Đồ án tốt nghiệp - Đề tài Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin docx

Đồ án tốt nghiệp

Đề tài

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin





SVHT: Lương Huy Công
Lớp Hóa dầu I – K44
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin
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. Không khí15 15
V. Một số ứng dụng của Metanol16 16
1. Sử dụng làm nguyên liệu cho tổng hợp hóa học16 16
2. Sử dông trong các lĩnh vực năng lượng16 16
3. Các ứng dụng khác16 16
Chương III: Các phương pháp sản xuất Formalin
17

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

I.Quá trình sản xuất Formaldehyde sử dụng xúc tác Bạc 17
1. Công nghệ chuyển hóa hoàn toàn Metanol(CN BASF).19 19
2. Công nghệ chuyển hóa không hoàn toàn và chưng thu hồi Metanol21

21
II. Công nghệ sản xuất Formaldehyde sử dụng xúc tác oxit 23
1. Công nghệ đặc trưng của quá 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 công nghệ.
30

I.So sánh các quá trình30 30
II. Lùa chọn sơ đò công nghệ32 32
Chương V: Các phương pháp sản xuất Formalin khác
33

I.Quá 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 toán công 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 toàn phân xưởng47 47
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

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 thô48 48
5. Cân bằng vật chất cho thiết bị đun nóng khí50 50
III. Tính toán cân bằng nhiệt lượng50 50
1. Thiết bị đun nóng không 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 toán 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 công trình75 75
Phần VI: Tính toán kinh tế
77

I.Mục đích và nhiệm vô77 77
II. Nội dung tính toán kinh tế77 77
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

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 công nhân và nhân viên toàn 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

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44





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 công nghiệp hoá 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 công 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 1.4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
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

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 37%
Formaldehit và 63% 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. 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 công 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 hoá kết hợp với khử H
2
.
Qúa trình này tiến hành ở nhiệt độ cao(680720
o
C ), thuận lợi về mặt nhiệt động nhưng
hiệu suất chuyển hoá lại không cao (85%). Nếu dùng hệ xúc tác FeMo thì cho hiệu suất
chuyển hoá 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
CH
3
OH 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.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44








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 hoá 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, mòi 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 không hoàn toàn; do đó, Formaldehyt được tìm thấy trong qúa trình đốt khí, vì
dô , 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.
Hiện nay hơn 50 chất trong công nghiệp sử dụng Formaldehyt, chủ yếu ở dạng
dung dịch nước và Formaldehyt .
II.Tính chất vật lý.
Formaldehyde (CH
2
O) là chất khí không 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 hoàn toàn thì tương đối bền vững ở áp suất khí quyểnvà ở
nhiệt độ 80100
0
C, 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(nh các xít, kiềm và nước). Do
vậy dung dịch fomandehydecó xu hướng Polime hoá trong bảo quản. Ở nhiệt độ 400
0
C
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 không khí khi hỗn hợp
chứa khoảng772% theo thể tích. Nhiệt độ tự bốc cháy là khoảng 300
0
C.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

Formaldehyde hoá lỏng ở 19,2
o
C, tỷ trọng của lỏng là 0,8153 (ở 20

o
C) và 0.9172
(ở 80
o
C) đóng rắn ở 118
o
C dạng bột nhão trắng.
Một số hằng số vật lý của formaldehyde .
Nhiệt tạo thành formaldehyde ở 25
o
C là : 115.9 +6.3 kJ/mol.
Năng lượng Gibbs ở 25
o
C là 109.9 kJ/mol.
Entropy ở 25
o
C là: 218.8 +0.4 kJ/mol.
Nhiệt chảy ở 25
o
C : 561.5 kJ/mol.
Nhiệt hoá hơi ở 19.2
o
C : 23.32kJ/mol.
Nhiệt dung ở 25
o
C : 35.425kJ/mol.
Quá trình polyme hoá 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 quá trình hoá hơi para formaldehyde(HCHO)
n

.
Hoặc polyme hoá cao hơn thì được polyoxy metylene. Quá trình này đạt được từ
90100% ở dạng tinh khiết và yêu cầu phải bảo quản ở 100 150
o
C nhằm ngăn cản quá
trình trùng hợp. Quá trình phân huỷ hoá học không xẩy ra dưới 400
o
C.
Khí formaldehyde dễ bắt cháy khi ta đưa nhiệt độ mồi lửa tới 430
o
C 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 nh: 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.
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 (HOCH
2
OH ) và các
olygome có khối lượng phân tử thấp với cấu trúc HO(CH
2
O)
n
H (n = 1 8 ).Vì vậy mà
Formandehyde khó bốc mùi ở điều kiện thường .
Hằng số cân bằng của qúa trình hoà 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 thông số kết hợp với các số liệu khác để tính toán các hắng số cân
bằng ở tại các nhiệt độ khác nhau từ O
0
đến 150
0
và nồng độ của Formandehyde là 60%
số liệu cho ở bảng 1 nhận được từ quá trình tính toán các hằng số cân bằng của quá 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 hoà tan Formandehyde trong nước cho thấy tốc độ phản ứng thuận càng tăng
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

mạnh khi nó xảy ra trong môi 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) không 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%,35
0
C).
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 không có sự hình thành các
polyme thì phải tăng nhiệt độ lên 120
0
C.
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
0
C
Nhiệt đóng rắn khi có methanol: 50
0
C
Nhiệt độ chíp cháy không có methanol: 85
0
C
Nhiệt độ chớp cháy khi có 15% methanol: 50
0
C
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 :
T
0
C Nồng độ formandehyde

1 5 10 15 20 25 30 35 40
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

5 0,003

0,011 0,016

0,021 0,025 0,028 0,031

0,034 0,037
10 0,005

0,015 0,024

0,031 0,038 0,045 0,049

0,053 0,056
15 0,007

0,022 0,036

0,047 0,057 0,066 0,075

0,083 0,090
20 0,009

0,031 0,052

0,069 0,085 0,096 0,113

0,125 0,137
25 0,013

0,044 0,075

0,101 0,125 0,146 0,167

0,187 0,206
30 0,017

0,061 0,105

0,144 0,180 0,213 0,245

0,275 0,304
35 0,022

0,084 0,147

0,203 0,256 0,305 0,353

0,389 0,442

40 0,028

0,113 0,202

0,284 0,36 0,432 0,502

0,569 0,634
45 0,037

0,151 0,275

0,390 0,499 0,604 0,705

0,803 0,899
50 0,045

0,200 0,371

0,531 0,685 0,838 0,978

1,119 1,258
55 0.039

0,262 0,494

0,715 0,929 1,137 1,341

1,541 1,740
60 0,047

0,340 0,652

0,953 1,247 1,536 1,820

2,101 2,378
65 0,093

0,437 0,852

1,258 1,657 2,053 2,443

2,831 3,18
70 0,114

0,558 1,104

1,645 2,182 2,717 3,250

3,780 4,31

Qua nghiên cứu động học của sự tạo thành metyl glycol từ hoà tan Formandehyde
với nước có hằng số của phản ứng nghịch là 5.10
3
 5.10
6
chậm 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 loãng. 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  70
0
C có thể được tính theo công thức sau:
P= a+ 0,003(Fb)  0,025.(Mc) 10
4
[0,005.(F30) +3,4](t20)
Trong đó :
F:nồng độ của Formandehyde ,% trọng lượng.
M:nồng độ của methanol , % trọng lượng.
t: nhiệt độ,
0
C
a,b,c: là các hằng số.
Độ nhít động học của dung dịch nước Formandehyde được tính theo công thức sau:
(MP.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  40
0
C
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

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 đôi nên có khả năng tham gia nhiều phản ứng hoá học khác nhau.
1. Phản ứng phân huỷ
ở nhiệt độ 150

0
C thì Formandehyde bị phân huỷ thành methanol và oxit cacbon:
2HCHO
 
C
0
150
CH
3
OH + CO
ở 350
0
C tạo thành CO và H
2

HCOH
 
C
0
350
CO +H
2

Ngoài ra, sản phẩm của quá 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 hoà tan có thể bị oxi hoá thành axit Formic
CH
2
O + 1/2 O

2
HCOOH.
Nếu oxi hoá sâu hơn thì tạo thành CO
2
và nước
CH
2
O + O
2

CO
2
+ H
2
O
Trong khoảng nhiệt độ 300  400
0
C thì hai phản ứng trên xảy ra nhưng nếu > 400
0
C thì
lại là CO và H
2

CH
2
O
 
 C
0
400

CO + H
2

Nếu quá trình oxi hoá xảy ra ở nhiệt độ cao và có mặt xúc tác thì phản ứng tạo ra CO và
H
2
O
CH
2
O + 1/2 O
2
 
xtCt ,
0

CO + H
2

Nếu dùng tác nhân oxi hoá là H
2
O
2
thì sản phẩm phản ứng là HCOOH và H
2
hoặc CO
2

và nước
Phản ứng khử với tác nhân là H
2

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 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.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

4. Phản ứng Cannizzaro:
Phản ứng này bao gồm sự khử một phân tử Formandehyde và oxi hoá một phân tử khác:
2HCHO(aq) + H
2
O

CH
3
OH + 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 thông thường không có
các nguyên 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:
2HCHO
(polyme)


0
t
HCOCH
3

6. Phản ứng polyme hoá
Tại nhiệt độ thường thì Formandehyde ở thể khí, khi có vết nước thì trùng hợp tạo thành
paraFormandehyde [HO(CH
2
O)
n
H] màu trắng (n=8  100). Khi đun nóng với H
2
SO
4

loãng thì paraFormandehyde bị khử trùng hợp tạo thành
Formandehyde.Formandehyde hoặc paraFormandehyde tác dụng với NH
3
tạo thành
Utropin.
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 việc sử dụng
formalin ở Mỹ VÝ dô viÖc sö dông 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%
ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut
Formalin

Lng Huy Cụng Lp Húa du I K44


nc ta hin nay formalin cng c s dng rng rói sn xut cỏc loi keo
dỏn ure formaldehyde, nha fenol formaldehyde, lm g dỏn, tm lp, ct ép, nha
bakelit ch to sn, ngoi ra cũn s dng trong y hc v trong chn nuụi
Trong cụng nghip dt dựa vo tớnh cht lý hoỏ hc c bn ca formandehyde.
Ngi ta ó nghiờn cu thnh cụng mt s hoỏ cht v dn xut khỏc to ra cỏc sn
phm mi loi thng phm v cht tr phõn tỏn phc v cho cỏc giai on cụng ngh
hon tt vi trong quỏ trỡnh dt nhum.

CHNG II: CC TNH CHT CA NGUYấN LIU METHANOL

I. GII THIU CHUNG
Metanol cũn gi l methyl acohol hoc ru g, cú cụng thc lCH Metanol
còn gọi là methyl acohol hoặc rợu gỗ, có công thức làCH
3
OH, khi lng phõn t
32,024. Nm1661 ln u tiờn Robert Boyle ó thu c Metanol bng cỏch x phũng
hoỏ Methyl chloride. T nhng nm 1913, Metanol ó c sn xut bng phng phỏp
tng hp t CO v H
2.
. n u nhng nm 1920, M.PIER v cỏc ng nghip hóng
BASF dựa trờn s phỏt trin ca h xỳc tỏc ZnO Cr
2
O
3
ó tin mt bc ỏng k trong
vic sn xut Metanol vi quy mụ ln trong cụng nghip. Vo cui nm 1923 quỏ trỡnh
ny c thc hin ỏp sut cao (2535 MPa, T
o
= 320450
0
C )chỳng c s dung
trong cụng nghip sn xut Metanol hn 40 nm. Tuy nhiờn vo nhng nm 1960, ICI
ó phỏt trin mt hng tng hp Metanol ỏp sut thp (510 MPa, T
0
= 200 300 )
trờn xỳc tỏc CuO vi chn lc cao. Hin nay Metanol c sn xut nhiu hn trờn
th gii bng phng phỏp tng hp ỏp sut thp cũn phng phỏp chng t gim g

ch chim khong 0,003% tng lng Metanol sn xut c.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44


II.TÍNH CHẤT VẬT LÝ
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 Ýt 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.















Bảng 4: Một số hằng sè vật lý quan trọng của Metanol.
Tên Hằng số
Nhiệt độ sôi(101,3 kPa) 64,7

0
C
Nhiệt độ đóng rắn 97,8
0
C
Tỷ trọng chất lỏng (0
0
C; 101,3 kPa) 0,8100g/cm
2

Tỷ trọng chất láng(25
0
C ;101,3kPa) 0,78664g/cm
2

Nhiệt độ bốc cháy 470
0
C
Áp suất tới hạn 8,097Mpa
Nhiệt độ tới hạn 239,49
0
C
Tỷ trọng tới hạn 0,2715g/cm
3

Thể tích tới hạn 117,9cm
3
/mol
Hệ số nén tới hạn 0,224
Nhiệt độ nóng chảy 100,3kJ/kg

Nhiệt hoá hơi 1128kJ/kg
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

Nhiệt dung riêng của khí (25
0
C;101,3kPa) 44,06J.mol

1
.K

1

Nhiệt dung riêng của láng(25
0
C ; 101,3kPa) 81,08J.mol

1
K

1

Độ nhít của lỏng (25
0
C) 0,5513mPas
Độ nhít của khí (25
0
C) 9,6.10


3
mPas
Hệ số dẫn điện (25
0
C)
(27).10

9


1
cm

1

Sức căng bề mặt trong không khí (25
0
C) 22,10mN/m
Entanpi tiêu chuẩn (khí 25
0
C ; 101,3kPa) 200,94kJ/mol
Entanpi tiêu chuẩn (láng25
0
C ; 101,3kPa) 238,91kJ/mol
Entropi tiêu chuẩn (khí 25
0
C ; 101,3kPa) 239,88J.mol

1

.K

1

Entropyi tiêu chuẩn (lỏng 25
0
C ;101,3kPa) 127,27J.mol

1
K

1

Hệ số dẫn nhiệt lỏng (25
0
C) 190,16mW.m

1
K

1

Hệ số dẫn nhiệt hơi(25
0
C) 14,07mW.m

1
.K

1

Giới hạn nổ trong không khí 5,544 vol

III.TÍNH CHẤT HOÁ 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 OH 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:
CH
3
OH +H
2
 CH
4
+ H
2
O + Q ,
H

=159 kJ/ mol
2. Phản ứng tách nước
2 CH
3
O

xtt ,
0

CH

3
 O  CH
3
+ H
2
O
t
o
: 140
o

xt : H
2
SO
4
đặc
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 phô :
CH
3
OH+ 1/2 O
2
 
xtt ,
0

CH
2
O + H
2
O + Q ,
H


= 159 KJ/mol
Nếu ôxi hoá sâu hơn sẽ tạo ra axit formic:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

CH
3
OH + O
2

 
xtt ,
0

HCOOH +H
2
O
Nếu oxi hoá hoàn toàn thu được CO
2
và H

2
O
CH
3
OH +1/2 O
2
 
xtt ,
0

CO +H
2
O
CH
3
OH +O
2

xtt
0
CO
2
+ H
2
O
4. Phản ứng dehydro hoá:
CH
3
OH CH
2

O + H
2


IV.Tiêu chuẩn nguyên liệu để sản xuất Formalin trên xúc tác bạc(Ag).
Nguyên liệu dùng để sản xuất Formalin bao gồm không khí, sạch nước mềm,
Metanol kỹ thuật.
1.Không khí:
Không 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 Quy định
Hàm lượng metanol >99,85%
Tỷ trọng, d
4
20
0,7928 g/cm
3

Khoảng nhiệt độ sôi cực đại 1
0

C
Hàm lượng Aceton và Acetandehyt <0,003 wt
Hàm lưọng Etanol <0,001% wt
Hàm lượng hợp chất bay hơi của sắt
(tính theo sắt)
<2 àg/L
Hàm lượng lưu huỳnh <0,0001%
Hàm lượng Clo <0,0001%
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

Hàm lưọng nước <0,15%
PH 7,0
Thời gian khử màu tối thiểu kiểm tra KMnO
4
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 811%.
Để tránh Polime hoá của fomaldehyde trong dung dịch, người ta thường ổn định
fomalin bằng Metanol, hàm lượng Metanol dao động từ 613% theo trọng lượng, chất
lượng của fomalin thương phẩm được trình bày ở bảng sau:

TT Các chỉ tiêu Quy định
1 Hàm lượng fomaldehyde,% 3750
2 Hàm lượng axit fomic,% 0.5

3 Tạp chất sắt, g/100ml 0.0005
4 PH dung dịch 2.04.0
5 Màu sắc Trong suốt
6 Hàm lượng Metanol trong sản phẩm,%

111







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 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 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 toàn thế giới.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

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 720

o
C (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  650
o
C (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 
400
o
C (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 còng Ýt 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.
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
0
C. 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:
CH
3
OH  CH
2
O + H
2
, H=84KJ/mol (1)
H
2
+ 1/2O
2
 H
2
O, H = 243KJ/mol (2)
CH
3
OH + 1/2O
2
 CH
2
O + H
2
O , H = 169KJ/mol (3)
Phạm vi mét trong ba phản ứng có thể tiến hành còn phụ thuộc vào thông số của quá
trình.
Ngoài các phản ứng chính trên ở điều kiện nhiệt độ cao và có mặt oxi còn xảy ra các
phản ứng phụ sau:
CH

2
O + 1/2O
2
 CO + H
2
O (4)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

CH
3
OH + 3/2O
2
 CO
2
+ H
2
O (5)
CH
2
O + 1/2 O
2
 HCOOH (6)
Hằng số cân bằng của phản ứng được mô tả nh sau:

47.6
4600
log 

T
K
p

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.

0
.CK
dt
dC
F


Trong đó:
C
F
: Nồng độ formaldehyde
C
0
: 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 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 còng 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,%) =
   
1
222
2
)(%2)(%3)(%)(%528.0
%%
1100










COCOHN
COCO
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)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

Đặc trưng của công nghệ này là duy trì chế độ chuyển hoá metanol ở nhiệt độ cao (đều
720
0
C). 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 đạt89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 N
2
,H
2
O, CO
2
. 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 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 ngoài.
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 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/m
3
vì trước khi đốt cháy khí chứa 0.2% CO
2
, 0.8%CO,
17.3% O
2
, 81.7%N
2
. 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 65
0
C.
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.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44


7

KhÝ th¶i

H¬i níc

Níc

Kh«ngkhÝ

Metanol

Níc

H¬ i

Formaldehyde

50

%

H×nh 1:D©y chuyÒn s¶n xuÊt Formalin theo

CN BASF



Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44

1. Thiết bị bốc hơi.
2. Thiết bị phản ứng.
3. Thiết bị trao đổi nhiệt.
4. Tháp hấp thụ.
5. Nồi hơi tận dụng nhiệt.
6. Thiết bị làm lạnh.
7. Đun quá nhiệt.
2. Công nghệ chuyển hoá không hoàn toàn và chưng thu hồi Metanol.
Quá trình này tiến hành ở 590650
0
C. 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 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 líp xúc tác bạc hoặc những lưới bạc. Chuyển
hoá đạt hoàn toàn khi nhiệt độ đạt 590650
0

C. 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.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44


8

Níc

KhÝ th¶i
Níc

Kh«ngkhÝ
Metanol

Formaldehyde
50

%

H¬ i

H¬ i
H ¬ i
H¬ i

H¬i

níc

H¬i

Níc

H×nh 2: D©y chuyÒn s¶n xuÊt Formalin cã chng 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.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất
Formalin

Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44


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350
0
C) có độ chọn lọc và
mức độ chuyển hoá cao hơn xúc tác bạc.
Xóc tác công nghiệp thường dùng hiện nay là oxit sắt oxit molipden với tỷ lệ:
3.25.1 
Fe
Mo
đôi khi có thêm một lượng nhỏV
2
O
5
, CuO, Cr
2
O
3
,Co, P
2

O
5
, 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 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:
CH
3
O + 1/2O
2
 CH
2
O + H
2
O(1) (1)
Với F=40.671KJ/mol và H= 159 KJ/mol
Phản ứng phụ là oxy hoá tiếp formaldehyde theo phản ứng:
CH
2
O + 1/2O
2
 CO + H
2
O
Với F = 28.215 KJ/molvà H= 215 KJ/mol
Ngoài ra ở mức độ thấp hơn còn có các phản ứng phụ tạo axit formic và CO
2
.
CH

2
OH + O
2
 CO
2
+ H
2
O
CH
2
OH + 1/2O
2
 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 N
2
, O
2
, CO
2
, 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