Tổng quan về Qúa trình sản xuất Formaldehyde

Mục lục MỞ ĐẦU2 PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ FORMANDEHYDE3 PHẦN 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT. 3 2.1.2.1. Tính chất vật lý:3 2.2.1.2.2.Ứng dụng:3 2.2.1.3.Nguyên liệu oxy.3 2.1.3.1 Tính chất vật lý:3 2.2.1.2.2.Ứng dụng:3 2.2.1.4. Xúc tác muối đồng CuCl2.3 2.2.1.4.2. Ứng dụng:3 2.2.2.Cơ Sở Phương Pháp:3 2.2.3.Sơ đồ dây chuyền sản xuất.3 2.2.3.1.Sơ đồ dây chuyền.3 2.2.3.2.Thuyết minh sơ đồ dây chuyền.3 PHẦN 3:KẾT LUẬN3 MỞ ĐẦU Formaldehyde là một hóa chất hóa học công nghiệp quan trọng và được dùng trong quá trình sản xuất của rất nhiều ngành công nghiệp. Hiện nay có trên 50 ngành công nghiệp sử dụng formaldehyde. Formaldehyde cũng là một trong những hợp chất hữu cơ quan trọng để cung cấp cho các ngành sản xuất công nghiệp và tiêu dùng, nó ở dạng thương phẩm formaldehyde hòa tan trong H2O ở dạng dung dịch 37% - 50% được gọi là formalin. Đây là một trong những bán thành phẩm quan trọng cho ngành tổng hợp hữu cơ và nhiều ngành khác như: ngành y tế dùng để ướp xác, tẩy mùi, ngành thực phẩm dùng để tránh thiu thối, thuộc da trong công nghệ thuộc da giày . Formaldehyde được tổng hợp lần đầu tiên vào những năm 1859. Khi Butlerov thực hiện thuỷ phân metylen axetal và chỉ ra mùi đặc trưng của dung dịch. Đến năm 1867 Hofman đã tổng hợp được formaldehyde bằng cách cho hỗn hợp hơi metanol và không khí đi qua lớp xúc tác platin ở dạng sợi xoắn đã được làm nóng. Quá trình sản xuất mang tính công nghiệp đã được thực thi vào năm 1882 khi Tollens khám phá ra một phương pháp điều chỉnh lượng hơi metanol tỷ lệ không khí và xác định hiệu suất của phản ứng . Năm 1886 Loew thay thế xúc tác dạng sợi xoắn platin bằng xúc tác lưới đồng có hiệu quả hơn. Một công ty của Đức bắt đầu đi vào sản xuất và năm 1889 sản xuất thương mại của formaldehyde được bắt đầu. Một hãng khác của Đức, đã sử dụng xúc tác bạc cho quá trình này vào năm 1910. Năm 1905 Badische Anilin và Soda Fabrik bắt đầu sản xuất formaldehyde bởi quá trình liên tục, sử dụng xúc tác Ag tinh thể. Sản lượng formaldehyde là 30 kg/ngày dưới dạng dung dịch nước 30% khối lượng. Metanol cần thiết đối với quá trình sản xuất formaldehyde được thu hồi từ ngành công nghiệp gỗ nhờ quá trình nhiệt phân. Sự phát triển của việc tổng hợp metanol dưới áp suất cao do Badische Anilin và Soda Fabrik năm 1925 cho phép quá trình sản xuất formaldehyde trên phạm vi công nghiệp với quy mô rộng lớn . Hàng năm ở Việt Nam phải nhập khẩu formalin để sản xuất các vật liệu polime, vật liệu cách điện, cách nhiệt chất mạ kim loại, chất phụ trợ cho công nghiệp dệt, chất sát trùng cho chăn nuôi . Do đó việc nghiên cứu thiết kế phân xưởng sản xuất formalin là rất cần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nước và giảm thiểu chi phí nhập khẩu từ nước ngoài. Vì vậy, chúng em được ThS. Đinh Thị Phương Anh giao Tiểu luận môn học “Các Quá trình Cơ bản Tổng hợp Hữu cơ” với đề tài “Tổng quan về Qúa trình sản xuất Formaldehyde”. Sau một thời gian tìm hiểu tài liệu, nội dung Tiểu luận môn học của chúng em bao gồm hai phần: · Phần 1: Tổng quan về Formandehyde · Phần 2: Các phương pháp sản xuất Formandehyde · Phần 3:kết luận

docx20 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 28/12/2012 | Lượt xem: 5259 | Lượt tải: 17download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tổng quan về Qúa trình sản xuất Formaldehyde, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Mục lục MỞ ĐẦU 2 PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ FORMANDEHYDE 4 PHẦN 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT 5 2.1.2.1. Tính chất vật lý: 6 2.2.1.2.2.Ứng dụng: 7 2.2.1.3.Nguyên liệu oxy. 14 2.1.3.1 Tính chất vật lý: 14 2.2.1.2.2.Ứng dụng: 15 2.2.1.4. Xúc tác muối đồng CuCl2. 15 2.2.1.4.2. Ứng dụng: 16 2.2.2.Cơ Sở Phương Pháp: 17 2.2.3.Sơ đồ dây chuyền sản xuất. 17 2.2.3.1.Sơ đồ dây chuyền. 17 2.2.3.2.Thuyết minh sơ đồ dây chuyền. 18 PHẦN 3:KẾT LUẬN 20 MỞ ĐẦU Formaldehyde là một hóa chất hóa học công nghiệp quan trọng và được dùng trong quá trình sản xuất của rất nhiều ngành công nghiệp. Hiện nay có trên 50 ngành công nghiệp sử dụng formaldehyde. Formaldehyde cũng là một trong những hợp chất hữu cơ quan trọng để cung cấp cho các ngành sản xuất công nghiệp và tiêu dùng, nó ở dạng thương phẩm formaldehyde hòa tan trong H2O ở dạng dung dịch 37% - 50% được gọi là formalin. Đây là một trong những bán thành phẩm quan trọng cho ngành tổng hợp hữu cơ và nhiều ngành khác như: ngành y tế dùng để ướp xác, tẩy mùi, ngành thực phẩm dùng để tránh thiu thối, thuộc da trong công nghệ thuộc da giày... Formaldehyde được tổng hợp lần đầu tiên vào những năm 1859. Khi Butlerov thực hiện thuỷ phân metylen axetal và chỉ ra mùi đặc trưng của dung dịch. Đến năm 1867 Hofman đã tổng hợp được formaldehyde bằng cách cho hỗn hợp hơi metanol và không khí đi qua lớp xúc tác platin ở dạng sợi xoắn đã được làm nóng. Quá trình sản xuất mang tính công nghiệp đã được thực thi vào năm 1882 khi Tollens khám phá ra một phương pháp điều chỉnh lượng hơi metanol tỷ lệ không khí và xác định hiệu suất của phản ứng . Năm 1886 Loew thay thế xúc tác dạng sợi xoắn platin bằng xúc tác lưới đồng có hiệu quả hơn. Một công ty của Đức bắt đầu đi vào sản xuất và năm 1889 sản xuất thương mại của formaldehyde được bắt đầu. Một hãng khác của Đức, đã sử dụng xúc tác bạc cho quá trình này vào năm 1910. Năm 1905 Badische Anilin và Soda Fabrik bắt đầu sản xuất formaldehyde bởi quá trình liên tục, sử dụng xúc tác Ag tinh thể. Sản lượng formaldehyde là 30 kg/ngày dưới dạng dung dịch nước 30% khối lượng. Metanol cần thiết đối với quá trình sản xuất formaldehyde được thu hồi từ ngành công nghiệp gỗ nhờ quá trình nhiệt phân. Sự phát triển của việc tổng hợp metanol dưới áp suất cao do Badische Anilin và Soda Fabrik năm 1925 cho phép quá trình sản xuất formaldehyde trên phạm vi công nghiệp với quy mô rộng lớn . Hàng năm ở Việt Nam phải nhập khẩu formalin để sản xuất các vật liệu polime, vật liệu cách điện, cách nhiệt chất mạ kim loại, chất phụ trợ cho công nghiệp dệt, chất sát trùng cho chăn nuôi ... Do đó việc nghiên cứu thiết kế phân xưởng sản xuất formalin là rất cần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nước và giảm thiểu chi phí nhập khẩu từ nước ngoài. Vì vậy, chúng em được ThS. Đinh Thị Phương Anh giao Tiểu luận môn học “Các Quá trình Cơ bản Tổng hợp Hữu cơ” với đề tài “Tổng quan về Qúa trình sản xuất Formaldehyde”. Sau một thời gian tìm hiểu tài liệu, nội dung Tiểu luận môn học của chúng em bao gồm hai phần: Phần 1: Tổng quan về Formandehyde Phần 2: Các phương pháp sản xuất Formandehyde Phần 3:kết luận PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ FORMANDEHYDE 1.1.Tính chất vật lí Formaldehyde là một chất khí không màu, mùi hăng mạnh ở nhiệt độ phòng, nó rất dễ hòa tan trong nước và chủ yếu được bán ra dưới dạng dung dịch 37% trong nước được gọi theo tên thương phẩm là formalin hay foocmôn. Trong nước, formaldehyde bị polyme hóa và formalin trên thực tế chứa rất ít formaldehyde ở dạng đơn phân CH2O. Thông thường, các dung dịch này chứa thêm một chút methanol để hạn chế sự polyme hóa. Phân tử gam: 30,03 g/mol Công thức cấu tạo: CH2O / Tỷ trọng và pha: 1 g/m3, khí Độ hòa tan trong nước: > 100 g/100 ml (20 °C) Điểm nóng chảy: -117 °C (156 K) Điểm sôi: -19.3 °C (253.9 K) 1.2.Tính chất hóa học: 1.2.1. Tính chất của nhóm -CHO Phản ứng khử tạo alcol, hyrocbon, amin hóa Phản ứng oxy hóa tạo axit Phản ứng cộng hợp Phản ứng cannizzaro: có xúc tác bazo tạo axit formic và methanol Các phản ứng hóa học có sự tham gia của lien kết C- H 1.2.2. Formaldehyde là một chất có ái lực điện tử (electrophil). Nó có thể tham gia vào các phản ứng thế thơm ái lực điện tử với các hợp chất thơm và cũng có thể tham gia các phản ứng cộng ái lực điện tử với các anken. 1.3. Ứng dụng Formaldehyde được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp dệt, nhựa, chất dẻo (chiếm tới một nửa tổng số formaldehyde tiêu thụ), trong giấy, sơn, xây dựng, mỹ phẩm, thuốc nhuộm tóc,  keo dán,  thuốc nổ, các sản phẩm làm sạch, trong thuốc và sản phẩm nha, giấy than, mực máy photocopy... làm chất khử trùng trong nông nghiệp và thủy sản. Formaldehyde có tính sát trùng cao nên trong y học sử dụng để diệt vi khuẩn, sát trùng và là dung môi để bảo vệ các  mẫu thí nghiệm, các cơ quan trong cơ thể con người, ướp xác... Formaldehyde dễ dàng kết hợp với các protein (thường là thành phần các loại thực phẩm) tạo thành những hợp chất bền, không thối rữa, không ôi thiu, nhưng rất khó tiêu hóa. Chính tính chất này đã bị lợi dụng để kéo dài thời gian bảo quản của các thực phẩm như bánh phở, hủ tiếu, bún, bánh ướt...và cả trong bia để chống cặn vì giá thành thấp. PHẦN 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT 2.1. Phương pháp sản xuất Formaldehyde đi từ methanol và oxy 2.1.1. Nguyên liệu phản ứng: Methanol 2.1.1.1. Tính chất vật lý Methanol có công thức hóa học: CH3OH là chất lỏng không màu, trong suốt và có mùi đặc trưng. Tỷ trọng : 0.792 Điểm đông đặc: - 97,5oC Điểm sôi: 64,8oC Điểm chớp cháy: 11oC 2.1.1.2. Tính chất hóa học Tính chất của ancol Phản ứng este hóa Phản ứng oxy hóa 2.1.1.3.Ứng dụng Được sử dụng trực tiếp trong quá trình sản xuất formaldehyde, acid acetic. Sử dụng trong ngành sơn, mực in, thuốc bảo vệ thực vật. 2.1.2.Nguyên liệu oxy. 2.1.2.1. Tính chất vật lý: Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, ôxy là chất khí không màu, không mùi và không vị có công thứ phân tử là O2 Nhiệt độ nóng chảy: 54,36 K -218,79 °C, -361,82 °F Nhiệt độ sôi: -297,31 °F -182,95 °C, 90,20 K, Điểm tới hạn: 154,59 K, 5,043 MPa Nhiệt lượng nóng chảy (O2): 0,444 kJ·mol−1 Nhiệt lượng bay hơi(O2): 6,82 kJ·mol−1 Nhiệt dung (O2): 29,378 J·mol−1·K−1 2.2.1.2.2.Ứng dụng: Ôxy được sử dụng làm chất ôxy hóa, chỉ có flo có thế điện âm cao hơn nó. Ôxy lỏng được sử dụng làm chất ôxy hóa trong tên lửa đẩy. Ôxy là chất duy trì sự hô hấp, vì thế việc cung cấp bổ sung ôxy được thấy rộng rãi trong y tế. Những người leo núi hoặc đi trên máy bay đôi khi cũng được cung cấp bổ sung ôxy. Ôxy được sử dụng trong công nghệ hàn cũng như trong sản xuất thép và rượu methanol. Ôxy, như là một chất kích thích nhẹ, có lịch sử trong việc sử dụng trong giải trí mà hiện nay vẫn còn sử dụng. Các cột chứa ôxy có thể nhìn thấy trong các buổi lễ hội ngày nay. Trong thế kỷ 19, ôxy thường được trộn với nitơ ôxít để làm các chất giảm đau. 2.1.3.Xúc tác bạc. 2.1.3.1.Tính chất vật lý: Bạc là kim loại mềm, dẻo, dễ uốn, có hóa trị một, để đúc tiền, có màu trắng bóng ánh kim nếu bề mặt có độ đánh bóng cao. Bạc có độ dẫn điện tốt nhất trong các kim loại, nhưng do giá thành cao nên nó không được sử dụng rộng rãi để làm dây dẫn điện như đồng Là kim loại: ánh kim sang bóng Khối lượng phân tử: 107,6862 g/mol Cấu hình: 4d105s1 Nhiệt độ nóng cháy: 961,7oC Nhiệt độ sôi: 2162oC Nhiệt lượng nóng chảy:11,28 KJ/mol Nhiệt lượng bay hơi:250,58 KJ/mol Nhiệt dung:25,35 J/mol.K 2.1.3.2. Ứng dụng Ứng dụng cơ bản nhất của bạc là như một kim loại quý và các muối halôgen. Đặc biệt bạc nitrat được sử dụng rộng rãi trong phim ảnh Các sản phẩm điện và điện tử, trong đó cần có tính dẫn điện cao của bạc, thậm chí ngay cả khi bị xỉn. Ví dụ, các bảng mạch in được làm từ sơn bạc, bàn phím máy tính sử dụng các tiếp điểm bằng bạc. Bạc cũng được sử dụng trong các tiếp điểm điện cao áp vì nó là kim loại duy nhất không đánh hồ quang ngang qua các tiếp điểm, vì thế nó rất an toàn. Các loại gương cần tính phản xạ cao của bạc đối với ánh sáng được làm từ bạc như là vật liệu phản xạ ánh sáng. Các loại gương phổ biến có mặt sau được mạ nhôm Kim loại này được chọn vì vẻ đẹp của nó trong sản xuất đồ trang sức và đồ bạc, thông thường làm từ hợp kim của bạc được xem như là bạc đủ tuổi, chứa 92,5% bạc. Tính dễ uốn, không độc và vẻ đẹp của bạc làm cho nó có lợi trong nha khoa để làm răng giả. Thuộc tính xúc tác của bạc làm cho nó thành lý tưởng để sử dụng như một chất xúc tác trong các phản ứng ôxi hóa - khử; ví dụ, việc sản xuất fomanđêhít từ mêtanol và không khí bằng các tấm lọc bằng bạc hay các chất kết tinh chứa tối thiểu 99,95% bạc theo trọng lượng. 2.1.2. Cơ sở phương pháp Dựa vào phản ứng oxy hóa methanol bằng oxy dưới tác dụng của xúc tác bạc oxit tạo sản phẩm formaldehyde. 2.1.3.Sơ đồ dây chuyền sản xuất 2.1.3.1. Sơ đồ dây chuyền / FIG 2 2.tháp đệm vòng pall 9.thiết bị trao đổi nhiệt 5.bơm 12.tháp phản ứng 7.thiết bị gia nhiệt 14.thiết bị tách tạp và methanol 22.tháp hấp thụ 29.lưới tách bọt,lỏng. 1.đường vào của không khí 3.đường vào của methanol 17,18.đường vào và ra của nước 15.đường ra của tạp chất. 22,23.đường vào và ra của nước 24,26.đường lấy sản phẩm ra 28.đường ra của oxy dư. Còn lại là các đường ống dẫn. 2.1.3.2. Thuyết minh sơ đồ dây chuyền. PTPƯ: CH3OH + O2 HCHO Xét tháp số 2 là tháp đệm vòng pall. Hỗn hợp không khi được đi vào tháp từ phía dưới tháp,methanol đi vào từ phía trên của tháp.trong tháp xảy ra sự tiếp xúc giữa 2 pha khí,lỏng.nhưng ở tháp này hầu như không xảy ra phản ứng tạo formandehyde mà nhiệm vụ chính của tháp này là làm sạch không khí và tạo hỗn hợp methanol và oxyở thế hơi.nhiệt độ đỉnh tháp là 50oC -86oC.còn nhiệt độ ở đáy là 10oC -25oC.hỗn hợp đi ra phía trên tháp gồm có methanol và oxy ở dạng hơi đi theo đường số 11 đi vào thiết bị phản ứng số 12.đáy tháp thì có lỏng đi ra gồm chủ yếu là nước và tạp chất,có một phần methanol đi theo đường 4 qua bơm 5 đi vào thiết bị số 14.tại đây methanol được tách ra và được đưa lên theo đường sản phẩm đỉnh của tháp.tạp và nước được tháo ra ngoài theo đường 15.Một phần còn lại được đưa sang thiết bị gia nhiệt 7.trong tháp số 2 có bộ phận 29 là bộ phận tách lỏng hơi,chỉ cho hơi đi qua còn ko cho lỏng đi qua, (nó gần như 1 cái lưới chắn bọt,lỏng được cho quay lại tháp). Tại thiết bị phản ứng 12.chính là thiết bị phản ứng tạo ra HCHO.hỗn hợp CH3OH và O2 theo đường 11 vào tháp phản ứng 12,hỗn hợp này đi qua lớp xúc tác tinh thể Ag2O. Phản ứng xảy ra từ 550oC -750oC,lớp xúc tác này gồm có từ 2 đến 5 lớp,lớp 1 tốc độ dòng hơi vào là từ 7-13m/s còn ở lớp thứ 2 là 1m/s-4m/s.mỗi lớp dày từ 0,4mm-2,5mm.sau khi phản ứng ( đi qua lớp xúc tác) thì sản phẩm sinh ra được làm lạnh một phần tụ nhờ thiết bị trao đổi nhiệt (loại ống chùm).hỗn hợp gồm cả sản phẩm phản ứng,sản phẩm phụ,CH3OH dư đi theo đường 20 đi qua thiết bị trao đổi ngưng tụ số 9,một lần nữa ở thiết bị này lại xảy ra quá trình trao đổi nhiệt,nhiệt của hỗn hợp được tận dụng để làm nóng methanol được cho quay lại từ 7 theo đường 8 đi qua 9 rồi theo đường 10 vào tháp số 2.đồng thời hỗn hợp sản phẩm này được ngưng tụ gần như hoàn toàn(chuyển sang thể lỏng)sau đó hỗn hợp này được đưa sang tháp số 22 là tháp hấp thụ.cả HCHO,CH3OH và HCOOH đều bị hấp thụ vào nước sau đó hỗn hợp sản phẩm đáy này đi qua thiết bị trao đổi nhiệt số 7 làm bay hơi methanol và đưa methanol cho quay lại vào tháp 2.hỗn hợp gồm HCHO và HCOOH được đi theo đường 26 và được lấy ra ngoài ở dạng lỏng sau đó được đưa di xử lý tách riêng cấu tử.1 phần sản phẩm cũng được lấy ra luôn qua đường 24.trên đỉnh tháp khí oxy dư được lấy ra và có thể cho quay lại tháp phản ứng. 2.1.3.3. Ưu, nhược điểm của phương pháp Ưu điểm: -Phương pháp này cho hiệu suất cao hơn phương pháp trước,đạt khoảng 80%-85% nên được áp dụng khá phổ biến để sản xuất focmandehyde. -cơ sớ của Phương pháp khá đơn giản Nhược điểm: - quy trình công nghệ khá phức tạp,sơ đồ khá cồng kềnh -đòi hỏi người vận hành cần có trình độ để điều chỉnh thong số của quá trình. 2.2. Phương pháp sản xuất HCHO đi từ khí CH4 và O2 với xúc tác là muối đồng và HCl. 2.2.1. Nguyên liệu phản ứng 2.2.1.1. Khí metan CH4: 2.2.1.1.1. Tính chất vật lý mêtan là chất khí không màu, không vị Tỷ trọng và pha 0.717 kg/m3, gas Điểm nóng chảy −182.5 °C (90.6 K) ở 1 atm Điểm sôi −161.6 °C (111.55 K) 2.2.1.1.2 Tính chất hóa học Phản ứng thế Các phản ứng thuộc lien kết -C-C- 2.2.1.1.3. Ứng dụng : Nhiên liệu Metan là một nhiên liệu quan trọng. So với than đá, đốt cháy metan sinh ra ít CO2 trên mỗi đơn vị nhiệt giải phóng. Ở nhiều nơi, mêtan được dẫn tới từng nhà nhằm mục đích sưởi ấm và nấu ăn. Nó thường được biết tới với cái tên khí thiên nhiên Trong công nghiệp Metan được dùng trong nhiều phản ứng hóa công nghiệp và có thể được chuyên chở dưới dạng khí hóa lỏng. Trong hóa công nghiệp, mêtan là nguyên liệu sản xuất hydro, methanol, axit axetic và anhydrit axetic. Metan trong khí quyển Trái Đất Mêtan trong khí quyển là một khí gây hiệu ứng nhà kính. Mật độ của nó đã tăng khoảng 150% từ năm 1750 và đến năm 1998, mật độ trung bình của nó trên bề mặt Trái Đất là 1745 ppb. Mật độ ở bán cầu Bắc cao hơn vì ở đó có nhiều nguồn mêtan hơn (cả thiên nhiên lẫn nhân tạo). Mật độ của mêtan thay đổi theo mùa, thấp nhất vào cuối mùa hè. 2.2.1.2. Axit Clohidric HCl: 2.2.1.2.1. Tính chất vật lý: Axit clohidric là chất lỏng trong suốt, không màu đến vàng nhạt. Phân tử gam 36,46 g/mol (HCl) Tỷ trọng 1,18 g/cm3 (đa giá trị, đây là tỷ trọng của dung dịch 36-38%) Điểm nóng chảy : –27,32 °C (247 K) Dung dịch 38%. Điểm sôi : 110 °C (383 K),dung dịch 20,2%; 48 °C (321 K), dung dịch 38%. Độ axít (pKa): –8,0 Độ hòa tan: tan trong đimêtyl ête, êtanol, mêtanol 2.2.1.2.2. Tính chất hóa học: Như các loại axít khác, HCl có khả năng tác dụng với: Kim loại: Giải phóng khí hiđrô và tạo muối clorua (trừ các kim loại đứng sau hiđro trong dải hoạt động hóa học như Cu, Hg, Ag, Pt, Au). Fe + 2HCl → FeCl2+ H2 Ôxít bazơ: Tạo muối clorua và nước. ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O Bazơ: Tạo muối clorua và nước. NaOH + HCl → NaCl + H2O Muối: tác dụng với các muối có gốc anion hoạt động yếu hơn tạo muối mới và axít mới. CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O Ngoài ra, trong một số phản ứng HCl còn thể hiện tính khử bằng cách khử một số hợp chất như KMnO4(đặc), MnO2, KClO3 giải phóng khí clo. 2KMnO4(đặc) + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8 H2O MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O 2.2.1.2.3. Ứng dụng: Tẩy gỉ thép Sản xuất các hợp chất hữu cơ Sản xuất các hợp chất vô cơ Kiểm soát và trung hòa pH Tái sinh bằng cách trao đổi ion 2.2.1.3.Nguyên liệu oxy. 2.1.3.1 Tính chất vật lý: Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, ôxy là chất khí không màu, không mùi và không vị có công thứ phân tử là O2 Nhiệt độ nóng chảy: 54,36 K -218,79 °C, -361,82 °F Nhiệt độ sôi: -297,31 °F -182,95 °C, 90,20 K, Điểm tới hạn: 154,59 K, 5,043 MPa Nhiệt lượng nóng chảy (O2): 0,444 kJ·mol−1 Nhiệt lượng bay hơi(O2): 6,82 kJ·mol−1 Nhiệt dung (O2): 29,378 J·mol−1·K−1 2.2.1.2.2.Ứng dụng: Ôxy được sử dụng làm chất ôxy hóa, chỉ có flo có thế điện âm cao hơn nó. Ôxy lỏng được sử dụng làm chất ôxy hóa trong tên lửa đẩy. Ôxy là chất duy trì sự hô hấp, vì thế việc cung cấp bổ sung ôxy được thấy rộng rãi trong y tế. Những người leo núi hoặc đi trên máy bay đôi khi cũng được cung cấp bổ sung ôxy. Ôxy được sử dụng trong công nghệ hàn cũng như trong sản xuất thép và rượu methanol. Ôxy, như là một chất kích thích nhẹ, có lịch sử trong việc sử dụng trong giải trí mà hiện nay vẫn còn sử dụng. Các cột chứa ôxy có thể nhìn thấy trong các buổi lễ hội ngày nay. Trong thế kỷ 19, ôxy thường được trộn với nitơ ôxít để làm các chất giảm đau. 2.2.1.4. Xúc tác muối đồng CuCl2. 2.2.1.4.1. Tính chất vật lí: Xuất hiện màu vàng-nâu rắn (khan), rắn màu xanh-màu xanh lá cây (dihydrate) Mật độ; 3,386 g / cm 3 (khan), 2,51 g / cm 3 (dihydrate) Điểm nóng chảy; 498 ° C (khan), 100 ° C (mất nước của dihydrate) Nhiệt độ sôi; 993 ° C (khan, decomp) Độ tan trong nước 706 g / L (0 ° C), 757 g / L (25 ° C) C 2.2.1.4.2. Ứng dụng: Cờ-chất xúc tác trong quá trình Wacker Một ứng dụng công nghiệp lớn đối với đồng clorua (II) như một chất xúc tác- hợp tác với palladium chloride (II ) trong quá trình Wacker . Trong quá trình này, ethene (ethylene) là chuyển đổi sang ethanal (acetaldehyde) bằng cách sử dụng nước và không khí. Trong phản ứng, PdCl 2 là giảm Pd , và CuCl 2 phục vụ tái ôxi hóa trở lại PdCl 2. Không khí sau đó có thể oxy hóa các kết quả CuCl trở lại CuCl 2, hoàn thành chu kỳ. C 2 H 4 + PdCl 2 + H 2 O → CH 3 CHO + Pd + 2 HCl Pd + 2 CuCl 2 → 2 CuCl + PdCl 2 4 CuCl + 4 HCl + O 2 → 4 CuCl 2 + 2 H 2 O Toàn bộ quá trình là: 2 C 2 H 4 + O 2 → 2 CH 3 CHO Xúc tác clo hóa Clorua đồng (II) xúc tác clo hóa trong sản xuất nhựa vinyl clorua và dichloroethane . Các ứng dụng khác tổng hợp hữu cơ Clorua đồng (II) có một loạt các ứng dụng chuyên ngành trong tổng hợp các hợp chất hữu cơ [Tuy nhiên, hiệu ứng clo hóa của hydrocarbon thơm này thường được thực hiện trong sự hiện diện của nhôm oxit. Nó có thể hợp chất gốc Clo các vị trí alpha của các hợp chất cacbonyl : / Phản ứng này được thực hiện trong một dung môi cực như dimethylformamide (DMF), thường trong sự hiện diện của lithium chloride , tăng tốc độ phản ứng. 2.2.2.Cơ Sở Phương Pháp: Dựa vào 3 giai đoạn chính của quá trình phản ứng đó là: ở giai đoạn 1 là phản ứng oxy clo metan hóa tạo hỗn hợp sản phẩm trung gian,ở giai đoạn 2 là quá trình thu sản phẩm chọn lọc trung gian là CH2Cl2 và giai đoạn thứ 3 là giai đoạn phản ứng thủy phân thu sản phẩm HCHO. 2.2.3.Sơ đồ dây chuyền sản xuất. 2.2.3.1.Sơ đồ dây chuyền. / FIG 1 10:thiết bị xảy ra phản ứng oxy clo metan hóa 20:thiết bị xảy ra phản ứng khử hóa triclometan thành diclometan 30:thiết bị xảy ra phản ứng thủy phân 40:tháp cất phân đoạn lần 1 50: tháp chưng cất phân đoạn lần 2 2.2.3.2.Thuyết minh sơ đồ dây chuyền. giai đoạn 1:xảy ra phản ứng oxy clo metan hóa thiết bị số 10 là thiết bị phản ứng ở giai đoạn 1 CH4 + O2 + CH3Cl H2O + CH3Cl (lẫn CH2Cl2,CHCl3) Phản ứng tiến hành bằng cách pha khí sục vào pha lỏng ,tiến hành ở nhiệt độ 375oC.Xúc tác là muối đồng CuCl2 và HCl Cơ chế phản ứng xảy ra trong thiết bị số 10: là một chuỗi phản ứng dây chuyền. 2CuCl2 2CuCl + Cl2 (1) CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl (2) CuO.CuCl2 + 2HCl 2CuCl2 + H2O (3) 2CuCl + ½ O2 CuO.CuCl2 (4) 2CH4 + Cl2 + ½ O2 2CH3Cl + H2O (5) CH4 + HCl + ½ O2 CH3Cl + H2O (6) CH4 +Cl2 + ½ O2 CH2Cl2 + H2O (7) CH4 +2 HCl + ½ O2 CH2Cl2 + 2H2O (8) 2CH4 + 3Cl2 + 3/2 O2 2CHCl3 + 3H2O (9) CH4 + 3HCl +3/2 O2 CHCl3 + 3H2O (10) CH4 + 2Cl2 + O2 CCl4 + 2H2O (11) CH4 + 4HCl + 2O2 CCl4 + 4H2O (12) Quá trình này thu được hỗn hợp các sản phẩm clometan, điclometan, triclometan.hỗn hợp này được đưa qua thiết bị 40 là thiết bị chưng cất phân đoạn dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau của các cấu tử,sản phảm clometan được tách ra trên đỉnh tháp và được cho quay lại thiết bị phản ứng số 10.đáy tháp 40 thu được hỗn hợp đi clometan và tri clometan.sau đó hỗ hợp này tiếp tục được đưa sang tháp cất phân đoạn số 50 nhằm tách 2 cấu tử ra khỏi nhau,điclometan có nhiệt độ sôi thấp hơn đi ra trên đỉnh tháp,đáy tháp đi ra triclometan. -Giai đoạn thứ 2 của phản ứng chính là giai đoạn khử hóa xảy ra trong thiết bị số 20.tại đây xảy ra phản ứng CHCl3 + H2 CH2Cl2 + HCl Trong giai đoạn này thì phản ứng có thể tiến hành theo 2 cách: + thứ nhất phản ứng xảy ra ở 10,98at,200oC,Kp=3,4 +thứ hai là phản ứng xảy ra ở 8,25at và400oC,Kp=4,83 Xúc tác ở đây có thể dung là Ni,Fe,Co… -Giai đoạn 3 của phản ứng chính là phản ứng thủy phân thu formandehyt. CH2Cl2 được đi từ thiết bị số 20 và 50 sang thiết bị thủy phân số 30.tại đây xảy ra quá trình thủy phân sinh ra H CHO. CH2Cl2 + H2O HCHO + 2HCL HCL được cho quay lại làm xúc tác cho giai đoạn phản ứng 1 còn HCHO được lấy ra và đem đi tinh chế,loại tạp. 2.2.3.3.Ưu,nhược điểm của Phương pháp. - ưu điểm:phương pháp khá đơn giản,dễ hiểu và dễ vẫn hành.nguyên liệu đầu vào đi từ metan và oxy là những nguyên liệu thiên nhiên nên dễ kiếm,giá thành hợp lý. - nhược điểm:sẽ có nhiêu sản phẩm phụ được tạo ra,hiệu suất tạo sản phẩm không cao lắm, khoảng 40%-60%. PHẦN 3:KẾT LUẬN Trên đây là 2 phương pháp sản xuất formandehyde đã được ứng dụng khá phổ biến trong công nghiệp.mỗi phương pháp có 1 quy trình công nghệ khác nhau và cũng có những ưu điểm và nhược điểm khác nhau nhưng đều là những phương pháp đã được sử dụng khá phổ biến.trong thời gian có hạn nên chúng em chỉ tìm hiểu dược 2 phương pháp và cũng còn một số phần chưa nắm rõ.chúng em rất mong được sự góp ý của cô giáo để chúng em có thể nắm rõ hơn 2 phương pháp này.một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn cô giáo Đinh Thị Phương Anh trong thời gian qua đã nhiệt tình giúp đỡ và chỉ bảo chúng em để chúng em hoàn thành tiểu luận! Xin Chân Thành Cảm Ơn!

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docxTổng quan về Qúa trình sản xuất Formaldehyde.docx