Công nghệ sản xuất formalin trên hệ xúc tác oxit - pdf 28

Download miễn phí Đồ án Công nghệ sản xuất formalin trên hệ xúc tác oxit



MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM VÀ CÔNG
NGHỆ SẢN XUẤT FORMALIN 3
I. TÍNH CHẤT CỦA MÊTANNOL. 3
1. Tính chất vật lý.
2. T ính chất hoá học 4
2.1. Tính axit 4
2.2 tác dụng với H¬2. 5
2.3.phản ứng tách nước. 5
 2.4. Phản ứng oxi hóa 5
 2.5. Phản ứng dehydro hóa 5
 2.6. Phản ứng este hóa. 5
3. Ứng dụng của metanol 5
4. Các phương pháp sản xuất metanol 6
II. TÍNH CHẤT CỦA OXI 7
1. Tính chất vật lý của oxi 7
2. Tính chất hóa học. 8
2.1.Tác dụng với kim loại. 8
2.2 . Tác dụng với phi kim. 9
2.3. Tác dụng với hợp chất. 9
3. Ứng dụng của oxi 9
4. Phương pháp sản xuất oxi. 9
III. TÍNH CHẤT CỦA FORMANDEHIT 10
1. Tính chất vật lý 10
1.1. Tính chất của monome formandehit 10
1.2. Dung dịch formandehit 11
1.3. Dung dịch fomandehit và metanol 14
2. Tính chất hoá học của fomandehit. 15
2.1. Phản ứng phân huỷ. 16
2.2. Phản ứng polyme hoá. 16
2.3. Phản ứng oxi hoá khử. 16
 2.4. Phản ứng cộng 16
 2.5. Phản ứng ngưng tụ 17
 2.6. Phản ứng tạo nhựa 17
IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT FORMANDEHIT 18
1.Phương pháp thứ nhất. 18
2.Phương pháp thứ hai. 18
3.Phương pháp thứ ba. 19
4. Quá trình chuyển hóa trên hệ xúc tác bạc. 19
 4.1. Quá trình chuyển hóa hoàn toàn metanol
 trên hệ xúc tác bạc (công nghệ BASF). 21
4.2. Công nghệ chuyển hóa không hoàn toàn
 kêt hợp với chưng cất thu hồi metanol. 25
5. Công nghệ Fomox thực hiện chuyển hoá
 metanol thành fomandehit trên hệ xúc tác oxit. 27
V. SO SÁNH VỀ MẶT KINH TẾ CÁC CÔNG NGHỆ
 SẢN XUẤT FORMANDEHIT TỪ METANOL. 31
VI. SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
 FORMALIN TRÊN HỆ XÚC TÁC OXIT. 35
1. Các thiết bị trong dây chuyền sản xuất formalin
trên hệ xúc tác oxit. 35
2. Thuyết minh dây chuyền sản xuất formalin trên
hệ xúc tác oxit. 36
 
CHƯƠNG 2.
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG
NHIỆT CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT FORMALIN 38
I. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH
SẢN XUẤT FORMALIN 38
1. Các thông số công nghệ cơ bản của quá trình sản xuất
 formanlin. 38
1.1. Các chất tham gia phản ứng. 38
1.2. Thành phần khí thải. 38
1.3. Tổn thất của quá trình 1.2%. 38
1.4. Các phản ứng hoá học xảy ra trong thiết bị phản
 ứng chính. 38
 1.5. Thành phần sản phẩm 38
 1.6. Độ chuyển hoá metanol thành sản phẩm α = 97.5%. 39
 2. Cân bằng vật chất của quá trình sản xuất formalin. 39
2.1. Cân bằng vật chất cho toàn bộ phân xưởng 42
2.1.1. Các chất đầu vào 42
2.1.2. Các chất đầu ra 43
2.2. Cân bằng vật chất cho từng thiết bị. 43
2.2.1. Cân bằng vật chất cho thiết bị gia nhiệt
không khí 43
 2.2.2. Cân bằng vật chất cho thiết bị bay hơi. 44
 2.2.3. vật chất cho thiết bị phản ứng. 44
 2.2.4. Cân bằng vật chất cho tháp hấp thụ
 sản phẩm. 46
II. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT CỦA QUÁ TRÌNH SẢN
 XUẤT FORMALIN 47
 1. Cân bằng nhiệt của thiết bị gia nhiệt không khí. 47
 2. Cân bằng nhiệt cho thiết bị bay hơi metanol. 50
 2.1. Tính nhiệt dung riêng của sản phẩm, c . 51
2.2. Tính nhiệt dung riêng của không khí c 54
2.3. Tính nhiệt dung riêng của metanol tại các nhiệt
 độ khác nhau 54
2.4. Tính nhiệt dung riêng của nước tại các nhiệt
 độ khác nhau 55
2.5. Nhiệt hóa hơi của metanol 55
 3. Cân bằng nhiệt cho thiết bị phản ứng. 57
 3.1. Nhiệt lượng do hỗn hợp phản ứng metanol và không
 khí mang vào (Q1). 58
 3.1.1. Tính nhiệt dung riêng của các cấu tử hỗn hợp
 phản ứng. 58
 3.2. Tính nhiệt lượng do quá trình oxi hóa sinh ra. 59
 3.3. Tính lượng nhiệt tổn thất (Qm). 61
 3.4. Tính nhiệt lượng do hỗn hợp hơi sản phẩm
 mang ra (Q2). 61
 3.5. Tính nhiệt lượng do dòng dầu lấy đi (q4). 63
 4. Tính cân bằng nhiệt lượng cho tháp hấp thụ. 63
 4.1. Tính cân bằng nhiệt cho đoạn tháp II. 64
 4.1.1. Nhiệt lượng do nước mang vào (QH O) 64
 4.1.2. Tính nhiệt hoà tan của formandehit trong
 nước ở đoạn II (Q ). 64
 4.1.3. Nhiệt ngưng tụ cuả nước (Q ) 67
 4.1.4. Nhiệt do pha khí mang từ đoạn I lên
 đoạn II (QKHÍ): 68
 4.1.5. .Nhiệt do khí thải mang ra (Qkhí thải ). 69
 4.1.6. Nhiệt do phần lỏng mang từ đoạn II
 xuống đoạn I. 70
4.1.7. Lượng nhiệt cần làm lạnh ở đoạn II
 thiết bị hấp thụ (Q ). 70
 4.2. Tính cân bằng nhiệt cho đoạn tháp I. 71
 4.2.1. Nhiệt lượng do hơi sản phẩm mang vào (Qsp). 71
 4.2.2. Nhiệt hòa tan của formandehit trong
 nước ở đoạn I. 73
 4.2.3. Nhiệt ngưng tụ của nước ở đoạn i (Q ). 73
 4.2.4. Nhiệt lượng do dung dịch formalin
 mang ra (Qdd) 73
4.2.5. Nhiệt lượng do chất lỏng mang từ đoạn II
 xuống đoạn I. 74
4.2.6. Nhiệt lượng do pha khí mang từ đoạn I
 lên đoạn II 74
 4.2.7. Nhiệt lượng cần làm lạnh ( trao đổi nhiệt ). 75
 
 
 





Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.

Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn


Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:


n tháng ta phải thay mới xúc tác hay tiến hành tái sinh xúc tác bằng phương pháp điện hoá.
Dung dịch fomandehit có khả năng ăn mòn thép cacbon rất mạnh, do đó tất cả các thiết bị phản ứng đường ống dẫn dung dịch fomandehit phải chế tạo từ thép chống gỉ. Ngoài ra tất cả các đường ống dẫn khí, hơi nước và các dung dịch khác cũng phải được chế tạo thép hợp kim tránh hiện tượng cuốn theo vết kim loại theo làm nhiễm bẩn và làm ngộ độc xúc tác.
Nếu lưu lượng dòng của các chất phản ứng và nhiệt độ của quá trình được khống chế ở mức tối ưu thì năng suất của thiết bị sẽ tăng tỷ lệ với đường kính của thiết bị. Thiết bị phản ứng sản suất fomandehit lớn nhất của hãng BASF có đường kính 3.2m năng suất 72.000 tấn/năm.
Hình 1. Chuyển hóa hoàn toàn metanol trên hệ xúc tác bạc (công nghệ BASF).
1. Thiết bị bay hơi. 2. Quạt gió
3. Thiết bị phản ứng 4. Thiết bị đun nóng
5. Thiết bị trao đổi nhiệt 6. Tháp hấp thụ
7. Nồi hơi 8. Thiết bị làm lạnh
9. Thiết bị đun nóng bằng hơi quá nhiệt.
4.2 Công nghệ chuyển hóa không hoàn toàn kết hợp với chưng cất thu hồi metanol. [5-626]
Quá trình tiến hành oxi hoá và dehydro hoá một phần metanol với không khí và hơi nước trong sự có mặt của xúc tác bạc ở dạng tinh thể hay ở dạng lưới, quá trình được tiến hành với lượng dư nguyên liệu metanol, nhiệt độ của quá trình thường duy trì ở 600-650oc. Độ chuyển hoá metanol trong quá trình chuyển hoá sơ cấp đạt khoảng 77-87%. Quá trình thứ hai là quá trình chưng cất phân tách sản phẩm formandehit và nguyên liệu metanol chưa chuyển hoá, sau đó lượng metanol chưa chuyển hoá này được tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng. Hiệu suất thu hồit fomandehit đạt 91-92%. Công nghệ này được áp khá rộng rãi tại các hãng như ICI, BORDEN, DEGUSA
Hỗn hợp metanol và không khí được dẫn vào trong thiết bị bay, thiết bị được gia nhiệt gián tiếp bằng dòng hơi nước quá nhiệt, hơi metanol và không khí sạch hoà trộn với nhau tạo thành hỗn hợp phản ứng. Hỗn hợp phản ứng chứa lượng dư metanol và hơi nước giống như trong công nghệ BASF. Hỗn hợp phản ứng được dẫn vào thiết bị tổng hợp fomandehinhiệt độ, hỗn hợp khí được dẫn qua lớp xúc tác bạc dạng tinh thể và dạng lưới. Quá trình chuyển hoá không hoàn toàn ở nhiệt độ 590-650 oc.
Quá trình thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn cho phép hạn chế được một số phản ứng phụ không mong muốn. Sau khi qua lớp xúc tác hỗn hợp sản phẩm phản ứng được làm lạnh nhanh gián tiếp bằng nước, nhiệt của quá trình được tận dụng để sản suất hơi nước bão hoà hay hơi nước quá nhiệt. Sau đó hỗn hợp phản ứng được làm lạnh sâu bằng một số hệ thống làm gián tiếp bằng nước lạnh. Hỗn hợp sản phẩm sau khi làm lạnh được dẫn tới tháp hấp thụ phân tách fomandehit và metanol chưa phản ứng ra khỏi dòng khí. Fomandehit được tách ra hầu hết trong đoạn phía dưới của tháp hấp thụ nhờ dòng dung dịch fomandehit hồi lưu tưới trựctiếp vào dòng khí sản phẩm, lượng fomandehit còn lại trong hỗn hợp khí được tách lần cuối bằng dòng nước tưới tùe trên đỉnh tháp. Dòng khí off-gas thoát ra khỏi tháp hấp thụ hầu như không còn chứa fomandehit, hay chứa dưới dạng vết. Dòng khí off-gas được đem đi đốt cấp nhiệt cho quá trình sản suất hơi nước bão hoà và hơi nước quá nhiệt. Dòng dung dịch fomandehit lấy ra từ đáy tháp hấp thụ được trích ra làm hai dòng, dòng thứ nhất chiếm 58% được đua tuần hoàn tưới vào tháp hấp thụ, dòng thứ hai chiếm 42% đưa sang tháp chưng cất. Tháp chưng cất được gia nhiệt đáy tháp bằng dòng hơi nước quá nhiệt, trên đỉnh tháp duy trì dòng hồi lưu metanol. Metanol thu được trên đỉnh tháp một phần hồi lưu lại tháp, phần còn lại đưa về thiết bị bay hơi, lượng metanol đưa về tháp bay hơi và lượng metanol nguyên liệu duy trì theo tỷ lệ 0.25-0.5.
Sản phẩm fomandehit thu được ở đáy tháp có nồng độ khỏang 55% kl, nồng độ metanol khoảng 1%kl, sản phẩm sau khi chưng cất được đua qua thiết bị trao đổi anion để khử lượng axit formic còn lẫn trong sản phẩm, quá trình khử axit formic đảm bảo nồng độ của axit formic trong sản phẩm dưới 50mg/kg.
Nếu nồng độ fomandehit yêu cầu từ 50-55% khối lượng và lượng metanol có trong sản phẩm cao hơn 1.5% khối lượng thì lượng hơi nước đưa vào sẽ khống chhé ở mức thấp hơn đồng thời lượng metanol sẽ duy trì ở mức dư cao hơn. Nếu nồng độ fomandehit yêu cầu thấp hơn từ 40-44% khối lượng thì quá trình chưng cất không cần thiết phải tiến hành sâu do đó năng lượng tiêu tốn cho quá trình chưng cất sẽ giảm đi, giảm được chi phí sản suất.
Một số hãng ngày nay đã cải tiến chút ít công nghệ sản suất trên, quá trình thực hiện oxi hoá không hoàn toàn metanol qua hai giai đoạn, trong giai đoạn đầu metanol thực hiện chuyển hoá thành fomandehit trên hệ xúc tác bạc ở nhiệt độ khoảng 600oc. Sau đó hỗn hợp phản ứng được làm lạnh, không khí được đưa vào thực hiện chuyển hoá metanol giai đoạn hai.
Hình 2. Công nghệ chuyển hóa không hoàn toàn kết hợp với chưng cất thu hồi metanol.
1. Thiết bị bay hơi 2. Quạt gió
3. Thiết bị phản ứng 4. Reboiler
5. tháp chưng cất 6. Tháp hấp thụ
7. Tb sản xuất hơi nước 8. Tb làm lạnh
9. Tb đun nóng bằng hơi quá nhiệt
10. Tb khử axit formic
5. Công nghệ Fomox thực hiện chuyển hoá metanol thành fomandehit trên hệ xúc tác oxit. [5-628]
Quá trình oxi hoá metanol trong môi trường không khí với sự có mặt của hệ xúc tác oxit của sắt, molipden và vanadi. Quá trình thường tiến hành ở nhiệt độ 250-400oc, độ chuyển hoá của metanol đạt 98-99%.
Hệ xúc tác thực hiện chuyển hoá metanol thanh fomandehit trong Công nghệ Fomox trên cơ sở hai oxit chính là molipden oxit và sắt oxit, tỷ lệ giữa hai loại oxit nay là 1.5¸2, ngoài ra con một lượng nhỏ các oxit khác như vanadi oxit, crôm oxit, đồng oxit, coban oxit, phốt pho oxit
Công nghệ của Fomox thực hiện qua hai giai đoạn oxi hoá, tác tác nhân phản ứng ở trạng thái khí tương tác với các tâm hoạt động trên bề mặt xúc tác, tâm oxi hoá Kox và tâm khử Kred .
CH3OH + Kox CH2O + H2O + Kred
Kred + 0.5O2 Kox ∆H = -159 kj/mol
Nhiệt độ của quá trình được khống chế trong khoảng 270-400oc, áp suấtduy trì bắng áp suất khí quyển.
Quá trình chuyển hoá phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, khi nhiệt độ quá trình khoảng 470oc một số phản ứng phụ xảy ra, điển hình là phản ứng:
CH2O + 0.5O2 CO + H2O ∆H = -215 kj/mol
Nguyên liệu liên metanol liên tục được dưa vào thiết bị bay hơi, thiết bị bay hơi được gia nhiệt bằng hơi nước quá nhiệt, dòng không khí sạch sau khi trao đổi nhiệt với dòng dung dịch fomandehit nóng có nhiệt độ khá cao được dẫn vào thiết bị bay hơi cùng với metanol tao thành hỗn hợp phản ứng. Hỗn hợp phản ứng được dẫn tới thiết bị phản ứng dạng ống chùm, bên là các ống xúc tác. Đường kính thiết bị phản ứng khoảng 2.5m các ống xúc tác dài khoảng 1-1.5m. Các phản ứng tỏa nhiệt rất lớn, nhiệt của tách đi bằng dòng dầu nóng tuần hoàn, nhiệt độ của dòng dầu ổn định ở mức 340oc. Dòng dầu nóng này được đưa đi sản suất hơi nước quá nhiệt. Sau khi rời khỏi thiết bị phản ứng dòng khí sản phẩm được làm lạnh xuống 110oc và được đưa sang tháp hấp thụ fomandehit. Quá trình phân tách xảy ra chủ yếu tại đáy tháp dòng khí sản phẩm giàu fomandehit được hấp thụ bằng dòng fomandehit tuần hoàn tưới vào, dòng khí sản phẩm cùng kiệt được rửa bằng nước nhằm tách triệt để lượng fomandehit con lẫn trong dòng khí sản phẩm. Nồng độ dung dịch fomandehit sau khi hấp thụ có thể đạt được nồng độ 55%, nồng độ metanol lẫn trong sản phẩm có thể lên tới 0.5-1.5% khối lượng, độ chuyển hoá metanol đạt 95-99% mol phụ thuộc rất nhiều vào độ chọn lọc của xúc tác. Hiệu suất chung của quá trình đạt khoảng 88-91%.
Hình 3. Công nghệ Fomox thực hiện chuyển hoá metanol thành fomandehit trên hệ xúc tác oxit.
1. Tb bay hơi. 2. Quạt gió
3. Tb phản ứng 4. Reboiler
5. Tb gia nhiệt 6. Tháp hấp thụ
7. Hệ thống làm mát 8. Tb làm lạnh
9. Tb khử axit formic
Thuyết minh dây chuyền sản xuất theo công nghệ Formox
Nguyên liệu metanol đi vào trong thiết bị bốc hơi (1), không khí sạch và dòng khí tuần hoàn được đun nóng sơ bộ (5) trước khi đua vào thiíet bị bốc hơi. Thiết bị bốc hơi được gia nhiệt bằng hơi quá nhiệt. Hỗn hợp hơi sau khi ra khỏi thiết bị bốc hơi được dẫn vào thiết bị phản ứng dạng ống chùm (3). Quá trình phản ứng xảy ra trong các ống xúc tác, nhiệt độ của dòng khí sản phẩm khoảng 400oC, dòng khí sản phẩm có nhiệt đọ cao đi sản xuất hơi nước. Sau khi ra khỏi thiết bị phản ứng dòng khí sản phẩm được làm lạnh xuống 110oC và được tiếp tục làm lạnh bằng các hệ thống trao đổi nhiệt (5) với dòng khí nguyên liệu. Sau đó dòng khí được đưa tới đáy tháp hấp thụ formandehit, phía dưới của tháp hấp thụ dòng khí sản phẩm được tưới bằng dòng formandehit tuần hoàn, hầu hết lượng formandehit được tách ra ở đây.
Dòng khí cùng kiệt còn chứa một lượng nhỏ formandehit được tách lần cuối bằng dòng nước trên đỉnh tháp. Dòng khí thoát ra khỏi đỉnh tháp một phần được tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng và phần còn lại được đưa đi xử lý trước khi thải ra môi trường. Dòng dung dịch formandehit thu được ở đáy tháp được dẫn tới thiết bị trao đổi ion để khử axit formic trong sản phẩm. Dung dịch formandehit thương phẩm được s...
Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status