tiểu luận sản xuất acrylonitril

 công nghệ Sohio, các quá trình sản xuất xúc tác tầng sôi là phương pháp sản xuất công nghiệp phổ biến rộng rãi nhất trên thế giới.. Tính chất hóa học Do có liên kết đôi giữa C=C và li

Khái quát chung về acrylonitril

 Hướng chính để sản xuất AN là amoxy hóa propylen

 Bắt đầu vào những năm đầu 1960

 công nghệ Sohio, các quá trình sản xuất

xúc tác tầng sôi là phương pháp sản xuất công nghiệp phổ biến rộng rãi nhất trên

thế giới

 Với công nghệ xúc tác cố định của

Biểu đồ sản xuất acrylonitril của các công ty trên thế giới:



Tính chất vật lý

 Điều kiện thường là chất lỏng: ts =77,30 C

 Không màu hoặc vàng nhạt, vị ngọt hăng, mùi hạnh nhân

 Cực kỳ độc hại

 Tan trong dung môi hữu cơ Tan hạn chế trong nước: 7,3% ở 200 C

 Tạo hỗn hợp đẳng phí với nước

 Tạo với không khí hỗn hợp nổ nguy hiểm trong giới hạn 3 ÷ 17% V

Bảng tóm tắt tính chất vật lý của acrylonitril

Tính chất hóa học

 Do có liên kết đôi giữa C=C và liên kết ba C≡N trong cùng phân tử acrylonitril (có sự liên hợp) nên dễ xảy ra phản ứng

 nhóm olefin có phản ứng trùng hợp, hydro hóa, oxi hóa, phản ứng tạo vòng

 Nhóm nitril có phản ứng hydro hóa, thủy phân, hydrat hóa, este hóa

CH

CH2CN

CH nCH2

Ứng dụng

Sản xuất nhựa styren-acrylonitrin (SAN)

Ứng dụng

Sản xuất nhựa ABS

Ứng dụng

 Ngoài ra, có thể đồng trùng hợp acrylonitril

và metylacrylat

Ứng dụng

 có thể đồng trùng giữa acrylonitril và vinylclorua

Quá trình Amoxy hóa

 Quá trình amon oxi hóa là quá trình oxy hóa các hydrocacbon với sự có mặt của NH3

Nguyên liệu sản xuất

 Propylen được sản xuất từ phi nhiên liệutái sinh hóa thạch - dầu mỏ, khí đốt tự

nhiên Propylen là một sản phẩm phụ của lọc dầu và chế biến khí tự nhiên

 Propylen thu được bằng chưng cất phân đoạn RCC từ hỗn hợp dầu khí và các quá trình tinh chỉnh khác

Tính chất vật lí của nguyên liệu

Tính chất hóa học của propylen

Vì propylen có liên kết đôi nên:

 có phản ứng trùng hợp

Tính chất hóa học của propylen

Ứng dụng của propylen

Hóa học và sơ đồ công nghệ sản

xuất AN bằng Amon Oxi hóa

Propylen

 Trước đây, AN được sản xuất từ: OE hay axetylen.Nhưng đã dừng sản xuất

 vì nguyên liệu OE đắt tiền

 Tồn chứa Axetylen khó khăn chỉ dùng cho nhà máy công suất nhỏ.

Hiện nay, sản xuất AN theo:

 Công nghệ Sohio xúc tác tầng sôi

Cơ chế phản ứng

 Oxi mạng lưới của xúc tác oxit tham gia vào quá trình phản ứng theo cơ chế Mars-Van Krevelen:

Kox + P= + NH3 → Kkhử + AN

Kkhử + O2 → Kox

Trong đó Kox và Kkhử là xúc tác ở trạng thái oxi hoá và trạng thái khử

Xúc tác quá trình

 Có vai trò quan trọng để đảm bảo độ chọn lọc, giúp tăng hiệu suất của quá trình, bù lại những mất mát do phản ứng phụ

 Xúc tác thường sử dụng là các oxyt của

antimoan asen, bismut, Coban, thiếc,

molipden,… và các nguyên tố đất hiếm,

telu, Urani, Vanadi… được mang trên chất

Xúc tác quá trình

 Các thế hệ xúc tác của Sohio

 1960: Bi-2O3 /MoO3 (1/2) có thêm P2O5.

 1967- Catalyst 21: UO3+ Sb2O4.

 1972- Catalyst 41: Oxit Fe-Bi-P-Mo tăng hiệu quả → quá trình sản xuất acrylonitril lên 10-35%.

 1978 Catalyst 49: Molipdat Co, Ni, Fe, Bi trên chất

mang SiO2 và một lượng nhỏ Oxit K, P tuy hiệu suất → cải thiên không đáng kể nhưng đã giúp tạo ra sản

phẩm có các tính chất cơ học tốt hơn nhiều.

Xúc tác quá trình

 Hãng Distillers và PCKU, cả Border

Chemical, đã cho ra đời công nghệ amoxy hóa hai giai đoạn

 Trong giai đoạn đầu, propylen được chuyển hóa thành acrolein với xúc tiến các oxyt selen

và đồng

 Trong giai đoạn thứ hai, omoniac tham gia

phản ứng với sụ có mặt của hệ xúc tác MoO3

Xúc tác quá trình

Hệ xúc tác tiến bộ nhất hiện nay là

hệ xúc tác tẩm antimon và sắt của công ty Nitto Chemical (Nhật)

Điều kiện phản ứng

 Điều kiện tối ưu: t = 420 ÷ 480 C thì tỉ lệ mol acrylonitril/axetonitril tăng nhanh chóng.

 Áp suất p = 0,3 Mpa.

 Thời gian tiếp xúc: t » 6s.

 Sử dụng hơi nước giúp tăng độ chọn lọc.

 Về nguyên tắc, amoxy hóa propylen xảy ra với lượng dư amoniac và oxy so với hệ số tỉ lượng

 Thành phần mol dòng nguyên liệu cho quá trình amoxy hóa propylen sản xuất

acrylonitril

Điều kiện phản ứng

Điều kiện phản ứng

 Với các điều kiện trong công nghệ thì:

 Độ chuyển hóa đạt được khoảng 80%

 Độ chọn lọc của Acrylonitril : 80 ÷ 85%

Thiết bị phản ứng

 Yêu cầu

 bề mặt trao đổi nhiệt tốt: kết cấu của thiết bị phải đảm bảo quá trình thoát nhiệt tốt, tránh tích nhiệt cục bộ.

 bề mặt tiếp xúc giữa chất xúc tác và chất phản ứng phải lớn.

 vật liệu chế tạo thiết bị phù hợp.

Thiết bị phản ứng

Thành phần sản phẩm

Công nghệ Sohio xúc tác tầng sôi

Công nghệ PCUK/Distillers

Tìm hiểu về hướng nghiên cứu mới hiện nay

 Hiện nay đã có nhiều phương án quan tâm đến việc sản xuất Acrylonitrin từ phản ứng của

amoniac và propane, vì với phương pháp này ta

Tìm hiểu về hướng nghiên cứu mới hiện nay

 Năm 2001, công nhân tại cty CNRS và Elf Atochem nghiên cứu được cấu trúc chất xúc

O= nâu Mo6+= tím Mo5+= hồng Mo6+ /Mo5+= xanh lam Mo6+ /V5+= đỏ Mo5+ /V4+= xanh dương Te4+= vàng

Tìm hiểu về hướng nghiên cứu mới hiện nay

 Cơ chế của quá trình tổng hợp acrylonitril

từ phương pháp này theo các phản ứng sau:

Tìm hiểu về hướng nghiên cứu mới hiện nay

Tồn chứa và bảo quản

 Do đặc trưng của acrylonitril:

 Tự xảy ra quá trình polyme hóa

 Tính cháy nổ cao

 Để kiềm hãm phản ứng polymer hóa

trong quá trình tồn trữ biện pháp tốt nhất

là sản phẩm acrylonitril tổng hợp phải đạt

độ tinh khiết cao

Tồn chứa và bảo quản

Tồn chứa và bảo quản

 Ngoài ra có thể kiềm hãm quá trình

polymer hóa của Acrylonitrin trong quá

Tài liệu tham khảo

 1 K Weissermel, H.-J Arpe Industrial Organic Chemistry Weinheim, 2003

 2 "Acrylonitrile" Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition: Vol A1.

 3 A Chauvel, G Lefebvre Petrochemical processes/ 2, Major oxygenated, chlorinated and nitrated derivatives Paris, Editions Technip (January 1989)

 4 M Aouine, J L Dubois, and J M M Millet, Chem Commun 13, 1180 (2001).

 5 P DeSanto Jr, D J Buttrey, R K Grasselli, C G Lugmair, A F Volpe Jr., B H

Toby and T Vogt, Topics in Catalysis, 23 (1-4), 23-38 (2003).

 6 Catalysis Today, Volume 42, Issue 3, 9 July 1998, Pages 283-295

S Albonetti, G Blanchard, P Burattin, F Cavani, S Masetti, F Trifirò

 7 Catalysis Today, Volume 28, Issue 4, 2 September 1996, Pages 351-362

Gabriele Centi, Paolo Mazzoli.

 8 Trần Công Khanh Công nghệ tổng hợp hóa dầu, Hà Nội, 2009.

 9 Phạm Thanh Huyền, Nguyễn Hồng Liên Công nghệ tổng hợp hữu cơ-hóa dầu NXB Khoa học kĩ thuật, 2006.

 10 Nguyễn Thị Diệu Hằng Công nghệ hóa dầu NXB Đại học Đà Nẵng

 11 www.nexant.com

 12.www.che.lsu.edu/COURSES/4205/2000/Strikmiller/paper.htm