justin_9006
New Member
Download miễn phí Bài giảng Quá trình oxy hóa
. Đặc điểm của quá trình điều chế HP
• Tác nhân oxy hóa cho quá trình thường sử dụng không khí
• Khi oxy hóa hydrocacbon thì các HP được tạo thành theo cơ chế gốc tự do.
• Một số chất ức chế như phenol, olefin, hợp chất chứa S sẽ kìm hãm mạnh quá
trình,gây ra hiệntượng giánđoạncảmứng, tứclà làmchậm thờigian cảm ứng.
Vì vậy nguyên liệu cần được làm sạch kỹ để loại các tạp chất không mong
muốn. Đồng thời bổ sung HP sản phẩm vào nguyên liệu ban đầu để giảm hiện
tượng gián đoạn cảm ứng, tăng thời gian cảm ứng.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
iện ở:t = 160 ÷ 190oC P = 6 MPa
Có xúc tác (muối Co hay Mn) hay không có xúc tác
Nhược điểm: việc phân tách hỗn hợp đa cấu tử của các sản phẩm tạo thành rất phức
tạp. Vì vậy phương pháp này không phổ biến. Hiện nay phương pháp này chỉ duy nhất
còn được áp dụng ở Mỹ.
@Công nghệ mới: Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi hiện nay
Phương pháp này sử dụng nguyên liệu là phân đoạn xăng nhẹ C5 - C8
Ưu điểm: nguyên liệu rẻ tiền
Sản phẩm phức tạp do có chứa hỗn hợp i và n parafin nên làm cho tiến trình phản ứng
cũng rất phức tạp, tuy nhiên có thể chia chúng thành 2 nhóm:
+ các acid : formic, acetic, propyonic, sucxinic với hiệu suất tính trên 100 kg
nguyên liệu là 20 : (70÷ 75) : (10 ÷ 15) : (5 ÷ 10) (kg)
+ các chất trung gian: rượu, ceton...
Điều kiện công nghệ: t = 170 ÷ 200oC P = 5 MPa
Có xúc tác (muối Co hay Mn) hay không có xúc tác
17
Hình3: Sự phụ thuộc giữa nồng độ các sản phẩm oxy hóa n-
butan pha lỏng vào mức độ chuyển hóa
1. CH3COOH2. CH3COC2H5 3. CH3COOC2H5
Hình 4 : Sơ đồ oxy hóa phân đoạn xăng nhẹ sản xuất axit cacboxylic
1- Tháp phản ứng; 2- Tháp chưng phân đoạn 3- Thiết bị tái sinh hơi
4- Trao đổi nhiệt; 5- Làm nguội; 6- Máy giảm á p; 7-Bơm; 8- Ngưng tụ; 9- Nồi đun
2. Oxy hóa parafin rắn thành acid béo tổng hợp:
Khi oxy hóa parafin với số nguyên tử C trung bình khoảng 30 thì hiệu suất acid
cacboxylic đạt 80%, trong đó:
C1 - C4: 5 - 10% → là những acid thấp phân tử, hòa tan trong nước
C5 - C6: 3 - 5%
C7 - C9: 8 - 10% → là những acid không tan trong nước, được sử dụng để
điều chế các rượu tương ứng, hay để sản xuất các chất hóa dẻo, dầu mỡ bôi trơn.
C10 - C16: 25 - 28% → sản xuất xà phòng bột
C17 - C20: 15 - 20% → sản xuất xà phòng cục
>C20 : 20 - 25% → sản xuất xà phòng cục
Phần còn lại: có chứa các acid dicacboxylic
* Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ oxy hóa parafin pha lỏng:
18
- Xúc tác và nồng độ chất xúc tác:
Xúc tác : dung dịch H2O - KMnO4 hay MnO2 hay muối Mn2+
Nồng độ: KMnO4 0.2 ÷ 0.3%m
Chất kích động: NaOH hay KOH
Tỷ lệ tối ưu của chất kích động so với xúc tác: Mn2+ : K+ = 1 : 1
- Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng
Chẳng hạn để đạt được %C từ 30 ÷ 35% ở t = 80oC sau τ = 110h
ở t = 100oC sau τ = 38h
ở t = 110oC sau τ = 24h
- Ap suất: sự oxy hóa thực hiện ở áp suất khí quyển khi không khí được sục vào tháp
phản ứng qua cơ cấu phân tán chứa một số lượng vừa đủ các lỗ có φ = 1 ÷ 2mm.
-Thời gian phản ứng: Trong tất cả các điều kiện này và với số lượng xúc tác đã cho
như trên thì quá trình oxy hóa sẽ xảy ra trong thời gian τ = 15 ÷ 20h.
* Sơ đồ công nghệ:
19
Hình 5: Sơ đồ công nghệ oxy hóa parafin rắn
1- Bình khuấy trộn; 2- Tháp oxy hóa; 3,6- Tháp rửa; 4- Bình nung
5- Bình lắng; 7,8- Thiết bị xà phòng hóa; 9- Bộ phận TĐN 10- Nồi hấp
11- Lò nung ống xoắn 12,13,16- Bộ phận tách; 14,15- Thùng khuấy
17- Bộ phận làm nguội 18- Bơm 19-Van điều áp
Thuyết minh: Parafin nhập liệu và sản phẩm từ giai đoạn phân tách (gọi là phần chưa
xà phòng hóa I) theo tỷ lệ 1:2 cũng như chất xúc tác sẽ trộn lẫn trong thiết bị (1); sau
đó đưa qua tháp (2) tiến hành oxy hóa gián đoạn. Khí ở trên tháp sẽ qua tháp (3) và rửa
bằng H2O nhằm hấp thụ các acid thấp phân tử; sau đó được đưa đi đốt trước khi thải ra
môi trường.
Sản phẩm sinh ra sau khi làm nguội xuống 80 ÷ 90oC sẽ đưa qua bộ phận lắng
(5) (ở đây sẽ tách xúc tác và đưa đi tái sinh) sau đó đưa qua tháp rửa (6) để tách các
acid cao phân tử và thấp phân tử từ tháp (3) ra khỏi nước rửa.
20
Hỗn hợp các acid sẽ được xử lý bằng dung dịch xôđa ở thiết bị xà phòng hóa
(7) để chuyển acid thành muối và bằng dung dịch kiềm trong thiết bị xà phòng hóa (8):
2 RCOOH + Na2CO3 → 2 RCOONa + CO2 + H2O
RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH
Sự xà phòng hóa các chất khó thuỷ phân thực hiện dưới áp suất 2MPa trong bộ
phận trao đổi nhiệt (9) và nồi hấp (10) ở 180oC. Trong nồi hấp sẽ tách được dung dịch
muối ra khỏi phần chưa xà phòng hóa I, phần này được trở về chuẩn bị hỗn hợp ban
đầu. Sản phẩm đáy của nồi hấp (10) vẫn còn chứa 1 ít chất chưa xà phòng hóa sẽ được
chưng tách ở nhiệt độ cao. Để thực hiện quá trình này cần nung nóng trong lò nung
ống xoắn (11) lên tới 320 ÷ 340oC và tiết lưu hỗn hợp để tách các chất dễ bay hơi
trong bộ phận tách (12). Sau đó hơi sẽ được ngưng tụ trong thiết bị trao đổi nhiệt và
phân tách thành 2 pha trong thiết bị tách (13): pha nước và pha hữu cơ. Pha hữu cơ này
gọi là phần chưa xà phòng hóa II và có thể đưa trở lại oxy hóa hay đưa đi tách rượu.
Xà phòng từ thiết bị tách (12) sẽ hoà tan vào trong nước ở thiết bị trộn (14) và
được xử lý bằng H2SO4 trong thiết bị (15); sau đó đem tách dung dịch muối trong thiết
bị (16) ra khỏi acid tự do. Các acid tự do này sẽ được chưng trong các tháp chưng phân
đoạn (trên sơ đồ không biểu diễn) ở 1,33Pa gồm nhiều phân đoạn acid C5 - C6; C7 - C9;
C10 - C16; C17 - C20; phần còn lại chính là hỗn hợp acid >C20 và acid dicacboxylic.
Nhược điểm: + làm việc gián đoạn
+ sản lượng ít
+ nhiều sản phẩm phụ
Khắc phục: + tiến hành liên tục
+ tạo khả năng sử dụng tối đa các phế phẩm (các acid cacboxylic
thấp phân tử, acid dicacboxy lic ...)
VI. Quá trình oxy hóa napten thành rượu và ceton:
* Đặc điểm: + thực hiện ở pha lỏng
+ tác nhân oxy hóa là không khí
21
+ Tỷ lệ thông thường Rượu : Ceton = 2 : 3
+ Có xúc tác hay không có xúc tác
+ Sản phẩm phụ: Hydroperoxit, glycol, acid cacboxylic, este...
* Cơ chế: sự oxy hóa napten có nhiều điều tương tự như oxy hóa parafin. Khi tiến
hành ở pha khí sẽ xảy ra sự cắt liên kết vòng nhưng ở nhiệt độ bình thường, sự oxy hóa
trong pha lỏng sẽ tạo ra các sản phẩm nối tiếp.
1. 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
1.1. Tính chất của cyclohexanol và cyclohexanon
1.1.1. Cyclohexanol
- ở điều kiện thường: tồn tại ở trạng thái rắn tinh thể có tnc = 25.15oC; ts = 161.1oC;
khối lượng riêng 0.962 g/cm3.
- hòa tan ít trong nước: 4.2 g/ 100 g H2O ở 20oC
và cũng ít hòa tan nước: 12.6 g H2O / 100 g cyclohexanol
- tạo hỗn hợp đẳng phí với H2O ở 97.8oC với hàm lượng nước là 80%m
- hòa tan được trong hầu hết các dung môi hữu cơ
- có tính gây mê
- 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
22
OH
+ O
2H
2
C − CH
2
(CH
2
)
n
H
2
C − CHOOH
(CH
2
)
n H
2
C − CHOH
(CH
2
)
n
H
2
C − CO
(CH
2
)
n
+ O
2 HOOC−(CH2)n−COOH
Cách khác: hydro hóa phenol ở t = 135 ÷ 150oC với xúc tác là Ni
1.1.2. Cyclohexanon
- ở điều kiện thường: là một hydrocacbon có mùi, có tính gây mê nhẹ, có tnc = -47oC; ts
= 156.7oC; khối lượng riêng 0.9487 g/cm3.
- hòa tan ít trong nước: 10 g/ 100 g H2O ở 20oC
và cũng ít hòa tan nước: 9.5 g H2O / 100 g cyclohexanon
- tạo hỗn hợp đẳng phí với H2O ở 95oC với hàm lượng nước là 61.6%m
- Ứng dụng: dùng làm dung môi hay để tổng hợp ra các h...