Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu, mô phỏng công nghệ sản xuất dung dịch phụ gia formaldehyde của phân xưởng UFC85 formaldehyde nhà máy đạm Phú Mỹ

Luận Văn Group hỗ trợ viết luận văn thạc sĩ,chuyên đề,khóa luận tốt nghiệp, báo cáo thực
tập, Assignment, Essay
Zalo/Sdt 0967 538 624/ 0886 091 915 Website:lamluanvan.net
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU, MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DUNG
DỊCH PHỤ GIA FORMALDEHYDE CỦA PHÂN XƯỞNG
UFC85/FORMALDEHYDE NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ
Trình độ đào tạo : Đại học chính quy
Ngành : Công nghệ kỹ thuật hóa học
Chuyên ngành : Hóa dầu
Cán bộ hướng dẫn: ThS. Hoàng Mạnh Hùng
KS. Nguyễn Thanh Phương
Sinh viên thực hiện: Lý Hoàng Thanh
MSSV: 12030205 Lớp: DH12HD
Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016

Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Khoa Hóa Học và CNTP
MỤC LỤC
MỤC LỤC......................................................................................................................................i
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................................ iv
DANH MỤC HÌNH.................................................................................................................. vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT...................................................................................viii
LỜI MỞ ĐẦU..............................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN PHÂN XƯỞNG UFC85/FORMALDEHYDE
NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ, NGUYÊN LIỆU MEOH VÀ SẢN PHẨM
FORMALDEHYDE, UFC85..............................................................................................................3
1.1. Tổng quan phân xưởng UFC85/Formaldehyde Nhà máy Đạm Phú Mỹ [1]
3
1.1.1. Tổngquan Nhà máy
Đạm Phú Mỹ và
phânxưởng
UFC85/Formaldehyde ................................................................................................................3
1.1.2. Vai trò của phân xưởng UFC85/Formaldehyde...................................5
1.1.3. Công nghệ phân xưởng UFC85/Formaldehyde....................................5
1.2. Tổng quan về nguyên liệu sản xuất....................................................................6
1.2.1. Tổng quan nguyên liệu MeOH [2]...............................................................6
1.2.1.1. Tính chất vật lý...................................................................................................... 6
1.2.1.2. Tính chất hóa học................................................................................................. 7
1.2.1.3. Ứng dụng của MeOH.......................................................................................... 8
1.2.1.4. Phương pháp sản xuất MeOH........................................................................ 8
1.2.2. Tổng quan sản phẩm Formaldehyde [3].............................................. 10
1.2.2.1. Giới thiệu .............................................................................................................10
1.2.2.2. Tính chất vật lý....................................................................................................10
1.2.2.3. Tính chất hóa học...............................................................................................11
1.2.2.4. Ứng dụng của Formaldehye ...........................................................................11
1.2.3. Các phương pháp sản xuất Formaldehyde ...................................... 14
1.2.4. Công nghệ sản xuất Formaldehyde [3], [4],[5].................................... 15
1.2.4.1. Công nghệ dehydro hóa và oxy hóa đồng thời MeOH...............................15
1.2.4.2. Công nghệ oxy hóa MeOH thành Formaldehyde............................................17
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU SƠ ĐỒ THIẾT KẾ, CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP
DUNG DỊCH FORMALDEHYDE TỪ MEOH CỦA PHÂN XƯỞNG
FORMALDEHYDE/UFC85 NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ.................................................... 20
2.1. Thông số thiết kế cơ sở.......................................................................................... 20
2.1.1. Nguyên liệu ......................................................................................................... 20

2.1.1.1. Nguyên liệu MeOH [6] .......................................................................................20
Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2012 - 2016 Trang i

2.1.1.2. Dung dịch Urê [6] ........................................................................................... 21
2.1.1.3. Nước nguyên liệu [7] ...................................................................................... 22
2.1.1.4. Dòng hơi thấp áp [7] ....................................................................................... 22
2.1.1.5. Dòng HTO ...................................................................................................... 22
2.1.1.6. Xúc tác sử dụng .............................................................................................. 23
2.1.2. Sản phẩm phân xưởng [6]................................................................ 23
2.1.2.1. Sản phẩm Formaldehyde ................................................................................. 23
2.1.2.2. Sản phẩm UFC85 ............................................................................................ 24
2.1.3. Nghiên cứu cơ chế tổng hợp Formaldehyde ..................................... 25
2.1.3.1. Cơ chế phản ứng tổng hợp Formaldehyde [8] .................................................. 25
2.1.3.2. Động học quá trình tổng hợp Formaldehyde [4],[9] ......................................... 26
2.1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp Formaldehyde ........................... 27
2.1.4. Sơ đồ khối quá trình sản xuất của xưởng Fomaldehyde/UFC85 ....... 29
2.1.5. Sơ đồ khối ....................................................................................... 29
2.1.6. Thuyết minh sơ đồ khối công nghệ .................................................. 29
2.2. Quy trình công nghệ PFD ....................................................................... 30
2.2.1. Sơ đồ công nghệ [10] ...................................................................... 30
2.2.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ [7] .................................................... 31
2.3. Các thiết bị chính trong phân xưởng ....................................................... 33
2.3.1. Cụm chuẩn bị nguyên liệu [11]........................................................ 33
2.3.2. Cụm tiền gia nhiệt ........................................................................... 33
2.3.2.1. Thiết bị hóa hơi MeOH, 20-E-2101-1,2 [12] .................................................... 34
2.3.2.2. Thiết bị gia nhiệt khí đầu vào, 20-E-2102 [13] ................................................. 36
2.3.2.3. Thiết bị làm nguội (After Cooler 20-E-2104) [13] ........................................... 38
2.3.3. Cụm thiết bị phản ứng [14] .............................................................. 40
2.3.4. Cụm thiết bị hấp thụ [15],[16] ......................................................... 43
CHƯƠNG 3. THIẾT LẬP MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
FORMALDEHYDE PHÂN XƯỞNG UFC85/FORMALDEHYDE NHÀ MÁY ĐẠM
PHÚ MỸ 47
3.1. Phương pháp luận xây dựng sơ đồ mô phỏng ......................................... 47
3.2. Giới thiệu về Aspen Hysys [17] .............................................................. 48
3.3. Nghiên cứu, mô phỏng phân xưởng UFC85/Formaldehyde nhà máy Đạm
Phú Mỹ bằng phần mềm Aspen Hysys. .................................................................. 49
3.4. Xây dựng trường hợp mô phỏng công nghệ sản xuất phân xưởng
UFC85/Formaldehyde ........................................................................................... 50
3.4.1. Thiết lập hệ nhiệt động (Fluid Package) .......................................... 50

Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2012 - 2016 Trang ii

3.4.2. Thông số thiết lập đầu vào ban đầu phân xưởng ............................. 52
3.4.3. Thiết lập dòng vật chất và cấu tử trong hệ........................................... 53
3.4.4. Thiết lập các thiết bị trao đổi nhiệt .......................................................... 55
3.4.4.1. Thiết bị phản ứng 20-E-2101 ...........................................................................55
3.4.4.2. Các thiết bị trao đổi nhiệt khác ........................................................................55
3.4.5. Thiết lập các phản ứng và thiết bị phản ứng [17], [18].................. 56
3.4.6. Tháp hấp thụ Formaldehyde [19].............................................................. 60
3.4.7. Công cụ lô-gic Recycle .................................................................................... 61
3.4.8. Kết quả mô phỏng .......................................................................................... 63
3.4.9. Nhận xét và so sánh kết quả mô phỏng thu được.............................. 64
3.4.9.1. Cân bằng vật chất cụm chuẩn bị nguyên liệu...............................................64
3.4.9.2. Cân bằng vật chất cụm gia nhiệt nguyên liệu...............................................65
3.4.9.3. Cân bằng vật cụm thiết bị phản ứng ..............................................................66
3.4.9.4. Cân bằng vật chất cụm thiết bị hấp thụ.........................................................67
3.4.9.5. Nhận xét kết quả thu được..............................................................................71
3.4.9.6. Cân bằng năng lượng........................................................................................72
3.4.9.7. Thông số thiết kế các thiết bị chính trong sơ đồ công nghệ .....................73
KẾT LUẬN................................................................................................................................. 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 77

Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2012 - 2016 Trang iii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tính chất vật lý MeOH......................................................................................6
Bảng 1.2. Tính chất vật lý Formaldehyde .................................................................... 10
Bảng 1.3. So sánh đặc điểm chính 3 phương pháp chuyển hóa ................... 19
Bảng 2.1. Tiêu chuẩn MeOH nguyên liệu .................................................................... 20
Bảng 2.2. Tiêu chuẩn hạt Urê nguyên liệu.................................................................... 21
Bảng 2.3. .Tiêu chuẩn dung dịch Urê 71% dùng trong phân xưởng.............. 21
Bảng 2.4. Tiêu chuẩn nước khử khoáng ..................................................................... 22
Bảng 2.5. Tính chất dòng dầu HTO............................................................................... 22
Bảng 2.6. Xúc tác sử dụng tại phân xưởng............................................................... 23
Bảng 2.7. Tiêu chuẩn Formaldehyde sản phẩm....................................................... 23
Bảng 2.8. Tiêu chuẩn UFC85 sản phẩm...................................................................... 24
Bảng 2.9. Cơ chế phản ứng tổng hợp Formaldehyde......................................... 25
Bảng 2.10. Danh mục các thiết bị chính..................................................................... 32
Bảng 2.11. Tiêu chuẩn thiết kế và lắp đặt bồn chứa MeOH............................... 33
Bảng 2.12. Thông số thiết bị hóa hơi MeOH 20-E-2101,1 .................................. 34
Bảng 2.13. Thông số thiết bị hóa hơi MeOH 20-E-2101,2 ..................................... 35
Bảng 2.14. Thông số thiết bị gia nhiệt khí đầu vào 20-E-2102........................... 37
Bảng 2.15. Thông số thiết bị làm nguội 20-E-2104.................................................... 38
Bảng 2.16. Thông số thiết bị phản ứng Formaldehyde 20-E-2101 [13]........ 42
Bảng 2.17. Thông số tháp hấp thụ Formaldehyde 20-T-2101 [14]................... 45
Bảng 3.1. Các hệ nhiệt động đề xuất cho quá trình mô phỏng......................... 50
Bảng 3.2. Thông số thiết kế đầu vào phân xưởng................................................ 52
Bảng 3.3. Thành phần dòng nguyên liệu MeOH........................................................ 53
Bảng 3.4. Thành phần dòng không khí ........................................................................... 54
Bảng 3.5. Thành phần dòng khí hoàn lưu...................................................................... 54
Bảng 3.6. Cân bằng vật chất cụm chuẩn bị nguyên liệu..................................... 65
Bảng 3.7. Cân bằng vật chất cụm thiết bị phản ứng Formaldehyde............. 67
Bảng 3.8. Cân bằng vật chất cụm thiết bị hấp thụ................................................. 68
Bảng 3.9. Bảng so sánh dòng sản phẩm Formalin thu được............................ 71
Bảng 3.10. So sánh hiệu suất chuyển hóa................................................................ 71

Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2012 - 2016 Trang iv

Bảng 3.11. Bảng so sánh lưu lượng nước sử dụng tại Tháp hấp thụ......... 72
Bảng 3.12. Bảng so sánh lưu lượng khí hoàn lưu tại đỉnh tháp ..................... 72
Bảng 3.13. Cân bằng nhiệt sử dụng trong phân xưởng sản xuất Formaldehyde .. 72
Bảng 3.14. Thông số chính thiết bị phản ứng Formaldehyde.......................... 73
Bảng 3.15. Thông số chính tháp hấp thụ Formaldehyde...................................... 73
Bảng 3.16. Thông số chính thiết bị trao đổi nhiệt................................................... 74

Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2012 - 2016 Trang v

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ các phân xưởng Nhà máy đạm Phú Mỹ.......................................4
Hình 1.2. Một góc phân xưởng UFC85/Formaldehyde ...........................................4
Hình 1.3. Tổng quan công nghệ xưởng Formaldehyde/UFC85 ..........................5
Hình 1.4. Ứng dụng chính của MeOH..............................................................................8
Hình 1.5. Nhựa polyme Urea-Formaldehyde................................................................ 12
Hình 1.6. Cấu trúc hạt nhựa tổng hợp Phenol-Formaldehyde .............................. 13
Hình 1.7. Cấu trúc polyme Trimetilolmelamin-Formaldehyde............................... 13
Hình 1.8. Sơ đồ công nghệ tổng hợp Formaldehyde theo quá trình BASF .. 16
Hình 1.9. Sơ đồ công nghệ oxy hóa MeOH thành Formaldehyde – Quá trình
Formol .................................................................................................................................................... 18
Hình 2.1. Xúc tác FK-2........................................................................................................... 28
Hình 2.2. Sơ đồ khối công nghệ sản xuất Formaldehyde.................................... 29
Hình 2.3. Sơ đồ công nghệ phân xưởng UFC85/Formaldehyde........................ 30
Hình 2.4. Sơ đồ PFD tháp hấp thụ.................................................................................. 31
Hình 2.5. Thiết bị hóa hơi MeOH 20-E-2101............................................................... 34
Hình 2.6. Thiết bị gia nhiệt khí đầu vào, 20-E-2102 .................................................. 37
Hình 2.7. Thiết bị làm nguội 20-E-2104........................................................................... 39
Hình 2.8. Cấu trúc thiết bị phản ứng Formaldehyde 20-E-2101 ........................ 41
Hình 2.9. Tháp hấp thụ Formaldehyde 20-T-2101..................................................... 44
Hình 3.1. Giao diện mô phỏng phần mềm Hysys..................................................... 49
Hình 3.2. Sơ đồ lựa chọn mô hình nhiệt động............................................................ 51
Hình 3.3. Tính chất dòng không khí, MeOH (Trích xuất từ Hysys)....................... 54
Hình 3.4. Sơ đồ mô phỏng thiết bị 20-E-2101............................................................. 55
Hình 3.5. Thiết lập mô phỏng thiết bị 20-E-2102....................................................... 56
Hình 3.6. Mô hình hóa phản ứng dạng PFR................................................................. 57
Hình 3.7. Vận tốc phản ứng tại mặt cắt dV................................................................. 57
Hình 3.8. Thiết lập mô hình thiết bị phản ứng............................................................ 59
Hình 3.9. Thiết lập các tiêu chuẩn chạy tháp............................................................... 60
Hình 3.10. Mô hình mô phỏng tháp hấp thụ ................................................................. 61
Hình 3.11. Công cụ Recycle trong quá trình mô phỏng........................................... 61

Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2012 - 2016 Trang vi

Hình 3.12. Trường hợp mô phỏng công nghệ sản xuất dung dịch Formaldehyde
37% ........................................................................................................................... 63
Hình 3.13. Sơ đồ mô phỏng cụm chuẩn bị nguyên liệu ...................................... 64
Hình 3.14. Sơ đồ mô phỏng cụm gia nhiệt nguyên liệu ...................................... 66
Hình 3.15. Kết quả thu được từ mô hình mô phỏng PFR ................................... 66
Hình 3.16. Kết quả mô phỏng tháp hấp thụ ........................................................ 68
Hình 3.17. Sự thay đổi T, P theo chiều cao tháp ................................................ 69
Hình 3.18. Dữ liệu thông số biến thiên theo chiều cao tháp ............................... 70
Hình 3.19. Biến thiên nồng độ cấu tử theo chiều cao tháp ................................. 70

Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2012 - 2016 Trang vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT Từ viết tắt Chú thích
1 STT Số thứ tự
2 kl Khối lượng
3 tt Thể tích
4 BFW (Boiler Feed Water) Nước cấp lò hơi
5 PFR (Plug Flow Reactor) Dạng thiết bị phản ứng đẩy
6 HTO (Heat Transfer Oil) Dòng dầu nóng
7 LPS ( Low Pressure Steam) Dòng hơi thấp áp
8 MeOH Methanol
9 UFC85 Dung dịch Urê-Formaldehyde
10 Formaldehyde Formanđêhyt
11 RON Chỉ số Octane nghiên cứu
12 MTBE Phụ gia tăng chỉ số RON, methylter-butyl ether
13 PVFCCo Tổng Công ty hóa chất và Phân bón Dầu khí

Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2012 - 2016 Trang viii

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành đến các anh, chị Phòng Công
nghệ Lọc dầu thuộc Trung tâm NC&PT Chế biến Dầu khí (PVPro) đã tận tình hướng
dẫn, truyền đạt cho em những kiến thức quý báu để thực hiện đề tài này.
Cảm ơn quý thầy, cô khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm, trường
Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu đã dạy dỗ và truyền đạt những kiến thức hữu ích để
giúp em trang bị kiến thức cần thiết trong thời gian em học tập tại trường.
Xin chân thành cảm ơn đến quý thầy, cô trong hôi đồng chấm đồ án tốt
nghiệp đã dành chút thời gian quý báu để đọc và đưa những lời nhận xét giúp
em hoàn thiện hơn về đồ án này.
Cám ơn gia đình và bạn bè đã tiếp thêm niềm tin, nghị lực và giúp đỡ tôi
trong suốt thời gian qua.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2016
SVTH
Lý Hoàng Thanh

Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2012 - 2016 Trang ix

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Hóa Học và CNTP
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, Formaldehyde và UFC85 là những hợp chất hóa học quan trọng, có nhiều
ứng dụng trong công nghiệp hóa chất phụ trợ, ngành tổng hợp hữu cơ và nhiều ngành
khác. Đặc biệt, đối với công nghiệp sản xuất phân bón, các dung dịch này là phụ gia cho
quá trình tạo hạt Urê nhằm chống kết khối, gia tăng độ cứng sản phẩm, giảm tỷ lệ vỡ
hạt, tránh hiện tượng cháy lá khi bón phân hóa học cho cây trồng.
Tính đến thời điểm cuối Quý IV/2015, tất cả các nhà máy sản xuất phân
đạm tại Việt Nam đều phải nhập khẩu toàn bộ các phụ gia này từ nước ngoài.
Với những lý do trên, việc nghiên cứu đầu tư xây dựng dây chuyền sản xuất sản
phẩm Formaldehyde và dung dịch UFC85 là rất cần thiết nhằm giúp các nhà máy
đạm giảm chi phí sản xuất, hạ giá thành sản phẩm, tăng lợi thế cạnh tranh đồng
thời giúp Việt Nam chủ động được nguồn cung phụ gia cung cấp cho các đơn vị
trong nước và xuất khẩu các nước khu vực. Ngày 12/12/2015, Tổng Công ty Phân
bón và Hóa chất Dầu khí (PVFCCo), đơn vị thành viên của Tập đoàn Dầu khí Việt
Nam (PVN) đã tổ chức khánh thành và đưa vào hoạt động phân xưởng sản xuất
UFC85/Formaldehyde với công suất thiết kế 15 ngàn tấn/năm UFC85 hoặc 25
ngàn tấn/năm Formaldehyde nồng độ 37% (hay còn gọi là Formalin).
Phân xưởng sử dụng công nghệ hiện đại và phổ biến hiện nay để sản xuất
Formaldehyde là công nghệ oxy hóa MeOH có sử dụng xúc tác do nhà bản quyền
công nghệ Haldor Topsoe cung cấp. Quá trình tập trung chủ yếu vào lượng không
khí dùng để oxy hóa MeOH với sự có mặt của các dạng xúc tác rắn. Nhằm tìm
hiểu rõ hơn về công nghệ, quá trình sản xuất dung dịch Formaldehyde từ MeOH,
cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến vận hành và chất lượng sản phẩm của
xưởng UFC85 Nhà máy đạm Phú Mỹ, tác giả tiến hành nghiên cứu thực hiện Đề
tài “Nghiên cứu, mô phỏng công nghệ sản xuất dung dịch phụ gia Formaldehyde
của Phân xưởng UFC85/Formaldehyde Nhà máy Đạm Phú Mỹ”.
Nội dung nghiên cứu và phạm vi công việc thực hiện của Đề tài bao gồm các
phần chính về:
Tổng quan các công nghệ sản xuất Formaldehyde đi từ MeOH;
Tổng quan về nguyên liệu MeOH và chỉ tiêu kỹ thuật MeOH dùng trong công
nghiệp tổng hợp UFC85/Formaldehyde;

Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2012 - 2016 Trang 1

Tổng quan về sản phẩm Formaldehyde, dung dịch Formalin và UFC85;
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất Formaldehyde;
Nghiên cứu công nghệ xưởng UFC85/Formaldehyde Nhà máy đạm Phú Mỹ;
Nghiên cứu các tài liệu thiết kế cơ sở, thiết kế cơ khí, phụ trợ xưởng công nghệ
sản xuất UFC85/Formaldehyde như các bản vẽ công nghệ (PFD và P&ID), Data
Sheet...làm cơ sở cho mô phỏng tĩnh trong Hysys;
Xây dựng mô hình mô phỏng, sử dụng phần mềm Hysys mô phỏng tĩnh phần
công nghệ của phân xưởng UFC85/Formaldehyde;
Đánh giá kết quả nhận được và đưa ra kiến nghị.

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN PHÂN XƯỞNG UFC85/FORMALDEHYDE
NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ, NGUYÊN LIỆU MEOH VÀ SẢN PHẨM
FORMALDEHYDE, UFC85
1.1. Tổng quan phân xưởng UFC85/Formaldehyde Nhà máy Đạm Phú Mỹ [1]
1.1.1. Tổng quan Nhà máy Đạm Phú Mỹ và phân xưởng UFC85/Formaldehyde
Nhà máy Đạm Phú Mỹ sử dụng công nghệ của Haldor Topsoe (Đan Mạch) để
sản xuất Amoniac và công nghệ Snamprogetti (Ý) để sản xuất phân Urê. Đây là các
công nghệ hàng đầu trên thế giới với dây chuyền khép kín, nguyên liệu chính đầu
vào là khí thiên nhiên, không khí và đầu ra là amoniac và urê. Chu trình công nghệ
khép kín cùng với việc tự tạo điện năng và hơi nước giúp Nhà máy hoàn toàn chủ
động trong sản xuất kể cả khi lưới điện quốc gia có sự cố hoặc không đủ điện cung
cấp. Công nghệ nhà máy gồm có 4 phân xưởng chính là xưởng Amoniac, xưởng
Urê, xưởng phụ trợ, xưởng sản phẩm và các phòng/xưởng chức năng khác.
Phân xưởng Amoniac: Phân xưởng Amoniac của Nhà máy Đạm Phú Mỹ sử
dụng công nghệ Haldor Topsoe đi từ khí thiên nhiên được thiết kế cho hai
trường hợp vận hành chính:
1350 tấn NH3/ngày và 1650 tấn CO2/ngày,
hoặc; 1350 tấn NH3/ngày, 1790 tấn CO2/ngày.
Phân xưởng Urê theo công nghệ Snamprogetti của Italia, sản phẩm Urê của Nhà
máy có các thông số kỹ thuật chính như sau:
Công suất: 2200 tấn/ngày;
Cỡ hạt:1,4 – 2,8 mm (> 90%);
Hàm lượng N: > 46,3%;
Độ ẩm: < 0,4%.
Phân xưởng phụ trợ sử dụng nguồn khí thiên nhiên để sản xuất hơi nước (từ
nguồn nước sông Thị Vải) và điện cung cấp cho quá trình vận hành của nhà máy
và phụ vụ sinh hoạt;
Phân xưởng sản phẩm và các Phòng, Ban chức năng khác.

Nguồn: Nhà máy Đạm Phú Mỹ
Hình 1.1. Sơ đồ các phân xưởng Nhà máy đạm Phú Mỹ
Năm 2015, PVFCCo đã tiến hành đầu tư xây dựng thêm phân xưởng sản xuất
UFC85/Formaldehyde (nằm trong phần diện tích mở rộng của khuôn viên Nhà máy
đạm hiện hữu) với công suất thiết kế 15.000 tấn UFC85/năm hoặc 25.000 tấn
Formaldehyde/năm.
Nguồn: Technical Proposal, PVFCCo, 2015
Hình 1.2. Một góc phân xưởng UFC85/Formaldehyde

1.1.2. Vai trò của phân xưởng UFC85/Formaldehyde
Phân xưởng UFC85/Formaldehyde được thiết kế với mục đích sản xuất các
phụ gia quan trọng, bao gồm UFC85, dung dịch Formalin 37% sử dụng trong quá trình
tạo hạt Urê nhằm chống lại hiện tượng kết khối phân bón, gia tăng độ cứng của hạt,
giảm tỷ lệ vỡ hạt…Bên cạnh đó, trong tương lai, các sản phẩm của phân xưởng cũng
góp phần chủ động được nguồn cung cho Nhà máy đạm Cà Mau (do PVN đầu tư xây
dựng) và các nhà máy đạm khác (đạm Ninh Bình, đạm Hà Bắc…) tại Việt Nam.
1.1.3. Công nghệ phân xưởng UFC85/Formaldehyde
Công nghệ sản xuất UFC85/Formaldehyde hiện đang sử dụng tại phân xưởng
UFC85/Formaldehyde là công nghệ oxy hóa MeOH có sử dụng xúc tác oxit kim loại
được cung cấp bởi hãng công nghệ bản quyền Haldor Topsoe (Đan Mạch).
Nguồn nguyên liệu MeOH được nhập từ nước ngoài. Sản phẩm của phân
xưởng là dung dịch Formaldehyde hoặc dung dịch UFC85 với công suất tương ứng
25.000 tấn Formaldehyde/năm hoặc 15.000 tấn UFC85/năm, cung cấp trực tiếp
đến phân xưởng Urê, xưởng phụ trợ hoặc xuất khẩu (tương lai).
Hình 1.3. Tổng quan công nghệ xưởng Formaldehyde/UFC85

1.2. Tổng quan về nguyên liệu sản xuất
1.2.1. Tổng quan nguyên liệu MeOH [2]
1.2.1.1. Tính chất vật lý
Methanol, công thức phân tử CH3OH, là chất lỏng không màu, có tính độc, có
mùi tương tự Ethanol. Về tính hòa tan, MeOH tan nhiều trong nước, rượu,
benzen, các ester và trong nhiều dung môi hữu cơ khác. MeOH hòa tan tốt được
các loại nhựa nhưng ít hòa tan trong các chất béo và dầu.
Một số tính chất vật lý quan trọng của hợp chất MeOH được trình bày chi
tiết trong Bảng 1.1:
Bảng 1.1. Tính chất vật lý MeOH
STT Tính chất Đơn vị Giá trị
1 Khối lượng phân tử đv.C 32,00
2 Nhiệt độ tới hạn oC 239,49
3 Áp suất tới hạn Mpa 8,10
4 Thể tích tới hạn g/mol 117,90
5 Độ nén tới hạn - 0,22
6 Nhiệt độ sôi (tại 101,3kPa)
o
C 64,70
7 Nhiệt độ nóng chảy (tại 101,3kPa) oC -97,60
8 Nhiệt bốc hơi (tại 101,3kPa) KJ/kg 1128,80
9 Tỷ trọng:
Ở 0 o
C g/cm3
0,81
Ở 25 o
C 0,79
Ở 50 o
C 0,76
10 Hàm nhiệt tiêu chuẩn:
Ở 25o
C ( 101,3 kPa ), pha khí KJ/mol -162,24
Ở 25o
C ( 101,3 kPa), pha lỏng -166,64
11 Nhiệt dung riêng:
Ở 25o
C (tại 101,3 kPa ), pha khí J/molo
K 44,06
Ở 25o
C (tại 101,3 kPa), pha lỏng 81,05

STT Tính chất Đơn vị Giá trị
12 Độ nhớt:
Pha lỏng mPa.s 0,55
Pha hơi 9,68.10-3
13 Điểm chớp cháy (DIM51755) 6,50
Bình hở oC 15,60
Bình kín 12,20
Tại nhiệt độ phòng, MeOH là một chất lỏng phân cực và được sử dụng như
một chất chống đông, dung môi, nhiên liệu và cũng là một chất biến tính cho dung
dịch ethanol.
1.2.1.2. Tính chất hóa học
MeOH là hợp chất đơn giản đầu tiên trong dãy đồng đẳng các rượu no đơn
chức (CnH2n+1OH), do vậy, hóa tính của MeOH được quyết định chủ yếu bởi nhóm
chức hydroxyl [–OH]. Một số phản ứng tiêu biểu của MeOH như sau:
Phản ứng cộng NaOH tạo muối ancolat:
CH 3OH NaOH CH 3 ONa H 2O
Phản ứng cộng axit tạo este:
CH3OH CH3COOH CH3COOCH3 H2O
CH3OH C2H5COOH C2 H5COOCH3 H2O
Oxi hóa hoàn toàn tạo khí cacbonic và nước:
3
CH3OH 2 O2 CO2 H2 O
Oxi hóa không hoàn toàn tạo Formaldehye:
1
CH3OH 2 O2 HCHO H2O
Qua các tính chất hóa lý của MeOH, có thể thấy khả năng bốc cháy và tạo thành hỗn
hợp hơi cháy nổ của MeOH là một trong những vấn đề cần quan tâm về sự an toàn khi
sử dụng và bảo quản. Ngọn lửa bốc cháy của MeOH hầu như không nhìn thấy được
dưới ánh sáng ban ngày, điều này gây nên những khó khăn trong vấn đề phát hiện sự
bốc cháy của MeOH, đồng thời, ngọn lửa của MeOH không sinh ra bồ hóng mặc dù có
Formaldehyde và CO sinh ra trong quá trình bốc cháy. Do vậy, trong thực

tế, để đánh giá hợp chất MeOH, người phân tích phải xem xét đến các tính chất
về giới hạn điểm sôi, tỷ trọng, số Permanganat, chỉ số màu, chỉ số axít, hàm
lượng nước và phần khô cặn.
1.2.1.3. Ứng dụng của MeOH
MeOH là một trong những nguồn nguyên liệu được ứng dụng rộng rãi cho
việc sản xuất Formaldehyde, dimetyl terephtalat, metyl methacrylat, cao su tổng
hợp. Ngoài ra, MeOH còn nguyên liệu cho các quá trình sản xuất các sản phẩm
như amin polyvinyl clorit, nhựa trao đổi ion, sản phẩm nhuộm.
Theo số liệu của Tổng Cục Thống kê, năm 2014, tại Việt Nam, khoảng 25%
MeOH được ứng dụng như một loại dung môi cho ngành công nghiệp sơn, 6%
MeOH là dung môi cho ngành điện tử và 3% MeOH còn lại là dung môi cho các
ngành khác như ngành công nghiệp giấy, mực in, chất tẩy rửa kim loại, dung môi
phòng thí nghiệm…
Hình 1.4. Ứng dụng chính của MeOH
MeOH còn là nguyên liệu sản xuất MTBE, đây là chất phụ gia cho sản phẩm
xăng nhằm tăng khả năng chống kích nổ cho xăng, thay thế chất phụ gia có
chứa chì trước đây nhằm bảo vệ sức khỏe, môi trường.
1.2.1.4. Phương pháp sản xuất MeOH
Công nghiệp sản xuất MeOH hiện nay trên thế giới tập trung vào hai phương
pháp cơ bản sau:
Phương pháp thu MeOH tự nhiên;

Phương pháp thu MeOH tổng hợp.
Các phương pháp sản xuất MeOH tự nhiên bao gồm quá trình chưng cất gỗ
hoặc tiến hành lên men. Về cơn bản, phương pháp này có nhiều điểm tương
đồng với phương pháp sản xuất cồn etyllic (ethanol), tuy nhiên phương pháp
này rất ít được sử dụng vì cho hiệu suất thấp và sản phẩm MeOH có độ tinh
khiết không cao, chứa nhiều các tạp chất hữu cơ.
Hướng công nghệ mới hiện nay sản xuất MeOH đi từ khí tổng hợp theo
phương trình phản ứng sau:
200 atm ,300o
C
CO H2 CH3OH
Với sự phát triển của hoạt động tìm kiếm, thăm dò dầu khí, các nguồn khí
thiên nhiên ngày càng đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp hóa dầu. Các
hãng công nghệ trên thế giới đã nghiên cứu và phát triển phương pháp sản xuất
MeOH từ khí đồng hành và khí tự nhiên thu được từ các mỏ dầu và mỏ khí theo
phương trình phản ứng sau:
P , T , xt
2CH4 O2 2CH3OH
Công nghệ chuyển hóa khí thiên nhiên thành MeOH đã được thương mại hóa
rộng rãi trên thế giới. Các nhà cung cấp bản quyền tiêu biểu trong lĩnh vực này là
Haldor Topsoe, Toyo, Air Liquid (GmbH), Casale, Johnson Matthey Davy
Technologies và Kellogg Brown & Root (KBR).
Công nghệ sản xuất MeOH tổng hợp trải qua 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Sản xuất khí tổng hợp (H2 + CO);
Giai đoạn 2: Chuyển hóa khí tổng hợp thành MeOH.
Trong trường hợp cần sản xuất hydro, khí tổng hợp (H2 + CO) được tạo ra từ giai
đoạn 1 có thể được trích ra một dòng rồi đem qua phân xưởng tinh chế để tách
loại CO. Khí hydro thu được có độ tinh khiết lên đến 99%.
Các phương pháp trên là được sử dụng rộng rãi nhất, bên cạnh đó còn các
phương pháp sản xuất MeOH khác như:
Oxy hóa trực tiếp Hydrocacbon;
Xà phòng hóa Methylclorua;
Hydrat hóa Dimethylete.

1.2.2. Tổng quan sản phẩm Formaldehyde [3]
1.2.2.1. Giới thiệu
Formaldehyde là một trong những hóa chất công nghiệp cơ bản, có rất nhiều
ứng dụng trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ, phụ gia phân bón. Sản lượng
Formaldehyde thế giới hiện nay khoảng 20 triệu tấn/năm và tăng hàng năm
khoảng 5%, đứng thứ 4 trong bảng xếp hạng các loại hóa chất thông dụng.
1.2.2.2. Tính chất vật lý
Formaldehyde, công thức phân tử là CH2O. Tại điều kiện thường,
Formaldehyde là chất khí có mùi hắc, là loại khí độc mạnh và ảnh hưởng đến sức
khỏe con người. Tại nhiệt độ thấp Formaldehyde dễ dàng tan trong các dung môi
không phân cực như nước, Toluene, ether, Ethyl acetate…
Dung dịch chứa 37-50% khối lượng HCHO trong nước gọi là Formalin. Một
hiện tượng khá phổ biến khi bảo quản Formalin là nó dễ bị polyme hóa và kết tủa.
Để khống chế quá trình polyme hóa sâu và kết tủa của Formalin, trong công nghiệp,
người ta thường bổ sung thêm 7 - 12 %kl MeOH trong sản phẩm Formalin đóng
vai trò như chất ổn định.
Khí HCHO rất dễ cháy, có thể tạo thành hỗn hợp cháy nổ với O2 không khí ở
điều kiện áp suất thường trong giới hạn từ 7,5-72 %tt và hỗn hợp HCHO với
không khí từ 65 – 70 %tt. So với hyđrocacbon có cùng số nguyên tử C trong phân
tử (CH4), nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của Formaldehyde cao hơn. Nhưng
so với anlcol đơn chức (1 nhóm [OH]) có cùng số nguyên tử C (CH3OH) thì nhiệt
độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của HCHO lại thấp hơn.
Một số tính chất vật lý quan trọng của Formaldehyde được thể hiện tại Bảng 1.2:
Bảng 1.2. Tính chất vật lý Formaldehyde
STT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Khối lượng phân tử đvC 30,03
2 Nhiệt độ sôi oC -21,00
3 Nhiệt độ nóng chảy o
C -92,00
4 Nhiệt độ hóa lỏng o
C -19,20
5 Nhiệt độ đóng rắn oC -118,00
6 Nhiệt trị cháy, 25o
C KJ/mol 561,50
7 Nhiệt hóa hơi, 19,2o
C KJ/mol 23,32
9 Tỷ trọng:
Ở -20 o
C kg/m3
0,81
Ở -80 o
C 0,79

1.2.2.3. Tính chất hóa học
Liên kết [–CHO] trong công thức phân tử quyết định các tính chất hóa học
của Formaldehyde. Các phản ứng hóa học điển hình mà Formaldehyde tham gia
gồm các phản ứng oxy hóa khử, phản ứng cộng hydrogen…
Phản ứng cộng H2:
Ni ,t o
C
HCHO H2 CH3OH
Phản ứng oxi hóa hoàn toàn:
HCHO O2 CO2 H2O
Phản ứng tráng gương:
NH
HCHO Ag2O 3 HCOOH 2Ag
Phản ứng khử với Cu(OH)2/NaOH:
HCHO 4Cu OH 2 2NaOH Na2 CO3 2Cu2 O 6H2O
Phản ứng với O2 không hoàn toàn: Phản ứng này chủ yếu được sử dụng để
điều chế axít hữu cơ:
1 Mn2
HCHO 2 O2 HCOOH
Với các dung dịch oxi hóa khác:
HCHO KMnO4 H 2 SO4 HCOOH K 2 SO4 MnSO4 H 2O
Phản ứng trùng ngưng:
Đây là phản ứng các phân tử monome tự kết hợp tạo ra polyme đồng thời xảy ra
đồng tời tách các phân tử nhỏ như H2O…
OH OH
xt, axit
nHCHO
OH OH
+
nH2O
n - 2
1.2.2.4. Ứng dụng của Formaldehye
Formaldehyde có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống, các ngành y tế, thực
phẩm và đặc biệt là trong ngành tổng hợp hữu cơ, sản xuất phụ gia.

Luận Văn Group hỗ trợ viết luận văn thạc sĩ,chuyên đề,khóa luận tốt nghiệp, báo cáo thực tập,
Assignment, Essay
Formaldehyde dùng làm chất sát trùng, diệt khuẩn. Ngoài ra, do có khả năng
làm đông tụ protit, làm protit không thối rửa nên Formaldehyde được ứng dụng rộng
rãi làm chất ướp thơm, chất bảo quản xác động thực vật.
Khi cho Formaldehyde tác dụng với ammoniac ở điều kiện 70 o
C và áp suất
350 mmHg thu được metylen-tetramin còn gọi là Urotropin. Chất Urotropin được
dùng để sản xuất chất dẻo và dược phẩm.
Đặc biệt, hiện nay phần lớn Formaldehyde được dùng trong công nghiệp
chất dẻo. Một số loại nhựa tổng hợp được đi từ dẫn xuất Formaldehyde là:
Đa tụ Formaldehyde với Urê tạo thành nhựa Urê-formaldehyde: Nhựa Urê-
formaldehyde được ứng dụng làm dán ép, trong đánh cá và đặc biệt đóng
vai trò như một phụ gia quan trọng trong quá trình chống kết khối phân bón,
tăng độ cứng hạt, giảm tỷ lệ vỡ hạt vì tại điều kiện thường phân bón bị oxy
hóa làm cho sản phẩm vón cục, kết khối, ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm;
H2NCONH2
+
OH
CH2OH
OH
CH2NHCONH2
O H
CH2OH
OH
+ CH2OH
OH OH
C H 2
OH
CH2OH
n
OH
CH2NHCONHCH2OH
OH
H2NCONHCH2OH
+
CH2OH
CH2OCH2NHCONH2
OH
HOCH2 CH2NHCONH2
Hình 1.5. Nhựa polyme Urea-Formaldehyde
Đa tụ Formaldehyde với Phenol ta được nhựa Phenolformadehyde: đây là loại
nhựa được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống. Từ nhựa
Phenolformaldehyde, người ta có thể chế tạo các loại vật liệu khác như vật liệu

Assignment, Essay

Assignment, Essay
tạo hình, đây là loại vật liệu khi đóng rắn vật phẩm thì không cần dùng áp suất
cao như faolit, giấy tẩm vải, tẩm sợi thủy tinh...Vật liệu grafit, than không thấm,
grafit không thấm và antegơmit là loại vật liệu than grafit, các chất này có khả
năng chịu hóa chất cao. Ngoài ra, còn được sử dụng làm nhựa đúc, keo dán, sơn;
OH
OH
CH2 CH2
H H3O
+ C O
H OH
H2C CH2
CH2 CH2
OH
CH2
CH
2
OH
H2C
Hình 1.6. Cấu trúc hạt nhựa tổng hợp Phenol-Formaldehyde
Đa tụ Formaldehyde với amin để tạo nhựa Melaminformaldehyde: Cũng như
nhựa Phenolformaldehyde, nhựa melaminformaldehyde dùng để sản xuất lột ép,
chất dẻo tấm, sơn, keo dán…Ngoài ra nhựa Melamin còn dùng để làm giấy
bền nước, làm giảm độ co nhăn của vải;
CH OH HOH C CH2OH
2
2
N
NH2 HN
3
H O
3
H O N N
N N 2 N N 2
HOH2C CH2OH
H2N N NH2
HN N NH N N N
HOH2C CH2OH
CH2OH CH2OH
Hình 1.7. Cấu trúc polyme Trimetilolmelamin-Formaldehyde
Đa tụ Formaldehyde với anilin tạo thành nhựa Anilinformadehyde.

Assignment, Essay

1.2.3. Các phương pháp sản xuất Formaldehyde
Hiện nay, trong công nghiệp Formaldehyde chủ yếu được sản xuất từ hai
phương pháp sau:
Phương pháp thực hiện dehydro hóa và oxy hóa đồng thời nguyên liệu
MeOH; Phương pháp oxy hóa trực tiếp MeOH.
Cả hai phương pháp này đều sử dụng nguyên liệu của là MeOH và oxy không
khí. Tỷ lệ nguyên liệu đầu vào (MeOH/O2), loại xúc tác sử dụng cũng như các
điều kiện công nghệ tiến hành làm cho hai quá trình này khác nhau. Mỗi quá trình
điều có ưu, nhược điểm khác nhau, tùy vào mục đích sử dụng mà có thể lựa
chọn quy trình phù hợp với điều kiện thực tiễn.
Phương trình phản ứng chính sản xuất Formaldehyde :
CH3OHHCHOH2 H O
85,3 KJ / mol
CHOH 1 O HCHO HO H O
156,3 KJ / mol
3 2 2 2
Khi điều chế Formaldehyde, ngoài các phản ứng cơ bản trên còn xảy ra các
phản ứng phụ oxy hóa, dehydro hóa tạo thành axit hữu cơ HCOOH.
CH3OH O2 HCOOH H2O
Hoặc bị oxy hóa hoàn toàn tạo thành khí CO2 và H2O:
3
CH3OH 2 O2 CO2 2H2O
Đồng thời MeOH có thể bị khử tại điều kiện nhiệt độ, áp suất cáo tạo thành khí
CO và H2 theo phản ứng:
CH3OH CO 2H2
Do vậy, trong quá trình sản xuất Formalin cần phải có phương pháp hạn
chế đến mức thấp nhất việc các phản ứng phụ xảy ra hoặc có cách xử lý để tách
chúng ra khỏi dòng sản phẩm.
Bên cạnh đó, những năm gần đây người ta sản xuất Formaldehyde bằng cách
dùng tác nhân oxy hóa khí tự nhiên dưới sự có mặt của oxít nitơ ở 400 ÷ 600 o
C.
Quá trình xảy ra như sau:
CH 4 O2 HCHO H 2O (Phản ứng chính )
2CH 4 O2 2CH 3OH (Phản ứng phụ )

Ngoài ra còn một số phương pháp sản xuất Formaldehyde như oxy hóa
etylen, thủy ngân cloruametyl. Tuy nhiên, các phương pháp này rất ít được sử
dụng trong sản xuất công nghiệp.
1.2.4. Công nghệ sản xuất Formaldehyde [3], [4],[5]
1.2.4.1. Công nghệ dehydro hóa và oxy hóa đồng thời
MeOH Phản ứng chính xảy ra trong quá trình:
CH3 OH HCHO H2 H O
85,3kJ / mol
CH 3 OH O2 HCHO H 2O H O
156,3 kJ / mol
Ngoài ra, còn xảy ra các phản ứng phụ:
CH3OH
1
O2 HCOOH
2
1
HCOOH 2 O2 CO2 H2O
CH3OH H2 CH4 H2O
CO2 H2 CO H2O
Trong 2 phản ứng chính, có thể lựa chọn tỷ lệ của các phản ứng sao cho phản
ứng tổng cộng là toả nhiệt và để tận dụng nhiệt lượng nhiệt này, trong công nghiệp
có thể tuần hoàn tận dụng nhiệt phản ứng để gia nhiệt dòng nguyên liệu ban đầu đến
nhiệt độ phản ứng hoặc sản xuất hơi nước thấp áp, gia nhiệt nước cấp lò hơi.
Thực nghiệm các phản ứng trong phòng thí nghiệm cho thấy: khi quá trình có độ
chuyển hóa khoảng 55% đối với quá trình oxy hóa và 45% đối với quá trình dehydro hóa thì
có thể sử dụng thiết bị phản ứng dạng đoạn nhiệt. Theo tỷ lệ này, hỗn hợp nguyên liệu
không khí ban đầu chứa khoảng 45 %tt MeOH nhằm nằm trên giới hạn nổ
của MeOH trong không khí là 34,7 %tt.
Trong phương pháp này có 2 công nghệ chính:
Dehydro oxy hóa bằng không khí với sự có mặt của xúc tác Ag, hơi nước và
lượng dư CH3OH ở nhiệt độ 680 – 720°C. Độ chuyển hóa của CH3OH là 97 -
98%. Quá trình này gọi là quá trình BASF;
Dehydro oxy hóa bằng không khí với sự có mặt của xúc tác Ag, hơi nước và
lượng dư CH3OH ở nhiệt độ 600 – 650°C và thu hồi CH3OH bằng chưng cất.
Độ chuyển hóa của CH3OH là 77 - 87%.
Công nghệ quá trình BASF

Sơ đồ công nghệ và mô tả của quá trình BASF được mô tả như Hình 1.8.
Nguồn: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 2008
Hình 1.8. Sơ đồ công nghệ tổng hợp Formaldehyde theo quá trình BASF
Danh mục các thiết bị công nghệ:
a. Thiết bị bốc hơi e. Thiết bị trao đổi nhiệt
b. Máy nén khí f. Thiết hấp thụ
c. Thiết bị phản ứng g. Thiết bị sản xuất hơi nước
d. Thiết bị làm lạnh h. Thiết bị làm lạnh
i. Thiết bị trao đổi nhiệt dùng hơi nước
Nhiệt độ sản xuất cho quá trình BASF khoảng 700°C, quá trình BASF có độ
chuyển hóa cao hơn so với quá trình sản xuất đi từ MeOH dằn. Sản phẩm thu
được chứa từ 40 đến 55% kl formaldehyde, hàm lượng methanol ít hơn 1,3% kl.
MeOH bị chuyển hóa cho quá trình BASF nằm giữa 97 và 98% với sản lượng
89,5-90,5%. Các sản phẩm phụ chính cho cả hai quá trình là Methyl formate và
Acid formic được loại bỏ bằng phương pháp trao đổi anion.

1.2.4.2. Công nghệ oxy hóa MeOH thành Formaldehyde
Đây là quá trình tổng hợp HCHO mới bằng phương pháp oxy hóa MeOH
với lượng dư không khí cùng với sự có mặt của xúc tác Fe cải tiến - Molybden -
Vanadi oxit [Fe2(MoO4)3 - V2O5] làm việc ở điều kiện nhiệt độ 250 - 350o
C cho độ
chuyển hóa cao từ 98 - 99%.
Thuyết minh: Công nghệ vận hành với hàm lượng MeOH thấp nằm trong
khoảng 6,5 %tt để đảm bảo an toàn cháy nổ. Bên cạnh đó, thể tích không khí sử
dụng lớn khoảng 15 tấn không khí/1 tấn Formalin 100% sản phẩm. Với những
điều kiện công nghệ khắt khe như trên thì việc lựa chọn thiết bị là rất quan trọng
đối với phân xưởng có ảnh hưởng đến sự an toàn và chất lượng sản phẩm.
Các đặc điểm của công nghệ của quá trình Formol như sau:
Máy nén khí A loại ly tâm với áp suất đẩy 0,16 MPa ;
Bộ chế hòa khí B nói chung là 1 thiết bị đun nóng bốc hơi mà trong đó MeOH
lỏng được tán sương trong khí;
Hỗn hợp sau đó tiếp tục được gia nhiệt trong thiết bị trao đổi nhiệt E bởi dòng
sản phẩm của thiết bị phản ứng;
Để đạt được nhiệt độ phản ứng hỗn hợp hơi nguyên liệu cần phải qua thiết bị
gia nhiệt F bằng hơi nước áp suất cao hoặc hơi nước quá nhiệt;
Phản ứng Oxy hóa MeOH tỏa nhiệt mạnh, cần khống chế tốt nhiệt độ để đạt sự
chuyển hóa hoàn toàn;
Trong thiết bị phản ứng R, xúc tác (oxit Fe và oxit Molipden) được bố trí trong
các ống dọc với đường kính gần 20mm, làm lạnh ngoài bởi sự tuần hoàn hay
bay hơi bởi một dòng tải nhiệt, năng lượng thu được bởi dòng mang nhiệt cho
phép sản xuất hơi nước trong nồi hơi C;
Lượng xúc tác sử dụng lớn, xấp xỉ 200 kg cho 1000 tấn/năm Formol 100%.
Xúc tác phân bố trong khoảng 1000 ống và nhiệt độ làm việc thay đổi từ 250 o
C
- 350o
C, tuổi thọ của loại xúc tác này có thể kéo dài từ 1 đến 2 năm;

Nguồn: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 2008
Hình 1.9. Sơ đồ công nghệ oxy hóa MeOH thành Formaldehyde – Quá trình
Formol
Danh mục thiết bị:
A. Máy nén khí T. Tháp hấp thụ HCHO
B. Thiết bị bốc hơi E,F. Thiết bị trao đổi nhiệt
C. Nồi hơi sản xuất hơi H2O R. Thiết bị phản ứng
Trong quá trình này sự chọn lựa kết hợp xúc tác - thiết bị phản ứng là rất quan
trọng, cần có một sự kết hợp tối ưu để đáp ứng;
Hoạt tính của xúc tác cần thiết để đạt được sự chuyển hóa hoàn toàn, hoạt tính
này tăng cùng với nhiệt độ trong 1 phạm vi nhất định;
Độ chọn lọc xúc tác giảm theo nhiệt độ;
Sự thu hồi năng lượng nhiệt phản ứng trên một đơn vị thể tích xúc tác, lượng
nhiệt này không phải hằng số, nó rất lớn trong 15cm đầu lớp xúc tác, nơi thực
hiện 85% chuyển hóa MeOH, tại vị trí này dễ xuất hiện các điểm nóng quá nhiệt
cục bộ, vì vậy sự trao đổi nhiệt là không hoàn toàn, sự hạn chế của điểm quá
nhiệt là rất lớn vì trên 425o
C xúc tác mất đi bởi sự thăng hoa của tác nhân hoạt
hóa Molipden;

Những đặc trưng khác của xúc tác như hình dạng, độ bền cơ, tạo điều kiện
cho việc truyền nhiệt sinh ra do phản ứng.
Quá trình thu được có độ chuyển hóa khoảng 98% với độ chọn lọc 95% và
năng suất 93,3%.
Sản phẩm khí tạo thành sau khi ra khỏi thiết bị phản ứng sẽ được làm lạnh
xuống còn 145 o
C nhờ thiết bị trao đổi nhiệt (E) và đưa qua đáy tháp hấp thụ (T).
HCHO trong khí sản phẩm sẽ được ngưng tụ ở đáy thiết bị hấp thụ, một phần
đưa đi làm lạnh để sử dụng làm dòng hồi lưu, phần lớn còn lại được đưa đi qua
thiết bị trung hòa nhằm làm giảm độ chua do acid formic tồn tại trong sản phẩm.
Sản phẩm cuối cùng của quá trình có thể đạt 55 %kl HCHO với hàm lượng nhỏ
0,5 - 1,5 %kl MeOH. Kết quả của sự chuyển hóa MeOH đạt từ 95 - 99% mol và phụ
thuộc vào độ chọn lọc, hoạt tính và nhiệt độ của xúc tác. Đối với quá trình này, khí
thoát ra khỏi tháp hấp thụ không được sử dụng làm khí đốt vì thành phần của nó bao
gồm N2 (78,3 %tt), O2 (17,1 %tt), CO2 (0,35 %tt), và hàm lượng nhỏ các thành phần
dễ cháy như dimetyl ete, CO, MeOH và HCHO. Do vậy việc đốt cháy khí này nhằm
cung cấp nhiệt cho quá trình sản xuất hơi nước không có hiệu quả kinh tế.
Bảng 1.3. So sánh đặc điểm chính ba phương pháp chuyển hóa
STT Đặc điểm
Chuyển hóa
BASF
Oxy hóa
truyền thống MeOH
1 Độ chuyển hóa, % 77–88 97– 98 99
2 Hiệu suất thu hồi, % 86–90 89,5– 90,5 ≤ 92,5
3 Formaldehyde, %kl 42 40– 55 ≤ 55
4 MeOH trong sản phẩm, % ≤ 1 ≤ 1,3 0,5 – 1,5
Nguồn: Department of Chemical Engineering, Lund University, 2015

CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU SƠ ĐỒ THIẾT KẾ, CÔNG NGHỆ TỔNG
HỢP DUNG DỊCH FORMALDEHYDE TỪ MEOH CỦA PHÂN XƯỞNG
FORMALDEHYDE/UFC85 NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ
2.1. Thông số thiết kế cơ sở
2.1.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu đầu vào chuẩn bị cho phân xưởng tổng hợp
Formaldehyde/UFC85 bao gồm:
Dung dịch MeOH;
Dung dịch Urê (chuẩn bị từ hạt Urê);
Nước nguyên liệu;
Dòng hơi thấp áp;
Phụ trợ khác: dòng dầu HTO, khí điều kiển, xúc tác…
2.1.1.1. Nguyên liệu MeOH [6]
Nguồn nguyên liệu MeOH cung cấp cho phân xưởng được nhập từ nước ngoài và
được lưu chứa tại bồn chứa nguyên liệu 20-TK-2901 đặt ở khu vực ngoại vi
phân xưởng. MeOH nguyên liệu bơm đến phân xưởng có các thông số kỹ thuật,
điều kiện như sau:
Áp suất: 4 barG;
Nhiệt độ: 25 – 30°C;
Thành phần: chủ yếu hàm lượng MeOH và các tạp chất khác.
Bảng 2.1. Tiêu chuẩn MeOH nguyên liệu
1 Hình dạng - Không màu, trong suốt
2 Mùi - Đặc trưng
3 Hàm lượng MeOH %kl ≥ 99,85 ÷99,90
4 Hàm lượng nước %kl ≤ 0,10 ÷0,15
5 Hàm lượng aceton và andehyt mg/kg ≤ 30,00
6 Hàm lượng acid axetic mg/kg ≤ 30,00
7 Tỷ trọng, 20o
C g/cm3
0,79
8 Khoảng nhiệt độ sôi (1.013 mbar)
o
C 64,60 ÷ 0,10

9 Độ bay hơi ppm ≤ 10,00
10 Độ kềm ppm ≤ 5,00
11 Độ acid ppm ≤ 30,00
12 Hàm lượng cacbonin ppm ≤ 3,00
13 Hàm lượng cặn mg/l 10,00
14 Hàm lượng clo ppm ≤ 0,50
2.1.1.2. Dung dịch Urê [6]
Dung dịch urê được chuẩn bị sẵn trong xưởng chuẩn bị Urê và được bơm tới
tháp hấp thụ. Quá trình chuẩn bị dung dịch Urê được tiến hành khi phân xưởng
chuyển sang chế độ vận hành sản xuất dung dịch UFC85. Thành phần hạt Urê cung
cấp cho công đoạn chuẩn bị có các tính chất được thể hiện tại Bảng 2.2:
Bảng 2.2. Tiêu chuẩn hạt Urê nguyên liệu
1 Hình dạng - Rắn, trong suốt
2 Hàm lượng N2 %kl ≥ 46,00
3 Hàm lượng nước %kl ≤ 0,30 ÷ 0,50
4 Hàm lượng sắt ppm ≤ 2,00
5 Hàm lượng cặn %kl ≤ 0,002
6 Điểm chảy oC ≤ 129,00 ÷ 133,00
Bên cạnh đó thì dung dịch Urê sử dụng trong phân xưởng cần chuẩn bị riêng,
tính chất của nó phải đạt yêu cầu sau:
Bảng 2.3. Tiêu chuẩn dung dịch Urê 71% dùng trong phân xưởng
1 Áp suất barG 6
2 Nhiệt độ oC 93
3 Hàm lượng Urê %kl 69,00 – 73,00
4 Hàm lượng nước %kl 27,00 – 31,00
5 Hàm lượng NH3 ppm ≤ 100,00

2.1.1.3. Nước nguyên liệu [7]
Nước khử khoáng (Demineralised Water) được sử dụng như nước nguyên
liệu cung cấp cho quá trình và phục vụ cho hai mục đích: làm dung môi cho quá
trình hấp thụ Formaldehyde và nguyên liệu cho quá trình chuẩn bị dung dịch Urê
71%. Tiêu chuẩn nước khử khoáng sử dụng tại phân xưởng UFC85 được cấp từ
xưởng phụ trợ Nhà máy Đạm Phú Mỹ và đáp ứng các điều kiện, tiêu chuẩn sau:
Áp suất: 8 barG;
Nhiệt độ: 130°C.
Bảng 2.4. Tiêu chuẩn nước khử khoáng
STT Thông số Giá trị
1 pH 6,5-7
2 Độ dẫn, µS/cm ≤ 0,2
3 Hàm lượng Silica SiO2, ppm kl ≤ 0,02
4 Hàm lượng Sodium Na+
, ppm kl ≤ 0,02
5 Hàm lượng Chloride, Cl-
, ppm kl ≤ 0,1
2.1.1.4. Dòng hơi thấp áp [7]
Dòng hơi thấp áp sử dụng trong phân xưởng được cấp từ xưởng phụ trợ.
LPS được sử dụng để cung cấp lượng nhiệt nhất định cho dòng nguyên liệu
MeOH lỏng ban đầu và có các thông số vận hành như sau:
Áp suất: 5,5 barG;
Nhiệt độ: 151°C.
2.1.1.5. Dòng HTO
Dòng HTO được sử dụng trong phân xưởng có nhiệm vụ chính là tải nhiệt từ
thiết bị phản ứng chính 20-R-2101. Bên cạnh đó, tác nhân này còn đóng vai trò trao
đổi nhiệt với các thiết bị nhiệt, đồng thời là dòng tuần hoàn nhiệt chính trong phân
xưởng. Dòng HTO được sử dụng trong phân xưởng có thông số vận hành như sau:
Bảng 2.5. Tính chất dòng dầu HTO
1 Thành phần -
C6H5-C6H5
C6H5-O-C6H5
2 Nhiệt độ
o
C 15 – 400o
C

3 Áp suất barG 0,60
4 Tỷ trọng chất lỏng kg/m3
828
5 Độ nhớt chất lỏng cP 0,22
6 Khối lượng phân tử khí kg/kmol 165,97
7 Nhiệt dung riêng chất lỏng kcal/kg/o
C 0,55
2.1.1.6. Xúc tác sử dụng
Xúc tác được sử dụng là xúc tác hỗn hợp oxit kim loại của Sắt và Molipđen.
Lớp xúc tác được bố trí đều trong ống xúc tác đặt trong thiết bị phản ứng và
đóng vai trò làm tăng tốc độ phản ứng cũng như giảm các điều kiện khắc nghiệt
của của quá trình. Tùy theo mục đích sử dụng mà lớp xúc tác có nhiều kích thước
khác nhau và được đặt khác nhau. Trong phân xưởng Formaldehyde/UFC85 thì
xúc tác được bố trí hai lớp: Lớp đầu là xúc tác FK-2 với kích thước 4,5 x 5,6mm và
lớp thứ hai có dạng vòng kích thước 5mm.
Bảng 2.6. Xúc tác sử dụng tại phân xưởng
Thiết bị Loại xúc tác Kích thước, mm
20-R-2101, Thiết bị phản ứng Formaldehyde FK-2 4,5 × 5,6
20-R-2101, Thiết bị phản ứng Formaldehyde Sứ 5 × 5
20-R-2201, Thiết bị đốt CK-304 Hạt, 3 -5
20-R-2201, Thiết bị đốt CK-302 Hạt, 3 -5
2.1.2. Sản phẩm phân xưởng [6]
Sản phẩm phân xưởng phụ thuộc vào chế độ vận hành và nhu cầu theo từng giai
đoạn vận hành của Nhà máy đạm. Cụ thể, phân xưởng sản xuất 25.000 tấn/năm dung
dịch Formaldehye 37% hoặc 15.000 tấn/năm dung dịch UFC85.
2.1.2.1. Sản phẩm Formaldehyde
Sản phẩm Formaldehyde, sau quá trình hấp thụ với nước tại tháp hấp thụ
thu được dạng dung dịch Formaldehyde 37% và có các tiêu chuẩn kỹ thuật thể
hiện tại Bảng 2.7.
Bảng 2.7. Tiêu chuẩn Formaldehyde sản phẩm
1 Trạng thái - Dung dịch

2 Nồng độ %kl 37,00 ± 0,50
Chất lỏng không màu, có
3 Đặc trưng - cặn trong quá trình tồn trữ
hay vận chuyển
4 Hàm lượng MeOH %kl ≤ 0,40
5 Acid formic %kl ≤ 0,03
6 Hàm lượng sắt ppm ≤ 1,00
7 Hàm lượng N2 + Ar ppm 10,00
8 Hàm lượng O2 ppm 1,00
9 Độ nhớt, 400
C cP ≤ 1,50
10 pH - 3,00 ÷ 4,50
2.1.2.2. Sản phẩm UFC85
Sản phẩm UFC85 chứa 60 % kl Formaldehye và 25 %kl dung dịch Urê. Sau quá
trình hấp thụ, sản phẩm thu được đáp ứng được tiêu chuẩn kỹ thuật sau đây:
Bảng 2.8. Tiêu chuẩn UFC85 sản phẩm
1 Nhận dạng - Không màu, trong suốt
2 Hàm lượng Formaldehyde %kl 60,00 ± 0,50
3 Hảm lượng Urê %kl 25,00 ± 0,50
4 Tỷ số mol Formaldehye/urê - 4,80
5 Hàm lượng MeOH %kl ≤ 0,50
6 Hàm lượng axit fomic %kl ≤ 0,04
7 Hàm lượng N2 + Ar ppm 7,00
8 Hàm lượng O2 ppm 1,00
9 Độ pH - 7,00 ± 8,00
10 Tỷ trọng, 25°C g/cm3
1,30

2.1.3. Nghiên cứu cơ chế tổng hợp Formaldehyde
2.1.3.1. Cơ chế phản ứng tổng hợp Formaldehyde [8]
Theo hai tác giả Sukunya Arreeyah và Paisan Kittisupakorn thuộc Trung tâm kỹ
thuật hóa học trường Đại học Chulalongkom chỉ ra các phản ứng tổng hợp
Formaldehyde từ MeOH cũng như cơ chế tạo thành sản phẩm như sau:
Phản ứng tổng hợp Formaldehyde xảy ra các phản ứng sau đây:
1
CH3OH 2 O2 HCHO H2O
CH3OH HCHO H2
2CH3OH 3O2 2CO2 4H2O
HCHO O2 CO2 H2O
HCHO CO H2
HCHO H2O CH3O2H
HCHO HO CH2O ; n 8 10
(2.1)
(2.2)
(2.3)
(2.4)
(2.5)
(2.6)
(2.7)
Sản phẩm Formaldehyde, nước được thể hiện ở phản ứng (2.1) và quá trình
dehydro hóa được thể hiện ở phản ứng (2.2). Bên cạnh đó, một lượng nhỏ các
sản phẩm phụ sẽ hình thành từ các phản ứng (2.3), (2.4), (2.5). Sản phẩm
Formaldehyde ở pha khí từ thiết bị phản ứng sẽ được làm nguội nhanh nhằm
giảm sự phân hủy sản phẩm (2.5). Sản phẩm hấp thụ nước được thể hiện ở phản
ứng (2.6) được gọi là Fomalin. Tuy nhiên, sản phẩm Formalin ở nhiệt độ phòng có
khả năng hình thành các polyme dạng paraformadehyde ở phản ứng số (2.7).
Cơ chế phản ứng tổng hợp Formaldehyde: cơ chế phản ứng xảy ra theo 11
bước như sau.
Bảng 2.9. Cơ chế phản ứng tổng hợp Formaldehyde
Bước Cơ chế phản ứng
1 CH3OH(k) + * CH3OH*
2 O2 (k) + * O2 *
3 O2
*
2O*
4 2CH3OH*
+ O*
CH3O*
+ H2O*
5 CH3O*
+ *
H2CO*
+ H*

Bước Cơ chế phản ứng
6 H2CO*
H2CO(k) + *
7 2H*
H2 (k) + 2*
8 H2O*
H2O (k) + *
9 H2CO*
+ O*
H*
+ HCOO*
10 HCOO*
+ * H*
+ CO2 *
11 CO2
*
CO2+*
2.1.3.2. Động học quá trình tổng hợp Formaldehyde [4],[9]
Dựa trên mô hình phân tích thực nghiệm của Ruhul Amin và các cộng sự chỉ
ra rằng tốc độ phản ứng tổng hợp Formaldehyde, đặc tính hoạt động của các
xúc tác được thể hiện như sau:
Tốc độ phản ứng của phản ứng oxy hóa MeOH tạo thành Formaldehyde:
CH 3 OH O2 HCHO H 2O H O
156,3 kJ / mol
r k1 m mol / g .xt / h
1 k
m1
m
2
ln k1 12,50
8774
T
ln k 2 17, 29
7439
T
E
kk o e x p (2.8)
R T
Trong đó:
là áp suất riêng
phần m là MeOH
Hằng số tốc độ phản ứng k được tính theo công thức (8) trong đó:
T là nhiệt độ tuyệt đối;
K và R là các hằng số trong pha khí;
E là năng lượng hoạt hóa của phản ứng.
Đối với phản ứng dehydro hóa thì hằng số tốc độ phản ứng xảy ra như sau:

CH3 OH HCHO H2 H O
85,3kJ / mol
rm 2
k1 m
( mol /g . xt / h)
1 k2 m
ln k 1
'
16, 9
12500
T
ln k 2
'
25,0
15724
T
2.1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp Formaldehyde
Dựa trên động học phản ứng tổng hợp và cơ chế phản ứng tạo Formaldehyde từ
MeOH, các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ chuyển hóa và cân bằng phản ứng bao gồm:
Nhiệt độ;
Áp suất vận hành;
Xúc tác cho quá trình;
Tỷ lệ nguyên liệu đầu vào.
2.1.3.3.1 Nhiệt độ
Phản ứng tổng hợp Formaldehyde từ MeOH là phản ứng thuận nghịch tỏa nhiệt
mạnh ( Ho
298 = -85,3 kJ/mol) nên phản ứng thực hiện dưới điều kiện nhiệt độ thấp sẽ có
lợi cho quá trình. Tuy nhiên, tốc độ phản ứng sẽ giảm khi nhiệt độ quá thấp. Để tăng
hiệu suất quá trình tổng hợp Formaldehyde, nhiệt độ phải được khống chế ở mức tối
ưu mà đảm bảo về mặt nhiệt độ, động học phản ứng cũng như vấn đề bảo vệ xúc
tác.
Qua thực nghiệm cho thấy khoảng nhiệt độ phù hợp cho quá trình tổng hợp
Formaldehyde từ MeOH là nằm trong khoảng nhiệt độ 300 - 400 °C.
2.1.3.3.2 Áp suất
Phản ứng tổng hợp Formaldehyde từ MeOH là phản ứng tăng số mol. Vì
vậy, theo nguyên lý dịch chuyển cân bằng hóa học Le Chatelier’s, sự hoạt động
ở áp suất thấp sẽ có lợi cho quá trình tổng hợp.
Trong thực tế, thì trong phân xưởng Formaldehyde/UFC85 áp suất thường hoạt
động trong khoảng 0,1 – 2,0 barG
2.1.3.3.3 Xúc tác [1]

Xúc tác ảnh hưởng lớn đến quá trình tổng hợp Formaldehyde vì mức độ
chuyển hóa của MeOH phụ thuộc vào hoạt tính của xúc tác.
Hình 2.1. Xúc tác FK-2
Nguồn: Haldor Topsoe
Xúc tác sử dụng trong quá trình tổng hợp Formaldehyde từ MeOH là dạng
xúc tác oxit kim loại. Với tỷ lệ Mo/Fe là 1,5 – 2,0, xúc tác làm cho quá trình chuyển
hóa MeOH đạt đến 95- 99%. Bên cạnh đó, nhiệt độ xúc tác gây ảnh hưởng quan
trọng đến sự chuyển hóa và độ chọn lọc của sản phẩm. Nhiệt độ xúc tác được
duy trì nằm trong khoảng 260 – 300 o
C, nếu:
Hoạt động ở nhiệt độ thấp quá thì độ chuyển hóa MeOH không hoàn toàn, tuy
nhiên có hàm lượng sản phẩm phụ tạo thành ít làm cho chất lượng sản phẩm cao;
Hoạt động ở nhiệt độ cao thì sự chuyển hóa MeOH có lợi nhưng hàm lượng sản
phẩm phụ cũng tăng theo một cách đáng kể.
2.1.3.3.4 Tỷ lệ nguyên liệu đầu vào [1]
Tỷ lệ của hỗn hợp không khí với MeOH là yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng đến
hiệu suất cũng như chất lượng, độ chọn lọc của quá trình tổng hợp Formaldehyde. Bên
cạnh đó thì yếu tố này cũng ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác cũng như vấn đề an toàn
bởi nó liên quan đến nguy cơ cháy nổ giữa hỗn hợp MeOH và không khí.
Trong công nghiệp, để bảo vệ xúc tác, nồng độ oxy trong không khí phản
ứng phải luôn luôn cao hơn ít nhất 1% tt nồng độ MeOH. Nếu không, thì xúc tác
có khả năng bị phá hủy vì sự giảm hoạt tính xúc tác.
Để hạn chế nguy cơ cháy của MeOH thì nồng độ oxy trong dòng nguyên liệu đầu
vào không nên vượt quá 11% tt và nồng độ MeOH cao hơn hoặc thấp hơn 6% tt.

Từ các kết quả trên, tỷ lệ phù hợp của nguyên liệu không khí và MeOH trong
thiết bị phản ứng là: 10,4% tt oxy và 4,5% tt MeOH hoặc 10,0% tt oxy và 8,4% tt.
2.1.4. Sơ đồ khối quá trình sản xuất của xưởng Fomaldehyde/UFC85
2.1.5. Sơ đồ khối
Sơ đồ khối BFD (Block Flow Diagram) sản xuất Formaldehyde từ MeOH
của phân xưởng được xây dựng từ cơ sở tham khảo số liệu thiết kế, bản vẽ
công nghệ của phân xưởng và được trình bày tại Hình 2.2. Các cụm công nghệ
chính của phân xưởng bao gồm:
Cụm chuẩn bị nguyên liệu: MeOH và oxy không khí, cùng với lượng khí tuần
hoàn từ tháp hấp thụ;
Cụm tiền gia nhiệt nguyên liệu: các thiết bị phản ứng dạng ống chùm (Shell-
Tube), dạng Kettel;
Cụm thiết bị phản ứng: thiết bị chuyển hóa MeOH thành Formaldehyde;
Cụm hấp thụ sản phẩm: tháp hấp thụ sản xuất dung dịch UFC85 hoặc dung dịch
Formalin 37%.
Hình 2.2. Sơ đồ khối công nghệ sản xuất Formaldehyde
2.1.6. Thuyết minh sơ đồ khối công nghệ
Nguyên liệu (MeOH, không khí) từ cụm chuẩn bị nguyên liệu được đưa tới thiết bị
trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ lên nhiệt độ phản ứng. Lượng MeOH lỏng ban đầu cũng
được hóa hơi hoàn toàn trước khi đi vào thiết bị phản ứng chính. Tại thiết bị phản

ứng, xảy ra quá trình oxy hóa MeOH tạo sản phẩm chính Formaldehye và các sản
phẩm phụ khác.
Hỗn hợp sản phẩm và nguyên liệu chưa phản ứng hết được chuyển đến thiết bị
hấp thụ. Trước khi đưa vào thiết bị bị hấp thụ thì được làm nguội. Hỗn hợp nhập liệu ở
đáy tháp, dung môi hấp thụ là nước đưa vào ở trên đỉnh tháp. Tại đây, xảy ra quá trình
hấp thụ, sự tiếp xúc pha của dòng lỏng đi từ trên xuống và dòng khí đi từ dưới lên. Sau
quá trình hấp thụ, các thành phần nhẹ sẽ bay lên trên đỉnh tháp và bay ra ngoài, trong khi
đó các thành phần nặng được hình thành và được lấy ra ở đáy tháp. Chế độ vận hành
của phân xưởng sẽ quyết định hoặc dung dịch UFC85, hoặc dung dịch Formalin 37%
được sản xuất (tùy vào loại dung môi hấp thụ là nước hay dung dịch Urê).
Sản phẩm sau quá trình hấp thụ đạt chất lượng theo yêu cầu và được làm
nguội về nhiệt độ môi trường.
2.2. Quy trình công nghệ PFD
2.2.1. Sơ đồ công nghệ [10]
Sơ đồ công nghệ PFD cụm chuẩn bị nguyên liệu, cụm phản ứng của phân
xưởng Formaldehye/UFC85 được thể hiện tại Hình 2.3.
Nguồn: PVFCCo, PVPro/VPI
Hình 2.3. Sơ đồ công nghệ phân xưởng UFC85/Formaldehyde

Sơ đồ thiết kế, thông số vận hành tháp hấp thụ dung dịch Formaldehyde
sản xuất hoặc sản phẩm Formalin 37% (dung môi hấp thụ là nước), hoặc sản
phẩm UFC85 (sử dụng dung môi dung dịch Urê) được thể hiện tại Hình 2.4.
2.2.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ [7]
Sản phẩm của quá trình là UFC85 (60% khối lượng Formaldehyde và 25%
khối lượng Urê) hoặc Formaldehyde 37%
Công suất thiết kế ban đầu là 15.000 tấn/năm UFC85 hoặc 25.000 tấn/năm
dung dịch Formaldehyde 37%.
Dòng không khí với lưu lượng khoảng 3.440 Nm3
/h được dẫn qua bộ lọc, 20-FL-
2101 nhằm loại bỏ các tạp chất cơ học trước khi nó được trộn với dòng khí hoàn
lưu có lưu lượng 6.796 Nm3
/h. Dòng không khí và hỗn hợp khí hoàn lưu có tổng
lưu lượng 10.236 Nm3
/h, áp suất 0,53 barG, nhiệt độ 97 °C đi qua quạt tuần hoàn
(Recirculation blower), 20-K-2101A/B.
Hình 2.4. Sơ đồ PFD tháp hấp thụ
Dòng MeOH lỏng tại nhiệt độ môi trường ở bồn chứa, 20-TK-2901 với lưu lượng
khoảng 1.331 kg/h được dẫn qua thiết bị hóa hơi MeOH (MeOH Evaporator), 20-E-

2101, ở đây dòng nguyên liệu được hóa hơi hoàn toàn. Dòng hỗn hợp khí MeOH
này được trộn với dòng khí đi ra từ quạt tuần hoàn. Vì tránh giới hạn nỗ của hỗn
hợp, cho nên dòng khí công nghệ này phải đảm bảo được 10% mol Oxi và 8,4%
mol MeOH trong thành phần nguyên liệu trước khi đi vào thiết bị phản ứng.
Tiếp theo, dòng khí công nghệ (Process Gas) được chuyển tới thiết bị phản
ứng Formaldehyde (Formaldehyde Reactor), 20-R-2101, sau khi được gia nhiệt lên đến
209 °C thông qua thiết bị gia nhiệt khí đầu vào (Process Gas Heater), 20-E-2102. Trong
thiết bị phản ứng, 20-R-2101, dòng công nghệ đi trong ống có chứa sẵn
xúc tác oxit kim loại. Tại đây, MeOH được oxy hóa để tạo thành Formaldehyde.
Bên cạnh đó, một phần nhỏ các sản phẩm phụ cũng hình thành như: Cacbon
monoxit (CO), Acid formic (HCOOH), Dimethylete (C2H6O).
Bản chất của phản ứng là tỏa nhiệt mạnh, và để duy trì điều kiện nhiệt độ
tối ưu nhất và hạn chế tối đa sự hình thành các sản phẩm phụ thì nhiệt của phản
ứng phải được lấy ra liên tục trong quá trình phản ứng. Điều này được xử lý bằng
cách cho tuần hoàn dòng HTO bảo hòa (Heat stable boiling boil) bên ngoài ống.
Sản phẩm Formaldehyde được lấy ra ở đáy tháp thiết bị phản ứng đi qua tháp hấp
thụ (Formaldehyde absorber), 20-T-2201, tại đây Formaldehyde sẽ được hấp thụ bằng
dung dịch Urê tạo sản phẩm UFC85 hay dung môi nước tạo sản phẩm Formaldehyde
37%. Dòng sản phẩm Formaldehyde được làm nguội về nhiệt độ khoảng 130°C tại thiết
bị làm nguội, 20-E-2104, trước khi đi vào tháp hấp thụ, 20-T-2101.
Sản phẩm cuối cùng sẽ được tồn trữ ở nhiệt độ 40o
C, áp suất 5 barG.
Bảng 2.10. Danh mục các thiết bị chính
STT Danh mục thiết bị Số lượng Nhiệm vụ
1 20-E-2101 2 Hóa hơi MeOH
2 20-K-2101 2 Quạt tuần hoàn
3 20-E-2102 1 Gia nhiệt dòng nguyên liệu
4 20-R-2101 1 Thiết bị phản ứng
5 20-E-2104 1 Làm nguội sản phẩm
6 20-T-2101 1 Tháp hấp thụ
7 20-V-2101 1 Bình tách dầu
8 20-V-2102 1 Bình tách khí hoàn lưu
9 20-E-2103 1 Nồi hơi nhiệt thừa
10 20-P-2102 2 Bơm tuần hoàn dòng HTO

2.3. Các thiết bị chính trong phân xưởng
2.3.1. Cụm chuẩn bị nguyên liệu [11]
Cụm chuẩn bị nguyên liệu có nhiệm vụ lưu chứa và chuẩn bị nguyên liệu MeOH,
nước cấp lò hơi, không khí cho quá trình tổng hợp. Nguyên liệu MeOH từ phân xưởng
ngoại vi được bơm đến bồn chứa được đặt tại khu bể chứa nguyên liệu.
Thông số kỹ thuật thiết kế bồn chứa MeOH được trình bày tại Bảng 2.11.
Bảng 2.11. Tiêu chuẩn thiết kế và lắp đặt bồn chứa MeOH
Tiêu chuẩn Đơn vị Giá trị
Tổng thế tích chứa, lớn nhất m3
706
Áp suất làm việc barG 0,0012
Nhiệt độ làm việc oC Nhiệt độ môi trường
Sản phẩm lưu chứa - MeOH
Vật liệu chế tạo - Thép không gỉ
Nguồn: Process Datasheet of MeOH Tank 20-TK-2901,
2014 2.3.2. Cụm tiền gia nhiệt
Cụm thiết bị trao đổi nhiệt có nhiệm vụ hóa hơi hoàn toàn dòng nguyên liệu
MeOH lỏng ban đầu, nâng nhiệt độ của dòng quá trình lên nhiệt độ phản ứng và
làm nguội dòng quá trình khi sản phẩm được tạo thành.
Nhằm tận dụng nhiệt lượng cao do quá trình tổng hợp sản phẩm tỏa ra, cụm thiết
bị trao đổi nhiệt được trao đổi nhiệt gián tiếp với dòng HTO từ thiết bị phản ứng. Đối với
thiết bị trao đổi nhiệt, do đặc điểm của quá trình làm việc ở nhiệt độ cao nên dòng lưu
thế nóng đi trong ống nhằm giảm thất thoát nhiệt cũng như dễ chế tạo hơn.
Sự hóa hơi MeOH trong thiết bị hóa hơi Metanol, 20-E-2101, nâng nhiệt của
dòng khí công nghệ ở thiết bị gia nhiệt khí đầu vào, 20-E-2102, và làm lạnh ở thiết
bị làm lạnh 20-E-2104, được trao đổi nhiệt gián tiếp với dòng HTO bằng bơm
tuần hoàn, 20-P-2102A/B.
Dòng HTO có nhiệt độ 240 o
C sau khi trao đổi nhiệt với thiết bị làm nguội,
được làm lạnh về 146 o
C ở nhiệt bị gia nhiệt khí đầu vào và về đến 100 o
C ở
thiết bị hóa hơi Metanol.

2.3.2.1. Thiết bị hóa hơi MeOH, 20-E-2101-1,2 [12]
Thiết bị hóa hơi MeOH 20-E-2101 của phân xưởng UFC85/Formaldehyde
có dạng Common Kettle, công suất thiết kế 0,18 Gcal/h cho dòng hơi thấp áp và
0,34 Gcal/h cho dòng HTO, dòng MeOH lỏng ban đầu sẽ được hóa hơi hoàn toàn
sau khi đi qua thiết bị.
Hình 2.5. Thiết bị hóa hơi MeOH 20-E-2101
Nguồn: Datasheet for Shell and Tube Heat Exchanger 20-E-2101-1,2, 2014
Các thông số, thiết kế của thiết bị hóa hơi MeOH được đề cập trong các
Bảng 2.12 và Bảng 2.13: Dòng MeOH lỏng nhập liệu ở nhiệt độ 30°C được bơm
tới thiết bị hóa hơi MeOH, dòng MeOH đi ngoài ống lần lượt trao đổi nhiệt với
dòng HTO và dòng hơi thấp ấp (LP Steam). Sau khi đi ra khỏi thiết bị thì dòng
MeOH lỏng bị hóa hơi hoàn toàn và có nhiệt độ 95°C.
Bảng 2.12. Thông số thiết bị hóa hơi MeOH 20-E-2101,1
STT Thông số Ngoài ống (Shell side) Trong ống (Tube Side)
1 Dòng lưu chất MeOH Dòng dầu nóng
2 Tổng lưu lượng lỏng, kg/h 620 8.815
3 Lưu lượng khí, kg/h 620
4 Lưu lượng lỏng, kg/h 620 8.815 8.815
5 Nhiệt độ, °C 30 95 146 100
6 Áp suất, barG 2,0 2,1
7 Tỷ trọng pha khí, kg/m³ 3,29

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu, mô phỏng công nghệ sản xuất dung dịch phụ gia formaldehyde của phân xưởng UFC85 formaldehyde nhà máy đạm Phú Mỹ

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu, mô phỏng công nghệ sản xuất dung dịch phụ gia formaldehyde của phân xưởng UFC85 formaldehyde nhà máy đạm Phú Mỹ

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu, mô phỏng công nghệ sản xuất dung dịch phụ gia formaldehyde của phân xưởng UFC85 formaldehyde nhà máy đạm Phú Mỹ

Similar to Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu, mô phỏng công nghệ sản xuất dung dịch phụ gia formaldehyde của phân xưởng UFC85 formaldehyde nhà máy đạm Phú Mỹ (20)

More from lamluanvan.net Viết thuê luận văn

More from lamluanvan.net Viết thuê luận văn (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (8)

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu, mô phỏng công nghệ sản xuất dung dịch phụ gia formaldehyde của phân xưởng UFC85 formaldehyde nhà máy đạm Phú Mỹ