chất lỏng ion cho quá trình ankyl hóa và cộng michaell
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT KHOA DẦU KHI BỘ MÔN: LỌC - HÓA DẦU - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU ỨNG DỤNG CỦA CHẤT LỎNG ION CHO MỘT SỐ PHẢN ỨNG: PHẢN ỨNG CỘNG MICHAEL VÀ PHẢN ỨNG ANKYL HÓA ISOBUTAN BẰNG 2-BUTEN Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Việt PGS.TS Bùi Thị Lệ Thủy MSV: 1221010417 Lớp: Lọc hóa dầu B-K57 HÀ NỘI 1/2018 Giới thiệu chung chất lỏng ion • Sử dụng chất lỏng ion phản ứng cộng Michael • Sử dụng chất lỏng ion phản ứng ankyl hóa isobutan 2-buten • BỐ CỤC ĐỀ TÀI GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẤT LỎNG ION Giới thiệu chất lỏng ion Tính chất ứng dụng chất lỏng ion Tổng hợp chất lỏng ion GIỚI THIỆU VỀ CHẤT LỎNG ION • Lịch sử hình thành phát triển chất lỏng ion o Năm 1888 Gabriel weiner tìm thấy etanol amoninitrat (nhiệt độ nóng chảy 52-55 C) 1914 đánh dấu mốc tìm chất lỏng ion etyl amoninitrat với nhiệt độ nóng trảy 12 C 1970-1980 Wikes Husey phát triển chất lỏng ion với loại ion nhôm clorua 1992 phát triển loại IL dựa imidazolium với độ bền không khí nước TÍNH CHẤT CỦA CHẤT LỎNG ION • • Định nghĩa chất lỏng ion Chất lỏng ion hợp chất dạng ion có nhiệt độ nóng trảy nhỏ 100 C Tính chất chất lỏng ion Tính đa dạng Nhiệt độ nóng trảy thấp Ổn định điện nhiệt Phân cực Độ hòa tan cao TÍNH CHẤT CỦA CHẤT LỎNG ION Imidazolium ion • Cấu trúc Chất lỏng ion chia làm hai phần anion cation Pyridium ion Ammonium ion Phosphonium ion Một số cation anion chất lỏng ion TÍNH CHẤT CỦA CHẤT LỎNG ION • Phân loại ứng dụng chất lỏng ion Việc phân loại dựa nhều yếu tố tính chất vật lý, hóa học hay ứng dụng (theo cation, anion cấu tạo…) Ứng dụng nhiều lĩnh vực khác tổng hợp hữu cơ, phân tích sắc kí, cơng nghệ vật liệu điện hóa học… TỔNG HỢP CHẤT LỎNG ION i) Tạo muối để hình thành cation thích hợp NR3 Giai đoạn R’X ii) Trao đổi anion để hình thành chất lỏng ion mong muốn + [NR3R’] X Giai đoạn 2a Giai đoạn 2b 1.+ Muối kim loại + Lewis acid MXy + M [A] - MX 2.+ Bronsted acid + H [A] - HX 3.+ Nhựa trao đổi ion + [NR3R’] [MX y+1] + [NR3R’] [A] ỨNG DỤNG CHẤT LỎNG ION TRONG PHẢN ỨNG CỘNG MICHAEL Giới thiệu phản ứng cộng Michael Ứng dụng phản ứng cộng Michael PHẢN ỨNG CỘNG MICHAEL • Định nghĩa: Là phản ứng hợp chất -CH mang tính axit với hợp chất vinylic cacbonyl R, R1, R2, R3 R4 hydro,ankyl aryl; X, Y nhóm hút điện tử như: -COOH, -CHO, -COOR, -CONH 2, -CN,-NO2, SO3R ỨNG DỤNG CỦA CHẤT LỎNG ION CHO QUÁ TRÌNH ANKYL HÓA ISO BUTAN BẰNG 2-BUTEN Cơ sở lý thuyết chung q trình ankyl hóa Ankyl hóa iso-butan 2-buten Ankyl hóa isobutan 2-buten sử dụng xúc tác chất lỏng ion CƠ SỞ Q TRÌNH ANKYL HĨA • Khái niệm: Q trình ankyl hố q trình đưa nhóm ankyl vào phân tử hợp chất hữu vơ • Tầm quan trọng: Q trình ankyl hóa q trình tạo sản phẩm ankylate dùng cho công nghệ pha xăng chúng có nhiều ưu điểm so với loại xăng thơng thường Có số octan cao Áp suất bão hòa thấp Khơng có hàm lượng aromatic Hàm lượng lưu huỳnh, nito anken thấp Độ biến động số octan thấp CƠ SỞ Q TRÌNH ANKYL HĨA • Xúc tác Xúc tác đồng thể HF,H2SO4 Xúc tác dị thể AL2O3, zeolite Chất lỏng ion HF H2SO4 Vật liệu ion 10:1-15:1 5:1-8:1 5:1-15:1 o Nhiệt độ phản ứng C 25-40 4-10 10-30 Thời gian(phút) 5-20 20-30 0.3-2 Tỉ lệ xúc tác/nguyên liệu(v) 1-1.5 1-2 0.5-2 RON 92.9-97.4 93.5-95 97-100 MON 91.5-94.0 92-93 95.5 0.5 70-100 3-8 Tỉ lệ iosobutan/2 butylen Tỉ lệ xúc tác/ NL (kg/t) QUÁ TRÌNH ANKYL HĨA ISOBUTAN BẰNG 2-BUTEN • Sự phụ thuộc sản phẩm ankylate vào thành phần olefin Nguyên liệu trình isome hóa Sản phẩm ankylate (% khối lượng) 1-Buten Trans-2-buten Cis-2-buten Isobutylen C5 3.3 1.9 1.8 5.5 C6 1.7 1.5 1.5 3.1 C7 2.4 2.3 2.1 3.7 C8 85.0 91.4 91.8 80.1 C9+ 7.6 2.9 2.8 7.6 Tổng 100 100 100 100 Phân bố sản phẩm C 8H18 (%wt) TMP 77.5 92.1 91.4 89.0 DMH 22.1 7.9 7.8 11.0 Metylheptan 0.4 0.8 Chỉ số octan RON 94.4 97.8 97.6 95.4 MON 91.6 94.6 94.4 93.4 Q TRÌNH ANKYL HĨA ISOBUTAN BẰNG 2-BUTEN • Cơ chế phản ứng Q TRÌNH ANKYL HĨA ISOBUTAN BẰNG 2-BUTEN SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION • Tác giả gồm Kyesang Yoo cộng nghiên cứu khảo sát chất lỏng ion cách thay đổi thành phần anion cation cho q trình ankyl hóa iso butan với 2buten Ảnh hưởng xúc tác đến độ chuyển hóa tỉ lệ sản phẩm QUÁ TRÌNH ANKYL HĨA ISOBUTAN BẰNG 2-BUTEN SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION So sánh ảnh hưởng số xúc tác đến độ chuyển hóa theo thời gian Q TRÌNH ANKYL HĨA ISOBUTAN BẰNG 2-BUTEN SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION Quá trình ankyl hóa cơng nghiệp sử dụng tert-butyl clorua phụ gia Q TRÌNH ANKYL HĨA ISOBUTAN BẰNG 2-BUTEN SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION Tác giả Bùi Thị Lệ Thủy cộng nghiên cứu chất lỏng ion [OMIM]Br/AlCl [(C2H5)3NH]Cl/AlCl3 làm xúc tác cho phản ứng ankyl hóa thay cho nhóm xúc tác truyền thống STT Trimethylpentan sản phẩm (% Độ chuyển hóa 2-buten khối lượng) (%) Chất lỏng ion [BMIM]Cl/AlCl3 30.9 96 [HMIM]Cl/AlCl3 37.9 95 [OMIM]Cl/AlCl3 39.4 96 [BMIM]Br/AlCl3 38.3 98 [OMIM]Br/AlCl3 41.4 98 [HMIM]Br/AlCl3 40.1 98 [(HO3SBu)MIM][HSO4] 0 [(HO3SBu)HIM][HSO4] 0 Et3NHCl/AlCl3 54.8 98 10 + [HIM] [HSO4] 0 QUÁ TRÌNH ANKYL HÓA ISOBUTAN BẰNG 2-BUTEN SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION Khả tái sinh xúc tác [OMIM] Br/AlCl3 H2SO4 Q TRÌNH ANKYL HĨA ISOBUTAN BẰNG 2-BUTEN SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION ảnh hưởng nồng độ xúc tác lên chất lượng ankylate Sự phụ thuộc chất lượng sản phẩm số RON đến nhiệt độ phản ứng Q TRÌNH ANKYL HĨA ISOBUTAN BẰNG 2-BUTEN SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION • Tác giả gồm Ying Liu tổng hợp chất lỏng ion [(C 2H5)3NH]Cl/AlCl3-CuCl làm xúc tác cho phản ứng Phân bố sản phẩm (%khối lượng) Xúc tác X C5 C6 C7 C8 C9 [(C2H5)3NH]Cl/1.2 AlCl3 0.55 7.9 8.1 9.2 46.8 28.1 [(C2H5)3NH]Cl/1.5 AlCl3 0.60 8.2 11.5 12.0 46.5 22.0 [(C2H5)3NH]Cl/2 AlCl3 0.67 10.8 10.3 9.3 43.5 26.1 [(C2H5)3NH]Cl/2 AlCl3 có H2O 0.67 12.5 12.4 14.0 39.5 21.6 5.7 72.1 TMP/DMH 15.7 H2SO4 (96%) Chất phụ gia Độ chuyển hóa buten(%) 0.67 1.3 5.2 Độ chọn lọc C8 ankylate (%) Không có phụ gia 97 56.2 2.8 HCl 97 50.4 3.0 SnCl4 96 56.1 2.8 ZnCl2 96 57 2.8 NiCl2 96 57.5 2.9 CuCl 96 74.8 6.5 Q TRÌNH ANKYL HĨA ISOBUTAN BẰNG 2-BUTEN SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION Kết luận Dung mơi tính chất cấu tạo Ch ất hóa lý Hóa học xanh lỏn gi on Xúc tác 38 Em Xin Chân Thành Cảm Ơn! ... lỏng ion o Năm 1888 Gabriel weiner tìm thấy etanol amoninitrat (nhiệt độ nóng chảy 52-55 C) 1914 đánh dấu mốc tìm chất lỏng ion etyl amoninitrat với nhiệt độ nóng trảy 12 C 1970-1980 Wikes Husey... huỳnh, nito anken thấp Độ biến động số octan thấp CƠ SỞ Q TRÌNH ANKYL HĨA • Xúc tác Xúc tác đồng thể HF,H2SO4 Xúc tác dị thể AL2O3, zeolite Chất lỏng ion HF H2SO4 Vật liệu ion 10:1-15:1... độ chuyển hóa tỉ lệ sản phẩm QUÁ TRÌNH ANKYL HĨA ISOBUTAN BẰNG 2-BUTEN SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION So sánh ảnh hưởng số xúc tác đến độ chuyển hóa theo thời gian