Hoá học và công nghệ sản xuất Etanolamin từ Etylen

SVTH : Phạm Minh Tiến Ngô Văn Vương TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HỮU CƠ – HOÁ DẦU Đề tài : Hoá học và công nghệ sản xuất Etanolamin từ Etylen SEMINAR CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP HOÁ DẦU  Etylen là chất có nhiều ứng dụng trong đời sống và Etylen là chất có nhiều ứng dụng trong đời sống và trong công nghiệp hoá học , etylen được dùng làm trong công nghiệp hoá học , etylen được dùng làm nguyên liệu tổng hợp các hợp chất hữu cơ. nguyên liệu tổng hợp các hợp chất hữu cơ.  Etylen là một khí không màu sắc ,dễ cháy, có cấu trúc Etylen là một khí không màu sắc ,dễ cháy, có cấu trúc phẳng, với một liên kết kép cacbon. phẳng, với một liên kết kép cacbon.  Thực tế etylen có thể sản xuất từ: Thực tế etylen có thể sản xuất từ: - Dầu khí mà chủ yếu là khí thiên nhiên. - Dầu khí mà chủ yếu là khí thiên nhiên. - Cracking hơi nước từ các hợp chất - Cracking hơi nước từ các hợp chất hydrocacbon hydrocacbon Sơ đồ ứng dụng của Etylen Sơ đồ ứng dụng của Etylen CH 2 CH CH CH 2 CH 3 CHO CH 3 COOH CH 3 CH 2 OH CH 2 Cl (CH 2 ) CCl 3 CH 2 CH 2 C 6 H 5 C 2 H 5 CH CH 2 Polystyren ( Etylbenzen ) ( Styren ) [ CH 2 CH 2 ] Polyetylen( PE ) CH 2 OH CH 2 Cl CH 2 CH 2 ( Oxit Etylen ) O CH 2 CH 2 Cl CH 2 CHCl _ HCl PVC ( Polyvinylclorua ) Oxi hoá Axit axetic H 2 O C 6 H 5 Etanol amin Tơ tổng hợp ( Cao su tổng hợp ) Các hằng số vật lý của Etylen Các hằng số vật lý của Etylen Đại lượng Đại lượng Giá trị Giá trị Nhiệt độ sôi , Nhiệt độ sôi , 0 0 C C -103,71 -103,71 Nhiệt độ đông đặc , Nhiệt độ đông đặc , 0 0 C C -169,15 -169,15 Nhiệt độ tới hạn , Nhiệt độ tới hạn , 0 0 C C 9,90 9,90 Áp suất tới hạn , Mpa Áp suất tới hạn , Mpa 5,117 5,117 Tỷ trọng tới hạn , g / cm Tỷ trọng tới hạn , g / cm 3 3 0,21 0,21 Thể tích ở ĐKTC , l Thể tích ở ĐKTC , l 22,258 22,258 Nhiệt độ nóng chảy , kJ / kg Nhiệt độ nóng chảy , kJ / kg 119,5 119,5 Nhiệt cháy , kJ / kg Nhiệt cháy , kJ / kg 47,183 47,183 Nhiệt hoá hơi , kJ / kg : + Ở -196,15 Nhiệt hoá hơi , kJ / kg : + Ở -196,15 0 0 C C + Ở 0 + Ở 0 0 0 C C 488 488 191 191 Giới hạn nổ với không khí ở 20 Giới hạn nổ với không khí ở 20 0 0 C , P = 0,1 MPa C , P = 0,1 MPa + Giới hạn dưới + Giới hạn dưới + Giới hạn trên + Giới hạn trên 2,75 2,75 28,6 28,6 Nhiệt bốc cháy , Nhiệt bốc cháy , 0 0 C C 425 425 ÷527 ÷527  Các hằng số vật lý trên cho thấy:Etylen dễ tạo Các hằng số vật lý trên cho thấy:Etylen dễ tạo hỗn hợp cháy với không khí, khi cháy toả hỗn hợp cháy với không khí, khi cháy toả nhiệt nhiều gây nổ mạnh và giới hạn nổ rộng . nhiệt nhiều gây nổ mạnh và giới hạn nổ rộng . Do đó trong quá trình sản xuất và sử dụng Do đó trong quá trình sản xuất và sử dụng etylen cần phải quan tâm tới an toàn lao động. etylen cần phải quan tâm tới an toàn lao động.  Từ nguyên liệu là etylen, để sản xuất etanol Từ nguyên liệu là etylen, để sản xuất etanol amin phải qua các quá trình sau: amin phải qua các quá trình sau: - Etylen sản xuất etylen oxit. - Etylen sản xuất etylen oxit. - Etylen oxit sản xuất etanol amin. - Etylen oxit sản xuất etanol amin. A. Từ etylen sản xuất etylen oxit A. Từ etylen sản xuất etylen oxit 1. 1. Tính chất và ứng dụng: Tính chất và ứng dụng:  Etylen oxit (oxirane) là một khí không màu sắc hay một chất Etylen oxit (oxirane) là một khí không màu sắc hay một chất lỏng. Cấu trúc phân tử etylen oxit có thể được mô tả như lỏng. Cấu trúc phân tử etylen oxit có thể được mô tả như sau: sau:  Nhiệt độ sôi là 10,8 Nhiệt độ sôi là 10,8 0 0 C ,tồn trữ và vận chuyển ở dạng lỏng C ,tồn trữ và vận chuyển ở dạng lỏng dưới áp suất Nitơ. dưới áp suất Nitơ.  Hoà tan tốt trong nước , khi có xúc tác axit và nhiệt độ sẽ phản ứng tạo Hoà tan tốt trong nước , khi có xúc tác axit và nhiệt độ sẽ phản ứng tạo Etylen glycol. Etylen glycol.  Giới hạn nổ với không khí là 2.6 Giới hạn nổ với không khí là 2.6 ÷ 80 ÷ 80 % thể tích etylen oxit. % thể tích etylen oxit.  Khả năng phản ứng cao, là hợp chất trung gian quan trọng. Khả năng phản ứng cao, là hợp chất trung gian quan trọng.  Ứng dụng của etylen oxit: Ứng dụng của etylen oxit: CH 2 CH 2 H 2 O HOCH 2 CH 2 OH O Sử dụng , % Sử dụng , % Tây Âu Tây Âu Mỹ Mỹ Nhật Nhật Sản xuất etanol amin Sản xuất etanol amin 10 10 8 8 6 6 Sản xuất etylen glycol Sản xuất etylen glycol 45 45 61 61 58 58 Sản xuất ete glycolic Sản xuất ete glycolic 11 11 6 6 6 6 Sản xuất chất HĐBM Sản xuất chất HĐBM không ion không ion 21 21 12 12 21 21 Các ứng dụng khác Các ứng dụng khác 13 13 13 13 9 9 Đồ thị biểu diễn sự sử dụng etylen oxit trên toàn thế giới (2008) 2. Công nghệ sản xuất : 2. Công nghệ sản xuất :  Trước đây etylen oxit được sản xuất bằng phương pháp Clo Trước đây etylen oxit được sản xuất bằng phương pháp Clo qua etylen clohydrin bởi Wurtz qua etylen clohydrin bởi Wurtz Phương pháp này gây ăn mòn cao và ô nhiễm môi trường Phương pháp này gây ăn mòn cao và ô nhiễm môi trường  Sau đó Lefort khám phá sự oxi hoá etylen với xúc tác, dần dần Sau đó Lefort khám phá sự oxi hoá etylen với xúc tác, dần dần bỏ phương pháp Clo của Wurtz. bỏ phương pháp Clo của Wurtz. Cl 2 H 2 O HOCl HCl CH 2 CH 2 HOCl CH 2 OH CH 2 Cl 2 CH 2 OH CH 2 Cl Ca (OH) 2 CH 2 CH 2 O CaCl 2 H 2 O 2  Hiện nay chủ yếu là oxi hoá Etylen bằng oxi trên xúc tác bạc Hiện nay chủ yếu là oxi hoá Etylen bằng oxi trên xúc tác bạc được thể hiện bằng phản ứng: được thể hiện bằng phản ứng: Chính: Chính: Phụ: Phụ: CH 2 CH 2 1/2O 2 CH 2 CH 2 O CH 2 CH 2 3O 2 5/2O 2 2CO 2 2H 2 O H o 298 = -1330 kJ/mol CH 2 CH 2 O 2CO 2 H 2 O H o 298 = -1225 kJ/mol H o 298 = -105 kJ/mol [...]... dẫn xuất Clo như 1,2dicloetan để tăng độ chọn lọc của quá trình oxi hoá ( trong điều kiện phản ứng sẽ phân huỷ và đầu độc một phần tâm kim loại Ag do tạo thành AgCl ) Công nghệ sản xuất etylen oxit của Shell - Công nghệ Scientific Design: + Dùng chất oxi hoá là không khí , làm việc dưới giới hạn nổ với tỷ lệ thể tích không khí / etylen = 10 / 1 + Hai thiết bị phản ứng nối tiếp để chuyển hoá hết etylen. .. 60÷65% Công nghệ sản xuất etylen oxit của Scientific Design Thông số CN không khí CN Oxi C2H4 , %V 2÷10 15÷40 O2 , %V 4÷8 5÷9 CO2 , %V 5÷10 5÷15 C2H6 , %V 0÷1 0÷2 Ar , %V 5÷15 CH4 , %V 1÷60 Nhiệt độ phản ứng,0C 220÷277 220÷275 Lưu lượng riêng, h-1 2000÷4500 2000÷4000 Độ chuyển hoá etylen, % 20÷65 7÷15 Độ chọn lọc, % 75 80 B Từ etylen oxit sản xuất etanolamin 1 Giới thiệu chung : - Những etanolamin được sản. .. OH - Các etanolamin đã được Wurtz đưa vào sản xuất từ năm 1860 khi đi từ etylen clorohydrin và dung dịch amoniac - Đến cuối thế kỷ 19 người ta mới sản xuất riêng biệt được MEA , DEA, TEA Các etanolamin thu được từ quá trình chưng cất phân đoạn - Đầu những năm 1930 các etanolamin không có giá trị thương mại mà chúng chỉ đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển thương mại sau năm 1945 khi mà etylen. .. chung : - Những etanolamin được sản xuất công nghiệp từ năm 1930 Tuy nhiên nó chỉ được sản xuất với quy mô lớn sau năm 1945 với nguyên liệu là etylen oxit - Tất cả các etanolamin đều có tính độc , kích thích , ăn mòn trên da và niêm mạc - Etanol amin gồm có: + Monoetanolamin ( MEA ) + Dietanolamin ( DEA ) + Trietanolamin ( TEA ) - Từ phân tử amoniac thu được các etanolamin khi thay thế một, hai hay... lỏng) - Nguyên liệu: + Etylen : có hàm lượng 95÷98% , sạch tạp chất axetylen, các olefin khác và hợp chất lưu huỳnh nhưng có thể chứa CH4 + Chất oxi hoá: không khí và oxi kỹ thuật Thường dùng oxi kỹ thuật tránh tổn thất etylen trong khí thải + Giới hạn nổ etylen- không khí là 3÷28,6% thể tích etylen  Các công nghệ: - Công nghệ Shell: + Dùng oxi kỹ thuật có thuần độ trên 95% + Etylen có thể chứa đến... tan vô hạn vào nước và rượu  Điểm đông đặc của các etanolamin có thể được giảm đáng kể khi cho thêm nước vào b.Tính chất hoá học :  Công thức phân tử: C2H7NO     Kết cấu công thức: NH2 CH2 CH2 OH Danh pháp IUPAC: 2-aminoetanol Các tên khác: 2-amino-1-etanol, etanolamin, monoetanolamin, β-aminoetanol,… Do phân tử có nhóm amin và hidroxyl nên những etanolamin có tính chất của amin và rượu  ... oxit được sản xuất với quy mô rộng lớn - Vào giữa những năm 1970 người ta đã sản xuất được các etanolamin có độ tinh khiết cao, đặc biệt là TEA 2 Tính chất và ứng dụng: a.Tính chất vật lý :  MEA và TEA là những chất lỏng tại nhiệt độ phòng , nhớt , không màu sắc và hút ẩm  DEA là một chất rắn , kết tinh trong suốt  Tất cả các etanolamin đều hấp thụ nước và khí cacbonic trong không khí và chúng là... dư etylen và tuần hoàn etylen trở lại sau khi khử CO2 + Hỗn hợp phản ứng ( %V ) : * C2H4 : 15 ÷ 40 * O2 :5÷9 * CO2 : 5 ÷ 15 * CH4 : 1 ÷ 60 * Ar : 5 ÷ 15 + Độ chuyển hoá etylen 7 ÷ 15% + Sau phản ứng hỗn hợp khí chứa 1-2% etylen oxit , 5-10% CO2 được làm lạnh và hấp thụ bằng nước + Trong dung dịch ngoài etylen oxit còn một lượng nhỏ các khí khác : CO2 , N2 , CH4 , C2H4 và các aldehit nên sau khi nhả etylen. .. để chuyển hoá hết etylen sau khi hấp thụ etylen oxit + Hỗn hợp khí sau thiết bị phản ứng thứ nhất chứa: * 2% etylen oxit * 2 ÷ 3% etylen ( Độ chuyển hoá etylen 25÷30% , độ chọn lọc cực đại 70% ) + Sau khi hấp thụ etylen oxit tuần hoàn lai khoảng 60% , khí còn lại thêm không khí và đưa vào thiết bị phản ứng thứ hai + Ở thiết bị phản ứng thứ hai duy trì độ chuyển hoá cao 70÷80% với độ chọn lọc thấp hơn... trình oxi hoá hoàn toàn và tăng độ chọn lọc của phản ứng  Điều kiện công nghệ - Nhiệt độ phản ứng: từ 260÷290oC Là thông số quan trọng sau xúc tác vì nhiệt độ tăng thì độ chọn lọc giảm mạnh - Áp suất : không ảnh hưởng đến quá trình phản ứng Trong công nghiệp thường tiến hành ở 1÷3 MPa để tăng cường trao đổi nhiệt ,giảm thể tích thiết bị , dễ tách etylen oxit ( hấp thụ vào nước , làm lạnh hoá lỏng) . etylen oxit. - Etylen sản xuất etylen oxit. - Etylen oxit sản xuất etanol amin. - Etylen oxit sản xuất etanol amin. A. Từ etylen sản xuất etylen oxit A. Từ etylen sản xuất etylen oxit 1. 1. Tính. Vương TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HỮU CƠ – HOÁ DẦU Đề tài : Hoá học và công nghệ sản xuất Etanolamin từ Etylen SEMINAR CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP HOÁ DẦU  Etylen là chất có. dụng etylen oxit trên toàn thế giới (2008) 2. Công nghệ sản xuất : 2. Công nghệ sản xuất :  Trước đây etylen oxit được sản xuất bằng phương pháp Clo Trước đây etylen oxit được sản xuất