I. Quá trình tổng hợp formaldehyt từ rượu metanol 1 Tính chất của Formaldehyt
b.Quá trình chuyển hóa không hoàn toàn và thu hồi Metanol bằng tháp chưng cất
chưng cất
Hình 2: Sơ đồ công nghệ tổng hợp Formaldehyt bằng quá trình chuyển hóa không hoàn toàn và thu hồi MeOH bằng tháp chưng cất
a. Thiết bị bốc hơi f. Tháp hấp thụ
b. Máy nén khí g. Thiết bị sản xuất hơi nước
j f i e g d c b a khí thải hơi nước nước hơi nước Metanol h k.khí hơi nước nước HCHO 50%m hơi nước nước h h h
c. Thiết bị phản ứng h. Thiết bị làm lạnh
d. Thiết bị làm lạnh i. Thiết bị trao đổi nhiệt dùng hơi nước e. Tháp chưng tách MeOH j. Tháp trao đổi ion tách a.formic
Thuyết minh: Metanol và không khí được đưa vào thiết bị bốc hơi (a); tại đây xảy ra quá trình trộn lẫn giữa hơi MeOH và không khí. Hỗn hợp hơi tạo thành khi đi ra khỏi thiết bị bốc hơi được kết hợp với dòng hơi bên ngoài sau đó đi qua thiết bị TĐN (i) để đạt đến nhiệt độ phản ứng từ 590 ÷ 650oC rồi đi vào TBPƯ (c). Tại đây hỗn hợp hơi nguyên liệu được đi qua lớp xúc tác chứa tinh thể Ag hoặc chảy qua các lớp Ag và xảy ra quá trình chuyển hóa không hoàn toàn. Ngay sau khi ra khỏi lớp Ag xúc tác , hỗn hợp sản phẩm tạo thành được đưa ngay đến thiết bị làm lạnh bằng nước (d). Thiết bị làm lạnh này đặt ngay dưới TBPƯ. Sau đó hỗn hợp được đưa vào đáy tháp hấp thụ (f). Trong thiết bị này xảy ra sự tiếp xúc ngược chiều giữa hơi sản phẩm và nước. Quá trình này hầu như làm ngưng tụ toàn bộ HCHO, H2O và MeOH có trong hỗn hợp sản phẩm. Ơ đáy tháp thu được dung dịch MeOH và HCHO chứa khoảng 42% m HCHO. Dung dịch này được đưa đến tháp chưng cất (e), một phần được sử dụng làm hồi lưu. Sản phẩm đỉnh của tháp hấp thụ được đưa đến thiết bị TĐN (g) dùng để sản xuất hơi nước; sau đó đưa đến lò đốt để xử lý trước khi thải ra môi trường.
Tại tháp chưng cất (e) có sử dụng thiết bị đun sôi lại bằng hơi nước, và ở đáy tháp thu được dung dịch HCHO 50% m với hàm lượng MeOH 1%m. dung dịch này được đưa đến thiết bị trung hòa nhằm giảm làm giảm độ chua gây ra do acid formic đến một gía trị < 50mg/kg.
Đỉnh của tháp chưng cất thu được dung dịch MeOH, một phần được hối lưu, một phần được kết hợp với MeOH nguyên liệu làm nguyên liệu cho tháp bốc hơi.
I.2. Quá trình oxy hóa MeOH thành HCHO - Quá trình Formox
Đây là quá trình tổng hợp HCHO mới bằng phương pháp oxy hóa MeOH với lượng dư không khí cùng với sự có mặt của xúc tác Fe cải tiến - Molybden - Vanadi
oxyt [Fe2(MoO4)3 - V2O5] làm việc theo cơ chế oxy hóa - khử ở nhiệt độ 250÷400oC cho độ chuyển hóa cao từ 98 ÷ 99%.
Tiêu biểu là quá trình Formox được mô tả bằng phản ứng 2 giai đoạn trong trạng thái thể khí (g), bao gồm sự oxy hóa (Kox) và sự khử (Kred) xúc tác.
CH3OH (g) + Kox → HCHO (g) + H2O + Kred
Kred + 1/2 O2 (g) → Kox ∆H = -159 kJ/mol
Sơ đồ công nghệ của quá trình Formox:
Hình 3: Sơ đồ công nghệ của quá trình Formox
a. Thiết bị bốc hơi f. Tháp hấp thụ HCHO
b. Máy nén khí g. Dầu tải nhiệt
c. Thiết bị phản ứng h. Thiết bị làm lạnh
d. Thiết bị làm lạnh i. Tháp trao đổi ion tách acid formic e. Thiết bị trao đổi nhiệt
f g d b i c b a hơi nước nước hơi nước Metanol k.khí HCHO 55%m h e khí thải nước
Thuyết minh: MeOH nguyên liệu được cho vào thiết bị bốc hơi (a). Không khí từ khí quyển được quạt hút vào kết hợp với dòng khí thoát ra từ đỉnh tháp hấp thụ (f) được gia nhiệt nhờ thiết bị TĐN (e) trước khi đưa vào thiết bị bốc hơi (a). Thiết bị trao đổi nhiệt (e) này nhằm thu hồi lượng nhiệt của sản phẩm khi đi ra khỏi TBPƯ (c). Hỗn hợp hơi tạo thành sẽ được đưa đến TBPƯ (c). tại đây hơi nguyên liệu sẽ đi qua các ống có chứa xúc tác. Phản ứng xảy ra trong các ống xúc tác này.
Một thiết bị tiêu biểu cho quá trình này có đường kính 2,5 m chỉ chứa đựng các ống xúc tác có chiều sài khoảng 1,0 ÷ 1,5 m. Bên ngoài các ống có dòng dầu truyền nhiệt nhằm thu nhiệt do phản ứng toả ra từ trong ống chứa xúc tác. lượng nhiệt này dùng để sản xuất hơi nước thông qua thiết bị TĐN (d). Quá trình này sử dụng lượng dư không khí
Sản phẩm khí tạo thành sau khi ra khỏi TBPƯ sẽ được làm lạnh xuống còn 110oC nhờ thiết bị TĐN (e) và đưa qua đáy tháp hấp thụ (f). HCHO trong khí sản phẩm sẽ được ngưng tụ ở đáy thiết bị hấp thụ, một phần đưa đi làm lạnh để sử dụng làm dòng hồi lưu, phần lớn còn lại được đưa đi qua thiết bị trung hòa nhằm làm giảm độ chua do a.formic gây ra trong sản phẩm .
Sản phẩm cuối cùng của quá trình có thể đạt 55%m HCHO với hàm lượng nhỏ 0,5÷1,5% khối lượng MeOH. Kết quả của sự chuyển hóa MeOH đạt từ 95÷99% mol và phụ thuộc vào độ chọn lọc, hoạt tính và nhiệt độ của xúc tác. Hiệu suất toàn bộ của quá trình này là 88÷91% mol
Bảng so sánh các chỉ tiêu kinh tế các quá trình :
Các chỉ tiêu
Quá trình chuyển hóa hoàn toàn
(BASF) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Quá trình chuyển hóa không hoàn toàn
và thu hồi MeOH
Quá trình Formox Tổng giá trị đầu tư
106.USD 6,6 8,6 9,6
Tiêu hao nguyên liệu MeOH
(tính cho 1 kg HCHO)
1,24 1,22 1,15
II. Quá trình tổng hợp Styren: C6H5-CH=CH2 1. Tính chất của Styren
• Ơ điều kiện thường, styren là một chất lỏng không màu có ts = 145oC ở 0,1MPa; d420=0,907
• Ưng dụng:
o Styren dễ polyme hóa khi nung nóng hay dưới ảnh hưởng của các chất khởi đầu và tạo ra polyme rắn: polystyren
n C6H5 − CH = CH2 → [− CH − CH2−]n
C6H5
Polystyren có tính cách điện tốt và độ bền hóa học cao; dùng để chế tạo các chi tiết của công nghệ điện - điện tử, làm chất dẻo, xốp, nhựa. o Styren tham gia quá trình đồng trùng hợp với Butadien để sản xuất
cao su tổng hợp • Sản xuất :
o Hầu như toàn bộ Styren được sản xuất bằng phương pháp dehydro hóa etylbenzen
C6H5 − CH2− CH3 → C6H5 − CH = CH2 + H2
o 2 phương pháp mới đang nghiên cứu:
kết hợp oxy hóa benzen với etylen xúc tác bằng Pd
C6H6 + C2H4 + 1/2 O2 → C6H5 − CH = CH2 + H2O ngưng tụ oxy hóa toluen thành Stylben, sau đó stylben phân ngưng tụ oxy hóa toluen thành Stylben, sau đó stylben phân
huỷ cùng với etylen tạo ra styren
C6H5 − CH3 + O2 → C6H5 − CH = CH − C6H5 + H2O C6H5 − CH = CH − C6H5 + C2H4 → 2 C6H5 − CH = CH2