CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT FOMANDEHIT TRONG THỰC TIỄN
3. Một số phương pháp khác
3.3. Oxi hóa hidrocacbon cao
Oxi hóa propan và butan dưới áp suất 10450 atm và nhiệt độ từ 350 – 4500C, thời gian tiếp xúc của nguyên liệu với vùng nhiệt độ cao là 548 giây. Sản phẩm tạo thành gồm: fomandehit, axetandehit, axit axetic, axeton, etanol và metanol.
Đánh giá phương pháp:
- Ưu điểm: quá trình sản xuất tương đối đơn giản, nguyên liệu dồi dào, giá thành rẻ.
- Nhược điểm: hiệu suất chuyển hóa thấp, sản phẩm có lẫn nhiều sản phẩm phụ, tiến hành ở nhiệt độ cao nên chi phí thiết bị lớn.
Các chi phí để đầu tư xây dựng một nhà máy sản xuất fomandehit có năng suất khác nhau đã được nghiên cứu và so sánh từ các quá trình cơ bản khác nhau. Các quá trình này có nguồn nguyên liệu đầu vào là giống nhau. Để tính toán chi phí cho các quá trình thì ta cần phải tính toán chi tiết và chỉ ra vốn thích hợp để đầu tư, chi phí cho các quá trình sửa chữa thiết bị, số người điều hành công việc và chi phí trả lương cho công nhân, cũng như quá trình biến đổi giá cả trên thị trường. Tuy nhiên hiệu quả về kinh tế cuối cùng của nhà máy phụ thuộc trước tiên không phải là vào công nghệ mà là chi phí cho nguyên liệu metanol. Lợi nhuận thu được từ fomandehit 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.
bị làm bay hơi metanol và nước.
Sơ đồ hoạt động và quá trình khởi động rất đơn giản, có thể khởi động là việc trở lại nhanh chóng sau khi ngưng nghỉ, hoặc sau khi có sự cố xảy ra. Quá trình BASF có một vài điểm thuận lợi khác, fomandehit được nhận từ quá trình cho metanol đi một lần qua lớp xúc tác bạc. Nếu cần dung dịch fomandehit có nồng độ thấp thì ta có thể sử dụng dung dịch metanol thô để thay thế cho metanol tinh khiết (như đã trình bày trong phần công nghệ BASF). Việc khử axit bằng trao đổi ion chưa thật thuận tiện. Khí thải không gây ra một vẫn đề nào bởi vì nó được sử dụng làm nhiên liệu trong nhà máy điện, để tạo ra hơi nước... Xúc tác cần phải thay đổi trong khoảng 8 12 giờ để đem đi tái sinh hoàn toàn mà hoạt tính chỉ thay đổi rất ít.
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 fomandehit. Theo bảng thống kê cho thấy quá trình này có sử dụng nhiều hơi nước và nước làm lạnh hơn so với qúa trình BASF. Một số đặc trưng của quá trình chuyển hóa không hoàn toàn là có một lượng lớn hơi nước được đưa vào trực tiếp trong nguyên liệu ban đầu và nhiệt độ của phản ứng thấp hơn so với quá trình BASF, điều này cho ta một lượng lớn khí hidro trong khí thải và nhiệt lượng từ thành phần khí thải này tỏa ra cỡ 2140 kJ/m3. Mặt khác hệ thống lọc trao đổi ion cũng làm tăng chi phí của quá trình.
Quá trình Formox sử dụng lượng không khí dư trong hỗn hợp với metanol cung cấp vào và yêu cầu ít nhất 13 mol không khí trên một mol metanol nên hỗn hợp sử dụng cho quá trình chuyển hóa bằng xúc tác là hỗn hợp rất dễ cháy. Với việc tái sử dụng lượng khí thải người ta có thể điều chỉnh được thể tích của khí phản ứng làm cho thời gian tiếp xúc với xúc tác lớn hơn 3-3,5 lần so với quá trình xúc tác bạc. Mặt khác điều này làm cho quá trình điều tiết dòng chảy của khí dễ dàng hơn. Tuy nhiên quá trình này không thuận lợi ở chỗ là khí thải của quá trình không thể đốt cháy được điều này gây ảnh hưởng đến môi trường, cho nên phải đầu tư các thiết bị để xử lý khí thải. Để sự ô nhiễm trong không khí qúa trình Formox phải đốt lượng khí thải với nhiên liệu có chứa hợp chất lưu huỳnh và có
công nghệ formox được sử dụng ở rất nhiều nước trên thế giới.
Sơ đồ làm việc BASF có thể tích khí nhỏ, bề mặt tiếp xúc thấp, do đó vốn đầu tư cho quá trình này là thấp nhất trong ba quá trình trên.
Quá trình chuyển hóa propan, butan, etylen, propylen, butylen hoặc các ete để tạo fomandehit không được sử dụng trong công nghiệp vì tính không kinh tế của nó .
Quá trình hydro hóa CO hay oxy hoá metan cũng ít được sử dụng trong công nghiệp vì các quá trình này cho năng suất thấp.
Oxi hóa etilen thủy phân metilen cũng không sử dụng vì nguyên liệu có giá thành cao hơn sản phẩm.
PHẦN 3: KẾT LUẬN
Trên đây là các phương pháp sản xuất fomandehit đã được ứng dụng trong công nghiệp. Mỗi phương pháp có một quy trình công nghệ khác nhau và cũng có những ưu, nhược điểm khác nhau nhưng đều là những phương pháp đã được sử dụng. Nội dung bài tập lớn em đã hoàn thành như sau:
- Phần tổng quan về fomandehit: khái quát về tính chất vật lý, tính chất hóa học cũng như ứng dụng của fomandehit.
- Phần các phương pháp sản xuất fomandehit: giới thiệu về nguyên liệu, sơ đồ và thuyết minh dây chuyền sản xuất của các phương pháp. Đánh giá ưu và nhược điểm của từng phương pháp.
- So sánh được về mặt kinh tế của từng phương pháp.
Do trình độ còn hạn chế nên em chỉ có thể tìm hiểu được một số phương pháp và cũng còn một số phần chưa nắm rõ. Em rất mong được sự góp ý của thầy giáo để em có thể nắm rõ hơn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Bình
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Đỗ Đình Rãng, Đặng Đình Bạch, Nguyễn Thị Thanh Phong (2012), Hóa học hữu cơ tập 1, 2, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam.
- Nguyễn Minh Thảo (2007), Tổng hợp hữu cơ, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.
- Thái Doãn Tĩnh (2007) Cơ chế và phản ứng hữu cơ, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam.
- Hồ Sĩ Thoảng (2006), Giáo trình xúc tác dị thể, Thành phố Hồ Chí Minh.
- Nguyễn Đình Huề - Trần Kim Thanh (1991), Động hóa học và xúc tác, Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội.
- Đặng Như Tại, Ngô Thị Thuận (2011), Hóa học hữu cơ tập 2, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam
- http://hoa.hoctainha.vn/Thu-Vien/Ly-Thuyet.
- http://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki.
- http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-thiet-ke-phan-xuong-san-xuat-formalin-tu- methanol-tren-xuc-tac-ag-nang-suat-50000-tannam-64677/
-http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-nghien-cuu-trien-khai-cong-nghe-san-xuat- formalin-trong-nuoc-la-rat-can-thiet-85477/
MỤC LỤC
---
PHẦN 1: MỞ ĐẦU...1
1. Lý do chọn đề tài:...1
4. Đối tượng nghiên cứu:...2
5. Phương pháp nghiên cứu...2
PHẦN 2: NỘI DUNG...3
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ FOMANDEHIT...3
1. Tính chất vật lý...3
2. Tính chất hóa học:...4
2.2. Phản ứng cộng nucleophin (AN)...5
2.3. Phản ứng oxi hóa và khử...6
2.4. Phản ứng ngưng tụ với các dẫn xuất thế một lần của amoniac...6
2.5. Phản ứng với các chất có nhóm metylen linh động...7
3. Ứng dụng của fomandehit...7
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT FOMANDEHIT TRONG THỰC TIỄN...9
1. Phương pháp sản xuất fomandehit từ metanol...10
1.1. Nguyên liệu phản ứng:...10
1.1.1. Metanol...10
1.1.1.3. Phương pháp sản xuất...11
1.1.1.4. Ứng dụng...11
1.1.2. Oxi...11
1.1.2.1. Tính chất vật lý...11
1.1.2.2. Tính chất hóa học...11
1.1.2.3. Phương pháp sản xuất...12
1.1.2.4. Ứng dụng:...12
1.1.3. Xúc tác bạc...13
1.1.3.1. Tính chất vật lý...13
1.1.3.2. Tính chất hóa học...13
1.1.3.3. Ứng dụng...14
1.1.4. Các hệ xúc tác oxit...14
1.2. Phương pháp sản xuất fomandehit từ metanol sử dụng xúc tác bạc...15
1.2.1. Cơ sở phương pháp...15
1.2.2. Phương pháp chuyển hóa hoàn toàn metanol (công nghệ BASF)...16
1.2.2.1. Sơ đồ dây chuyền sản xuất...16
1.2.2.2. Thuyết minh sơ đồ dây chuyền...16
1.2.2.3. Đánh giá phương pháp...17
1.2.3. Phương pháp chuyển không hóa hoàn toàn và chưng thu hồi metanol...18
1.2.3.1. Sơ đồ dây chuyền...18
1.2.3.2. Thuyết minh sơ đồ dây chuyền...19
1.2.3.3. Đánh giá phương pháp...19
1.3. Phương pháp sản xuất fomandehit từ metanol sử dụng xúc tác oxit...20
1.3.1. Cơ sở phương pháp...20
1.3.2. Quá trình sản xuất fomandehit theo công nghệ Formox...21
1.3.2.1. Sơ đồ dây chuyền...21
1.3.2.2. Thuyết minh sơ đồ dây chuyền...22
1.3.2.3. Đánh giá phương pháp...22
1.3.3. Quá trình sản xuất fomandehit theo của viện nghiên cứu Nôvôxibiêc...23