Đồ Án Thiết Kế Quá Trình Sản Xuất Acid Acetic

§å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng PhÇn I: Ch¦¥NG I: TỉNG Quan GIíi THIƯU CHUNG axit axetic lµ mét hỵp chÊt h÷u c¬ ®iĨn h×nh cđa d·y ®ång ®¼ng axit mono cacboxylic cã nhiỊu øng dơng s¶n xt vµ ®êi sèng, lµ mét nh÷ng s¶n phÈm h÷u c¬ c¬ b¶n, quan träng ®ỵc sư dơng réng r¶i tỉng hỵp h÷u c¬ hãa dÇu Tõ ®Çu thÕ kû XIX ngêi ®· biÕt sư dơng axit axetic lµm dÊm ¨n Cïng víi sù ph¸t triĨn cđa khoa häc kü tht, axit axetic dÇn dÇn ®ỵc dïng vµo c¸c lÜnh vùc kh¸c c«ng nghiƯp Trong c«ng nghiƯp thùc phÈm axit axetic dïng ®Ĩ lµm gia vÞ, b¶o qu¶n hoa qu¶, ®iỊu chÕ axetat ®ång tham gia vµo qu¸ tr×nh s¶n xt rỵu vang, ®iỊu chÕ butyl axetat vµ amin ®Ĩ lµm b¸nh kĐo Trong c«ng nghiƯp ho¸ häc sư dơng mét lỵng lín axit axetic Ngêi ta dïng nã lµm s¶n phÈn trung gian quan träng tỉng hỵp h÷u c¬, lµm dung m«i hoµ tan nhiỊu hỵp chÊt, s¶n xt anhydric axetic, axetat xenluloza, vinyl axetat Do axit axetic cã nhiỊu øng dơng réng r·i nh vËy nªn nhu cÇu ®èi víi axit axetic lµ rÊt lín Lỵng axit axetic ngµy mét t¨ng tõ 400.000 tÊn/n¨m(1945) tíi 2.000.000 tÊn/n¨m(1970) N¨m 1995 lµ 5,6 triƯu tÊn/n¨m Trong giai ®o¹n 1996 ®Õn 2000 møc tiªu thơ trung b×nh lµ 4% n¨m vµ ®¹t 6,8 triƯu tÊn/ n¨m Dù b¸o nhu cÇu axit axetic tiÕp tơc t¨ng lªn nh÷ng n¨m tíi Còng nh c¸c níc kh¸c nhu cÇu sư dơng axit axetic ë ViƯt Nam ngµy cµng cao H»ng n¨m chóng ta ph¶i nhËp mét lỵng axit axetic kh¸ lín ViƯc s¶n xt axit axetic níc chđ u b»ng ph¬ng ph¸p vi sinh, ph¬ng ph¸p nµy chØ cho axit axetic nång ®é thÊp, n¨ng st kh«ng cao, ®ã cha ®¸p øng ®ỵc nhu cÇu V× vËy xt ph¸t tõ nhu cÇu rÊt cao cđa c¸c ngµnh ®ßi hái cã qui m« s¶n xt lín, c¸c ph¬ng ph¸p ®iỊu chÕ nã ngµy cµng ph¶i ®ỉi míi, d©y SV: Mai V¨n Cêng §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng chun s¶n xt nã ngµy cµng ph¶i hiƯn ®¹i ChÊt lỵng s¶n phÈm vµ gi¸ thµnh cđa nã mang l¹i lỵi Ých cao nhÊt ViƯc s¶n xt axit axetic nång ®é cao ®· trë thµnh mét vÊn ®Ị quan träng ®Ỉt cho c«ng nghiƯp ho¸ häc B¾t ngn tõ t×nh h×nh nµy, viƯc t×m ph¬ng ph¸p s¶n xt axit axetic ®¸p øng ®ỵc nhu cÇu sư dơng vµ cã hiƯu qu¶ kinh tÕ lµ mét viƯc lµm hÕt søc cÇn thiÕt vµ cã tÇm vãc kh«ng nhá S¶n xt axit axetic c«ng nghiƯp cã rÊt nhiỊu ph¬ng ph¸p Nhng ph¬ng ph¸p quan träng vµ cã ý nghÜa h¬n c¶ lµ ph¬ng ph¸p oxy ho¸ axetaldehyd Ph¬ng ph¸p nµy cã nhiỊu u ®iĨm h¬n so víi c¸c ph¬ng ph¸p s¶n xt axit axetic kh¸c c¶ vỊ mỈt lý ln còng nh vỊ mỈt thùc tiƠn, nã cho ta s¶n phÈm tinh khiÕt nång ®é cao vµ hiƯu st qu¸ tr×nh lín SV: Mai V¨n Cêng §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng Ch¬ng ii: TÝnh CHÊt Cđa NGUY£N vËt LIƯu 1.TÝnh chÊt vËt lý: Axetaldehyt cã c«ng thøc ho¸ häc lµ C 2H4O, khèi lỵng ph©n tư 44,054 lµ mét chÊt láng kh«ng mµu, cã mïi cay g©y ng¹t thë, h¨ng vµ pha lo·ng cã mïi tr¸i c©y nhĐ Axtaldehyt tan hoµn toµn níc vµ hÇu hÕt c¸c dung m«i h÷u c¬ Nã kh«ng thĨ t¹o hçn hỵp ®¼ng phÝ víi níc, metanol, etanol, axeton, axit axetic vµ benzen Hçn hỵp ®¼ng phÝ t¹o thµnh víi butan vµ dietylen Mét sè c¸c tÝnh chÊt vËt lý quan träng cđa axetaldehyt nh sau: - NhiƯt ®é s«i t¹i 101,3 KPa 20,16oC - NhiƯt ®é ®«ng ®Ỉc -123,5oC - NhiƯt ®é chíp ch¸y (ASTM 56-70) -20oC - NhiƯt ®é bèc ch¸y 140oC - Giíi h¹n nỉ kh«ng khÝ 4-57%V TÝnh chÊt ho¸ häc: Axetaldehyt lµ hỵp chÊt cã kh¶ n¨ng ph¶n øng ho¸ häc rÊt cao, tham gia tÊt c¶ c¸c ph¶n øng ho¸ häc tiªu biĨu cđa nhãm aldehyt (-CHO) nh lµ chÊt cã chøa nhãm alkyl víi nguyªn tư hydro ho¹t ®éng ë vÞ trÝ α a Ph¶n øng ph©n hủ: Khi cã t¸c dơng cđa nhiƯt ®é , trªn 420 0C , axetaldehyt bÞ ph©n hủ t¹o thµnh metan vµ oxit cacbon theo ph¶n øng: CH3CHO CH4 + CO b Ph¶n øng céng hỵp: _Céng víi níc: axetaldehyt céng víi níc t¹o hỵp chÊt hydrat kh«ng bỊn _Céng víi hỵp chÊt amoniac vµ amin: CH3CHO + NH3 SV: Mai V¨n Cêng CH3CH2ONH2 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng CH3CHO + NH2OH CH3-CH=N-OH + H2O CH3CHO + NH2NHC6H5 CH3-CH=N-NH-C6H5 + H2O Dietyl amin [(C2H5)2NH] thu ®ỵc cho axetaldehyt t¸c dơng víi amoniac m«i trêng níc hay dung dÞch rỵu amoniac ®ỵc ®un nãng tõ 50-70oC víi sù cã mỈt cđa xóc t¸c Ni vµ H ë ¸p st lµ 12 at Khi cho axetaldehyt ph¶n øng víi amin hc amoniac víi nång ®é 6-7 % ë nhiƯt ®é tõ 3-25oC th× thu ®ỵc c¸c polyme cã mµu n©u _Céng víi c¸c hỵp chÊt halogen: C¸c halogen(Cl2, Br2, I2) cã kh¶ n¨ng thay thÕ nguyªn tư hydro cđa nhãm metyl Nguyªn tư clo cã kh¶ n¨ng ph¶n øng víi axetaldehyt ë nhiƯt ®é phßng t¹o clo-axetaldehyt, nÕu t¨ng nhiƯt ®é lªn 70-80 oC th× t¹o dicloaxetaldehyt, nÕu t¨ng lªn 90oC th× t¹o cloran ClCH2CHO CH3CHO + Cl2 Cl2CHCHO Cl3CCHO _Céng víi aldehyt vµ xeton: Ph¶n øng cđa axetaldehyt vµ formandehyt víi chÊt xóc t¸c lµ baz¬ lµ ph¶n øng quan träng c«ng nghiƯp ®Ĩ t¹o thµnh bentacritol [C(CH2OH)4] CH3CHO + HCHO CH2OHCH2CHO Khi axetaldehyt vµ axeton cho ®i qua líp xóc t¸c lµ oxit nh«m, oxit s¾t ë 400oC t¹o thµnh mét chÊt chøa metyl, etylxeton, phenol vµ nhùa _Céng víi rỵu vµ phenol: Qu¸ tr×nh céng rỵu vµo axetaldehyt víi sù cã mỈt cđa axit bëi sù chun ®éng cđa níc cho ta hỵp chÊt b¸n axetal, hỵp chÊt nµy t¹o nªn axetal Cßn víi diol th× t¹o vßng axetal Ph¶n øng gi÷a axetaldehyt vµ phenol víi sù cã mỈt cđa mét axit v« c¬ lµm xóc t¸c t¹o 1-1bisetan (hydroxylphenyl) SV: Mai V¨n Cêng §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng _Céng víi hỵp chÊt c¬ magie (RMgX): Axetaldehyt ph¶n øng víi hỵp chÊt c¬ magie t¹o rỵu CH3CHO + RMgX CH3CH-R-OMg CH3CHR-OH c DÉn xt cđa ancol : Hai ph©n tư cđa axetaldehyt liªn kÕt sù cã mỈt cđa xóc t¸c alkalin hc axÝt pha lo·ng ë nhiƯt ®é phßng hay nhiƯt ®é võa ph¶i sÏ t¹o thµnh butanal1,ol-2 CH3CHO CH3CH(OH)CH2CHO d Ph¶n øng víi hỵp chÊt nit¬ : Axetaldehyt t¸c dơng víi amin bËc mét t¹o baz¬ shiff (CH3CH=NR) C¸c hỵp chÊt nit¬ nh: hidroxylamin, hydrazil(NH2NH2), phenylhydrazin vµ xemicacbazil (H2NCONHNH2) ph¶n øng víi axetaldehyt dƠ dµng e.Ph¶n øng oxy ho¸: Mét lỵng lín axetaldehyt s¶n xt trªn thÕ giíi ®ỵc sư dơng cho viƯc s¶n xt axit axetic b»ng ph¶n øng oxy ho¸ víi oxy hc kh«ng khÝ CH3CHO + 0,5 O2 CH3COOH h Ph¶n øng khư: Ph¶n øng khư axetaldehyt t¹o thµnh etanol nh sau: CH3CHO + H2 CH3CH2OH g Ph¶n øng polyme ho¸: Dime t¹o thµnh axetaldehyt cã mïi h¨ng, kh«ng tan níc vµ kiỊm nhng tan rỵu vµ benzen Khi cho mét axit v« c¬ nh H2SO4, H3PO4 hay HCl vµo dung dÞch axetaldehyt th× t¹o thµnh mét dime paraxetaldehyt, víi sù cã mỈt cđa H2SO4 ®Ëm ®Ỉc d th× t¹o thµnh c¸c s¶n phÈm nh h¾c Ýn SV: Mai V¨n Cêng §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng CH¦¥NG III: TÝNH CHÊT CđA AXIT AXETIC I TÝnh chÊt vËt lý: Axit axetic cã c«ng thøc ho¸ häc lµ CH3COOH, khèi lỵng ph©n tư lµ 60,05, lµ mét chÊt láng kh«ng mµu, d¹ng láng cã mïi h¨ng, cã tÝnh ¨n mßn vµ lµ chÊt láng g©y lét da nguy hiĨm ë ®iỊu kiƯn thêng, dung dÞch axit axetic cã lÉn mét lỵng nhá axetaldehyt, vÕt anhydric axetic, mét sè chÊt dƠ oxy ho¸ kh¸c vµ níc Axit axetic b¨ng (axit axetic chøa nhá h¬n 1% níc) lµ chÊt hót Èm m¹nh Axit axetic kÕt tinh ë 16,6oC thµnh tinh thĨ láng kh«ng mµu cã khèi lỵng riªng 1,105 g/cm3 vµ nhiƯt ®é s«i t¹i 101,3 Kpa lµ 117oC Axit axetic hoµ tan níc, rỵu, axeton vµ c¸c dung m«i kh¸c theo bÊt kú tØ lƯ nµo axit axetic tan tèt c¸c xenluloza vµ c¸c nitro xenluloza Khi ®un nãng, axit axetic hoµ tan mét lỵng nhá photpho vµ mét lỵng kh«ng ®¸ng kĨ lu hnh Trong axit axetic tån t¹i c¸c thµnh phÇn nh trªn, ®ã nã kh«ng tu©n theo mét vµi quy lt vËt lý Sù tån t¹i c¸c phÇn tư cã thµnh phÇn nh trªn lµ sù tån t¹i cđa c¸c liªn kÕt hydro gi÷a c¸c ph©n tư víi §Ĩ ®¸nh gi¸ ®é tinh khiÕt cđa axit axetic ngêi ta sư dơng nhiƯt ®é ®«ng ®Ỉc B¶ng 1: NhiƯt ®é ®«ng ®Ỉc cđa dung dÞch axit axetic % Khèi lỵng 100 99,6 99,2 98,8 98,4 98,0 97,6 97,2 NhiƯt ®é ®«ng ®Ỉc, oC 16,75 15,84 15,12 14,49 13,86 13,25 12,66 12,09 % Khèi lỵng 96,8 96,4 96 93,46 80,6 50,6 18,1 / NhiƯt ®é ®«ng ®Ỉc, oC 11,48 10,81 10,17 7,1 7,4 19,8 6,3 / Khèi lỵng riªng cđa dung dÞch axit axetic ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i ë nång ®é 77-80% träng lỵng t¹i 15oC (B¶ng2) Gi¸ trÞ cùc ®¹i nµy t¬ng øng víi cÊu SV: Mai V¨n Cêng §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng tróc d¹ng mono hydrat (77% axit axetic) Khèi lỵng riªng cđa axit axetic tinh khiÕt lµ mét hµm phơ thc nhiƯt ®é vµ ®ỵc cho b¶ng3 B¶ng2: Khèi lỵng riªng cđa dung dÞch axit axetic ë 15oC D, g/cm3 1,0070 1,0067 1,0142 1,0214 1,0284 1,0412 1,0523 1,0615 % Khèi lỵng 10 15 20 30 40 50 % Khèi lỵng 60 70 80 90 95 97 99 100 D, g/cm3 1,0685 1,0733 1,0748 1,0713 1,0660 1,0625 1,0580 1,0550 B¶ng3: Sù phơ thc khèi lỵng riªng axit axetic vµo nhiƯt ®é NhiƯt ®é, oC 26,21 34,10 42,46 51,68 63,56 74,92 85,09 D, g/cm3 1,0420 1,0324 1,0246 1,0134 1,0007 0,9875 0,9761 NhiƯt ®é, oC 97,42 106,70 117,52 129,86 139,52 145,60 156,40 D, g/cm3 0,9611 0,9506 0,9391 0,9235 0,9119 0,9030 0,8889 Mét sè ®Ỉc trng vËt lý cđa axit axetic ®ỵc cho b¶ng sau: NhiƯt dung riªng: Axit h¬i, CP 1,110 J/g®é t¹i 25oC Axit láng, CP 2,043 J/g®é t¹i 19,4oC Axit tinh thĨ, CP 1,470 J/gK t¹i 1,5oC NhiƯt kÕt tinh: 195,5 J/g NhiƯt ho¸ h¬i: 394,5 J/g t¹i nhiƯt ®é s«i §é nhít: 11,83 mPa.s t¹i 20oC 10,97 mPa.s t¹i 25oC 8,18 mPa.s t¹i 40oC H»ng sè ®iƯn m«i: 6,170 t¹i 20oC (láng) 2,665 t¹i –10oC (r¾n) SV: Mai V¨n Cêng §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng ChØ sè khóc x¹: 1,3719 Entanpy t¹o thµnh: ∆Ho (láng, 25oC) - 484,50 KJ/mol ∆Ho (khÝ, 25oC) - 432,25 KJ/mol NhiƯt ch¸y, ∆HC - 874,8 KJ/mol NhiƯt ®é chíp ch¸y: 43oC (cèc kÝn) NhiƯt ®é tù bèc ch¸y: 465oC Giíi h¹n nỉ: 4-16%V kh«ng khÝ ¸p st tíi h¹n: 5,786 MPa NhiƯt ®é tíi h¹n: 592,71 oK II TÝnh chÊt ho¸ häc cđa axit axetic: Axit axetic cã c«ng thøc ph©n tư lµ CH 3COOH, lµ axit mét lÇn axit C¸c tÝnh chÊt ho¸ häc cđa nã phÇn lín ®ỵc qut ®Þnh bëi sù cã mỈt cđa nhãm cacbonyl ph©n tư §a sè ph¶n øng lo¹i nµy lµ sù tÊn c«ng nucleophyl cđa t¸c nh©n vµo nguyªn tư C ë nhãm cacboxyl, tiÕp theo lµ c¾t ®øt liªn kÕt C-O Axit axetic lµ mét axit u, h»ng sè ®iƯn li ë 18 oC lµ 1,82 mol/lit MỈc dï axit axetic kh«ng ph¶i lµ chÊt ho¹t ®éng nhng nã cã nhiỊu øng dơng vµ c¸c s¶n phÈm ®iỊu chÕ tõ nã cã gi¸ trÞ th¬ng m¹i cao Axit axetic tham gia ph¶n øng víi rỵu hc olefin ®Ĩ t¹o c¸c este Axit axetic cßn ®ỵc chun ho¸ thµnh acetyl clorit sư dơng t¸c nh©n clo ho¸ nh lµ thonyl clorit Axit axetic lµ nguyªn liƯu ®Çu cho mét sè c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghiƯp Nã cã thĨ chun ho¸ thµnh vinyl axetat qua qu¸ tr×nh xư lÝ víi etylen trªn xóc t¸c kim lo¹i q Ngoµi ra, axit axetic cßn lµ nguyªn liƯu ®Ĩ tỉng hỵp anhydric axetic vµ axit cloaxetic Mét sè tÝnh chÊt ho¸ häc ®iĨn h×nh cđa axit axetic: OSV: Mai V¨n Cêng §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng Trong níc, axit axetic ph©n li CH3COOH + H2O CH3-C= O + H3O+ T¸c dơng víi c¸c kim lo¹i t¹o mi axetat: CH3COOH + Mn (CH3COO)2Mn +H2 Mi cđa AcOH cã gi¸ trÞ sư dơng lín Axetat kÏm, axetat ®ång ®ỵc sư dơng ®Ĩ s¶n xt bét mµu Ngoµi cßn cã axetat s¾t, axetat natri, axetat mangan ®Ĩ lµm xóc t¸c cho qu¸ tr×nh tỉng hỵp h÷u c¬ T¸c dơng víi dung dÞch kiỊm: CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O Mi t¹o thµnh sÏ bÞ ph©n hủ m¹nh níc T¸c dơng víi penta clorua photpho: CH3COOH + PCl5 T¹o axit peraxetic: CH3- C=O + POCl3 + HCl Cl Mét c¸c ph¬ng ph¸p ®iỊu chÕ axit peraxetic lµ oxy ho¸ axit axetic b»ng hydro peroxit H2O2 CH3COOH + H2O2 CH3COOOH + H2O Ph¶n øng nµy x¶y víi sù cã mỈt cđa xóc t¸c H 2SO4 (10-20% träng lỵng) Khi lµm viƯc víi c¸c dung dÞch cã chøa axit peraxetic ®ßi hái ph¶i tu©n theo c¸c qui ®Þnh ®Ỉc biƯt mét c¸ch thËn träng, c¸c thiÕt bÞ ph¶n øng cÇn ph¶i ®ỵc trang bÞ b»ng c¸c chÕ ®é phßng ngõa ®Ỉc biƯt HiƯn ngêi ta dïng axit peraxetic ®Ĩ ®iỊu chÕ c¸c hỵp chÊt epoxy Ph¶n øng thÕ halogen vµo gèc hydrocacbon: Clo ho¸ axit axetic ë 90-100oC víi sù cã mỈt cđa xóc t¸c S, I, P: CH3COOH + Cl2 CH2Cl-COOH + HCl Cïng víi axit mono clorua axetic t¹o thµnh cßn cã c¶ di, tri clorua axit axetic Axit mono clorua axetic ®· ®ỵc sư dơng ®Ĩ ®iỊu chÕ phenyl glixeric, thc trõ cá quan träng ®ã lµ axit 2-4 di clorua phenol axetic vµ mi cu¶ nã SV: Mai V¨n Cêng §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng Sù tỉng hỵp nhÊt trªn c¬ së axit axetic lµ sù ®iỊu chÕ axeton phenol cho h¬i cđa hçn hỵp axit axetic vµ axit benzoic ®i qua xóc t¸c ThO2, MnO2 ë 400-500oC: CH3COOH + C6H5COOH C6H5COCH3 + CO2 + H2O Axeton phenol cã mïi dƠ chÞu ®ỵc sư dơng c«ng nghiƯp h¬ng liƯu ®Ĩ s¶n xt xµ phßng th¬m Ph¶n øng este ho¸: T¸c dơng víi mét nguyªn tư rỵu cã mỈt cđa xóc t¸c axit sunfuric t¹o thµnh este: H2SO4 CH3COOH + ROH CH3COOR + H2O Ph¶n øng víi C2H2 t¹o thµnh monome vinyl axetat CH3COOH +C2H2 CH2=CHOCOCH3 T¸c dơng víi axetylen sù cã mỈt cđa Hg ë nhiƯt ®é 30- 85 oC sÏ t¹o thµnh etyl diaxetat: CH3COOH +C2H2 CH3CH(OCOCH3)2 Vinyl axetat ®ỵc sư dơng ®Ĩ s¶n xt chÊt dỴo, phim kh«ng ch¸y… 10 Ph¶n øng lo¹i níc t¹o thµnh anhydric axetic: Dehydrat ho¸ ph©n tư axit axetic trªn xóc t¸c P 2O5 ®Ĩ ®iỊu chÕ anhydric axetic, tõ ®ã s¶n xt t¬ axetat vµ sỵi nh©n t¹o: 2CH3COOH (CH3CO)2O + H2O 11 Ph¶n øng decacbonyl ho¸: Axit axetic bỊn víi c¸c t¸c nh©n oxy ho¸ m¹nh nh axit cromic, pemanganat TÝnh chÊt nµy ®ỵc øng dơng ®Ĩ tinh chÕ axit axetic khái t¹p chÊt h÷u c¬ H¬i axit axetic cã thĨ chÞu ®ỵc ®Õn nhiƯt ®é 400oC Khi nung nãng qu¸ 420oC, h¬i axit axetic bÞ ph©n hủ t¹o thµnh axeton, cacbonic vµ níc: 2CH3COOH MnO (CH3)2CO + CO2 + H2O 12 Khi cã mỈt c¸c mi cđa axit sufuaric, h¬i axit axetic bÞ ph©n hủ ë díi 300oC t¹o thµnh metanol vµ oxitcacbon: SV: Mai V¨n Cêng 10 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng TÝnh To¸N phÇn Iii: I C¸c sè liƯu ban ®Çu: N¨ng st cđa ph©n xëng s¶n xt: 10000 tÊn/n¨m .Nguyªn liƯu ban ®Çu: axetaldehyt: 99,3% träng lỵng T¹p xchÊt: paraldehyt: 0,2% träng lỵng axit axetic: 0,25% träng lỵng níc: 0,25% träng lỵng HiƯu st chung cđa qu¸ tr×nh: 96% Tỉn thÊt axit axetic: Thµnh phÇn xóc t¸c: 4% axetat mangan: 5% träng lỵng axit axetic: níc: 70% träng lỵng 25% träng lỵng II TÝnh c©n b»ng vËt chÊt: Trong n¨m cã 365 ngµy, nghØ 35 ngµy: 12 ngµy cho viƯc kiĨm tra sưa ch÷a nhá 23 ngµy cho viƯc tu b¶o dìng qui m« lín Nh vËy mét n¨m lµm viƯc: 365 –35 =330 ngµy =7920 giê Tõ n¨ng st thiÕt kÕ ta cã lỵng s¶n phÈm(axit axetic)s¶n xt giê lµ 75000.1000 9469,7 (kg/h) 7920 Do tỉn thÊt axit lµ 4% nªn n¨ng st thùc tÕ lµ: 9469,7 1,04 = 9848,488 kg/h SV: Mai V¨n Cêng 42 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng Khi tiÕn hµnh lµm viƯc thiÕt bÞ ph¶n øng diƠn qu¸ tr×nh oxy ho¸ víi c¸c ph¶n øng chÝnh sau: CH3CHO + 0,5 O2 CH3COOH (1) 2CH3CHO + 1,5 O2 CH3COOCH3 + H2O + CO2 (2) 3CH3 –CHO + O2 CH3 –CH(OCOCH3)2 + H2O 3CH3 –CHO + O2 (3) HCOOH + 2CH 3- COOH + H2O +CO2 (4) 2CH3- CHO + 5O2 4CO2 + 4H2O (5) Tõ ph¶n øng (1) ta cã lỵng axetaldehyt cÇn thiÕt ®Ĩ tỉng hỵp ®ỵc 9848,488 kg axit axetic giê lµ: 9848,488 44 = 7222,22 kg/h 60 Do nguyªn liƯu chØ chøa 99,3 % axetaldehyt vµ ®é chun ho¸ cđa axetaldehyt t¹o s¶n phÈm lµ 96 % nªn lỵng nguyªn liƯu thùc cÇn ®a vµo thiÕt bÞ lµ: 7222,22 0,96 0,993 = 7576,18 kg/h Tõ c¸c sè liƯu ®Çu ta tÝnh ®ỵc thµnh phÇn cđa nguyªn liƯu ®Çu: Axetaldehyt: 7576,18 0,993 = 7523,15 kg/h Paraldehyt: 7576,18 0,002 = 15,15 kg/h Axit axetic: 7576,18 0,0025 = 18,94 kg/h Níc: 7576,18 0,0025 = 18,94 kg/h TÝnh lỵng xóc t¸c láng ®a vµo: Lỵng xóc t¸c láng ®a vµo phï hỵp nhÊt kho¶ng 0,05- 0,1% lỵng nguyªn liƯu, ta chän lµ 0,08 % SV: Mai V¨n Cêng 43 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng Gäi X lµ lỵng xóc t¸c láng ®a vµo th× lỵng axetat mangan lµ 0,05.X Tỉng lỵng dung dÞch ®a vµo ®Ĩ oxy ho¸ (gåm hçn hỵp axxetaldehyt th« vµ xóc t¸c láng) lµ: 7576,18 + X (kg/h) §ång thêi axetat mangan chiÕm 0,08 % tỉng lỵng dung dÞch vµ xóc t¸c láng, ®ã ta cã ®ỵc lỵng axetat mangan lµ: 0,0008(7576,18 + X) Ta cã ph¬ng tr×nh : 0,05.X =0,0008(7576,18 + X) X = 123,19 (kg/h) VËy thµnh phÇn xóc t¸c láng: Axetat mangan: 123,19 0,05 = 6,1595 kg/h Axit axetic: Níc: 123,19 0,7 = 86,233 kg/h 123,19 0,25 = 30,7975 kg/h Trong tÊt c¶ lỵng axetaldehyt ®a vµo ph¶n øng th× chØ cã 96 % axetaldehyt chun ho¸ thµnh axit axetic, cßn l¹i % cã thĨ gi¶ thiÕt chun ho¸ theo c¸c ph¶n øng lµ: ph¶n øng lµ %, ph¶n øng lµ 0,25 %, ph¶n øng la 0,5 %, ph¶n øng lµ 0,25 % Cßn l¹i % cha ph¶n øng VËy lỵng axetaldehyt chun ho¸ theo c¸c ph¶n øng lµ: Ph¶n øng 1: 7523,15 0,96 = 7222,224 kg/h Ph¶n øng 2: 7523,15 0,01 = 75,232 kg/h Ph¶n øng 3: 7523,15 0,0025 = 18,808 kg/h Ph¶n øng 4: 7523,15 0,05 = 37,615 kg/h Ph¶n øng 5: 7523,15 0,0025 = 18,808 kg/h Lỵng axetaldehyt cha ph¶n øng: 7523,15 0,02 = 150,463 kg/h L¬ng oxy cÇn thiÕt ®Ĩ tham gia vµo qu¸ tr×nh oxy ho¸ b»ng tỉng lỵng oxy tham gia vµo c¸c ph¶n øng lµ: Ph¶n øng 1: 7222,224 32 0,5 = 2626,263 kg/h 44 ph¶n øng 2: SV: Mai V¨n Cêng 75,232 32 1,5 44 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng = 41,036 kg/h 44 Ph¶n øng 3: 18,808 32 = 4,56 kg/h 44 Ph¶n øng 4: 37,615 32 = 27,356 kg/h 44 Ph¶n øng 5: 18,808 32 = 34,196 kg/h 44 VËy tỉng lỵng oxy cÇn thiÕt ®Ĩ tham gia vµo qu¸ tr×nh oxy ho¸ lµ: 2626,263 + 41,036 + 4,56 + 27,356 + 34,196 = 2733,411 kg/h Trong qu¸ tr×nh nµy gi¶ sư dïng oxy kü tht víi nång ®é oxy lµ 99,5% vµ møc ®é chun ho¸ cđa oxy qu¸ tr×nh lµ 97 % th× lỵng oxy kü tht cÇn dïng cho qu¸ tr×nh lµ: 2733,411 = 2832,11 kg/h 0,97 0,995 Trong ®ã: Lỵng oxy chiÕm: 2832,11 0,995 = 2817,949 Lỵng nit¬ chiÕm: 2832,11 0,01 = 14,161 kg/h kg/h Lỵng oxy cßn d: 2817,949 - 2733,411 = 84,538 kg/h C¸c s¶n phÈm phơ t¹o thµnh theo c¸c ph¶n øng lµ; Ph¶n øng 2: CH3COCH3: 75,232 74 = 63,263 kg/h 44 H2O: 75,232 18 = 15,388 kg/h 44 SV: Mai V¨n Cêng 45 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng CO2: 75,232 44 = 37,616 kg/h 44 Ph¶n øng 3: CH3CH(OCOCH3): 18,808 146 = 20,803 kg/h 44 H2O : 18,808 146 44 = 2,565 kg/h Ph¶n øng 4: HCOOH: CH3COOH: 37,615 46 = 13,108 kg/h 44.3 37,615 60 = 34,195 kg/h 44 H2O: 37,615 18 = 5,13 kg/h 44 CO2: 37,615 44 = 12,538 kg/h 44 Ph¶n øng 5: CO2: 18,808 44 = 37,616 kg/h 44.2 H2O: 18,808 18 = 15,388 kg/h SV: Mai V¨n Cêng 46 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng 44 Lỵng níc s¶n phÈm th« bao gåm: níc nguyªn liƯu ®Çu, níc s¶n phÈm vµ níc tõ c¸c ph¶n øng Tỉng lỵng níc s¶n phÈm t¹i ®Çu cđa thiÕt bÞ oxy ho¸ lµ: 18,94 + 30,7975 + 15,388 + 2,565 + 5,13 + 15,388= 88,2085 kg/h Tỉng lỵng CO2 s¶n phÈm khÝ khái thiÕt bÞ: 37,616 + 12,538 + 37,616 = 87,77 kg/h Tỉng lỵng axit axetic cã s¶n phÈm t¹i ®Çu cđa thiÕt bÞ oxy ho¸ lµ: 9848,488 + 18,94 + 86,233 +34,195 = 9987,856 kg/h Tõ c¸c sè liƯu trªn ta cã b¶ng c©n b»ng vËt chÊt sau: Nguyªn liƯu vµo Axetaldehyt kü tht Kg/h S¶n phÈm S¶n phÈm láng: Kg/h 7523,15 CH3COOH 9987,856 Paraldehyt 15,15 CH3COOCH3 63,263 CH3COOH 18,94 CH3CH(OCOCH3) 20,803 H2O 18,94 HCOOH 13,108 Paraldehyt 15,15 CH3CHO Xóc t¸c láng: (CH3COO)2Mn 6,1595 H2O 88,2085 CH3COOH 86,233 CH3CHO 150,463 H2O 30,7975 (CH3COO)2Mn 6,1595 Oxy kü tht: S¶n phÈm khÝ: O2 2817,949 O2 84,538 N2 14,161 N2 14,161 10531,48 CO2 Tỉng céng 87,77 10531,48 Tỉng céng SV: Mai V¨n Cêng 47 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng III TÝnh c©n b»ng nhiƯt lỵng: Trong thiÕt bÞ ph¶n øng, ta cã: ΣQvµo = ΣQra ( theo ®Þnh lt b¶o toµn khèi lỵng) Tỉng nhiƯt lỵng vµo: Ta cã: Qvµo = Q0+ Q®n + Qp + Qhåi lu Tỉng nhiƯt lù¬ng : Qra = Qsp+ Qll + Qn©ng + Qm Trong ®ã : Q0 : nhiƯt nguyªn liƯu mang vµo (kj / h) Q®n : nhiƯt cÇn ®èt nãng nguyªn liƯu ®Õn nhiƯt ®é ph¶n øng (kj / h) Qp : nhiƯt c¸c ph¶n øng sinh (kj / h) Qhåi lu : nhiƯt c¸c chÊt håi lu mang l¹i (kj / h) Qsp : nhiƯt s¶n phÈm mang ngoµi (kj / h) Qll : nhiƯt lÊy th«ng qua lµm l¹nh (kj / h) Qn©ng : nhiƯt t¸ch n©ng nhiƯt ®é CH3CHO håi lu l¹i ®Õn nhiƯt ®é ph¶n øng (kj / h) Qm : nhiƯt lỵng mÊt m¸t m«i trêng (kj / h) TÝnh lỵng nhiƯt nguyªn liƯu mang vµo : Chän nhiƯt ®é ban ®Çu cđa nguyªn liƯu lµ nhiƯt ®é m«i trêng vµ lÊy b»ng 200C Ta cã : Q0 = Qaxetaldehyt + Qoxy kÜ tht + Qdd xóc t¸c Ta cã lỵng nhiƯt cđa dung dÞch gåm n cÊu tư t¹i nhiƯt ®é t : Q = t Σ Gi Ci Trong ®ã: , Kj/h (1) i=1–n G i : Khèi lỵng cđa cÊu tư thø i , Kg/h Ci : NhiƯt dung riªng cđa cÊu tư thø i , Kj/Kg.®é Tra sỉ tay tËp I qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c«ng nghƯ ho¸ chÊt ta ®ỵc nhiƯt dung riªng cđa tõng chÊt ë 200C vµ at CÊu tư Cp (kj / kg ®é) CH3CHO 1,38 Paraldehyt 1,825 1,994 SV: CH Mai3COOH V¨n Cêng H2O 4,18 CÊu tư O2 N2 Cp (kj / kg ®é) 0,9252 1,047 48 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng NhiƯt dung riªng cđa hỵp chÊt ho¸ häc dỵc x¸c ®Þnh : M Cp = Σ Ci ni [ I – 152 ] Víi : M : khèi lỵng ph©n tư cđa hỵp chÊt ni : sè nguyªn tư cđa c¸c nguyªn tè hỵp chÊt NhiƯt dung riªng cđa mangan axetat : M Cp = nC Cc + nH CH + nO CO + nMn CMn 173 Cp = 11700 + 18000 + 25100 + 33500 Suy C p ( Mn ( CH 3COO ) ) = 1,67 (kj / kg ®é) NhiƯt lỵng dung dÞch CH3CHO ki’ tht mang vµo : Qaxetaldehyt kÜ tht = 20 ( 7523,15 1,38 + 15,15 1,825 + 18,94 1,994 + 18,94 4.18) = 210530,6262 (kj / h) NhiƯt lỵng xóc t¸c mang vµo : Qxóc t¸c = 20 ( 6,1595 1,67 + 86,233 1,994 + 30,7975 4,18 ) = 6219,37 (kj / h ) NhiƯt lỵng oxy kÜ tht mang vµo : Qoxy kÜ tht = 20 ( 2817,949 0,9252 + 14,161 1,047) = 52439,86 (kj / h) VËy : Q0 = 210530,63 + 6219,37 + 52439,86 = 269189,86 (kj / h ) TÝnh nhiƯt lỵng cÇn ®Ĩ ®èt nãng nguyªn liƯu ®Õn nhiƯt ®é ph¶n øng : NhiƯt lỵng cÇn thiÕt ®Ĩ ®èt nãng nguyªn liƯu ban ®Çu ®Õn nhiƯt ®é ph¶n øng ®ỵc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc : Q®n = ∆t ∑ C i Gi Trong ®ã : ∆t = t2 – t1 = 60 – 20 = 400C ttb = (t2 + t1) / = (60 + 20 ) / = 400C NhiƯt dung riªng cđa c¸c cÊu tư t¹i 400C : SV: Mai V¨n Cêng 49 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng CÊu t’ CH3CHO Paraldehyt CH3COOH H2O C (kj / kg ®é) 1,38 1,947 2,1 4,18 CÊu tư N2 O2 C ( kj / kg ®é) 1,046 0,9272 NhiƯt lỵng cÇn ®èt nãng dung dÞch CH3CHO kÜ tht ®Õn nhiƯt ®é ph¶n øng : Qaxetaldehyt kÜ tht = 40.(7523,15.1,38 + 15,15.1,947 + 18,94.2,1 + 18,94.4,18) = 421215,49 (kj / h) NhiƯt lỵng cÇn ®Ĩ ®èt nãng oxy kÜ tht mang vµo : Qoxy kt = 40 ( 2817,949 0,9272 + 14,161 1,046 ) = 105104,59 (kj / h) NhiƯt lỵng cÇn ®Ĩ ®èt nãng dung dÞch xóc t¸c : Qxóc t¸c = 40 ( 6,1595 1,67 + 86,233 2,1 + 30,7975 4,18) = 12804,37 (kj / h ) VËy : Q®n = 421215,49 + 105104,59 + 12804,37 = 539124,45 (kj / h ) TÝnh nhiƯt lỵng CH3CHO håi lu mang trë l¹i : Trong 150,463 kg CH3CHO cha ph¶n øng , ta gi¶ thiÕt 34% lỵng CH3CHO t¸ch theo pha h¬i cßn 66% lu l¹i pha láng Gi¶ sư r»ng CH3CHO ë thĨ h¬i ®ỵc ngng tơ vµ håi lu tn hoµn trë l¹i thiÕt bÞ oxy ho¸ ë 200C , ta cã : Lỵng nhiƯt CH3CHO håi lu mang vµo : Qhl = (150,463 0,34 ) 1,38 20 = 1411,94 (kj / h) TÝnh lỵng nhiƯt cđa ph¶n øng: Qp Q = G ⋅ ∆H , Kcal/h Ta cã: Víi ∆H: HiƯu øng nhiƯt cđa ph¶n øng C¸c ph¶n øng x¶y ra: CH3CHO + 1/2O2 SV: Mai V¨n Cêng → CH3COOH (1) 50 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng → 2CH3CHO + 3/2O2 3CH3CHO + 3CH3CHO + 3O2 2CH3CHO → O2 + CH3COOCH3 + H2O + CO2 CH3CH(OCOCH3)2 + H2O (2) (3) → HCOOH + 2CH3COOH + H2O+ CO2 (4) 5O2 → 4CO2 +H2O (5) Tra sỉ tay ho¸ lý ta ®ỵc c¸c th«ng sè hiƯu øng nhiƯt cđa c¸c chÊt + ë ph¶n øng (1), ta cã : ∆HC (CH3COOH) = - 3,472.103 , ∆HC (CH3CHO) = - 6,477.103 , kcal/kg kcal/kg Suy ra: ∆H1 =[ -6,477 – ( - 3,472 )].103 = - 3,005.103 , kcal/kg = -12581 (kj / kg) Do vËy nhiƯt lỵng cđa ph¶n øng Q1= 7222,224 12581 = 90862800,14 , kj/h + ë ph¶n øng (2) ∆HC (CH3COOCH3) = - 5,823.103 kcal/kg ∆HC (CH3CHO) = - 6,477.103 , kcal/kg Suy : ∆H2 = [2(-6,477) – (- 5,823)].103 = -7,131.103 , kcal/kg = - 29856 (kj / kg ) Do ®ã nhiƯt lỵng cđa ph¶n øng (2) : Q2 = 29856 75,232 = 2246126,59 , kj/h + ë ph¶n øng (3) : ∆HC (CH3CH(OCOCH3) = -3,472.103 ∆HC (CH3CHO) , kcal/kg = -6,477.103 , kcal/kg Suy : ∆H = [ - 3.6,477 – (- 3,472)].103 = -15.959.103 , kcal/kg = -66817 , kj / kg Do vËy nhiƯt lỵng cđa ph¶n øng (3) lµ : Q3 = 18,808 66817 = 1256694,14 , kj/h + ë ph¶n øng (4) : ∆Hc (HCOOH) = - 1,042.103 kcal/kg SV: Mai V¨n Cêng 51 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng ∆Hc (CH3CHO) = - 6,477.103 kcal/kg ∆Hc (CH3COOH) = - 3,472.103 kcal/kg Suy : ∆H= ( -3 6,477 + 1,042 + 2.3,472 ) 103 = -11,445 103 kcal/kg = - 47918 (kj / kg ) Q4 = 37,615 47918 = 1802435,57 kj/h + Ph¶n øng (5) ∆Hc (CH3CHO)= -6,477.103, kcal/kg ∆H5 = 2.(-6,477.103) = -12,954.103, kcal/kg = 54236 (kj / kg ) Q5 = 18,808 54236 = 1020070,69 , kj/h Ta tÝnh ®ỵc nhiƯt lỵng cđa ph¶n øng Qp Qp =90862800,14+2246126,59+1256694,14 + 1802435,57 + 1020070,69 Qp = 97188127,13 , kj/h TÝnh lỵng nhiƯt s¶n phÈm mang : S¶n phÈm ®i khái thiÕt bÞ oxi ho¸ cã nhiƯt ®é 700C bao gåm c¶ d¹ng : h¬i vµ láng T¹i 700C tra sỉ tay qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c«ng nghƯ ho¸ chÊt tËp I ta cã : CÊutư(trong pha Cp ( kj / kg 0C) h¬i) CH3CHO O2 N2 CO2 1,24 0,932 1,046 0,9068 CÊu tư (trong Cp ( kj / kg 0C) dung dÞch) CH3COOH CH3- COO-CH3 HCOOH Paraldehyt H2O CH3-CHO 2,2615 1,96 2,2675 II.2 TÝnh nhiƯt lỵng s¶n phÈm mang ra: Q3 = G.Cp.T2 SV: Mai V¨n Cêng 52 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng Víi T2: nhiƯt ®é s¶n phÈm mang còng chÝnh lµ nhiƯt ®é ph¶n øng :T2 =75°C Coi nhiƯt dung riªng cđa axit axetyd, metyl axetad, etylen axetad gÇn gièng nhau: Cp= 0,55 kcal/kg®é + NhiƯt lỵng axit axetid mang ra: Q31= 1290,427 0,55.75 = 53230,114 kcal/h + NhiƯt lỵng metyl axetat mang ra: Q32= 8,187 0,55 75 = 337,714 kcal/h +NhiƯt lỵng etylen axetat mang ra: Q33= 2,692 0.55 75 = 111,045 kcal/h + NhiƯt dung cđa níc: Cp (H2O)= 1,05 kcal/kg®é NhiƯt lỵng níc mang ra: Q34= 10,66.1,05.75 = 839,475, kcal/h + Cp (O2)= 0,222 kcal/kg.®é NhiƯt lỵng oxy d mang ra: Q35= 7,219.0,222.75 = 120,196, kcal/h + Cp (HCOOH)= 0,543 kcal/kg®é NhiƯt lỵng HCOOH mang ra: Q36= 1,696.0,543.75 = 69,070, kcal/h + Cp (CO2)= 0,213 kcal/kg.®é NhiƯt lỵng CO2 mang ra: Q37= 11,359.0,213.75 = 181,460, kcal/h + Cp(N2)=0,25 kcal/kg.®é NhiƯt lỵng N2 mang ra: Q38= 3,646 0,25.75 = 68,363, kcal/h + Cp (axetaldehyt)= 0,327 kcal/kg.®é NhiƯt lỵng axetaldehyt mang ra: Q 39= 1,961 0,327.75 = 48,094, kcal/h +Cp(paraldehyt)=0,327 kcal/kg®é Q30= 19,472 0,327 75 = 477,551 kcal/h SV: Mai V¨n Cêng 53 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng VËy nhiƯt lỵng s¶n phÈm mang ra: Q3= 53230,114+337,714+111,045+839,475+120,196+69,070+181,46 + +68,363+48,094+477,551=55483,081 kcal/h (Bá qua nhiƯt lỵng axetad Mangan mang v× khèi lỵng qu¸ nhá ) §ång thêi qu¸ tr×nh ph¶n øng cã phÇn nhiƯt lỵng mÊt m¸t, xem nhiƯt lỵng mÊt m¸t chiÕm 5% nhiƯt lỵng vµo: Qm= 0,05.( Q1+ Q2) = 0,05.( 14212,208 + 3004115,128 ) = 150916,367, kcal/h Ngoµi cßn phÇn nhiƯt lỵng tiªu tèn níc lµm m¸t lÊy ®i: QT = ( Q1+ Q2) - ( Qm + Q3 ) = =(14212,208 + 3004115,128) – (150916,367 + 55483,081) = 2811927,888, kcal/h Tõ ®©y, ta lËp ®ỵc b¶ng c©n b»ng nhiƯt lỵng: Cêu tư NhiƯt lỵng vµo CÊu tư NhiƯt lỵng Axetaldehyt (Kcal/h) 11877,737 CH3COOH (Kcal/h) 53230,114 Paraldehyt 23,924 CH3COOCH3 337,714 CH3COOH 141,339 CH3CH(OCOCH3)2 111,045 H2O 145,834 H2O 839,475 N2 22,775 HCOOH 69,07 Ph¶n øng (1) 2808599,21 O2(d) 120,196 Ph¶n øng (2) 69427,416 CO2 181,46 Ph¶n øng (3) 38844,206 N2 68,363 Ph¶n øng (4) 55714,26 Axetaldehyt 48,093 Ph¶n øng (5) 31530,036 Paraldehyt 477,551 MÊt m¸t 150916,367 Tiªu tèn 2811927,888 Tỉng céng 3018327,336 Tỉng céng 3018327,336 SV: Mai V¨n Cêng 54 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng KÕt ln Sau mét thêi gian nghiªn cøu, thùc hiƯn ®Ị tµi.Víi sù híng dÉn tËn t×nh cđa thÇy §µo V¨n Têng em ®· hoµn thµnh ®ỵc ®å ¸n m«n häc víi ®Ị tµi “ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt axit axetic tõ axetaldehyd, n¨ng st 75000 tÊn/n¨m “ gåm c¸c néi dung nh sau: - Tr×nh bµy phÇn lý thut tỉng quan vỊ axit axetic vµ ®a ®ỵc c¸c ph¬ng ph¸p tỉng hỵp axit axetic tõ tríc ®Õn - §a d©y chun s¶n xt axit axetic b»ng c¸ch oxy ho¸ axetaldehyd - TÝnh to¸n c©n b»ng vËt chÊt vµ c©n b»ng nhiƯt lỵng Qua ®å ¸n nµy ®· gióp em biÕt ®ỵc ph¬ng ph¸p s¶n xt axit axetic tõ axetaldehid Do ®iỊu kiƯn vµ thêi gian lµm ®å ¸n cã h¹n, kh¶ n¨ng vµ kinh nghiƯm b¶n th©n cßn h¹n chÕ nhÊt lµ viƯc dÞch tµi liƯu níc ngoµi v× thÕ ®å ¸n kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt Mong thÇy th«ng c¶m vµ chØ nh÷ng sai sãt nµy ®Ĩ em rót ®ỵc kinh nghiƯm b¶n ®å ¸n tèt nghiƯp s¾p tíi Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n Hµ Néi ngµy 17 th¸ng n¨m 2005 Sinh viªn SV: Mai V¨n Cêng 55 §å ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tập thể tác giả, sổ tay trình thiết bò công nghệ hoá chất NXB khoa học kỹ thuật 1992-tập Tập thể tác giả, sổ tay trình thiết bò công nghệ hoá chất NXB khoa học kỹ thuật 1999-tập Phan Minh Tân Công nghệ tổng hợp hữu hoá dầu trường đại học bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh 1993-tập Phan Minh Tân Công nghệ tổng hợp hữu hoá dầu trường đại học bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh 1994-tập 5.Bộ môn tổng hợp hữu Hoá học kỹ thuật tổng hợp hữu đại học bách khoa Hà nội-1974 Ullmann’s encyclopendia of industrial chemistry-Vol A1 SV: Mai V¨n Cêng 56 [...]... th¸p trong cã ®Ỉt c¸c èng xo¾n lµm l¹nh d ¶nh hëng cđa ¸p st: Nãi chung ¸p st Ýt ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh Tuy nhiªn do axetaldehyt lµ chÊt láng dƠ bay h¬i vµ ®iỊu kiƯn lµm viƯc trong pha láng nªn ngêi ta thùc hiƯn qu¸ tr×nh ë ¸p st 3 ÷ 4 at ®Ĩ gi÷ cho axetaldehyt ë thĨ láng t¹i nhiƯt ®é 60 ÷ 70oC NÕu ¸p st qu¸ cao th× tèn kinh phÝ chÕ t¹o thiÕt bÞ SV: Mai V¨n Cêng 31 §å ¸n m«n häc e GVHD: GS-TS §µo V¨n... g©y nỉ V× vËy cÇn ph¶i khèng chÕ hµm lỵng axetaldehyt thÝch hỵp cho vµo + Oxy: VËn tèc oxy ho¸ kh«ng phơ thc vµo nång ®é oxy mµ chØ phơ thc vµo tèc ®é hoµ tan khÝ oxy vµo khèi láng (u tè khch t¸n khi chun oxy tõ pha khÝ vµo pha láng) b ¶nh hëng cđa xóc t¸c: Xóc t¸c sư dơng cho qu¸ tr×nh oxy ho¸ CH 3CHO cã t¸c dơng lµm t¨ng tèc ®é ph¶n øng vµ híng ph¶n øng theo chiỊu t¹o s¶n phÈm chÝnh vµ ®¶m b¶o sù ch¶y... t¸n däc theo èng ph¶n øng S¶n phÈm ph¶n øng ®ỵc lµm l¹nh vµ ®a ®Õn thiÕt bÞ ph©n ly ¸p st cao (d) KhÝ th¶i ®ỵc ®a vµo th¸p rưa (o) phÇn láng ®ỵc gi¶n në tíi ¸p st 0,5 1 MPa trong thiÕt bÞ ph©n ly ¸p st trung b×nh (e) KhÝ tho¸t ra còng ®ỵc vµo th¸p rưa (o), phÇn láng tõ thiÕt bÞ ph©n ly ¸p st trung b×nh ®ỵc ®a ®Õn bng gi¶n në (f) KhÝ ra khái bng ®ỵc ®a ®Õn thiÕt bÞ rưa (p) KhÝ tõ thiÕt bÞ rưa vµ th¸p... ¸n m«n häc GVHD: GS-TS §µo V¨n Têng Khi nhiƯt ph©n gç ngêi ta thu ®ỵc mét hçn hỵp láng vµ h¾c Ýn l¾ng xng Hçn hỵp nµy lµ dung dÞch cđa nhiỊu hỵp chÊt trong ®ã chđ u lµ axit axetic, rỵu metylic, metylaxetat, axeton vµ mét phÇn h¾c Ýn hoµ tan do sù cã mỈt cđa axit axetic vµ mét sè chÊt kh¸c Thµnh phÇn cđa hçn hỵp chÊt láng nµy phơ thc vµo gièng, chÊt lỵng vµ ®é Èm cđa gç Nãi chung ph¬ng ph¸p s¶n xt axit... cét t¸ch axit formic vµ cét tỉng hỵp s¶n phÈm Theo c«ng nghƯ Bayer thùc hiƯn dùa trªn qu¸ tr×nh oxy ho¸ sec-butyl axetat trong pha láng §Çu tiªn n-buten ph¶n øng víi axit axetic ë 100-120 oC vµ 1,9MPa ®Ĩ t¹o thµnh sec-butylaxetat Sau ®ã sec-butylaxetat bÞ oxy ho¸ trong pha láng t¹i 200oC vµ 6,3MPa HiƯu st thu ®ỵc axit axetic lµ 58% Giai ®o¹n tinh chÕ s¶n phÈm ®ỵc thùc hiƯn trong 4 cét theo ph¬ng ph¸p... cét th¸p kiĨu sđi bät, lo¹i nµy ®¬n gi¶n vµ dïng phỉ biÕn cho ph¶n øng khÝ- láng Cét th¸p kiĨu sđi bät lµ th¸p rçng chøa ®Çy dung dÞch ph¶n øng, khÝ cho vµo phÇn nhiỊu ë ®¸y th¸p qua bé phËn t¹o thµnh nh÷ng bät nhá ®Ịu kh¾p tiÕt diƯn cđa th¸p PhÇn ®Ønh th¸p cã ®êng kÝnh lín h¬n ®Ĩ vËn tèc khÝ gi¶m xng kh«ng n¹p ®Çy chÊt láng, cã ®Ưm vßng gèm ®ãng vai trß gom c¸c h¹t níc, khÝ bay h¬i Cét th¸p lµm viƯc... nhê thÕ mµ ë bé phËn lµm ngi (5) tõ khÝ sÏ ngng tơ ®ỵc phÇn cßn d cđa h¬i x¨ng PhÇn ngng tơ nµy sÏ ®a trë l¹i vỊ th¸p (1) ®Ĩ oxi ho¸ III S¶n xt axit axetic b»ng ph¬ng ph¸p oxy ho¸ axetaldehyt trong pha láng: 1 C¬ chÕ ph¶n øng: Qu¸ tr×nh oxy ho¸ axetaldehyt ®Ĩ t¹o thµnh axit axetic x¶y ra theo c¬ chÕ t¹o gèc tù do, trong ®ã sinh ra s¶n phÈm trung gian lµ axit peraxetic (ph¬ng tr×nh (3)) O O CH3-C-H + R*... cđa cacbon monoxit còng ph¶i cao ®Ĩ ỉn ®Þnh phøc [Cd(CO)4] – S¶n phÈm phơ cđa BASF lµ CH4, CH3CHO, C2H5OH, C2H5COOH, CO2 Kho¶ng 3,5% CH3OH ph¶n øng mÊt m¸t díi d¹ng metan, 4,5% díi d¹ng s¶n phÈm phơ láng, 2% díi d¹ng khÝ th¶i Kho¶ng 10% CO nguyªn liƯu bÞ biÕn ®ỉi thµnh CO2 theo ph¶n øng chun ho¸ khÝ h¬i níc CO + H2O → CO2 + H2 (9) Qu¸ tr×nh Mosanto dïng xóc t¸c rhodi cacbonyl vµ chÊt kÝch ®éng iodua... ®é ¶nh hëng ®Õn nång ®é axit peraxetic tøc lµ ¶nh hëng ®Õn vËn tèc oxy ho¸ Khi t¨ng nhiƯt ®é sÏ thóc ®Èy ®ỵc c¸c giai ®o¹n ph¶n øng, ®Ỉc biƯt lµ ph¶n øng ph©n hủ axit peraxetic Qu¸ tr×nh oxy ho¸ pha láng axetaldehyt thêng ®ỵc tiÕn hµnh trong kho¶ng nhiƯt ®é 60 ÷ 80oC NÕu nhiƯt ®é thÊp h¬n sÏ dÉn tíi tÝch tơ hỵp chÊt axit peraxetic trong ph¶n øng vµ ph¸t sinh hiƯn tỵng nỉ NÕu nhiƯt ®é t¨ng cao qu¸ tuy... nªn chi phÝ ®Çu t ban ®Çu Ýt h¬n S¶n phÈm cđa c«ng nghƯ Monsanto ®ỵc lÊy ra bªn c¹nh sên th¸p lµm s¹ch nªn ®é tinh khiÕt cao do Ýt lÉn c¸c cÊu tư nỈng vµ nhĐ II Oxy ho¸ trùc tiÕp c¸c HC no Oxy ho¸ pha láng(LPO) mét sè hydrocacbon bÐo, ®Ỉc biƯt lµ ®èi víi c¸c HC cã cÊu tróc m¹ch th¼ng, dµi cã thĨ lµ mét ph¬ng ph¸p ®Ĩ s¶n xt ra c¸c axit cacboxylic n-butan lµ nguyªn liƯu ®Ỉc biƯt thÝch hỵp ®Ĩ s¶n xt axit