Quá trình oxy hóa napten bằng phương pháp có xúc tác: Áp dụng trong sản xuất cyclohexanol và cyclohexanon
MỤC LỤC
Quá trình oxy hóa napten thành rượu và ceton
Quá trình oxy hóa napten có xúc tác
Hiệu qủa nhất trong loai phản ứng này là quá trình oxy hóa cyclohexan thu sản phẩm là cyclohexanol và cyclohexanon. - Ứng dụng: làm dung môi cho quá trình tổng hợp nhựa, este; làm chất trung gian để tổng hợp các hợp chất khác là cyclohexanon, aicd adipic HOOC - (CH2)4- COOH. - Phương pháp sản xuất: trong công nghiệp cyclohexanol được sản xuất đông thời với cyclohexanon bằng cách oxy hóa cyclohexan.
- Ứng dụng: dùng làm dung môi hoặc để tổng hợp ra các hydrocacbon khác, chủ yếu là acid adipic. - Phương pháp sản xuất: trong công nghiệp cyclohexanon được sản xuất đông thời với cyclohexanol bằng cách oxy hóa cyclohexan. Thuyết minh: sự oxy hóa thực hiện trong cascad các tháp sục khí trong đó chất lỏng đưa vào tháp đầu và ra khỏi ở tháp sau cùng, còn không khí sẽ cho vào từng tháp.
Cyclohexan được ngưng tụ ở bộ phận ngưng tụ (2) chung cho tất cả các tháp và chúng được tách ra khỏi khí khi qua bộ phận tách (3); sau đó sẽ tham gia vào dòng cyclohexan nhập liệu. Chất lỏng ở đáy tháp được xử lý tiếp tục sau khi nung nóng trong cascad của các thiết bị của các thiết bị (7) với các bộ phận khuấy (trên hình chỉ biểu diễn 1 thiết bị) bằng dung dịch kiềm. Khi đó sẽ xảy ra sự xà phòng hóa các este và lacton cũng như sự phân huỷ HP.
Lớp hữu cơ tách ra khỏi lớp nước trong bộ phận tách (8) và chưng cất cyclohexan ra khỏi lớp này ở tháp (9). Nếu như sản phẩm chính chỉ là cyclohexanon thì cần phải bổ sung vào sơ đồ cơ cấu thiết bị đề hydro hóa cyclohexanol. *Nhược điểm: quá trình có độ chọn lọc rất bé mặc dù được duy trì ở độ chuyển hóa thấp.
Quá trình oxy hóa Cyclohexan để tổng hợp acid adipic
- Nhược điểm: cần phải bổ sung cơ cấu phụ để tái sinh H3BO3 ở dạng rắn nên sẽ gây khó khăn cho sự vận chuyển của các quá trình và sự tiến hành liên tục của quá trình. - Sản xuất: từ cyclohexan khi oxy hóa trực tiếp sẽ tạo ra cyclohexanol và cyclohexanon; đồng thời cũng thu được acid adipic. Nếu mức độ chuyển hóa càng lớn thì lượng acid adipic thu được sẽ càng nhiều.
Tuy nhiên quá trình oxy hóa một giai đoạn này xảy ra nhiều phản ứng phụ (trong đó có cả phản ứng cháy tạo CO2) nên hiệu suất của acid adipic thu được thường không vượt quá 40 ÷ 50%. - giai đoạn 1: oxy hóa cyclohexan bằng không khí để tạo cyclohexanol và cyclohexanon (phần trên). - giai đoạn 2: oxy hóa cyclohexanol và cyclohexanon tạo ra ở trên bằng acid HNO3 để tạo thành acid adipic. Người ta cho rằng quá trình giai đoạn 2 xảy ra theo các bước như sau:. + Dehydro hóa cyclohexanol thành cyclohexanon. + cyclohexanon sẽ bị oxy hóa. cyclohexadion monocim +Sau đó tiếp tục oxy hóa. adipino nitrolic). Hiệu quả kinh tế của quá trình phụ thuộc vào sự chuyển hóa các oxyt nitơ này thành a.
+ Thiết bị phản ứng : 2 chế độ nhiệt độ sẽ được thực hiện trong 2 thiết bị phản ứng nối tiếp nhau. Trên hình vẽ thể hiện giai đoạn 2 là giai đoạn oxy hóa cyclohexanol thành acid adipic bằng acid HNO3. Anol và acid nitric 60% nhập liệu được đưa vào đường ống hút của bơm (1), ở đây chúng sẽ hoà vàomột thể tích lớn các chất oxh hóa hoàn lưu và sau đó qua TBPƯ chùm ống (2) được làm lạnh bởi H2O.
Chất oxy hóa của giai đoạn I đi ra ở đỉnh và tách ra khỏi các NxOy trong bộ phận tách (3). Hỗn hợp sản phẩm của giai đoạn II được tách ra khỏi các NxOy trong bộ phận tách (5) và kế đó thổi không khí qua chúng trong bộ phận làm sạch khí (6). Sản phẩm oxy hóa từ bộ phận làm sạch khí (6) cho vào tháp chưng phân đoạn chân không (8) để tách a.valeric C4H9COOH.
Chất lỏng ở đáy (8) được làm nguội trong máy kết tinh (9) và tách các tinh thể cuat a.adipic nhận được ra khỏi dung dịch nước cái trong máy ly tâm (10). Dung dịch nước cái hỗn hợp bao gồm acid oxalic, sucxinic, glutaric và một phần acid adipic. Quá trình oxy hóa với xúc tác dị thể có ý nghĩa to lớn đối với hàng loạt các quá trình mà chúng không đạt được khi tiến hành phản ứng oxy hóa chuỗi gốc.
Cơ sở lý thuyết và công nghệ của quá trình 1. Xúc tác dị thể của quá trình oxy hóa
CHO + HCHO
• Ngoài sản phẩm chính là Acrylonitril, quá trình còn có các sản phẩm phụ là HCN, CH3CN, HCHO, CH3CHO, CO2. • Xúc tác: có nhiều loại khác nhau với nhiều thành phần rất đa dạng như Vanadimolipdat bismut (VMoO4 - Bi2O3) , uran - antimor. • Ngoài ra nếu có tạo thành a.xynilic (HCN) và acetonitril (CH3CN) thì chúng cũng được xuất xưởng dưới dạng thương phẩm, do vậy giá thành của sản phẩm.