Đồ Án Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Phenol Công Suất 78000 tấn/Năm

Nhóm –OH, -O là tác nhân hoạt động mạnh hơn sovới – OH *.Nitro hoá: Dùng HNO3 loãng, nhiệt độ to = 20oc thì mới thu đợc sản phẩm mono_nitrophenol và ngay cả ở điều kiện đó thì hiệu suất

Mục lục

Trang

Lời cảm ơn 4

Mở đầu 5

Phần I : Tổng quan lý thuyết 7

Chơng I Tính chất của nguyên liệu và sản phẩm: 7

I Tính chất của nguyên liệu: 7

I.1 Tính chất của SO2: 7

I.1.1 Tính chất Vật Lý: 7

I.1.2 Tính chất hoá học: 7

I.2 Tính chất của H2SO4: 7

I.2.1 Tính chất Vật Lý: 7

I.2.2 Tính chất hoá học: 8

I.3 Tính chất của NaOH: 8

I.3.1 Tính chất Vật Lý: 8

I.3.2 Tính chất hoá học: 9

I.4 Ttính chất của bezen: 9

I.4.1 Tính chất vật lý: 9

I.4.2 Tính chất hoá học: 10

II Tính chất của sản phẩm: 11

II.1 Tính chất Phenol: 11

II.1.1 Tính chất vật lý: 11

II.1.2 Tính chất hoá học: 12

II.2 ứng dụng của Phenol: 15

III Tính chất của Na2SO3: 16

Chơng II: Các phơng pháp sản xuất phenol 17

I Sản xuất Phenol bằng phơng pháp clo hoá benzen: 17

I.1 Thuỷ phân clo hoá Benzen bằng Kiềm: 17

I.1.1 Cơ sở của phơng pháp: 17

I.1.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 18

I.2 Thủy phân clo benzen bằng nớc: 21

II Sản xuất Phenol bằng phơng pháp oxi hoá Cumen: 22

II.1 Cơ sở của phơng pháp: 22

II.2 Dây chuyền sản xuất: 23

II.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 23

II.2.2 Thuyết minh dây chuyền sản xuất 25

III Sản xuất Phenol bằng phơng pháp oxy hoá toluen: 26

III.1 Cơ sở của phơng pháp: 26

III.2 Sơ đồ quy trình sản xuất: 28

IV Sản xuất Phenol bằng phơng pháp Dehidro hoá hỗn hợp CyCloHecxanol – CyCloHecxanone: 30

V Phơng pháp sản xuất Phenol qua Benzen Sulfoaxit: 31

V.1 Cơ sở của phơng pháp: 31

V.1.1 Phản ứng sulfo hoá: 31

V.1.2 Giai đoạn nung chảy: 36

V.2 Giai đoạn axit hoá (phân hủy Phenolat): 40

VI Thuyết minh dây chuyền sản xuất Phenol: 40

Phần II: Tính toán 44

I Các số liệu đầu vào của qúa trình sản xuất: 44

II Tính cân bằng vật chất: 45

II.1 Tính cân bằng vật chất cho qúa trình sulfo hóa: 45

II.2 Tính cân bằng cho qúa trình trung hoà: 49

II.3 Tính cân bằng cho qúa trình nung chảy kiềm: 52

II.4 Qúa trình dập tắt: 56

II.5 Qúa trình lọc: 56

II.6 Tính toán cân bằng cho qúa trình axit hóa: 57

II.7 Qúa trình lắng: 60

II.8 Qúa trình chng cất: 60

III Tính cân bằng nhiệt lợng trong các qúa trình sản xuất: 61

III.1 Cân bằng nhiệt lợng của qúa trình sunpho hóa: 61

III.2 Tính cân bằng nhiệt lợng cho qúa trình nóng chảy kiềm: 67

III.3 Nhiệt lợng do phản ứng tỏa ra: 72

IV Tính toán thiết bị chính: 74

IV.1.Tính chiều cao và đờng kính thiết bị chính: 74

IV.2 Tính toán cơ khí của thiết bị chính: 75

IV.2.1 Tính chiều dày thân tháp: 75

IV.2.2 Tính đờng kính ống dẫn sản phẩm và nguyên liệu: 77

IV.2.3 Chọn bích nối thiết bị: 78

IV.2.4 Cấu tạo của chóp và ống chảy chuyền: 78

Phần III: Tính toán kinh tế 83

I Vốn đầu t cho phân xởng: 83

I.1 Vốn đầu t cố định: 83

II.2 Vốn đầu t lu động: 84

I.3 Vốn đầu t ban đầu: 84

II Hoạch toán chi phí khác: 84

III Chi phí chung cho phân xởng: 85

IV Giá thành và lợi nhuận: 86

V Xác định hiệu quả kinh tế và thời gian thu hồi vốn: 88

Phần IV: An toàn lao dộng 89

Kết luận 91

Tài liệu tham khảo 92

Lời cảm ơn

Em xin chân thành cảm ơn TS Hoàng Xuân Tiến ngời đã tận tình hớngdẫn giúp đỡ ân cần và tận tình chỉ bảo của thầy đã giúp em hiểu đợc nhữngvấn đề cần thiết và hoàn thành bản đồ án này đúng thời gian qui định

Tuy nhiên với khối lợng công việc lớn, hoàn thành trong thời gian cóhạn nên em không thể tránh khỏi những sai sót và vớng mắc nhất định Vậy

em kính mong các thầy giáo, cô giáo chỉ bảo cho em

Một lần nữa cho em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy giáo côgiáo trong bộ môn Công nghệ Hữu cơ - Hoá Dầu đã tạo điều kiện giúp đỡ emtrong thời gian vừa qua

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Ngô Thị Nghĩa

mở đầu

Phenol hay còn gọi là axít Cacbonxylic hay đợc gọi là hydroxy benzen Cócông thức hoá học là C6H5OH Phenol đợc phát hiện vào năm 1834 bởiF.RUNGE Nó là chất ban đầu trong dãy đồng đẳng của các hợp chất có nhómhydroxyl (OH) liên kết trực tiếp vào vòng thơm Phenol tồn tại nh một cấu tử

tự do hoặc là một phần của sản phẩm tự nhiên và vô cơ

Ví dụ nh: Nó là thành phần của Lignin và từ đó nó có thể thoát ra từ quátrình thuỷ phân Phenol giống sản phẩm trao đổi chất và thoát ra một lợngthông thờng 40g/l của một ngời Với một lợng lớn hơn trong quá trình cốc hoáthan đá, hoặc là quá trình cacbon hoá gỗ than nâu, than biến tính Cao và trongquá trình Crăcking dầu mỏ ở nhiệt độ thấp

Ban đầu Phenol đợc chiết từ nhựa than đá Và chỉ sau đó do sự tiêu thụtăng cao để đáp ứng nhu cầu ngời ta đã tiến hành quá trình tổng hợp để tạo raPhenol Phơng pháp tổng hợp đầu tiên đó là quá trình sunfua hoá Benzen vàclo hoá Benzen Ngày nay những quá trình này gần nh đợc thay thế bằngnhững quá trình hiện đại hơn, chủ yếu là quá trình oxy hoá cumen Trongcông nghiệp hoá dầu

Phenol đợc coi là nguyên liệu hết sức quan trọng cho rất nhiều quá trìnhtrung gian cũng nh tạo sản phẩm cuối cùng trong công nghiệp hoá dầu Ngoài

ra nó còn đợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Trong công nghiệp chất dẻo Phenol là nguyên liệu dùng để điều chế ranhựa Phenol_ formandehit Điều chế polystyren dùng làm nguyên liệu cách

Ngoài ra, Phenol còn nguyên liệu để sản xuất phẩm nhuộm, thuốc nổ

Do có tính chất diệt khuẩn, nên Phenol đợc dùng trực tiếp nh chất sát trùng,tẩy uế Điều chế chất diệt mốc, chất hoạt động bề mặt

Do đó từ lâu trên thế giới việc nghiên cứu để sản xuất có chất lợng cao,giá thành hạ đã đợc nhiều nớc quan tâm ở Việt Nam công nghiệp sản xuấtPhenol cha phát triển, nguồn cung cấp Phenol chủ yếu từ chng cất than đá, nh-

ng không thỏa mãn nhu cầu trong nớc phần lớn lợng Phenol phải nhập từ nớcngoài Vì vậy vấn đề nghiên cứu các phơng pháp sản xuất Phenol có một ýnghĩa hết sức quan trọng về cả kinh tế lẫn vấn đề kỹ thuật

Phần I : Tổng quan lý thuyết

Chơng I Tính chất của nguyên liệu và sản phẩm:

I Tính chất của nguyên liệu:

I.1 Tính chất của SO 2 :

I.1.1 Tính chất Vật Lý:

Là chất khí không màu, có mùi khó chịu đặc biệt, có tính chất tẩy mầumạnh, ở điều kiện tiêu chuẩn 1 lít nặng 2,9266 g, tỷ trọng 2,2638 (Đối vớikhông khí) SO2 dễ tan trong nớc và tạo thành axit H2SO3, tan đợc trong rợu,ete, tan trong long não với tỷ lệ 300 : 1 theo thể tích (tạo thành dung dịchlỏng) không cháy và không duy trì sự cháy

I.1.2 Tính chất hoá học:

SO2 là oxit axít, tính chất hoá học chủ yếu của nó là khử mạnh và oxihoá yếu Khi tan trong nớc thì SO2 phản ứng với nớc theo sơ đồ sau:

H2SO4 là chất lỏng sánh nh dầu, không màu tỷ trọng riêng 1,859 ở 0oC

và d= 1,37 g/cm3 ở 15oC Các phần tử liên kết với nhau bằng liên kết hiđrô, khilàm sạch sẽ hoá rắn thành những tinh thể nóng chảy ở 10,49oC

Tuy nhiên axit lỏng có thể chậm đông ở dới 0oC Ơ 30oC đến 40oC bắt

đầu bốc khói và khi đun tiếp sẽ tạo ra hơi SO3 bắt đầu soi ở 290oC Và nhiệt độ

H2SO4 và sôi ở 338oC

H2SO4 cả thảy là 0,003 mmHg H2SO4 Thơng mại(oleum) là hỗn hợpchứa những lợng thay đổi H2SO4 và H2S2O7

I.2.2 Tính chất hoá học:

H2SO4 có những tính chất hoá học chủ yếu sau: Là một axit mạnh, oxihoá, Sunfathoa, hiđrat hóa

Trong dung dich nớc H2SO4 là axit mạnh ở nấc đầu tiên, nấc thứ 2 nó

điện ly yếu hơn:

H2SO4  H+ + HSO4

-HSO4-  H+ + SO4-

Axit H2SO4 nồng độ lớn hơn 65%, nguội không tác dụng với sắt

Với một số phi kim nh P, S, C bị H2SO4 oxi hoá hoặc axit tơng ứng

2 H2SO4 + S  3SO2 + H2O

Tính chất Sunfua hoá hợp chất hữu cơ vòng thơm của H2SO4 thể hiện ởphản ứng

ArH + H2SO4  ArSO3H + H3O+ + HSO4

Do đó khi làm việc với H2SO4 đặc cần phải cẩn thân, nếu bị dây vào da thìphải rửa ngay bằng một lợng nớc lớn

I.3 Tính chất của NaOH:

I.3.1 Tính chất Vật Lý:

Là khối tinh thẻ không màu,trọng lợng riêng bằng 2,02 Hấp thụ nhanh

CO2 và H2O của không khí chảy rữa và biến thành Na2CO3 có Tc = 327,3 + 0,9, Ts 1388oC, dễ tan trong nớc, tan nhiều trong Rợu và không tan trong ete khi

NaOH.0,5H2O, hệ đơn tà sẽ tách ra

áp suất hơi nớc trên NaOH ngần bằng 0,16 mmHg, chứng tỏ nó là hàmkhô tốt khi cho không khí ẩm chạy qua ống chứa NaOH

I.3.2 Tính chất hoá học:

NaOH có tính bazơ mạnh, nó dễ dàng phản ứng với axit tạo muối:

I.4.2 Tính chất hoá học:

Benzen là 1 vòng 6 cạnh đều và phẳng Theo quan điểm hiện tại mỗinguyên tử các bon trong vòng Benzen sử dụng 3 obitan để tạo nên liên kết .Còn ocbitan thứ t là obitan P có trục đối xứng thẳng góc với mạt phẳng phân

tử, nó xen phủ với các ocbitan của 2 nguyên tử cacbon bên cạnh hình thànhliên kết ∏ ở khắp vòng

Do cấu tạo đặc biệt nh vậy, Benzen là một hợp chất vòng bền vững tơng

đối dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng với phản ứng oxihóa

II Tính chất của sản phẩm:

II.1 Tính chất Phenol:

II.1.1 Tính chất vật lý:

Phenol là chất rắn, kết tinh dạng lăng trụ không màu, có mùi cay nhẹ,

để lâu trong không khí sẽ bị hút ẩm, chảy rửa và bị oxi hoá một phần nên có

màu vàng nhẹ, Phenol độc có thể làm bỏng da Tnc = 40,9oC trong trạng tháinóng chảy Phenol là một chất lỏng sánh không màu và linh động ở nhiệt độthờng nó ít tan trong nớc Phenol có thể tan trong dung dịch kiềm, tan hầu hếttrong các dung môi hữu cơ nh: Hydrocacbonthom, Rợu, Axit, Xeton…

Điểm sôi và điểm đóng rắn của Phenol thấp hơn rất nhiều nếu bị lẫn

n-ớc, hỗn hợp Phenol và khỏang 10% khối lợng nớc sẽ ở trạng thái lỏng ở nhiệt

độ phòng , vì thế nó đợc gọi là Phenol hoá lỏng

Bảng 1 : Một số tính chất vật lý của Phenol:

II.1.2 Tính chất hoá học:

Trong phân tử Phenol có sự liên kết (p-) có điện tử tự do (p) củanguyên tử oxy với các electron  của vòng benzen làm cho liên kết O-H phâncực hơn so với –OH trong alcon, đây là nguyên nhân gây nên tính axít Dohiệu ứng liên hợp mà mật độ electron trong nhân tăng lên làm cho phenol cóphản ứng thế electropyl cao hơn benzen phenol có hai trung tâm phản ứng lànhân thơm và nhóm Hydroxyl

II.1.2.1 Tính axit của phenol:

Phenol là axit yếu tính axit do liên kết O-H phân cực Hằng số kA= 1010.Phenol có thể bị trung hoà bởi kiềm mạnh

C6H5OH + NaOH  C6H5ONa + H2O

C6H5OH + Na  C6H5ONa + 1/2 H2

Phenol kết hợp với io Fe3+ tạo thành hợp chất có màu Đây là một trong nhữngphản ứng nhận biết Phenol

2C6H5OH th, 400oc C6H5-OC6H5 + H2O

II.1.2.3 Axyl hoá nhóm OH tạo este:

Phản ứng este hoá Phenol rất khó thực hiện với RCOOH Phản ứng cần

II.1.2.5 Alkyl hoá:

II.1.2.6 Phản ứng oxy hoá:

Phenol là một chất có tính khử mạnh Do đó để trong không khí nóchuyển thành màu nâu, khi sử dụng Phenol thì phải cất lại

II.1.2.7 Phản ứng thế electropyl ở nhân thơm:

Nhóm –OH là nhóm hoạt động hoá và định hớng tác nhân electropylthế ở vị trí octo và para Nhóm –OH, -O là tác nhân hoạt động mạnh hơn sovới – OH

*.Nitro hoá:

Dùng HNO3 loãng, nhiệt độ to = 20oc thì mới thu đợc sản phẩm mono_nitrophenol và ngay cả ở điều kiện đó thì hiệu suất sản phẩm mono -nitrophenol:

Nếu nitro bằng HNO3 đậm đặc, phản ứng tạo ra 2,4,6 tri_nitrophenol(axitpicric)

2,4,6 trinitro phenol

* Halogen hoá:

2,4,6 Tri-brom-phenol

* Alkyl hoá:

*.Sunfo hoá: ở t0: 15-200C thế vào vị trí octo

ở t0: 1000C thế vào vị trí para

II.2 ứng dụng của Phenol:

Phenol là một trong những sản phẩm trung gian có vai trò quan trọngtrong nghành công nghiệp hoá học Trong công nghiệp chất dẻo, Phenol lànguyên liệu để chế biến nhựa Phenol formanddehit, bis Phenol A để sản xuấtnhựa poli cacbonat và nhựa epoxyl

Trong công nghiệp tơ hoá học từ Phenol sản xuất polilactam và axitadipic là nguồn nhiên liệu để tổng hợp poly amit, sản xuất sợi tổng hợp cảpo

Các sản phẩm nitro hoá đợc dùng làm thuốc nổ(axit picnic) Phenol còn

đợc ứng dụng để sản xuất dợc liệu trên cơ sở sản xuất axit salisilic, aspirin

Ngoài ra Phenol còn dùng làm dung môi để làm sạch các sản phẩm dầu,làm sạch dầu nhờn khỏi hợp chất dị vòng, làm sạch axit Sunfuric trong quátrình sản xuất nhựa lactam, acrylic

III Tính chất của Na 2 SO 3 :

III.1 Tính chất vật lý:

Na2SO3.7H2O là những tinh thể lớn không màu thuộc hệ đơn tà, cótrọng lợng riêng là 1,56 dễ tan trong nớc và cho phản ứng với kiềm Ngoàikhông khí bị lên hoa và oxi hoá biến thành Na2SO4 Ơ 150oC nó bị mắt nớc kếttinh, khi đun nóng mạnh nóng chảy thành hỗn hợp Na2S và Na2SO4 Khi bảo

bị oxi hoá chậm hơn tinh thể ngậm nớc nhiều, khi để ngoài khhông khí không

bị biến đổi

Chơng II: các phơng pháp sản xuất phenol

Phơng pháp đầu tiên sản xuất Phenol là nó đợc tách ra từ nhựa than đá.Tuy nhiên hiệu suất của phơng pháp này rất thấp (0,05 kg Phenol/1 tấn than )

Do đó cho đến ngày nay phơng pháp này không đợc ứng dụng trong côngnghiệp

Trong công nghiệp để điều chế Phenol ngời ta dùng các phơng phápsau:

Sunfo hoá benzen và sản xuất Phenol bằng phơng pháp nóng chảy kiềmcủa dẫn xuất Sunfo

+ Clo hoá benzen và sự thuỷ phân kiềm clo benzen

+ Clo hoá benzen và sự thuỷ phân Clo hoá benzen bằng hơi nớc(Quátrình Rasclinh – Hooker)

+ Alkyl hoá benzen với propen thành iso –propylbenzen(Cumen) Quátrình oxi hoá Cumen thành Cumen hydroperoxit tơng ứng (Quá trình Hock)

+ Oxi hoá toluen thành axit Benzoic và oxi hoá khử nhóm các bonxyltạo thành Phenol (Quá trình DOW)

+ Đêhydro hoá hỗn hợp cyclohecxanol – cyclohecxanon

I Sản xuất Phenol bằng phơng pháp clo hoá benzen:

I.1 Thuỷ phân clo hoá Benzen bằng Kiềm:

Điều kiện phản ứng: T = 300 đến 350oC, P= 250 đến 280 at

Thiết bị phản ứng dạng ống, gồm những ống xoắn bằng thép, bên trongống đợc phủ bằng một lớp đồng và đợc đốt nóng bằng lớp khói lò

C6H5Cl + 2NaOH  C6H5ONa + NaCl

C6H5ONa + HCl  C6H5OH + NaCl

- Các sản phẩm phụ:

C6H5ONa + C6H5Cl + NaOH  C6H5-O- C6H5 + NaCl

Và một lợng nhỏ octo và para oxit diphenol:

C6H5Cl + C6H5ONa + NaOH  C6H5- C6H4-ONa + NaCl + H2O

* Đặc điểm của phơng pháp :

Sản xuất Phenol bằng phơng pháp thuỷ phân kiềm clo benzen có lợi là kếthợp đợc với quá trình điện phân muối ăn với clo hoá benzen Muối ăn thu đ-

ợc trong quá trình chỉ do những sản phẩm phụ tạo ra Dung dịch muối ăn nhận

đợc sau phản ứng phenollat và đem điện phân ta thu đợc dung dịch kiềm đểthuỷ phân clo benzen

Nhợc điểm lớn nhất của phơng pháp này là quá trình tiến hành ở áp suấtcao, dẫn đến việc chế tạo thiết bị phản ứng khó khăn làm cho giá thành sảnphẩm tăng

I.1.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ:

I.1.2.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất :

1 Thùng chứa benzen

2 Thiết bị làm khan

3 Thiết bị clo hoá

4 Thiết bị clo hoá

5 Thiết bị trung hoà clo benzen

6 Thiết bị điện phân clo

7 Thiết bị cất clo benzen

8 Thiết bị cất clo benzen

Cloro benzen sử dụng trong quy trình công nghệ đợc điều chế từ benzen

và khí clo đã đợc làm khô Quá trình clo hoá đợc tiến hành trong hai bớc với

đợc trung hoà bằng dung dịch NaOH ở thiết bị trung hòa (5) sau đó qua thiết bị (7)

để cất benzen thừa, benzen này đợc dẫn trở lại làm nguyên liệu đầu Sản phẩm đáycủa (7) đợc dẫn sang tháp cất (8) để cất lấy clo benzen Sản phẩm đỉnh là clobenzen Hỗn hợp phản ứng sau khi đợc khuấy trộn ở (9) đợc cho qua thiết bị hìnhống (10), ở đây duy trì nhiệt độ 3400C và áp suất 250 – 300 bar Phản ứng toảnhiệt nên nhiệt độ có thể tăng lên 3750C, thời gian phản ứng tuỳ điều kiện mà cóthể duy trì 10 – 30 phút, ở bình tách pha (11) pha nớc và pha hữu cơ đợc táchkhỏi nhau, pha hữu cơ chứa clo benzen và diphenyl ete đợc tách ở tháp cất (13) ,(14) Phenol đợc cất và thu ở đỉnh tháp cất (15)

I.2 Thủy phân clo benzen bằng nớc:

I.2.1 Cơ sở của phơng pháp:

Phơng pháp này đợc thực hiện trong điều kiện nhiệt độ cao có xúc tác và

nó đợc đa vào trong công nghiệp từ năm 1938 ở Đúc, Liên Xô, Mỹ

Giai đoạn 2: là phản ứng thuỷ phân tiếp xúc Clo Benzen bằng hơi nớc ở

này thuận nghịch và thu nhiệt phản ứng xảy ra theo chiều có lợi khi lợng hơiít

Với phơng pháp này quá trình tách sản phẩm rất phức tạp và không triệt để,Việc tách sản phẩm dựa vào nhiệt đô sôi khác nhau khi chng luyện hỗn hợp

đẳng phí Thiết bị phải chế tạo bằng vật liệu chịu ăn mòn

* Trong quá trình Gulf:

Clo hoá Benzen đợc thực hiện trong pha lỏng T = 50 đến 170oC Dới ápsuất cân bằng và xúc tác là axit Nitric với độ chuyển hoá 80% Sự chọn lọcmonoclo Benzen là 95% Còn trong quá trình Raschig với độ chuyển hoá 10%

sự chọn lọc monoBenzen là 90%

Trong quá trình Gulf, sự thuỷ phân xảy ra trên xúc tác là Cu/LaPO4 Dungdịch Phenol chứa axit HCl nhằm thúc đẩy quá trình này Sự thuỷ phân

ảnh hởng xấu đến môii trờng sinh thái

II Sản xuất Phenol bằng phơng pháp oxi hoá Cumen:

II.1 Cơ sở của phơng pháp:

Phơng pháp này đợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp của nhiều nớc, làphơng pháp sản xuất đồng thời cả phenol và axeton

Trong quá trính sản xuất phenol đi từ Cumen có hai phản ứng chính:

Phản ứng Hydro hoá Cumen và phản ứng tách Cumen Hydroperoxyl

* Phản ứng oxi hoá Cumen:

Điều kiện phản ứng: T = 90 – 120oC, P= 0,5 – 0,7 mpa

C6H5CHCH3 + O2  C6H5C(CH3)2 OOH

Quá trình oxy hoá Cumen với không khí hoặc không khí giàu oxy đợc thựchiện trong quá trình thiết bị làm bằng thép chống rỉ, quá trình này làm việctrên nguyên lý tháp tầng sôi Thiết bị phản ứng có thể cao trên 20 m phản ứngtrong môi trờng trung tính(PH= 7 -8) hoặc trong môi trờng axit

(PH= 3 - 6)

Quá trình phản ứng là quá trình toả nhiệt, nhiệt phản ứng là 800 kj đồngthời giải phóng ra 1kg Cumen hydropeoxyl nhiệt của phản ứng đợc tách ra

bằng quá trình làm lạnh Sản phẩm của quá trình là -dimetyl benzyl alcolhol

và xeton phenol Sản phẩm chính đợc hình thành từ quá trình phân huỷ bởinhiệt của Cumen hidro peroxyl Quá trình này xảy ra trong khoảng nhiệt độlớn có thể lên đến 130oC

* Phản ứng tách Cumen hydro peroxyt:

Phơng trình phản ứng

C6H5C(CH3)2 OOH  C6H5OH + CH3OCH3

Phản ứng tách loại Cumen hydro xyt dới tác dụng của axit tạo ra phenol và

nghiệp nh là một axit khác cũng đợc sử dụng làm xúc tác nh H3PO4, HClO4

II.2 Dây chuyền sản xuất:

II.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ:

6 Thïng chøa axÝt H2SO4

8 Thïng chøa NaOH

9 ThiÕt bÞ trung hßa

10 ThiÕt bÞ chng cÊt t¸ch axeton

11 ThiÕt bÞ chng cÊt t¸ch cumen vµ -methylstyrene

12 ThiÕt bÞ chng cÊt t¸ch phenol

II.2.2 Thuyết minh dây chuyền sản xuất :

Cumen từ thùng chứa đợc bơm lên thùng cao vị (1) ở đây nó đợc nânglên nhiệt độ 55C và nạp vào tháp oxy hoá (2) Không khí từ máy nén có nhiệt

độ 48C qua bộ phận phân phối khí tạo thành những bọt nhỏ tiếp xúc vớicumen lỏng Đầu tiên hơi sẽ cấp nhiệt cho thiết bị oxy hoá, quá trình oxycumen tạo thành cumenhydroperoxit thực hiện ở nhiệt độ từ 90-120C và ápsuất khoảng 0.3MPa Quá trình oxy hoá toả nhiệt ( 800 kj/1kg CHP tạo thành)nên sau khi phản ứng xảy ra hơi nớc là tác nhân điều chỉnh nhiệt độ phản ứng.Phần khí thải và hơi không ngng thoát ra ở đỉnh tháp đợc làm lạnh thu hồicumen , phần khí thải và hơi không ngng đợc xử lý bởi thiết bị xử lý khí thảisau khi thải ra ngoài môi trờng

Quá trình oxy hoá tự xúc tác nên nồng độ cumenhydroperoxit ở tháp oxyhóa đầu chỉ là 8-15% và lợng này tăng dần ở các tháp oxy hoá sau , ra khỏitháp oxy hóa nồng độ cumen hydroperoxit đạt khoảng 20-30%

hỗn hợp sau khi oxy hóa đợc đem chng cất phân đoạn chân không để làm đặchydroperoxit sự chng cất cumen đợc tiến hành trong tháp đệm chng phân

đoạn 1 cách liên tục có bộ phận ngng tụ và phân tách 1phần cumen ngng tụ

đ-ợc hoàn lu từ bộ phận tách ngng tụ về tháp (4), lợng cumen còn lại đđ-ợc quaytrở lại để thực hiện phản ứng oxy hóa Chất lỏng chng cất từ tháp (4) chứa 60-95% cumen hydroperoxit và cũng chứa các sản phẩm oxy hoá phụ và mộtphần cumen còn lại

Sản phẩm ở đáy tháp chng cất chứa khoảng 60-95% cumen hydroperoxitvào thiết bị phân huỷ (5) Sự phân hủy CHP tạo thành phenol và axeton xảy rakhi có mặt H2SO4 Ta tiến hành phản ứng trong dung dịch axeton do phản ứngtỏa nhiệt mạnh nên axeton bay hơi sẽ kèm theo nhiệt phản ứng.Điều này cũnglàm giảm sự ngng tụ phenol thành dung dịch và thời gian tiếp xúc từ đó làmgiảm hiệu suất của sản phẩm phụ Khi phản ứng xảy ra lợng axeton bay lên đ-

ợc ngng tụ ở bộ phận làm lạnh và đợc hồi lu một phần về tháp phân huỷ đểgiảm nhiệt của phản ứng Sản phẩm sau thiết bị phân huỷ (5) vẫn còn lợngcumenhydroperoxit cha phân huỷ nên nó tiếp tục đợc phân huỷ ở tháp ở tháp(7) khi đợc bổ xung H2SO4 từ thùng (6) Hỗn hợp sản phẩm sau tháp phân huỷ

trong thiết bị trung hoà (9) Trong thiết bị (9) H2SO4 đợc trung hoà và lắngtách khỏi phần hữu cơ Phần hỗn hợp sản phẩm nhẹ hơn phần vô cơ nên tràn

qua thiết bị và đợc bơm vào tháp chng cất (10) ở đây phần nhẹ chủ yếu làaxeton thoát ra ở đỉnh tháp đợc làm lạnh và đa vào thùng chứa axeton (13)phần nặng chủ yếu là phenol ngoài ra còn có sản phẩm phụ nh axetonphenol,nhựa đợc tháo ra ở đáy tháp (10) sau đó đợc bơm vào tháp (11).Tiến hành ch-

ng cất ở tháp (11) sản phẩm đỉnh chủ yếu là các hydrocacbon (cumen và methyl styrene) đợc làm lạnh sau đó đa vào thiết bị hydro hoá (16) để chuyểnhyđrocacbon thành cumen, cumen thu đợc ở thiết bị hydro hoá (16) đợc đa vềthùng cao vị (1) để tiến hành oxy hoá Sản phẩm đáy của tháp chng cất (11)gồm phenol và phần nhựa đợc tháo ra và bơm vào tháp chng cất (12)để táchphenol ở đây sản phẩm đỉnh chủ yếu là phenol đợc làm lạnh để ngng tụphenol, phenol thu đợc cho vào thùng chứa phenol (15), phần nặng ở đáy tháp(12) đợc cho vào thùng (14) Phenol thu đợc trong quá trình tơng đối sạch đợcứng dụng trong công nghiệp hóa học và hoá dầu

-III Sản xuất Phenol bằng phơng pháp oxy hoá toluen:

III.1 Cơ sở của phơng pháp:

Quá trình Sản xuất Phenol bằng phơng pháp oxy hoá toluen đợc thực hiện

qua hai giai đoạn:

Giai đoạn 1: toluen bị oxy hoá với sự có mặt của xúc tác thành axit bezoic

Phản ứng oxy hoá toluen xảy ra theo cơ chế chuỗi cần các gốc peoxyt:

Ar-CH3  Ar CH2  Ar- CH2- OO  Ar- CH2- OOH 

Ar- CO- O  Ar- COOH

Năng lợng hoạt hoá của quá trình oxy hoá Toluen thành axit benzoic toả ralà: 136kj/mol Một số lợng lớn các gốc tự do đợc sinh ra trong quá trình phảnứng hình thành ra các sản phẩm phụ khác nhau nh: Benzen alcohol(1%),Benzenalđehil (1 – 2 %), Benzyl Benzat (1-2%), Biphenyl (0,1 –0, 2 %),methybiphenyls (0,7 – 1 %) Thêm vào đó là sự hình thành của axit focmic,axit axetic và cácbon oxit, phản ứng xảy ra trong pha lỏng tại 120 – 150oC và0,5 Mpa, với sự xúc tác Coban 30% Toluen đợc chuyển thành axit Benzoic

O2 xt

Trong quá trình oxy hoá đềcacbonxyl của axit Benzoic tạo thành Cu(II)Benzoat.

Độ chọn lọc 90% các sản phẩm phụ của quá trình là Benzen và cặn nhựa có nhiệt

độ sôi cao Xúc tác cho phản ứng oxy hoá Tuloen là Coban lỏng nh CobanNaphtanlen hay Coban Benzoat với hàm lợng khoảng 100 – 300 ppm

Đối với muối Cu(II) ta phải đợc cho thêm vào quá trình ete các bon xylhoá khoảng 1 – 5% hỗn hợp phản ứng

III.2 Sơ đồ quy trình sản xuất:

III.2.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất :

1 Tháp oxy hoá toluen

2 Thiết bị tinh chế khí thải

3 Tháp tải bốc hơi toluen

4 Tháp tách axít benzoic

5 Tháp oxy hoá axít benzoic

III.2.2.Thuyết minh dây chuyền sản xuất :

Toluen nguyên chất đợc đa vào tháp oxy hoá (1) cùng với một lợng toluentuần hoàn và một lợng axít tơng ứng Không khí đợc thổi vào tháp bằng ốngphun khí Khí thải chứa toluen và hơi nớc hình thành trong phản ứng đợc ngng

tụ sau đó cho qua hệ thống sử lý khí thải (2) trớc khi thải ra môi trờng, ở đâytoluen đợc thu hồi lại Do phản ứng toả nhiệt nên lò phản ứng có hệ thống làmlạnh Sản phẩm chính là axít benzoic đợc tách ra khỏi hỗn hợp trong tháp táibốc hơi (3), toluen đợc quay trở lại tháp oxy hoá Sản phẩm đáy của tháp táibốc hơi bao gồm axít benzoic và những sản phẩm phụ có nhiệt độ sôi cao đợcchng ở tháp (4) để thu axít benzoic

Quá trình oxy hoá decacboxyl axít benzoic : Axít benzoic đợc đa vào thápdecacboxyl (5) cùng với lợng xúc tác cần thiết, giai đoạn này thực hiện trongpha lỏng Không khí đợc đa vào ống phun cùng hơi nớc, phenol hình thành đ-

ợc lấy ra từ tháp phản ứng dới dạng hơi và đem tách khí gồm toluen vàbenzen Trong tháp tái sinh bay hơi nớc (6) hơi của khí trơ đợc tách khỏi cặntoluen và benzen trong thiết bị tách khí thải Phenol đợc tháo ra ở đoạn giữacủa tháp tái bốc hơi (6) và đợc tách ra từ tháp tách phenol thô (8).Phân đoạn

có nhiệt độ có nhiệt độ sôi cao từ đáy tháp tách phenol (9) đợc đem cất trích lytrong cột (12), sản phẩm đáy của tháp (6) chứa axít benzoic đợc tái tuần hoàntrong thiết bị phản ứng (5) Nhựa hình thành trong thiết bị phản ứng đợc lấy raliên tục

IV Sản xuất Phenol bằng phơng pháp Dehidro hoá hỗn hợp CyCloHecxanol – CyCloHecxanone: CyCloHecxanone:

Bằng phơng pháp đềhydro hoá hỗn hợp CyCloHecxanol -CyCloHecxanonengời ta thu đợc Phenol, hỗn hợp CyCloHecxanol – CyCloHecxanone là sảnphẩm từ quá tình oxy hoá CyCloHecxane:

Xúc tác của quá trình là xúc tác rắn chứa khoảng 3% pt/than hoạt tính,

đều có thể ứng dụng đợc Hỗn hợp CyCloHecxanol – CyCloHecxanone thìsản xuất đợc một tấn Phenol tơng ứng với hiệu suất dehydro hoá là 97,8%,Phenol hình thành sẽ tạo hỗn hợp đẳng phí với CyCloHecxanol –CyCloHecxanone

Quá trình này thu đợc Phenol sản phẩm duy nhất của quá trình Do vậy quátrình này chỉ hấp dẫn về mặt kinh tế khi nó đợc mở rộng trên quy mô lớn vớithiết bị oxi hoá CyCloHecxan

V Phơng pháp sản xuất Phenol qua Benzen Sulfoaxit:

V.1 Cơ sở của phơng pháp:

V.1.1 Phản ứng sulfo hoá:

* Khái niệm chung:

Sulfo hoá là quá trình thay thế một hay nhiều nguyên tử H trong nhânthơm bằng nhóm Sulfo (SO3H) Sản phẩm của phản ứng axit Sulforic haySulfoaxit

Trong kỹ thuật tổng hợp các hợp chất trung gian, Sulfo hoá có ý nghĩahàng đầu và đợc ứng dụng rộng rãi Một trong những ứng dụng quan trọngnhất của Sulfo axit cò là nguồn nguyên liệu cho nhiều ngành kỹ thuật tổng

Ngoài Sulfo hoá, còn có một số phơng pháp khác đa nhóm Sulfo vào nhânthơm, song những phơng pháp đó chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết

Tác nhân Sulfo hoá thờng dùng hơn cả là H2SO4 với những nồng độ khácnhau Trong kỹ thuật thờng dùng những loại axit có nồng độ từ 92 – 98%.Ngoài ra còn dùng một số tác nhân Sulfo hoá khác nh: monocloanlhydric(HclCO3), anhydric Sulforic (SO3) Và trong một số trờng hợp có thể

biểu diễn phản ứng theo phơng trình sau:

ArH + HOS3H  ArSO3H + H2O

Sulfo hoá là quá trình thuận nghịch, nớc tạo thành trong quá trình phảnứng pha loãng tác nhân, vừa thuỷ phân Sulfo axit tạo thành( phản ứng đề Sulfo

khi bị nớc phản ứng bao giờ cũng chứa một số đồng phân Sulfo axit khác nhau

và các Sulfo axit với các nhóm Sulfo khác nhau Khi bậc Sulfo hoá tăng lênthì khả năng Sulfo hoá giảm.

Vì vậy khi tiến hành Sulfo hoá phải lựa chọn điều kiện phản ứng nh: Nhiệt

độ, áp suất, nồng độ tác nhân sao cho thích hợp để sản phẩm chính đạt hiệuquả cao nhất và lợng tạp chất (sản phẩm phụ) phải là nhỏ nhất

V.1.1.2 Những yếu tố ảnh hởng đến quá trình Sulfo hoá:

* Nhiệt độ:

Nhiệt độ cũng gây ảnh hởng rất lớn tới quá trình phản ứng, khi nhiệt độ tăngthì tốc độ phản ứng tăng Nhiệt độ không những ảnh hởng tới tốc độ phản ứngSulfo hoá mà còn ảnh hởng tới vị trí của nhóm Sulfo trong sản phẩm Khinhiệt độ cao quá giới hạn cho phép có thể xảy ra các phản ứng phụ nh: Oxyhoá chất hữu cơ, phản ứng tạo Sulfo

V.1.1.3 Các phản ứng phụ:

Khi Sulfo hoá có thể xảy ra một số phản ứng tạo mono Sulfo axit Chínhnhiệt độ vợt qua giới hạn cho phép và nguyên nhân gây hao tổ nhiêuliệu mộtcách vô ích mà còn làm cho sản phẩm kém tinh khiết Vì vậy phai khống chế

điều kiện phản ứng(nhất là nồng độ và nhiệt độ tác nhân) sao cho phản ứngphụ xảy ra ít

ở nhiệt độ cao anhydric Sunfuric và axit Sunfuaric là những xhất oxy hoámạnh đối với nhiều hợp chất hữu cơ Vì thế Sulfo hoá ở nhiệt độ cao(150 -

200oC) tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hoá Phản ứng oxy hoá thể

hiện ở nhiều mức độ khác nhau, ở mức độ cao làm cháy hoàn toàn hợp chấthữu cơ.

Phản ứng tạo Sulfo hoá:

ArSO3H + ArH  ArSO3Ar + H2O

Để khắc phục hiện tợng này ta nên tiến hành phản ứng ở nhiệt độ thấp hơn,mạnh hơn và tinh khiết hơn Ngoài ra để giảm hiệu ứng oxy hoá của axit

H2SO4 và anhydric Sulfozic, ngời ta thờng cho thêm vào khối phản ứng củaSulfo hoá các ion kim loại kiềm

Khi Sulfo hoá Benzen bằng tác nhân oxy hoá H2SO4 hay oleum có nồng độcao và ở nhiệt độ cao Ngoài phản ứng mong muốn tạo Benzen mono Sulfoaxít còn xảy ra phản ứng phụ không mong muốn

+ Tạo Benzen di Sulfo axit:

C6H5SO3H + H2SO4  C6H4(SO3H)2 + H2O+ Tạo diphenyl Sulfo axit:

C6H6 + SO3(oleum)  C6H5 SO2 C6H5 + H2O+ Phản ứng oxy hóa hoà toàn Benzen:

C6H6 + 15 SO3  6CO2 + 15 SO2 +3 H2O

V.1.1.4 Cơ chế của phản ứng Sulfo hoá:

Nh đã trình bày ở trên ta thấy thành phần tác nhân Sulfo hoá tơng đối phứctạp, bản chất của chúng lại thay đổi khi hàm lợng SO2 và O2 trong đó thay đổi Trong khối phản ứng Sulfo hoá nhiều hợp chất hữu cơ tan trong axit H2SO4

98% sẽ còn hoá thành cation hữu cơ Do đó khi cho hợp chất hữu cơ tác dụngvới tác nhân Sulfo hoá ta đợc một hỗn hợp các phân tử khác nhau

+ Gồm các phân tử trung hoà(SO3, H2SO4 ,H2Si2O7)

+ Các ion HSO4- , SO42- , H3SO4+

+ Các hợp chất hữu cơ ở dạng phân tử trung hoà

Qua nghiên cứu ta thấy các ion HSO4- , SO42- , H3SO4+ không thể là tácnhân Sulfo hoá vì: Khi điện phân axit Sulforic, tốc độ Sulfo hoá giảm do tạo

không có khả năng Sulfo hoá Mặt khác ion –NO2; -SO3H định hớng nh nhautrong các phản ứng thế Nitro hoá, clo hoá, Sulfo hoá Từ đó ta suy ra tác nhânSulfo hoá không thể mang điện tích âm vì đây là phản ứng thế electrphyl Vậychỉ những phân tử trung hoà SO3, H2SO4, H2S2O8 và cation H3PO4+ là tác nhânSulfo hoá, khi Sulfo hoá hợp chất hữu cơ, sẽ phản ứng đồng thời với tất cả cáctác nhân trên, tức là các phản ứng sẽ xảy ra song song nhng với tốc độ khácnhau.

ợc tạo thành theo phơng trình phản ứng

2H2SO4  HSO4+ H3SO4+  HSO- + H2O + SO3H+

trung gian với điện tích dơng ở nhân

V.1.1.5 Động học phản ứng Sulfo hoá:

Phản ứng Sulfo hoá các hợp chất thơm là phản ứng thế electrophyl Tốc độphản ứng Sulfo hoá bằng oleum.

V.1.2 Giai đoạn nung chảy:

V.1.2.1 Khái niệm chung:

Giai đoạn nung chảy kiềm là quá trình thay thế nhóm Sunfo bằng nhómhydroxyl

Tác nhân thờng dùng trong phản ứng là nóng chảy kiềm là NaOH

Quá trình nung chảy kiềm xảy ra nh sau

ArSO2Na + NaOH  ArOH + Na2SO3 + H2O (1)

Trên thực tế cơ chế phản ứng này rất phúc tạp, phơng trình phản ứng này

hydroxyl

Khi ở trạng thái nóng chảy và khan NaOH là chất có ứng hoá học xảy ramãnh liệt Cho NaOH nóng chảy tác dụng với những chất hữu cơ chứa nhữngnhóm cha bão hòa thì chất hữu cơ có khuynh hớng kết hợp với kiềm ở nhữngchỗ có liên kết yếu khi nung chảy muối Sunfo axit với kiềm trớc hết xảy ra sựkết hợp các nguyên tố NaOH

Độ axit cũng gây ảnh hởng không tốt đến quá trình phản ứng nung chảyKiềm Đối với kiềm(NaOH) cũng cần có độ tinh khiết cao, không đợc chứanhiều clorat, vì clorat có trong dung dịch ở trong dung dịch nóng chảy gây táchại trong quá trình nung chảy kiềm Xét phản ứng (1) ta thấy cần phải có hai

trong thực tế sản xuất cho dung dịch có độ nóng chảy đồng đều thì phải dùng

d NaOH Với quan điểm kinh tế ta phải giảm bớt lợng kiềm ở mức độ tối đa.Muốn cho dung dịch nóng chảy có độ linh động cao khi nhiệt độ thấp nhất so

10%) vào dung dich kiềm, kết qủa là ta nhận đợc dung dịch nóng chảy ở nhiệt

độ thấp hơn (với NaOH là 275 -280oC ) so với kiềm khan

V.1.2.2 ảnh hởng bản chất của Sunfoaxit:

Thực tế quá trình nung chảy kiềm tơng đối dễ dàng Nó phụ thuộc nhiềuvào độ linh động lớn hay nhỏ của nhóm Sunfo và trớc hết phụ thuộc vào nhiệt

độ ở nhiệt độ cao tốc độ biến đổi nhóm đạt đợc là lớn nhất Nhóm Sunfotrong Benzen Sunfoaxit có độ linh động nhỏ nên nhiệt độ phản ứng rất cao.Qua thực tế ta thấy ở nhiệt độ 330oC là thích hợp nhất Nếu ở nhiệt độ thấphơn, hỗn hợp phản ứng kém linh động, tốc độ phản ứng chậm, sản phẩm thu

đợc không đồng đều Nếu ở nhiệt độ cao quá tốc độ phản ứng nhanh hơn nhngtạo ra nhiều sản phẩm phụ

V.1.2.3 Cơ chế của quá trình nung chảy kiềm:

Quá trình nung chảy kiềm là một quá trình hoá học phức tạp có kèm theophản ứng phụ Do đó nó đã làm giảm hiệu suất của phản ứng chính Thực tếcho thấy rằng hiệu suất tạo Phenol khi nung chảy Benzen Sunfoaxit với NaOHkhông cao hơn 96%

Nguyên nhân chính làm giảm hiệu suất tạo phenol là xuất hiện các phảnứng phụ biến đổi muối Natri của Benzen Sunfoaxit thành Cacbuahydro và cácSunfat

ArH + Na2SO4 (1)ArSO3Na + NaOH NaOH ArONa + Na2SO3 + H2O (2)

Ar SO3 Na.NaOH (3) Quá trình chính là phản ứng (2) Trong một số trờng hợp phả ứng (1) thực

tế không xảy ra

Nếu tính đến hhệ ion hoá muối Sunfoaxit nh sau

Xác nhận cơ chế đó Makolin thấy rằng khi tác dụng NaOH lên vòng thơm

H2O khi phản ứng tạo ra Phenollat

Thực nghiệm cho thấy độ bền tơng đối của những Sunfo axit riêng biệttrong dãy thơm trong quá trình nung chảy kiềm không bị mất đi, khi nung

Sunfo axit bền nhất

Năng lợng hoạt hoá của chúng là 34,7 và 62,5 kcal Năng lợng hoạt hoácủa Benzen Sunfo axit là 29,3 kcal

Quá trình nung chảy kiềm với Sunfo axit và việc đa nhóm Hdroxyl vàonhân thơm bằng cách tác dụng với kiềm coi là dạng biến với Cation Nghĩa làtác dụng của ion OH lên vị trí có mật độ điện tử nhỏ nhất Mật độ điện tử củanguyên tử Cacbon liên kết với nhóm Sunfo giảm đi rõ rệt do hiệu ứng cảm ứngcủa nguyên tử Lu Huỳnh tích điện dơng

V.1.2.4 Các phản ứng phụ:

Khi thực hiện quá trình nung chảy kiềm với muối Benzen Sunfo axit natritạo ra phenolat natri

ArSO3Na + 2NaOH  Ar-ONa + Na2SO3 + H2O

Ngoài phản ứng chính ở trên, quá trình nung chảy kiềm còn kèm theo một

Đồng thời cũng xảy ra sự oxi hoá sự khử khi nung chảy kiềm dới tác dụng củahơi nớc, oxy không khí ở nhiệt độ cao:

2C6H5 ONa + 1/2 O2  NaO - C6 H4-C6H4 – ONa + H2O

C6H5SO3Na  C6H5SNa + 3/2 O2

Ngoài dioxyt di phenyl còn tạo ra oxyt di phenyl

C6H5SO3Na + C6H5 ONa  C6 H5- O - C6H5 + Na2SO3

V.2 Giai đoạn axit hoá (phân hủy Phenolat):

từ quá trình trung hoà )

Hiệu suất của quá trình là 99%

VI Thuyết minh dây chuyền sản xuất Phenol:

VI.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất phenol bằng phơng pháp nung chảy kiềm:

Chú thích:

VI.2 Thuyết minh dây chuyền:

Benzen kỹ thuật và benzen hồi lu đợc đa liên tục vào thiết bị đun sôi (1)Thiết bị đợc đun nóng bằng hơi nớc 7-8 at Hơi Benzen tạo thành đợc đun quánhiệt đến 150oC bằng thiết bị quá nhiệt bằng hơi (2), sau đó vào phần dới thápsunfo hoá(3) ở tháp sunfo hoá này axit H2SO4 98% đợc tới bằng vòi fun từtrên xuống Axit chảy xuống theo ống chuyền vào các đĩa phản ứng với hơiBenzen đi từ dới lên tạo thành Benzen sunfo axit đợc tập trung ở phía dới củatháp Hơi Benen d và hơi nớc tạo thành trong phản ứng đợc ngng tụ lại ở thiết

bị (4) và lắng trong thiết bị (5) Benzen thu hồi đợc đa trở lại thiết bị đun sôi(1) sau khi đợc sấy khô

Benzen sunfo axit đợc đa vào phần trên của tháp trung hoà(6) đồng thời đaliên tục Na2SO3 đi từ trên xuống tháp theo những tầng hình nón , C6H5SO3H sẽtác dụng với Na2SO3 tạo thành dung dịch đậm đặc muối C6H5SO3Na, khí SO2

sinh ra trong quá trình này đợc đa vào tháp phân huỷ(12) để thực hiện quátrình phân huỷ Phenolat

Dung dịch muối Benzen sunfonat natri đợc đa vào nung chảy (9) Đầu tiên

ta đa mmột ít sút đã đập nhỏ và một ít nớc vào nồi nung chảy kiềm, sau đócho cách khuấy vào làm việc và cho dần muối C6H5SO3Na vào và đun sôi lên

để cho hơi nớc bốc đi Sau khi tách nớc nhiệt độ của hỗn hợp nâng cao đến

330oC (đun trực tiếp bằng khí lò) và giữ nhiệt độ trong một khoảng thời gian

từ 6 – 9 h Phenolat natri đợc tạo thành

Toàn bộ hỗn hợp nóng chảy gồm có: C6H5OH , C6H5SO3Na, Na2SO3,

Na2SO4 đợc đa sang thiết bị dập tắt C6H5ONa biến thành dung dịch, còn

Na2SO3 tách ra khỏi dung dịch dới dạng tinh thể nhỏ Hỗn hợp trong tinh thể

bị làm nguội đợc đa lên máy li tâm(11) để tách dung dịch Phenolat và Na2SO3

ra khỏi tinh thể Na2SO3

Dung dịch Na2SO3 và Phenolat Natri đợc bơm lên tháp đệm liên tục(12), ởphần dới tháp cho SO2 đi lên ngợc chiều với Phenolat Hỗn hợp Phenol và hỗnhợp Phenolat natri trong tháp (12) đợc phân riêng trong thiết bị lắng (13) Lớpdới là dung dịch Sunfit đa sang thiết bị làm nguội (10) còn lớp trên là Phenolthô đa sang thiết bị tinh luyện chân không(14)

Quá trình tinh luyện Hỗn hợp Phenol trong chân không và đốt nóng giántiếp bằng hơi nớc (7- 10 at) Hơi Phenol đi vào thiết bị ngng tụ có nớc nóngtuần hoàn (tránh Phenol kết tinh trong thiết bị)

Khi tinh luyện Phenol ta thu đợc Hỗn hợp có ba thành phần nh sau:

+ Nớc Phenol

+ Phenol kỹ thuật

+ Nhựa Phenol

Phần II: Tính toán

I Các số liệu đầu vào của qúa trình sản xuất:

Nồng độ của các nguyên liệu

Năng suất của nhà máy là 78000tấn/năm

Benzen kỹ thuật gồm 96% benzen và 4% nớc

Lấy d 1,06 mol so với tỷ lệ phản ứng

Sunfit natri 82%, 14% nớc và 1% tạp chất

NaOH 85%, lấy d 15% so với tỷ lệ phản ứng

SO2 lấy ở phản ứng trung hoà

Hiệu xuất của các qúa trình phản ứng nh sau.

- Hiệu xuất của qúa trình sunfo hóa : 96%

- Hiệu xuất của qúa trình trung hòa là : 99%

- Hiệu xuất của qúa trình nung chảy kiềm : 95%

- Hiệu xuất của qúa trình dập tắt : 99%

- Hiệu xuất của qúa trình lọc : 98%

- Hiệu xuất của qúa trình axit hóa : 99,5 %

- Hiệu xuất của qúa trình lắng : 99 %

- Hiệu xuất của qúa trình chng cất : 97%

- Hiệu xuất chung của các qúa trình : 85,5%

Trong qúa trình sản xuất một năm phải có một thời gian sửa chữa và bảoquản nhất định,với số ngày nghỉ là 3 ngày Do đó số ngày làm việc trong mộtnăm là 355 ngày Từ đó chúng ta có thể tính đợc phenol sản xuất đợc trongmột giờ là:

24 355

10

78000 3