ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut formalin PHN M U Trong thi k cụng nghip hoỏ hin i hoỏ t nc, vic thỳc y cỏc nghnh cụng nghip mi nhn phỏt trin ang l nhim v ht sc quan trng v cn thit nhm to cho s phỏt trin ca ton b nn kinh t Trong nhng nm cui th k 20 u th k 21 ny cụng ngh hoỏ hc núi chung v cụng ngh tng hp hu c - hoỏ du núi riờng c xem nh l mt nhng nghnh cụng nghip mi nhn ca nc ta Cụng ngh hu c - hoỏ du phỏt trin ỏp ng c cỏc mc tiờu quan trng ca nn kinh t ú l: Cung cp cỏc hoỏ cht c bn cho nghnh tng hp hu c hoỏ du v hoỏ hc, to s thay i ln v c cu v chng loi sn phm ca nghnh hoỏ cht vt liu nh : Sn xut cao su, cht do, t si tng hp, cỏc cht hot ng b mt, phõn bún, thm c protein, cụng ngh cỏc cht sn, dc phm Cung cp cỏc sn phm nng lng cho nhu cu v nhiờn liu ng c, nhiờn liu cụng nghip, nhiờn liu sinh hot v du m bụi trn Trong quỏ trỡnh phỏt trin ca mỡnh nn cụng nghip tng hp hu c c bn li tỏch nhiu lnh vc khỏc nh cụng ngh cỏc cht sn, cụng ngh dc phm , cụng ngh tng hp hu c hoỏ du, cụng ngh sn xut cao su Nhng quan trng nht l cụng ngh tng hp hu c - hoỏ du vỡ tng hp hu c c bn bao gm vic sn xut vi quy mụ ln cỏc cht dựng lm c s v nguyờn liu cho tt c cụng ngh cỏc Trang ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut formalin cht hu c cũn li , cũn tng hp hoỏ du phỏt trin trờn c s cụng ngh cỏc cht hu c i t du m Formandehyde l mt hp cht hu c cú mt t nhiờn v hỡnh thnh t cỏc hp cht hu c bng quỏ trỡnh quang hoỏ khớ quyn kt hp vi s sng trờn trỏi t Nú hỡnh thnh cụ c thp v cú th o dc,nú cú mựi rt khú chu mc dự nng thp 0.5 % 1% Formandehyde cng c to thnh t cỏc hp cht hu c quỏ trỡnh chỏy khụng hon ton Vỡ th formandehyde c tỡm thy chỏy ca ng c xe, nhit nh mỏy, khớ t thm c khúi thuc lỏ Formandehyde l mt hoỏ cht hoỏ hc cụng nghip quan trng v c dựng quỏ trỡnh sn xut ca nhiu nghnh cụng nghip Hin trờn 50 nghnh sn xut cụng nghip s dng formandehyde Formandehyde cng l mt nhng hp cht hu c quan trng cung cp cho cỏc nghnh sn xut cụng nghip v tiờu dựng dng thng phm formandehyde ho tan nc dng dung dch 37 45% c gi l formalin õy l mt nhng bỏn thnh phm quan trng cho nghnh tng hp hu c v cỏc nghnh khỏc nh : nghnh y t dựng p xỏc, ty mựi, nghnh thc phm dựng trỏnh thiu thi, thuc da cụng ngh da dy Formandehyde c tng hp ln u tiờn vo nhng nm 1859 Butlerov thc hin thu phõn Metylenaxetat v ch mựi c trng ca dung dch n nm 1867 Hofman ó tng hp c bng cỏch cho tng Trang ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut formalin hp hi Metanol v khụng khớ i qua lp xỳc tỏc Platin dng xon ó c lm núng Quỏ trỡnh sn xut mang tớnh cụng nghip ó c thc thi vo nm 1882 Tollens khỏm phỏ mt phng phỏp iu chnh lng hi Metanol , t l khụng khớ v s nh hng ca nhiờn liu i vi phn ng Nm 1886 Loew thay th xỳc tỏc dng xon Platin bng xỳc tỏc li ng cú hiu qu hn Mt cụng ty ca c bt u i vo sn xut nm 1889 phm vi thng mi ca andehyde c lan rng Hugo Blank ó tỡm cỏch s dng xỳc tỏc bc vo nm 1910 S phỏt trin ca cụng nghip tip tc kộo di nng xut, loi thit b v nhu cu s dng tng lờn Nm 1905 Badische Anilin v SodaFabrik bt u sn xut formandehyde bi quỏ trỡnh liờn tc, s dng xỳc tỏc bc tinh th Sn lng 30 kg/ ngy di dng dung dch ngm nc 30% lng Metanol cn cho quỏ trỡnh sn xut formandehyde c thu hi t nghnh cụng nghip g bi g cacbon hoỏ S phỏt trin ca vic tng hp metanol di ỏp sut cao Badische Anilin v SodaFabrrik nm 1925 cho phộp quỏ trỡnh sn xut formandehyde trờn phm vi quy mụ ln Hng nm nc ta phi nhp khu formalin sn xut cỏc loi vt liu polime, vt liu cỏch in, cỏc cht m kim loi, cht ph tr cho nghnh dt, cht sỏt trựng cho chn nuụi Do ú vic nghiờn cu thit k phõn xng sn xut formalin l rt cn thit nhm ỏp ng nhu cu s dng nc v gim ti thiu chi phớ nhp khu t nc ngoi Trang ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut formalin PHN I : TNG QUAN Lí THUYT CHNG I : GII THIU V NGUYấN LIU CA QU TRèNH SN XUT FORMALIN I / GII THIU CHUNG Metanol cũn gi l methylacohol hoc ru g, cú cụng thc hoỏ hc l CH3OH, lng phõn t 32,042 Nm 1661 ln u tiờn RobertBoyle ó thu c Metanol sau tinh ch g gim bng sa vụi Sau ú vo nm 1857 Berthelot cng ó tng hp c Metanol bng cỏch x phũng hoỏ methychlorde Trong khong t 1930 ti 1933 ch cú ngun quan trng nht sn xut Metanol l t gim g thu c chng khụ g Ti u nhng nm 1913 Metanol ó c sn xut bng phng phỏp tng hp t CO v H2 n u nhng nm 1920 M PIER v cỏc ng nghip ca hóng BASF da trờn s phỏt trin ca h xỳc tỏc ZnO Cr2O3 ó tin mt bc ỏng k vic sn xut Metanol vi quy mụ ln cụng nghip Vo cui nm1923 quỏ trỡnh ny c thc hin ỏp sut cao ( 25 35 MPa, T0 = 320 4500C ) chỳng c s dng cụng nghip sn xut Metanol hn 40 nm Metanol ỏp sut thp ( 5- 10 MPa, T0 = 200 300 0C) trờn xỳc tỏc CuO vi chn lc cao Hin Metanol sn xut nhiu hn trờn th gii bng phng phỏp tng hp ỏp sut thp Trang ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut formalin cũn phng phỏp chng t gim g ch chim khong 0,003% tng lng Metanol sn xut c II / TNH CHT VT Lí Metanol l cht lng khụng mu , cú tớnh phõn cc, tan nc , BenZen, ru este v hu ht cỏc dung mụi hu c Metanol cú kh nng ho tan nhiu loi nha nhng ớt tan cỏc cht bộo, du Metanol d to hn hp chỏy n vi khụng khớ (7 34 %) , rt c cho sc kho cho ngi , vi lng 10ml tr lờn cú th gõy t vong Mt s hng s vt lý quan trng ca Metanol : Tờn Hng s Nhiờt sụi ( 101,3 KPa) 64,7 0C Nhit úng rn - 97,8 0C T trng cht lng ( O0C - 101,3 KPa) 0,81000 g/cm3 T trng cht lng ( 00C-101,3 KPa ) 0,78664 g/cm Nhit bc chỏy 4700C p suất tới hạn 8,097 MPa Nhiệt độ tới hạn 239,490 C Tỷ trọng tới hạn 0,2715 g/cm3 Thể tích tới hạn 117,9 cm3/mol Hệ số nén tới hạn 0,224 Nhiệt độ nóng chảy 100,3 KJ/kg Trang ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut formalin Nhiệt hoá 1128,8 KJ/kg Nhiệt dung riêng khí(250C- 44,06 Jmol-1 K-1 101,3 KPa) Nhiệt dung riêng lỏng(250C- 81,08 Jmol-1 K-1 101,3 KPa) Độ nhớt lỏng (250C ) 00,5513 mPas Độ nhớt khí (250C) 9,6.10-3 mPas Hệ số dẫn điện (250C ) ( 2-7 ).10-9 Sức căng bề mặt không 2,2 mN/m khí (250 C ) Entanpi tiêu chuẩn ( khí 250C - 200,94 kJ/mol 101,3 kPa ) Entanpi tiêu chuẩn (lỏng 250C -238,91 kJ/mol 101,3 kPa ) Entropi tiêu chuẩn (khí 250C 239,88 Jmol -1 K 101,3 kPa) Entropi tiêu chuẩn (lỏng 250C 127,27 Jmol -1 K 101,3 kPa) Hệ số dẫn nhiệt lỏng (250C ) 190,16 mWm-1K-1 Hệ số dẫn nhiệt (250C ) 14,07 mWm-1K-1 Giới hạn nổ không khí 5,5 44% vol III / TNH CHT HO HC Metanol l hp cht n gin u tiờn dóy ng ng cỏc ru no n chc Hoỏ tớnh ca nú c quyt nh bi nhúm OH Cỏc phn Trang ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut formalin ng ca Metanol i theo hng t liờn kt C-O hoc O-H v c c trng bi s thay th nguyờn t H hay nhúm OH phõn t Mt s phn ng c trng: Phn ng hyrụ hoỏ: CH3OH + H2 CH4 + H2O 2.Phn ng tỏch nc: 2CH3OH CH3 O CH3 + H2 O iu kin: t0 : 1400 xt : H2SO4 c Phn ng ụxy hoỏ : Khi ụxy hoỏ Metanol trờn xỳc tỏc kim loi ( Ag, Pt, Cu ) hay xỳc tỏc ụxit ( Fe,Mo ) hoc hn hp ụxit (V-Mo, Fe-Mo, Ti-Mo) iu kin thớch hp ta thu c Formandehyde v cỏc sn phm ph : CH3OH + 1/2O2 CH2O + H2O + Q , H = -159 KJ/mol Nu ụxy hoỏ sõu hn s to axit formic: CH3OH + O2 HCOOH + H2O Nu ụxy hoỏ hon ton thu c CO2 v H2O: CH3OH + 1/2O2 CO + H2 CH3OH + O2 CO2 + H2O Cỏc phn ng trờn u thc hin iu kin cú nhit , xỳc tỏc 4.Phn ng dehydro hoỏ: Trang ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut formalin Khi tham gia phn ng dehydro hoỏ s to thnh sn phm l CH2O CH3OH CH2O + H2O IV/CH TIấU NGUYấN LIU METANOL SN XUT FORMALIN TRấN XC TC BC Nguyờn liu bao gm: nc mm, Metanol k thut v khụng khớ sch Nc: Trc s dng phi c lm sch cht v lm mm Metanol k thut : - Nhit sụi chng ct ( 760 mmHg ) : 64 64,70C - Hm lng riờng : 0,791 0,792 g/cm3 - Hm lng nc : 0,1% - Hm lng CH3OH : 99 99,5% - Hm lng axit : 0,003% - Hm lng tng andehyde v xeton : 0,008% Trang ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut formalin : 0,002% - Hm lng lu hunh Khụng khớ : Trc a vo thit b phi c lm sch cht trỏnh gõy ng c xỳc tỏc Mt s ch tiờu quan trng ca Metanol : Qui nh Thnh phn Hm lng Metanol 99,85% T trng , d420 0,7928 g/cm3 Khong nhit sụi cc i 0C Hm lng tng andehyde v xeton 0,003 wt Hm lng etanol 0,001% Hm lng hp cht bay hi ca st ( tớnh theo st ) 2.10-6g/l Hm lng lu hunh 0,0001% Hm lng clo 0,0001% Hm lng nc 0,15% PH 7,0 Trang ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut formalin Thi gian kh mu ti thiu (kim tra KMnO4 ) 30 phỳt V/ MT S NG DNG CA METANOL Metanol l mt nhng nguyờn liu v dung mụi quan trng nht cho cụng ngh tng hp hoỏ hc Metanol cũn c coi l nhiờn liu lý tng lnh vc nng lng vỡ chỏy hon ton v khụng gõy ụ nhim S dng lm nguyờn liu cho tng hp hoỏ hc Mc dự tim nng rt ln nhng ch cú mt lng nh Metanol c dựng lnh vc khỏc cũn li khong 70 % sn lng Metanol trờn ton th gii c s dng tng hp hoỏ hc sn xut cỏc hp cht quan trng nh : Formandehyde, Dimetylterephtalat, MTBE, axit axetic Formandehyde: Formandehyde l sn phm quan trng nht tng hp t metanol Khong 40% metanol trờn ton th gii c dựng tng hp Formandehyde vi t l gia tng t 3% Cỏc phng phỏp tin hnh u da trờn quỏ trỡnh oxy hoỏ metanol bng khụng khớ Chỳng ch khỏc l nhit v bn cht ca xỳc tỏc s dng Axitaxetic : axitaxetic c sn xut t quỏ trỡnh cacbonyl hoỏ Metanol cựng vi s cú mt ca CO pha lng v xỳc tỏc ng th CO I, Rhodi-I hoc Ni I Phng phỏp BASF c in tin hnh 65 MPa, cỏc phng phỏp hin i ( Vớ d : Monsanto) tin hnh MPa Bng cỏch thay i cỏc iu kin quỏ trỡnh m ta cú th thu c c anhyric axetic hoc metyleaxetat Khong 9% lng Metanol trờn th Trang 10