Tiểu luận tổng hợp axit axetic và sản xuất vinyl axetat

Axit Axetic  Tính chất hóa học: Axit Axetic có công thức phân tử : CH3COOH  Có đầy đủ tính chất của hợp chất mang nhóm cacboxyl trong phân tử  Các phản ứng tạo monomer cho tổng hợp

TỔNG HỢP AXIT AXETIC VÀ SẢN XUẤT VINYL AXETAT

GVHD: PGS TS Nguyễn Hồng Liên

VI N K THU T HÓA ỆN KỸ THUẬT HÓA Ỹ THUẬT HÓA ẬT HÓA

H C ỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HỮU CƠ - HÓA DẦU

SVTH: Bùi Văn Toàn

Nguyễn Quốc Huy Lưu Xuân Bách Hoàng Văn Hiếu Nguyễn Xuân Thành

2 Các phương pháp sản xuất Axit Axetic

• Mùi chua của giấm

• Tan tốt trong nước với

ở mọi tỷ lệ

Đại lượng Giá trị Nhiệt dung riêng,C p (ở nhiệt độ 25 c) 1,11 j.g K -1

Nhiệt dung riêng,C p (dạng lỏng,ở 19,4 c) 2,043 j.g K -1

Nhiệt dung riêng,C p (dạng tinh thể,ở 1,5 c) 1,47 j.g K -1

Nhiệt kết tinh 195,5 j/g Nhiệt hóa hơi (ở nhiệt độ sôi) 394,5 j/g

Độ nhớt(ở 25 0 c) 10,97m.Pa Hằng số điện môi (ở nhiệt độ 20 0 c) 6,170 Chỉ số khúc xạ n 20

D 1,3719 Entapy tạo thành ( H 0

298 lỏng) -484,5 Kj/mol Entapy tạo thành (H 0

298 hơi) -432,25 Kj/mol Điểm chớp cháy cốc kín 43 0 c

Giói hạn nổ trong không khí 4,0-16% thể tích Nhiệt độ tới hạn,T c 592,71K

TỔNG QUAN

I Giới thiệu Axit Axetic và Vinyl Axetat (VA)

1 Axit Axetic

 Tính chất hóa học:

Axit Axetic có công thức phân tử : CH3COOH

 Có đầy đủ tính chất của hợp chất mang nhóm cacboxyl trong phân tử

 Các phản ứng tạo monomer cho tổng hợp các polyme

 Muối của axit Axetic có nhiều ứng dụng lớn : kẽm axetat, đồng axetat

làm hợp chất màu; sắt axetat, natri axetat, làm xúc tác cho các quá trình hợp hữu cơ

mùi ete, rất linh động

• Hòa tan ít trong nước, có

thể hòa tan trong rượu, dietylete

Đại lượng Giá trị Nhiệt độ sôi 72,7 0c Nhiệt độ đóng rắn -84 0c Trọng lượng phân tử 86,09kg/

kmol Trọng lượng riêng ở 20 0c 0,932g/mol

Độ nhớt ở 20 0c 0,42cpNhiệt độ chớp cháy cốc hở -5-1 0c Nhiệt độ tới hạn 252 0c Nhiệt hóa hơi ở 72 0c 90,6cal/g Nhiệt cháy 5,75

Áp suất tới hạn 609psia

TỔNG QUAN

I Giới thiệu Axit Axetic và Vinyl Axetat (VA)

2 Vinyl Axetat

 Tính chất hóa học:

Công thức phân tử CH2= CH-OCOCH3

 Phản ứng quan trọng nhất là trùng hợp tạo polymer

 Ngoài ra còn các phản ứng cộng hợp, oxy hóa, tác dụng với axit axetic,

…

TỔNG QUAN

SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ

 Axit Axetic :

 Nhu cầu toàn cầu đối với axit axetic tăng liên tục qua các năm.

 Nhu cầu sử dụng axit axetic ở nước ta chủ yếu là nhập khẩu.

TỔNG QUAN

- Axit Axetic :

024681012141618

10.24

15.53

Nhu cầu acid acetic trên thế giới, đơn vị triệu tấn

 Do tính kinh tế của nguồn nguyên liệu mà ngày nay trong công nghiệp sản xuất VA đi từ metyl

axetat hay dimetyl ete với CO và H 2 đang được nghiên cứu và hoàn thiện

 Sản lượng VA tăng rất nhanh, vào năm 1965 trên thế giới có 106 tấn/năm VA được sản xuất ra,

năm 1984 đạt 2,7.106 tấn/năm Đến năm 1986 sản lượng VA ở một số nước trên thế giới như

Mỹ Canada Châu Mỹ Latinh Tây Âu

Đông Âu Châu Phi Trung Đông Nhật Bản Châu Á và Đông Á

1,15.10 6 0,05.10 6 0,09.10 6 0,56.10 6

>0,16.10 6



 0,58.10 6 0,15.10 6

TỔNG QUAN

SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ

 Vinyl Axetat:

VA là một monomer cho quá trình trùng hợp, đồng trùng hợp

 Trong quá trình trùng hợp tạo polyvinyl axetat, lượng VA tiêu tốn cho quá trình này chiếm từ

55  60% tổng lượng VA sản xuất ra

 Sản xuất polyvinyl alcol, lượng này chiếm 13  15%

 Trùng hợp tạo polyvinyl butyrat, lượng này chiếm 15%

 Dùng trong phụ gia dầu nhờn, trong đồng trùng hợp, với acrylonitryl tạo sợi acylic

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT AXIT AXETIC

I NGUYÊN TẮC QUÁ TRÌNH

 Phản ứng chính :

CH3OH + CO  CH3COOH H0298 = -137kJ/mol

 Đặc điểm: phản ứng tỏa nhiệt, xảy ra ở 220 – 2500C, P = 30Mpa

Khi có mặt của nước(>30%V) và xúc tác : 150-2000C, P= 3-7MPa

 Xúc tác: có 3 thành phần

• Pha hoạt động : các oxyt, các hợp chất cơ kim, các hợp chất phối trí hoặc muối của các kim loại quý : Rh(CO)[P(C6H5)3]2Cl

• Chất xúc tiến: Halogen hoặc hợp chất chứa Halogen như metyl iodua

• Chất dung môi: hỗn hợp của axit axetic và nước

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT AXIT AXETIC

- Cơ chế quá trình:

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT AXIT AXETIC

 Xúc tác : CoI2

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT AXIT AXETIC

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT AXIT AXETIC

 T = 1500C, P = 0.3 Mpa

 Xúc tác: RhI2

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT AXIT AXETIC

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VINYL AXETAT (VA)

 Các phản ứng xảy ra:

 Phản ứng trùng hợp VA :

 Phản ứng tạo Etyliden diaxetat:

 Phản ứng phân hủy CH3COOH tạo xeton:

 Phản ứng thủy phân VA( khi có mặt H2O và H+ - vì vậy cần làm khô nguyên liệu):

 Các phản ứng tạo nhựa:

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VINYL AXETAT (VA)

 Pha phản ứng:

Xúc tác có hoạt tính cao: muối Hg ở dạng huyền phù trong axit ( CH3COOH) 1 – 5%

QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VINYL AXETAT TỪ AXETYLEN

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VA TRONG PHA KHÍ

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VINYL AXETAT (VA)

II QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VINYL AXETAT TỪ ETYLEN

 Phản ứng chính :

là phản ứng tỏa nhiệt, có thể tiến hành phản ứng trong pha lỏng hoặc pha khí

 Xúc tác: Paladi, thêm muối đồng với hàm lượng : [Cu2+] >> [Pd2+] nhằm thực hiện chức

năng chất mang thúc đẩy oxy hóa Pd0  Pd2+

II QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VINYL AXETAT TỪ ETYLEN

Công nghệ tổng hợp VA trong pha lỏng:

 T = 100 – 1300C, P = 30atm

 Xúc tác : PdCl2.CuCl2 , môi trường CH3COOH + CH3COONa , NaCl

 Hiệu suất: 90% ( C2H4) , 95% (CH3COOH)

 Sản phẩm phụ: Etylide diaxetat, axetaldehyt ( do sự tạo thành H2O),

n-C4H8, CO2, axit fomic, axit oxalic

II QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VINYL AXETAT TỪ ETYLEN

Công nghệ tổng hợp VA trong pha lỏng:

II QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VINYL AXETAT TỪ ETYLEN

Công nghệ tổng hợp VA trong pha khí:

 T = 175 – 2000C, P = 70-140 Psia

 Xúc tác : xúc tác dị thể Pd/SiO2, Pd/Al2O3 hoặc Alumosilicat

phụ gia: Axetat Natri + Cu2+ ( thúc đẩy oxy hóa Pd)

 Tỷ lệ nguyên liệu: C2H4/CH3COOH/O2 = 8 ÷ 4 ÷ 1

 Độ chuyển hóa sau thiết bị phản ứng: C2H4 – 10%, CH3COOH – 20%, O2 – 60-70%

 Hiệu suất thu VA 91 – 95%

 Sản phẩm phụ: chủ yếu là CO2 (do 10% C2H4 ), các chất Etylide diaxetat, axetaldhyt,

n-C4H8, CO2, axit fomic, axit oxalic… chiếm 1%

II QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VINYL AXETAT TỪ ETYLEN

Công nghệ tổng hợp VA trong pha khí:

CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC SẢN XUẤT VINYL AXETAT

Sau đó (CH3COO)2CHCH3 phân hủy thành VA

(CH3COO)2CHCH3 → CH2=CHOCOCH3+CH3COOH

So sánh công nghệ sản xuất VA

Tổng hợp VA từ etylen Tổng hợp VA từ axetylen

Nhiệt độ, áp suất 100-130 oC, 30 at 200-230 oC, áp suất khí quyển

Độ chuyển hóa 88-90% đối với etylen

98% đối với axit axetic 92-95% đối với axetylen95-99% đối với axit axetic

→giảm lượng nguyên liệu tiêu tốn

Xúc tác dung dịch muối Pd2+, Cu2+

(Cl-)→Cl- gây ăn mòn kim loại, khi có mặt của oxy thì Cu+ bị kết tủa trong thiết bị

axetat kẽm trên chất mang than hoạt tính, thời gian làm việc dài (vài tháng), xúc tác rẻ tiền hơn

Giá thành nguyên liệu Etylen rẻ tiền, dễ kiếm hơn Axetylen đắt hơn

Nhược điểm Độ chuyển hóa thấp hơn, tiêu

tốn nguyên liệu hơn Do có mặt oxy nên dễ tạo ra hỗn hợp cháy

Nhiệt độ cao, cần làm sạch axetylen trước khi đưa vào thiết

bị phản ứng

Khả năng xây dựng nhà máy ở Việt Nam

_ Phải phù hợp với dây chuyền công nghệ sản xuất

_ Phù hợp với quy hoạch của nhà máy, đảm bảo khả năng phát triển của nhà máy tạo điều kiện cho sản xuất của các phân xưởng khác trong tương lai.

_ Bố trí giao thông trong và ngoài nhà máy sao cho thuận tiện

_ Đảm bảo an toàn vệ sinh công nghiệp và thuận lợi trong xây dựng.

 ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG : tại khu kinh tế mở Dung Quất – Quảng Ngãi Nơi đây đã có

nhà máy lọc dầu đi vào hoạt động từ năm 2009.

_ Mạng lưới giao thông thuận lợi

_Nguyên liệu từ nhà máy lọc dầu→ giảm chi phí vận chuyển

_ Khu đất này cao ráo, không bị ngập lụt, nền đất chắc chắn

→thuận lợi để xây dựng 1 nhà máy sản xuất VA tại đây.

Khả năng xây dựng nhà máy ở Việt Nam