Qỳa trỡnh sản xuất phenol bằng phương phỏp núng chảy kiềm thể hiện qua cỏc giai đoạn phản ứng sau đõy:
1. Qỳa trỡnh hỡnh thành axit benzensunfonic bằng phản ứng của benzen với axit sunfuric đặc.
C6H6 + H2SO4 → C6H5SO3H + H2O
2. Qỳa trỡnh phản ứng của axit bezensunfoic với natrisunfit hoặc natri cacbonat tạo ra natribenzensulfonat.
2 C6H5 SO3 H + Na2SO3 → 2C6H5SO3 Na + H2O + SO2
3. Qỳa trỡnh gia nhiệt benzensulfonat trong natri hydroxit để tạo ra natri phenolat.
C6H5 SO3 Na + 2 NaOH → C6H5O Na + H2O + Na2SO3
4. Qỳa trỡnh phản ứng của natri phenolat với sulfuadioxit hoặc CO2 tạo ra phenol dạng tự do.
2C6H5ONa + H2O + SO2 → 2 C6H5 OH + Na2SO3
Trước đõy người ta trung hoà benzen sunphoaxit bằng Na2SO3 và axit húa phenolat bằng H2SO4. Sau này người ta tận dụng phế liệu của cỏc giai đoạn khỏc nhau Na2SO3 , SO2 , H2O để trung hũa benzen sunphoaxit và axit húa phenolat. Sơ đồ dõy truyền sản xuất phenol theo phương phỏp kiềm núng chảy được trỡnh bày theo sơ đồ sản xuất ở trang bờn.
Thuyết minh sơ đồ dõy truyền sản xuất.
1. Chỳ thớch sơ đồ sản xuất .
1 - Thiết bị sụi (nồi hơi).
2 - Thiết bị qỳa nhiệt của hơi benzen. 3 - Thỏp sunpho húa.
4 và 13 - Thiết bị ngưng. 5 và 11 - Thiết bị lắng.
6 - Thỏp trung hoà. 7 - Nồi nung chảy kiềm 8 - Thiết bị dật tắt 9 - Mỏy lọc ly tõm.
10 - Thỏp để phõn huỷ phenolat. 12 - Thiết bị luyện chõn khụng.
14 - Bỡnh chứa cỏc sản phẩm tinh luyện.
2. Qỳa trỡnh hoạt động của thỏp.
Benzen mới và benzen thu hồi được đưa liờn tục vào thiết bị bốc hơi benzen 1. Thiết bị được đun núng bằng hơi nước ở ỏp suất 7 - 8 at. Hơi benzen tạo thành được đun qỳa nhiệt trong thiết bị 2, sau đú vào phần dưới của thỏp sunpho húa 3. Thỏp được tưới bằng H2SO4. Khi chảy theo cỏc đĩa H2SO4 sẽ phản ứng với benzen tạo thành benzen sunphoaxit , tụ lại dưới đỏy thỏp. Hơi benzen cũn dư sau phản ứng và hơi nước phản ứng được ngưng tụ trong thiết bị 4 và lắng trong thiết bị 5. Benzen thu hồi được đưa trở lại phản ứng.
Benzen sunphoaxit vào phần trờn của thỏp trung hũa 6. Người ta cho Na2SO3 liờn tục vào thỏp. Khi đi từ trờn xuống theo những tầng hỡnh nún, C6H5SO3Na sẽ tỏc dụng với Na2SO3 tạo dung dịch đặc C6H5SO3Na và khớ SO2. Khớ SO2 sang thỏp axit húa phenolat C6H5SO3Na sang thiết bị chảy kiềm 7 đó chứa NaOH núng
chảy. Nõng nhiệt độ khối phản ứng lờn 330 0C giữ nhiệt độ này trong khoảng
thời gian tử 6 - 9 giờ. Hỗn hợp núng chảy gồm khoảng 40% C6H5ONa, 45%
Na2SO3, cũn lại là Na2SO4 và nguyờn liệu dư được đưa sang thiết bị dập tắt chứa sẵn Na2SO3. Trong thiết bị dập tắt, C6H5ONa tan trong dung dịch, Na2SO3 tỏch khỏi dung dịch ở dạng tinh thể. Bằng thiết bị quay ly tõm chỳng ta tỏch được dung dịch C6H5ONa và Na2SO3 ra khỏi tinh thể Na2SO3. Tinh thể Na2SO3 được đưasang giai đoạn trung hoà benzen sunphoaxit trong thiết bị 6 phenolat được axit húa thành phenol. Sau đú lắng và tỏch phenol khỏi dung dịch Na SO .
Phenol cú nhiệt độ sụi cao nờn phải chưng cất trong chõn khụng bằng hơi nước 7-8 at. Hơi sản phẩm cho qua thiết bị ngưng tụ, được đưa vào thựng chứa. Để trỏnh hiện tượng phenol kết tinh làm tắc đường ống, người ta cho nước núng chảy qua thiết bị ngưng tụ. Chưng phenol thụ ta được lần lượt cỏc sản phẩm như sau:
- Nước phenol dựng trong giai đoạn dập tắt khỏi kiềm núng chảy cựng với dung dịch sunphatnatri.
- Phenol kỹ thuật thu được sau khi chưng cất lại hai lần nữa ta được phenol tinh khiết.
- Nhựa phenol dựng làm chất tẩy trựng và chất tẩy độc.
PHẦN III:
TÍNH TOÁN
CHƯƠNG I: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT TRONG CÁC QÚA TRèNH SẢN XUẤT TRèNH SẢN XUẤT
Cỏc số liệu đầu vào của qỳa trỡnh sản xuất
Nồng độ của cỏc nguyờn liệu
Năng suất của nhà mỏy là 55.000 tấn/năm. Benzen kỹ thuật gồm 96% benzen và 4% nước. Lấy dư 1,06 mol so với tỷ lệ phản ứng
Sunfit natri 82%, 14% nước và 1% tạp chất. NaOH 85%, lấy dư 20% so với tỷ lệ phản ứng. SO2 lấy ở phản ứng trung hoà.
Hiệu xuất của cỏc qỳa trỡnh phản ứng như sau. - Hiệu xuất của qỳa trỡnh sunfo húa : 96% - Hiệu xuất của qỳa trỡnh trung hũa là : 100% - Hiệu xuất của qỳa trỡnh nung chảy kiềm : 95% - Hiệu xuất của qỳa trỡnh dập tắt : 99% - Hiệu xuất của qỳa trỡnh lọc : 98% - Hiệu xuất của qỳa trỡnh axit húa : 99,5 % - Hiệu xuất của qỳa trỡnh lắng : 99 % - Hiệu xuất của qỳa trỡnh chưng cất : 97% - Hiệu xuất chung của cỏc qỳa trỡnh : 85,5%
Trong qỳa trỡnh sản xuất một năm phải cú một thời gian sửa chữa và bảo quản nhất định,với số ngày nghỉ là 25 ngày. Do đú số ngày làm việc trong một năm là 340 ngày. Từ đú chỳng ta cú thể tớnh được phenol sản xuất được trong một giờ là:
Lượng phenol sản xuất trong một giờ 6740,196
24. . 340 10 . 55000 3 = (kg/h)