Phản ứng chính:
CH3-CH=CH2 + CO + H2 CH3-CH2-CH2-CHO + CH3-CH-CHO ∆H <0 CH3
Động học phản ứng được xây dựng trên phương trình thực nghiệm do G.Natta đưa ra:
Trong đó: k - là hằng số tốc độ phụ thuộc vào nhiệt độ v- tốc độ phản ứng(đơn vị)
Dựa vào phương trình động học trên ta thấy các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng là:
+ Nhiệt độ phản ứng: Vì phản ứng là phản ứng tỏa nhiệt ∆H <0 nên thuận lợi ở điều kiện nhiệt độ thấp. Do đó phải tiến hành tách nhiệt phản ứng bằng nước hoặc dầu tải nhiệt. Hơn nữa ở điều kiện nhiệt độ cao thì thuận lợi cho phản ứng hydro hóa propylen và sản phẩm hình thành nhiều sản phẩm phụ hơn.
+ Nồng độ của Propylen và Co: Khi nồng độ của propylen và Co cao thì tốc độ phản ứng hình thành aldehyt tăng.
+ Áp suất riêng phần của CO và H2( PCO, PH): Khi áp suất riêng phần của H2 tăng thì làm tăng tốc độ phản ứng tuy nhiên ít ảnh hưởng hơn so với áp suất riêng phần của CO. Theo phương trình trên thì áp suất riêng phần của CO tăng thì làm giảm tốc độ phản ứng tuy nhiên trên thực tế thì áp suất CO càng tăng thì hàm lượng n –butanal càng cao. Minh họa ở bảng
Bảng 1.6: Mối quan hệ giữa PCO và hàm lượng n-Butanal khi nhiệt độ không đổi
Nhiệt độ T(ºC) PCO (atm) % n-Butanal Nhiệt độ T(ºC) PCO (atm) % n- Butanal
108 4 45,4 90 12 60,3
108 10 54,3 90 25 64,8
108 66 70,2 90 70 69,5
108 104 72,7 90 113 70,0
108 244 73,4 90 174 70,2
Nguyên nhân là do cơ chế phản ứng: ứng với một nguyên tử Co thì cần bao nhiêu CO để hình thành xúc tác Co2(CO)8 ,HCo(CO)4. Hơn nữa áp suất CO càng cao thì làm cho xúc tác càng ổn định. Nhưng nếu quá cao thì lại làm cho tốc độ phản ứng giảm:
+ Nồng độ của Propylen và Co: Khi nồng độ của propylen và Co cao thì tốc độ phản ứng hình thành aldehyt tăng.
+ Nhiệt độ phản ứng: Vì phản ứng là phản ứng tỏa nhiệt ∆H <0 nên thuận lợi ở điều kiện nhiệt độ thấp. Do đó phải tiến hành tách nhiệt phản ứng bằng nước hoặc dầu tải nhiệt. Hơn nữa ở điều kiện nhiệt độ cao thì thuận lợi cho phản ứng hydro hóa propylen và sản phẩm hình thành nhiều sản phẩm phụ hơn.[29-32; 7]
1.3.3. Công nghệ của quá trình hydroformyl hóa Propylen1.3.3.1. Các công nghệ sử dụng xúc tác phức Co 1.3.3.1. Các công nghệ sử dụng xúc tác phức Co
Xúc tác này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp từ những năm 50, chủ yếu dùng cho các olefin mạch trung bình trở lên. Dạng xúc tác thường sử dụng là tetra cacbonyl coban HCo(CO)4, hoặc dạng coban thế phosphin HCo(PPh)3(CO) với PPh3 làtriphenyl phosphin. Điểm khác biệt giữa các hãng sản xuất là việc sử dụng các quá trình khác để phân tách sản phẩm phản ứng và xúc tác.