Đồ án: Sản xuất axit formic

Mục Lục<br /> LỜI MỞ ĐẦU......................................................................................................3 Phần I: Tổng quan lý thuyết ................................................................................4 Chương I : Tính chất và ứng dụng của sản phẩm axit formic .............................4 I. Giới thiệu chung ...............................................................................................4 II. Tính chất vật lý và hóa học .............................................................................4 III Quá trình hình thành .......................................................................................6 IV Ứng dụng ........................................................................................................8 V. Thị trường .......................................................................................................9 Chương II: Giới thiệu về các nguyên liệu sản xuất axit formic ........................11 I Nguyên liệu Metanol .......................................................................................11 I.1 Giới thiệu chung ...........................................................................................11 I.2 Tính chất vật lý .............................................................................................11 I.3.Tính chất hóa học .........................................................................................13 II Các tính chất của nguyên liệu Monoxit Cacbon ............................................14 II.1 Giới thiệu ....................................................................................................14 II.2 Độc tính .......................................................................................................14 II.3Lịch sử hình thành........................................................................................15 II.4 Tính chất hóa học ........................................................................................15 II.5 Monoxit cacbon trong khí quyển ...............................................................16 II.6 Ứng dụng.....................................................................................................17 Chương III : Các phương pháp sản xuất axit formic .........................................18 I. Công nghệ sản xuất axit formic bằng phương pháp oxy hóa ........................18 II. Phương pháp sản xuất axit formic từ glyxerol..............................................22 III. Phương pháp thủy phân ...............................................................................25 IV. Công nghệ sản xuất mới axit formic bởi quá trình oxy hóa methanol trực tiếp .....................................................................................................................26 Chương IV : So sánh các công nghệ .................................................................28<br /> 1<br /> <br /> Chương V: Công nghệ thủy phân của BASF ....................................................29 1.Dây chuyền công nghệ....................................................................................29 2.Thuyết trình công nghệ ...................................................................................29 Phần II: Tính toán công nghệ ............................................................................34 I. Tính toán cân bằng vật chất.........................................................................34 II Cân bằng nhiệt lượng .....................................................................................39 KẾT LUẬN........................................................................................................42 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................43<br /> <br /> 2<br /> <br /> LỜI MỞ ĐẦU<br /> Axit formic là một axit không màu, bốc khói , gây ăn mòn , chất lỏng dễ cháy với mùi hăng. Axít fomic(được gọi theo hệ thống axít metanoic) là dạng axít cacboxylic đơn giản nhất. Công thức của nó là HCOOH hoặc CH2O2. Nó là một sản phẩm trung gian trong tổng hợp hóa học và xuất hiện trong tự nhiên, phần lớn trong nọc độc của ong và vòi đốt của kiến. Acid formic là một trong những nguyên liệu hóa học hữu cơ cơ bản, sử dụng rộng rãi trong thuốc trừ sâu, da, thuốc nhuộm, thuốc men và các ngành công nghiệp cao su. Axit formic có thể trực tiếp dùng để chế biến dệt may, thuộc da, dệt nhuộm và bảo quản thức ăn xanh, có thể được sử dụng xử lý bề mặt kim loại, các chất phụ gia cao su, và các dung môi công nghiệp. Trong tổng hợp hữu cơ cho tổng hợp của este khác nhau, thuốc nhuộm và Formamide loạt dược phẩm trung gian. Năm 2004 nhu cầu toàn cầu của axit formic 450.000 tấn / năm, dự kiến nhu cầu toàn cầu đối với axit formic hàng năm tăng trưởng 2%-3%, với châu Âu như các chất phụ gia thức ăn chăn nuôi có nhu cầu lớn, tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm 8% đến 10%. Điều này chủ yếu là do từ năm 2006 trở đi, EU để vô hiệu hóa hoàn toàn chế độ ăn uống không dùng thuốc kháng sinh. Các chuyên gia dự đoán rằng khu vực châu Á là triển vọng ứng dụng rất rộng axit formic, axit formic được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực cao su làm đông thức ăn tự nhiên trong tương lai thị trường châu Á sẽ có rất nhiều động lực tăng trưởng. Các nhà sản xuất trên thế giới có bốn công ty lớn sản xuất acid formic : công ty BASF của Đức (193.000 tấn / năm), công ty Phần Lan Kemira (80.000 tấn / năm); Công ty Techmashimpor Nga (80.000 tấn / năm), công ty BP của Anh (65.000 tấn / năm). Trong số đó, công ty BP của Anh đang sử dụng chất lỏng giai đoạn phương pháp oxy hóa dầu nhẹ, và ba còn lại được sử dụng quá trình thủy phân methyl format. Nhu cầu về axit formic của Việt Nam cũng đang tăng theo từng năm. Việc sản xuất axit formic của chúng ta chỉ trên quy mô nhỏ hoặc phòng thí nghiệm chưa có một nhà máy lớn. Với bản đồ án này có thể mô tả thiết kế một phân xưởng xản xuất axit formic với công xuất 50000 tấn/ năm.<br /> <br /> 3<br /> <br /> Phần I: Tổng quan lý thuyết Chương I : Tính chất và ứng dụng của sản phẩm axit formic I. Giới thiệu chung Axit formic là dạng axít cacboxylic đơn giản nhất. Có công thức : HCOOH, trọng lượng phân tử : 46.03(g), nhiệt độ nóng chảy 8,4 ℃, nhiệt độ sôi 100,8 ℃. Axit formic là một không màu, bốc khói , gây ăn mòn , chất lỏng dễ cháy với mùi hăng . Nó là thể trộn lẫn với nước, cồn , ether , và glycerine. Do có nhóm aldehyde nên acid formic có thể phản ứng với dung dịch bạc amoniac xảy ra phản ứng tráng gương bạc, do có nhóm carboxyl nên nó có thể phản ứng với thuốc thử kiềm. Axit formic là một sản phẩm trung gian trong tổng hợp hóa hoc và xuất hiện trong tự nhiên, phần lớn trong nọc độc của ong và vòi đốt của kiến. Trong công nghiệp hóa chất, axit formic được sử dụng trong cao su, dược phẩm, thuốc nhuộm, danh mục ngành da. II. Tính chất vật lý và hóa học II.1 Tính axit Axit formic là axit yếu. Tuy nhiên nó mạnh nhất trong dãy đồng đẳng của axit cacboxylic no đơn chức và mạnh hơn axit cacbonic :(H2CO3) Dung dịch HCOOH làm quỳ tím chuyển màu đỏ nhạt. -Tác dụng với kim loại mạnh: 2Na + 2HCOOH → 2HCOONa + H2 -Tác dụng với oxit bazơ: CuO + 2HCOOH → (HCOO)2Cu + H2O -Tác dụng với muối của axit yếu hơn: NaHCO3 + HCOOH → HCOONa + CO2 + H2O Tính chất của nhóm COOH Do hiệu ứng dồn mật độ electron trong nhóm -COOH nên nguyên tử H bị phân cực mạnh do đó tính axit của HCOOH mạnh hơn ancol và phenol.<br /> <br /> <br /> Phản ứng este hóa: HCOOH + CH3OH → HCOOCH3 + H2O. Phản ứng này là phản ứng thuận nghịch được xúc tác nhờ axit sunfuric đặc và nhiệt độ.<br /> 4<br /> <br />  Tính chất đặc biệt của HCOOH: phản ứng tráng gương HCOOH + 2[Ag(NH3)2]OH → (NH4)2CO3 + 2Ag↓ + 2NH3↑ + H2O II.2 Tính chất vật lý Chất lỏng trong suốt không màu có mùi hăng. Với nước, cồn, ether và glycerol có thể trộn tùy ý. Mật độ tương đối (d204) 1.220. Nhiệt độ nóng chảy 8,4 ℃. Điểm sôi 100,8 ℃. Chỉ số khúc xạ (n20D) 1,3714. Điểm chớp cháy (mở cốc) 68,9 ℃. Dễ cháy và gây ăn mòn. Nhiệt độ đánh lửa (℃): 601 ℃ Trên giới hạn nổ% (V / V): 57,0 Giới hạn dưới nổ% (V / V): 18.0 Bảng 1. Khối lượng riêng phụ thuộc vào nhiệt độ [UIEC6_10509] Nhiệt độ (oC) 0 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100 Khối lượng riêng (g/cm3) 1.244 1.232 1.226 1.220 1.214 1.207 1.195 1.182 1.169 1.156 1.143 1.130 1.117<br /> <br /> Bảng 2. Tỷ trọng của axit formic theo nồng độ tại 20 oC [UIEC6_10509]<br /> <br /> Hàm lượng axit formic (% khối lượng) 2 5 10 20 30 40 50<br /> 5<br /> <br /> Khối lượng riêng (g/cm3) 1.003 1.011 1.024 1.048 1.072 1.095 1.118<br /> <br />