Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Formaldehyde
Phần : mở đầu
Formandehyde co mặt trong tự nhiên va hình thành từ các hợp chất
hữu cơ bằng quá trình quang hoá trong khí quyển kêt hợp vói sự sống trên trái
đất . Nó hình thành ở độ cô đặc thấp và có thể đo đợc . Nó có mùi rất khó chịu
măc dù nồng độ thấp 0.5-1%.
Formandehyde cũng đợc tạo thành từ các hợp chất hu cơ trong quá
trình cháy không hoàn toàn , vì thếmà formandehyde đựoc tìm thấy trong khí
cháy động cơ xe , nhiệt nhà máy, khí đốt và ngay cả trong khói thuốc lá .
Formandehyde là một hóa chất hóa học công nghiệp quan trọng và đợc
dùng trong quá trình sản xuất của rất nhiều ngành công nghiệp. Hiện nay có
trên 50 ngành công nghiệp sử dụng formandehyde. Formandehyde cũng là
một trong những hợp chất hữu cơ quan trọng để cung cấp cho các ngành sản
xuất công nghiệp và tiêu dùng, nó ở dạng thơng phẩm formandehyde hòa tan
trong nớc ở dạng dung dịch 37 ữ 45% đợc gọi là formalin. Đây là một trong
những bán thành phẩm quan trọng cho ngành tổng hợp hữu cơ và nhiều ngành
khác nh : ngành y tế dùng để ớp xác, tẩy mùi, ngành thực phẩm dùng để tránh
ôI thiu , trong công nghệ thuộc da giày
Phần lớn , Formalin : Hơn 42% tổng sản lợng đợc sử dụng nh hợp
chất trung gian đểtổng hợp những hợp chất hóa học khác nh : 1,4_Butadiel ,
neopentyiglycon . Gần 40% formalin đợc sử dụng cho quá trình sản xuất keo
dán và nhựa , cung cấp cho sản xuất gỗ dán tấm lợp , đồ gỗ dân dụng
Hiện nay , hàng năm ở Việt Nam phải nhập khẩu formalin để sản xuất
các vật liệu polime, vật liệu cách điện, cách nhiệt chất mạ kim loại, chất phụ
trợ cho công nghiệp dệt, chất sát trùng cho chăn nuôi
Các nhu cầu này ngày càng tăng và mở rộng . Trong khi đó việc nhập
khẩu formalin từ nớc ngoàI vào lại không kinh tế ( vì phải chuyên chở hơn
60% là nớc , chỉ chứa 37% formandehyde ).
Do đó việc nghiên cứu thiết kế phân xởng sản xuất formalin là rất cần
thiết nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nớc và giảm thiểu chi phí nhập
khẩu từ nớc ngoài .

những năm 1960 ICI đã phát triển một hớng tổng hợp metanol ở áp xuất thấp
(5 - 10 Mpa, T
o
= 200 ữ 300
o
C) trên xúc tác CuO với độ chọn lọc cao. Hiện
nay, metanol đợc sản xuất nhiều hơn trên thế giới bằng phơng pháp tổng hợp
áp xuất thấp còn phơng pháp chng từ giấm gỗ chỉ chiếm khoảng 0,003% tổng
lợng metanol sản xuất đợc .
II/ Tính chất vật lý :
Metanol là chất lỏng không màu, có tính phân cực, tan trong H
2
O,
Benzen, Rợu, este và hầu hết các dung môi hữu cơ. Metanol có khả năng hòa
tan nhiều loại nhựa nhng ít tan trong các loại chất béo, dầu .
Metanol dễ tạo hỗn hợp cháy nổ với không khí (7 - 34%), rất độc cho
sức khoẻ con ngời, với lợng 10ml trở lên có thể gây tử vong .
Một số hằng số vật lý quan trọng của metanol :
Tên Hằng số
Nhiệt độ sôi (101,3 KPa) 64,7
o
C
Nhiệt độ đóng rắn - 97,68
o
C
Tỷ trọng chất lỏng (O
o
C, 101,3 KPa) 0,81000 g/cm
2
Tỷ trọng chất lỏng (25

Độ nhớt của lỏng (25
o
C) . 0,5513 m Pas
SVTH : Nguyễn Thanh Quang Trang 2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Formaldehyde
Độ nhớt của khí (25
o
C) 9,6.10
-3
m Pas
Hệ số dẫn điện (25
o
C)
(2-7).10
-9

-1
.Cm
-1
Sức căng bề mặt trong không khí (25
o
C) 22,10 m N/m
Entanpi tiêu chuẩn (khí 25
o
C, 101,3 KPa) - 200, 94 KJ/mol
Entanpi tiêu chuẩn (lỏng 25
o
C, 101,3 KPa) - 238,91 KJ/mol
Entnopi tiêu chuẩn (khí 25
o

CH
3
0H + H
2
CH
4
+ H
2
O
2. Phản ứng tách H
2
O :
140
o
C
2CH
3
OH + H
2
CH
3
- O - CH
3
+ H
2
O
3. Phản ứng oxy hóa :
Khi oxy hóa metanol trên xúc tác kim loại (Ag, Pt, Cu) hay xúc tác
oxit (Fe, Mo) hoặc hỗn hợp oxit (VMo, Fe - Mo. Ti - Mo) trong điều kiện
thích hợp tac thu đợc formandehyde và các sản phẩm phụ :

O

CH
3
OH + O
2
CO
2
+ H
2
O
SVTH : Nguyễn Thanh Quang Trang 3
H
2
SO
4
đặc
t
o
, xt
t
o
, xt
t
o
, xt
t
o
, xt
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Formaldehyde

- Hàm lợng lu huỳnh : 0,002% .
3. Không khí :
Trớc khi đa vào thiết bị phải đợc làm sạch tạp chất có thể gây ngộ độc
xúc tác .
Một số chỉ tiêu quan trọng của metanol :
Thành phần Quy định
SVTH : Nguyễn Thanh Quang Trang 4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Formaldehyde
Hàm lợng metanol > 99,85%
Tỷ trọng d
20
4
0,7928 g/cm
3
Khoảng nhiệt đội sôi cực đại 1
o
C
Hàm lợng aceton và acetandehyt < 0,003 W/t
Hàm lợng etanol < 0,001%
Hàm lợng hợp chất bay hơi của sắt (tính theo sắt) < 2.10
-6
g/l
Hàm lợng lu huỳnh < 0,0001%
Hàm lợng Clo <0,0001%
P
H
7,0
Thời gian khử màu tối thiểu (kiểm tra KMnO
4
) 30 phút

2
S ở nhiệt độ thấp
và làm dung môi cho các quá trình hóa học .
SVTH : Nguyễn Thanh Quang Trang 5
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xuÊt Formaldehyde
SVTH : NguyÔn Thanh Quang Trang 6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Formaldehyde
Chơng II: Tính chất và ứng dụng của sản phẩm formandehyde
I/ Tính chất vật lý:
Formandehyde có công thức hóa học và CH
2
O là khối lợng phân tử là
33,03. Nó là chất khí không màu, mùi xốc, vị chua, độc (tác động đến mắt, da
mũi và cổ họng, kích thích thần kinh ngay cả khi với nồng độ nhỏ) .
Formandehyde hóa 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.
ở trạng thái lỏng và khí formandehyde ổn định ở nhiệt độ thấp hoặc
nhiệt độ thờng (80 ữ 100
o
C) .
Khí formandehyde không polyme hóa ở khoảng 80 hoặc 100
o

1429
5,0233 1,75lg T 0,0063T
T
P(KPa) 10

+ =
Quá trình polyme hóa hoặc trong trạng thái lỏng hoặc trạng thái khí đều
bị ảnh hởng bởi các yếu tố nh : áp suất, độ ẩm và một lợng nhỏ axit formic
song tơng đối nhỏ. Khí formandehyde đạt đợc bằng quá trình hóa hơi para
formandehyde (HCHO)
n
hoặc polyme hóa cao hơn thì đợc - poly - oxy
metylen. Quá trình này đạt đợc từ 90 ữ 100% ở dạng tinh khiết và yêu cầu
phải bảo quản ở 100 ữ 150
o
C nhằm ngăn cản quá trình trùng hợp. Quá trình
phân huỷ hóa học không xảy ra dới 400
o
C .
Khí formandehyde dễ bắt cháy khi ta đa nhiệt độ mồi lửa tới 430
o
C
hỗn hợp với không khí là hợp chất gây nổ. Tính chất cháy nổ formandehyde
thờng dễ xảy ra, đặc biệt là khoảng nồng độ 65 ữ 75% thể tích .
ở nhiệt độ thấp, formandehyde lỏng có thể trộn lẫn đợc với tất cả các
dung môi không phân cực nh : Toluen, ete, chloroform và cũng có thể là
etylaxetat. Khả năng hòa tan giảm khi tăng nhiệt độ của quá trình. Quá trình

Một quá trình nghiên cứu về năng lợng của quá trình tạo thành
metylen glycol từ việc hoà tan formandehyde trong nớc cho thấy tốc độ phản
ứng nghịch chậm hơn phản ứng thuận từ 5 x 10
3
đến 6 x 10
3
lần và tốc độ phản
ứng thuận càng tăng mạnh khi nó xảy ra trong môi trờng dung dịch có tính
axit. Điều này có nghĩa là sự phân bố của các oligome có khối lợng phân tử
cao (n>3) không có sự thay đổi nhanh khi nhiệt độ tăng hoặc có sự pha loãng
dung dịch. Lợng metylen glycol tăng nhanh đồng thời có sự tiêu hao các
oligome nhỏ hơn (n=2 hoặc 3). Trong dung dịch nớc lợng formandehyde ở
dạng monome chỉ chiếm có nhỏ hơn 2% khối lợng. Lợng metylen glycol có
thể đợc xác định bằng phơng pháp dùng sunfit hoặc đo áp suất riêng phần của
formaldehyde. Khối lợng phân tử và lợng monome có thể xác định đợc bằng
phơng pháp quang phổ NMR .
Bảng : Sự phân bố của glocol trong dung dịch formaldehyde (40%, 35
o
C)
N Thành phần (%) N Thành phần (%)
1
2
3
4
5
6
26,28
19,36
16,38
12,33

C
+ Nhiệt độ chớp cháy không có metanol : 85
o
C
+ Nhiệt độ chớp cháy có 15% metanol : 50
o
C
áp suất riêng phần của formandehyde trong các dung dịch nớc phụ
thuộc vào nhiệt độ thể hiện qua bảng sau :
Bảng : áp suất riêng phần của formaldehyde trên dung dịch formalin
ở nhiệt độ và nồng độ khác nhau :
T
o
C Nồng độ formaldehyde (%)
1 5 10 15 20 25 30 35 40
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 0305 0,353 0,389 0,442
40 0,028 0,113 0,202 0,284 0,360 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 0,976 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 2,218
70 0,114 0,558 1,104 1,645 2,182 2,717 2,250 3,780 4,310
Qua nghiên cứu động học của sự tạo thành metylglycol từ hòa tan

formandehyde và 0 ữ 20% trọng lợng metanol ở nhiệt độ 25 ữ 40
o
C .
II/ Tính chất hóa 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 nó có khả năng tham gia nhiều phản
ứng hóa học khác nhau :
H

C

+
= O

-

H
1/ Phản ứng phân huỷ :
ở nhiệt độ 150
o
C thì formandehyde bị phân huỷ thành metanol và oxit
cacbon .
2HCHO CH
3
OH + CO
ở 350
o
C tạo thành CO và H
2 :
HCHO CO + H

Trong khoảng 300 ữ 400
o
C thì hai phản ứng trên xảy ra nhng
nếu > 400
o
C thì sản phẩm lại là CO và H
2

CH
2
O

CO + H
2

Nếu quá trình oxi hóa 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
CO + H
2
Nếu dùng tác nhân oxi hóa là H
2
O
2
thì sản phẩm phản ứng là HCOOH

các andehyt nh purfurrol. Không xảy ra phản ứng ngng tụ Aldol thông thờng
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 hớng Cannizozoro .
5. Phản ứng Tischenko :
Các polyme của formandehyde khi gia nhiệt thì phản ứng với metylat
tạo thành metylformat :
2HCHO
(polyme)
HCOOCH
3

SVTH : Nguyễn Thanh Quang Trang 11
t
o
C, xt
> 400
o
C
t
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Formaldehyde
6. Phản ứng polyme hóa :
Tại nhiệt độ thờng thì formandehyde ở thể khí, khi có vết nớc thì trùng
hợp tạo thành para - formandehyde [HO(CH
2
O)
n
H] màu trắng (n = 8 ữ 100).
Khi đun nóng với H
2
SO

PH
2,0 ữ 4,0
Màu Trong suốt
Hàm lợng metanol %
1 ữ 11
IV/ ứng dụng của sản phẩm formandehyde :
Năm 1992 formalin là một hóa chất có số lợng xếp hạng thứ 23 về
khối lợng các hoá chất sản xuất nhiều trên thế giới, một trong những sản phẩm
hữu cơ quan trọng hàng đầu trong ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ .
Formalin đợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Ví dụ : việc sử dụng formalin ở Mỹ nh sau :
Nhựa ure formaldehyde 25%
Nhựa phenol formaldehyde 25%
Nhựa poli axetal 9%
Pentacritrit 5%
Hexametylen tetramin 5%
SVTH : Nguyễn Thanh Quang Trang 12
70
o
C
350 mmHg
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Formaldehyde
Nhựa metamin 5%
Tera hydrofuran 3%
Các dẫn xuất axetylen 3%
Các mục đích khác 20%
ở nớc ta hiện nay formalin cũng đợc sử dụng rộng rãi để sản xuất các
loại keo dán ure formandehyde, nhựa phenol formandehyde, làm gỗ dán, tấm
lợp, cót ép, nhựa baketít để chế tạo sơn, ngoài ra còn sử dụng trong y học và
trong chăn nuôi

trong sự có mặt của xúc tác bạc, hơi nớc và MeOH ở 680 ữ 720
o
C (quá trình
BASF, độ chuyển hóa MeOH = 97 ữ 98%) .
b. Oxy hoá và dehydro hóa một phần với không khí trong sự có mặt
của sợi lới Ag hoặc Ag tinh thể, hơi nớc và MeOH ở 600 ữ 650
o
C (độ chuyển
hóa ban đầu của MeOH = 77 ữ 78%). Quá trình chuyển hóa kết thúc bằng quá
trình chng cất các sản phẩm và tuần hoàn MeOH cha phản ứng .
2. Chỉ oxy hóa với không khí trong sự có mặt của oxit cải tiến
Mo - Fe-O ở 250 ữ 400
o
C (độ chuyển hóa MeOH = 98 - 99%) .
Quá trình chuyển hóa propan, butan, etylen, propylen, butylen hoặc
các ete để tạo formandehyde không đợc sử dụng trong công nghiệp vì tính
không kinh tế của nó .
Quá trình hydro hóa CO hay oxy hoá metan cũng ít đợc sử dụng trong
công nghiệp vì các quá trình này cho năng suất thấp .
Quá trình sản xuất formandehyde từ metanol có thể đợc dùng qua 2
con đờng trên. Tuy nhiên nếu metanol ban đầu có ngậm nớc hoặc quá trình
sản xuất diễn ra tại áp suất thấp thì đi theo con đờng thứ nhất. Metanol trớc
khi sử dụng phải đợc loại bỏ các hợp chất vô cơ, hữu cơ và tách loại các cấu tử
có nhiệt độ thấp.
I/ Quá trình sản xuất formandehyde sử
dụng xúc tác bạc :
Quá trình sử dụng xúc tác bạc cho việc chuyển hóa metanol để tạo
thành formandehyde thờng đợc tiến hành ở áp suất khí quyển và ở nhiệt độ
680 ữ 720
o

H = - 243 KJ/mol (2) .
CH
3
OH + 1/2 O
2
CH
2
O + H
2
O ,

H = - 159 KJ/mol (3) .
Phạm vi một trong 3 phản ứng có thể tiến hành còn phụ thuộc vào
thông số của quá trình .
Sản phẩm phụ đợc tạo thành theo các phản ứng sau :
CH
2
O CO
2
+ H
2
,



H = 12,5 KJ/mol (4) .
CH
3
OH +


o
C và đạt 99% tại 700
o
C.
Nhiệt độ phụ thuộc vào hằng số cân bằng của phản ứng .
Hằng số cân bằng của phản ứng đợc mô tả nh sau :
Log Kp = (4600/T) - 6,470
Từ các thông số nhiệt động đã đa ra ở các phản ứng (1) đến (6).
Nghiên cứu động học với bạc trên một chất mang đã chỉ ra rằng : Sự tạo thành
formandehyde là một hàm của sự tập trung oxy và lợng oxy còn lại trên bề
mặt sau thời gian phản ứng .
Trong đó :
C
F
: Nồng độ formandehyde .
C
O
: Nồng độ oxy .
K : Hằng số tốc độ phản ứng .
t : Thời gian .
Cơ chế của phản ứng chuyển hóa metanol tạo thành formandehyde vẫn
cha đợc chấp nhận. Tuy nhiên một vài tác giả đã cho rằng có một sự thay đổi
trong cơ chế ở 650
o
C .
Việc tổng hợp formandehyde trên xúc tác bạc đợc tiến hành dới điều
kiện rất khắt khe. Nhiệt độ đo trên bề mặt cũng nh trong xúc tác, nhiệt độ mà
ở đó metanol chiếm u thế so với nhiệt độ mà ở đó formandehyde chiếm u thế
chỉ khác nhau một vài
o

phẩm có nồng độ 40 ữ 50% formandehyde : 1,3% metanol và 0,01% axit
formic. Hiệu suất của quá trình đạt 89 ữ 95% .
Hỗn hợp metanol và nớc đợc dẫn vào cột bay hơi. Không khí sạch đợc
dẫn vào cột chng tách. Hỗn hợp không khí và metanol đợc tạo thành và trong
đó còn có cả một lợng khí trơ (N
2
, H
2
O và 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 đợc quay trở lại thiết bị bay hơi. Sự đòi
hỏi cho quá trình bay hơi của hỗn hợp metanol và nớc đợc 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 đợc dẫn vào thiết bị phản ứng. Trong thiết bị
phản ứng hỗn hợp hơi đợc đi qua các lớp xúc tác Ag có bề dày 25 ữ 30mm.
Lớp xúc tác này đợc 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 đợc gia
nhiệt bằng cách đun nóng ngoài .
Sản phẩm phản ứng sau khi làm lạnh đợc đa vào tháp hấp thụ đệm 4
bậc có làm lạnh trung gian. Nhiệt lợng cần thiết để bốc hơi hỗn hợp metanol -
nớc đợc 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 tới 50%
formandehyde. Sản phẩm cuối cùng chứa 40 ữ 55% khối lợng formandehyde
và mong muốn đạt đợc 0,01% axit formic, 1,3% CH
3
OH. Phần khí thải đợc
dẫn vào thiết bị đốt và sau khi đốt nó tỏa ra một năng lợng khoảng 1970
KJ/m

r
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Formaldehyde
nhiễm môi trờng. Tổng lợng khí cháy là 3 tấn/100 tấn formandehyde sản xuất
đợc.
Dung dịch formandehyde ở giai đoạn thứ ba và thứ tự của tháp hấp thụ
đợc đa tuần hoàn tới thiết bị bốc hơi. Một lợng formandehyde xác định đợc
tuần hoàn vào thiết bị bốc hơi sau đó trộn lẫn với dòng nguyên liệu vào. Kết
quả là hỗn hợp giàu CH
3
OH đợc đa vào thiết bị phản ứng. Trong trờng hợp này
nhiệt độ của giai đoạn thứ hai của tháp hấp thụ là 65
o
C .
Thời gian sống của xúc tác phụ thuộc vào độ tinh thiết, ví dụ một số
hợp chất vô cơ của nguyên liệu đầu có thể gây ngộ độc xúc tác .
Vì formandehyde ăn mòn thép cacbon nên tất cả các phầm mà dung
dịch formaldehyde đi qua phải đợc làm bằng thép chống gỉ. Hơn nữa tất cả
các ống dẫn nớc cũng nh ống dẫn khí phải đợc 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 đờng kính thiết bị tăng .
SVTH : Nguyễn Thanh Quang Trang 17
§å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt Formaldehyde
8
7
6
1. Thiết bò bốc hơi
2. Thiết bò phản ứng
3. Thiết bò trao đổi nhiệt
4. Tháp hấp thụ
5. Nồi hấp thụ nhiệt

ít xảy ra các phản ứng phụ và hiệu suất có thể đạt 91 ữ 92% nhng độ chuyển
hóa chỉ đạt 82 ữ 85%. Dung dịch sau tháp hấp thụ đợc đa đi chng luyện thu
hồi metanol. Sản phẩm sau chng cất chứa 55% formandehyde và 1% metanol.
Quá trình này đã đợc dùng ở một số công ty lớn (ví dụ ICI, Berdew và
Degussa) .
Hỗn hợp gồm không khí sạch và metanol ban đầu đợc dẫn vào thiết bị
bay hơi, kết quả là tạo ra dòng hơi có nhiệt độ cao sau đó đợc dẫn sang thiết bị
phản ứng. Hỗn hợp phản ứng bao gồm một lợng hơi chứa metanol d và quá
trình này tơng tự nh quá trình của BASF. Hơi này đợc đa qua lớp xúc tác bạc
hoặc những lới bạc. Chuyển hóa đạt hoàn toàn khi nhiệt độ đạt 590 ữ 650
o
C.
Những phản ứng không mong muốn đợc ngăn chặn bằng cách hạ nhiệt độ.
Nhiệt tích tụ của phản ứng đợc lấp đi bằng cách làm lạnh và đợc dẫn vào đáy
của tháp hấp thụ. Trong vùng làm lạnh của cột làm lạnh phần lớn metanol, nớc
và formandehyde đợc tách ra. Tại đỉnh cột tất cả những andehyde và metanol
đợc xử lý bằng H
2
O, 42% lợng andehyde từ đáy của cột hấp thụ đợc dẫn vào
cột chng cất dựa theo nguyên tắc gia nhiệt và sự chuyển ngợc dòng. Metanol ở
đáy đợc giữ lại bằng cách đa tới đáy của thiết bị bốc hơi. Một sản phẩm chứa
tới 55% lợng formandehyde và < 1% lợng metanol đợc lấy từ đáy cột chng cất
và làm lạnh. Sau đó dung dịch formandehyde đợc dẫn vào trong cột thiết bị
giảm lợng axit formic nhằm đạt đợc 1 giá trị < 50 mg/kg .
Nếu sản phẩm yêu cầu 50 ữ 55% khối lợng formandehyde và không
nhiều hơn 1% lợng metanol, thì lợng hơi đa vào đợc hạn chế và quá trình này
dùng d lợng metanol .
SVTH : Nguyễn Thanh Quang Trang 19
§å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt Formaldehyde
6. Nồi hơi tận dụng nhiệt

8
3
8
2
1

SVTH : Ngun Thanh Quang Trang 20
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Formaldehyde
II/ Công nghệ sản xuất formanDEhyde sử
dụng xúc tác oxit:
Đến nay công nghệ này mới sản xuất đợc khoảng 1/3 sản lợng
formandehyde của thế giới, song đây là thành tựu đáng kể trong lĩnh vực
nghiên cứu và ứng dụng xúc tác trong công nghiệp. Xúc tác làm việc ở nhiệt
độ thấp (270 ữ 350
o
C) có độ chọn lọc và mức độ chuyển hóa cao hơn xúc tác
bạc .
Xúc tác công nghiệp thờng dùng hiện nay là oxit Fe - oxit molipden
với tỷ lệ :

Mo
Fe
= 1,5 ữ 2,3 đôi khi có thêm một lợng nhỏ V
2
O
5
, CuO, Cr
2
O
3,

và CO
2
.
CH
2
OH + O
2
CO
2
+ H
2
O
CH
2
OH + 1/2 O
2
HCOOH
Do phản ứng tỏa nhiệt lớn nên quá trình đợc tiến hành trong thiết bị
ống chùm, xúc tác đợc đặt trong ống và có đờng kính 15 ữ 25mm chất tải
nhiệt bằng dầu hoặc trực tiếp bằng nớc dới áp suất đợc tuần hoàn giữa các ống
để giải nhiệt phản ứng và tạo thành hơi nớc .
SVTH : Nguyễn Thanh Quang Trang 21
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Formaldehyde
Nh đã biết công nghệ dùng xúc tác oxyt làm việc với nồng độ metanol
thấp nên lợng không khí d lớn (khoảng 3 ữ 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 nh tiêu tốn
nhiều năng lợng 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
metanol - không khí đi vào và tạo hơi nớc, trong khí thải sau thấp hấp thụ có

3. Thiết bò phản ứng
4. Nồi tận dụng nhiệt
5. Thiết bò trao đổi nhiệt
Nguyên liệu
7
6
5
4
2
Nước
Nước
Hơi
Khí thải
Dung dòch
Formaldehyde
50%
Metanol
Hơi nước
Không khí
9
8
3
1
SVTH : Ngun Thanh Quang Trang 23
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Formaldehyde
Thuyết minh dây chuyền :
Trong công nghệ này nguyên liệu metanol đi vào thiết bị bốc hơi (1)
không khí sạch đợc trộn lẫn với khí thải tuần hoàn đợc đun nóng sơ bộ tại thiết
bị trao đổi nhiệt (6) trớc khi đi vào thiết bị bốc hơi. Hỗn hợp hơi ra khỏi thiết
bị bốc hơi đi vào thiết bị phản ứng (3) thiết bị phản ứng có dạng ống chùm,

Hơi
Khí thải
Không khí
2
3
1
Hình 4 :
Sơ đồ công nghệ sản xuất Formalin của viện nghiên cứu xúc tác Novoxibiêc
7. Tháp hấp thụ
8. Quạt thổi không khí
9. Lò đốt xử lý khí thải
4. Thiết bò trao đổi nhiệt đun nóng không khí
5. Trao đổi nhiệt bốc hơi và đun nóng hỗn hợp Metanol - không khí
6. Thiết bò lọc
1. Thiết bò phản ứng
2. Bơm tuần hoàn dầu dẫn nhiệt
3. Nồi tận dụng nhiệt
* Nhỵc ®iĨm cđa d©y chun nµy lµ t¹i th¸p hÊp thơ, s¶n phÈm kh«ng
cã sù håi lu vµ lÊy nhiƯt s¶n phÈm do ®ã ®Ĩ t¨ng sù tiÕp xóc pha vµ h¹ nhiƯt ®é
cđa s¶n phÈm cÇn ph¶i t¨ng chiỊu cao th¸p vµ sư dơng mét lỵng lín. §iỊu nµy
lµm t¨ng chi phÝ cho kh©u hÊp thơ s¶n phÈm.
SVTH : Ngun Thanh Quang Trang 25