Физико-химические и технологические свойства формальдегида. Производство формалина окислительным дегидрированием метанола. Окисление метана в газовой фазе воздухом или кислородом при атмосферном давлении. Анализ потребления полимеризационных материалов.
Аннотация к работе
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального образованияСреди многих сотен тысяч органических соединений, известных в настоящее время, формальдегиду бесспорно принадлежит особая роль. Различными исследователями доказана возможность образования формальдегида в условиях, близких к природным. Так, зарегистрировано образование формальдегида при фотохимическом окислении метана или метанола, при атмосферном давлении в отсутствие катализаторов. Формальдегид реагирует с представителями подавляющего большинства классов органических веществ, за исключением лишь насыщенных углеводородов и эфиров.Формальдегид (СН2=О) (метаналь, муравьиный альдегид) - бесцветный газ с резким раздражающим запахом, хорошо растворим в воде, метаноле, этаноле и других полярных растворителях. Формальдегид оказывает раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, верхние дыхательные пути, вызывает дерматит. Формальдегид оказывает также общетоксическое, аллергическое и мутагенное действие на организм человека. Основные физико-химические константы формальдегида приведены в таблице 1. Товарный продукт выпускается обычно в виде 37%-ого водного раствора (формалин), в котором формальдегид содержится в форме гидрата НСНОН2О и низкомолекулярных полимеров - полиоксиметиленгликолей.Основная масса формальдегида производится поэтому из метанола по двум методам: окислительным дегидрированием и окислением. В этом процессе совмещены экзотермическая реакция окисления метанола: СНЗОН 0,5 O2 = НСНО Н2O - ?Н1 , ?Н1 = - 156,ЗКДЖ (д) и эндотермическая реакция его дегидрирования: СНЗОН - НСНО Н2 - ?Н2 , ?Н2 = 85,3 КДЖ (е) Если это отношение соблюдается, а в исходной паровоздушной смеси содержится около 45% об. метанола, что лежит за верхним пределом взрываемости ее (34,7%), процесс можно проводить в реакторах адиабатического типа, не имеющих поверхностей теплообмена. Одновременно с основными реакциями (д, е) протекают побочные реакции глубокого окисления (в, г), а также реакции дегидрирования и гидрирования, приводящие к образованию смеси продуктов: СН ЗОН > НСНО >СО; СН3ОН Н2 > СН4 Н2O для подавления которых в метанол вводится до 10% воды. Во избежание глубокого окисления метанола процесс окислительного дегидрирования проводится при недостатке кислорода.В этом методе, метанол окисляется в избытке воздуха при температуре 350-430°С и атмосферном давлении на окисном железо-молибденовом катализаторе состава Мо3•Fe 2(MOO4)з. Технологический процесс прямого окисления отличается от ранее описанного процесса окислительного дегидрирования высокой степенью конверсии метанола (0,99), селективностью по формальдегиду, достигающей 96% и высокой экзотермичностью. Метанол испаряется в теплообменнике 1, обогреваемом реакционной смесью, смешивается с воздухом, нагнетаемым турбокомпрессором 2 и через теплообменник 3 подается в реактор 4., очищенный воздух при 45°С барботирует через метиловый спирт, находящийся в испарителе, образующаяся здесь спирто-воздушная смесь, содержащая 0,5-1,0 г паров спирта в 1л воздуха, через подогреватель поступает в контактный аппарат. Большое значение для нормального ведения процесса имеет постоянство состава паровоздушной смеси, так как изменение ее состава может понизить выход формальдегида, а уменьшение концентрации спирта в смеси создает" опасность взрыва. Это постоянство достигается автоматическим регулированием уровня спирта в испарителе, температуры воздуха и спирта и давления в системе.Получают следующие материалы: мочевиноформальдегидные смолы и концентрат, фенолоформальдегидные смолы, полиформальдегид (полиацетальные смолы), меламинные смолы, пентаэритрит, уротропин (гексамин), этиленгликоль, 1,4-бутандиол, 4,4-дифенилметаидиизоцианат (MDI). При получении этих материалов формальдегид может применяться либо непосредственно в виде мономера (сополимера), либо в качестве сырья для синтеза полимеризующего продукта. Значительная часть формальдегида используется и непосредственно, в виде водно-метанольного раствора или низкомолекулярного полимера (параформ), в качестве консерванта, дубителя, инсектицида и т.п. формальдегид окисление метан кислород Различают следующие типы этих материалов на основе формальдегида: фенолоформальдегидные (продукт конденсации с фенолом); аминоформальдегидные (конденсация с карбамидом или меламином); полиформальдегид и т.д. С учетом назначения выпускаемого изделия широко практикуется введение в рецептуру небольших добавок различных реагентов, придающих основному продукту те или иные эксплуатационные свойства - спиртов, кислот, эфиров, аминов и т.д.Данные для расчета: 1) Соотношение расхода метанола на 1 и 2 реакции: 1,6 : 1 3) Полезная степень превращения метанола: 0,82; 5) Производительность цеха - 16000 т/год формалина следующего состава % масс: Формальдегид - 40% масс.
План
Содержание
Введение
1. Теоретическая часть
1.1 Физико-химические, технологические свойства формальдегида
1.2 Производство формальдегида
1.3 Производство формальдегида окислительным дегидрированием метанола
1.3.1 Производство формальдегида окислением метанола
1.4 Применение формальдегида
2. Расчетная часть
2.1 Исходные данные для расчета
2.2 Расчет данных для составления материального баланса
2.3 Материальный баланс
Вывод
Список литературы
Введение
Среди многих сотен тысяч органических соединений, известных в настоящее время, формальдегиду бесспорно принадлежит особая роль.
Различными исследователями доказана возможность образования формальдегида в условиях, близких к природным. Так, зарегистрировано образование формальдегида при фотохимическом окислении метана или метанола, при атмосферном давлении в отсутствие катализаторов.
Термодинамически возможно получение формальдегида гидрированием оксида и диоксида углерода. Хорошо известно, что гидрирование легко протекает в присутствии металлов, распространенных в земной коре,- хрома, меди и т.д.
Формальдегид реагирует с представителями подавляющего большинства классов органических веществ, за исключением лишь насыщенных углеводородов и эфиров. Рассматривая эти превращения, нетрудно убедиться, что исходя из формальдегида можно сравнительно просто перейти к соединениям практически любых классов - кислотам, спиртам, аминам, нитрилам и т.д.
Как и все летучие органические вещества, чистый формальдегид может находиться в одном из трех состояний- твердом, жидком или газообразном. Однако в этих состояниях фактически формальдегид может присутствовать в виде целого ряда модификаций, принципиально различающихся и по химическим, и тем более по физическим свойствам.
Во всем мире производится около 8 млн. тонн формальдегида в год. Формальдегид применяется в медицине, косметологии, но наиболее широкое применение он получил в промышленности, в частности для производства полимерных материалов. Формальдегид играет большую роль в фундаментальных реакциях и промышленном органическом синтезе, поэтому производство формальдегида является актуальной темой, требующей изучения и развития.