Formaldehyd & Derivate

Wichtiger Rohstoff für die chemische Industrie

Formaldehyd & Derivate

Seit mehr als 20 Jahren errichtet Pörner Grimma als EPCM-Kontraktor gemeinsam mit namhaften europäischen Lizenzgebern und Know-how Partnern unterschiedliche Produktions-Anlagen für die Formaldehyd-Produktfamilie.

In enger Kooperation mit dem langjährigen Lizenz-Partner Dynea wurde das Silber-Katalysator Verfahren zur Herstellung von Formalin, als Bestes seiner Art, ständig weiterentwickelt. Technische und ökonomische Verfahrensvergleiche von internationalen Kunden sowie die Erfahrung aus der Planung und Errichtung von über zehn Anlagen in den letzten Jahren bestätigen dies.

Pörner verkauft, plant und errichtet Anlagen der Formaldehyd-Technologiefamilie als EPC-Kontraktor. Gemeinsam mit internationalen Lizenzgebern und Technologiepartnern können folgende Produktionsanlagen mit Neben-, Betriebsmittel- und Infrastruktur-Anlagen geplant und errichtet werden:

  • FORMALDEHYD Produktion basierend auf dem Silber- und Metalloxid- Katalysator Verfahren
  • UFC (Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensat) Produktion nach dem Silber- und Metalloxid-Katalysator Verfahren
  • PARAFORMALDEHYD Produktion
  • HEXAMIN (Hexamethylentetramin) Produktion mit dem Flüssig- und Gas-Phasen Verfahren
  • PENTA (Pentaerythrit) Produktion
  • ACETALDEHYD Produktion aus Ethanol, Leime und Harze (UF, MF, MUF, PF, Epoxid, Alkyd, Polyester, Novolake, Pulverbakelite) Produktion 

Formaldehyd

Formaldehyd ist einer der wichtigsten organischen Grundstoffe der chemischen Industrie. Es ist farblos, von stechendem Geruch, gut in Wasser löslich und sein Siedepunkt liegt bei  -19° C.

In der Natur entsteht Formaldehyd als Zwischenprodukt beim normalen Stoffwechsel. Der erwachsene Organismus bildet täglich zirka 50 g Formaldehyd und baut ebenso viel wieder ab. Formaldehyd ist ein wichtiger Rohstoff für die chemische Industrie und Basis für viele Industrieprodukte. Über 50 Industriezweige verwenden Formaldehyd und dessen Derivative, als Klebstoffe, Harze und in vielen anderen Anwendungsbereichen.

Der weltweite Jahresverbrauch an Formaldehyd liegt bei zirka 41 Mio. Tonnen. 51 % davon werden in China produziert. Pörner Grimma ist nicht nur Spezialist für das Formaldehyd Verfahren, sondern auch für Verfahrensanwendungen der Formaldehyd Derivative.

Technisch lässt sich Formaldehyd durch die katalytische Oxidation von Methanol herstellen. Dazu eignen sich zwei Methoden, das Silber-Katalysator und das Metalloxid-Katalysator Verfahren.

Zwar muss beim Silber-Katalysator Verfahren häufiger der Katalysator gewechselt werden, aber die wässrige Formaldehydlösung ist von höherer Qualität, da der Ameisensäureanteil niedriger ist.

Formalin, eine mit Wasser verdünnte Formaldehyd-Lösung, wird bereits seit dem 19. Jahrhundert für die Konservierung von organischen Präparaten eingesetzt. Aber auch für die Plastifizierung menschlicher Präparate wird in den Anfangsschritten Foramlin verwendet.

Das Silber-Katalysator Verfahren

Das Silber-Katalysator Verfahren ist das sicherste Verfahren für die Erzeugung von Formaldehyd. Die Werte der Formaldehydkonzentration und des restliche Methanolgehalts entsprechen jenen des besten Metalloxid-Katalysator Verfahrens.

Der geringere Ameisensäuregehalt ohne Einsatz von Natronlauge und Antischaummitteln, ermöglicht eine vielfältigere Weiterverarbeitung des Produkts. 

Dieses Verfahren benötigt auch kein Wärmeträgeröl, sondern ausschließlich Wasser bzw. Wasserdampf und verwendet keinen Sauerstoff im Absorber.  Dadurch reduziert sich das Brandrisiko und die Produktqualität wird ebenfalls verbessert.  

Der Katalysator-Tausch erfolgt innerhalb weniger Stunden ohne Staub-und Abfallbildung. Die Katalysator-Wiederbefüllung benötigt weniger als 24 Stunden, weshalb kleine Haltetanks genügen um Verbraucher während der Wiederbefüllung zu versorgen.  

Die Investitionskosten für das Silber-Katalysator und das Metalloxid-Katalysator Verfahren sind gleich. Allerdings hat das Silber-Katalysator Verfahren drei entscheidende Vorteile: 

  • der Katalysator ist billiger, weil vollständig regenerierbar
  • der Energieverbrauch ist geringer
  • die höhere Effizienz durch größere Dampferzeugung und weniger Kühlbedarf 

Diese Vorteile kompensieren den geringfügig höheren Methanol Verbrauch im Vergleich zum Metalloxid-Katalysator Verfahren. 

Das Verfahren
  1. Ein dampfförmiges Methanol-Wasser-Gemisch wird gemeinsam mit Umgebungsluft dem Silber Katalysator zugeführt. Das erzeugte Prozessgas wird in einem selektiven Absorptionsschritt in Wasser absorbiert und kondensiert.

  2. Standardlösungen bis zu 49 % w/w Formaldehyd mit 1-2 % w/w Methanol werden ohne Destillation produziert.

  3. Als Alternative bietet Pörner eine spezielle Schwachgas-Rezierkulations-Technologie an, womit eine höhere Konzentration der Formaldehyde-Lösung bis zu 55 % w/w Formaldehyd mit 0,5-1 % w/w Methanol ohne Destillation erzielt werden kann.

  4. Das H2-reiche Schwachgas wird in einer thermischen Oxidation oder einem speziellen Kessel verbrannt und generiert so Dampf oder kann ebenso für den Betrieb eines Gasmotors zur Stromerzeugung eingesetzt werden

Das Verfahren
  1. Methanol wird gemeinsam mit Umgebungsluft dem Metall Oxid Katalysator (Eisenoxid in Kombination mit Molybdän und/oder Vanadium) zugeführt.

  2. Das gewonnene Prozessgas wird dann in einem Absorptionsschritt in Wasser absorbiert und kondensiert .

  3. Circa 1/3 des Absorptionsabgases wird zum Reaktor recycelt. Formaldehyd-Lösungen bis zu 55% w/w Formaldehyd mit 0,5-1% w/w Methanol können so produziert werden.

  4. Das Absorptionsabgas wir auf Palladium Katalysator oxidiert, welcher wahlweise mit einer Wärmerückgewinnung gekoppelt sein kann.

fasil Technologie

Dynea, einer der weltweit führenden Hersteller von Formaldehyd, verfügt über jahrzehntelanges Erfahrung und hat einen eigenen proprietären Prozess entwickelt, die Silberkatalysator-Formaldehyd-Technologie - fasil ™.

fasil ™ ist das sicherste und umweltfreundlichste Formaldehydverfahren auf dem Markt. Die Katalysatorforschung und -entwicklung sowie das Feedback aus dem operativen Bereich garantieren eine Formaldehydproduktion zu niedrigsten Gesamtbetriebskosten. fasil ™ ist die bevorzugte Option für erstklassige Kunden, die ein sicheres, maßgeschneidertes Konzentrat-Formaldehyd-Verfahren mit niedrigen Betriebskosten suchen.

Das Metalloxid-Katalysator Verfahren

Das Metalloxid-Katalysator Verfahren erzielt eine höhere Ausbeute an Formaldehyd und hat daher einen etwas geringeren Methanolverbrauch. Es benötigt ähnliche Investitionskosten wie das Silber-Katalysator Verfahren.

Das von Pörner angebotene Verfahren erlaubt eine freie Wahl des Katalysator-Lieferanten. 

Die Verfahrensentscheidung wird letztendlich bestimmt von den individuellen Wünschen und Bedürfnissen der jeweiligen Kunden. Die Hauptfaktoren sind dabei die Kosten für Rohmaterialien, Katalysator, Verbrauchs- und Betriebsmittel, sowie Aspekte zum Ablauf und der Sicherheit des Betriebs.

Formaldehyd-Derivate

Formaldehyd ist ein wichtiger Rohstoff für die chemische Industrie und die Basis vieler Produkte für Industrie und Konsumenten. Über 50 Industriezweige verwenden Formaldehyd und dessen Derivative, als Klebstoffe, Harze und in vielen anderen Anwendungsbereichen.

Pörner Grimma ist nicht nur Spezialist für das Formaldehyd Verfahren, sondern auch für Verfahrensanwendungen der Formaldehyd-Derivative.

Formaldehyd-Derivative finden vielfältigen Einsatz in Industrie und Haushalt wie:

Precondensate (UFC)

Silber-Katalysator-Verfahren

  • Ein dampfförmiges Methanol-Wasser-Gemisch wird gemeinsam mit Umgebungsluft dem Silber-Katalysator zugeführt.
  • Das gewonnene Prozessgas wird in einem Absorptionsschritt in einer Urea-Wasser-Lösung absorbiert und kondensiert.
  • Im Absorber können direkt Standardlösungen bis zu UFC 75 erzielt werden. Höhere Konzentrationen sind wegen der Wasserbilanz nicht erreichbar.
  • Das H2-reiche Schwachgas generiert Dampf mittels thermischer Oxidation oder durch Verbrennung in einem speziellen Kessel. Es kann aber auch zum Betrieb eines Generators zur Stromerzeugung eingesetzt werden. 

Metalloxid-Katalysator-Verfahren

  • Methanol wird gemeinsam mit Umgebungsluft dem Metalloxid-Katalysator (Eisenoxid in Kombination mit Molybdän und/oder Vanadium) zugeführt.
  • Das gewonnene Prozessgas wird in einem Absorptionsschritt in einer Urea-Wasser-Lösung absorbiert und kondensiert.
  • Zirca zwei Drittel des Endgases wird zum Reaktor recycelt.
  • Das Absorptionsabgas wird mittels Palladium-Katalysator oxidiert, der wahlweise mit einer Wärmerückgewinnung gekoppelt sein kann.  
  • Alle handelsüblicher UFC-Lösungen bis zu UFC 85 können produziert werden.

Paraformaldehyd

  • Die Formaldehyd-Lösung wird durch Verdampfung konzentriert. Je nach FEED Konzentration sind dazu zwei bis drei Verdampfungsschritte erforderlich. 
  • Die konzentrierte Lösung wird dann entsprechend den unterschiedlichen Produkt-Spezifikationen verfestigt und anschließend getrocknet.
  • Das erzeugte Paraformaldehyd ist ein weißes frei fließendes Granulat oder Kügelchen mit einem Formaldehydgehalt von 91-98 % w/w, im Idealfall 95 ± 1 % w/w 
  • Hauptmerkmale dieses Produkts sind
    • hohe Reaktivität
    • hervorragende Löslichkeit
    • sehr gute Lagerfähigkeit

Hexamethylentetramin (Hexamin oder Urotropin)

Hexamin-Flüssigphasen-Verfahren

  • Flüssiges Ammonium wird verdampft und in das Reaktorsystem geführt, wo es mit der Formaldehyd-Lösung zu Hexamin-Molekülen reagiert, welche in der Mutter-Lauge gelöst sind.
  • Die Mutterlauge wird einer Kristallisationsstufe zugeführt wo sich die Hexamin-Kristalle ausbilden.
  • Die Hexamin-Kristalle werden in einer Zentrifuge separiert und das Hexamin danach in einem Wirbelschichttrockner getrocknet.
  • Die restliche Mutterlauge aus der Zentrifuge wird in den Reaktor zurückgeführt.
  • Hauptmerkmale dieses Produkts sind:
  • reinweiße und kristalline Struktur
  • sehr gute Fließeigenschaften
  • eine Stabilisierung mit SiO2 ist möglich   

Hexamin-Gasphasen-Verfahren

  • Flüssiges Ammonium wird verdampft und dem Reaktorsystem zugeführt, wo es mit dem Formaldehyd-Gas aus dem Formaldehyd-Reaktor zu Hexamin-Molekülen reagiert, die in der Mutter-Lauge gelöst sind. 
  • Die Mutterlauge wird einer Kristallisationsstufe zugeführt wo sich die Hexamin-Kristalle ausbilden
  • Das Reaktionsprodukt, die Hexamin-Kristalle werden in einer Zentrifuge separiert, das Hexamin nachträglich in einem Wirbelschichttrockner getrocknet und anschließend verpackt.
  • Die restliche Mutterlauge aus der Zentrifuge wird in den Reaktor zurückgeführt. 
  • Hauptmerkmale dieses Produkts sind:
    • reinweiße und kristalline Struktur
    • sehr gute Fließeigenschaften
    • eine Stabilisierung mit SiO2 ist möglich

Pentaerythrit (Penta)

  • Eine Acetaldehyd und Formaldehyd Lösung reagieren in einem kontinuierlichem Prozess im ersten Schritt unter alkalischen Bedingungen (Aldol Kondensation) und im zweiten Reaktionsschritt reagiert das Acetaldehyd mit Formaldehyd (Cannizzaro Reaktion) um die Synthese des Penta zu komplettieren.
  • Das Reaktionsprodukt wird einer kontinuierlichen Kristallisationsstufe zugeführt.
  • Auch Di-Pentaerythrit kann als Zweitprodukt erzeugt werden.
  • Natriumformiat entsteht als Bei-Produkt.
  • Hauptmerkmale dieses kontinuierlichen Verfahrens sind:
    • verlangsamte Bildung unerwünschter Bei-Produkte
    • langsamer und konstanter Betriebsmittelverbrauch
    • hervorragende Betriebsergebnisse bei kleinen Apparaten

Acetaldehyd (Aceta)

Ethanol-Verfahren

  • Verdampftes Ethanol wird gemeinsam mit Umgebungsluft dem Silber-Katalysator zugeführt. Das erzeugte Prozess-Gas wird anschließend in Wasser absorbiert und kondensiert.
  • Die daraus gewonnene Lösung wird der Acetaldehyd-Destillations-Einheit zugeführt, wo das reine Acetaldehyd-Produkt in der jeweils gewünschten Konzentration gewonnen wird.
  • Das Sumpf-Produkt der Acetaldehyd-Destillation, das nicht reagierte Ethanol und Wasser wird zur Ethanol-Destillation weitergeleitet wo das Ethanol als Kopfprodukt zurückgewonnen und in die Reaktionsstufe rückgeführt wird. 
  • Das Sumpfprodukt der Ethanol-Destillation wird hauptsächlich als Absorptionswasser in der Absorptionskolonne verwendet, nur ein geringer Teil wird als Abwasser abgelassen.
  • Das H2-reiche Absorptions-Abgas kann verbrannt und die daraus gewonnene Wärme für die Dampfbildung verwendet werden.

Leim und Harze

Von Pörner geplante und errichtete Leim- und Harz-Produktionsanlagen sind maßgeschneidert und für die Herstellung einer breiten Produktionspalette optimiert.  

Pörner bietet Anlagen für folgende Produktgruppen an: 

  • Urea-Formaldehyd Harze (UF), Melamin-Formaldehyd Harze (MF) und Melamin-Urea Harze (MUF)
  • Phenol-Formaldehyd Harze (PF)
  • Epoxid Harze 
  • Alkyd und Polyester Harze 
  • Leime
  • Novolak und Resol Produkte
  • Pulver-Bakelite

Der kleine Unterschied

Es gibt immer wieder Differenzen über die Verwendung der Begriffe Formaldehyd und Formalin. Was ist nun der Unterschied zwischen diesen beiden chemischen Verbindungen? Formaldehyd ist in seinem natürlichen Aggregatszustand gasförmig. Als Formalin bzw. Formol wird die wässrige Lösung des Formaldehyds bezeichnet, die zur Vermeidung von Polymerisation mit 5-15 % Methylalkohol stabilisiert wird.

Handelsübliches Formalin, wie es hauptsächlich in der Schulwissenschaft, besonders in der Biologie verwendet wird, ist eine 37 prozentige Lösung aus 37 g Formaldehyd pro 100 ml Wasser.

Downloads

Formalin-Anlage

Neuerrichtung und Modernisierung einer Formalin-Anlage inklusive Methanoltanks und Infrastruktur

  • Kunde: Dynea Erkner GmbH
  • Standort: Erkner, Deutschland
  • Lieferumfang:
    • Detail Engineering
    • Einkauf
    • Bau- und Montageüberwachung
    • Inbetriebnahme: 2015
Formalin-Anlage

Turn-Key Errichtung einer Formalin-Anlage nach dem Dynea-Silber-Katalysator Verfahren inkl. Methanol- und Formalintanks sowie Methanol-Entladeeinrichtung

  • Kunde: LANXESS AG
  • Standort: Krefeld-Uerdingen / Deutschland
  • Lieferumfang:
    • Turn-Key Lieferung der Gesamtanlage inkl.:
    • Behördenengineering
    • Basic Engineering
    • Detail Engineering
    • Einkauf und Lieferung
    • Bau- und Montage
    • Inbetriebnahme
    • Dokumentation
  • Inbetriebnahme: 2011
Hexamin-Anlage

Errichtung einer Anlage zur Herstellung von Hexamin inklusive Auslieferung mit GOST-R Zeugnis

  • Kunde: OAO Metafrax
  • Standort: Gubakha / Russland
  • Lieferumfang:
    • Generalplanung inkl.
    • Behördenengineering,
    • Basic Engineering,
    • Detail Engineering,
    • Einkauf und Lieferung der Ausrüstung, des Materials und des Prozessleitsystems,
    • Montageüberwachung,
    • Inbetriebnahmeunterstützung,
    • Schulung und Dokumentation
  • Inbetriebnahme: 2011
Formalin-Anlage

Errichtung einer Anlage zur Produktion von Formalin

  • Kunde: Dynea Austria GmbH
  • Standort: Krems / Österreich
  • Lieferumfang:
    • Integraph 3 - Gesamtanlagenmodel
    • Detail Engineering, inklusive:
    • Piping
    • Stressberechnungen
    • Materialauszüge und Ausschreibungsunterlagen
    • Vorfertigungsisometrien
  • Inbetriebnahme: 2009
Ausbau Polyester- und Alkydharz-Anlage

Erweiterung der Polyester- und Alkydharz-Anlage als Folgeauftrag zur Neuerrichtung von 2006

  • Kunde: Spolchemie AG
  • Standort: Usti nad Labem / Tschechien
  • Lieferumfang:
    • EPCM Contracting
    • Engineering
    • Lieferung und Leistung
    • Bau- und Montageüberwachung
  • Inbetriebnahme: 2009
Formalin-Anlage

Generalplanung zur Errichtung einer Anlage zur Herstellung von Formalin nach dem Dynea-Silber-Katalysator Verfahren

  • Kunde: OAO "Metafrax"
  • Standort: Gubakha / Russland
  • Lieferumfang:
    • Behörden Engineering
    • Basic Engineering
    • Detail Engineering
    • Beschaffung und Lieferung der kompletten Ausrüstung und allen Materials und des Prozessleitsystems
    • Montageaufsicht
    • Inbetriebnahmeunterstützung
    • Schulung und Dokumentation
  • Inbetriebnahme: 2006
Polyester- und Alkydharz-Anlage

Errichtung einer Anlage zur Herstellung von ungesättigten Polyester- und Alkydharzen

  • Kunde: Viamont
  • Betreiber: Spolchemie
  • Standort: Usti nad Labem / Tschechien
  • Lieferumfang:
    • Generalplanung
    • Beschaffung und Lieferung der kompletten Ausrüstung inklusive allen Materials
    • Montageaufsicht
    • Inbetriebnahmeunterstützung
    • Schulung und Dokumentation
  • Inbetriebnahme: 2006
UF- und MF-Harz-Anlage

Errichtung einer UF- und MF-Harz-Anlage mit einem Gesamtinvestitionsvolumen von 25 Mio. EUR.

  • Kunde: Kronospan GmbH
  • Standort: Egorievsk / Russland
  • Leistungsumfang:
    • Behörden Engineering
    • Basic Engineering
    • Detail Engineering
    • Bau- und Montageüberwachung
    • Inbetriebnahme
  • Inbetriebnahme: 2005
Formalin-Anlage

Turn-key Lieferung einer Formalin-Anlage

  • Kunde: Bakelite AG
  • Standort: Duisburg / Deutschland
  • Leistungsumfang:
    • Turn-key Lieferung der Gesamtanlage inkl.:
    • Basic Engineering
    • Behörden Engineering
    • Detail Engineering
    • Projektmanagement
    • Einkauf und Lieferung
    • Bau und Montage
    • Inbetriebnahme
    • Dokumentation
  • Inbetriebnahme: 2004
Formalin-Anlage

Turn-key Lieferung und Errichtung einer Formalin-Anlage

  • Kunde: FSP GmbH
  • Standort: Schwarze Pumpe / Deutschland
  • Leistungsumfang:
    • Turn-key Lieferung der Gesamtanlage inkl.:
    • Basic Engineering
    • Behörden Engineering
    • Detail Engineering
    • Projektmanagement
    • Einkauf
    • Lieferung
    • Bau und Montage
    • Inbetriebnahme
    • Dokumentation
  • Inbetriebnahme: 2001
UF- und MF-Harz-Anlage

Errichtung einer UF- und MF-Harz-Anlage mit einem Gesamtinvestitionsvolumen von 25 Mio. EUR.

  • Kunde: Kronospan GmbH
  • Standort: Lampertswalde / Deutschland
  • Leistungsumfang:
    • Behörden Engineering
    • Basic Engineering
    • Detail Engineering
    • Bau- und Montageüberwachung
    • Inbetriebnahme
  • Inbetriebnahme: 2001