EN
Метанолын каталикийн исэлдэлт: Формальдегидийн үйлдвэрлэлийн үндсэн замууд
Мөнгөний катализаторын процесс: Реакцийн механизм ба үйлдвэрлэлийн эзлэгч байр
Дэлхий даяар үйлдвэрлэгддэг формальдегидийн 90 орчим хувь нь мөнгөний катализатор процессоос гардаг учир нь энэ нь материалд нэг удаа л өөрчлөлт оруулах, үйл ажиллагааг маш найдвартай гүйцэтгэхэд маш сайн ажилладаг. Энэ аргыг ашиглахдаа метанолын утаа нь мөнгөний кристаллын дээр хүчилтөрөгчтэй нэгдэж, 600-720 градус дулаан дулаантайгаар энэ үндсэн хариу үйлдлийн замыг дагаж: CH3OH + хагас O2 нь HCHO + H2O болно. Дулааныг хатуу хяналттай байлгах нь бодисын хэтэрхий хүчиллэгдэхээс сэргийлэхэд тусалдаг. Энэ нь 85-92% формальдегид гаргах, мөн харш чихрийн хүчил, нүүрстөрөгчийн давхар исэл зэрэг хүсэхгүй зүйлсийг багасгах явдал юм. Яагаад энэ арга нь салбарт тэргүүлж байна вэ? Энэ нь үндсэндээ гурван үндсэн шалтгааны улмаас алдартай болсон байна:
- Хурдан хариу үйлдлийн кинетик нь компакт реакторын загварыг боломжуулдаг
- Арилжааны жишигт нийцсэн метанолын түүхий эдийн холимогдол байдлын дутагдал
- Катализаторын үйлчилгээний хугацааг 3-6 сарын хооронд уртасгаж, зогсонги байдал болон засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулна
Металлын исэл катализаторын процесс: Энергийн үр ашгийг бий болгох vs. Хажуугийн бүтээгдэхүүний удирдлага
Исэлчдэг төмрийн исэл, ялангуяар молибдений триоксидтой хосолсон, 300-400 хэмийн орчим харьцангуй бага темперерт ажилладаг. Энэ нь уламж үеийн хүсрэгт суурилсан системтэй харьцуулахад энергийн хэрэглээг ойролцоогоор 15-20 хувар багасгадаг. Гэхдээ сул тал нь юу вэ? Эдгээр урвалыг бага дулааны түвшинд явуулахад, нүүр хийгийн гарц 8 хүртэл ихсэх нь бий. Үүнээс үүдэлтэй нэмэлт ялгаралтыг удирдах нь үйлдвэрийн ажиллагчдад илүү том зовиур болдог. Энэ асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд ихэнх суурилууд дараахь хяналтын арга хэмжээг хэрэгжүүлдэг. Эдгээр нь зохистой урвалд ороогүй үлдсэн метанолийг барихын тулд олон шат дусал шингэний шүүлтүүрийг суурилуулах, хүчиллэг бүтээгдэхүүнийг задлахын тулд дэвшилтэт исэлжүүлэх тоног төхөөрөмжийг ашиглах, формальдегид болон СО2-ийн гарцын харьцааг тасралтгүй хянах системийг суурилуулах зэрэг юм. Эдгээр засварууд нь үйлдвэрийг бодит цагт метанол болон агаарын холимогийг зохицуулах боломжийг олгодог. Жижиг үйлдвэрууд эсвэл энергийн зардалд маш их анхаардаггаас энэ арга нь тэдэнд тусгайлан үр дүнтэй. Эцэст нь, 2022 оны өгөгдлийн дагуу Олон улсын химийн нийгэмлэгийн цугааны цуглуулсан мэдээллээр, энергийн зардал нийт үйл ажиллагааны зардлын 40 хувь гаруйг эзэлдэг.
Формальдегидийг өндөр орлогтойгоор үйлдвэрлэхэд савааны загварын хөгжил
Тогтмол хэвтээ саваанд дулааныг удирдах болон каталигчийн амьдралыг үр дүнтэй болгох
Формальдегид үйлдвэрлэхэд эгнүүлэх урвалын байгууламж нь одоогоор гол үйлдвэрлэлтийн арга байна. Гэхдээ 600-700 хэмийн хооронд дулаан тархалтгүй болоход асуудал үүсдэг. Энэ нь зарим хэсэгт хэт халуун цэгүүд үүсгэхэд хүргэдэг бөгөөд каталикаг хурдан задлах, ажиллах чадварыг алдагдуулах шалт болдог. Нэг том Европын үйлдвэрлэгчийн талын мэдээллээр, температурыг муу зохицуулсан төхөөрөмжүүдийн каталик 30%-иар илүү хурдан элэгддэг. Ponemon судалгааны хүрээлэн 2023 онд элэгдсэн каталикийг солих төлөөр жилдэх 740,000 ам.доллар зарцуулдаг гэж тооцож байсан. Өнөөгийн дулаан зохицуулах аргууд нь олон шатан хөргөлтийн алхмууд болон урвалын янз бүрийн хэсгүүдэд агаарыг зориуд нь нэвтрүүлэх аргуудыг агуулдаг. Эдгээр сайжруулалтууд урвалын үйл ажиллагаагүйгээр хамгийн их температурыг ойролцоогоор 120-150 хэмээр бууруулахад тусалдаг бөгөөд каталикийн амьдралыг өмнө нь 9 сар байсан бол 12-18 сар хүртэл сунгасан. Мөн чухал нь ийм тогтмол температурын нөхцөл нэмэлтээр үүсэх метанолын исэлтгээний бүтээгдэхүүнийг 15-20 хувь хүртэл багасгаж, нийтлэг илүү өндөр чанартай формальдегид үйлдвэрлэх боломжийг олгодог.
Микрочилбарын Реакторууд: Формальдегидийн Нийлэгшээс Сонгомжит Байдлыг Бат болгох
Микро сувгийн урвалжийн технологи нь уламжлалт цогц замын системүүдтэй харьцулахад жинхэнэ тоглоомын дүрмийг өөрчилж байна. Их хэмжээний урвалын камеруудад тулгуурлахын оронд эдгээр урвалагчид нэг миллиметраас бага диаметртэй мянга мянган жижиг зэрэгцээ сувгуудтай байдаг. Үр дүнд нь дулаан нь хэвийн арга замаас ойролцоогоор 40-60 хувийн хурдаар илүү хурдан тархана. Энэ загварыг ийм үр дүнтэй болгож буй зүйл бол 550-650 хэмийн Цельсийн хоорондох температурын түвшинд тогтвортой байх чадвар юм. Энэ нь сайн катализаторын урвал явуулахад хангалттай халуун боловч формальдегид задран задарч эхлэх ойролцоогоор 680 хэмийн хэмжээнээс илүү их биш байна. Анхны шалгалтууд эдгээр систем нь метанолыг хувиргах үед 98,5%-иас илүү сонгомжтой байдаг тул хүчил, нүүрстөрөгчийн исэл зэрэг хүссэн бус хажуугийн бүтээгдэхүүнүүд үйлдвэрлэлийн явцад илүү бага үүсдэгийг харуулсан. Аюулгүй байдал чухал давуу тал хэвээр мөн. Урвалын модуль бүр нэг дор идэвхтэй урвалын 5 литрээс бага хэмжээтэй эзэлхүүнтэй ажилладаг. Түүнчлэн эрсдэлтэй даралт ихсэхээс өмнө зогсоох үйлчилгээтэй даралт бууруулах мембранууд байрлуулсан байдаг. Харин хангамжийн зах зээлд үйлчилдэг компаниудад тусгай катализаторын материал нэмж ачаалахгүйгээр зай, цагийн 20% сайжруулалтыг микро сувгийн урвалагчид санал болгодог.
Худалдааны формальдегидийн цэвэршүүлэлт, тогтвортой байдлыг хангах болон чанарын баталгаажуулалт
Конденцац—Шингэний шүүлтээр ≥99.5% цэвэршилтийг хангах нь холбогчийн зэрэглэлтэй формальдегидтэй
Холбогчийн зэрэглэлтэй формальдегид маш өндөр цэвэршилт шаарддаг—≥99.5% формальдегидийн агууламж, ус, үлдсэн метанол (<0.5%), болон формины хүчил (<0.02%)-ийн хувьд хатуу хязгаарлалттай. Мэргэжлийн стандартаар конденцац—шингэний шүүлтийн нэгдэл нь хоорондоо түгээмэл холбогдсон нэгж ажиллагаатайгаар энэ цэвэршилтийг хангаж байна:
- Конденцацын шат : Халуун урвалжийн гаралтыг хурдан хөргөхөд 40–60°C хүртэл хүргэж, ус болон илүүдэл метанолыг шингэлж, формальдегидийг уурны фаз дахь үлдээж байна.
- Шингэлэлтийг сайжруулах : Формальдегидийн хийг цэгцлэсэн багануудад эсрэг урсгалын усанд шингэлж, формальдегидийг төвлөрүүлж, инерт хий болон хөнгөн нэгдлүүдийг авч байна. Уусмалын баганы температурыг 80–85°C-д байлгах нь уусалтыг хамгийн их болгох, параформальдегидийн тунамлыг дарангуйлах зорилготой.
- Тогтворжуулалт : Хүчиллэг бохирдлууд, гол төлөв хүчилтөрөгчийн хүчил нь шүлттэй нэмэлттэй (жишээ нь, NaOH эсвэл MgO) саармагжуулагдаж, хадгалах, зөөх явцад автокатализаторын полимержилтийг урьдчилан сэргийлнэ.
Эцсийн чанарын баталгаажилт нь бохирдлуудын найрлыг хийхийн тулд хийн хроматографи, формальдегидийн агуулгыг тодорхойлохын тулд титрлэх, эрөнхийд полимержилтийг илрүүлэхийн тулд тунамал шинжилгээг хийхийг багтах болно. Тасралтгүй мөрдлөг нь мочевины формальдегид болон фенолын формальдегидийн смолын нийлэгшээс шаардагдах нийцлийг хангана — ингэснээр бохирдлуудын бага хэмжээний хэлбэлзэл ч гэсэн сүлжээний кинетикийг, желех хугацааг болон эцсийн бүтээгдэхүүний тэсвэртэй байдлыг муу болгоно.
Түгээмэл асуулт
Формальдегид үйлдвэрлэлд мөнгөний катализатор ашиглах ямар давуу талууд байдаг?
Мөнгөний катализаторын процесс нь хурдан урвалын кинетик, метанолд агуулагдах бохирдлуудын тэсвэртэй байдал, катализаторын урт хугацааны ажиллагаагаар онцлогдож, зогсолт болон засварын зардлыг бууруулдаг.
Микрохоромтой реакторууд формальдегидийн нийлэгшээг хэрхэн сайжруулдаг?
Микрохэвтээ реакторууд нь дулаан шилжүүлэх чадварыг сайжруулж, хамгийн тохиромжтой температурыг хадгалж, сонгон шингээх чадварыг 98,5%-иас дээш болгох замаар нийлэгшүүлэлтийг сайжруулдаг бөгөөд даралт бууруулах системийг дотроосоо агуулснаар аюулгүй байдлыг мөн дэмждэг.
Яагаад формальдегидийн смолын зэрэглэлийн цэвэршилт чухал вэ?
Смолын нийлэгшүүлэлтийн процесст кросс-ланцагийн кинетик, геллэх хугацаа болон тогтворжилтыг хангах, хольц ялгарах, эрт үеийн полимержилт зэрэг асуудлыг зогсоохын тулд маш өндөр цэвэршилт (формальдегидийн агууламж ≥99,5%) нь смолын зэрэглэлийн формальдегидэд маш чухал юм.