Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

PHẦN MỞ ĐẦU
Formaldehyde xuất hiện trong tự nhiên và được
hình thành từ các hợp chất hữu cơ nhờ quá trình
quang hóa trong khí quyển, từ khi có sự sống trên
trái đất.
Formaldehyde là một trong những hợp chất
andehyde quan trọng được cung cấp trên thò trường,
hiện nay có khoảng 50 ngành công nghiệp sử dụng
Formaldehyde và mỗi năm có khoảng 9 tỷ hợp chất
ở dạng dung dòch nước 37 ÷ 50%, gọi là Formalin đã
được cung cấp. Đây là một trong những bán thành
phẩm quan trọng cho ngành tổng hợp hữu cơ và
nhiều ngành khác, chẳng hạn: ngành y tế (dùng để
ướp xác, tẩy mùi), ngành thực phẩm (để tránh ôi
thiu), thuộc da (trong công nghệ thuộc da giày), …
Formaldehyde cũng được tạo thành từ các hợp
chất hữu cơ trong quá trình cháy không hoàn toàn,
do đó ta có thể thấy sự có mặt của nó trong khí
cháy của động cơ xe, nhiệt nhà máy, khí đốt và
ngay cả trong khói thuốc lá. Formaldehyde được tổng
hợp lần đầu tiên vào những năm 1859, khi đó
Butlerov thực hiện thuỷ phân metylen axetat và chỉ ra
mùi đặc trưng của dung dòch. Đến năm 1867, Hofmann
đã tổng hợp được Formaldehyde bằng cách chuẩn bò
hỗn hợp hơi Metanol – Không khí đi qua lớp xúc tác
Platin (Pt) ở dạng sợi xoắn đã được đun nóng. Sau đó

Kekule đã điều chế Formaldehyde tinh khiết vào năm
1882.
Quá trình sản xuất mang tính công nghiệp của
Formaldehyde đã trở nên phổ biến vào năm 1882, khi
Tollens đã khám phá ra một phương pháp điều chỉnh
tỷ lệ lượng hơi Metanol – Không khí và sự ảnh hưởng
đến hiệu suất phản ứng. Năm 1886 Loew đã thay
thế xúc tác dạng sợi xoắn Pt bằng xúc tác lưới
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 1


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

đồng (Cu) có hiệu quả hơn. Một nhà máy của Đức –
Mercklin und Losekann bắt đầu đi vào sản xuất và
bán Formaldehyde trên thò trường vào năm 1889. Một
nhà máy khác của Đức – Hugo Bank lần đầu tiên
đã tìm ra cách sử dụng xúc tác bạc vào năm 1910.
Công nghiệp tiếp tục phát triển từ 1900 ÷ 1905,
khi đó năng suất, loại thiết bò, nhu cầu sử dụng
Formaldehyde ngày càng tăng lên. Năm 1905 Badische
Anilin và Soda Fabrik bắt đầu sản xuất Formaldehyde
qua một quá trình liên tục, sử dụng xúc tác bạc tinh
thể, sản lượng Formaldehyde đạt được là 30 kg/ngày

dưới dạng dung dòch nước 30% trọng lượng.
Metanol cần thiết cho quá trình sản xuất
Formaldehyde được thu hồi từ ngành công nghiệp gỗ
cacbon hóa. Sự phát triển của quá trình tổng hợp
Metanol ở áp suất cao do Bachische Anilin và Soda Fabrik
cho phép sản xuất Formaldehyde trên phạm vi công
nghiệp với quy mô rộng lớn vào năm 1925.
Các phương pháp sản xuất Formaldehyde phụ
thuộc vào xúc tác quá trình oxy hóa Metanol. Khoảng
một nửa Metanol sản xuất ra được ứng dụng để sản
xuất nhựa Ure – Formaldehyde, nhựa Phenol –
Formaldehyde. Mặt khác, khoảng 25% được sử dụng
để tạo ra các polyme cao phân tử khác và các nhựa
khác như: nhựa polyaxetal, pentaerithritol C(CH 2OH)4,
urotropin, butandiol và các sản phẩm khác.
Hằng năm, nước ta phải nhập khẩu Formalin để
sản xuất các vật liệu polyme, vật liệu cách điện,
cách nhiệt, chất mạ kim loại, chất phụ trợ cho công
nghiệp dệt, chất sát trùng trong chăn nuôi, ...
Do nhu cầu thiết yếu của Formalin nên cần có
kế hoạch sản xuất Formalin đáp ứng nhu cầu trong
nước cũng như ở nước ngoài nhằm giảm đến mức
tối thiểu chi phí nhập khẩu Formalin từ nước ngoài. Vì

GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 2



Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

vậy ta cần phải nghiên cứu kỹ hơn quá trình sản
xuất Formalin cụ thể qua các phần sau:


GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 3


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

PHẦN I

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN LIỆU
CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT FORMALIN
I.

TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU


1. Oxy [3 – 329,339]
Là một nguyên tố thuộc chu kỳ 2 và nhóm VIA
trong bảng tuần hoàn, khối lượng nguyên tử là
15,9994. Trong tự nhiên, oxy tồn tại cả dưới dạng đơn
chất và hợp chất và là hỗn hợp của 3 đồng vò bền
16
17
18
8O (chiếm 99,76%),
8O (chiếm 0,04%) và
8O (chiếm
14
15
19
0,2%). Một số đồng vò nhân tạo O, O, O có tính
phóng xạ, chu kỳ bán rã rất ngắn. Đơn chất quan
trọng và bền nhất của oxy gồm các phân tử 2
nguyên tử Oxy.
1.1 Tính chất vật lý
Ở điều kiện thường oxy là chất khí, không màu,
không mùi, không vò, hóa lỏng ở – 183 0C, hóa rắn
ở – 2190C. Một lít khí oxy ở điều kiện chuẩn nặng
1,429g. Ở 200C và 1 atm, 1 lít nước hòa tan khoảng 30
cm3 oxy. Ở trạng thái lỏng và rắn, oxy có màu xanh
nhạt. Oxy khí, lỏng, rắn đều có tính thuận từ vì
chúng đều chứa các phân tử O 2 với 2 electron độc
thân. Bậc liên kết giữa 2 nguyên tử trong O 2 bằng 2
và năng lượng liên kết là 494 kJ/mol.
Sau đây là một số đại lượng vật lý quan trọng
của oxy:

Khối lượng nguyên tử
15,9994
Khối lượng phân tử
31,9988
0
Thể tích riêng (ở 1,1 C; 101,3kPa) 0,754 m3/kg
Nhiệt độ sôi (ở 101,3kPa)
- 182,960C
Nhiệt độ nóng chảy
- 218,780C
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

Nhiệt độ tới hạn
- 118,57 0C
Áp suất tới hạn
5043 kPa
Ẩn nhiệt bay hơi (ở - 182,960C) 213 kJ/kg
Ẩn nhiệt nóng chảy (ở - 218,780C) 13,86 kJ/kg
Độ nhớt của khí (ở 250C, 101kPa)
20,8.103


Pas
Độ nhớt của lỏng (ở 250C, 101kPa) 156.10-

3

Pas
1.2 Tính chất hóa học

Oxy là một phi kim rất hoạt động, độ âm điện
của nó lớn (3,5) chỉ kém flo, do đó trừ hợp chất với
flo, các hợp chất khác oxy đều thể hiện số oxy hóa
là – 2.
Phân tử oxy rất bền ở nhiệt độ thường, bắt
đầu phân huỷ ở 14000C theo phương trình:
O2(k)
2O (k)
0
Ở 3500 K và áp suất thường, khoảng 25% phân
tử bò phân hủy và hình thành một lượng nhỏ các
phân tử ozon (O3).
Oxy rất hoạt động, nhất là ở nhiệt độ cao.
Phản ứng với oxy thường tỏa nhiều nhiệt và phát
sáng, hiện tượng này gọi là sự cháy. Sự cháy trong
oxy mãnh liệt hơn nhiều và tạo ra nhiệt độ cao hơn
nhiều so với sự cháy trong không khí.
Oxy phản ứng trực tiếp với đa số các hợp chất
và hầu hết các đơn chất (trừ khí hiếm), một số kim
loại hiếm và halogen thể hiện qua các phản ứng sau:
a) Tác dụng với kim loại:
Oxy tác dụng hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt)

tạo thành các oxyt:
4Na + O2 = 2Na2O
2Ca + O2 = 2CaO
4Al + 3O2 = 2Al2O3
b) Tác dụng với phi kim:
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

Oxy tác dụng với phôtpho (P) ở 60 0C, với hydro
(H2) ở 3000C, với lưu huỳnh (S) ở 2500C, với cacbon ở
700 ÷ 8000C, với nitơ (N2) ở 20000C tạo nên các oxyt:
4P
+ 5O2 = 2P2O5
2H2 + O2

= 2H2O

S

+ O2 = SO2

C


+ O2 = CO2

N2

+ O2

= 2NO

c) Tác dụng với hợp chất:
Một số các hợp chất cháy trong oxy như H 2S, FeS2,
C2H5OH, CH4, … theo các phản ứng sau:
2H2S
+ 3O2 = 2SO2
+ 2H2O
C2H5OH + 3O2
4FeS2
CH4

+

O2

+ 2O2

= 2CO2

+ 3H2O

= 2Fe2SO3 + 6SO2

= CO2

+ 2H2O

Các phản ứng trên đều là phản ứng oxy hóa –
khử, trong đó oxy là chất oxy hóa.
I.3 Một số ứng dụng của oxy:
Oxy đóng vai trò quan trọng trong thiên nhiên,
một trong các quá trình sống quan trọng nhất là sự
thở được thực hiện nhờ sự tham gia của oxy. Nhờ có
oxy mà sự thối rữa và mục nát của động thực vật
chết đã chuyển các chất hữu cơ phức tạp thành
các chất đơn giản hơn, cuối cùng là CO 2, H2O và N2.
Các chất này lại tiếp tục tham gia vào vòng tuần
hoàn chung của các chất trong thiên nhiên.
Trong công nghiệp hóa học, oxy được dùng để
tăng cường các quá trình hóa học trong nhiều ngành
sản xuất như H2SO4, HNO3, gang. Các loại đèn xì như
hydro, axetilen được đốt cháy trong oxy tạo nhiệt độ
cao để hàn và cắt kim loại.
Trong y học oxy được dùng cho các trường hợp khó
thở.
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo


Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

Hỗn hợp oxy lỏng với bột than, bột gỗ hoặc
các chất cháy khác là thuốc nổ được dùng trong
các công trình khai phá bằng chất nổ.

GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

2. Metanol [2 – 465,467]
Metanol có công thức hóa học là CH 3OH, khối
lượng phân tử 32,042; còn gọi là methyl ancohol hoặc
rượu gỗ, là một trong những vật liệu hóa học thô
quan trọng nhất. Vào năm 1989, thế giới đã cung cấp
khá nhiều Metanol, khoảng 80% Metanol được dùng
trong công nghiệp hóa học như là một vật liệu ban
đầu hay là dung môi cho các quá trình tổng hợp,
phần còn lại được dùng làm nhiên liệu.
Cách đây hơn 100 năm, Metanol được sản xuất
bằng cách chưng khô gỗ nhưng ngày nay phương pháp
này không còn có ý nghóa trong công nghiệp.

Phần lớn lượng Metanol dùng để sản xuất
Formaldehyde, ngoài ra nó còn dùng làm sản phẩm
trung gian trong tổng hợp các chất khác như metyl
metacrylat, dimetylterephtalat, dimetylsunfat. Một phần
Metanol dùng làm dung môi nhưng vì độ độc cao nên
việc sử dụng của nó rất hạn chế. Metanol được coi
là nhiên liệu lý tưởng vì khả năng cháy hoàn toàn
và không gây ô nhiễm môi trường.
2.1

Tính chất vật lý

Metanol là chất lỏng linh động, không màu, có
tính phân cực, tan trong nước, benzen, rượu, este và
hầu hết các dung môi hữu cơ, có khả năng hòa tan
nhiều loại nhựa nhưng ít tan trong các loại chất béo,
dầu. Vì là chất phân cực nên Metanol tan nhiều trong
các chất vô cơ phân cực đặc biệt là muối.
Metanol dễ cháy tạo hỗn hợp nổ với không khí ở
giới hạn nồng độ 7 ÷ 34%, rất độc cho sức khỏe con
người, với lượng 10ml trở lên có thể gây tử vong.
Một số hằng số vật lý quan trọng của
Metanol:
0

3

Tỷ trọng chất lỏng (0 C, 101,3 KPa ): 0,8100g/cm
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN


Trang 8


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc
0

Tỷ

trọng

chất

lỏng

(25

C,

101,3

KPa

):

3


0,78664g/cm
0

Nhiệt độ sôi (101,3 KPa): 64,70 C
0

Nhiệt độ đóng rắn: - 67,68 C
0

Nhiệt độ bốc cháy: 470 C
Áp suất tới hạn: 8,097 MPa
0

Nhiệt đôï tới hạn: 239,49 C
3

Tỷ trọng tới hạn: 0,2715 g/cm
Nhiệt nóng chảy: 100,3 kJ/kg
Nhiệt hóa hơi: 1128,8 kJ/kg
0

Nhiệt dung riêng của khí (25 C, 101,3 MPa):
44,06J/mol.K
0

Nhiệt dung riêng của lỏng (25 C, 101,3 MPa):84,08
J/mol.K
0

Đôï nhớt của lỏng (25 C): 0,5513 mPa.s

0

-3

Độ nhớt của hơi (25 C): 9,68.10 mPa.s
Giới hạn nổ trong không khí: 5,5÷ 44% thể tích.
2.2 Tính chất hóa học
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

Khả năng phản ứng hóa học của Metanol được
quyết đònh bỡi nhóm – OH. Các phản ứng của
Metanol xảy ra ở các liên kết C – O hoặc O – H và
được đặc trưng bỡi sự thay thế nguyên tử H hay
nhóm – OH.
a) Phản ứng ở liên kết O – H:
+ Tác dụng với kim loại kiềm tạo muối ancolat:
CH3OH + Na

CH3ONa + 1/2H2

+ Tác dụng với axit (phản ứng este hóa):

Metanol tác dụng được với cả axit hữu cơ và vô
cơ tạo thành este. Đây là phản ứng thuận nghòch
xảy ra với sự có mặt của xúc tác H 2SO4 đặc.
CH3OH + CH3COOH
CH3OH +HO - SO2 - OH

H+

CH3COOCH3

+ H2O

CH3 - SO2 - OH + H2O

b) Phản ứng ở liên kết C – O:
+ Tác dụng với HX:
CH3OH + HCl

CH3Cl + H2O

+ Phản ứng dehydrat hóa (phản ứng tách
nước):
Metanol không bò tách nước ở 180 0C và xúc tác
H2SO4 đặc để tạo olefin như các đồng đẳng của nó.
Ở 1400C và xúc tác H2SO4 thì hai phân tử rượu
Metanol tách một phân tử nước để tạo ete:
2CH3OH

H2SO4
1400C


CH3 - O - CH3 + H2O

+ Phản ứng oxy hóa:
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

Khi oxy hóa Metanol trên xúc tác kim loại (Ag, Pt,
Cu) hay xúc tác oxyt (Fe – Mo) hoặc hỗn hợp oxyt (V –
Mo, Ti – Mo) trong điều kiện thích hợp ta thu được
Formaldehyde và các sản phẩm phụ.
CH3OH + 1/2O2

xú
c tá
c
t0

HCHO + H2O + Q, H =-159kJ /mol

Nếu oxy hóa sâu hơn sẽ tạo ra axit formic:
CH3OH + O2


xú
c tá
c

HCOOH + H2O

t0

Nếu oxy hóa hoàn toàn thì sẽ thu được CO, CO 2
và H2O.
CH3OH + O2
CO + 2H2O
CH3OH + 3/2O2

CO2 + 2H2O

+ Phản ứng dehydro hóa:
Phản ứng dehydro hóa Metanol cho ra sản
phẩm là HCHO:
CH3OH

HCHO + H2

2.3 Ứng dụng của Metanol:
Metanol là một trong những nguyên liệu và dung
môi quan trọng nhất cho công nghiệp tổng hợp hóa
học. Metanol cháy hoàn toàn và không gây ô nhiễm
môi trường, do đó nó được coi là một loại nhiên liệu
lý tưởng trong lónh vực năng lượng.

2.3.1
Sử dụng làm nguyên liệu cho tổng
hợp hóa học:
Metanol được sử dụng với một lượng lớn trong
tổng hợp hóa học, hiện nay có khoảng 70% sản
lượng trên toàn thế giới dùng để sản xuất các hợp
chất quan trọng như: Formaldehyde, dimetyltere phtalat,
MTBE, axit axetic, metyl mecrylat, … và chỉ một lượng
nhỏ dùng làm nguyên liệu. Trong các hợp chất đó
thì Formaldehyde là sản phẩm quan trọng nhất được
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

tổng hợp từ Metanol. Khoảng 40% Metanol trên thế
giới được dùng để tổng hợp Formaldehyde với tỷ lệ
gia tăng đạt 30%. Các phương pháp tiến hành đều
dựa trên quá trình oxy hóa Metanol bằng không khí.
Chúng chỉ khác nhau chủ yếu là nhiệt độ và bản
chất của xúc tác sử dụng.
Sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ trên thế giới
vào đầu những năm 1970, người ta đã tập trung vào
việc tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay thế, trong đó

nguồn nhiên liệu từ khí tổng hợp và Metanol được
quan tâm đặc biệt.
Ngoài ra, Metanol được dùng để tổng hợp một
lượng lớn các hợp chất khác nhau như: axit formic,
metyl este của các axit hữu cơ và vô cơ, …
2.3.2

Sử dụng trong lónh vực năng lượng:

Metanol là nguồn thay thế rất hứa hẹn cho các
sản phẩm dầu mỏ nên chúng trở nên quá đắt để
làm nhiên liệu. Có thể dùng Metanol để pha vào
xăng, vào nhiên liệu diesel, … nhằm làm cải thiện
một số tính chất của nhiên liệu.
2.3.3 Các ứng dụng khác:
Metanol có nhiệt độ đông đặc thấp và dễ tan
trong nước nên sử dụng trong các hệ thống làm lạnh
cả ở dạng tinh khiết và hỗn hợp với nước và glycol.
Metanol còn dùng làm chất chống đông trong hệ
thống làm mát và đốt nóng.
Một số lượng lớn Metanol được sử dụng để bảo
vệ các đường ống dẫn khí thiên nhiên chống lại sự
tạo thành khí hydrat ở nhiệt độ thấp, làm tác nhân
hấp thụ trong các thiết bò làm sạch khí để loại bỏ
CO2 và H2S ở nhiệt độ thấp và làm dung môi cho
các quá trình hóa học.
3. Chỉ tiêu của các nguyên liệu để sản
xuất Formalin trên xúc tác oxyt:
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN


Trang 12


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

Nguyên liệu để sản xuất Formalin bao gồm
Metanol kỹ thuật, nước mềm và không khí sạch.
3.1 Metanol kỹ thuật:
Metanol kỹ thuật cần các yêu cầu sau:
•
Nhiệt độ sôi khi chưng cất ở 760 mmHg 64 ÷
64,70C
•
Hàm lượng riêng
0,791 ÷ 0,792
g/cm3
•
Hàm lượng H2O
≤ 0,1%
•
Hàm lượng CH3OH
99 ÷ 99,5%
•
Hàm lượng axit
≤ 0,003%
•

Hàm lượng tổng andehyt và xeton ≤ 0,008%
•
Hàm lượng lưu huỳnh
≤ 0,002%
3.2 Nước:
Trước khi sử dụng ta cần làm sạch nước và làm
mềm nước.
3.3 Không khí:
Thành phần chủ yếu gồm 79% nitơ và 21% oxy,
ngoài ra còn có các tạp chất gây ngộ độc xúc
tác. Do đó trước khi sử dụng phải được làm sạch
các tạp chất.
Bảng 1: Bảng một số chỉ tiêu quan trọng
của Metanol:
Thành phần
- Hàm lượng Metanol
: 99,85%
- Tỷ trọng d420
: 0,7928 g/Cm
- Khoảng nhiệt độ sôi cực đại
: 1 0C
- Hàm lượng axeton và axetaldehyt
: < 0,003W/t
- Hàm lượng etanol
: < 0,001%
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Quy đònh
> 99,8

0,7928
g/cm3
10C
< 0,003W/t
< 0,001%
2.10-6 g/l
< 0,0001%
< 0,0001%
7,0
Trang 13


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

- Hàm lượng hợp chất bay hơi của
sắt
: 2.10-6 g/l
- Hàm lượng lưu huỳnh (S)
: <0,0001%
- Hàm lượng clo
: <0,0001%
- pH
: 7,0
- Thời
gian
khử
màu

tối
thiểu( kiểm tra KMnO4)
: 30 phút

30 phút

II.
TÍNH CHẤT CỦA SẢN PHẨM – FORMALIN
620,624]

[1 –

1. Tính chất vật lý

Formaldehyde có công thức hóa học là CH2O và
khối lượng phân tử là 33,03; là chất khí không màu,
có mùi xốc, vò chua, độc, tác động đến mắt, da và
cổ họng, kích thích thần kinh ngay cả khi với nồng độ
nhỏ, nồng độ giới hạn để phát hiện ra mùi của nó
là 0,05 ÷ 1 ppm.
Formaldehyde hóa lỏng ở – 19,2 0C, tỷ trọng của
lỏng là d = 0,8153 g/cm3 (ở 20 0 C) và d = 0,9172 g/cm3
(ở – 800C). Nó đóng rắn ở – 118 0C cho một dạng bột
nhão màu trắng. Ở trạng thái lỏng và khí,
Formaldehyde bò polyme hóa ở nhiệt độ lên đến 80 0C.
Khí Formaldehyde không bò polyme hóa ở khoảng nhiệt
độ 80 ÷ 1000C và được xem như là một khí lý tưởng.
Bảng 2: Một số hằng số vật lý của
Formaldehyde:
Hằng số vật lý

- Nhiệt
tạo
thành
0
Formaldehyde ở 25 C
: -115,9 ± 6,3KJ/mol
- Năng lượng Gibbs ở 250C
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Giá trò
- 115,9 ± 6,3
kJ/mol
- 109,9 ± 0,4
kJ/mol
Trang 14


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

: -109,9 ± 0,4 KJ/mol
- Entropi ở 250C
: 218,8 3 KJ/mol
- Nhiệt cháy ở 250C
: 561,5 KJ/mol
- Nhiệt hóa hơi ở – 19,20C
: 23,32 KJ/mol

- Nhiệt dung riêng ở 250C
: 35,425 KJ/mol
- Nhiệt hòa tan ở 230C
 Trong nước
 Trong Metanol
 Trong 1 – propanol
 Trong 1 – butanol

218,8 + 0,4
kJ/mol
561,5 kJ/mol
23,32 kJ/mol
35,425 kJ/mol
62 kJ/mol
62,8 kJ/mol
59,5 kJ/mol
62,4 kJ/mol

Áp suất hơi của Formaldehyde lỏng đo được trong
khoảng - 109,40C đến 22,30C) có thể tích được tính theo
phương trình:
P(KPa) = 10

(5,0233 – 1429/T + 1,75lgT – 0,0063T)

Quá trình polyme hóa ở trạng thái lỏng cũng như
trạng thái khí đều bò ảnh hưởng bởi các yếu tố như:
áp suất, độ ẩm và một lượng nhỏ axit formic. Khí
Formaldehyde nhận được từ quá trình hóa hơi para
Formaldehyde (HCHO)n hoặc quá trình polyme hóa của

các phân tử cao hơn thì được α-poly-oxy metylen. Quá
trình này đạt được từ 90 ÷ 100% ở dạng tinh khiết và
yêu cầu phải bảo quản ở 100 ÷ 1500C nhằm ngăn
cản quá trình trùng hợp. Quá trình phân hủy hóa
học không xảy ra dưới 400 0C. Ở nhiệt độ 4000C và
cao hơn nữa thì khí Formaldehyde bò phân huỷ với tốc
độ khá nhanh tạo thành oxyt cacbon và hydro.
Khí Formaldehyde dễ bắt cháy khi đưa nhiệt độ
mồi lửa tới 4300C, hỗn hợp của nó với không khí là
hợp chất gây nổ. Sự cháy thường xảy ra rất mãnh
liệt tại khoảng nồng độ Formaldehyde là 65 ÷ 70%
thể tích.
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 15


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

Ở nhiệt độ thấp, Formaldehyde lỏng là chất có
thể trộn lẫn với tất cả các dung môi không phân
cực như: toluen, ete, cloroform hoặc etyl axetat. Tuy nhiên,
khả năng hòa tan sẽ giảm đi khi tăng nhiệt độ của
quá trình. Quá trình bay hơi, trùng hợp thường xảy ra
ở nhiệt độ thường và chỉ để lại một lượng nhỏ khí
không tan.

Đối với các dung môi có cực như rượu, amin hay
axit hoặc là làm xúc tác cho quá trình polyme hóa
của Formaldehyde, hoặc là phản ứng với nó để tạo
thành hợp chất methylol hay dẫn xuất của metylen.
Dạng dung dòch của Formaldehyde:
Dung dòch của Formaldehyde lỏng trong axetaldehyde
xem như là một dung dòch lý tưởng. Formaldehyde lỏng
có thể trộn lẫn được với dầu mỏ.
Ở nhiệt độ phòng, trong dung dòch nước tinh
khiết, Formaldehyde tồn tại ở dạng metylen glycol
HOCH2OH và các oligome của nó là các polyoxy
metylen glycol phân tử thấp có cấu trúc: HO(CH 2O)nH
(n = 1 ÷ 8). Vì vậy Formaldehyde khó bốc mùi ở điều
kiện thường. Ở dạng đơn phân tử, Formaldehyde chỉ
tồn tại trong dung dòch với nồng độ thấp, nhỏ hơn 1%
trọng lượng.
Với xúc tác là axit, cân bằng phản ứng dòch
chuyển sang bên phải ở nhiệt độ thấp hoặc nồng
độ Formaldehyde cao; cân bằng phản ứng dòch
chuyển sang trái khi hệ thống được đun nóng hoặc
với nồng độ Formaldehyde loãng.
Formaldehyde tan trong nước là phản ứng tỏa
nhiệt, nhiệt hòa tan là 62 kJ/mol, thực sự không phụ
thuộc vào nồng độ hòa tan. Rõ ràng, dung dòch
không màu của Formaldehyde trong nước có thể tồn
tại tại nồng độ Formaldehyde lên tới 95% trọng lượng
nhưng nhiệt độ phải nâng lên đến 120 0C để duy trì
được nồng độ này mà không có sự hình thành các
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN


Trang 16


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

polyme, dung dòch chứa 30% Formaldehyde có thể bò
đục khi bảo quản ở nhiệt độ thường do kết tủa các
polyoxy metylen glycol với n ≥ 8.
Các hằng số cân bằng của quá trình hòa tan
vật lý của Formaldehyde và quá trình phản ứng của
Formaldehyde tạo thành metylen glycol và các olygome
của nó có thể xác đònh được. Các thông số đó có
thể kết hợp với các dữ liệu khác để tính toán các
hằng số cân bằng ở tại bất kỳ nhiệt độ nào từ
khoảng nhiệt độ 0 ÷ 1500C và với nồng độ
Formaldehyde lên đến 60% trọng lượng. Bảng sau cho ta
thấy được sự phân bố của glycol trong dung dòch
Formaldehyde 40% trọng lượng tại 350C.
Bảng 3: Sự phân bố của glycol trong dung dòch
Formaldehyde 40% tại 350C:
N
1
2
3
4
5


Thành
phần,%
26,80
19,36
16,38
12,33
8,70

n
7
8
9
10
>10

Thành
phần,%
3,89
2,50
1,59
0,99
1,58

Qua nghiên cứu động học của sự tạo thành
metylen glycol từ quá trình hòa tan Formaldehyde với
nước cho thấy hằng số phản ứng nghòch là: 5.10 3 ÷
6.103, chậm hơn so với phản ứng thuận, và nó sẽ
tăng lên nhiều với môi trường dung dòch có tính axit.
Điều này có nghóa là sự phân bố của các oligome

có khối lượng phân tử cao hơn (n > 3) không thay đổi
một cách nhanh chóng khi nhiệt độ tăng lên hoặc
có sự pha loãng dung dòch, sau đó lượng metylen glycol
tăng nhanh đồng thời có sự tiêu hao các oligome nhỏ
hơn (n = 2 hoặc n = 3). Trong dung dòch nước,

GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

Formaldehyde ở dạng monome chỉ chiếm ≤ 2% trọng
lượng Formaldehyde.
Một số hằng số vật lý của dung dòch Formalin –
dung dòch nước chứa 37 ÷ 45% trọng lượng
Formaldehyde:
Nhiệt độ sôi
0

: 97 C
Nhiệt độ đóng rắn khi có Metanol

:


Nhiệt độ chớp cháy khi không có Metanol

:

Nhiệt độ chớp cháy khi có 15% Metanol

:

0

-15 C
850C
500C
Lượng metylen glycol có thể được xác đònh bằng
phương pháp sunfit hoặc đo áp suất riêng phần của
Formaldehyde. Khối lượng phân tử và lượng monome
có thể được xác đònh bằng phương pháp quang phổ
NMR.
Áp suất riêng phần của Formaldehyde trong các
dung dòch nước phụ thuộc vào nhiệt độ, thể hiện
qua bảng sau:
Bảng 4: Áp suất riêng phần của
Formaldehyde trên dung dòch Formalin ở nhiệt độ
và nồng độ khác nhau:
t,0C
05
10
15

1

0,00
3
0,00
5
0,00
7

5
0,01
1
0,01
5
0,02
2

Nồng độ
10
15
0,01 0,02
6
1
0,02 0,03
4
1
0,03 0,04
6
7

GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN


Formaldehyde,%
20
25
30
0,02 0,02 0,03
5
8
1
0,03 0,04 0,04
8
5
9
0,05 0,06 0,07
7
6
5

35
0,03
4
0,05
3
0,08
3

40
0,03
7
0,05

6
0,09
0

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70

0,00
9
0,01
3
0,01
7
0,02
2

0,02
8
0,03
7
0,04
7
0,05
9
0,07
4
0,09
3
0,11
4

0,03
1
0,04
4
0,06
1
0,08
4
0,11
3
0,15
1
0,20
0
0,26

2
0,34
0
0,43
7
0,55
8

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

0,05
2
0,07
5
0,10
5
0,14
7
0,20
2
0,27
5
0,37
1
0,49
4
0,65
2
0,85
2

1,10
4

0,06
9
0,10
1
0,14
4
0,20
3
0,28
4
0,39
0
0,53
1
0,71
5
0,95
3
1,25
8
1.64
5

0,08
5
0,12
5

0,18
0
0,25
6
0,36
0
0,49
9
0,68
5
0,92
9
1,24
7
1,65
7
2,18
2

0,09
6
0,14
6
0,21
3
0,30
5
0,43
2
0,60

4
0,83
8
1,13
7
1,53
6
2,05
3
2,71
7

0,11 0125 0,13
3
7
0,16 0,18 0,20
7
7
6
0,24 0,27 0,30
5
5
4
0,35 0,38 0,44
3
9
2
0,50 0,56 0,63
2
9

4
0,70 0,80 0,89
5
3
9
0,97 1,11 1,25
6
9
8
1,34 1,54 1,74
1
1
0
1,82 2,10 2,37
0
1
8
2,44 2,83 2,21
3
4
8
2,25 3,78 4,31
0
0
0

Tỷ trọng ρ (g/cm3) của dung dòch Formaldehyde
chứa tới 13% trọng lượng Metanol tại nhiệt độ 10 ÷
700C có thể được tính theo công thức sau:
ρ = a + 0,0030(F – b) – 0,025(M – c) – 104(0,005(F – 30)

+ 5,4)(t-20)
Trong đó:
•
+F
: Nồng dộ Formaldehyde, % trọng lượng.
+M
: Nồng độ của metanol, % trọng lượng.
+t
: nhiệt độ, 0C.
+ a, b, c: hằng số.
Điểm sôi của dung dòch nước tinh khiết chứa tới
55% Formaldehyde là 99 ÷ 1000C tại áp suất khí quyển.
Trong dung dòch nước loãng, điểm đông đặc của
Formaldehyde thấp hơn của nước, nếu dung dòch chứa
trên 25% trọng lượng Formaldehyde được làm loãng thì
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 19


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

polyme sẽ ngưng tụ trước khi đạt đến điểm đông đặc.
Tuy nhiên dung dòch Formaldehyde tinh khiết trong nước
vẫn có thể tồn tại ở nồng độ 95% trọng lượng,
nhưng để duy trì được ở nồng độ này mà không có

sự hình thành các polyme thì phải tăng nhiệt độ lên
1200C.
Trong dung dòch Formalin kỹ thuật, người ta có bổ
sung thêm Metanol với nồng độ 2%.
Độ nhớt động học của dung dòch nước
Formaldehyde – Metanol (η) được biểu diễn theo phương
trình sau:
η (mPa.s) = 1,28 + 0,039F + 0,05M – 0,024t
Công thức này áp dụng cho dung dòch chứa 30 ÷
40% trọng lượng Formaldehyde và 0 ÷ 20% trọng lượng
Metanol ở nhiệt độ 25 ÷ 400C.
2. Tính chất hóa học

Formaldehyde là một trong những hợp chất hữu cơ
hoạt động, trong cấu tạo phân tử có sự phân cực
của nối đôi nên nó có khả năng tham gia nhiều
phản ứng hóa học khácH nhau:
Cδ+= OδH
2.1 Phản ứng phân hủy
Ở nhiệt độ 1500C thì Formaldehyde bò phân hủy
thành Metanol và oxyt cacbon (CO):
2HCHO

1500C

CH3OH + CO
0

Ở nhiệt độ lớn hơn 350 C tạo thành CO và H2:
HCHO


>3500C

CO

+ H2

Khi có mặt của các xúc tác kim loại như Pt, Cu,
Cr, Al, … thì sản phẩm của quá trình phân huỷ có
thể là metyl formate, axit formic, CO2, và metan.
2.2 Phản ứng polyme hóa
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 20


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

Tại nhiệt độ thường thì Formaldehyde ở thể khí, khi
có vết nước thì trùng hợp tạo thành para – Formaldehyde
(HO(CH2O)nH) màu trắng (n = 8÷ 100). Khi đun nóng với
axit sunfuric loãng (H2SO4) thì para – Formaldehyde bò khử
trùng hợp tạo thành Formaldehyde.
n HCHO + H2O

H(OCH2)nOH


2.3 Phản ứng oxy hóa khử
Formaldehyde ở thể khí hoặc thể hòa tan có thể
bò oxy hóa thành axit formic.
HCHO + 1/2O2
HCOOH
(1)
Nếu oxy hóa sâu hơn thì tạo thành CO2 và H2O:
HCHO +

O2

CO2 + H2O (2)

Hai phản ứng trên (1) và (2) xảy ra ở nhiệt độ
300 ÷ 4000C, nhưng nếu nhiệt độ > 400 0C thì tạo thành
CO và H2:
HCHO

>4000C

CO + H2

Nếu quá trình oxy hóa xảy ra ở nhiệt độ cao và
có mặt xúc tác thì tạo thành CO và H 2O:
HCHO + 1/2O2

xú
c tá
c

t0

CO + H2O

Nếu dùng tác nhân oxy hóa là H 2O2 thì sản
phẩm là HCOOH và H2 hoặc CO2 và H2O.
Nếu quá trình khử sử dụng tác nhân là H 2 thì
sản phẩm thu được là Metanol. Đây là phản ứng
thuận nghòch và xảy ra trong quá trình sản xuất
Formaldehyde dùng xúc tác bạc (Ag). Tuy nhiên, để
cân bằng dòch chuyển sang vế trái cần phải tiến
hành ở nhiệt độ cao.
2.4
Phản
Formaldehyde

ứng

giữa

các

phân

tử

Ngoài phản ứng với các phân tử khác, các
phân tử Formaldehyde còn có thể phản ứng với
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN


Trang 21


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

nhau. Các phân tử giữa chúng gồm các phản ứng
polyme hóa trong đó có sự tạo thành polyme oximetion
là phản ứng đặc trưng nhất.
2.5 Phản ứng Cannizzaro
Phản ứng này bao gồm sự khử một phân tử
Formaldehyde và oxy hóa một phân tử khác:
2HCHO(aq) + H2 O
CH3OH + HCOOH
Phản ứng này xảy ra thuận lợi khi có xúc tác
kiềm hoặc đun nóng. Với sự có mặt các andehyt như
Purfurrol. Không xảy ra phản ứng ngưng tụ aldol thông
thường, không có các nguyên tử H hoạt động ở vò trí
α. Vì vậy phản ứng giữa hai andehyt loại này hoàn toàn
xảy ra theo hướng Cannizzaro.
2.6 Phản ứng Tischenko
Các polyme của Formaldehyde khi gia nhiệt thì
phản ứng với metylat tạo thành metylformat:
2 HCHO(polyme)

t0


HCOOCH3

2.7 Phản ứng cộng hợp
Cộng xyanuahydro: tạo thành hydronitrin, là sản
phẩm trung gian quan trọng trong tổng hợp amino axit.
OH
HCHO + HCN

H

C

CN
H

Cộng bisunfit natri tạo thành hợp chất bisunfit kết
tủa:
HCHO + HSO3Na

H

CH

OH

SO2ONa
Có thể dùng phản ứng này để tách và tinh chế
các andehyde khác nhau.
Cộng hợp chất cơ magie: đây là phản ứng dùng
để phân biệt các rượu.

GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 22


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

Thuỷ phân Formaldehyde cho ta rượu bậc 1:
H

HCHO + RMgX

CH

R

OMgX
Phản ứng với NH3: tạo hợp chất Utropin (hexa
metylen tetra amin):
6HCHO +

4NH3

350mmHg
700C


(CH2)6N4 +6H2O

Utropin dùng để sản xuất chất dẻo, dược phẩm,
chất nổ…
Phản ứng với hydroxy amin:
HCHO + NH2OH.HCl
CH2 =N - OH + HCl +H2O
Người ta thường dùng phản ứng này để đònh
lượng Formaldehyde.
Formaldehyde ở trạng thái khí tự trùng hợp thành
trioxyt vòng (trioxyt metylen):
O
H2C

3 HCHO

CH2

O

O
C
H2

3. Tiêu chuẩn chất lượng của Formalin
thương phẩm
Tùy theo yêu cầu sử dụng mà người ta chia
Formaldehyde ra các khoảng nồng độ < 1% hoặc 8 ÷
11%. Sau đây là một vài tiêu chuẩn chất lượng của
Formaldehyde thương phẩm:

Bảng 5: Bảng chỉ tiêu chất lượng của
Formalin thương phẩm:
Chỉ tiêu
–
Hàm
Formaldehyde, %
–
Hàm
axit formic, %
–
Hàm
GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

lượng
lượng
lượng

Quy đònh
37 ÷ 50
0,5
0,005
2,0 ÷ 4,0
trong suốt
Trang 23


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo


sắt, g/ml
–
–
–
Metanol, %

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

PH dung dòch
Màu
Hàm
lượng

1 ÷ 11

4. Ứùng dụng của sản phẩm Formalin
Hiện nay trên thế giới đã sản xuất rất nhiều
các loại hợp chất hóa học. Đến năm 1992 thì Formalin
xếp hạng thứ 23 về khối lượng trên thế giới, có
thể nói đây là loại sản phẩm hữu cơ quan trọng
hàng đầu trong ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ.
Formalin được ứng dụng rộng rãi trong các lónh
vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân ở nước ta
cũng như các nước khác trên thế giới, đặc biệt là
ở Mỹ, việc sử dụng Formalin được trình bày qua bảng
sau:
Bảng 6: Ứng dụng của Formalin
Ứng dụng
•
Nhựa Formaldehyde

•
Nhựa Phenol –
Formaldehyde
•
Nhựa polyaxetal
•
Pentacritrit
•
Hexametylen tetramin
•
Nhựa metamin
•
Tera hydrofuran
•
Các dẫn xuất
axetylen
•
Các mục đích khác

%
25
25
9
5
5
5
3
3
20


Trong khi đó, ở nước ta hiện nay Formalin được sử
dụng rất rộng rãi để sản xuất các loại keo dán ure
– Formaldehyde, nhựa phenol – Formaldehyde, làm gỗ
dán, cót ép, tấm lợp, nhựa baketit, để chế tạo sơn,

GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 24


Đồ án tốt nghiệp
tác oxyt Fe-Mo

Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc

ngoài ra còn sử dụng trong y học và trong chăn nuôi,
…
Trong công nghiệp dệt dựa vào tính chất lý hóa
học cơ bản của Formaldehyde. Người ta đã nghiên cứu
thành công một số chất trợ nhuộm bằng những
phản ứng ngưng tụ và đa tụ giữa Formalin và một số
hóa chất cùng các dẫn xuất khác để tạo ra các
sản phẩm mới loại thương phẩm về chất trợ phân
tán phục vụ cho các giai đoạn công nghiệp hoàn tất
vải trong quá trình dệt nhuộm.
Formalin có khả năng phản ứng cao, là một
nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp tổng hợp
hữu cơ, đặc biệt trong việc sản xuất polyme bằng
phản ứng trùng ngưng để tạo ra những sản phẩm

mới ở nước ta.
Dựa vào nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước
và điều kiện trang thiết bò hiện nay, người ta đã
nghiên cứu thành công một số chất trợ nhuộm cho
ngành dệt đi từ nguồn nguyên liệu là Formalin 37%
bằng các phản ứng ngưng tụ và đa tụ giữa Formalin
với một số hóa chất khác cùng với các dẫn xuất
khác để tạo ra các sản phẩm mới phục vụ cho nhu
cầu của xã hội.

GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG
SVTH : NGÔ ANH QUYÊN

Trang 25