Главная » Химия |
Содержание Введение . Свойства и области применения формальдегида . Производство формалина . Блок-схема производства . Технологическая схема производства . Модель контактного аппарата Библиографический список Введение Формалин - водный раствор, содержащий 40 % формальдегида, 8 % метилового спирта и 52 % воды. Широкое применение находит: · в бумажной промышленности для улучшения прочности и качества бумаги; · в кожевенной - для дубления кожи; · в текстильной - для повышения сопротивляемости изделий к сминанию и усадке; · в сельском хозяйстве - для обработки семян и корнеплодов, дезинфекции почвы и животноводческих помещений; · в медицине - в качестве дезинфицирующего средства. Формальдегид - открыт в 1859 году российским ученым Александром Михайловичем Бутлеровым в процессе изучения им структуры органических соединений. Девять лет спустя, немецкий ученый Август Вильгельм Хофманн нашел рациональный способ его получения - путем каталитической реакции метанола и воздуха, где катализатором послужила нагретая платиновая спираль. Данный метод лег в основу сегодняшнего способа получения формальдегида - окисление метанола воздуха в присутствии серебряных или молибденовых катализаторов. Вид молекулы: Структура: . Свойства и области применения формальдегида Свойства формальдегида Систематическое наименование метаналь, формальдегид Химическая формула HCHO Молярная масса 30,03 г/моль Физические свойства Состояние (станд. усл.) бесцветный газ Плотность 1.096 г/см³ Термические свойства Температура плавления -117 °C Температура кипения -19.3 °С Температура вспышки -53 °C Химические свойства Растворимость в воде 100 г/100 мл . Производство формалина Основной способ получения формалина - абсорбция формальдегидсодержащих реакционных газов. Эти газы образуются в результате взаимодействия метанола с кислородом воздуха, в присутствии паров воды, в контактном аппарате, в слое катализатора. Окисление метанола в формальдегид проводится с использованием серебряного катализатора при температуре 650 °C и атмосферном давлении. Это хорошо освоенный технологический процесс, и 80 % формальдегида получается именно по этому методу. Недавно разработан более перспективный способ, основанный на использовании железо-молибденовых катализаторов. При этом реакция проводится при 300 °C. В обоих процессах степень превращения составляет 99 %. В общих чертах, процесс производства формалина выглядит следующим образом. . Стадия подготовки спиртовоздушной смеси, которая проводится в испарителе метанола. . Каталитическое превращение метанола в формальдегид, которое проводится в контактном аппарате при температуре более шестисот градусов, в слое катализатора. . Стадия поглощения формальдегида водой, которая проводится в абсорбционной колонне. Готовая продукция, раствор формальдегида, направляется на склад готовой продукции. Абсорбционные газы отправляются на утилизацию. . Блок-схема производства 4. Технологическая схема производства Обозначения на схеме: 1. резервуар метанола; 2. фильтры . теплообменник (20-40°С) . спиртоиспаритель . огнепреградитель . контактный аппарат (6/1-зона контактирования, 6/2-подконтактный холодильник) . теплообменник . абсорбционная колонна . холодильник с рассольным охлаждением . холодильник с водяным охлаждением . каплеотбойник . теплообменник . ректификационная колонна . теплообменник . конденсатор с водяным охлаждением . сборник конденсата . вторичный конденсатор с рассольным охлаждением . сборник вторичного конденсата . вакуум-насос Описание технологической схемы. Метанол из железнодорожной цистерны закачивают насосом в резервуар 1, затем его подают на фильтр 2 (2/1), где он освобождается от механических примесей. Механические примеси отправляют на сжигание. В теплообменнике 3 после прохождения фильтра метанол подогревается от 20 до 40°С конденсатом из кипятильника ректификационной колонны, затем поступает в спиртоиспаритель 4. Туда же кроме метанола поступает метанол-ректификат из сборника 18. Одновременно через барботер в спиртоиспаритель подается воздуходувкой воздух, предварительно очищенный от механических примесей. При этом ведется непрерывная циркуляция метанола по схеме: спиртоиспаритель 4 → насос → теплообменник 7 → спиртоиспаритель. Теплообменник 7 играет роль рекуператора, где циркулирующий метанол нагревается, охлаждая контактные газы. Окончательный нагрев и испарение метанола в спиртоиспарителе достигается подачей пара. В спиртоиспарителе поддерживается температура 50-65°С. Это исключает возможное образование взрывоопасной концентрации смеси метанол - воздух. При данной температуре концентрация метанола в смеси равна 48-52 % объемным. Образовавшаяся спирто-воздушная смесь поступает в теплообменник-перегреватель, где подогревается паром с р = 5 кгс/см2 до температуры 90-125°С. Это необходимо для того, чтобы избежать конденсации метанола и попадания его в жидком виде на серебряный катализатор, что может привести к снижению его каталитической активности. Далее перегретая спирто-воздушная смесь через огнепреградитель 5 поступает в контактный аппарат 6. В контактном аппарате происходит синтез формальдегида при температуре 350-550°С в присутствие серебряного катализатора. Серебро может быть использовано в разных конфигурациях: губчатое, в виде сеток, крупнокристаллическое, нанесенное на крупнопористые носители, нанесенное на пемзу. Основные реакции, протекающие в контактном аппарате: формальдегид реакция газ катализатор СН3ОН→СН2О+Н2-Q+1/2O2→H2O+Q СН3ОН + 1/2O2 → СН2О + H2O + Q Побочные реакции: СН3ОН+1,5O2→СО2+2H2O+Q СН3ОН+Н2→СН4+H2O+Q СН2О→СО+Н2+Q СН2О+O2→СО2+H2O+Q Разогрев контактной массы до температуры 200-300°С, при которой начинается реакция превращения метанола в формальдегид, производится горячим метанолом при подаче воздуха через 4 штуцера, расположенных по периметру контактного аппарата над слоем катализатора (6/1). В дальнейшем температура 350-550°С в зоне контактирования поддерживается за счет тепла реакции. В результате реакций, происходящих в слое катализатора, образуются контактные газы, в состав которых входят: формальдегид, водород, оксид углерода(II), метан, пары воды, азот, непрореагировавший метанол. Во избежание разложения образовавшегося формальдегида контактные газы, выходящие из зоны контактирования быстро охлаждают до температуры 170°С в подконтактном холодильнике 6/2 циркуляционным формалином куба ректификационной колонны. После подконтактного холодильника контактные газы проходят теплообменник 7, где охлаждаются до температуры 70-80°С циркуляционным метанолом. Конденсат контактных газов подается в абсорбционную колонну 8. Абсорбционная колонна 8 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат переменного сечения. Нижняя часть диаметром 3000 мм имеет 3 слоя насадки. Между вторым и третьим слоями имеется глухая тарелка. В верхней части диаметром 1600 мм равномерно расположены 15 тарелок. В абсорбционной колонне навстречу потоку контактных газов сверху подается деминерализованная вода. Процесс абсорбции водой формальдегида происходит с выделением тепла. Для съема тепла, а также в целях улучшения абсорбции предусмотрены 2 циркулирующих контура: -ый контур - куб колонны → насос → теплообменник 10 (охлаждение оборотной водой ОВ до 30-35°С) → 2-ой слой насадки -ой контур - глухая тарелка → насос → теплообменник 9 (охлаждение рассолом P до 18°С) → 3-ий слой насадки Контактирование газов с водой происходит при температуре 18°С, что способствует лучшему поглощению формальдегида водой. Количество воды устанавливают таким образом, чтобы обеспечить содержание формальдегида СН2О в формалине-сырце 24-33% мас. В тарельчатую часть колонны вакуум-насосом также подаются газы после аппарата 17 для абсорбции содержащегося в них метанола. Из куба абсорбера формалин-сырец подается насосом через теплообменник 12, где он подогревается до 80°С, в ректификационную колонну 13. выхлопные газы, выходящие из абсорбера, проходят через каплеотбойник 11 и направляются на сжигание.! По составу выхлопных газов можно судить об активности катализатора и наличии отклонений от норм технологического режима. Ректификационная колонна 13 представляет собой вертикальный аппарат высотой 37,1 м, снабженный 65-ю клапанными тарелками. Колонна работает под вакуумом ≈ 0,4 атм. Это позволит снизить температуру и предотвратить протекание реакции: СН2О + НОН → СН3ОН + НСООН Обогрев колонны осуществляется циркулирующим формалином через подконтактный теплообменник и паром, подаваемым в кипятильник. Температурный режим колонны: температура верха 40-45°С, температура низа 80-92°, флегмовое число 3,5. Из верхней части колонны 13 пары метанола поступают в конденсатор 15, охлаждаемый оборотной водой, где происходит их частичная конденсация. Конденсат метанола собирается в сборник конденсата 16. Одна часть из них подается на орошение в колонну 13, другая - в спиртоиспаритель 4. Несконденсировавшие пары поступают далее во вторичный конденсатор 17, где они охлаждаются рассолом, оттуда - в сборник вторичного конденсата 18, затем - в спиртоиспаритель 4. Несконденсировавшиеся пары и газы вакуум-насосом подаются в абсорбционную колонну, где из них отмываются остатки метанола. Из нижней части колонны готовый продукт после охлаждения в теплообменнике 14 формалином-сырцом частично подается на питание ректификационной колонны, основная часть - в стандартизатор, затем - на склад. Стандартизатор предназначен для приготовления формалина с концентрацией формальдегида, соответствующей стандарту. В стандартизаторе поддерживается температура, которая исключает образование полимера формальдегида - параформа, ухудшающего качество товарного формалина. . Модель контактного аппарата Контактный аппарат представляет собой цилиндрический аппарат, в нижней части которого находится подконтактный теплообменник. В верхней части контактного аппарата, непосредственно на трубной решетке установлены 10 медных сеток, 4 сетки из серебра. На них уложены 130 кг электролитического серебра, 2 серебряные сетки. 70 кг электролитического серебра равномерным слоем, 60 кг - для уплотнения по периметру реактора и 80 кг - внутри уплотнительного кольца. Толщина слоя катализатора 60-120 мм. Общее количество серебра 320 кг. Библиографический список 1. Технологическая схема производства формалина [Электронный ресурс] Режим доступа: <http://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/2055/formalin.zip/index.html> - (Дата обращения 06.01.2015 г.) Скачать архив (954.5 Kb) Схожие материалы: |
Всего комментариев: 0 | |