Nilon 66 Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHN

Nilon 66 Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHNNilon 66 Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHNNilon 66 Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHN

MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NYLON - 66 1.1.Cấu trúc…… 1.2 Tính chất vật lý 1.3 Tính chất hóa học 1.4 Ứng dụng thực tế CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT 2.1 Cyclohexane 2.2 Axit adipic 2.3 Adiponitrile 11 2.4 Hexamethylene diamin (HDMA) 12 CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NYLON 66 14 3.1 Hóa học trình 14 3.2 Nguyên liệu sử dụng 17 3.2.1 Cyclohexane 17 3.2.2 Axit adipic 23 3.2.3 Adiponitrile 30 3.2.4 Hexamethylene diamin 35 3.3 Công nghệ sản xuất 41 3.3.1 Chuẩn bị muối nylon 66 (Nylon 66 salt) 41 3.3.2 Thực phản ứng trùng ngưng (polycondensation) 42 3.3.3 Nung chảy sản phẩm (melting) 45 3.3.4 Quá trình tạo tơ (extrusion) 45 KÊT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 4847 MỞ ĐẦU Polyme người tạo thành phần thiếu xã hội đại Tất thứ sống, từ xe, quần áo, bao bì mà giữ tươi thực phẩm, máy vi tính, đĩa CD DVD… liên quan đến tổng hợp polyme Polyamit polyme mạch cacbon dị nguyên tố, có nhóm chức[-CO-NH-] phân tử Có nhiều polyamit cóứng dụng sống Nylon 3; Nylon 6.6 ; Nylon 6; Nylon 6.10 ; Nylon 6.12; Nylon 11; Nylon 12… Một polyamit thương mại thành công người tạo nylon phổ biến nylon 66 tổng hợp Du Pont Về tên nylon, có nhiều ý nghĩa khác Có ý kiến cho "nyl" từngẫu nhiên "on" thêm vào cho giống loại sợi có trước cotton (bông) Rayon (tơ) Còn theo Dupont, lúc đầu người ta định đặt tên "norun",tức không bị sổ mép (so với cotton nylon), sau đổi dần từ cho hay,cho đến nghe "kêu" Nylon đời loại "vật liệu cách mạng" vào ngày 23/5/1934 Loại phát minh lúc nylon 6.6 hay nylon 66, loại sợi nhân tạo từ chất vô than đá, nước, không khí.Nhưng năm sau (1936) sản phẩm có tính thương mại nylon xuất xưởng Đó bàn chải đánh với chải sợi nylon Nhưng phải đợi đến đôi vớ (bít tất) phụ nữ đời (1940), nylon biết đến rộng rãi.Khi lụa thay sợi nylon, sợi nylon đảm bảo độ ẩm khả chống lại nấm mốc Trong áo chống đạn làm nylon, có độ bền mà trước không loại sơ sợi tự nhiên có Và sử dụng lốp máy bay, cho phép máy bay hạng nặng hạ cánh an toàn Ngày nylon chủ yếu sử dụng hai lĩnh vực tơ sợi chất dẻo, chúng sử dụng công nghiệp, đời sống, dệt may trang trí nội thất như: làm bàn chải, cước câu cá, dù,dây đàn guitar Việc tìm hiểu nguyên tắc tổng hợp công nghệ tổng hợp nylon 66 quan trọng sinh viên ngành Hóa Dầu, từ giúp sinh viên hiểu sâu sắc trình tổng hợp hữu cơ, hiểu thêm sơ đồ công nghệ Thông thường Nylon 66 sản phẩm trình trùng ngưng axit adipic với hexamethylene diamine: n n n + 2n H2O Ngoài người ta tổng hợp cách phản ứng clorua axit với hexametylen điamin n n + 2n HCl n Hiện nylon 66 sử dụng nhiều đời sống có nhiều công nghệ tạo chất trung gian sản xuất nylon được thương mại hóa Phải kể đến công ty Du Pont, BASF, DSM, Rhodia Solutia Ở Việt Nam chưa có nhà máy sản xuất Nylon 66 mà phải nhập hãng CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NYLON 66 1.1.Cấu trúc [1] Công thức hóa học nylon 66: Ở nhiệtđộ thường Nilon 66 tồn tạiở trạng thái kết tinh phần, song kết tinh có kéo giãn O O CH2 C NH CH2 CH2 CH2 CH2 NH CH2 17,2 A CH2 C CH2 CH2 C CH2 NH O Cấu trúc Nilon 66 kết tinh dạng tam tà α β Trong dạng α ổnđịnh nên chiếuưu cấu trúc tơ nylon Dạng α A 4,9 Ǻ b 5,4 Ǻ c 17,2 Ǻ α 48,50 β 770 γ 63,50 770 670 HÌNH 1: CẤU TRÚC CỦA NYLON 66 Dạng β 4,9 Ǻ 8,0 Ǻ 17,2 Ǻ 900 Nhận xét: Cả dạng α β có chu kì đồng chất khác độ dài b góc α 1.2 Tính chất vật lý[1]            Tồn dạng viên màu trắng, bột dạng sợi Nhiệt độ nóng chảy: 280oC; Nhiệt độ chuyển pha: 50oC Khối lượng phân tử khoảng 12,000-20000 g/mol Khối lượng riêng khoảng 1.09g/cm3 Có độ bền học cao; độ cứng lớn Ít bị ăn mòn hoá học; Có độ bền nhiệt độ thấp Đặc tính ma sát, chịu mài mòn tốt Cách nhiệt tốt Quá trình gia công xử lí nhanh 1.3 Tính chất hóa học[1] Nhóm amit bị thuỷ phân tạo thành amin cacboxyl: H OH NH H+ OH- - NH2 + CO -COO H Chúng dễ bị thuỷ phân môi trường axit, bazơ làm mạch polyme thuỷ phân hoàn toàn thành monome tạo thành chúng Thuỷ phân Nylon 66 môi trường axit bazơ: H [ NH(CH2)6NHC(CH2)4C O ]nOH H+ OH- n NH2(CH2)6NH2 + n HOC (CH2)4 COH O O O Trong trình tổng hợp Nylon 66 xảy phản ứng trao đổi tạo nên hệ cân trùng ngưng Quá trình phản ứng trao đổi xảy nhóm amit mạch polyme với nhóm chức axit amin nhóm amit với nhau: Phản ứng axit phân: NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO HO NH(CH2)6NHCO(CH2)4COOH NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO CO(CH2)4CONH(CH2)6NH + NH(CH2)6NHCO(CH2)4CONH(CH2)6NHCO(CH2)4CO Phản ứng amin phân: NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO CO(CH2)4CONH(CH2)6NH H NH(CH2)6NHCO(CH2)4CONH(CH2)6NHCO(CH2)4CO + H2N(CH2)6NHCO(CH2)4CO Phản ứng amit phân: NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO CONH(CH2)6NH NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO CONH(CH2)6NH NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO CO(CH2)4CO NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO CO(CH2)4CO 1.4 Ứng dụng thực tế[1] Ngày nylon 66 có ứng dụng nhiều đời sống công nghiệp Tơ nylon 66 có tính dai, bền, mềm óng mượt, thấm nước, mau khô, bền với nhiệt, axit, kiềm Dùng dệt vải, may mặc, vải lót săm lốp xe, bít tất, dây cáp, dây dù, đan lưới… Trong may mặc tơ Nylon ngày càngđược sử dụng rộng rãi vàđược quan tâm nhiều dần thay loại vải dệt thủ công, số lượngít, màu sắcđơn điệu… loại polyme có chất lượng cao, màu sắc phong phú, đápứngđược cầu sử dụng, thẩm mỹ người tiêu dùng… Nylon 66 ứng dụng vào việc chế tạo chi tiết máy như:  Bánh có khía, khuôn vòng bi  Thiết bị ngắt điện, lõi quấn, thiết bị cạch ly điện  Chế tạo nhiều chi tiết máy, chi tiết đặc biệt dễ bị ăn mòn bạc lót  Các cánh quạt bơm nước cấu khoá cửa; cánh quạt, chi tiết vỏ CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT Nylon 66 đươc sản xuất phản ứng trùng ngưng axit adipic hexamethylene diamine, hai monomer sản xuất Phenol Cyclohexanol Cyclohexane Butadiene Axit Adipic Cyclohexan-1-ol Diclobuten Muối Ammonium diamine dicyanobutene Adiponitrile Diclobutan Hexamethylene diamine Furfural Furan Terahydrofuran Acrylonitrile HÌNH 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHÍNH SẢN XUẤT MONOMER CỦA NYLON 66 phương pháp sau: Ngoài để tạo Nilon 66 người ta thực phản ứng diclorua axit axit adipic với hexametylen điamin Để phản ứng dễ dàng xảy ban đâu nên cho thêm lượng nhỏ axit để làm xúc tác cho phản ứng Khi phản ứng xảy tạo HCl lại xúc tác cho phản ứng Ban đầu để sản xuất nylon 66 Du Pont chọn nguyên liệu đầu để sản xuất monomer:  Phenol để sản xuất axit adipic  Furfural để sản xuất hexamethylene diamine Tuy nhiên ngày phương pháp gần không sử dụng công nghiệp lý sau: Với chuyển hóa nguyên liệu sử dụng phenol, phenol không sẵn có mà cần phải tổng hợp Có phương pháp tổng hợp phenol như: sunfo hóa benzene, clo hóa benzene, oxyclo hóa benzene, oxy hóa cumene oxy hóa toluene Trong phương pháp sản xuất phenol cách oxy hóa cumene cho giá trị kinh tế trình cần phải sản xuất cumene nên để sản xuất phenol cần nhiều trình phức tạp phí sản xuất lớn nên hiệu kinh tế không cao Với chuyển hóa thứ nguyên liệu Furfural rẻ hiệu suất không cao, với lượng nguyên liệu lớn mà thu sản phẩm nên phương pháp không giá trị Ta từ nguyên liệu ban đầu butadiene để sản xuất monome cho tổng hợp nylon 66, nhiên hợp chất trực tiếp mà cần điều chế Có phương pháp điều chế butadiene là: Cracking nước hydrocacbon parafin (như đồng sản phẩm trình sản xuất etylen), đề hydro hoá xúc tác n-butan n-buten (quá trình Houdry), đề hydro hoá oxi hoá n-buten (quá trình Oxo-D O-X-D) Quá trình quan trọng ba trình trình cracking nước Trong trình cracking nước, butadien đồng sản phẩm trình sản xuất etylen tinh chế trình phục hồi butadien Quá trình thực nhiệt độ cao thu butadiene không tinh khiết mà cần phải tinh chế phức tạp Hơn từ butadiene, để sản xuất axit adipic cần thực phản ứng cacbonyl hóa, điều kiện thực áp suất nhiệt độ cao phí thiết bị lớn không tối ưu Từ ta thấy trình tổng hợp monomer đạt hiệu từ cyclohexane, nguyên liệu cần tổng hợp rẻ so với phenol từ nguyên liệu điều chế trực tiếp hai momomer Nhưng thực tế ngày người ta dùng cyclohexane để tổng hợp axit adipic sử dụng phổ biến acrylonitrile để tổng hợp hexamethylene diamine Từ hình ta thấy tầm quan trọng adiponitrile tổng hợp monomer hexamethylene diamine.Từ ta quan tâm đến sản phẩm sau dựa vào sản phẩm để chọn phương pháp phù hợp để tổng hợp nylon 66:     Cyclohexane Axit adipic Adiponitrile Hexamethylene diamine 2.1 Cyclohexane[2] Có ba cách điều chế Cyclohexane chiết tách từ phân đoạn Naphtha, kết hợp chưng cất với isome hóa methyl xyclopentan thành xyclohexane hydro hóa benzene Trong hai phương pháp đầu sử dụng Mỹ phương pháp thứ ba sử dụng Châu Âu Nhật Điều chế cách chiết tách từ phân đoạn Naptha, hàm lượng xyclohexane đạt khoảng 0.5 đến 5%thể tích Tuy nhiên, n-hexane, isohexane, methylcyclopentane, benzen, dimethylpentanes có nhiệt độ sôi gần với cyclohexane nên trình chiết tách khó khăn không kinh tế Nếu chưng cất thông thường thu sản phẩm tinh khiết không 85% khối lượng Thực tế người ta chưng trích ly với phenol (công nghệ Humble) phenoxyetanol để đạt độ tinh khiết 99% , vết benzene nhexene tách zeolite A zeolite X Kết hợp chưng cất với isome hóa methylxyclopentan, phương pháp sử dụng Mỹ có công ty Phillips Petroleum sản xuất (chiếm khoảng 10% suất Mỹ) không sử dụng thương mại nước giới Phương pháp hydro hóa benzene sử dụng phổ biến Tây Âu Nhật Bản Phương pháp có ưu điểm sử dụng nhiệt độ thấp sản phẩm có độ tinh khiết cao (hàm lượng benzene nhỏ 100 ppm) thực pha lỏng pha Công nghệ pha lỏng thực UOP (HB Unibon) IFP Công nghệ pha có công nghệ Bexane Hytoray (Toray) Các thông số kinh tế công nghệ pha lỏng pha nêu bảng sau: Axit sunfuric loãng O2 Chuẩn bị dung dịch anot Thiết bị trích ly thứ Thiết bị trích ly thứ hai Thiết bị lọc Acrylonitrile Chuẩn bị dung dịch catot Nước Thiết bị điện phân Nước muối make-up Nước Tháp kết tinh muối amoni Acrylonitrile/adiponitrile/muối ammonium tuần hoàn Th áp ch ưn g tác h acr ylo ny tril e Hút chân không Hút chân không Hút chân không Hút chân không Chư ng tách phầ n nặn g Tin h ch ế acr ylo ny tril e Chưn g tách sản phẩ m trung bình Thu hồi acrylonitrile phần nặng Thải Prolonitrile Dầu adiponitrile Tin h ch ế adi po nit ril e Adiponitrile Sản phẩm nặng HÌNH 20: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ADIPONITRILE CỦA MONSANTO 34 Phần đáy tháp chưng tách acrylonitrile chứa chủ yếu adiponitrile kết hợp với dòng từ tháp kết tinh (chứa adiponitrile phần nặng) vào tháp chưng tách phần nặng Ở sản phẩm nặng đáy đưa qua tháp kết tinh chân không để thu hồi adiponitrile acrylonitrile đưa lại tháp chưng tách phần nặng Sản phẩm đỉnh tháp chưng tách phần nặng đưa qua tháp chưng tách tiếp để thu adiponitrile đáy tháp sau qua tháp tinh chế adiponitrile để thu sản phẩm đáy tinh khiết đỉnh tháp 3.2.4 Hexamethylene diamin[2] 3.2.4.1 Tính chất vật lý Hexamethylene diamin có công thức phân tử H2N–CH2–(CH2)4–CH2–NH2, chất rắn không màu, có mùi đặc trưng amine Nó hòa tan tốt nước, rượu, dung môi thơm tan hydrocacbon no Áp suất phụ thuộc vào nhiệt độ theo bảng sau: BẢNG 14: SỰ PHỤ THUỘC ÁP SUẤT HƠI CỦA HEXAMETHYLENEN AMIN VÀO NHIỆT ĐỘ(28) Nhiệt độ, t0C 200.6 181.2 154.3 135.1 117.7 Áp suất, kPa 101.3 60.0 26.7 13.3 6.7 Một số tính chất vật lý hexamethylene diamin cho bảng sau: BẢNG 15: MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA HEXAMETHYLENE DIAMIN(29) Nhiệt độ nóng chảy, C 41 Nhiệt Nhiệt độ chớp cháy cháy, 250C, C (cốc kJ/kg mở) 94 40208 Nhiệt dung riêng cp , kJkg1 -1 K 2.85 Nhiệt hòa tan nước, J/g 90% 85% chất tan chất tan 56 71 70% chất tan 112 Khối lượng riêng 25oC, g/cm3 0.854 Khi hòa tan nước, số tính chất thay đổi phụ thuộc vào nồng độ cho bảng sau: 35 BẢNG 16: MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA DUNG DỊCH HEXAMETHYLENE DIAMIN THAY ĐỔI PHỤ THUỘC VÀO NỒNG ĐỘ(30) Nồng độ, % khối 90 85 70 Nhiệt độ nóng chảy, 0C 30 24 Nhiệt độ hóa hơi,0C 129.5 122.3 111.5 Khối lượng riêng 250C, g/cm3 0.889 0.900 0.929 Nhiệt độ chớp cháy cốc hở, 0C 102 107 116 lượng Tính chất 3.2.4.2 Tính chất hóa học  Tính bazo Hexamethylene diamine hợp chất diamine có số phân ly với nước 200C pK1 =11.11, pK2 = 10.01(31) nên thể tính bazo, phản ứng với axit yếu, axit vô hữu cơ: H2N–CH2–(CH2)4–CH2–NH2 + HCl ClH3N–CH2–(CH2)4–CH2–NH3Cl  Tác dụng với axit nitro HNO2 H2N–CH2–(CH2)4–CH2–NH2 + HO–NO + N2 + H2O H2C CH–(CH2)2CH CH2  Tạo amit Khi cho tác dụng với axit hữu cơ, halogenua anhydric anhydric axit cho amit thế: O H2N–CH2–(CH2)4–CH2–NH2 + 2R–C–Cl R–CO–HN–CH2–(CH2)4–CH2–NH–CO–R + 2HCl  Phản ứng oxy hóa 36 Khi tác dụng với chất oxy hóa H2O2 thu dẫn xuất hydroxylamine: H2O2 H2N–CH2–(CH2)4–CH2–NH2 + [O] OH–HN–CH2–(CH2)4–CH2–NH–OH  Tác dụng với halogen OHH2N–CH2–(CH2)4–CH2–NH2 + Br2 Br2N–CH2–(CH2)4–CH2–NBr2 + 2HBr  Tạo isonitrile Khi phản ứng với chloroform có mặt alcol, kiềm isonitrile: H2N–CH2–(CH2)4–CH2–NH2 + 2CHCl3 C N–CH2–(CH2)4–CH2–C N+ 6HCl  Phản ứng trùng ngưng n n n + 2n H2O 3.2.4.3 Phương pháp sản xuất  Đặc điểm trình  Phản ứng hydro hóa adiponitrile: NC–(CH2)4–CN + 3H2 H2N–CH–(CH2)4–CH–NH2  Công nghệ Rhone-Poulenc thực áp suất thấp 3.106 nhiệt độ thấp 750C  Thực pha lỏng  Sử dụng xúc tác nikel dạng huyền phù dung môi kiềm NaOH  Độ tinh khiết sản phẩm đạt 99% mol(33)  Khi xúc tác hoạt tính tái sinh cách rửa với nước cho tuần hoàn liên tục  Sản phẩm phụ trình hydro hóa hình thành hợp chất diimine: NC–(CH2)4–CN + 3H2 HN CH–(CH2)4–CH NH 37  Sơ đồ công nghệ Hình mô tả sơ đồ công nghệ sản xuất hexamethylene diamine từ adiponitrile Rhone-Poulenc Xúc tác dạng huyền phù xút bơm vào tháp oxy hóa Hydro hydro tuần hoàn nén lại, Adiponitrile đưa vào tháp hydro hóa Phản ứng thực pha lỏng, khí dư từ đỉnh tháp phần tuần hoàn lại phẫn xả Sản phẩm pha lỏng với xúc tác kiềm đưa qua hai thiết bị lọc, sau qua thiết bị lọc thứ nhất, tách xúc tác phần chứa sản phẩm bơm qua tháp chưng đẳng phí, phần đưa tiếp vào thiết bị lọc thứ hai Sau lọc thiết bị thứ hai, hỗn hợp đưa qua tháp rửa nước để tái sinh xúc tác Một phần dung dịch khỏi tháp rửa bơm lại thiết bị lọc thứ phần đưa lại tháp phản ứng với kiềm bổ xung Ở tháp chưng đẳng phí người ta thêm nước vào, đỉnh tháp thu hỗn hợp nước hexamethylen diimine Sau làm lạnh ngưng tụ, đưa vào tháp tách pha phân hai pha, pha nước đưa lại tháp chưng đẳng phí pha lỏng hexamethylen diimine loại bỏ Sản phẩm đỉnh tháp chưng đẳng phí chứa hexamethylene diamine, adiponitrile, 1,2diaminocyclohexanne, nước…và phần nặng bổ xung nước đưa đến tháp chưng tách hexamethylene diamine Tháp tách hexamethylene diamine làm việc độ chân không Ở sản phẩm đỉnh chứa hexamethylene diamine, 1,2diaminocyclohexanne, nước đưa đến tháp tách sản phẩm trung bình Sản phẩm đáy chứa phần nặng, adiponitrile phần hexamethylene diamine đưa đến tháp tinh chế Ở tháp tách sản phẩm trung bình làm việc độ chân không, sản phẩm đỉnh thu 1,2-diaminocyclohexanne, nước sản phẩm đáy chứa nhiều hexamethylene diamine đưa trở lại tháp tách hexamethylene diamine Ở sản phẩm đáy tháp tách hexamethylene diamine giàu hexamethylene diamine đưa qua tháp tinh chế để tách phần nặng thu hexamethylene diamine đỉnh tháp Tháp làm việc độ chân không 38 Xả khí Độ chân không Nước Nước/ Độ chân không Độ chân không Lọc Lọc Tháp Hydro hóa Tháp chưng đẳng phí LọcRử a Nước Adiponitrile Tháp chưng tách dầu hexanm ethylene diamine Tháp chưng tách sản phẩm trung bình Diamino Tháp cyclohexane tinh chế Hexamethylene diamine Sản phẩm nặng Hydro Xúc tác Nước NaOH HÌNH 21: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT HEXAMETHYLENE DIAMINE TỪ ADIPONITRILE CỦA RHONE-POULENC 39 3.3 Công nghệ sản xuất[5] Như ta biết tổng hợp nylon 66 từ hai monomer axit adipic hexamethylene diamine sử dụng phổ biến công nghiệp phương pháp sản xuất gần độc quyền Như trình bày chương hai, quy trình sản xuất nylon 66 trải qua bốn giai đoạn là:     Chuẩn bị muối nylon (Nylon 66 salt) Thực phản ứng trùng ngưng (polycondensation) Nung chảy sản phẩm (Melting) Quá trình phun tạo tơ (extrusion) Sơ đồ khối trình thể hình đây: HÌNH 22: SƠ ĐỒ KHỐI CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NYLON 66 3.3.1 Chuẩn bị muối nylon 66 (Nylon 66 salt)[5] Khi thực tổng hợp nylon 66, axit adipic kết hợp với hexamethylene diamine tạo thành muối amino axit nước, muối muối hexamethylenediamine adipate, người ta gọi muối nylon (nylon salt) “muối N” (N salt) Và tạo muối thiết bị phản ứng người ta tách nước để phản ứng xảy tốt 40 Các muối hình thành tồn dạng tinh thể màu trắng, người ta sử dụng thiết bị ly tâm để tách chúng sử dụng methanol để rửa Sau chứa chúng vào thùng chứa trước thực phản ứng trùng ngưng Mô tả sơ đồ trình thường gắn liền với trình trùng ngưng nên phần thực phản ứng trùng ngưng nêu chi tiết lưu trình 3.3.2 Thực phản ứng trùng ngưng (polycondensation)[5] Các muối Nylon kết hợp lại tùy ý làm bay nước Chính nylon 66 hình thành ta thực nhiệt độ cao áp suất để làm bay nước tránh ngưng tụ tạo pha rắn Người ta cho thêm axit axetic vào hỗn hợp phản ứng chất ổn định pH Tuy nhiên phản ứng tiêu thụ nhiều lượng điều chỉnh hệ số tỷ lượng amine bay hình thành nước Như bay hay hình thành làm thay đổi hệ số tỷ lượng amine bay hơi, làm nhiễm bẩn dòng sản phẩm trình sản xuất Ngoài thực áp suất cao nhiệt độ cao nguyên nhân làm giảm chất lượng sản phẩm tính chất học màu Người ta sục nito tinh khiết (chỉ chứa khoảng 0.005% oxy) vào tháp phản ứng trước phản ứng để làm tạp chất để tránh suy giảm chất lượng sản phẩm đổi màu chúng 41 HÌNH 23: SƠ ĐỒ QUÁ TRÌNH TRÙNG NGƯNG SẢN XUẤT NYLON 66 Mô tả lưu trình: 42 Hexamethylene diamine (HDME) có chứa 10% khối lượng nước chuẩn bị từ nguồn 151 bột axit adipic chuẩn bị từ nguồn 152 Hai nguyên liệu đưa liên tục vào tháp khuấy trộn phản ứng 101theo đường ống 110 111 Ở thiết bị phản ứng 101 này, hỗn hợp M1 bao gồm 81% khối lượng axit adipic 19% khối lượng hexexamethylene diamine Nước chứa phần nhỏ hỗn hợp (khoảng 7% khối lượng) nhiệt độ hỗn hợp trì 1260C (33) Hỗn hợp M1 đưa đến hai tháp phản ứng có khuấy trộn riêng lẻ 104 105 qua đường ống 102 103 Thực chất hỗn hợp đưa đến thùng chứa để đảm bảo hình thành nhiều sản phẩm dẻo sau đưa đến tháp phản ứng 104 105 Ở thiết bị phản ứng 104, nhiệt độ trì 2280C, áp suất 15 bar lưu lượng dòng qua đường ống 102 41kg/h Trong thiết bị phản ứng dung dịch HDME với 10% nước đưa qua đường ống 112 từ nguồn 151, tỷ lệ dòng điều chỉnh nhằm mục đích tạo hỗn hợp M2 tháp 104 với tỷ lệ axit amine 1.03(34) Tỷ lệ axit/amine xác định liên tục tháp phản ứng 104 Như minh họa hình, dòng tháp phản ứng phân tích phương pháp hồng ngoại gần (Near InfraRed hay NIR) Kết phân tích giúp điều khiển tỷ lệ dòng hỗn hợp M1 dòng HDMA tháp phản ứng 104 Thời gian lưu thiết bị phản ứng 104 khoảng 48 phút, sau qua đường ống 106 tách bỏ nước để phản ứng xảy ra, tốc độ loại nước 7.6 kg/h Hỗn hợp M2 khỏi tháp 104 tiền amide hỗn hợp axit adipic/HDME, giàu axit(35) Một hỗn hợp tiền amide thứ hai hỗn hợp M3 chuẩn bị tháp phản ứng 105 Hỗn hợp M3 tạo thành tháp 105 với hai nguồn hỗn hợp M1 HDME từ nguồn 151 qua đường ống 113 Tỷ lệ axit/amine hỗn hợp trì 0.98 nhờ điều khiển tháp 104 Nhiệt độ tháp trì nhiệt độ tháp 104 Nước tháp loại bỏ(36) Hỗn hợp M2 M3 đưa qua thiết bị trộn sơ 108, thùng có khuấy Sau đưa qua thiết bị phản ứng trùng ngưng 107, nhiệt độ trì 2480C áp suất 17.5 bar Ở thiết bị phản ứng này, tỷ lệ hỗn hợp M2/M3 điều khiển tùy theo đặc điểm nylon cần sản xuất Tuy nhiên khác biệt tỷ lệ miền nồng độ axit 43 amine dòng tháp 107 50 meq/kg Điều chỉnh tỷ lệ M2/M3 sử dụng điều khiển thiết bị phản ứng 104 Thời gian lưu thiết bị trùng ngưng 107 30 phút Và nước loại bỏ nhờ dòng tháo nhờ van 109 lưu lượng dòng thải 4.5 kg/h Đương ống114 để tháo sản phẩm cho phép trình amide hóa xảy tốt nhiệt độ phản ứng loại bỏ Lưu lượng dòng đường ống 114 102 kg/h 3.3.3 Nung chảy sản phẩm (melting)[5] Sau phản ứng trùng ngưng xảy ra, sản phẩm sau làm sạch, phần có độ nhớt thấp loại bỏ nhờ dòng khí Nito Sản phẩm có độ nhớt yêu cầu qua thiết bị kéo khuôn thành dải ruy băng (ribbon) Sau đưa đến thiết bị chopper, sản phẩm hóa rắn làm lạnh sau cắt thành mảnh nhỏ (small chips) làm khô Khi nylon 66 tồn dạng nhựa vô đinh hình đưa đến thiết bị nấu chảy sản phẩm (melting) Người ta dùng dầu dowtherm để cấp nhiệt, chip nấu chảy dòng khí nito đưa vào áp suất cao Ở đáy thiết bị nấu chảy có phận lọc, sau sản phẩm đưa đến thiết bị melt spinning machine để tiến hành tạo tơ 3.3.4 Quá trình tạo tơ (extrusion)[5] Hình mô tả chi tiết trình tạo tơ, trình giống với nylon nylon 66 Sản phẩm đưa kéo sợi chia làm hai phần, phần staple fibres (sợi chủ yếu) đưa đến thiết bị spinning, làm lạnh hóa rắn thành sợi tơ đưa qua lubricanting (bôi trơn) sau đưa đến sub-tow (thiết bị phụ kéo tơ) Sau đưa qua thiết bị kéo tơ drawing, nylon 66 kéo thành sợi dài qua thiết bị crimping để uốn thành nếp cuối qua thiết bị cutting để cắt thành sợi có kích thước cần sản xuất đóng thành kiện (baling) đưa sử dụng Các sợi nhỏ (filament yarn) có hai trình kéo sợi, trình bước (1-step) trình hai bước (2-step) Công nghệ bước, sản phẩm đưa qua thiết bị spinning tưng tự sản phẩm staple fibres, sau qua lubricating qua thiết bị kéo tơ drawing qua thiết bị quấn thành cuộn (winding) trước bán thị trường Công nghệ hai bước thực bước đầu công nghệ bước, sau trình winding, qua tiếp trình quay cuộn (spinning bobbin) sau kéo lại sợi tơ sau quấn thành cuộn trước đem tiêu thụ thị trường 44 HÌNH 24: SƠ ĐỒ CHI TIẾT QUÁ TRÌNH TẠO TƠ CỦA NYLON 66 45 KÊT LUẬN Nylon 66 sàn phẩm có ứng dụng rộng rãi đời sống Tính chất quan trọng polyamide có tính dai, bền, mềm óng mượt, thấm nước,mau khô nên sử dụng dệt vải, may mặc, vải lót săm lốp xe, bít tất, dây cáp, băng tải, dây dù, đan lưới…Tuy nhiên chúng lại bền với nhiệt, axit, kiềm với tác nhân oxy hóa nên sử dụng cần tránh nhiệt khó sử dụng môi trường axit, kiềm hay có tác nhân oxy hóa Ngoài sợi nylon có mạch phân tử không đồng nên đồng thành phần hóa học nên ảnh hưởng không tốt đến độ bền màu nhuộm Chính tầm quan trọng nylon 66 nên việc tìm hiểu tính chất vật lý, hóa học công nghệ sản xuất cần thiết Bài tiểu luận tập trung hoàn thành nội dung:    Tổng quan sợi nylon 66 Công nghệ sản xuât monomer giới từ chọn công nghệ tối ưu Công nghệ sản xuất nylon 66 Tuy nhiên thời gian trình độ có hạn nên gặp sai sót Em mong nhận ý kiến đóng góp cô để tiểu luận hoàn thiện 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Trọng Yêm, Nguyễn Thị Thanh, Dương Văn Tuệ, Vũ Đào Thắng Hồ Công Xinh, 2002 Hóa học hữu cơ, tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Hoàng Trọng Yêm, Văn Đình Đệ, Trịnh Thanh Đoan, Dương Văn Tuệ, Nguyễn Thị Nguyệt, Nguyễn Đăng Quang, Nguyễn Thị Thanh Hồ Công Xinh, 2002 Hóa học hữu cơ, tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Phạm Thanh Huyền Nguyễn Hồng Liên, 2006 Công nghệ tổng hợp hữu hóa dầu Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 10 Alain Chauvel, 1989 Petrochemical Processes Technical and Economic Characteristics, major oxygenated, chlorinated and nitrated derivatives Editions Technip Paris Paris 11 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2007 12 Jean-Francois Thiery, Francheville (FR), Matthieu Helft Lyons (FR), Oct.3, 2001 Process for manufacturing polyamides US006995233B2, United States Patent 47 48