Công nghệ sản xuất Bisphenol A
PHẦN I: MỞ ĐẦU
I. Giới thiệu chung về sản phẩm
Bisphenol A (BPA) không có trong tự nhiên, nó là một phân tử nhân tạo và
được sáng chế vào năm 1891. Nó là hợp chất hữu cơ tổng hợp tương đối nhỏ với
khối lượng phân tử là 228. Nó là một loại bột màu trắng, và nó thường được sử
dụng chủ yếu như một monomer 2 chức trong sản xuất nhựa polycacbonat và nhựa
epoxy, chất chống oxy hóa trong PVC.
I.1. Ứng dụng truyền thống
BPA là một monomer sử dụng để làm nhựa polycacbonat trong các ứng dụng
cho xây dựng, điện tử…. Khoảng 63% của BPA được sử dụng để sản xuất
polycacbonat. Hơn 27% được dùng để sản xuất nhựa epoxy và 10% được dùng cho
các sản xuất khác bao gồm các loại nhựa đặc biệt và chất chống cháy. BPA chủ yếu
được dùng để sản xuất nhựa, và các sản phẩm có chứa BPA trong thương mại được
sử dụng từ năm 1957. Ít nhất 8 tỉ poud của BPA được sử dụng bởi các nhà sản
xuất, nó là một monomer quan trọng trong sản xuất nhựa epoxy và là hình thức
phổ biến nhất trong nhựa polycacbonat .
Nhựa polycacbonat trong suốt và không thấm nước được sử dụng để sản xuất
chai nước, các dụng cụ thể thao, thiết bị y tế và nha khoa, các chất hàn răng và chất
bịt kín, kính mắt, đĩa CD và DVD, điện tử gia dụng. BPA thì cũng được sử dụng
trong tổng hợp polysunfua và polyether, ketones, chất chống oxy hóa trong một số
chất hóa dẻo và như 1 chất ức chế trùng hợp PVC. Nhựa epoxy có chứa BPA được
sử dụng như lớp phủ bên trong của hầu hết các hộp thực phẩm và nước giải khát,
tuy nhiên về vấn đề sức khỏe. Ở Nhật Bản sơn phủ epoxy được thay thế bởi màng
pet. BPA cũng là tiền thân của các chất chống cháy và được sử dụng như một chất
diệt nấm mốc. Sản phẩm BPA được sử dụng trong lót đường ống nước.
I.2. Ứng dụng hiện tại
• Đĩa CD , DVD, BLU-RAY,và đĩa khác
• Đèn mái nhà
• Phủ ngoài cho tấm pin mặt trời
• Module mái trong xe ô tô

• Kính an toàn và kính che mặt bảo vệ
• Mũ bảo hiểm
Cộng nghệ tổng hợp các hợp chất trung gian trong công nghệ hóa dầu Page 1
Công nghệ sản xuất Bisphenol A
• Kính mát
• Chai nước tái sử dụng
• Mái nhà của sân vận động thể thao
• Mũ an toàn
• Thiết bị y tế (oxygenators máu,hô hấp, dialysers, điều hành duy nhất sử
dụng công cụ)
• Vỏ cho các thiết bị điện tử (tế bào điện thoại, máy ảnh, máy sấy tóc, máy vi
tính,TV, máy pha cà phê)
• Ấm đun nước điện
• Thiết bị điện, chẳng hạn như cổng kết nối hoặc chuyển mạch
• Đèn pha trong xe ô tô
I.3. Các nhà sản xuất trên thế giới
• Thượng Hải Righton Công ty TNHH Trung Quốc
• Bayer Polyme Baytown, Texas
• Dow Chemical Freeport, Texas
• Sabic Innovative Plastics Burkeville, Alabama
• Sabic Innovative Plastics Mount Vernon, Indiana
• HEXION Hóa chất Deer Park, Texas
• Sunoco Hóa chất Haverhill, Ohio
• Kesar Loteparhuram, Ấn Độ.
• Hóa chất Idemitsu Pvt.Ltd.
• Kesar petroproducts PVT. Ltd Ấn Độ
• Mitsubishi hóa chất Ltd
I.4. Tính chất
• Tính chất vật lý
Không màu, không mùi, là chất rắn ở nhiệt độ phòng, nhiệt độ nóng chảy nằm

trong khoảng 100- 200
o
C, không tan trong nước, khả năng hòa tan trong dung môi
hữu có phụ thuộc vào nhóm thế. Trong khi đó BPA chỉ dễ dàng hòa tan trong các
dung môi ete rượu,… với các BPA có các nhóm béo lớn trong phân tử thì sẽ hòa
tan trong hydrocacbon araliphatic và béo. Các muối kiềm của BPA tan trong nước.
Điểm sôi của BPA rất cao vì kích thước phân tử lớn và tính phân cực của nó. Vì lý
do này và vì sự phân hủy thường xuyên quan sát được trong quá trình đun sôi nên
BPA ít được chung cất. Và tính chất quan trọng của BPA được tóm tắt ở bảng dưới
đây:
Tỉ trọng ở 20
0
C 1.04 g/cm
3
Tỉ trọng ở 160
0
C 1.065 g/cm
3
Cộng nghệ tổng hợp các hợp chất trung gian trong công nghệ hóa dầu Page 2
Công nghệ sản xuất Bisphenol A
Mật độ 0.492 g/cm
3
Nhiệt độ sôi ở áp suất 101,3 KP a 360
0
C
Nhiệt độ sôi ở áp suất 1.4 KPa 240
0
C
Nhiệt độ sôi ở áp suất 0.4 KPa 222
0

C
Nhiệt độ bay hơi ở 101,3KPa 404 J/G
Điểm chớp cháy 227
0
C
Nhiệt độ đánh lửa 519
0
C
Tan trong nước ở 83
0
C 0.344% khối lượng
Tan trong Axeton,rượu Tốt
Tan trong methylen cloride 1% khối lượng
• Tính chất hóa học
Tính chất hóa học của BPA được xác định bởi các nhóm OH vòng thơm và
cầu ankyl ,chúng cũng xảy ra các phản ứng tương tự như thay thế tương ứng .Nó
cũng thích hợp cho các phản ứng xây dựng khối để tạo các phân tử có khôi lượng
lớn hơn polyester bởi vì polyester cũng là họ của nó.BPA là ankyl nằm ở vị trí
orthor nên nhóm OH dễ dàng tham gia phản ứng thế và làm chất ổn định .dưới quá
trình hydro hóa BPA phân hủy tạo thành 4-isopropylphenol xúc tác kiềm làm cho
phản ứng cảy ra với hiệu xuất cao hơn.
• Ảnh hưởng tới môi trường :
- Phần lớn các BPA sản xuất lớn hơn 99,9%, được tiêu thụ để sản xuất các sản
phẩm như nhựa PC hoặc nhựa epoxy .Trong quá trình sản xuất có thải một
lượng nhỏ chất thải ra môi trường.
- Sự phân bố của BPA trong môi trường có thể được dự đoán bằng tính chất
vật lý của nó. BPA là một chất rắn với độ bay hơi thấp với nhiệt độ môi
trường độ hòa tan của nước 120-300 mg/lit ,độ hòa tan lớn hơn với độ PH
kiềm. Dựa trên các đặc tính này một mô hình cân bằng đơn giản dự đoán
rằng khoảng 50% BPA trong môi trường có khả năng liên kết với trầm tích,

đất hoặc với phần còn lại trong cột nước.
- Phân hủy sinh học đóng một vai trò quan trọng trong việc loại bỏ BPA ra
khỏi môi trường.
- Ảnh hưởng tới sức khỏe con người và các sinh vật khác :
BPA gây rối loạn nội tiết, rối loạn hocmon, ảnh hưởng tiêu cực tới sức khỏe con
người, BPA có ảnh hưởng tới phụ nữ mang thai làm cho tỉ lệ tử vong của thai nhi
Cộng nghệ tổng hợp các hợp chất trung gian trong công nghệ hóa dầu Page 3
Công nghệ sản xuất Bisphenol A
và trẻ sơ sinh cao, gây ra dị tật bẩm sinh, giảm cân, và phát triên của thai nhi. Khi
tiếp xúc với BPA có khả năng gây béo phì. Khi bị phơi nhiễm BPA trong sinh hoạt
có thể có thể gây tăng trọng lượng cơ thể, ung thư vú ở phụ nữ.
Cách sử dụng an toàn :
- Sử dụng thủy tinh và gốm. Sử dụng nhựa không PC như polypropylene,
polyetylen….Hầu hết các nhà sản xuất nhựa tiêu dùng hiện nay đều cung
cấp lựa chọn thay thế nhựa không PC cho chai rượu và lò vi sóng lót nhựa.
- Bạn có thể kiểm tra loại nhựa ở trên đáy nắp chai hoặc bình. Chai PC có thể
tái chế được, được dán nhãn với số 7. Hoặc có thể chứa chữ PC dưới biểu
tượng tái chế.
II. Nguyên liệu và tính chất của nguyên liệu
II.1. Phenol và tính chất của phenol
II.1.1. Phenol
Phenol còn được gọi là acid carbolic - là một hợp chất hữu cơ thơm với các phân
tử công thức C
6
H
5
OH. Nó là một tinh thể màu trắng, rắn , nó dễ bay hơi. Các phân
tử bao gồm một nhóm phenyl (-C
6
H

5
) liên kết với một nhóm hydroxyl (-OH). Nó
là axit yếu nhưng đòi hỏi phải xử lý cẩn thận do xu hướng dễ gây bỏng của nó
Phenol lần đầu tiên được chiết xuất từ nhựa than đá, nhưng ngày nay được sản
xuất trên quy mô lớn (khoảng 7 tỷ kg / năm) từ dầu mỏ. Nó là một mặt hàng công
nghiệp quan trọng như là một tiền thân của nhiều loại vật liệu và các hợp chất hữu
ích. Sử dụng chính của nó liên quan đến việc chuyển đổi sang plastic hoặc vật liệu
có liên quan. Phenol và dẫn xuất hóa học của nó là chìa khóa để xây
dựng polycarbonat, epoxy, Bakelite, nylon, chất tẩy rửa, thuốc diệt cỏ như thuốc
diệt cỏ phenoxy, và nhiều loại thuốc dược phẩm .
Mặc dù tương tự như rượu, phenol có tính chất khác biệt độc đáo. Không giống
như trong rượu mà nhóm hydroxyl ràng buộc với một bão hòa nguyên tử cacbon,
trong phenol nhóm hydroxyl được gắn vào một vòng không bão hòa như benzen
hoặc vòng arene khác. Do đó, phenol có tính axit lớn hơn do liên hợp thông qua sự
cộng hưởng trong vòng thơm.
Phenol là dạng hòa tan trong nước, với khoảng 8,42 g hòa tan trong 100 ml
(0,88 M ). Hỗn hợp đồng nhất của phenol và nước có tỷ lệ ~ 2.6 và cao hơn cũng
có thể. Các muối natri của phenol, natri phenoxide, là tan nhiều hơn trong nước.
Cộng nghệ tổng hợp các hợp chất trung gian trong công nghệ hóa dầu Page 4
Công nghệ sản xuất Bisphenol A
Phenol là axit yếu và pH cao, cung cấp cho các phenolat anion C
6
H
5
O
-
( còn gọi
là phenoxide ):
PhOH ⇌ PhO
-

+ H
+
(K = 10
-10
)
So với rượu , phenol có tính axit hơn khoảng 1 triệu lần, mặc dù nó vẫn được coi
là một axit yếu. Nó phản ứng hoàn toàn với dung dịch nước NaOH để mất H
+
,
trong khi hầu hết rượu phản ứng một phần. Phenol ít tính axit hơn so với axit
cacboxylic , và thậm chí cả axit cacbonic .
Một lời giải thích cho tính axit mạnh hơn rượu là cộng hưởng ổn định của anion
phenoxide của vòng thơm. Bằng cách này, các điện tích âm trên oxy delocalized
sang ortho và para nguyên tử carbon. Trong lời giải thích khác, độ chua tăng là kết
quả của sự chồng chéo quỹ đạo giữa các cặp duy nhất của oxy và hệ thống thơm.
Trong một nguyên nhân thứ ba, tác động chi phối là cảm ứng từ sp
2
cacbon
hybridised; rút cảm ứng tương đối mạnh mẽ hơn của mật độ điện tử được cung cấp
bởi các sp
2
hệ thống so với một sp
3
hệ thống cho phép ổn định tuyệt vời của
oxyanion.
Các tính axít của phenol và acetone enol bất đồng trong giai đoạn khí do ảnh
hưởng của solvation . Khoảng 1/3 độ axit tăng dần của phenol là do hiệu ứng cảm
ứng, với sự cộng hưởng chiếm sự khác biệt còn lại.
II.1.2. Tính chất vật lý của phenol
Trạng thái Rắn

Màu sắc Không màu
Nhiệt độ nóng chảy 43
o
C
Tính độc Rất độc
Tác hại khi tiếp xúc Gây bỏng
Note: cẩn thận khi tiếp xúc với phenol
II.1.3. Tính chất hóa học
- Phản ứng thế nguyên tử H của nhóm –OH
- Phản ứng thế nguyên tử H của vòng benzen
II.2. Axeton và tính chất của axeton
II.2.1. Axeton
Axeton là hóa chất quan trọng, thông dụng trong nhiều ngành và được dung để
chế tạo các chất dẻo, các loại sợi, dược phẩm và nhiều hóa chất khác. Nó có trong
các sản phẩm kĩ nghệ như sơn, mực in, chất làm keo, thuốc nhuộm,…
Cộng nghệ tổng hợp các hợp chất trung gian trong công nghệ hóa dầu Page 5
Công nghệ sản xuất Bisphenol A
Hóa chất được tỏng hợp trong phòng thí nghiệm, nhưng cũng có một phần trong
thiên nhiên như trong không khí, nước, đất. Từ không gian, axeton hòa nhập vào
đất, nước sau những cơn mưa, nó không tích tụ trong đất, nước mà sẽ được các vi
sinh vật chuyển biến chúng thành chất khác.
Trong cơ thể axeton cũng có tự nhiên trong các cơ quan do sự chuyển hóa thực
phẩm tạo ra, bình thường axeton được nước tiểu thải ra ngoài, nhưng nếu trong
trường hợp cơ thể không thể thải ra ngoài thì độ axit trong máu tăng cao, gây bất
tỉnh. Axeton vô hại nếu chỉ là một lượng nhỏ, có thể chuyển hóa thành năng lượng
cung cấp cho cơ thể. Nhưng nếu hít phải axeton ở nồng độ cao trong một thời gian
ngắn cũng không tốt cho cơ thể.
II.2.2. Cấu tạo
Axeton có công thức phân tử là CH
3

COCH
3
ứng với công thức chung là
C
m
H
2m
O (m>3) các kết quả khảo sát cấu trúc phân tử của axeton bằng phương pháp
hóa học và vật lý cho thấy góc liên kết C-C-C là 116 độ, chiều dài lien kết C-C là
152 pm và C=O là 121 pm, góc giữa các liên kết C=O là 120
o
II.2.3. Tính chất vật lý
Axeton là chất lỏng không màu, dễ bay hơi và có mùi đặc biệt
Khác với ancol, giữa các phân tử axeton không có liên kết O-H nên nhiệt độ
nóng chảy thấp hơn ancol nhưng có nhiệt độ sôi cao hơn hydrocacbon vì nhóm
C=O phân cực
Axeton tan tốt trong nước nhờ có liên kết Hydro với nước.
Nhiệt độ sôi: 56,5
o
C, nhiệt độ nóng chảy -95
o
C
II.2.4. Tính chất hóa học
Trong phân tử C=O luôn phân cực về phía O vì O có độ âm điện lớn hơn C nên
nhóm C=O sẽ quyết định những tính chất hóa học đặc trưng của axeton mà nổi bật
nhất là phản ứng công nucleopil.
• Phản ứng cộng vào nhóm C=O
Cacbon trong liên kết C=O mang điện tích dương do liên kết C=O phân cực về
phía O nên axeton có thể cộng với nhiều tác nhân nucleophile khác nhau như
H-OH, RO-H,

• Công H
2
O tạo rượu bậc 2
CH
3
-CO-CH3 + H
2
O = CH
3
-COH-CH
3
• Cộng rượu tạo them hemixetal ( phản ứng khó xảy ra và hiểu suất không
cao)
• Cộng natrihydrosunfit tạo thành hợp chất cộng bisunfit
Cộng nghệ tổng hợp các hợp chất trung gian trong công nghệ hóa dầu Page 6
Công nghệ sản xuất Bisphenol A
• Cộng xianua tạo thành xiahydrin

• Phản ứng thế nguyên tử O của nhóm cacbonyl
Thực chất đây là phản ứng cộng nucleophile vào nhóm C=O và được nối tiếp
ngay bằng phản ứng tách nước để được sản phẩm thay thế.
- Phản ứng thế tạo liên kết C=C ( phản ứng andol hóa)
Khi có mặt chất xúc tác là bazo, phân tử axeton có thể tác dụng với nhóm –
CH2 linh động.
- Phản ứng tạo liên kết C=N
Axeton có thể phản ứng với dẫn xuất của NH3 tạo thành một sản phẩm thế theo
một phản ứng 2 giai đoạn
CH
3
COCH

3
+ RNH
2
= (CH
3
)
2
C=N-R + H
2
O
R có thể là H, ankyl,…
• Phản ứng oxy hóa – khử
- Phản ứng khử
Để thực hiện phản ứng khử axeton có thể dung hydro trên chất xúc tác Niken,
Pt hoặc dùng LiAlH
4
CH
3
-CO-CH
3
+ 2[H] = CH
3
-CHOH-CH
3
- Phản ứng oxy hóa
Khác với anđehit, axeton không bị oxi hóa bởi dung dịch AgNO3, Cu(OH)2
trong môi trường kiềm.
Khi gặp chất oxy hóa mạnh KMnO4/H2SO4… thì axeton bị gãy mạch C
cạnh nhóm cacbonyl tạo axit hữu cơ
CH

3
-CO-CH
3
+ 4[O] = CH
3
-COOH + CO
2
+H
2
O
III. CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BISPHENOL A
• Phản ứng chính
Cộng nghệ tổng hợp các hợp chất trung gian trong công nghệ hóa dầu Page 7
Công nghệ sản xuất Bisphenol A
III.1. Công nghệ sử dụng xúc tác HCl
• Sơ đồ công nghệ
Công nghệ của hãng mitsui chemical của Nhật Bản. Hỗn hợp của phenol,
axeton, BPA sản phẩm phụ từ dòng tuần hoàn được làm no với khí HCl và được
dẫn đến lò phản ứng nhiệt độ lò phản ứng khoảng 50
o
C. Hỗn hợp được phản ứng
khoảng vài giờ trong thiết bị phản ứng khuấy liên tục. Dòng sản phẩm từ thiết bị
phản ứng đi qua thiết bị tách hai pha của HCl, nước và một lượng nhỏ phenol. Sản
phẩm đỉnh đi qua 1 thiết bị, trong thiết bị này hai lớp đươc tách ra, axit HCl được
tách khỏi từ pha nước và được tuần hoàn. Nước đi đến ống thải ra ngoài. Pha lỏng
Cộng nghệ tổng hợp các hợp chất trung gian trong công nghệ hóa dầu Page 8
Công nghệ sản xuất Bisphenol A
từ thiết bị ổn định HCL tới khu phân tách sản phẩm. Tháp (7) là tháp ổn định
phenol (áp suất 10 mmHg) phenol sẽ được thu ở phần đỉnh của tháp này, được
giảm nhiệt độ và hồi lưu. Phần đáy của tháp ổn định phenol còn BPA và hỗn hơp

đồng phân o-, p- được đưa sang tháp ổn định đồng phân, đỉnh tháp thu được hỗn
hơp isomer đưa quay lại tháp phản ứng, phần đáy là hỗn hợp BPA và tạp chất được
chuyển qua tháp chưng tách BPA với áp suất ở 1- 5 mmHg. Sản phẩm BPA ở đỉnh
trộn với dung môi (như benzen) ở áp suất tương ứng, sau đó được làm lạnh ở thiết
bị kết tinh để xảy ra sự kết tinh. Các tinh thể BPA tinh khiết được tách ra trong máy
ly tâm và sau đó được sấy khô cho sản phẩm chất lượng cao. Dòng lỏng từ máy ly
tâm được đưa vào tháp ổn định dung môi, sản phẩm phụ được phân chia ở giai
đoạn này và được tuần hoàn lại thiết bị phản ứng và dung môi được lưu trữ cho lần
sử dụng tiếp theo.
Thông số kiểm soát quan trọng nhất là nhiệt độ, nhiệt độ cao tạo ra các đồng
phân của bisphenol A. Do đó, khi chưng cất người ta cho thêm một số chất ổn định
để ngăn chặn sự tạo thành đồng phân.
III.2. Công nghệ sử dụng xúc tác nhựa trao đổi ion
• Sơ đồ công nghệ
Cộng nghệ tổng hợp các hợp chất trung gian trong công nghệ hóa dầu Page 9
Công nghệ sản xuất Bisphenol A
Axeton và dòng phenol kết hợp với dòng tuần hoàn được đưa vào thiết bị phản
ứng ở 75
o
C, áp suất được duy trì là 4,4 bar trong hệ thống xúc tác nhựa trao đổi
ion. Sản phẩm bao gồm BPA, nước và các sản phẩm phụ. Dòng sản phẩm từ thiệt
bị phản ứng được đưa và tháp chưng cất thô ở nhiệt độ 170oC và áp suất 560 torr,
với những điều kiện kĩ thuật trên ta sẽ thu được axeton và các chất nhẹ ở trên đỉnh
tháp rồi được đưa và tháp chưng thứ 2 ở 95 oC, sau đó axeton được tuần hoàn về
tháp hấp phụ nhẹ để sản xuất dòng axeton tuần hoàn, nước ở đáy tháp chưng thứ 2
được đưa tới thiết bị xử lý nước thải. Dòng sản phẩm ở đáy tháp thứ nhất qua thiết
bị trao đổi nhiệt, giảm nhiệt độ xuống 51 oC, được bơm vào thiết bị tách phenol sơ
cấp, phenol thu được ở đỉnh, tuần hoàn về thiết bị phản ứng, phần đáy thu được
hỗn hợp giàu BPA được đưa sang tháp tách phenol thứ cấp bằng dung môi hòa tan
BPA. Dung môi chứa tạp chất được đưa về tái sinh và tuần hoàn. BPA thu được ở

đáy được đưa sang tháp tách triệt để BPA ở nhiệt độ 41 oC và áp suất 25 torr loại
bỏ hoàn toàn phenol được sản phẩm tinh khiết. Sản phẩm được đưa qua thiết bị
hóa rắn ở 175 oC.
IV. SO SÁNH CÔNG NGHỆ
Chỉ tiêu QT sử dụng xúc
tác HCl
QT sử dụng nhựa
trao đổi ion
Độ tinh khiết 99% 99.93 ÷ 99.98%
Mức độ tiêu thụ phenol (kg/t) 860 835
Mức độ tiêu thụ axeton (kg/t) 275 265
Yêu cầu dòng năng lượng (GJ/t) 12.5 6.0
Thời gian sống của xúc tác (năm) 10 >15
Vấn đề ngộ độc Nguy cơ rất lớn Không
Xử lý axit Cần xử lý axit Không
Xử lý nươc thải Cần xử lý Không
Độ chuyển hóa Thấp Cao
Tỉ lệ tuần hoàn Cao Thấp
Mức độ đầu tư Cao Thấp
Mức độ tiêu thụ năng lượng Cao Thấp
Phí duy trì Cao Thấp
Số giai đoạn Nhiều Ít
Xúc tác HCl Nhựa trao đổi ion
hoạt tính cao

Cộng nghệ tổng hợp các hợp chất trung gian trong công nghệ hóa dầu Page 10
Công nghệ sản xuất Bisphenol A
Dựa vào bảng so sánh trên, ta kết luận rằng công nghệ ngưng tụ của Phenol và
Acetone với chất xúc tác là nhựa trao đổi Ion là kinh tế nhất, ít gây ô nhiễm, và là
kỹ thuật tiên tiến nhất cho sản xuất Bisphenol A. Vì vậy, chúng ta sẽ chọn quá trình

mới này để sản xuất.
Tài liệu tham khảo :

www.bisphenol-a-europe.org_uploads_BPA applications
www.collectionscanada.gc.ca_obj_s4_f2_dsk2_tape17_PQDD_0005_MQ37971.
Cộng nghệ tổng hợp các hợp chất trung gian trong công nghệ hóa dầu Page 11