Bài giảng chế biến khí : QUÁ TRÌNH OXY HÓA part 4 pot

- độc, dễ làm hỏng niêm mạc mắt, ở nồng độ đặc dễ làm bỏng da. - Ứng dụng: + trong công nghiệp: * làm nguyên liệu để tổng hợp Vinylacetat → tổng hợp PVA: bán sản phẩm để sản xuất sợi nylon. * phản ứng với rượu tạo este: dùng làm dung môi cho sản xuất sơn. * làm nguyên liệu để sản xuất aceton, thuốc diệt cỏ + trong đời sống + trong y học: dùng để sản xuất dược phẩm như thuốc aspirin. Đặc biệt trong y học cổ truyền, acid acetic dùng kết hợp với các vị khác để chữa bệnh đau cột sống, lang ben. - Sản xuất: có nhiều phương pháp sản xuất acid acetic + oxy hóa acetaldehyt + tổng hợp từ aceton qua Keten + tổng hợp từ C 2 H 2 , C 2 H 4 . + tổng hợp từ phân đoạn xăng nhẹ hay n-butan + tổng hợp từ CO và rượu metylic CH 3 OH: là phương pháp hiệu quả nhất 1.2. Công nghệ quá trình Khi oxy hóa n-butan sẽ tạo ra các sản phẩm sau: 16 2CH 3 COOH : sản phẩm chính CH 3 COC 2 H 5 : metyletylceton CH 3 OCOC 2 H 5 : etylacetat CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 O 2 Sản phẩm phụ 0 25 50 75 100 1 2 3 %mol 30 20 10 Độ chuyển hóa Điều kiện công nghệ: quá trình oxy hóa n-butan bằng không khí tạo thành dung dịch acid acetic được thục hiện ở: t = 160 ÷ 190 o C P = 6 MPa Có xúc tác (muối Co hay Mn) hoặc không có xúc tác Nhược điểm: việc phân tách hỗn hợp đa cấu tử của các sản phẩm tạo thành rất phức tạp. Vì vậy phương pháp này không phổ biến. Hiện nay phương pháp này chỉ duy nhất còn được áp dụng ở Mỹ. @Công nghệ mới: Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi hiện nay Phương pháp này sử dụng nguyên liệu là phân đoạn xăng nhẹ C 5 - C 8 Ưu điểm: nguyên liệu rẻ tiền Sản phẩm phức tạp do có chứa hỗn hợp i và n parafin nên làm cho tiến trình phản ứng cũng rất phức tạp, tuy nhiên có thể chia chúng thành 2 nhóm: + các acid : formic, acetic, propyonic, sucxinic với hiệu suất tính trên 100 kg nguyên liệu là 20 : (70÷ 75) : (10 ÷ 15) : (5 ÷ 10) (kg) + các chất trung gian: rượu, ceton Điều kiện công nghệ: t = 170 ÷ 200 o C P = 5 MPa Có xúc tác (muối Co hay Mn) hoặc không có xúc tác 17 Hình3: Sự phụ thuộc giữa nồng độ các sản phẩm oxy hóa n- butan pha lỏng vào mức độ chuyển hóa 1. CH 3 COOH2. CH 3 COC 2 H 5 3. CH 3 COOC 2 H 5 Hình 4 : Sơ đồ oxy hóa phân đoạn xăng nhẹ sản xuất axit cacboxylic 1- Tháp phản ứng; 2- Tháp chưng phân đoạn 3- Thiết bị tái sinh hơi 4- Trao đổi nhiệt; 5- Làm nguội; 6- Máy giảm á p; 7-Bơm; 8- Ngưng tụ; 9- Nồi đun 2. Oxy hóa parafin rắn thành acid béo tổng hợp: Khi oxy hóa parafin với số nguyên tử C trung bình khoảng 30 thì hiệu suất acid cacboxylic đạt 80%, trong đó: C 1 - C 4 : 5 - 10% → là những acid thấp phân tử, hòa tan trong nước C 5 - C 6 : 3 - 5% C 7 - C 9 : 8 - 10% → là những acid không tan trong nước, được sử dụng để điều chế các rượu tương ứng, hoặc để sản xuất các chất hóa dẻo, dầu mỡ bôi trơn. C 10 - C 16 : 25 - 28% → sản xuất xà phòng bột C 17 - C 20 : 15 - 20% → sản xuất xà phòng cục >C 20 : 20 - 25% → sản xuất xà phòng cục Phần còn lại: có chứa các acid dicacboxylic * Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ oxy hóa parafin pha lỏng: 18 - Xúc tác và nồng độ chất xúc tác: Xúc tác : dung dịch H 2 O - KMnO 4 hoặc MnO 2 hoặc muối Mn 2+ Nồng độ: KMnO 4 0.2 ÷ 0.3%m Chất kích động: NaOH hay KOH Tỷ lệ tối ưu của chất kích động so với xúc tác: Mn 2+ : K + = 1 : 1 - Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng Chẳng hạn để đạt được %C từ 30 ÷ 35% ở t = 80 o C sau τ = 110h ở t = 100 o C sau τ = 38h ở t = 110 o C sau τ = 24h - Ap suất: sự oxy hóa thực hiện ở áp suất khí quyển khi không khí được sục vào tháp phản ứng qua cơ cấu phân tán chứa một số lượng vừa đủ các lỗ có φ = 1 ÷ 2mm. -Thời gian phản ứng: Trong tất cả các điều kiện này và với số lượng xúc tác đã cho như trên thì quá trình oxy hóa sẽ xảy ra trong thời gian τ = 15 ÷ 20h. * Sơ đồ công nghệ: 19 Hình 5: Sơ đồ công nghệ oxy hóa parafin rắn 1- Bình khuấy trộn; 2- Tháp oxy hóa; 3,6- Tháp rửa; 4- Bình nung 5- Bình lắng; 7,8- Thiết bị xà phòng hóa;9- Bộ phận TĐN 10- Nồi hấp 11- Lò nung ống xoắn 12,13,16- Bộ phận tách; 14,15- Thùng khuấy 17- Bộ phận làm nguội 18- Bơm 19-Van điều áp Thuyết minh: Parafin nhập liệu và sản phẩm từ giai đoạn phân tách (gọi là phần chưa xà phòng hóa I) theo tỷ lệ 1:2 cũng như chất xúc tác sẽ trộn lẫn trong thiết bị (1); sau đó đưa qua tháp (2) tiến hành oxy hóa gián đoạn. Khí ở trên tháp sẽ qua tháp (3) và rửa bằng H 2 O nhằm hấp thụ các acid thấp phân tử; sau đó được đưa đi đốt trước khi thải ra môi trường. Sản phẩm sinh ra sau khi làm nguội xuống 80 ÷ 90 o C sẽ đưa qua bộ phận lắng (5) (ở đây sẽ tách xúc tác và đưa đi tái sinh) sau đó đưa qua tháp rửa (6) để tách các acid cao phân tử và thấp phân tử từ tháp (3) ra khỏi nước rửa. 20 . trên thì quá trình oxy hóa sẽ xảy ra trong thời gian τ = 15 ÷ 20h. * Sơ đồ công ngh : 19 Hình 5: Sơ đồ công nghệ oxy hóa parafin rắn 1- Bình khuấy trộn; 2- Tháp oxy hóa; 3,6- Tháp rửa; 4- Bình. 50 75 100 1 2 3 %mol 30 20 10 Độ chuyển hóa Điều kiện công ngh : quá trình oxy hóa n-butan bằng không khí tạo thành dung dịch acid acetic được thục hiện : t = 160 ÷ 190 o C P = 6 MPa Có xúc tác. nồng độ các sản phẩm oxy hóa n- butan pha lỏng vào mức độ chuyển hóa 1. CH 3 COOH2. CH 3 COC 2 H 5 3. CH 3 COOC 2 H 5 Hình 4 : Sơ đồ oxy hóa phân đoạn xăng nhẹ sản xuất axit cacboxylic 1- Tháp phản