Acrylic acid (IUPAC: prop2enoic acid) is an organic compound with the formula CH2=CHCO2H. It is the simplest unsaturated carboxylic acid, consisting of a vinyl group connected directly to a carboxylic acid terminus. This colorless liquid has a characteristic acrid or tart smell. It is miscible with water, alcohols, ethers, and chloroform. More than a thousand kilotons are produced annually.Acrylic acid is produced from propene which is a byproduct of ethylene and gasoline production.CH2=CHCH3 + 1.5 O2 → CH2=CHCO2H + H2OBecause acrylic acid and its esters have long been valued commercially, many other methods have been developed but most have been abandoned for economic or environmental reasons. An early method was the hydrocarboxylation of acetylene (Reppe chemistry):HCCH + CO + H2O → CH2=CHCO2HThis method requires nickel carbonyl and high pressures of carbon monoxide. It was once manufactured by the hydrolysis of acrylonitrile which is derived from propene by ammoxidation, but was abandoned because the method cogenerates ammonium derivatives. Other now abandoned precursors to acrylic acid include ethenone and ethylene cyanohydrin.3
2 ACID ACRYLIC 2-propenoic acid H 2 C C H C OH O 3 ỨNG DỤNG 4.5 triệu tấn / năm Axit acrylic được sử dụng chủ yếu làm nguyên liệu sản xuất: • sơn acrylate hòa tan trong nước • polyme superabsorbent (SAP) cho ngành công nghiệp tã trẻ em (diapers). Các công ty hàng đầu thế giới: – BASF – Nippon Shokubai – Evonik – Dow Chemical 4 TÍNH CHẤT VẬT LÝ - Chất lỏng trong suốt, không màu vị chát, mùi chua đặc trưng. - Chất dễ cháy, dễ bay hơi, độc tính nhẹ - Nhiệt độ sôi 141 o C / 760 mmHg - Nhiệt độ đông đặc 13.5 o C / 760 mmHg (tinh thể dạng kim) - Hòa tan với nước, rượu, ether, chloroform. 5 TÍNH CHẤT HÓA HỌC + HX H 2 CX-CH 2 COOH X = H, halogen, CN + (NH 4 ) 2 S x S x (CH 2 CH 2 COOH) 2 + X 2 CH 2 X-CHX-COOH + HOCl CH 2 OH-CHCl-COOH + C 6 H 5 N 2 + Cl - (C 6 H 5 )CH 2 -CHCl-COOH + N 2 + CH 2 =C(CH 3 ) 2 CH 2 =C(CH 3 )- CH 2 CH 2 CH 2 COOH CH 2 =CH-COOH H 2 C CH 2 O CH 2 =CH-COO-CH 2 CH 2 OH + + CH 2 =CR'R'' CH 2 =CH-COO-CR'R''-CH 3 6 TỔNG HỢP ACID ACRYLIC 1. Từ acetylene (năm 1939) Nhược điểm: - Ni(CO) 4 độc, ăn mòn mạnh 4 C 2 H 2 + 4 ROH + 2 HCl + Ni(CO) 4 4 CH 2 =CHCOOR + NiCl 2 + H 2 (R = H, alkyl, aryl) 40 o C, 1 atm 7 2. Quá trình Reppe ở áp suất cao - BASF & Badische Corporation Nhược điểm: - Ni(CO) 4 độc, ăn mòn mạnh - Acetylene giá cao C 2 H 2 + CO + H 2 O CH 2 =CHCOOH NiBr 2 - CuBr 2 200 o C, 14 MPa 8 3. Quá trình ketene 4. Carbonyl hóa ethylene CH 2 =CHCOOR + H 2 O CH 3 COOH - H 2 O CH 2 =C=O +HCHO + ROH H 2 SO 4 H 2 C H 2 C O C O R = H, alkyl propiolactone ethenone CH 2 =CH 2 + CO + 1/ 2 O 2 CH 2 =CHCOOH Pd 2+ / Cu 2+ 140 o C, 75 atm 9 5. Thủy phân acrylonitrile - Hiệu suất thấp - Chỉ còn áp dụng bởi Asahi Chemical 6. Quá trình Ethylene Cyanohydrin H 2 SO 4 CH 2 =CHCOOH + H 2 O + HCN H 2 C H 2 C O HOCH 2 -CH 2 CN HOCH 2 -CH 2 CN + H 2 O HOCH 2 CH 2 COOH + NH 3 HOCH 2 CH 2 COOH 2 CH 2 =CH-CN + H 2 SO 4 + 4 H 2 O 2 CH 2 =CHCOOH + (NH 4 ) 2 SO 4 10 OXY HÓA PROPYLENE Sản phẩm phụ: - CH 3 CHO, CH 3 COOH, CO, CO 2 - Polymers CH 2 =CH 2 CH 3 + O 2 CH 2 =CHCHO + H 2 O (1) CH 2 =CHCHO + 1/ 2 O 2 CH 2 =CHCOOH (2) H o 298 = - 340 kJ/mol H o 298 = - 250 kJ/mol acrolein 11 OXIDATION SECTION 200-220 o C 70-80 o C Acid acrylic 20-30% wt. 300-350 o C 250-280 o C 140-150 o C [...]... hóa 1 lần 95-97% Hiệu suất acrylic acid 80-90% mol 16 17 TINH CHẾ SẢN PHẨM 1 Acid acrylic – acid acetic - Ethylacetate (butylacetate, xylene, diisobutyl ketone, methyl / ethyl / butyl acrylate) - Thiết bị loại tiếp xúc đĩa quay có trục trung tâm gắn 8-10 tấm quay) 2 Pha hữu cơ đưa vào tháp chưng đẳng phí để tách dung môi chiết (tháp 12 đĩa, 20 kPa) 3 Phân đoạn giàu acid acrylic - Chưng cất chân không... TỔNG HỢP ACROLEIN • Xúc tác - Hỗn hợp oxide được điều chế từ muối Bi, K, Co, Fe, Ni, W, Sn, Te,… - Acid molybdic MoO3·n H2O - Silicomolipdic acid H4SiO4.12 MoO3 • 300-350oC • 0.1-0.3 MPa • Tỷ lệ mol H2O / propylene = 4 / 5 • Tỷ lệ mol O2 / C3H6 ~ 2 • Độ chuyển hóa 1 lần 90-95% • Hiệu suất acrolein, acrylic acid 80-90% mol 14 TỔNG HỢP ACROLEIN Proposed mechanism 15 OXY HÓA ACROLEIN • • • • • • Hỗn hợp... được xử lý ở tháp xử lý nước (65 đĩa, 1 atm) tách nước (dùng để hấp thụ dòng sản phẩm), acrolein (tuần hoàn về tháp oxy hóa thứ 2) 300-350oC 250-280oC 0.1-0.2 MPa CO2, N2, O2, C3H6 0.1-0.3 MPa 18 H2O 140-150oC 45-50oC Acrolein H2O CH3COOC2H5 65-70oC CH3COOH CH2=CHCOOH 19 BẢO QUẢN ACID ACRYLIC Axit acrylic (có tính ăn mòn) bảo quản trong các thiết bị làm từ thủy tinh, polyethylene, polypropylene, hoặc...12 ACID RECOVERY AND PURIFICATION SECTION Solvent Solvent 13 THIẾT BI PHẢN ỨNG - Tháp phản ứng với các ống xúc tác cố định (dài 3-5 m và đường kính 2.5 cm) - Làm mát tháp phản ứng bằng dòng muối nóng chảy . 7 • O 2 / C 3 H 6 ~ 2 • Độ chuyển hóa 1 lần 95-97% • Hiệu suất acrylic acid 80-90% mol. 17 TINH CHẾ SẢN PHẨM 1. Acid acrylic – acid acetic - Ethylacetate (butylacetate, xylene, diisobutyl ketone, methyl. 2 ACID ACRYLIC 2-propenoic acid H 2 C C H C OH O 3 ỨNG DỤNG 4.5 triệu tấn / năm Axit acrylic được sử dụng chủ yếu làm nguyên liệu sản xuất: •. 250 kJ/mol acrolein 11 OXIDATION SECTION 200-220 o C 70-80 o C Acid acrylic 20-30% wt. 300-350 o C 250-280 o C 140-150 o C 12 ACID RECOVERY AND PURIFICATION SECTION Solvent Solvent 13 THIẾT