SẢN XUẤT FORMANDEHYDE

SẢN XUẤT FORMANDEHYDE SẢN XUẤT FORMANDEHYDE I. GIỚI THIỆU I. GIỚI THIỆU Formandehyde là một trong những hợp chất Formandehyde là một trong những hợp chất hữu cơ có hoạt tính cao, nó là nguyên liệu quan hữu cơ có hoạt tính cao, nó là nguyên liệu quan trọng trong các ngành cônh nghiệp để sản xuất trọng trong các ngành cônh nghiệp để sản xuất các sản phẩm hữu cơ, được sử dụng rộng rãi các sản phẩm hữu cơ, được sử dụng rộng rãi trong đời sống hằng ngày. trong đời sống hằng ngày. • Tình hình sử dụng formandehyde Tình hình sử dụng formandehyde Sử dụng Fomaldêhit(%) Tây Âu Mỹ Nhật -Nhựa nhiệt rắn 61 58 46 Trong đó: Mêlamin - Fomalđêhit 6 4 6 Phênol - Fomalđêhit 9 22 9 Urê - Fomalđêhit 46 32 31 -Pentaerythritol [ C(CH 2 OH) 4 ] 8 7 8 -Nhựa polyaxêtal 6 8 19 -Urotropin (hexamêtylentetramin) 3 5 5 -Butanđiol [ HO(CH 2 ) 4 OH ] 5 11 - -Các ứng dụng khác 17 11 22 • Tình hình sử dụng formandehyde Tình hình sử dụng formandehyde Ở nước ta hiện nay formalin cũng được sử dụng rội rãi để sản xuất các loại keo dán ure-formandehyde,nhựa phênol formandehyde, làm gỗ dán, tấm lợp cốt ép, nhựa bakelit để chế tạo sơn, ngoài ra còn sử dụng trong y học và trong chăn nuôi Ngoài ra formandehyde có khả năng phản ứng cao, là nguyên liệu quan trọng trong ngành tổng hợp hữu cơ và đặc biệt trong sản xuất các polime bằng các phản ứng trùng hợp để tạo ra sản mới. Trong công nghiệp dệt dựa vào tính chất hoá lý cơ bản của Formandehyde. Người ta đã nghiên cứu thành công một số hoá 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 công nghệ hoàn tất vải trong quá trình dệt nhuộm. II. MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA FORMANDEHYDE II. MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA FORMANDEHYDE II.1 . Tính chất vật lý. II.1 . Tính chất vật lý. Formaldehyt (CH Formaldehyt (CH 2 2 O) là chất khí không màu, mùi sốc, vị O) là chất khí không màu, mùi sốc, vị chua và độc (tác động đến mắt, da mũi và cổ họng, kích thích chua và độc (tác động đến mắt, da mũi và cổ họng, kích thích thần kinh ngay cả khi nồng độ nhỏ) thần kinh ngay cả khi nồng độ nhỏ) Formaldehyt hoá lỏng ở -19,2 Formaldehyt hoá lỏng ở -19,2 0 0 C, tỷ trọng của lỏng là C, tỷ trọng của lỏng là 0,8153 ở -20 0,8153 ở -20 0 0 C C và và 0,9172 ở -8 0,9172 ở -8 0 0 C C ,đóng rắn ở ,đóng rắn ở - 80 - 80 0 0 C C dạng bột dạng bột nhão trắng. Ở trạng thái lỏng và khí thì Formaldehyt ổn định ở nhão trắng. Ở trạng thái lỏng và khí thì Formaldehyt ổn định ở nhiệt độ thấp hoặc ở nhiệt độ thường nhiệt độ thấp hoặc ở nhiệt độ thường (80 (80 0 0 C C ÷ ÷ 100 100 0 0 C). C). Khí Formaldehyt không polyme hoá ở 80 Khí Formaldehyt không polyme hoá ở 80 0 0 C hoặc 100 C hoặc 100 0 0 C C và được xem như là khí lý tưởng. và được xem như là khí lý tưởng. Có thể vận chuyển, sử dụng, tiến hành phản ứng fomalđêhit dạng lỏng, dung dịch 35 ÷55% CH 2 O được gọi là dung dịch Fomalin. II.2. Tính chất hoá học . Formandehyde là một chất hữu cơ hoạt động. Do đặc điểm cấu tạo phân tử có sự phân cực của nối đôi nên khả năng tham gia nhiều phản ứng hoá học khác nhau. H C δ+ = O δ- H II.2.1. Phản ứng phân huỷ. Ở nhiệt độ 150 0 C thì Formandehyde bị phân huỷ thành Methanol và oxit cacbon : 2HCHO CH 3 OH + CO Ở 350 0 C tạo thành CO và H 2 HCHO CO + H 2 Ngoài ra, sản phẩm của quá trình phân huỷ có thể là Metan, Methanol, axit formic khi sự có mặt xúc tác kim loại Pt, Cu, Al, Cr. II.2.2. Phản ứng oxy hoá khử. II.2.2. Phản ứng oxy hoá khử. Formanđehyde ở thể khí hoặc thể lỏng hoà tan có thể bị oxi Formanđehyde ở thể khí hoặc thể lỏng hoà tan có thể bị oxi hoá thành axit formic : hoá thành axit formic : CH CH 2 2 O + 1/2 O O + 1/2 O 2 2 HCOOH HCOOH Nếu oxi hoá sâu hơn thì tạo thành CO Nếu oxi hoá sâu hơn thì tạo thành CO 2 2 và nước . và nước . CH CH 2 2 O + O O + O 2 2 CO CO 2 2 + H + H 2 2 O O Trong khoảng nhiệt độ (300 ÷ 400) Trong khoảng nhiệt độ (300 ÷ 400) 0 0 C thì hai phản ứng trên xảy ra C thì hai phản ứng trên xảy ra nhưng nếu > 400 nhưng nếu > 400 0 0 C thì sản phẩm lại là CO và H C thì sản phẩm lại là CO và H 2 2 . . CH CH 2 2 O CO + H O CO + H 2 2 Nếu quá trinh oxi hoá xảy ra nhiệt độ cao và có mặt xúc tác Nếu quá trinh oxi hoá xảy ra nhiệt độ cao và có mặt xúc tác thì phản ứng tạo CO và H thì phản ứng tạo CO và H 2 2 O. O. CH CH 2 2 O + 1/2O O + 1/2O 2 2 CO + H CO + H 2 2 O O Nếu dùng tác nhân oxi hoá là H Nếu dùng tác nhân oxi hoá là H 2 2 thì Sản phẩm thu được là thì Sản phẩm thu được là Methanol. Methanol. Đây là phản ứng thuận nghịch và xảy ra trong quá trình sản Đây là phản ứng thuận nghịch và xảy ra trong quá trình sản xuất Formandehyde có dùng xúc tác bạc, Tuy nhiên để cân bằng xuất Formandehyde có dùng xúc tác bạc, Tuy nhiên để cân bằng dịch chuyển sang vế trái cần tiến hành ở nhiệt độ cao. dịch chuyển sang vế trái cần tiến hành ở nhiệt độ cao. HCHO + H HCHO + H 2 2 CH CH 3 3 OH OH II.2.3. Phản ứng giữa các phân tử Formandehyde II.2.3. Phản ứng giữa các phân tử Formandehyde Ngoài phản ứng giữa các phân tử khác Formanđehye còn có Ngoài phản ứng giữa các phân tử khác Formanđehye còn có thể phản ứng với nhau các phản ứng chúng bao gồm các phản ứng thể phản ứng với nhau các phản ứng chúng bao gồm các phản ứng polyme hoá trong đó phản ứng tạo polyme oximetylen là phản ứng polyme hoá trong đó phản ứng tạo polyme oximetylen là phản ứng đặc trưng nhất. đặc trưng nhất. a. Phản ứng Cannizzaro. a. Phản ứng Cannizzaro. Phản ứng này bao gồm sự khử một phân tử Formanđehye Phản ứng này bao gồm sự khử một phân tử Formanđehye và oxi hoá một phân tử khác : và oxi hoá một phân tử khác : 2HCHO(aq) + H 2HCHO(aq) + H 2 2 O CH O CH 3 3 OH + HCOOH OH + HCOOH Phản ứng xảy ra thuận lợi khi có mặt xúc tác kiềm hoặc đun Phản ứng xảy ra thuận lợi khi có mặt xúc tác kiềm hoặc đun nóng khi có mặt của axit. Với các anđehyde như Purfurol không nóng khi có mặt của axit. Với các anđehyde như Purfurol không xảy ra phản ứng ngưng tụ Aldol thông thường, vì không có các xảy ra phản ứng ngưng tụ Aldol thông thường, vì không có các nguyên tử H hoạt động ở vị trí nguyên tử H hoạt động ở vị trí α α . Do vậy , phản ứng giữa hai . Do vậy , phản ứng giữa hai anđehye loại này hoàn toàn xảy ra theo hướng Cannizzaro. anđehye loại này hoàn toàn xảy ra theo hướng Cannizzaro. b. Phản ứng Tischenko b. Phản ứng Tischenko . . Các polyme của Formandehyde khi gia nhiệt thì phản ứng với Các polyme của Formandehyde khi gia nhiệt thì phản ứng với metylat tạo thành Metylformat: metylat tạo thành Metylformat: 2HCHO 2HCHO (polyme) (polyme) HCOOCH HCOOCH 3 3 c. c. phản ứng polyme hoá. phản ứng polyme hoá. Tại nhiệt độ thường thì Formandehyde ở thể khí, khi có vết Tại nhiệt độ thường thì Formandehyde ở thể khí, khi có vết nước thì trùng hợp tạo thành para- Formandehyde [HO(CH nước thì trùng hợp tạo thành para- Formandehyde [HO(CH 2 2 O) O) n n H] có H] có màu trắng,số mắt xích trùng hợp (n= 8 màu trắng,số mắt xích trùng hợp (n= 8 ÷ ÷ 100). Đây là đặc trưng của 100). Đây là đặc trưng của formanđehye trong dung dịch ở nhiệt đọ phòng. Khi đun nóng với formanđehye trong dung dịch ở nhiệt đọ phòng. Khi đun nóng với H H 2 2 SO SO 4 4 loãng thì para-Formandehyde bị khử trùng hợp tạo thành loãng thì para-Formandehyde bị khử trùng hợp tạo thành Formandehyde . Formandehyde . Formandehyde hoặc para- Formandehyde tác dụng với NH3 tạo Formandehyde hoặc para- Formandehyde tác dụng với NH3 tạo thành hexametyl tetramin hay còn gọi là Utropinb dùng để sản xuất thành hexametyl tetramin hay còn gọi là Utropinb dùng để sản xuất chất dẻo, chất nổ, dược phẩm chất dẻo, chất nổ, dược phẩm 6 HCHO + 4NH 6 HCHO + 4NH 3 3 (CH2) (CH2) 6 6 N N 4 4 + 6H + 6H 2 2 O O III. SẢN XUẤT FORMANDEHYDE III. SẢN XUẤT FORMANDEHYDE Có nhiều phương pháp sản xuất Có nhiều phương pháp sản xuất Formanđehyde Quá trình chuyển hoá propan,butan,etylen, propylen, 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 cũng ít được sử dụng trong công nghiệp vì các quá trình này cho năng suất thấp Ngày nay người ta chủ yếu sản xuất từ Metanol bằng: Quá trình oxi hoá một phần và đehydro hoá một phần với Quá trình oxi hoá một phần và đehydro hoá một phần với không khí với sự có mặt của xúc tác bạc (Ag), hơi nước và MeOH không khí với sự có mặt của xúc tác bạc (Ag), hơi nước và MeOH ở 680 ở 680 0 0 C đến 720 C đến 720 0 0 C (quá trình BASF độ chuyển hoá MeOH = C (quá trình BASF độ chuyển hoá MeOH = 97 97 ÷98)% ÷98)% Oxy hoá và đehdro hoá với một phần không khí trong sự có Oxy hoá và đehdro hoá với một phần không khí trong sự có mặt của sợi lưới bạc hoặc bạc tinh thể, hơi nước và MeOH ở (600 mặt của sợi lưới bạc hoặc bạc tinh thể, hơi nước và MeOH ở (600 ÷650) ÷650) 0 0 C, độ chuyển hoá ban đầu của Methanol là (77 ÷78)%. Quá C, độ chuyển hoá ban đầu của Methanol là (77 ÷78)%. Quá trình chuyển hoá kết thúc bằng quá trình chưng cất các sản phẩm trình chuyển hoá kết thúc bằng quá trình chưng cất các sản phẩm và tuần hoàn MeOH chưa phản ứng và tuần hoàn MeOH chưa phản ứng Oxy hoá trên xúc tác oxyt Fe-Mo, nhiệt độ 290-310 Oxy hoá trên xúc tác oxyt Fe-Mo, nhiệt độ 290-310 0 0 C với độ C với độ chuyển hoá 98-99% chuyển hoá 98-99% Đây là các quá trình pha hơi nên cần tránh tạo hỗn hợp nổ Đây là các quá trình pha hơi nên cần tránh tạo hỗn hợp nổ Metanol-Không khí có thành phần 6 đến 40% thể tích Metanol. Metanol-Không khí có thành phần 6 đến 40% thể tích Metanol. III.1. Công nghệ sản xuất Formandehyde dùng xúc tác Ag. III.1. Công nghệ sản xuất Formandehyde dùng xúc tác Ag. III.1.1. Các phản ứng. III.1.1. Các phản ứng. Quá trình chuyển hoá Methanol thành Formandehytde ở Quá trình chuyển hoá Methanol thành Formandehytde ở điều kiện áp suất khí quyển, nhiệt độ 600-720 điều kiện áp suất khí quyển, nhiệt độ 600-720 0 0 C gồm các phản ứng C gồm các phản ứng chính sau: chính sau: CH CH 3 3 OH OH HCHO + H HCHO + H 2 2 , , ∆ ∆ H = 84KJ/mol (1) H = 84KJ/mol (1) H H 2 2 + 1/2O + 1/2O 2 2 H H 2 2 O , O , ∆ ∆ H = -243 KJ/mol (2) H = -243 KJ/mol (2) CH CH 3 3 OH + 1/2O OH + 1/2O 2 2 HCHO + H HCHO + H 2 2 O , O , ∆ ∆ H = -159 KJ/mol (3) H = -159 KJ/mol (3) Nhiệt độ phản ứng phụ thuộc vào lượng Methanol trong Nhiệt độ phản ứng phụ thuộc vào lượng Methanol trong hỗn hợp với không khí. Điều kiện và áp suất trên thì thành phần và hỗn hợp với không khí. Điều kiện và áp suất trên thì thành phần và hỗn hợp Methanol không khí chứa 45-50% methanol, nằm ngoài hỗn hỗn hợp Methanol không khí chứa 45-50% methanol, nằm ngoài hỗn hợp của Methanol trong không khí 37,7%. hợp của Methanol trong không khí 37,7%. [...]... đồng đều Thêm thiết bị chưng thu hồi Methanol, nên vốn đầu tư ban đầu lớn Chỉ tiêu ngun liệu lớn vì phải bổ sung lượng hơi nước lớn II.cơng nghệ sản xuất Formandehyde sử dụng xúc tác oxit Đến nay cơng nghệ này mới sản xuất được khoảng 1/3 sản lượng Formandehyde trên tồn thế giới, song đây là thành tựu đáng kể trong lỉnh vực nghiên cứu và ứng dụng xúc tác trong cơng nghiệp Xúc tác làm việc ở nhiệt... cháy khí chứa 4,8% CO2, 0,3% CO, 1,8% H2 còn lại NO2, nước, Methanol và Formandehyde) Khí sau khi cháy khơng chứa chất gây ơ nhiễm mơi trường Tổng lượng khí cháy là 3tấn/100 tấn Formandehyde sản xuất được Dung dịch Formandehyde ở giai đoạn thứ 3 và thứ 4 của tháp hấp thụ (4) được đưa tuần hồn vào thiết bị bốc hơi (1) Một lượng Formandehyde xác định được đưa tuần hồn vào thiết bị bốc hơi sau đó trộn... nhiệt bằng cách đun nóng ngồi Sản phẩm phản ứng sau khi làm lạnh được đưa vào tháp hấp thụ đệm bốn bậc (tb4) có làm lạnh trung gian Nhiệt lượng cần thiết để bốc hơi hỗn hợp Methanol- nước được cung cấp nhờ thiết bị trao đổi nhiệt (3) với sản phẩm đáy ở thiết bị hấp thụ Sản phẩm tuần hồn trong giai đoạn đầu có thể tới 50% Formandehyde Sản phẩm cuối chứa (40 ÷55)% khối lượng Formandehyde và mong muốn đạt... nên vốn đầu tư cơ bản lớn Lượng khí thải khơng cháy được, gây ơ nhiễm mơi trường nên cần một lượng dầu nhất định để đốt khí thải này Năng suất của dầy sản xuất bé III CƠNG NGHỆ KHÁC Cơng nghệ Haldor Topsoe A/S sản xuất dung dịch Formandehyde (AF) hay Ure Formandehyde (UFC) ĐẶC RƯNG CỦA CƠNG NGHỆ + Nhiệt độ phản ứng 2000C + Xúc tác FK-2 FK-2 :Fluorocrown Là vật liệu có chỉ số khúc xạ thấp,trọng lượng... làm sạch bụi, vì bụi bám vào bề mặt xúc tác làm giảm hoạt tính của nó IV CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT FORMANĐEHYE IV.1 cơng nghệ chuyển hố hồn tồn Methanol (cơng nghệ BASF) Đặc trưng của cơng nghệ này là duy trì chế độ chuyển hố Methanol ở nhiệt độ cao đến 7200C Do đó Methanol có mức độ chuyển hố cao Sản phẩm có nồng độ (40 ÷50)% Formandehyde, 1,3% Methanol và 0,01% axit Formic Hiệu suất của q trình đạt (89 ÷95)%... của cột làm lạnh phần lớn Methanol,nước và Formandehyde được tách ra Tại đỉnh cột tất cả những Anđehye và Methanol được xử lý bằng nước 42% lượng Anđehye từ đáy của cột hấp thụ được dẫn vào cột chưng cất theo ngun tắt gia nhiệt và sự chuyển ngược dòng methanol ở đáy được gữ lại bằng cách đưa tới đáy của thiết bị bốc hơi Sản phẩm chứa (50 ÷55)% khối lượng Formandehyde và khơng nhiều hơn 1% lương Methanol... ÷55)% khối lượng Formandehyde và khơng nhiều hơn 1% lương Methanol được lấy từ đáy cột chưng cất và làm lạnh Sau đó, dung dịch Formandehyde được dẫn vào cột thiết bị để làm giảm lượng axit Formic trong sản phẩm cuối nhằm đạt được một giá trị nồng độ của axit Formic . (CH2) 6 6 N N 4 4 + 6H + 6H 2 2 O O III. SẢN XUẤT FORMANDEHYDE III. SẢN XUẤT FORMANDEHYDE Có nhiều phương pháp sản xuất Có nhiều phương pháp sản xuất Formanđehyde Quá trình chuyển hoá propan,butan,etylen,. SẢN XUẤT FORMANDEHYDE SẢN XUẤT FORMANDEHYDE I. GIỚI THIỆU I. GIỚI THIỆU Formandehyde là một trong những hợp chất Formandehyde là một trong những hợp chất. • Tình hình sử dụng formandehyde Tình hình sử dụng formandehyde Ở nước ta hiện nay formalin cũng được sử dụng rội rãi để sản xuất các loại keo dán ure -formandehyde, nhựa phênol formandehyde, làm