ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ФОРМАЛИНА И ОБЛАСТИ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 1.1. Свойства и области применения Формалин (водный раствор формальдегида) является одним из продуктов органического синтеза и важнейшим источником формальдегида. Он находит применение в производстве синтетических смол, волокон, каучука, пластмасс, органических красителей. Его используют в металлургии, в нефтяной и нефтехимической промышленности, в кожевенном и меховом производстве, в сельском хозяйстве и в бумажной промышленности. Формальдегид широко применяется при изготовлении пластмасс (таких, как фенопласты и аминопласты), искусственных волокон, из него получают пентаэритрит (сырьё для производства взрывчатых веществ и пластификаторов), триметилолпропан. Основная часть формальдегида идет на изготовление древесностружечных материалов, где он используется для получения карбамидной смолы. Формалин внесен в список канцерогенных веществ, обладает токсичностью, негативно воздействует на генетический материал, репродуктивные органы, дыхательные пути, глаза, кожный покров. Оказывает сильное действие на центральную нервную систему. В таблице 1.1 представлены физические свойства формалина. Технические требования, согласно ГОСТ 1625-89, представлены в таблице 1.2. Таблица 1.1 Физические свойства формалина | CAS | 50-00-0 | | Молекулярная масса | 30,03 а.е.м. | | Температура плавления | −92 °C | | Температура кипения | −19,2 °C (в других источниках, −19,3 °C) | | Растворимость | в воде, диэтиловом эфире, этаноле | | Плотность | 0,8153 г/см3 (при −20 °C) | | Давление паров | 20 мм. рт. ст. (при −79,6 °C) | | Стандартная энтальпия образования ΔH | −115,9 кДж/моль (г) (при 298 К) | | Стандартная энергия Гиббса образования ΔG | −110 кДж/моль (г) (при 298 К) | | Стандартная энтропия образования S | 218,66 Дж/моль·K (г) (при 298 К) | | Стандартная мольная теплоёмкость Cp | 35,35 Дж/моль·K (г) (при 298 К) | | Энтальпия кипения ΔHкип | 23,3 кДж/моль | Источник: по данным открытых источников информации Таблица 1.2 Технические требования, согласно ГОСТ 1625-89 | №пп | Наименование показателя | Норма | | 1 | Внешний вид | Бесцветная прозрачная жидкость. При хранении допускается образование мути или белого осадка, растворимого при температуре не выше 40 ° С | | 2 | Массовая доля формальдегида, % | 37,2 ± 0,3 | | 3 | Массовая доля метанола, % | 4 - 8 | | 4 | Массовая доля кислот в пересчете на муравьиную кислоту, %, не более | 0,02 | | 5 | Массовая доля железа, %, не более | 0,0001 | | 6 | Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более | 0,008 | Источник: по данным открытых источников информации Формальдегид был впервые открыт в 1859 году российским ученым Александром Михайловичем Бутлеровым, в процессе изучения им структуры органических соединений. Девять лет спустя, немецкий ученый Август Вильгельм Хофманн нашел рациональный способ его получения – путем каталитической реакции метанола и воздуха, где катализатором послужила нагретая платиновая спираль. Данный метод лег в основу сегодняшнего способа получения формальдегида – окисление метанола воздуха в присутствии серебряных или молибденовых катализаторов.
1.2. Процесс производства формалина Основной способ получения формальдегида — абсорбция формальдегидсодержащих реакционных газов. Эти газы образуются в результате взаимодействия метанола с кислородом воздуха, в присутствии паров воды, в контактном аппарате, в слое катализатора. Окисление метанола в формальдегид проводится с использованием серебряного катализатора при температуре 650 °C и атмосферном давлении. Это хорошо освоенный технологический процесс, и 80 % формальдегида получается именно по этому методу. Недавно разработан более перспективный способ, основанный на использовании железо-молибденовых катализаторов. При этом реакция проводится при 300 °C. В обоих процессах степень превращения составляет 99 %. В общих чертах, процесс производства формалина выглядит следующим образом. 1.Стадия подготовки спиртовоздушной смеси, которая проводится в испарителе метанола. 2.Каталитическое превращение метанола в формальдегид, которое проводится в контактном аппарате при температуре более шестисот градусов, в слое катализатора. 3.Стадия поглощения формальдегида водой, которая проводится в абсорбционной колонне. Готовая продукция, раствор формальдегида, направляется на склад готовой продукции. Абсорбционные газы отправляются на утилизацию. Диаграмма 1.1 Процесс производства формалина 
Стоит упомянуть, что карбамидоформальдегидный концентрат (КФК) получают так же, как и формалин, только абсорбцию формальдегидсодержащего газа ведут раствором карбамида, а не водой, как в случае получения формалина.
1.3. Мировые лидеры в области формальдегидных технологий 1.3.1. Perstorp Formox В области технологических схем производства формалина и КФК, проектировании и строительстве установок, производстве катализаторов синтеза формальдегида, компания имеет мировое лидирующее значение. Более 20% мирового формальдегида (около 100 заводов) производится на установках, поставленных этой компанией. Компания сама по себе является одним из крупнейших производителей формальдегида в Европе. Кроме того, катализаторы компании применяют на абсолютном большинстве установок. За годы работы компанией была выработана наиболее оптимальная концепция и дизайн установок. Таким образом, существует три стандартных типа установок, предлагаемых компанией, – мощностью 28-53, 53-80 и 60-120 тыс. тонн формалина в год. Компания активно интересуется российским рынком. Среди реализованных проектов: - 3 установки по 100 тыс. тонн формальдегида в год (в расчете на 37%-ный водный раствор формальдегида) Каждая на ОАО "Метафракс" в Губахе; - 2 установки в Егорьевске общей мощностью 180 тысяч тонн формальдегида в год; - установка по производству формальдегида в ОАО "Тольяттиазот". Мощность этой установки составит 240 тысяч тонн формальдегида в год. В планах продолжать сотрудничество с ведущими российскими производителями. Головной офис компании находится в Швеции.
1.3.2. Haldor Topsoe Компания является одним из мировых лидеров в разработке процессов получения формальдегида, основанном на железо-молибденовом каталитическом окислении. В последние три десятка лет запатентованными технологиями компании воспользовались более двух десятков производств. Многолетний опыт позволил компании разработать процессы, максимально безопасные для человека и природы, эффективные и надежные. На сегодняшний день компания может предложить два процесса: · The Topsoe Formaldehyde Process · The Topsoe SR Formaldehyde Process® Первый процесс основан на концепции единого реактора. Второй процесс появился, благодаря последним разработкам. Он позволяет создавать новые производства расширенной мощности или увеличивать существующие мощности, благодаря единственной в своем роде концепции реактора. Помимо разработки процессов, компания занимается разработкой катализаторов синтеза формальдегида, отличающихся высокой селективностью, стабильностью и нормой выработки. В России установка по производству формалина и КФК, разработанная этой компанией, установлена на ОАО «Акрон» в Новгороде. Мощность установки составляет 75 тыс. тонн в год (в пересчете на 37%-ный формалин). Головной офис компании находится в Дании. |
