NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ QUY TRÌNH SẢN XUẤT FORMALDEHYDE

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ QUY TRÌNH SẢN XUẤT FORMALDEHYDE Dữ liệu: • Công suất 10000 tấn / năm. • Thời gian sửa chữa 30 ngày / năm . • Thành phần methanol đầu vào (%wt.): CH 3 OH – 65, H 2 O – 35. (nồng độ methanol tinh khiết 99% wt.). • Thành phần không khí (%wt.): N 2 – 79; O 2 – 21. • Độ chuyển hóa của methanol 88.5% (độ chuyển hóa có ích 76.4%). • Nhiệt độ đầu vào của hỗn hợp hơi methanol và không khí 120 o C. • Nhiệt độ dòng sản phẩm ra khỏi lò phản ứng 700 o C. • Dòng nguyên liệu đưa vào lò phản ứng: 775 g methanol tương ứng 1 m 3 không khí. ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 1. Thái độ tác phong khi tham gia: 2. Kiến thức chuyên môn: 3. Đánh giá khác: 4. Đánh giá kết quả: Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy cô trường Đại Học Bà Rịa -Vũng Tàu, đặc biệt là các thầy cô khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm của trường đã tạo điều kiện để chúng em thực hiện đồ án công nghệ hóa dầu, hoàn thành tốt chương trình học năm cuối. Và chúng em cũng gửi lời cám ơn chân thành nhất tới TS. Lê Nhật Thùy Giang đã nhiệt tình hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt đồ án công nghệ này. Trong quá trình làm đồ án, khó tránh khỏi sai sót và những lí luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn con hạn chế nên bài báo cáo không thể tránh những thiếu sót… chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy, cô để chúng em học thêm được nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn bài báo cáo thực tập tốt nghiệp sắp tới. Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÍ THUYẾT 2 1.1. Giới thiệu chung về formandehyde 2 1.1.1. Tình hình sản xuất formandehyde 2 1.1.2. Tính chất của formandehyde 2 1.1.2.1. Tính chất vật lý 4 1.1.2.2. Tính chất hóa học 7 1.2. Nguyên liệu tổng hợp 9 1.2.1. Metanol 9 1.2.2. Tính chất vật lý: 9 1.2.3. Tính chất hóa học: 11 1.2.4. Một số ứng dụng của Metanol 11 1.3. Oxy 11 1.3.1. Tính chất vật lý của Oxy 11 1.3.2. Tính chất hóa học 12 1.3.3. Ứng dụng của Oxy 12 1.4. Các phương pháp sản xuất Formaldehyde 12 1.4.1. Quá trình sản xuất formandehyde sử dụng xúc tác bạc 13 1.4.1.1. Công nghệ chuyển hóa hoàn toàn metanol (công nghệ BASF) 14 1.4.1.2. Công nghệ chuyển hóa không hoàn toàn và chưng thu hồi metanol 16 1.4.2. Công nghệ sản xuất formalinhyde sử dụng xúc tác oxit 18 1.4.2.1. Công nghệ đặc trưng của quá trình sản xuất formalin trên cơ sở xúc tác oxit kim loại là công nghệ dựa trên phương pháp formox 19 1.4.2.2. Công nghệ sản xuất formalin của Viện nghiên cứu xúc tác Novoxibiec 20 CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 22 2.1. Lựa chọn công nghệ 22 2.1.1. So sánh các quá trình 22 2.1.2. Lựa chọn công nghệ 24 2.1.3. Thiết kế sơ đồ công nghệ 25 2.1.3.1. Sơ đồ công nghệ 25 2.1.3.2. Một số đặc trưng về quá trình sản xuất formaldehyde dùng xúc tác bạc 28 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ 34 3.1. Cân bằng vật chất 34 3.2. Cân bằng năng lượng 49 3.3. Tính toán thiết bị phản ứng 49 3.3.1. Cân bằng nhiệt lượng thiết bị hóa hơi methanol 52 3.3.2. Cân bằng nhiệt lượng thiết bị làm lạnh sản phẩm 49 3.3.3. Tính toán thiết bị phản ứng 54 3.3.3.1. Lựa chọn thiết bị phản ứng 54 3.3.3.2. Chọn chất tải nhiệt cung cấp cho dây chuyền sản xuất 54 3.3.3.3. Tính thiết bị phản ứng chính 55 3.4. Thiết kế xây dựng 56 3.4.1. Tồn chứa và vận chuyển formaldehyde 56 3.4.2. Biện pháp bảo vệ môi trường 57 3.4.3. Thiết kế xây dựng 57 3.4.3.1. Đặc điểm sản phẩm của nhà máy 57 3.4.3.2. Địa điểm xây dựng 58 3.5. An toàn lao động 60 KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC BẢNG Bảng1.1. Sự phân bố của glycol trong dung dịch formandehyde (40%,35 0 C) 5 Bảng1.2. Áp suất riêng phần của formandehyde trên dung dịch formalin ở nhiệt độ và nồng độ khác nhau 6 Bảng1.3. Một số hằng số vật lý quan trọng của metanol 10 Bảng1.4.So sánh các nhân tố kinh tế trong quá trình sản xuất formaldehyde 23 Bảng 1.5.Cân bằng vật chất phản ứng( 1) 35 Bảng1.6. Cân bằng vật chất phản ứng (2) 35 Bảng 1.7.Cân bằng vật chất phản ứng (3) 37 Bảng 1.8.Cân bằng vật chất phản ứng (4) 37 Bảng 1.9. Cân bằng vật chất phản ứng (5) 38 Bảng 2.0.Cân bằng vật chất lò phản ứng 40 Bảng 2.1.Nhiệt dung riêng của dòng nguyên liệu và sản phẩm 41 Bảng 2.2. Nhiệt dung mol của dòng nguyên liệu và sản phẩm 44 Bảng 2.3. Nhiệt dung riêng của quá trình 46 Bảng 2.4.Tổng Enthalpy các phản ứng 48 Bảng 2.5.Cân bằng nhiệt lượng của lò phản ứng 49 Bảng 2.6.Nhiệt dung mol của dòng nguyên liệu đi ra thiết bị hóa hơi 51 Bảng 2.7.Cân bằng nhiệt lượng thiết bị hóa hơi nguyên liệu 52 Bảng 2.8.Nhiệt dung mol dòng sản phẩm đầu ra thiết bị làm lạnh ở 300 o C 53 Bảng 2.9.Cân bằng nhiệt lượng thiết bị làm lạnh sản phẩm 53 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Công nghệ chuyển hóa hoàn toàn metanol ( Công nghệ BAFS) 16 Hình 1.2. Dây truyền sản xuất Formandehyde có chưng tách methanol 17 Hình 1.3. Công nghệ Fomox thực hiện chuyển hóa Metanol thành Formandehyde trên hệ xúc tác oxit 19 Hình1.4. Sơ đồ sản xuất formalin viện xúc tác Novoxibiec 20 [...]... không phải là vào công nghệ mà là chi phí cho nguyên liệu metanol Lợi nhuận thu được từ formaldehyde phụ thuộc vào giá cả của vật liệu thô, mà theo tính toán đã chiếm lớn hơn 80% tổng chi phí cho quá trình sản xuất Điều đặc trưng của quá trình BASF là sản xuất dung dịch formaldehyde 50% có sử dụng hệ CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 Lựa chọn công nghệ thống mà trong đó nhiệt từ thiết bị hấp... Hình 1.2 Dây truyền sản xuất formandehyde có chưng tách metanol Chú thích: 1 Thiết bị bốc hơi 6 Nồi hơi tận dụng nhiệt 2 Thiết bị phản ứng 7 Thiết bị làm lạnh 3 Thiết bị trao đổi nhiệt 8 Đun quá nhiệt 4 Tháp chưng 9 Thiết bị trao đổi ion 5 Thiết bị hấp thụ Trang 28 1.4.2 Công nghệ sản xuất formalinhyde sử dụng xúc tác oxit Đến nay công nghệ này mới sản xuất được khoảng 1/3 sản lượng formaldehyde của thế... vận chuyển và sử dụng cho thiết bị làm bay hơi metanol và nước Sơ đồ hoạt động và quá trình 2.1.1 So sánh các quá trình Các chi phí để đầu tư xây dựng khởi động rất đơn giản, có thể khởi một nhà máy sản xuất formaldehyde động là việc trở lại nhanh chóng sau có năng suất khác nhau đã được khi ngưng nghỉ, hoặc sau khi có sự nghiên cứu và so sánh từ các quá cố xảy ra Quá trình BASF có một trình cơ bản... 174.5 3.3 211 3 Còn đối với quá trình chuyển hóa không hoàn toàn và chưng thu hồi metanol, quá trình này có sử dụng thiết bị chưng cất cuối cùng để chung thu hồi metanol và formaldehyde Theo bảng thống kê cho thấy quá trình này có sử dụng kinh tế trong quá trình sản xuất nhiều hơi nước và nước làm lạnh formaldehyde hơn so với qúa trình BASF Một số đặc trưng của quá trình chuyển hóa Chi phí Chi phí... nghệ sản xuất formalin trên cơ sở xúc tác oxit kim loại được đưa vào sử dụng, nó có ưu thế về độ chuyển hoá và độ chọn lọc cao Tuy nhiên sản lượng của công nghệ này chỉ chiếm 1/3 tổng sản lượng trên toàn thế giới Có 3 quá trình sản xuất formandehyde từ methanol 1 Quá trình oxy hoá một phần và dehydro hoá một phần với không khí trong sự có mặt của xúc tác Ag, hơi nước và MeOH ở 680 đến 720 oC (Quá trình. .. thụ, sản phẩm không có sự hồi lưu và lấy nhiệt sản phẩm do đó để tăng sự tiếp xúc pha và hạ nhiệt độ của sản phẩm cần phải tăng chiều cao tháp Điều này làm tăng chi phí sản xuất Một nhược điểm nữa là sản phẩm thu được có nồng độ không cao Ưu điểm: Không có Metanol trong sản xuất, ít axit formic(0.02%), thời gian lưu của xúc tác lâu trong điều kiện có truyền nhiệt đoạn nhiệt, Hình1.4.Sơ đồ sản xuất. .. sau chưng cất chứa 55% 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... 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 1 giá trị < 50 mg/kg Trang 27 GVHD: TS Lê Nhật Thùy Giang Đồ án công nghệ Nếu sản phẩm yêu cầu 50 ÷ 55% khối lượng formaldehyde và không nhiều hơn 1% lượng metanol, thì lượng hơi đưa vào được hạn chế và quá trình này... Đồ án công nghệ 1.4 Các phương pháp sản xuất formaldehyde Hiện nay trên thế giới formalin được sản xuất chủ yếu từ methanol Sản xuất formalin bằng phương pháp oxy hoá trực tiếp khí tự nhiên cũng đã được một số nước thử nghiệm nhưng vì hiệu suất chuyển hoá các sản phẩm oxy hoá thấp nên phương pháp này ít được sử dụng Vào những năm 1905 đến 1910, sản xuất formalin với quy mô công nghiệp thường sử dụng... 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 CH3OH được đưa vào thiết bị phản ứng Trong trường hợp này nhiệt độ của giai đoạn thứ hai của tháp hấp thụ là 65oC 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 formaldehyde . ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ QUY TRÌNH SẢN XUẤT FORMALDEHYDE Dữ liệu: • Công suất 10000 tấn / năm. • Thời gian sửa chữa 30 ngày / năm . • Thành phần methanol đầu vào (%wt.): CH 3 OH. 19 1.4.2.2. Công nghệ sản xuất formalin của Viện nghiên cứu xúc tác Novoxibiec 20 CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 22 2.1. Lựa chọn công nghệ 22 2.1.1. So sánh các quá trình 22 2.1.2 nguyên liệu khí tự nhiên và khí đồng hành rất lớn để sản xuất metanol và formandehyde. Do vậy vấn đề nghiên cứu triển khai công nghệ sản xuất formandehyde ở nước ta là rất cần thiết. Để đáp ứng nhu