Đề tài : Quy trình sản xuất Axetandehyt pps

Đề tài : Quy trình sản xuất Axetandehyt. GVHD : Nguyễn Thị Hồng Anh ************************************************************* Luận văn Đề tài : Quy trình sản xuất Axetandehyt Nhóm : 06 Trang Lớp 08CDHH ************************************************************* 1 ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt. GVHD : Nguyn Th Hng Anh ************************************************************* MC LC PHN A : C S L THUYT 5 I.Gii thiu v sn phm 5 II.Nguyờn liu sn xut axetandehyt 6 1. AXETYLEN 6 1.1.Tính chất của axetylen 6 1.1.1.Tính chất vật lý 6 1.1.2.Tính chất hóa học11 1.1.2.a. Đặc điểm cấu tạo của phân tử axetylen 11 1.1.2.b. Các phản ứng quan trọng trong công nghiệp.12 1.1.2.c. Các phản ứng khác19 1.2. Phơng pháp sản xuất axetylen 20 2. ETYLEN 21 2.1 Tính chất của etylen 21 2.1.1. Tính chất vật lý 21 2.1.2.Tính chất hóa học 22 2.2. Các phơng pháp sản xuất etylen 23 3.ETANOL 24 3.1. Tính chất của etanol 24 3.1.1. Tính chất vật lý 24 3.1.2. Tính chất hóa học 24 3.2. Phơng pháp điều chế etanol 25 4. METANOL 26 4.1. Tính chất của metanol 26 Nhúm : 06 Trang Lp 08CDHH ************************************************************* 2 ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt. GVHD : Nguyn Th Hng Anh ************************************************************* 4.1.1.Tính chất vật lý 26 4.1.2.Tính chất hóa học 26 4.2.Các phơng pháp sản xuất metanol 27 5.KH TNG HP 27 6.OXI 28 6.1.Tính chất của oxi 28 6.1.1.Tính chất vật lý 28 6.1.2.Tính chất hóa học 28 6.2.Phơng pháp tổng hợp oxi 29 7.AXIT SUNFURIC 29 7.1.Tính chất Axit sunfuric 29 7.1.1. Tính chất vật lý 29 7.1.2.Tính chất hóa học 29 7.2.Sản xuất H 2 SO 4 30 III. Tớnh cht Axetandehyt 31 1. Tính chất vật lý của axetandehyt 31 2. Tính chất hóa học 34 2.1.Phản ứng cộng 34 2.1.1. Phản ứng cộng H 2 O 34 2.1.2. Phản ứng cộng với ancol (rợu) 34 2.1.3.Phản ứng cộng với hợp chất amin và amoniac 36 2.1.4. Phản ứng cộng với hợp chất Natri bisunfit 38 2.1.5. Phản ứng cộng với andehyt và xeton 38 2.1.6. Phản ứng cộng với halogen hợp chất halogen 39 2.2. Phản ứng oxi hóa 40 2.3. Phản ứng khử 41 2.4. Phản ứng hỗn hợp 42 Nhúm : 06 Trang Lp 08CDHH ************************************************************* 3 ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt. GVHD : Nguyn Th Hng Anh ************************************************************* 2.5. Phản ứng với hợp chất cơ Mg 42 2.6. Phản ứng polime hóa 43 2.7. Phản ứng với hợp chất PCl 5 tạo hợp chất gemdihalogen 43 3. ng dụng của Axetandehyt 44 PHN B : CC PHNG PHP SN XUT AXETANDEHYT 45 1.Sản xuất axetandehyt từ etanol 47 1.1. Dehidro hóa etanol 47 1.2. Sản xuất axetandehyt bằng cách oxi hóa etanol 48 1.3 K thut an ton 49 2. Sản xuất axetandehyt đi từ axetylen 50 2.1. quá trình hidrat hóa trực tiếp axetylen trong pha lỏng 51 2.1.1. Quá trình oxi hóa ớt (Hoechst) 51 2.1.2. Quá trình Chisso 52 2.1.3. Những yếu tố ảnh hởng đến quá trình hidrat hóa axetylen trong pha lỏng.52 2.2C ch 57 2.3. Sản xuất axetandehyt bằng cách hidrat hóa axetylen tiến hành ở pha khí 59 2.4 K thut an ton 63 3. Sản xuất axetandehyt thông qua vinyl ete 64 4. Quá trình sản xuất axetandehyt thông qua etyliden diacetat 64 5. Sản xuất axetandehyt từ etylen 64 5.1.Oxi hóa trực tiếp etylen 64 5.2Cơ chế phản ứng 65 5.3. Công nghệ sản xuất axetylen từ etylen 69 a. Các phơng pháp có thể sử dụng để sản xuất axetandehyt 69 Nhúm : 06 Trang Lp 08CDHH ************************************************************* 4 ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt. GVHD : Nguyn Th Hng Anh ************************************************************* b. Công nghệ một cấp 70 c. Công nghệ hai cấp 72 6. Đồng phân hóa oxit Etylen (EO) 77 7. Sản xuất axetandehyt đi từ nguồn C 1 78 8. Sản xuất axetandehyt đi từ hidrocacbon no 78 9. Đi từ khi tổng hợp (CO + H 2 ) 79 10. Sản xuất axetandehyt từ metanol, metyl acetat hoặc anhidrit axetic 83 11. So sánh các phơng pháp sản xuất axetandehyt 83 12. Cht lng 85 13. Vn chuyn v bo qun 85 Kt Lun 86 Tài liu tham kho 88 PHN A : C S L THUYT. I.Gii thiu v sn phm. Axetandehyt hay còn gọi là Etanal có công thức phân tử là CH 3 CHO, axetandehyt đợc phát hiện bởi Sheele vào năm 1774, khi ông thực hiện phản ứng giữa mangan đioxit có màu đen (MnO 2 ) và axit sunfuric với rợu. Cấu tạo axetandehyt đợc Liebig giải thích vào năm 1835, ông đã tạo ra axetandehyt tinh khiết bằng việc oxi hóa rợu etylic với cromic và cũng đã xác định rõ tên gọi của sản phẩm này là "andehyt". Axetandehyt là một chất lỏng, có nhiệt độ sôi thấp, nó là một chất lỏng có khả năng bắt lửa cao, có mùi hơi cay. Do có khả năng phản ứng hóa học cao, nên axetandehyt là một sản phẩm hóa học trung gian vô cùng quan trọng trong công nghệ hữu cơ, từ nó có thể sản xuất ra các hợp chất nh axit axetic, anhidric axetic, Nhúm : 06 Trang Lp 08CDHH ************************************************************* 5 ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt. GVHD : Nguyn Th Hng Anh ************************************************************* etyl acetat, axit peracetic, rợu butylic 2-ety- haxanol, penta- etythritol, muối clorua axetandehyt , glyoxal, akyl amin piridin và nhiều chất khác. Axetandehyt đợc sử dụng trong thơng mại đầu tiên là việc sản xuất ra axetal thông qua axit axetic, giữa những năm 1914 đến năm 1918. ở Đức và ở Canada. Axetandehyt là một chất trong quá trình trao đổi chất của thực vật và động vật, trong đó axetandehyt có khả năng tách ra với số lợng nhỏ. Số lợng lớn của axetandehyt có liên quan đến nhiều quá trình sinh học, nó cũng là chất quan trọng nhiều quá trình lên men rợu, axetandehyt cùng có mặt một lợng ít trong đồ uống nh bia, rợu, các rợu mạnh, nó cũng đợc tách ra từ nớc ép trái cây, dầu ăn, cà phê khô, khói thuốc lá. Nhiều quá trình sản xuất axetandehyt mang tính thơng mại nh dehydro hóa hoặc là oxi hóa rợu etylic, quá trình hợp nớc của axetylen oxi hóa từng phần của các hidrocacbon và oxi hóa trực tiếp của etylen. Vào những năm 1970, công suất của quá trình sản xuất theo phơng pháp oxi hóa trực tiếp trên thế giới 2 x 10 6 tấn/năm. quá trình oxi hóa trực tiếp etylen bây giờ chỉ còn ở Mỹ và Nhật Bản. Nó đợc sản xuất chủ yếu ở Celanese và hãng Eastman (USA), hãng Wacker - Chemic và hãng Hoechst (Đức) xà hãng Aldehyde Co., Kyo-Wa Yuka Co., Mitsubishi Chemical Industries, Chisso Corp., Sumitomo, Showa Denko, Mitsui (Nhật Bản), Montedison (Italia), Lonza (Thuỵ Điển) hãng pemax (Mexico). Năng suất của quá trình sản xuất axetandehyt bằng cách oxi hóa trực tiếp từ etylen, tăng lên từ năm 1960, tuy nhiên axetandehyt đợc chấp nhận bởi một số nhà máy khác bởi vì axetandehyt đợc xem là chất trung gian cần thiết cho các chất hữu cơ khác, các chất hữu cơ này là sự chuyển mạch từ quá trình oxi hóa trên hoặc từ các dẫn xuất của axetandehyt , hầu hết là từ than đá và từ cơ sở Hidrocacbon C 1 , một xu hớng là tiếp tục phát triển quá trình từ C 1 . Sự tiêu thụ axetandehyt những năm gần đây đã giảm dần, do ngày nay có nhiều quá trình sản xuất ra dẫn xuất của axetandehyt đã đợc phát triển nh là quá trình của Oxo cho ta rợu butylic cùng với 2-ethyl hexanol, quá trình của hãng Mohsanto cho ta axit axetic. Tuy nhiên axetandehyt vẫn đợc coi là chất trung gian khá quan trọng trong tổng hợp hữu cơ. Việt Nam, ngành công nghiệp dầu khí đang ngày càng phát triển tạo ra một nguồn nguyên nhiên liệu dồi dào cho các nghành công nghiệp khác, đặc biệt là nghành tổng hợp hữu cơ, từ đó tổng hợp đợc vô số các hợp chất hóa học phục vụ cho đời sống. Với đồ án này nhiệm vụ của em là Thiết kế phân xởng sản xuất acetaldehyd. Với nguyên liệu là axetylen. Axetylen có thể sản xuất ra từ nhiều quá trình chế biến khác nhau nh từ than đá hoặc dầu khí. Từ đó ta có thể tổng hợp Nhúm : 06 Trang Lp 08CDHH ************************************************************* 6 ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt. GVHD : Nguyn Th Hng Anh ************************************************************* ra axetandehyt để phục vụ cho ngành khác nh: dợc phẩm, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu phục vụ cho nền công nghiệp nớc nhà góp phần công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nớc . II.Nguyờn liu sn xut axetandehyt. 1. AXETYLEN: 1.1.Tính chất của axetylen: 1.1.1.Tính chất vật lý: Hai nguyên tử cacbon của phân tử axetylen ở trạng thái lai hóa sp, chúng liên kết với nhau bằng một liên kết xích ma () và hai liên kết . Mỗi nguyên tử cacbon còn một liên kết xích ma () với nguyên tử H. Độ dài của liên kết này giảm dần theo thứ tự sau: etan, etylen, axetylen. Bảng1: Độ dài các liên kết Cht Liên kết Etan Etylen Axetylen H-C 110,2 108,6 105,9 C-C 154,3 133,7 120,7 Tuy nhiên, theo thứ tự đó thì xu hớng hút electron của nguyên tử cacbon lại tăng (etan <etylen <axetylen). Điều này giải thích tính axít của nguyên tử H trong phân tử axetylen, mà có thể thay thế bằng ion kim loại (M + ) để tạo thành axetilua kim loại MHC 2 hoặc M 2 C 2 . Tính axít của nguyên tử H (pKa = 25) còn đợc thể hiện ở khả năng phản ứng mạnh với các dung dịch bazơ. Đây là phản ứng quan trọng trong quá trình thu hồi axetylen. ở điều kiện thờng axetylen là chất khí không màu, không độc nhng có khả năng gây mê. Axetylen tinh khiết có mùi hơi ngọt, mùi tỏi của axetylen là do axetylen đợc sản xuất từ cacbua canxi có lẫn tạp chất PH 3 , H 2 S, NH 3 , arsenic (AsH 3 ) hoặc silicon hidrit. Những hằng số vật lý cơ bản của axetylen đợc đa ra trong bảng 2. Nhúm : 06 Trang Lp 08CDHH ************************************************************* 7 Đề tài : Quy trình sản xuất Axetandehyt. GVHD : Nguyễn Thị Hồng Anh ************************************************************* Nhóm : 06 Trang Lớp 08CDHH ************************************************************* 8 ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt. GVHD : Nguyn Th Hng Anh ************************************************************* Bảng 2: Những hằng số vật lý cơ bản của axetylen Những hằng số vật lý cơ bản của axetylen Khối lợng phân tử (M) Giá trị điểm 3 T P Nhiệt nóng chảy Nhiệt bay hơi Các đại lợng tới hạn T r P r r Điểm nóng chảy ở 101,3kPa Điểm thăng hoa ở 101,3kPa khí lỏng (181,1K) Tính chất ở 273,15K và 101,3 kPa: + khí + Nhiệt dung riêng (C p ) + Nhiệt dung riêng (C v ) + C p / C v + Độ nhớt động học + Độ dẫn nhiệt + Tốc độ truyền âm + Hệ số nén + Entropy + Entanpy 26,038 Kg/Kmol 192,6 K (-80,4 0 C) 128,2 kPa 5,585kJ/mol 15,21kJ/mol 308,85K 6,345Mpa 0,231g/cm 3 192,15K(-80,85 0 C) 189,55K(-83,45 0 C 1,729.10 -3 g/cm 3 0,729 g/cm 3 1,729.10 -3 g/cm 3 42,7J.mol -1 .K -1 34,7J.mol -1 .K -1 1,23 9,43 à .Pa.S 0,0187 W/m.K 341 m/s 0,9909 8,32 kJ/mol 197 J/mol.K Quá trình tạo thành axetylen cần cung cấp một lợng nhiệt lớn: 2C + H 2 C 2 H 2 (1); H f = +226,90 kJ/mol tại T= 298,15K. nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển axetylen không phân hủy. Khi áp suất vợt quá áp suất khí quyển thì sự phân hủy bắt đầu xảy ra. axetylen lỏng có thể bị phân hủy bởi nhiệt, va chạm và xúc tác. Vì vậy, không đợc hóa lỏng để vận chuyển và tồn chứa. axetylen rắn ít bị phân hủy hơn nhng rất không ổn định và nguy hiểm. Nhúm : 06 Trang Lp 08CDHH ************************************************************* 9 ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt. GVHD : Nguyn Th Hng Anh ************************************************************* Độ tan của axetylen trong nớc và các dung môi hữu cơ là rất quan trọng trong vận chuyển phân tách và tinh chế. Những giá trị cụ thể cho ở bảng 3. Bảng 3: Hệ số tan của axetylen trong một số dung môi (áp suất riêng phần của C 2 H 2 0,1 Mpa ) Dung môi T 0 , C Hệ số tan, mol.kg -1 .bar -1 Metanol Etanol Axetandehyt Metyl formate Metyl acetat Etylen glycol Hexan Cyclohexan Benzen Tetraclorua cacbon Hexametylphotphoric diamit Tetrametylure Dimetylsunfoxit Dimetylaxetamit -76 0 25 25 -70 0 25 25 25 25 25 25 25 25 20 25 25 25 19,20 1,07 0,62 0,31 31,70 2,14 1,32 0,89 0,91 0,13 0,15 0,11 0,25 0,07 2,33 1,14 1,47 1,14 Bảng 4: Đa ra những giá trị độ hòa tan của axetylen và một số hidrocacbon C 1 ữ C 3 trong O 2 lỏng ở 90K. Hợp chất Độ hòatan, % mol CH 4 C 2 H 6 C 2 H 4 C 2 H 2 C 3 H 8 C 3 H 6 98 12,8 2,0 5,6.10 -4 0,98 0,36 Nhúm : 06 Trang Lp 08CDHH ************************************************************* 10 [...]... rộng rãi trong quá trình tổng hợp hữu cơ Tuỳ theo yêu cầu sản phẩm, mục đích sử dụng quá trình oxi hóa không hoàn toàn thành khí tổng hợp Các quá trình cơ bản tổng hợp metanol: - Quá trình chuyển hóa bằng hơi nớc: Đây là một quá trình tổng hợp công nghệ đợc sử dụng rất phổ biến trong quá trình tổng hợp metanol và amoniac Tỷ lệ H2O và CH4 là 1,5 : 3 CH4 +1/2O2 CO + 2H2 + 35,7 KJ/mol Sản phẩm ngoài CO... trình phản ứng 1000 - 11000C quá trình nhiều khi không cần sử dụng đến xúc tác - Quá trình chuyển hóa có xúc tác: Nhúm : 06 Trang26 Lp 08CDHH ************************************************************* ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt GVHD : Nguyn Th Hng Anh ************************************************************* Quá trình dựa trên cơ sở phản ứng giữa khí thiên nhiên, hơi nớc và oxi quá trình. .. 44,054, axetandehyt là chất lỏng không màu, linh động, có mùi hơi cay, khi pha loãng một lợng nhỏ thì có mùi trái cây Nhiệt độ sôi của axetandehyt gần với nhiệt độ phòng - Tại 101,3kpa : Ts = 20,160C - Điểm nóng chảy ở 101,3Kpa l : -123,50C - áp suất tới hạn Nhúm : 06 : 6,44 Mpa Trang29 Lp 08CDHH ************************************************************* ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt GVHD : Nguyn... 20 21,8 432,6 - Độ nhớt ở pha lỏng tại: + Nhiệt độ 9,50C độ nhớt l : 0,253 mpa.s Nhiệt độ 0C % mol + Nhiệt độ 200C độ nhớt l : 0,21 mpa.s - Độ nhớt ở pha hơi tại 250C l : 86 x 10-4 mpa.s - Moment lỡng cực trong pha khí l : 2,69 2% D Nhúm : 06 Trang30 Lp 08CDHH ************************************************************* ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt GVHD : Nguyn Th Hng Anh *************************************************************... tautome hóa nCH2= CH2 (- CH2- CH2-)n 2.2 Các phơng pháp sản xuất etylen: Nhúm : 06 Trang22 Lp 08CDHH ************************************************************* ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt GVHD : Nguyn Th Hng Anh ************************************************************* Ta biết ngày nay etylen dần dần thay thế axetylen trong nhiều quá trình tổng hợp hữu cơ Etylen với những ứng dụng của nó,... Sản xuất etanol bằng phơng pháp lên men Đây là phơng pháp chủ yếu dùng để sản xuất etanol có nồng độ thấp dùng cho sinh hoạt hằng ngày Phơng trình phản ứng xẩy ra nh sau: (C6H10O5)n + n H2O n C12H22O11 Nhúm : 06 Trang24 Lp 08CDHH ************************************************************* ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt GVHD : Nguyn Th Hng Anh *************************************************************... metanol từ quá trình chng cất gỗ Ngày nay ngời ta tổng hợp metanol bằng phơng pháp hiện đại hơn nh l : Nhúm : 06 Trang25 Lp 08CDHH ************************************************************* ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt GVHD : Nguyn Th Hng Anh ************************************************************* Tổng hợp metanol từ hidro các cabon oxit Phơng trình phản ứng xẩy ra nh sau: CO + 2H2 CH3OH... của quá trình etinyl hóa l : HC CH + RCOR1 HCC C(OH)RR 1 Trong đ : R, R1 là gốc ankyl hoặc H Những sản phẩm quan trọng nhất từ quá trình etinyl hóa sản phẩm là rợu đó là propargyl (2-propyl-1 ol) và butynediol( 2 butyne-1,4-diol ): 2 O 2 C H HC CH + HCHO Xt Cu CH. HCCCH2OH 2 2 2 2 2 Xt Cu 2 CH 2 O. HOCH2CCCH2OH 2 2 2 C 2 H 2 HCCH + 2HCHO Xúc tác: Cu2C2.2H2O.2C2H2 Một số phản ứng của quá trình. .. chất silicon hữu c : quá trình cộng hợp silant, nh HSiCl3, có thể tiến hành trong pha lỏng sử dụng Pt hoặc hợp chất Pt làm xúc tác Nhúm : 06 Trang19 Lp 08CDHH ************************************************************* ti : Quy trỡnh sn xut Axetandehyt GVHD : Nguyn Th Hng Anh ************************************************************* CH2=CH-SiCl3 HCCH + HSiCl3 Quá trình oxi hóa: ở nhiệt độ phòng... - 6000C Phản ứng trung tâm l : SO2(k) + 1/2 O2(k) SO3 (k); H = -98,9 kJ Ngoài ra trong sản xuất axetandehyt đi từ axetylen còn dùng HgO làm xúc tác Nó màu vàng nhng khi nóng chuyển sang biến thế màu đỏ, HgO bị nhiệt phân hủy ở khoảng 4000C Đợc điều ch : Hg2+ + 2OH- HgO + H2O III Tớnh cht Axetandehyt 1 Tính chất vật lý của axetandehyt Axetandehyt có công thức phân t : C2H4O hay CH3CHO, viết tắt . Đề tài : Quy trình sản xuất Axetandehyt. GVHD : Nguyễn Thị Hồng Anh ************************************************************* Luận văn Đề tài : Quy trình sản xuất Axetandehyt Nhóm : 06. axetylen đợc đa ra trong bảng 2. Nhúm : 06 Trang Lp 08CDHH ************************************************************* 7 Đề tài : Quy trình sản xuất Axetandehyt. GVHD : Nguyễn Thị Hồng Anh ************************************************************* Nhóm. ete 64 4. Quá trình sản xuất axetandehyt thông qua etyliden diacetat 64 5. Sản xuất axetandehyt từ etylen 64 5.1.Oxi hóa trực tiếp etylen 64 5.2Cơ chế phản ứng 65 5.3. Công nghệ sản xuất axetylen