Cac phuong phap san xuat phenol 175867

Đồ án tốt nghiệp Khoa công nghệ hoá học Mục lục Mở đầu PhÇn I - Lý thuyÕt chung .6 Ch¬ng 1: TÝnh chÊt cđa nguyên liệu sản phẩm .6 1.1 Phenol 1.2 Cumen 12 Chơng 2: Các phơng pháp sản xuất phenol 16 2.1 Quá trình sản xuất phơng pháp nóng chảy kiềm dẫn xuất sunfo 17 2.2 Quá trình sản xuất phenol phơng pháp clo hóa benzen 21 2.3 Sản xuất phenol Quá trình dehydro hóa dẫn xuất cyclohexanol - cyclohexanon 23 2.4 Quá trình sản xuất phenol phơng pháp oxy hãa toluen 24 2.5 Quá trình axetoxyl hóa 29 2.6 Oxy ho¸ trùc tiÕp benzen .30 2.7 S¶n xuÊt phenol phơng pháp oxy hoá cumen .30 2.8 So sánh phơng pháp sản xuất phenol 33 Chơng 3: Sản xuất phenol phơng pháp oxy hóa cumen 36 3.1.C¬ së lý thut cđa sù oxy hãa cumen 36 3.2 C¬ sở lý thuyết trình phân hủy cumen hydroperoxit b»ng xóc t¸c axit 40 3.3.Công nghệ trình oxy hóa cumen 43 Phần II - Tính toán .46 Chơng 1: Tính toán cân vật chÊt hƯ thèng th¸p oxy ho¸ 46 Chơng 2: Tính cân nhiệt lợng hệ thống th¸p oxy ho¸ 52 Ch¬ng 3: TÝnh toán thiết bị (tháp oxy hoá) 56 PHần III - ThiÕt kÕ x©y dùng 65 III.1 Xác định địa điểm xây dựng 65 III.1.1.Nhiệm vụ yêu cầu 65 III.1.2 C¬ së để xác định địa điểm xây dựng .65 III.2 Thiết kế tổng mặt nhà máy 67 Yêu cầu thiết kế tổng mặt nhà máy 67 Lê Hoàng Giang - Hoá dầu K 48 Đồ án tốt nghiệp Khoa công nghệ hoá học Phân vùng nhà máy 68 Tæng mỈt b»ng .69 Các tiêu 70 Nhà sản xuất .70 Phần IV- an toàn lao động phân xởng 72 I Khái qu¸t chung .72 II Nguyên nhân xảy tai nạn lao động 72 III Các biện pháp đảm bảo an toàn lao động 73 III.1 Phßng chèng bơi 73 III.2.Các biện pháp cần thiết để phòng chèng ch¸y nỉ 73 kÕt ln 75 tài liệu tham khảo .76 Lời cảm ơn Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc TS Nguyễn Hồng Liên đà tận tình giảng dạy em thời gian qua nh hớng dẫn tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Qua em xin chân thành cảm ơn tới Lê Hoàng Giang - Hoá dầu K 48 Đồ án tốt nghiệp Khoa công nghệ hoá học thầy, cô giáo môn Hoá hữu - Hoá dầu đà truyền thụ kiến thức quý báu cho thân em Tôi xin cảm ơn tới gia đình bạn bè lớp đà động viên giúp đỡ hoàn thành tốt đồ án Hà nội ngày 28 tháng năm 2008 Sinh viên: Lê Minh Tuấn Mở ĐầU Lê Hoàng Giang - Hoá dầu – K 48 Phenol (hydroxyl benzene, carbolic, axit, C6H5OH) dẫn xuất dÃy thơm đợc F Runge phát lần vào năm 1834, chất dÃy đồng dẳng với nhóm OH đính trực tiếp vào gốc aromatic Phenol tồn nh thành phần tự nh sản phẩm có mặt chất tự nhiên thực thể sinh vật Ban đầu phenol đợc lấy từ nhựa than đá, sau lợng tiêu thụ phenol tăng lên cách đáng quan tâm phenol đợc sản xuất nhiều phơng pháp tổng hợp khác Lúc Đồ án tốt nghiệp Khoa công nghệ hoá học đầu phơng pháp tổng hợp phenol ®i tõ axit benzensulfonic (C6H5SO3H) vµ clobenzen (C6H5Cl) sau ®ã đợc thay trình sản xuất đại hơn, mà chủ yếu trình Hock sản xuất phenol từ cumen Phenol đóng vai trò quan trọng ngành công nghiệp nh làm nguồn nguyên liệu cho nhiều hợp chất trung gian sản phẩm cuối quan trọng Những mục đích sử dụng phenol công nghiệp bảng 1: Bảng Những mục đích sử dụng phenol công nghiệp.[1] Tây âu(%) MÜ(%) 1973 1984 1974 Nhùa phenol 37 33 48 Capro lactan 22 25 15 Axit adipic 12 Bisphend A 11 Aniline Các sản phẩm khác Lợng tiêu thụ(106 tấn) 22 13 18 0,954 18 21 1,04 HÇu hÕt phenol thành phẩm đợc chế biến thành keo phenol dùng cho ngành công nghiệp chất dẻo, nhựa, sản xuất sơn, sản xuất thuốc nhuộm, dùng dợc phẩm, sản xuất chất nổ trình tổng hợp hữu tinh vi khác Các trình sản xuất Lê Hoàng Giang - Hoá dầu K 48 phenol bị cản trở tính an toàn cao làm nguyên liệu sản xuất so với nguyên liệu từ benzen Tất sản phẩm có giá trị kinh tế quan trọng chúng đợc sản xuất phạm vi rộng tạo nhiều vật liệu cho ngời tiêu dùng Chẳng hạn nh là: chất kết dính, bọt cách điện, chÊt tÈy vÕt bÈn, nhùa platic, thuèc diÖt cá, thuèc trừ sâu, thuốc nhuộm, hơng vị cao su hoá học Bảng sản lợng phenol sản xuất giới theo phơng pháp khác nhau: Đồ án tốt nghiệp Khoa công nghệ hoá học Bảng Bảng biểu thị sản lợng phenol sản xuất giới [1] Quốc gia Tây âu Mỹ Nhật Châu Đông âu Thế giới Năng suất Năm 106 tấn/năm Từ cumen Tõ toluen (%) (%) 1973 1,14 87 1978 1,48 88 10 1985 1,3 92 1989 1,45 93 1974 1,25 97 1977 1,5 95 1985 1,5 98 1989 1,9 98 1977 0,28 100 1985 0,4 99 1989 0,6 99 1985 0,89 198 198 0,9 96 Nh đà trình bày ta thấy phenol giữ vai trò quan träng nỊn kinh tÕ, trùc tiÕp hay gi¸n tiÕp Chóng ta cã thĨ s¶n xt nhiỊu s¶n phÈm cần thiết quan trọng cho xà hội từ phenol Việt Nam công nghệ sản xuất phenol cha phát triĨn, ngn cung cÊp phenol nhÊt lµ tõ chng thu than đá, nhng cha thoả mÃn nhu cầu sử dụng nớc Phần lớn phải nhập từ nớc Vì vấn đề nghiên cứu phơng pháp sản xuất phenol Lê Hoàng Giang - Hoá dầu – K 48 cã ý nghÜa khoa häc vµ thực tế lớn Phần I Lý thuyết chung Chơng 1: Tính chất nguyên liệu sản phẩm 1.1 phenol: 1.1.1 TÝnh chÊt vËt lý cña phenol: [2] Phenol chất rắn, tinh thể không màu, có mùi vị đặc trng, nóng chảy 420C sôi 181,40C Khối lợng phân tử: 94,42 kg/Kmol Đồ án tốt nghiệp Khoa công nghệ hoá học Tỷ trọng: Phenol điều kiện thờng có dạng hình kim hay hình khối màu trắng, tan nớc cho chất lỏng không màu Phenol dễ bị tác dụng ánh sáng không khí nên có màu hồng Giới hạn cho phép không khí 0,005 mg/l Phenol tan nớc lạnh nhng hoà tan hoàn toàn nhiệt độ lớn 65,30C Hợp chất dễ tan hydrocacbon thơm, rợu ete nhng tan parafin không tan cacbonat kiềm Phenol có tính sát trùng mạnh, gây bỏng da độc thể Hỗn hợp phenol khoảng 10% khối lợng nớc đợc gọi dung dịch phenol, tồn trạng thái lỏng nhiệt độ phòng Có thể nói phenol dung dịch thực dung dịch hữu (các hydrocacbon thơm, rợu, xeton, ete, axit, hợp chất halogenhydrocacbon ) Phenol tạo thành hỗn hợp đồng với nớc chất khác, tham khảo bảng số liệu sau (Bảng 3) Bảng Các hỗn hợp đồng tạo thành phenol [1] Lê Hoàng Giang - Hoá dầu – K 48 CÊu hai tư thø ¸p kPa Níc 101,3 78,8 39,2 Isopropynbe nzen nPropynbenze n Metylstrylen 101,3 101,3 101,3 Các thông số vật lý khác phenol.[1] Khối phân 94,11 lợng tử Nhiệt độ sôi (101,3 kPa) 181,75 0C Nhiệt độ nóng chảy 40,9 0C Tỷ trọng tơng đối 1,092 su C Đồ án tốt nghiệp Khoa công nghệ hoá học 20 0C 1,071 50 0C Điểm chớp cháy: Độ nhớt động học: (DIN 51758) Nhiệt độ Độ nhớt (MPa.s) 81 C (0C) Giới hạn 20 11,41 cháy nỉ 50 3,421 thÊp nhÊt 100 1,5 kh«ng khÝ 150 0,67 101,3 kPa 1,3%V Hằng số phân ly níc (20 0C (50g/cm3) -10 ) 1,28.10  Nồng độ Nhiệt hoá (182 bÃo hoà C) 514 ( Kj/kg) không khí Nhiệt tạo thành (20 ( ë 200C) C) 160 (Kj/kg) 0,77 g/cm3 NhiÖt cháy Nhiệt độ -32,590 kj/kg bốc cháy Nhiệt dung riªng: C (DIN 1,256 (Kjkg-1k-1) 51794) 20 C 595 0C (Kjkg-1k-1)  NhiƯt ®é 50 C tù bèc ch¸y -1 -1 (Kjkg k ) 715 0C 100 C  §iĨm chíp -1 -1 (Kjkg k ) ch¸y cđa 1,050       1,394 2,244 2,382 527 0C 2,260 kjkg-1k-1  NhiÖt dung riêng (trạng thái hơi): 1,105 kjkg-1k-1 27 0C Lê Hoàng Giang - Hoá dầu K 48 hỗn hợp với nớc Đồ án tốt nghiệp khoảng > 82 Khoa công nghệ hoá học 1- 4% nớc C > 4,5% níc > 100 0C  §iƯn trë st >1,8107 .m Hỗn hợp 4,9 106 .m ( với 450C 5% ) nớc áp suất bÃo hòa phenol nhiệt độ khác nhau: Nhiệt độ (0C) ¸p suÊt (kPa) 20 36, 48,5 58,3 0,0 0,1 0,25 0,5 69 1,0 1.1.2 C¸c tÝnh chÊt ho¸ häc cđa phenol: [4] Phenol chøa nhãm - OH có hydro linh động, mặt khác có nhân benzen thể đặc tính thơm đặc tính đợc tăng lên ảnh hởng nhóm - OH ( nhóm loại I làm hoạt hoá nhân benzen) Công thức phân tử phenol là:C6H6O Công thức cấu tạo : Các tính chất hoá học phenol bắt nguồn từ đặc tính nhóm OH nhân bezen Lê Hoàng Giang - Hoá dầu K 48 Trong phân tử phenol có oxy liên hợp (p-) cđa electron tù cđa nguyªn tư oxy víi electron vòng benzen khiến cho liên kết (-O-H) phân cực so với (O-H) alcol, nguyên 84, nhân gây tính axit phenol Do có 2,5 hiệu ứng liên hợp mà mật độ eletron nhân tăng lên làm cho phenol có phản øng thÕ electrophyl cao h¬n benzen Phenol cã hai trung tâm phản ứng: nhóm hydroxyl nhân thơm Tính axit : Phenol tác dụng đợc với kiềm mà tác dụng đợc với dung dịch kiềm Đồ án tốt nghiệp C6H5ONa Khoa công nghệ hoá häc C 6H5OH + H 2O + NaOH  Phenol có tính axit mạnh nớc (Ka =10-10 ), rợu nhng yếu axit cacbonic ( Ka=10-5) Vì cho tác dụng với axit vô phenol bị giải phóng khỏi muối C6H5OH C 6H5O+ HCO3- + H2CO3  Phenol t¸c dơng víi axit nitric đậm đặc tạo thành 2,4,6 trinitro phenol (axit picric) nguyên liệu cho thuốc nổ Tạo thành ete C6H5OR: Phản ứng alkyl hoá nhóm OH tiến hành thuận lợi từ phenolat C6H5ONa Phản ứng ngng tụ: Nguyên tử hydro vị trí para octo dễ tham gia ph¶n øng ngng tơ víi formandehyt dïng xóc tác axit hay kiềm tạo thành monome để tổng hợp nhựa phenol formaldehyt Phản ứng electrophyl nhân thơm: Nhóm OH nhóm hoạt động hóa định hớng tác nhân electrophyl vị trí octo, para b Phản ứng kolbe Schimitt: Khi đun natri phenolat dòng CO2 tạo thành natrisalisilat sau axit hoá để tổng hợp axit salixylic, nguyên liệu cần a Phản ứng nitro hóa: Lê Hoàng Giang - Hoá dầu K 48 Đồ án tốt nghiệp Khoa công nghệ hoá học thiết để sản xuất aspyrin (axetyl salixylic axit) Ngoài có phản ứng nh: Axyl hóa nhóm OH tạo este Phản ứng Reimer - Tiemann Phản ứng chuyển hóa phenol thành benzen Oxy hóa: Với tác nhân oxy hóa phenol dễ tạo thành gốc tự Nó dime hoá để tạo thành diphenol oxy hóa sâu sắc tạo thành o-dihydroxybenzen quinon Vì gốc phenol tơng đối bền vững nên phenol gốc thích hợp đợc sử dụng làm chất ức chế trình oxy hóa Với với lợng nhỏ phenol tính chất gây khó khăn cho trình tự oxy hóa Cumen Phenol dễ kết đôi với muối diazo tạo hợp chất có màu Hợp chất đợc dùng làm độ nhạy cho trình trắc quang phenol khối diazo 4nitroanilin Đây loại nhựa quan trọng dùng sản xuất bột làm nhựa tấm, sản xuất sơn, keo dán, nhùa xèp Ngoµi ra, 2,2 dipropan (bis phenol A) cịng sản phẩm quan trọng trình ngng tụ phenol với axeton có mặt axit vô Bis phenol A cã c«ng thøc nh sau: C H 1.1.3 øng dơng cđa phenol :[1] øng dơng quan träng phenol để sản xuất nhựa phenol formandehyt b»ng c¸ch ngng tơ phenol víi andehyt foocmic, xóc t¸c axit hay muối vô cơ, dung dịch NH3, NaOH Lê Hoàng Giang - Hoá dầu K 48