Phản ứng oxo và hydrofomyl hóa

Phản ứng oxo và hydrofomyl hóa Giới thiệu chung Tổng hợp oxo hay còn gọi hydroformyl hóa là phản ứng của một olefin với oxide carbon và hydro phản dẫn đến sự hình thành aldehyde và có thể được hydro hóa tiếp tạo alcohol chứa hơn một nguyên tử carbon với sự có mặt xúc tác coban hoặc Rh thậm chí Pt. Đây là một trong những quá trình xúc tác đồng thể quan trọng hiện nay với khoảng 6,5 triệu tấn sản phẩm Oxo được sản suất hàng năm. Với olefin bất đối xứng, phản ứng sẽ dẫn đến sự hình thành hai aldehyde và có thể được hydro hóa tiếp tạo alcohol tương ứng. Sản phẩm của quá trình được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp như sản xuất các hợp chất amine, alcohol, carboxylic acid, các chất hóa dẻo, các chất tẩy rửa công nghiệp. Trong đó tổng hợp aldehyde C 4 mạch thẳng chiếm hơn 75%, nó được ứng dụng để tổng hợp các polymer (như PVC) hoặc sản xuất các chất tẩy rửa trong công nghiệp. n-butanal có giá trị cao hơn iso-butanal vì vậy hầu hết các quá trình đều tìm cách sao cho sản phẩm mạch thẳng chiếm ưu thế hơn. Giới thiệu chung Nguyên liệu của quá trình oxo: Khí tổng hợp CO và H 2 thu được từ các quá trình tổng hợp hóa dầu như Reforming hơi nước khí tự nhiên và các sản phẩm dầu mỏ. Oxi hóa không hoàn toàn khí tự nhiên hoặc các sản phẩm dầu mỏ. Khí hóa than. Olefin Cracking hơi,cracking xúc tác, cracking sâu các phân đoạn naphtha, gasoil, dầu nặng,… Dehydro hóa xúc tác các parafin. Xúc tác của quá trình: Sử dụng các phức kim loại quí như: Co, Rh hoặc Pt. Giới thiệu chung 1. Cơ chế xúc tác của carbonyl cobalt. Carbonyl cobalt là xúc tác đầu tiên được sử dụng cho quá trình hydroformyl hóa: 2Co + 8CO = Co 2 (CO) 8 Trong giai đoạn đầu tiên, dicobalt octacarbonyl hoặc các muối coban khác được chuyển hóa thành tetra cacbonyl hydride cobalt, là chất mang hoạt tính xúc tác. Co 2 (CO) 8 + H 2  HCo(CO) 4 Phức tetra carbonyl tách nhóm CO tạo thành tricarbonyl Co chứa vị trí phối trí trống. Lý thuyết quá trình Olefin tạo liên kết với phức xúc tác chứa Co có vị trí phối trí thấp. RCH=CH 2 +HCo(CO) 3 Phức alkyl chuyển hóa phân ly thành hai loại mạch thẳng và nhánh RCH 2 CH 2 Co(CO) 4 + RCH C H H Co(CO) 3 H RCH C H H Co(CO) 3 H +2CO R−CH−CH 3 Co(CO) 4 Lý thuyết quá trình Phức alkyl chuyển hóa tiếp thành phức acyl. Ký hiệu RCH 2 CH 2 - là R’ R’−Co CO CO CO CO Co−(CO) 3 R’−CO +CO Trả Co về phối trí 4 R’−CO−Co(CO) 4 R’−C−Co−CO O H H CO CO R’CHO + HCo(CO) 4 +H 2 Không còn vị trí phối tử trống Trả dạng tricarbonyl Lý thuyết quá trình Phức axcyl kết hợp xúc tác HCo(CO) 4 tạo sản phẩm aldehide. R’COCo(CO) 4 + HCo(CO) 4 R’CHO + Co 2 (CO) 8 Lý thuyết quá trình 2. Cơ chế của xúc tác Rh. Xúc tác Rh tương tự như xúc tác Co. khi sử dụng xúc tác Rh thì độ chọn lọc cao hơn Co. có thể giải thích độ chọn lọc bằng sự che chắn của phức. Ta có hình thái của phức: Khi PPh 3 càng nhiều thì khả năng tấn công của xúc tác vào cacbon nối đôi bên trong mạch càng giảm, do PPh 3 rất cồng kềnh nó che khuất tâm hoạt động là Rh làm cho phức chất chỉ tấm công vào được cacbon nối đôi ở đầu mạch tạo thành sản phẩm aldehit mạch thẳng Khi ít PPh 3 thì phức ưu tiên tấn công vào cacbon nối đôi bên trong mạch tạo thành sản phẩm aldehit mạch nhánh. Lý thuyết quá trình Lý thuyết quá trình [...]... tụ hỗn hợp ra khỏi thiết bị phản ứng gồm khí bị hòa tan, các aldehit, phức Rh, phối tử phosphin tự do và hơi aldehide ngưng tụ Hỗn hợp sản phẩm vào thiết bị phân tách và được chưng nhẹ, phần trơ và chất chưa phản ứng lấy ra ở đỉnh Khí chưa phản ứng được quay lại thiết bị phản ứng Dòng hơi lỏng được cấp nhiệt và đưa vào hệ hai thiết bị chưng cất Aldehide được lấy ra ở đỉnh và được gia nhiệt, tách ra... đó là sản phẩm và xúc tác có thể tách ra một cách dễ dàng Ứng dụng trong công nghiệp a, Công nghệ UCC Sản xuất aldehit từ C3 và tái sinh dòng xúc tác Phản ứng xẩy ra ở áp suất thấp (LPO) Điều kiện phản ứng: T = 85 – 900 C : P = 1,8 Mpa Xúc tác: RhHCO(PPh3)3 Thiết bị phản ứng được chế tạo từ loại thép không gỉ, khí tổng hợp và C3 được trộn cùng dòng khí tuần hoàn đưa vào thiết bị phản ứng Xúc tác bị... quá trình khác nhau để phân tách sản phẩm phản ứng và xúc tác Ứng dụng trong công nghiệp  a.Công nghệ BASF Hãng này dùng nguyên liệu vào là C3 hoặc Olefin mạch dài hơn, phản ứng với CO và H2 ở áp suất cao - Dạng xúc tác dùng : HCo(CO)4 - Điều kiện phản ứng :T=120-1600C P=27-30 MPa CO/H2 =1/1 - Đặc điểm : Xúc tác được tách ra khỏi dòng sản phẩm bằng cách thêm vào các hợp chất chứa Oxi như axit formic... tác được đưa sang thiết bị cacbonyl hóa hoàn nguyên xúc tác - Trong thiết bị phản ứng sự khuấy trộn là rất quan trọng để hỗn hợp phản ứng đồng đều Ứng dụng trong công nghiệp khí aldehyt Nước thải 1: máy nén 4: thiết bị phân tách khí lỏng 2: thiết bị chuyển hóa cacbonyl trong môi trường H2 5: thiết bị oxy hoa xúc tác 3: thiết bị phản ứng 6: thiết bị phân tách pha Ứng dụng trong công nghiệp b.Công nghệ... ra và đi vào thiết bị tái sinh Nếu dòng nguyên liệu tinh khiết thì xúc tác được sử dụng hơn một năm Ứng dụng trong công nghiệp khí Khí tổng hợp olefin Aldehyt 1:thiết bị phản ứng 4:thiết bị phân tách 2:thiết bị pha sương 5,6:thiết bị chưng cất 3:thiết bị ngưng tụ 7:thiết bị tách pha Ứng dụng trong công nghiệp b, Công nghệ RCH/RP (Ruhrchemie/Rhône-Poulenc) Phản ứng dị thể lỏng – lỏng Điều kiện phản ứng: ... quá trình sử dụng hệ thống hai pha Và là một quá trình tốt nhất để sản xuất aldehit từ C3 khí tổng hợp Sau phản ứng sản phẩm được tách ra khỏi xúc tác dễ dàng bởi hai pha xúc tác và hữu cơ không tan lẫn Nhiệt của phản ứng được sử dụng để sản xuất hơi nước ở nhiệt độ cao trong thiết bị trao đổi nhiệt, sau đó hơi này sử dụng trong nồi hơi để cấp nhiệt cho thiết bị chưng Ứng dụng trong công nghiệp Sau khi... hữu cơ sẽ qua chưng cất nhẹ, ở đây olefin chưa phản ứng được lấy ra và tuần hoàn lại thiết bị phản ứng Hỗn hợp sản phẩm được chưng tách n-aldehit và iso-aldehit Ưu điểm: việc tách sản phẩm ra khỏi xúc tác đơn giản Nhược điểm: sự hòa tan của các olefin mạch dài trong nước kém Vì vậy,khi sản xuất các aldehit mạch dài sử dụng dung môi là nước không hiệu quả Ứng dụng trong công nghiệp Khí CO,H2 Nước Aldehyt... tính thấp Ứng dụng trong công nghiệp khí Aldedyt Chất phụ gia 1:máy nén 4:tháp chưng 2:thiết bị phản ứng 7:thiết bị tái sinh 3:thiết bị phân tách pha Ứng dụng trong công nghiệp 2 Các quá trình sử dụng xúc tác phức Rh Đây là công nghệ mới được Union Cabide and Celanese tìm ra với nhiều ưu điểm vượt trội Được sử dụng từ những năm 70 và hoạt tính mạnh nhất đối với propene Xúc tác này đắt và hoạt tính.. .Ứng dụng trong công nghiệp Trong công nghiệp có rất nhiều quá trình tổng hợp oxo khác nhau Có thể khác nhau về loại xúc tác sử dụng hoặc khác nhau về dung môi hòa tan xúc tác Các loại xúc tác thường sử dụng :  Xúc tác phức Co như: HCo(CO)4 …là xúc tác đầu tiên được sử dụng, dùng trong các phản ứng với olefin mạch trung bình hoặc dài Có hoạt tính trung bình, xúc tác này yêu cầu nhiệt độ phản ứng. .. tách sản phẩm và xúc tác 3:thiết bị phản ứng 8:thiết bị tái sinh xúc tác Ứng dụng trong công nghiệp c.Công nghệ SHELL - Nguyên liệu của qt: từ C7 –C14 - Xt : sử dụng xt Coban thế phosphin dạng HCo(PPh3)(CO)3 - Điều kiện công nghệ : T=150-1900C P=4-8MPa CO/H2=3/1 - Đặc điểm của qt: Chưng tách sản phẩm bằng tháp chưng nhẹ,sản phẩm được lấy ra ở đỉnh tháp,đáy là xt Trước khi quay lại tb phản ứng xt đã được . Phản ứng oxo và hydrofomyl hóa Giới thiệu chung Tổng hợp oxo hay còn gọi hydroformyl hóa là phản ứng của một olefin với oxide carbon và hydro phản dẫn đến sự hình thành aldehyde và có. phẩm Oxo được sản suất hàng năm. Với olefin bất đối xứng, phản ứng sẽ dẫn đến sự hình thành hai aldehyde và có thể được hydro hóa tiếp tạo alcohol tương ứng. Sản phẩm của quá trình được ứng. để phân tách sản phẩm phản ứng và xúc tác. Ứng dụng trong công nghiệp  a.Công nghệ BASF Hãng này dùng nguyên liệu vào là C 3 hoặc Olefin mạch dài hơn, phản ứng với CO và H 2 ở áp suất cao.