Tổng hợp poly metyl metacrylat

MỤC LỤC MỤC LỤC KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO .39 LỜI MỞ ĐẦU Trong năm qua, với đời nhà máy lọc hóa dầu Bình Sơn (Quảng Ngãi) tới Nghi Sơn (Thanh Hóa), Long Sơn (Vũng Tàu) ….đã Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page cung cấp cho ngành công nghệ hóa học nguồn nguyên liệu dầu khí dồi Từ nguyên liệu này,qua trình tổng hợp hữu cơ-hóa dầu sản xuất hợp chất hữu cơ, hợp chất trung gian quan trọng cho công nghiệp đời sống Một sản phẩm quan trọng tổng hợp hữu hóa dầu loại nhựa Ở nước ta phần lớn loại nhựa quan trọng ABS, PP, PET, PMMA… phải nhập từ nước khác Trong tương lai phải có dự án xây dựng nhà máy để phục vụ nhu cầu nước cung xuất để góp phần tăng trưởng kinh tế Nhựa Poly (Metyl Metacrylat) – PMMA loại nhựa dùng nhiều xây dựng, chiếu sáng, giao thông….còn gọi nhiều tên thủy tinh hữu Plexiglas Đây sản phẩm trình polyme hóa Metyl Metacrylat, hợp chất trung gian có nhiều ứng dụng tổng hợp từ hợp chất ngành lọc hóa dầu Chính việc nghiên cứu tổng hợp cần thiết sinh viên ngành Qua sinh viên nắm rõ trình chuyển hóa, công nghệ học giáo trình đồng thời rèn luyện kĩ tìm kiếm tài liệu, tổng hợp thông tin Với ý nghĩa trên, em xin tổng hợp viết nên tiểu luận: “Tổng hợp Poly (Metyl Metacrylat)” Tiểu luận chia ba phần rõ ràng là: Phần 1: Giới thiệu chung Phần 2: Tổng hợp monome Phần 3: Tổng hợp polyme Trong phần tính chất vật lý hóa học, chế động học, sơ đồ công nghệ… đề cập đến Vì hiểu biết có hạn nên số chỗ chưa chi tiết thân mong muốn Chính em mong nhận góp ý cô giáo Phần 1: Giới thiệu Poly (Metyl Metacrylat) 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Lịch sử Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page - Poly (Metyl Metacrylat) tổng hợp lần phòng thí nghiệm từ monome Metyl Metacrylat vào năm 1927 cố gắng sản xuất kính an toàn cách polymer hóa methyl methacrylate hai lớp kính đăng kí sáng chế vào năm 1933 Rohm and Haas Company với tên gọi Thủy tinh hữu plexiglas - Poly (Metyl Metaacrylat) phát vào đầu năm 1930 nhà hóa học Anh Rowland Hill John Crawford Imperial Chemical Industries (ICI) Anh ICI đăng ký sản phẩm theo thương hiệu Perspex Cả Perspex Plexiglas thương mại hóa vào cuối năm 1930 - Tại Hoa Kỳ, Công ty DuPont sau giới thiệu sản phẩm riêng nhãn hiệu Lucite Poly (Metyl Metacrylat) bán thị trường lần vào năm 1936 dạng kính bảo vệ ICI Acrylics(nay Lucite International) - Trong chiến thứ hai Poly (Metyl Metacrylat) sử dụng làm kính viễn vọng cho tàu ngầm, kính chắn gió, vòm chắn, tháp pháo cho máy bay… - Ngày Poly (Metyl Metacrylat) sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực xây dựng, giao thông, chiếu sáng, IT… - Poly (Metyl Metacrylat) nằm nhóm nhựa acrylic với Poly (Acrylonitril) Trên thị trường sản phẩm thương mại hóa với tên gọi ACRYLITE®, Lucite, Plexiglas, Optix (Plaskolite), Perspex, Oroglas, Altuglas 1.1.2 Tính chất vật lý, hóa học - Phân tử khối trung bình khoảng 350 000 đvC - Nhiệt độ nóng chảy khoảng 160oC - Khối lượng riêng 25oC : 1,18g/cm3 - Là loại nhựa acrylic (nhựa este), có dạng suốt, thuộc nhóm nhựa nhiệt dẻo (nhẹ nửa so với loại nhựa thông thường) - Có khả cho ánh sáng truyền qua tốt đến 93% Ngoài ra, có truyền tải gần hoàn hảo ánh sáng nhìn thấy giữ đặc tính nhiều năm tiếp xúc với xạ cực tím thời tiết nên nhựa Poly (Metyl Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page Metacrylat) thay lý tưởng cho kính - Có độ bền học cao, chịu nhiệt, bền với hóa chất, chịu thời tiết khắc nghiệt, chịu xước tốt - Là chất rắn vô định hình - Có khả tái chế Hình 1.1: Khả truyền quang PMMA số loại nhựa khác 1.1.3 Ứng dụng - Poly (Metyl Metacrylat) có nhiều ứng dụng linh vực đời sống Trong số lĩnh vực xây dựng chiếm tỷ trọng cao với khoảng 50% lượng Poly (Metyl Metacrylat) sử dụng Ứng dụng nhiều trần nhà, cửa kính, bể cá chịu áp lực cao, chiếu sáng, biển quảng cáo… Trong lĩnh vực liên quan đến Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page tàu ngầm, sử dụng làm cửa quan sát, kính quan sát; y tế người ta dùng để phẫu thuật chỉnh hình, làm giả, xương giả; thời trang, Poly (Metyl Metacrylat) dùng làm nữ trang, sản xuất đế giày cao gót, chất thêm vào loại mỹ phẩm; dùng làm hình thiết bị điện thoại đời … Dưới tỷ trọng lĩnh vực đời sống có sử dụng nhựa Plexiglas Lĩnh vực Nhu cầu PMMA Tỷ trọng (đơn vị 10 000 tấn) Xây dựng 21.5 50.7% Chiếu sáng 7.2 16.4% Giao thông 3.1 7.1% Quang học 2.8 6.4% Y tế 2.5 5.8% IT 1.8 4.1% Khác 4.1 9.5% Tổng 43 100% Bảng 1.1: Tỷ trọng ngành sử dụng Poly (Metyl Metacrylat) 1.1.4 Tồn trữ, bảo quản - Không tồn trữ hàng hoá, xếp thành chồng ánh nắng mặt trời trực tiếp trời mưa - Tránh tiếp xúc xăng dầu hoá chất có tính kiềm mạnh (xút,vôi ) 1.1.5 Tình hình sản xuất nhu cầu sử dụng Việt Nam giới - Khu vực châu Á-Thái Bình Dương thị trường lớn cho PMMA với khoảng 40% doanh thu toàn cầu năm 2011 ước tính lên tới 4,49 tỷ USD vào năm 2017 Đây nhà sản xuất lớn PMMA Thị trường lớn thứ hai châu Âu Bắc Mỹ - Trong khủng hoảng kinh tế toàn cầu thị trường PMMA phải đối mặt với sụt giảm nhu cầu Trong năm 2010 2011, ngành công nghiệp phục hồi từ suy thoái kinh tế tăng trưởng cách đáng kể Việc tiêu thụ ước tính PMMA đạt 1,67 triệu năm 2011 toàn cầu Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page - Mitsubishi Rayon Nhật Bản Lucite International (Mỹ) hai nhà cung cấp lớn PMMA Một số nhà cung cấp lớn khác Arkema SA (Pháp), LG MMA (Hàn Quốc), Chi Mei Corp (Đài Loan), Evonik Industries (Đức), Nhật Bản Sumitomo Chemical Company Ltd Kuraray (Nhật Bản) - Nguyên liệu Methyl methacrylate (MMA) để tổng hợp PMMA cung cấp hãng BASF, LG MMA, Arkema, Chi Mei, Dow Chemicals, Evonik, Mitsubishi Rayon Sumitomo Các công ty đầu tư lớn vào hoạt động R & D để phát triển tốt PMMA sản phẩm với nhiều ứng dụng - Hiện Việt Nam chưa có nhà máy sản xuất sản phẩm mà hoàn toàn nhập từ nước Chính nhu cầu có nhà máy sản xuất Poly (Metyl Metacrylat) sản phẩm liên quan cần thiết Tuy nhiên cần xem xét mặt nguyên liệu, vốn đầu tư, công nghệ, nhà xưởng, khả cạnh tranh, mặt bằng… Trong nguyên liệu yếu tố quan trọng để từ đưa định chọn công nghệ Hình 1.2 Thị phần tiêu thụ PMMA khu vực giới năm 2011 Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 1.2 Phương pháp tổng hợp - Poly (Metyl Metacrylat) tổng hợp từ nguồn nguyên liệu Metyl Metacrylat qua trình trùng hợp đồng phân tử Qua trình chế biến cắt, xử lý bề mặt,… cho nhiều loại sản phẩm khác ứng dụng nhiều sống Dưới mô tả trình tổng hợp, chế biến từ nguyên liệu khí tự nhiên, NH3, Acetone, Metanol, Axit sunfuric sản phẩm bán thị trường cuối Hình 1.3: Mô tả quy trình tổng hợp sản phẩm PMMA Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page Phần 2: Tổng hợp Monomer Metyl Metacrylat 2.1 Giới thiệu chung Metyl Metacrylat 2.1.1 Tính chất vật lí, hóa học Metyl Metacrylat Hình 1.1 Mô hình 3D phân tử Metyl Metacrylat - Metyl Metacrylat có công thức phân tử C5H8O2 (), danh pháp IUPAC Methyl 2-methylpropenoate - Ở điều kiện thường Metyl Metacrylat chất lỏng không màu, khối lượng riêng 0,94g/cm3, nhiệt độ sôi 1010C, nhiệt độ nóng chảy -480C, độ nhớt 200C 0,6cP - Metyl metacrylat este nên có đầy đủ phản ứng este điển thủy phân, phản ứng với kiềm Ngoài phân tử có liên kết đôi C=C nên dễ dàng trùng hợp thành polyme Do trình bảo quản Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page cần bổ sung chất ức chế tạo polyme hợp chất phenol 2.1.2 Ứng dụng Metyl Metacrylat - Metyl Metacrylat hợp chất có nhiều ứng dụng quan trọng tổng hợp hữu hóa dầu, monome tổng hợp poly metyl metacrylate có ứng dụng rộng rãi thực tế Ngoài dùng để sản xuất polyme đồng trùng hợp Methyl Methacrylate-Butadiene-Styrene (MBS) có tính chất tương đương với nhựa PVC - Metyl Metacrylat monome tổng hợp nên Poly (Metyl Metacrylat) theo phương trình phản ứng sau: 2.1.3 Tình hình sản xuất tiêu thụ Metyl Metacrylat - Ngày nay, Bắc Mỹ, Nhật Bản, Đông Á, châu Âu vùng có lượng tiêu thụ Metyl Metacrylat lớn giới với công nghệ chủ yếu từ axeton hydroxyanua, vài nơi từ nguyên liệu đầu C4 Theo thống kê hãng Region, năm 2005, châu Âu Bắc Mỹ nơi có lượng tiêu thụ lớn giới với gần 30% nơi Bảng thống kê vài hãng tiêu biểu công nghệ sản xuất metyl metacrylat vùng giới: Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page Bảng 2.1: Tình hình sản xuất Metyl Metacrylat [2] - Nhu cầu sử dụng metyl metacrylat ngày lớn theo thời gian Theo ước tính nhà cung cấp Metyl Metacrylat hàng đầu giới Sumitomo (Nhật Bản) tăng đặn qua năm khu vực châu Á Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 10 đáy tháp Metyl Metacrylat tinh khiết thu đỉnh tháp thứ 2.2.4 Các phương pháp khác sản xuất Metyl Metacrylat a) Sản xuất từ Isobuten: Đây phương pháp sản xuất Metyl Metacrylat từ nguyên liệu đầu isobuten Sơ đồ nguyên tắc: Isobuten  oxy hóa  metacrolein  oxy hóa  axit metacrylic  este hóa  metyl metacrylat Hai phản ứng oxi hóa xảy trình: Hiện có trình công nghệ hãng Sumitomo-Nippon Shokubai Misubishi Rayon từ nguồn nguyên liệu đầu isobuten Công nghệ Sumitomo-Nippon Shokubai Xúc tác: Quá trình oxy hóa thứ 1: Hỗn hợp oxyt Mo, Bi, Te Quá trình oxy hóa 2: Phosphomolibdic axit H3[P(Mo3O10)4 ], kim loại kiềm số kim loại khác: Cu, Va, Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 26 a) Tháp oxy hóa b) Tháp tách làm lạnh c) Tháp hấp phụ d) Đốt khí e) Tháp thu hồi metacrolein f) Tháp rửa g) Tháp tách dung môi nước i) Tháp este hóa j) Tháp tách dung môi dư k) Chưng thu hồi metanol l) Tháp tách sản phẩm nhẹ m) Tháp tách sản phẩm nặng Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống sản xuất MMA từ isobuten Hỗn hợp nguyên liệu đầu vào đưa vào tháp oxy hóa a, xảy phản ứng chuyển hóa hai bước Sản phẩm làm lạnh tách thiết bị b trước đưa sang tháp hấp phụ c qua tháp thu hồi lượng metacyloin chưa chuyển hóa (lượng se hồi lưu lại tháp oxy hóa thứ hai) Sản phẩm đưa sang rửa nước thiết bị f, dung môi tinh chế vào tuần hoàn tháp g h Sản phẩm Axit metacrylic sau rửa mang tới tháp este hóa I, xúc tác metanol đồng thời mang vào Sản phẩm mang qua tháp Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 27 chưng tách sản phẩm nhẹ sản phẩm nặng Phần metanol mang hồi lưu b) Công nghệ ba bước RTI-Eastman-Bechtel dựa etylen Bước 1: Cacbonyl hóa Etylen - Nhiệt độ: 130-170oC - Áp suất: 25-50 atm - Xúc tác: Mo(CO)6 Bước 2: Trùng ngưng tạo methacrylic acid - Nhiệt độ: 300oC - Áp suất: atm - Xúc tác: Axit-Bazơ, 20% Nb/SiO2 ( xúc tác đa dạng nhanh hoạt tính) Bước 3: Este hóa (giống công nghệ trước) Hình 2.7: Miêu tả công nghệ ba bước + Ưu điểm phương pháp: Giá thành sản phẩm rẻ nguyên liệu đầu vào rẻ tiền so với phương pháp lại + Nhược điểm: Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 28 Điều kiện phản ứng cứng (áp suất cao) Xúc tác dễ hoạt tính, hiệu suất chuyển hóa không cao Biểu đồ so sánh giá thành sản phẩm phương pháp: Hình 2.8:Biểu đồ so sánh giá thành sản phẩm phương pháp 2.3 Lựa chọn công nghệ tổng hợp monome Metyl Metacrylat Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 29 Lựa chọn công nghệ: Phương pháp sản xuất MMA từ axeton HCN tối ưu ưu điểm vượt trội so với công nghệ khác như: Các phản ứng thực nhiệt độ không cao nên thiết bị phản ứng đơn giản hơn, hiệu suất chuyển hóa cao cho sản phẩm có độ tinh khiết cao, ứng dụng sản xuất rộng rãi công nghiệp với quy mô lớn Bảng so sánh ưu nhược điểm phương pháp tổng hợp Metyl Metacrylat Phương pháp sx MMA Từ axeton HCN Ưu điểm -Các phản ứng thực hiên -Không sử dụng hóa chất áp suất Từ TBA nhiệt độ độc hại với môi trường không cao dễ chế tạo HCN thiết bị điều khiển -Hiệu suất chuyển hóa -Hiệu suất chuyển hóa cao phản ứng cao -Sản phẩm có độ tinh -Sản phẩm có độ tinh khiết cao khiết cao -Triển khai thực tế với quy mô lớn cho sản lượng sản phẩm lớn Nhược điểm -Nguồn nguyên liệu HCN -Phản ứng oxy hóa khó độc hại, tốn nhiệt để điều khiển, thiết bị phức sản xuất tạp -Nguồn nguyên liệu TBA không rẻ tiền Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 30 Bảng 2.6: So sánh ưu nhược điểm phương pháp tổng hợp Metyl Metacrylat Phần 3: Tổng hợp Poly (Metyl Metacrylat) 3.1 Cơ sở phương pháp 3.1.1 Nguyên liệu - Nguyên liệu Metyl Metacrylat với độ tinh khiết đến 99-99,5% - Rất dễ dàng cho phản ứng polyme hóa có nhóm vinyl dễ trùng hợp - Chất khơi mào tạo gốc tự peroxit, Azodiisobutyronitril (ABIN) ánh sáng, tia gamma 3.1.2 Cơ chế phản ứng polyme hóa - Phản ứng polyme hóa Metyl Metacrylat tỏa nhiệt lớn từ 60-80kJ/mol nên cần làm lạnh bên thiết bị phản ứng để tách nhiệt đồng thời tăng hiệu suất phản ứng Phản ứng xảy điều kiện mềm từ 50-85 oC phụ thuộc vào phương pháp sản xuất yêu cầu chất lượng sản phẩm - Quá trình phản ứng theo chế gốc tự trải qua giai đoạn khơi mào, phát triển mạch tắt mạch Dưới minh họa chế với tác nhân polyme hóa Azodiisobutyronitril (ABIN) Phương trình phản ứng tổng quát: Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 31 Cơ chế bước: Bước khơi mào: Các chất khơi mào phân hủy thành gốc tự Bước phát triển mạch: Các gốc tự công vào nhóm vinyl phân tử Metyl Metacrylat để tạo thành gốc tự Chính gốc lại công tiếp vào phân tử Metyl Metacrylat để phát triển mạch Bước tắt mạch: Các gốc tự tạo với để tạo thành hợp chất không gốc tự do.Từ chuỗi phản ứng bị tắt tạo polyme với phân tử khối lên tới 350 000 đơn vị C Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 32 (tương đương n khoảng 1000-3000) 3.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng Các yếu tố ảnh hưởng đến trình polyme hóa tạo Poly (Metyl Metacrylat) chủ yếu nhiệt độ nồng độ monome Phản ứng polyme hóa tỏa nhiệt lớn (6080kJ/mol) nên cần kết hợp làm lạnh để tách nhiệt tăng hiệu suất chuyển hóa Nồng độ monome ảnh hưởng đến trình Khi tiến hành trùng hợp dung môi hay môi trường pha loãng tốc độ trùng hợp trọng lượng phân tử tăng theo nồng độ monome Nếu monome bị pha loãng nhiều có khả xảy phản ứng chuyển mạch làm giảm trọng lượng phân tử 3.1.3 Các phương pháp sản xuất PMMA sản xuất phương pháp: - Trùng hợp nhũ tương: phổ biến công nghiệp Chất khơi mào hòa tan nước, phản ứng xảy bề mặt monome nước nên polyme hình thành dạng nhũ tương (pH=4-9, nhiệt độ 50oC) - Trùng hợp huyền phù: thông dụng Chất khơi mào tan monome, phản ứng xảy hạt monome tạo nên huyền phù môi trường nước Ưu điểm sản phẩm tinh khiết nhiên kích thước hạt lớn dễ keo tụ tạo thành bột - Trùng hợp khối: giới hạn quy mô nhỏ, phản ứng tỏa nhiệt mạnh, khó điều chỉnh nhiệt độ Có hai giai đoạn tiền trùng hợp bán thành phẩm tiền polyme 3.2 Thiết bị sơ đồ công nghệ tổng quát 3.2.1 Thiết bị Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 33 Thiết bị diễn phản ứng polyme hóa Metyl Metacrylat để tạo thành PMMA thiết bị dạng thùng có cánh khuấy để tăng tiếp xúc pha bao gồm monome, dung môi hữu chẳng hạn toluen chất khơi mào Phản ứng tỏa nhiệt nên có bố trí vỏ áo thiết bị để vừa gia nhiệt đến nhiệt độ phản ứng vừa làm mát Hình 3.1 Thiết bị phản ứng polyme hóa 3.2.2 Sơ đồ tổng quát công nghệ polyme hóa sản xuất PMMA Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 34 Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 35 a) Thùng monome,dung môi b),e) Thiết bị điều chỉnh lưu lượng, c) Thiết bị trộn, d) Thùng chứa chất khơi mào, f) Thiết bị làm lạnh g) Thiết bị phản ứng polyme hóa, h) Thiết bị lọc, i) Thùng chứa sản phẩm 3.2 Sơ đồ công nghệ chung trình polyme hóa sản xuất PMMA Hỗn hợp monome dung môi điều chỉnh lưu lượng để đưa vào thiết bị trộn c) Sau hỗn hợp đưa vào tháp phản ứng với chất khơi mào chứa d) Thiết bị gia nhiệt đầu đến nhiệt độ phản ứng khoảng 5085oC Phản ứng tỏa nhiệt lớn nên làm lạnh Một phần monome sản phẩm bị theo lên làm lạnh thiết bị f) để hồi lưu lại tháp phản ứng Sản phẩm lọc tách đưa vào thùng chứa i) 3.3 Dây chuyền sản xuất Poly (Metyl Metacrylat) phương pháp trùng hợp khối liên tục hãng SAMSUNG Cheil Industry Phương pháp trùng hợp khối không dùng phổ biến hai phương pháp nhũ tương huyền phù nhiên áp dụng cho quy mô nhỏ suất chất lượng cao Dưới dây chuyền sản xuất Poly (Metyl Metacrylat) phương pháp trùng hợp khối liên tục hãng SAMSUNG Cheil Industry Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 36 Hình 3.3 Dây chuyền sản xuất PMMA phương pháp trùng hợp khối liên tục Quá trình có tham gia xúc tác, thiết bị phản ứng tương tự đa giới thiệu mục 3.2 Quá trình có trình thu hồi monome chưa phản ứng Sản phẩm trình polyme hóa qua công đoạn xử lý xử lý nhiệt, cắt thành tấm, xử lý bề mặt… đưa kho chứa 3.4 Tái chế nhựa Poly (Metyl Metacrylat) Nhựa Poly (Metyl Metacrylat) loại nhựa có khả tái sinh Người ta tái chế tái sử dụng số nguyên liệu thô Ví dụ, axit sulfuric thường sử dụng trình ACH sản xuất Metyl Metacrylat tái chế (tái sinh) tái sử dụng trình Ngoài ra, axit sử dụng chuyển đổi thành ammoni sunfat, loại phân bón có giá trị, phân tử axit sulfuric giống phục vụ cho sản xuất hai sản phẩm Khi bị nung nóng điều kiện thích hợp, sản phẩm nhựa Poly (Metyl Metacrylat) không sử dụng theo mục đích ban đầu trả trở lại monomer bắt đầu Metyl Metacrylat Trước người ta thường sử dụng chì trình nung nóng chảy nhựa thu hồi monome tinh khiết đến 98% Tuy nhiên điều kiện cần đảm bảo môi trường sức khỏe nên có nhiều phương pháp nghiên cứu đưa vào sử dụng nhằm thay vai trò chì vốn độc hại Vật liệu tái chế sử dụng lần đến 100%, mà tổn thất Điều không tiết kiệm nguyên vật liệu để sản xuất vật liệu mới, làm giảm chất thải Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 37 KẾT LUẬN Qua thời gian làm việc nghiêm túc với giúp đỡ nhiệt tình PGS.TS Nguyễn Hồng Liên, em hoàn thành tiểu luận tổng hợp Poly (Metyl Metacrylat) Trong tiểu luận em đưa phương pháp sản xuất monome tổng quan phương pháp tổng hợp polyme Phương pháp để tổng hợp monome Metyl Metacrylat từ nguồn nguyên liệu Axeton HCN (phương pháp ACN) trùng hợp tạo Poly (Metyl Metacrylat) theo phương pháp nhũ tương phương pháp ứng dụng nhiều thực tế Hiện Việt Nam chưa có nhà máy sản xuất sản phẩm mà hoàn toàn nhập từ nước Chính nhu cầu có nhà máy sản xuất Poly (Metyl Metacrylat) sản phẩm liên quan cần thiết Tuy nhiên cần xem xét mặt nguyên liệu, vốn đầu tư, công nghệ, nhà xưởng, khả cạnh tranh, mặt bằng… Trong nguyên liệu yếu tố quan trọng để từ đưa định chọn công nghệ Bên cạnh công nghệ phổ biến nêu việc nghiên cứu phương pháp tổng hợp monome từ C nên triển khai Phương pháp phù hợp với đặc thù nhiều khí nước ta, song nhiều vấn đề cần giải chuyển hóa parafin C mạch Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 38 thẳng thành dạng iso-olefin… Vì hiểu biết hạn hẹp, nhiều khó khăn trình tìm tài liệu, công nghệ nên tiểu luẩn “Tổng hợp Poly (Metyl Metacrylat)” nhiều thiếu sót Rất mong nhận đóng góp, nhận xét cô Em xin trân trọng cảm ơn cô ! TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Thanh Huyền, Nguyễn Hồng Liên Công nghệ tổng hợp hữu - hóa dầu Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2006 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2004 Joel R.Fried Polyme science an Teachnology NewYork Prenti-ce Hall American, 1995, Herman Francis Mark, Jacqueline I Kroschwitz Encyclopedia of Polymer Science and Technology http://www.sciencedirect.com/ Và số tài liệu khác Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 39 Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 40 [...]... pháp tổng hợp Metyl Metacrylat Phần 3: Tổng hợp Poly (Metyl Metacrylat) 3.1 Cơ sở phương pháp 3.1.1 Nguyên liệu - Nguyên liệu là Metyl Metacrylat với độ tinh khiết đến 99-99,5% - Rất dễ dàng cho phản ứng polyme hóa vì có nhóm vinyl dễ trùng hợp - Chất khơi mào tạo các gốc tự do như peroxit, Azodiisobutyronitril (ABIN) hoặc ánh sáng, tia gamma 3.1.2 Cơ chế phản ứng polyme hóa - Phản ứng polyme hóa Metyl. .. chế Metyl Metacrylat - Biểu đồ thống kê công nghệ sử dụng tổng hợp Metyl Metacrylat của một số vùng và một số hãng trên thế giới cho thấy chiếm ưu thế vẫn là công nghệ đi từ nguyên liệu đầu là axeton và hydroxyanua (công nghệ ACH): Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 13 Bảng 2.4: Phạm vi sử dụng các phương pháp tổng hợp Metyl Metacrylat - Dưới đây là lịch sử các phương pháp tổng hợp Metyl Metacrylat. .. 11 chống gỉ ở nhiệt độ dưới 25oC 2.2 Các phương pháp sản xuất Metyl Metacrylat 2.2.1 Lịch sử phát triển của quá trình tổng hợp Metyl Metacrylat trên thế giới - Metyl Metacrylat có thể được tổng hợp từ nhiều nguồn nguyên liệu đầu khác nhau, tiêu biểu là đi từ axeton, tert-butyl alcol (TBA) hay từ iso-butylene… - Vào thập niên 1930’s Metyl Metacrylat lần đầu được giới thiệu trên thế giới bởi công ty Rohm...Bảng 2.2 Ước tính cung cầu sản phẩm Metyl Metacrylat của hãng Sumitomo 2.1.4 Phương pháp bảo quản, tồn chứa Metyl Metacrylat - Metyl Metacrylat là một chất lỏng dễ cháy, có giới hạn cháy nổ với không khí ở 200C từ 2,12-12,5 % nên cần được tồn chứa trong bình kín và điều kiện thoáng mát - Do có nối đôi C=C trong công thức cấu tạo nên Metyl Metacrylat có khả năng trùng hợp tạo polime Quá trình polime hóa... i) 3.3 Dây chuyền sản xuất Poly (Metyl Metacrylat) bằng phương pháp trùng hợp khối liên tục của hãng SAMSUNG Cheil Industry Phương pháp trùng hợp khối mặc dù không được dùng phổ biến như hai phương pháp nhũ tương và huyền phù tuy nhiên có thể áp dụng cho quy mô nhỏ và năng suất chất lượng khá cao Dưới đây là dây chuyền sản xuất Poly (Metyl Metacrylat) bằng phương pháp trùng hợp khối liên tục của hãng... các hợp chất không còn gốc tự do.Từ đó chuỗi phản ứng bị tắt tạo các polyme với phân tử khối lên tới 350 000 đơn vị C Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 32 (tương đương n khoảng 1000-3000) 3.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình polyme hóa tạo Poly (Metyl Metacrylat) chủ yếu là nhiệt độ và nồng độ monome Phản ứng polyme hóa tỏa nhiệt khá lớn (6080kJ/mol) nên cần kết hợp. .. tách ra ở đáy tháp chưng này, CH 3OH được tuần hoàn lại thiết bị este hóa + Tinh chế Metyl Metacrylat trong 3 tháp chưng chân không có mặt chất ức chế tạo polime hóa Tháp thứ nhất có 25 đĩa để tách phẩn nhẹ (dimetyl ete, H 2O) Tháp thứ 2 có 25-30 đĩa để thu Metyl Metacrylat thương phẩm Tháp thứ 3 tách sản phẩm nặng (Metyl Metacrylat thu hồi được tuần hoàn lại tháp thứ 2) Xử lý nước thải và tái sinh H2SO4:... chế Metyl Metacrylat Tách triệt để sản phẩm khỏi môi trường phản ứng, đạt độ chuyển hóa hoàn toàn + Xử lý sản phẩm nặng giàu metanol trong tháp chưng metanol Metanol, dimetyl ete, metacrylat ở đỉnh được tuần hoàn lại thiết bị este hóa để đảm bảo chuyển hóa hoàn toàn metanol và đảm bảo nồng độ este ổn định + Xử lý sản phẩm nhẹ giàu acrylat: sản phẩm nhẹ giàu acrylat được tách nước và tinh chế Metyl Metacrylat. .. khối: chỉ giới hạn trong quy mô nhỏ, phản ứng tỏa nhiệt mạnh, khó điều chỉnh nhiệt độ Có hai giai đoạn tiền trùng hợp và bán thành phẩm tiền polyme 3.2 Thiết bị và sơ đồ công nghệ tổng quát 3.2.1 Thiết bị Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 33 Thiết bị diễn ra phản ứng polyme hóa Metyl Metacrylat để tạo thành PMMA là thiết bị dạng thùng có cánh khuấy để tăng sự tiếp xúc giữa các pha bao gồm monome,... tác nhân polyme hóa là Azodiisobutyronitril (ABIN) Phương trình phản ứng tổng quát: Trần Quang Biển – Lớp KSTN Hóa dầu K54Page 31 Cơ chế các bước: Bước khơi mào: Các chất khơi mào phân hủy thành các gốc tự do Bước phát triển mạch: Các gốc tự do tấn công vào các nhóm vinyl của phân tử Metyl Metacrylat để tạo thành các gốc tự do mới Chính các gốc này lại tấn công tiếp vào các phân tử Metyl Metacrylat