QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AXIT AXETIC

Mc lc I C s lý thuyt trang Tớnh cht ca axit axetic trang 1.1 Tớnh cht vt lý trang 1.2 Tớnh cht húa hc trang 1.2.1 Tỏc dng vi kim loi gii phúng Hiro trang 1.2.2 Tỏc dng vi baz- oxit baz trang 1.2.3 Tỏc dng vi mui ca axit yu trang 1.2.4 Este húa trang 1.2.5 Phn ng chỏy trang ng dng trang II Cỏc phng phỏp sn xut Axit axetic trang III Quỏ trỡnh sn xut Axit axetic bng phng phỏp oxy húa Axetaldehit pha lng trang 11 1.Nguyờn liu trang 11 2.Xỳa tỏc trang 11 3.Cỏc yu t nh hng ti quỏ trỡnh trang 12 4.Phng phỏp sn xut axit axetic bng oxy húa axetaldehit pha lng trang 14 5.Dõy chuyn tng hp axit axetic t axetaldehyt trang 16 IV Nõng cao nng v tinh ch axit trang 18 1.Nõng cao nng v tinh ch axit trang 18 2.Cht lng sn phm trang 20 V Tỡnh hỡnh sn xut axit axetic cụng nghip nc ta trang 21 Trang Li m u Ngnh cụng nghip húa cht ngy cng phỏt trin, sn phm húa cht luụn luụn l nhu cu cp thit cho ngi cuc sng, t c iu ú vi mi lnh vc u cn phi cú nguyờn liu v cỏc sn phm liờn quan Axit axetic l cht hu c dng lng, nú cú nhiu ng dng ph bin cụng nghip húa hc v l sn phm hu c c bn cú vai trũ khỏ quan trng tng hp hu c húa du Ngy xa ngi ó bit s dng axit axetic lm gim n Hin cựng vi s phỏt trin ca khoa hc k thut axit axetic c dựng vo cỏc lnh vc khỏc cụng nghip nh: sn xut dc phm, thuc tr sõu, thuc nhum, ngoi nú cũn l tin cht sn xut clo axetic axit.v.v Do cú tm quan trng nh vy nờn nhu cu s dng axit axetic l rt ln, ũi hi ngnh sn xut axit axetic phi cú bc phỏt trin vi nhu cu ú Trong phng phỏp sn xut l phng phỏp vi sinh v phng phỏp tng hp Phng phỏp vi sinh ch cho axit cú nng thp, nng sut khụng cao Phng phỏp tng hp chim u th hn vỡ nng sut cao, nng cao, tinh ch d nhng phi chi phớ cho ban u ln Vic la chn nguyờn liu cng nh cụng ngh cho phự hp vi iu lin m m bo cht lng yờu cu Mt nhng phng phỏp sn xut axit axetic l oxy húa axetaldehyt pha lng cú nhiu u im úng gúp vo vic gii quyt nhu cu cp bỏch v axit axetic nng cao ca nc ta núi riờng v trờn th gii núi chung iu ú úng gúp vo vic xõy dng ngnh cụng nghip húa cht ngy cng phỏt trin Trang I C S Lí THUYT 1.Tớnh cht ca axit axetic -Cụng thc cu to v cụng thc phõn t: +CTPT: C2H4O2 +CTCT: CH3COOH -Tờn IUPAC: Etanoic- l mt hp cht hu c phõn t, gm nhúm metyl(-CH3) liờn kt vi nhúm carboxyl(-COOH) 1.1 Tớnh cht vt lý - Axit axetic l cht lng khụng mu, mựi nng, v chua, axit axetic khan c gi l axit axetic bng, dng lỏ mng Ngi ta cú th dựng im ụng c ỏnh giỏ tinh khit ca axit axetic Axit axetic gim th tớch pha loóng bng nc Tan nhiu nc, etanol, ete, benzen, khụng tan cacbon L dung mụi tt cho nhiu cht nh nha thụng v du thc vt Dung dch Axit axetic cú tớnh cht n mũn mnh, tớnh cht ny th hin trờn nhụm v thộp khụng r cú ý ngha quan trng vi ngnh xõy dng v dựng nu n - Nng gii hn ca hi axit khụng khớ l 0,005mg/l - Dung dch axit axetic nng trờn 30% gõy bng - Nhit núng chy: 16,75oC - Khi lng riờng 15oC: 1,0550g/cm3 - Chit sut vi tia D 20oC: 1,3730g/cm3 - Hng s phõn ly K= 1,75.10-5 Bảng 1: Các thông số vật lý đặc trưng axit axetic Nhiệt dung riêng, CP Trang Dạng 250C 1,110 J.g-1.K-1 Dạng lỏng 19,40C 2,043 J.g-1.K-1 Dạng tinh thể 1,50C 1,470 J.g-1.K-1 175,80C 0,783 J.g-1.K-1 Nhiệt kết tinh 195,5 J/g Nhiệt hoá 394,5 J/g nhiệt độ sôi Độ nhớt 200C 11,83 mPa.s 250C 10,97 mPa.s 400C 8,18 mPa.s Hằng số điện môi 200C 6,170 100C 2,665 Chỉ số khúc xạ nD20 1,3719 Entanpy tạo thành H0 (lỏng, 250C) -484,50 kJ/mol H0 (hơi, 250C) -432,25 kJ/mol Nhiệt nóng chảy HC, lỏng -874,8 kJ/mol Entropy S0 (lỏng, 250C) 0 S (hơi, 25 C) Điểm chớp cháy cốc kín 159,8 J.mol-1.K-1 282,5 J.mol-1.K-1 430C Trang Điểm tự bốc cháy 4650C Giới hạn nổ không khí 4,0 16% thể tích Nhiệt độ tới hạn, TC 592,71 K áp suất tới hạn, PC 5,786 MPa Sức căng bề mặt t, 0C 20,1 , mN/m 27,5 23,1 27,25 26,9 Hằng số phân ly axit (trong 42,3 61,8 87,5 26,9 25,36 23,46 20,86 nước): t,0C P 0,78 25 50 4,76 4,79 1.2 Tớnh cht húa hc - Tớnh cht húa hc ca axit axetic c quyt nh bi s cú mt ca nhúm cacboxyl phõn t l mt axit hu c yu, nú cú y tớnh cht húa hc ca mt axit hu c - Cu to nhúm cacboxyl cũn cha xỏc nh c th O CH3 C O H Trang - Do nhúm hydroxyl gn trc tip vi nhúm cacbonyl, chu nh hng ca nhúm cacbonyl, liờn kt O-H phõn cc v phớa oxi nờn proton phõn ly d dng hn Vỡ vy tớnh axit ca axit axetic mnh hn ru nhiu CH3COOH CH3COO- + H+ - Hng s phõn ly K=1,76.10-5 - Mc dự khụng phi l cht hot ng nhng cú rt nhiu sn phm cú giỏ tr c sn xut t axit axetic Axit axetic phn ng vi rc hoc Olefin to cỏc este khỏc -Axit axetic cú tớnh cht ca mt axit yu CH3-COOH CH3COO- + H+ 1.2.1 Tỏc dng vi kim loi gii phúng H2 2CH3-COOH + Mg (CH3COO)2Mg + H2 1.2.2 Tỏc dng vi bazo, oxitbazo CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O CH3COOH + CaO (CH3COO)2Ca + H2O 1.2.3 Tỏc dng vi mui cựa acid yu 2CH3COOH +Na2CO3 2CH3COONa + H2O + CO2 1.2.4 Este húa CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O( k: t0, xt ) 1.2.5 Phn ng chỏy CH3COOH + 2O2 2CO2 + H2O ng dng Trang - Axit axetic cú ng dng rng rói thc t Ngay t xa xa ngi ó bit s dng axit axetic cho ngnh cụng nghip thc phm l gim, sn xut bỏnh ko phc v cho tiờu dựng Hu ht cỏc poly vinyl axetat c s dng cụng nghip sn, giy bc v nha plastic Xenlulo axetat c dựng lm nguyờn liu cho sn xut t si axetat - Axit axetic v axetat este c s dng nh l cỏc dung mụi rt ph bin Sau õy l mt s thụng tin v ng dng ca axit axetic a Mui + Al(OH)2CO2CH3, Al(OH)(CO2CH3)2 v Al(CO2CH3) cỏc mui ny c s dng lm thuc nhum vi + CH3CO2NH4 s dng sn xut acetamide- mt dung mụi hon ho, cht lm li tiu v toỏt mụi hụi y hc + Ngoi cũn cú mui ca cỏc kim loi kim nh: Li, K, Na, Rb,Cs S dng mui ca kali cụng ngip sn b Este + Metyl axetat l cht khụng v cú mựi thm s dng lm dung mụi cho xenluloza nitrat, este v cỏc cht khỏc + Etyl axetat: c s dng lm dung mụi cho nitro xenluloza, mc v polyme, cũn c s dng nh mt dung mụi chit + n-butyl axetat: l cht khụng mu cú mựi thm, s dng lm dung mụi cụng nghip sn mi v gm s c Axetylclorua + L cht khụng mu, mt cht kớch thớch mnh, rt hot ng v b thy phõn cú mt khụng khớ c s dng cụng nghip thuc nhum v dc phm d Amit + Axetamit CH3COONH2 c s dng lm dung mụi v sn xut metylamin v cht lm mm Trang + N2N- imetylaxetamit cú cụng thc: CH3CON(CH3)2 c dựng lm dung mụi hũa tan tt polyme nh poly acrylat v polyl este e Axit phenyl axetic +C6H5CH2CO2H d tan nc núng v khú tan nc lnh c s dng cụng nghip nc hoa v penicillin II CC PHNG PHP SN XUT AXIT AXETIC - Trong s cỏc phng thc sn xut axit axetic cú th chia thnh nhúm: lờn men ru, chng g, tng hp v hn hp cỏc phng phỏp - Ngy nay, ngi ta sn xut axit axetic bng phng phỏp lờn men Tuy nhiờn phng phỏp tng hp axit axetic l quan trng cú th l i t cỏc ng sau: + Sn xut axit axetic theo phng phỏp lờn men v chng phõn hy g ch thu c axit cú nng thp, i vi lờn men t x than, mch nha ch t khong 5%, t ancol nng tng lờn 12-17% Chng ct phõn hy g s thu c gim thụ bao gm 7% axit axetic, 4% methanol v axetic thụ, 9% hc ớn v du, 80% nc + Phng phỏp sn xut axit axetic bng cacbonyl húa metanol cng cho hiu sut tng i cao Mt phng phỏp hin ang c quan tõm l i t khớ tng hp ang c phỏt trin vỡ cú th tn dng nguyờn liu l khớ thi ca cỏc ngnh cụng nghip khỏc, õy l phng phỏp mang nhiu trin vng - T nm 1913, hóng BASF ó mụ t quỏ trỡnh sn xut axit axetic t methanol v monoxitcacbon nhit cao v ỏp sut cao CH3OH + CO CH3COOH H=-138,6KJ - Do iu kin nhit v ỏp sut khc nghit cựng vi s cú mt ca cỏc cht n mũn mnh ó ngn cn vic thng mi húa quỏ trỡnh ny Nm 1941 Reppe ó chng minh hiu qu xỳc tỏc ca cỏc cacbonyl kim loi nhúm VIII cho phn ng cacbonyl húa bao gm cỏc quỏ trỡnh hydroformyl húa iu ny dn n vic i v phỏt trin cụng ngh nhit cao (250oC) v ỏp sut cao (70Mpa) vi s cú mt ca xỳc tỏc cobaniodua - Nm 1968, Monsanto ó cụng b phỏt hin v cht xỳc tỏc mi Rodi c hot húa bi cht iodua cú hot tớnh v chn lc tt cho quỏ trỡnh cacbonyl húa, methanol to thnh axit axetic Methanol thm cú Trang th cacbonyl húa ỏp sut khớ quyn vi hiu sut theo methanol l 99% v theo CO l 90% Quỏ trỡnh ny c thng mi húa bi Monsanto vo nm 1970 Texas Cụng sut ban u t 135.000 tn/nm vo nm 1975 iu kin tin hnh quỏ trỡnh Monsanto mn hn nhiu (3Mpa v 1800C) so vi quỏ trỡnh BASF S cụng ngh sn xut Axit axetic ca hóng Monsanto gm cú: Nha trao i ion Thựng cha xỳc tỏc Thựng cha metyliodua Thit b phn ng cacbonyl húa Thỏp khớ dựng methanol Thỏp nh Thỏp chng Thỏp chng ng phớ loi nc Thỏp tỏch nc 10 Thỏp thu hi axit axetic d 11 Thỏp tinh ch axit axetic Trang + Phng phỏp sn xut axit axetic t ng oxy húa axetaldehyt l phng phỏp truyn thng v l phng phỏp chim ti 40% sn lng axit axetic trờn ton th gii, hiu sut tng i cao t 9598% Nhng xột v hiu qu kinh t thỡ khụng cao vỡ axetaldehyt l mt nguyờn liu nhng ng thi cng l mt thng phm t tin ó tri qua mt quỏ trỡnh sn xut, cú th i t axetylen, etylen, hidrocacbon thp, etanol, khớ tng hpvỡ vy xu hng ngy l i theo cỏc hng khỏc hn ch cỏc sn phm trung gian h giỏ thnh sn phm trờn l nhng phng phỏp sn xut axit axetic ó c ng dng cụng nghip mt cỏch rng rói Cỏc phng phỏp khỏc, hoc l hiu sut thp ca quỏ trỡnh cũn thp hoc l nng ca sn phm cha ỏp ng c nhu cu, hay ang quỏ trỡnh nghiờn cu v th nghim Do nhu cu s dng axit axetic v vai trũ ca nú cụng nghip v i sng nờn Trang 10 hin rt nhiu hóng, cụng ty húa hc trờn th gii ang nghiờn cu, tỡm kim v phỏt trin cỏc phng phỏp mi sn xut axit axetic Tuy nhiờn phng phỏp sn xut t axetaldehyt chim u th hn v c ng dng sn xut rng rói trờn th gii III QU TRèNH SN XUT AXIT AXETIC BNG PHNG PHP OXY HểA AXETALDEHIT TRONG PHA LNG Nguyờn liu - Axetaldehyt(CH3CHO) l mt cht lng linh ng, cú nhit sụi thp, d bt chỏy, cú mựi hng Do cú kh nng phn ng cao nờn axetaldehyt l mt cht trung gian quan trng sn xut v cỏc sn phm nh: axit axetic, anhydrit axetic, etyl axetatv cỏc cht húa hc khỏc - Axetaldehyt xut hin gõy cn tr cỏc quỏ trỡnh sinh hc Vỡ l mt cht trung gian quỏ trỡnh lờn men ru, axetaldehyt tham gia mt lng nh cỏc ung cú cn nh ru, bia, cht kớch thớch Vỡ l hp cht cú kh nng phn ng cao nờn axetaldehyt l nguyờn liu chớnh cho quỏ trỡnh tng hp axetaldehyt Xỳc tỏc - Xỳc tỏc cú mt vai trũ quan trng quỏ trỡnh oxy húa axetaldehyt Chỳng phõn hy cỏc peroxit v ú hn ch ti thiu nguy c n Xỳc tỏc mangan(Mn) l loi xỳc tỏc c s dng quy trỡnh sn xut vỡ cú chc nng quan trng l gim bt cỏc gc axetyl peoroxi O O CH3 C OO Mn2+ CH3 O CH3 C C OO Mn3+ O H Mn 3+ CH3 C OO Mn2+ - Mangan thm cũn lm tng tc ca phn ng gia axit peraxetic v axetaldehyt to thnh axit axetic - ng(Cu) cú th cú tỏc dng tng h vi xỳc tỏc mangan - Xỳc tỏc tt nht cho quỏ trỡnh l axetatmangan cho hiu sut sn phm chớnh cao, khc phc c nhc im ca cỏc xỳc tỏc ó k trờn, cú kh nng tỏi sinh axit peraxetic c bit l hn hp xỳc tỏc ca Trang 11 axetatmangan-coban cú hot tớnh v chn lc cao cú s t hp tng tr ln - Khi tng nng xỳc tỏc thỡ tc phn ng khụng tng hoc tng rt chm Gii hn ó nh l 0,05-0,15 trng lng Cỏc yu t nh hng n quỏ trỡnh a nh hng ca nguyờn liu u - Do axetaldehyt d b bin i thnh paradehyt v andehyt-crotonic, c bo qun mt lng nh axetaldehyt cng b bin i Do ú lm cho sn phm ca quỏ trỡnh khụng tinh khit, cú ln nhiu cht, gõy khú khn cho vic tinh ch v lm sch sn phm - Cựng mt iu kin oxy húa v xỳc tỏc axetaldehyt cú th b bin i thnh nhiu sn phm khỏc nhau: CH3CHO+0,5 O2 2CH3CHO+3/2O2 CH3COOH (1) CH3COOCH3 + H2O + CO2 (2) 3CH3CHO+O2 CH3CH(OCOCH3)2 + H2O (3) CH3CHO + 2O2 (4) CH3CHO +5/2O2 HCOOH + 2CO2 + 2H2O H2O + CO2 (5) - khc phc hin tng ny bng cỏch khng ch nghiờm ngt ch oxy húa, dựng xỳc tỏc thớch hp v s dng axetaldehyt >99%, khụng quỏ 1% paradehyt - Hm lng ca axetaldehyt cú nh hng ln n s to thnh axit peraxetic, nu hm lng axetaldehyt thit b oxy húa tng lờn quỏ mc thỡ lng peraxit to thnh gim xung Cũn nu gim hm lng axetaldehyt thỡ lm tng lng peraxit vựng phn ng iu ny dn n s tớch t axit peraxetic s khụng cú li cho quỏ trỡnh v d gõy n Vỡ vy cn phi khng ch hm lng axetaldehyt thớch hp cho vo b nh hng ca oxi - Vn tc oxy húa khụng ph thuc vo nng oxi m ch ph thuc vo tc hũa tan khớ oxi vo lng c nh hng ca xỳc tỏc - Vai trũ ca xỳc tỏc s dng cho quỏ trỡnh oxy húa axetaldehyt l lm tng tc v hng phn ng theo chiu to sn phm chớnh v m bo s tri qua ca tt c cỏc giai on vi tc nh Trang 12 - Cỏc xỳc tỏc nh axetat ca st, ng, coban u lm tng s oxy húa axetaldehyt thnh axit peraxetic, nhng lm chm tc ca giai on to thnh axetic andehyt ú mt lng axit peraxetic tớch t li thit b phn ng gõy n - Mt khỏc, s dng hn hp axetat ca ng-coban lm xỳc tỏc v tin hnh mụi trng cú dung mụi l etyl axetat thỡ cú th nhn c axit axetic cựng vi anhydrit axetic, v hiu sut anhhrit axetic ln hn etyl axetat cú kh nng to hn hp ng phớ vi nc, lm tỏch nc quỏ trỡnh iu ny chng t hiu sut ca sn phm chớnh ph thuc vo bn cht ca xỳc tỏc d nh hng ca nhit - L yu t quan trng nh hng n nhiu quỏ trỡnh oxy húa axetaldehyt - Tng nhit s thỳc y c cỏc giai on phn ng, c bit l phn ng phõn hy axit peraxetic c cỏc giai on phn ng, c bit l phn ng phõn hy axit peraxetic - Quỏ trỡnh oxy húa axetaldehyt pha lng c tin hnh khong nhit t 65-75oC - Nhit thp hn s dn n s tớch t hp cht peraxetic phn ng v phỏt sinh hin tng n Nu nhit tng xy cỏc phn ng ph c bit l phn ng oxy húa hon ton axetaldehyt Ngoi ra, tng nhit hi axetaldehyt bay lờn to hn hp n vi oxy gii hn rng e nh hng ca ỏp sut - p sut ớt nh hng n quỏ trỡnh Nhng thc t ngi ta thc hin quỏ trỡnh 3-4 at l iu kin cn thit gi axetaldehyt dung dch nhit phn ng axetaldehyt l cht lng rt d bay hi m iu kin lm vic ũi hi phi tin hnh pha lng nờn gi cho axetaldehyt trng thỏi lng ti nhit phn ng (60-70oC) Nu s dng ỏp sut cao quỏ thỡ s gõy tn kộm cho vic ch to thit b f nh hng ca lng nc - Khi lng nc gim dn n tng s to thnh sn phm ph axetaldehyt ng thi hiu sut sn phm chớnh gim tc ca s thy phõn axetaldehyt gim Khi lng nc tng lm hm lng axit peraxetic tng v hiu sut sn phm chớnh tng, nhiờn nu lng nc tng quỏ trỡnh s lm pha loóng sn phm gõy khú khn cho quỏ trỡnh tinh ch sau ny Trang 13 Phng phỏp sn xut axit axetic bng oxy húa axetaldehyt pha lng Chia lm giai on chớnh: + Giai on oxy húa axetaldehyt + Giai on tinh ct sn phm thụ + Giai on lm sch axit axetic a Giai on oxy húa axetaldehyt CH3CHO +1/2 O2 CH3COOH O O CH3 C H R CH3 O CH3 O CH3 C OO CH3 C RH O C CH3 O2 C O H CH3 C OO C OOH O CH3 O - Giai on ny tin hnh thit b oxy húa, ngy trc ngi ta s dng thit b lm vic giỏn on Ngy yờu cu nng sut ln ngi ta ó ch to thit b lm vic liờn tc, nng sut cú th t ti 20-30 tn mt ngy ờm - Cú loi thỏp, nhiờn thit b dựng ph bin hin l thỏp kiu si bt, loi ny n gin v thớch hp cho phn ng khớ- lng Axit axetic dựng lm mụi trng ú xy s oxy húa Thỏp cha dung dch phn ng, khớ cho vo phn nhiu ỏy thỏp qua b phn to thnh bt nh phõn b u khp tit din ca thỏp, phn nh thỏp cú ng kớnh ln hn gim tc khớ Phn di ca thit b cú chiu cao 12m chia lm on, tng on cú t ng xon rut g lm bng nhụm, cho nc lnh tun hon rỳt nhit phn ng( tng b mt truyn nhit l 200m2) Cỏc ng xon ny cú tỏc dng nh m lm tng b mt tip xỳc gia axetaldehyt v oxi - cú th iu chnh quỏ trỡnh oxy húa d dng ngi ta cho oxi vo tng on thỏp tr on u Mun cho quỏ trỡnh oxy húa xy bỡnh Trang 14 C thng, cn phi khng ch chớnh xỏc lng axetaldehyt, axit axetic, oxy, xỳc tỏc, khng ch nghiờm khc nhit ca quỏ trỡnh, trỏnh n on trờn thng xuyờn cho oxi vo Nhit cú th trỡ 60-70oC mi on v theo chiu cao thỏp, mi on cú li ngn ng th húa pha lng trỏnh hin tng quỏ nhit cc b v cỏc phn ng ph to sn phm khụng mong mun Cựng vi axetaldehyt vo cũn cú c xỳc tỏc cho hm lng khong 0,075%, lu lng oxi vo khong 270m3/h ỏp sut 4at 10 ỉ30 ỉ 150 600 ỉ 300 I 3000 ỉ24 00 11 12000 ỉ 2000 2 ỉ150 150 ỉ ỉ30 Thit b oxy húa acetaldehit Sn phm lũng ly phn m rng, hn hp khớ bao gm CO2, O2, N2 v mt phn axetaldehyt d tỏch nh, hi cht lng dũng khớ mang c ngng t v quay tr li thit b oxy húa - u im ca thit b si bt ny l b mt tip xỳc pha ln, lp lng c khuy trn mnh Vt liu ch to thỏp ny cú th dựng thộp crom, niken molipden hoc cỏc loi thộp khụng g khỏc b Giai on tinh ct sn phm thụ - Mc ớch ca cụng on ny l loi cỏc sn phm khụng cn thit thu axit c da vo tớnh cht lớ hc Giai on ny tin hnh cỏc thỏp chng ct Trang 15 - Thỏp chng ct tỏch cỏc cu t d bay hi, cú nhit sụi thp hn axit axetic nh: axit formic, axetaldehyt, metyl axetat - Thỏp chng ct cú nhim v tỏch axit axetic sn phm nng cú nhit sụi cao hn nh: axetat mangan, etyldiaxetat, cỏc sn phm nha c Giai on lm sch axit axetic - Mc dự ó qua thỏp chng ct loi sn phm ph khụng mong mun vy cha tỏch c trit , sn phm cũn cú th cú nhiu cht khỏc cú hm lng nh Vỡ vy thu c axit axetic cú tinh khit cao ngi ta tin hnh quỏ trỡnh oxy hoa lm sch - Cht oxy húa thng dựng lm sch axit axetic l KMnO4 Nu dựng KMnO4 d cú th mt mỏt mt lng axit axetic theo phn ng: 2KMnO4 + 6CH3COOH 2Mn(OCOCH3) + 2CH3COOK + 3H2O + 5/2O2 - Trong dung dch cha H2SO4, KMnO4 oxy húa HCOOH to thnh CO2: KMnO4 + HCOOH 5CO2 + 8H2O + 2HCOOK + 2(HCOO)2Mn Dõy chuyn tng hp axit axetic t axetaldehyt H2O H2O Nguyờn liu Thit b khuy Thit b un núng Thit b lm lnh Thit b lm sch Khớ N2 Khớ O2 Thỏp tinh luyn Thit b ngng t Thỏp tinh luyn Thit b ngng t hi lu CH3COOH * Thuyt minh s Trong thit b (1) chun b dung dch xỳc tỏc, 0,05-0,1% Mangan axetat axit axetic, cho qua thựng trung gian (2) ri cựng vi axetaldehyt c lm lnh bng nc mui t thựng cha (3) a vo bm (4) ỏp Trang 16 sut 4at, cho vo thỏp oxy húa (5), lút nhụm hay thộp khụng g Trong tng phn ca thỏp cú cỏc ng xon lm lnh, phn trờn ca thỏp ln hn phũng hin tng sụi tro Oxy k thut vo tng phn ca thỏp Cho cht lng y n gn phn m rng ca thỏp Cht lng chuyn ng cng lờn cao nng axit axetic cng tng, nng axetaldehyt cng gim Mc chuyn húa ca axetaldehyt 95-97% Trong quỏ trỡnh oxy húa, ỏy ct thỏp c trỡ nhit 60oC v ỏp sut l 3,8-4at, cũn trờn nh thỏp gi nhit v ỏp sut tng ng l 75oC v 2,8-3at Vic khng ch nhit cho phộp khng ch c hm lng tớch t peraxit axetic v khng ch mc chuyn húa ca phn ng pha loóng hn hp hi d gõy n( trỏnh s tớch t peraxit v s tng hp ca hn hp hi axetaldehyt v oxi gõy n) ngi ta sc N2 liờn tc vo phn trờn ca thỏp Oxy cha phn ng thoỏt nh thỏp s mang theo c hi ca axetaldehyt v axit axetic Hn hp thoỏt nh thỏp(5) s a vo thit b lm lnh (6) Ti õy, hi axit axetic v axetaldehyt, hi nc c ngng t 20-30oC Hi axit axetic v mt phn axetaldehyt ngng t cho quay li thỏp oxy húa, khớ cũn li a vo thỏp (7), dựng nc cui cựng thi ngoi tri Axit axetic thụ, a vo thỏp (9,10), tỏch riờng axit axetic cỏc sn phm nng v Mangan axetac Cui cựng axit axetic c lm sch bng cỏch cho thờm KMnO4 vo oxy húa ht cỏc cht v tinh luyn li Trang 17 IV NNG CAO NNG V TINH CH AXIT AXETIC 1.Nõng cao nng v tinh ch axit axetic - Sn xut xenlulo axetat v cỏc sn phm khỏc nh cht n RPX v cỏc quỏ trỡnh khỏc s dng axit axetic nh l dung mụi, sn sinh lng ln axit axetic loóng( khong 28%) l sn phm ph Thu hi axit t dung dch long ú cú th thc hin bng chng thụng thng, chng luyn ng phớ, chng trớch ly, trớch ly bng dung mụi Chng trc tip ũi hi thỏp chng chiu cao ln gm nhiu a, dũng hi lu ln Cỏc quỏ trỡnh khỏc s dng c chng v trớch ly c chng minh v s dng thng mi gim giỏ thnh, nõng cao nng axit Vo nhng nm 1970, ngi ta ó cp n phng phỏp chng bng mui Biu hin chung ca c quỏ trỡnh chng ng phớ, trớch ly v chng bng mui l s cú mt ca cu t phõn ly Tỏc dng ca cu t phõn ly l lm thay i hot ca cỏc cu t hn hp v lm thay i ng cõn bng cho phộp tỏch cỏc cu t d dng Chng bng mui cú u im l cu t phõn ly th rn khụng bay hi nờn cht lng sn phm cao S cu t phõn ly pha hi s ớt hn pha lng cú th chn loi mui CH3COONa hoc CaCl2, nu dựng CH3COONa thỡ s thu c axit axetic c, a mt lng nc ln nht Trang 18 nờn tiờu tn nng lng, hiu qu chng thp Nu dựng CaCl2 v mt k thut axit thu c >90% l cú th, nhiờn hon nguyờn mui cn nhng ch tiờu khc khe Mt nhng quỏ trỡnh tỏch nc ni bt c phỏt trin bi Otherm õy l quỏ trỡnh kt hp trớch ly v chng ng phớ iu ny gim c s tiờu tn hi nc Trong quỏ trỡnh ny dung mụi(1) un sụi 102-105oC c s dng trớch axit t dung mụi ca nú theo c ch c hc Lp nc cha khong 0,1% axit axetic v 0,2% dung mụi, c a vo thỏp nh (4), nc c thi Lp trớch cha lng ln dung mụi, axit, nc c cung cp cho thỏp chng ng phớ chớnh(8) Dng ng phớ c tỏch thnh lp thit b lc (9) Lp trờn gm dung mụi nguyờn cht v nú c hi lu tr li thỏp chng ng phớ bng hi lu Lp thp hn (11) cha lng nh axit v dung mụi c quay tr li thit b trớch ly ti im thớch hp (12), ti ú axit axetic cú nng tng t Dũng chy thỏp chng ng phớ l axit mnh v dung mụi (13) c a vo thit b tinh ct (14), ti õy a sn phm axit bng(15), v dung mụi quay tr li thit b cha tỏi s dng Bng cỏch tng s lng a ca thỏp chng ng phớ, nc cha lp nc cú th gim xung, nhiờn chi phớ cho vic tng s ói lờn li ln hn chi phớ cho vic thờm lng cht trớch ly Làm đặc Gia nhiệt Làm đặc 28% axit Lọc 11 nuớc 12 lọc nuớc 10 nuớc 15 Axit mạnh 14 tháp trích ly Tháp chung đẳng phí Hơi nuớc tháp nhả nuớc Tháp chung cất dung môi S nõng cao nng axit axetic theo Otherm Trang 19 2.Cht lng sn phm - Cú mt ch s quan trng ch tiờu thng mi ca axit axetic M nhng ni khỏc, ba hoc nhiu hn ch s c xỏc nh S khỏc c bit l kim loi nng, Clorua, sunfat, asen v st Bảng đặc tính thương mại axit axetic Đặc tính thương mại Axit axetic, %kl Giới hạn Trọng lượng riêng, 20/200C 99,85 - 1,0505 - 10520 Phạm vi chưng, 0C Điểm sôi đầu 117,3 Điểm khô max 118,3 Nhiệt độ đông đặc, 0C Màu sắc, đơn vị Pt Co max 16,35 10 Lượng nước chứa, % kl max 0,15 Axit formic, %kl max 0,05 Andehyt(ví dụ axetaldehyt) max 0,05 Sắt, ppm max Kim loại nặng max 0,05 Clorua, ppm max Sunfat, ppm max Axit Sunfurơ max V Tỡnh hỡnh sn xut axit axetic cụng nghip nc ta Axit axetic l húa cht thụng dng c s dng nhiu ngnh cụng nghip sn xut: cht do, si tng hp, phim nh, thc phm, húa dc, cỏc loi dung mụitng cụng sut sn xut axit axetic ton cu hng nm l triu tn Trờn th gii cỏc nh khoa hc ó nghiờn cu v cụng Trang 20 b ti 150 patent v tng hp axit axetic Axit axetic cú th c tng hp t ru metylic, ru etylic, t khớ thiờn nhiờn hay khớ tng hp Vo nm 1996, S Cụng nghip tnh Qung Ngói ó lp bỏo cỏo kh thi d ỏn xõy dng nh mỏy sn xut axit axetic cụng nghip cú cụng sut 1500-2000 tn/nm, s dng nguyờn liu l ru etylic sn xut t r ng, l mt sn phm ph ca nh mỏy ng Tuy nhiờn cho ti d ỏn ny cha c thc hin Cho n nay, gn nh ton b nhu cu axit axetic nc ta u phi ỏp ng bng ng nhp khu Trc tỡnh hỡnh mi, c hi phỏt trin cho ngnh cụng nghip húa cht c m ra, chỳng ta cú th li phi tớnh toỏn bi toỏn c: sn xut axit axetic cụng nghip, c bit mt s c s húa du( nh khu lc du Dung Quc) ang c trin khai hay cú k hoch xõy dng Cỏc c s khai thỏc khớ t nhiờn ó i vo hot ụng Ngi ta cng cú d nh s xõy mt nh mỏy sn xut ru metylic vi cụng sut ln Nh vy, cỏc ngun nguyờn liu r v di sn xut axit axetic ó v s cú sn Nu chỳng ta t mt nh mỏy sn xut axit axetic ti khu lc du Dung Qut thỡ rt tin li vỡ c dựng chung cỏc c s phc v vi nhng nh mỏy húa cht khỏc s c xõy dng ti õy Trang 21 [...]... tri Axit axetic thụ, a vo thỏp (9,10), tỏch riờng axit axetic khi cỏc sn phm nng v Mangan axetac Cui cựng axit axetic c lm sch bng cỏch cho thờm KMnO4 vo oxy húa ht cỏc tp cht v tinh luyn li Trang 17 IV NNG CAO NNG V TINH CH AXIT AXETIC 1.Nõng cao nng v tinh ch axit axetic - Sn xut xenlulo axetat v cỏc sn phm khỏc nh cht n RPX v cỏc quỏ trỡnh khỏc s dng axit axetic nh l dung mụi, sn sinh lng ln axit. .. tớch t peraxit axetic v khng ch mc chuyn húa ca phn ng pha loóng hn hp hi d gõy n( trỏnh s tớch t peraxit v s tng hp ca hn hp hi axetaldehyt v oxi gõy n) ngi ta sc N2 liờn tc vo phn trờn ca thỏp Oxy cha phn ng thoỏt ra nh thỏp s mang theo c hi ca axetaldehyt v axit axetic Hn hp thoỏt ra nh thỏp(5) s a vo thit b lm lnh (6) Ti õy, hi axit axetic v axetaldehyt, hi nc c ngng t 20-30oC Hi axit axetic. .. ng, coban u lm tng s oxy húa axetaldehyt thnh axit peraxetic, nhng lm chm tc ca giai on to thnh axetic andehyt do ú mt khi lng axit peraxetic tớch t li trong thit b phn ng gõy n - Mt khỏc, khi s dng hn hp axetat ca ng-coban lm xỳc tỏc v tin hnh trong mụi trng cú dung mụi l etyl axetat thỡ cú th nhn c axit axetic cựng vi anhydrit axetic, v hiu sut anhhrit axetic ln hn do etyl axetat cú kh nng to hn hp... cỏc sn phm khụng cn thit thu axit c da vo tớnh cht lớ hc Giai on ny tin hnh trong cỏc thỏp chng ct Trang 15 - Thỏp chng ct 1 tỏch cỏc cu t d bay hi, cú nhit sụi thp hn axit axetic nh: axit formic, axetaldehyt, metyl axetat - Thỏp chng ct 2 cú nhim v tỏch axit axetic ra khi sn phm nng cú nhit sụi cao hn nh: axetat mangan, etyldiaxetat, cỏc sn phm nha c Giai on lm sch axit axetic - Mc dự ó qua 2 thỏp... Vỡ vy thu c axit axetic cú tinh khit cao ngi ta tin hnh quỏ trỡnh oxy hoa lm sch - Cht oxy húa thng dựng lm sch axit axetic l KMnO4 Nu dựng KMnO4 d cú th mt mỏt mt lng axit axetic theo phn ng: 2KMnO4 + 6CH3COOH 2Mn(OCOCH3) + 2CH3COOK + 3H2O + 5/2O2 - Trong dung dch cha H2SO4, KMnO4 oxy húa HCOOH to thnh CO2: KMnO4 + HCOOH 5CO2 + 8H2O + 2HCOOK + 2(HCOO)2Mn 5 Dõy chuyn tng hp axit axetic t axetaldehyt... tháp nhả 6 nuớc Tháp chung cất dung môi S nõng cao nng axit axetic theo Otherm Trang 19 2.Cht lng sn phm - Cú mt ch s quan trng trong ch tiờu thng mi ca axit axetic M nhng ni khỏc, ba hoc nhiu hn ch s c xỏc nh S khỏc nhau c bit l kim loi nng, Clorua, sunfat, asen v st Bảng các đặc tính thương mại của axit axetic Đặc tính thương mại Axit axetic, %kl Giới hạn min Trọng lượng riêng, 20/200C 99,85... chứa, % kl max 0,15 Axit formic, %kl max 0,05 Andehyt(ví dụ axetaldehyt) max 0,05 Sắt, ppm max 1 Kim loại nặng max 0,05 Clorua, ppm max 1 Sunfat, ppm max 1 Axit Sunfurơ max 1 V Tỡnh hỡnh sn xut axit axetic cụng nghip nc ta Axit axetic l húa cht thụng dng c s dng trong nhiu ngnh cụng nghip sn xut: cht do, si tng hp, phim nh, thc phm, húa dc, cỏc loi dung mụitng cụng sut sn xut axit axetic ton cu hng... tng hp axit axetic Axit axetic cú th c tng hp t ru metylic, ru etylic, t khớ thiờn nhiờn hay khớ tng hp Vo nm 1996, S Cụng nghip tnh Qung Ngói ó lp bỏo cỏo kh thi d ỏn xõy dng nh mỏy sn xut axit axetic cụng nghip cú cụng sut 1500-2000 tn/nm, s dng nguyờn liu l ru etylic sn xut t r ng, l mt sn phm ph ca nh mỏy ng Tuy nhiờn cho ti nay d ỏn ny vn cha c thc hin Cho n nay, gn nh ton b nhu cu axit axetic. .. axetaldehyt gim Khi lng nc tng lm hm lng axit peraxetic tng v hiu sut sn phm chớnh tng, tuy nhiờn nu lng nc tng quỏ trỡnh s lm pha loóng sn phm gõy khú khn cho quỏ trỡnh tinh ch sau ny Trang 13 4 Phng phỏp sn xut axit axetic bng oxy húa axetaldehyt trong pha lng Chia lm 3 giai on chớnh: + Giai on oxy húa axetaldehyt + Giai on tinh ct sn phm thụ + Giai on lm sch axit axetic a Giai on oxy húa axetaldehyt... nc cha khong 0,1% axit axetic v 0,2% dung mụi, c a vo thỏp nh (4), nc c thi ra Lp trớch cha lng ln dung mụi, axit, nc c cung cp cho thỏp chng ng phớ chớnh(8) Dng ng phớ c tỏch thnh 2 lp trong thit b lc (9) Lp trờn gm dung mụi nguyờn cht v nú c hi lu tr li thỏp chng ng phớ bng hi lu Lp thp hn (11) cha lng nh axit v dung mụi c quay tr li thit b trớch ly ti im thớch hp (12), ti ú axit axetic cú nng tng