịng Ýt được sử dụng trong cơng
nghiệp vì các q 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 q 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 vơ cơ.

I. Qúa trình sản xuất Formalin sử dụng xúc tác bạc.
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 680­7200C. 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 ngồi giới hạn nổ (Giới hạn nổ trên của hỗn
hợp là 44% Metanol). ở điều kiện đó xảy ra các phản ứng chính dehydro hố và oxi hố
sâu:
CH3OH

 CH2O + H2 ,
H=84KJ/mol
(1)
H2 + 1/2O2 
H2O,
H = ­243KJ/mol
(2)
CH3OH + 1/2O2  CH2O + H2O , H = ­169KJ/mol (3)
Phạm vi mét trong ba phản ứng có thể tiến hành cịn phụ thuộc vào thơng số của q
trình.
Ngồi các phản ứng chính trên ở điều kiện nhiệt độ cao và có mặt oxi còn xảy ra các
phản ứng phụ sau:
CH2O + 1/2O2  CO + H2O
(4)

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

CH3OH + 3/2O2  CO2 + H2O
CH2O + 1/2 O2  HCOOH
Hằng số cân bằng của phản ứng được mô tả nh­ sau:

log K p 

(5)
(6)

4600
 6.47
T

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.
dC F
 K .C 0
dt

Trong đó:
CF: Nồng độ formaldehyde
C0 : Nồng độ oxy
K: hằng số tốc độ phản ứng.
t : Thời gian.
Việc tổng hợp xúc tác Bạc được tiến hành dưới điều kiện rất khắt khe. Nhiệt độ đo trên
bề mặt còng nh­ 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 khơng 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 khơng khí đưa vào với
mong muốn điều chỉnh nhiệt độ phản ứng(1).
Ngồi nhiệt độ và xúc tác cịn có những nhân tố khác ảnh hưởng đến năng suất
formaldehyde và mức độ chuyển hố metanol đó là khí trơ. Nước cũng có mặt trong hỗn
hợp đầu dưới dạng hơi metanol. Nước và nitrơ cịng có mặt trong hỗn hợp đầu khi

chúng tuần hồn 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 tốn từ sự tạo
thành thực tế của các thiết bị phản ứng và phương trình sau:


%CO2   %CO 
Hiệu suất (mol,%) = 100 1  r 

0.528(% N 2 )  (% H 2 )  3(%CO2 )  2(%CO) 


1

r: Là tỷ lệ của phân tử trong phản ứng.
Phương trình này cũng tính tốn được hydro và oxy dư và sự tạo thành các sản phản
phụ.

1.Cơng nghệ chuyển hố hồn tồn Metanol (Cơng nghệ BASF)

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

Đặc trưng của cơng nghệ này là duy trì chế độ chuyển hố metanol ở nhiệt độ cao (đều
7200C). Do đó metanol có mức độ chuyển hố cao. Sản phẩm có nồng độ 4050%
formaldehyde: 1,3% Metanol và 0,01% axit formic. Hiệu suất của quá trình đạt8995%.
Hỗn hợp metanol và nước được dẫn vào cột bay hơi. Khơng khí sạch được dẫn vào cột
chưng tách. Hỗn hợp khơng khí và metanol được tạo thành và trong đó cịn có cả một
lượng khí trơ N2,H2O, CO2. Với mong muốn sao cho hỗn hợp nằm ngồi 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 địi hỏi cho q 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 líp xúc tác Ag có bề dầy
2530mm. Líp 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 ngồi.
Sản phẩm phản ứng sau khi làm lạnh được đưa vào tháp hấp thụ đệm 4 bậc 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 hồn 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% CO2, 0.8%CO,
17.3% O2, 81.7%N2. Khí sau khi cháy khơng chứa chất gây ơ nhiễm mơi 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 dịng ngun 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 mịn 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.

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


ỏn tt nghip
Formalin

Thit k phõn xng sn xut
Khí thải

Hơi nước

Nước

7

Hơ i

Khôngkhí
Metanol

Nước

Formaldehyde
50 %
Hình 1:Dây chuyền sản xuất Formalin theo
CN BASF

Lng Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Thiết kế phân xưởng sản xuất

Thiết bị bốc hơi.
Thiết bị phản ứng.
Thiết bị trao đổi nhiệt.
Tháp hấp thụ.

Nồi hơi tận dụng nhiệt.
Thiết bị làm lạnh.
Đun quá nhiệt.

2. Cơng nghệ chuyển hố khơng hồn tồn và chưng thu hồi Metanol.
Quá trình này tiến hành ở 5906500C. Do nhiệt độ tương đới thấp nên Ýt 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 cơng ty lớn(ví dụ ICI, Berdew và Degussa).
Hỗn hợp gồm khơng khí sạch và Metanol ban đầu được dẫn vào thiết bị bay hơi, kết quả
là tạo ra dịng 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 líp xúc tác bạc hoặc những lưới bạc. Chuyển
hố đạt hồn tồn 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 dùa 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 formaldehydevaf không nhiều hơn 1%
lượng metanol, thì lượng hơi đưa vào được hạn chế và quá trình này dùng dư lượng
metanol.

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


ỏn tt nghip
Formalin

Thit k phõn xng sn xut
Khí thải

Nước

Nước
Hơ i

Hơi
nước

Nước

Hơ i

Hơ i

8

H ơ i

Hơi

Khôngkhí

Metanol

Formaldehyde
50%
Hình 2: Dây chuyền sản xuất Formalin cã ch­ng t¸ch
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.
8. Đun quá nhiệt.
9. Thiết bị trao đổi ION.

Lương Huy Công

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Đồ án tốt nghiệp
Formalin

Thiết kế phân xưởng sản xuất

II.Công nghệ sản xuất formaldehyde sử dụng xúc tác oxit.
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 (2703500C) có độ chọn lọc và
mức độ chuyển hố cao hơn xúc tác bạc.
Xóc tác cơng nghiệp thường dùng hiện nay là oxit sắt­ oxit molipden với tỷ lệ:
Mo
 1.5  2.3 đơi khi có thêm một lượng nhỏV2O5, CuO, Cr2O3,Co, P2O5, CoO…
Fe

Quá trình được tiến hành với nồng độ Metanol thấp khoảng 6% xấp xỉ giới hạn nổ dưới
của hỗn hợp Metanol­ khơng khí.
Ở điều kiện nhiệt độ thừa oxy nh­ 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)
(1)
Với F=40.671KJ/mol và H= ­159 KJ/mol
Phản ứng phụ là oxy hoá tiếp formaldehyde theo phản ứng:
CH2O + 1/2O2  CO + H2O
Với F = 28.215 KJ/molvà H= ­215 KJ/mol
Ngoài ra ở mức độ thấp hơn cịn 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 hồn 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
khơng khí dư lớn (khoảng 33.2 lần so với xúc tác bạc) nên các thiết bị cơng 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 – khơng 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 khơng có khả năng tự cháy, vì vậy cần phải tốn thêm nhiên liệu để xử lý
khí thải để bảo vệ mơi trường. Trong dây chuyền cơng nghệ thường tuần hồn khí thải

Lương Huy Cơng

Lớp Hóa dầu I – K44

LUAN VAN CHAT LUONG download : add