CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP
ALLYL ACETAT
1.Giới thiệu về sản phẩm Allyl acetat
1.1Tính chất vật lý
Allyl Acetate là một hợp chất hữu cơ với công thức C
3
H
5
OC(O)CH
3
.
Là chất lỏng không màu ,là este acetate của rượu allyl và ít tan trong
nước ,hơi của nó có thể gây tổn thương đến mắt.
Nhóm allyl là một nhóm anken hydrocacbon với công thức H
2
C=CH-
CH
2
Nó có thể coi như một nhóm vinyl, CH
2
=CH-, gắn với mêtylen -
CH
2
. Ví dụ rượu allyl có cấu trúc H
2
C=CH-CH
2
OH. Các hợp chất chứa
nhóm allyl thông thường được nói đến như là các hợp chất allyl.
Vị trí của nguyên tử cacbon bão hòa, trong đó nhóm anlyl được gắn vào
(trong trường hợp này, nguyên tử cacbon bên cạnh nhóm OH trong rượu
anlyl) được gọi là vị trí allyl. Nhóm, chẳng hạn -OH, được gắn tại vị trí
allyl đôi khi được mô tả như là allyl.
Hai ví dụ đơn giản nhất về các hợp chất anlyl là allyl clorua và rượu
allyl.
Các sự thay thế cho nhóm nói trên, chẳng hạn trans-but-2-en-1-yl hay
nhóm crôtyl (CH
3
CH=CH-CH
2
-) cũng có thể coi như là các nhóm allyl.
Tên IUPAC :Acetate 2 propeny
Công thức phân tử: C
5
H
8
O
2
Khối lượng phân tử: 100.12g.mol
-1
Mật độ: 0,928/cm
3,
Điểm sôi: 103
0
C , 376
0
K , 217
0
F
Điểm chớp cháy: 51.8
0
F (11
0
C)
Tự bốc cháy ở nhiệt độ 374
0
C (705
0
F)
Nhiệt độ lưu: 2-8
0
C
1.2 Tính chất hóa học
Do trong phân tử CH
2
= CHCH
2
OCOCH
3
có nối đôi nên có đầy đủ
tính chất hóa học của hợp chất không no như:
Phản ứng thủy phân:
Acetate có thể thủy phân tạo rượu allyl
CH
2
= CHCH
2
OCOCH
3
+ H
2
O → CH
2
= CHCH
2
OH +
CH
3
COOH
Allyl rượu cũng là một tiền chất để tổng hợp Glycerol quá trình thủy
phân như sau:
CH
2
= CHCH
2
OH + HOOH → CH
2
OCHCH
2
OH + H
2
O
CH
2
OCHCH
2
OH + H
2
O → C
3
H
5
(OH)
3
Phản ứng thay thế: thay thế nhóm acetate khi sử dụng clorua hidro
tạo clorua allyl
CH
2
= CHCH
2
OCOCH
3
+ HCl → CH
2
= CHCH
2
Cl + CH
3
COOH
CH
2
= CHCH
2
OCOCH
3
+ HCN → CH
2
= CHCH
2
CN +
CH
3
COOH
Phản ứng trùng hợp
Với nhiều axit :
2 2 3 2 2 3
CH CHCH OCOCH OO OO OORC H RC CH CHCH CH C H= + → = +
Phản ứng cộng với :
o Halogen
o HX( x:halogen)
o Axit axetic
1.3.Ứng dụng:
Acetate allyl là một vật liệu công nghiệp quan trọng được sử dụng trong
sản xuất dung môi, dược phẩm, hóa chất nông nghiệp và rượu
allyl. Ngoài ra, nhu cầu đối với rượu allyl như một nguyên liệu tổng hợp
các sản phẩm hóa chất hữu cơ như 1,4-butanediol, tetrahydrofuran và
epichlorohydrinhave gần đây ngày càng tăng.
Glycerol thường dùng trong mỹ phẩm
2.Giới thiệu tính chất vật lý, tính chất hóa học, và ứng dụng của
propylene
2.1 Tính chất vật lý
Propylen có công thức phân tử (C
3
H
6
), công thức cấu tạo CH
2
= CH -
CH
3
là thành viên đơn giản thứ hai trong họ Alkene. Propylen là một
chất khí, không tan trong nước, trong dầu mỡ, dung dịch Amoni Đồng
cũng như các chất lỏng phân cực như: Ether, Etanol, Axeton,
Fufurol Do trong phân tử có liên kết π, nhưng tan tốt trong nhiều sản
phẩm hóa dầu quan trọng, và là chất khí dễ cháy nổ. Propylen cũng là
nguyên liệu không màu, không mùi, do đó người ta thường pha thêm
mercaptan có mùi gần giống như tỏi vào thành phần của nó để dễ dàng
nhận biết.
− Sau đây là các hằng số vật lý cơ bản của Propylen:
− Khối lượng phân tử: 42,08 đvC.
− Áp suất tới hạn: P
c
= 4.7MPa.
− Tỷ trọng ở trạng thái lỏng (15
o
C, 760mmHg): 0.51.
− Tỷ trọng ở trạng thái hơi (15
o
C,760mmHg): 1.49.
− Độ tan (trong nước ở -50
o
C): 0.61g/m
3
.
− Độ nhớt(20
o
C): 0.3cSt, (tại 20
o
C và 1at 8.35.10
-6
N.s/m
2
).
− Độ nhớt (16,7
o
C):8,34µPa
*
s.
− Nhiệt độ tới hạn: T
c
= 92.3
0
C.
− Nhiệt nóng chảy: -185.2
o
C(88K).
− Nhiệt độ sôi: -47.6
o
C (225.5K).
− Nhiệt cháy: 10.94 kcal/kg ở 25
o
C.
− Điểm bốc cháy: -108
o
C.
− Giới hạn nồng độ hỗn hợp nổ với không khí: 2.0% ÷ 11,7%.
− Độ acid: 43 (44 in DMSO).
− Hằng số khí R= 198.
2.2 Tính chất hóa học
Liên kết π ở nối đôi của anken kém bền vững nên trong phản ứng dễ bị
đứt ra để tạo thành liên kết σ với các nguyên tử khác. Vì thế liên kết đôi
C=C là trung tâm phản ứng gây ra những phản ứng hóa học đặc trưng
cho anken như phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp và phản ứng oxi hóa.
Phản ứng cộng Hydro (Hydro hóa).
Khi có mặt của chất xúc tác Ni, Pt, Pd, cùng với nhiệt độ thích hợp thì
Propylen cộng Hidro vào nối đôi tạo thành Propan, phản ứng tỏa nhiệt:
R
1
R
2
C=CR
3
R
4
+ H
2
R
1
R
2
CH-CHR
3
R
4
CH
2
=CH-CH
3
+ H
2
CH
3
-CH
2
-CH
3
Phản ứng cộng Halogen (Halogen hóa).
Clo và Brom dễ cộng hợp với Propylen để tạo thành dẫn xuất đihalogen
không màu, do tính chất làm mất màu dung dịch Clo (Brom) nên người
ta thường dùng dung dịch nước Clo (brom) để nhận biết anken:
CH
2
= CH - CH
3
+ Cl
2
ClCH
2
-CHCl-CH
3
. (1,2 diclopropan).
Phản ứng cộng Acid và cộng nước.
Cộng Acid.
Hydrogen halogenua, Acid sunfuric đậm đặc có thể cộng vào Propylen.
CH
2
=CH-CH
3
+ Cl-H
(khí)
CH
3
– CHCl - CH
3
.
Phản ứng xảy ra qua 2 giai đoạn liên tiếp:
- Phân tử H
+
-Cl
-
bị phân cắt, H
+
tương tác với liên kết π tạo thành
cacbocation, còn Cl
-
tách ra.
- Cacbocation là tiểu phân trung gian không bền, kết hợp ngay với anion
Cl
-
tạo thành sản phẩm.
Cộng nước (Hidrat hóa).
Ở nhiệt độ thích hợp và có xúc tác Acid, Propylen có thể cộng hợp nước:
CH
2
=CH
2
-CH
3
+H-OH CH
3
- CH
2
- CH
2
- OH
(Propanol)
Quy tắc cộng hợp tuân theo quy tắc Mac - côp – nhi - côp, (Phần điện
tích dương của tác nhân cộng vào cacbon mang nhiều H hơn (tức là
cacbon bậc thấp hơn), còn phần mang điện tích âm của tác nhân sẽ cộng
vào cacbon mang ít H hơn).
Phản ứng trùng hợp.
Propylen có khả năng cộng hợp nhiều phân tử lại với nhau tạo thành
những phân tử mạch rất dài và có khối lượng rất lớn trong điều kiện
nhiệt độ, áp suất, xúc tác thích hợp:
n CH
2
= CH ( - CH - CH - ) n
CH CH
PolyPropylen.
Phản ứng trùng hợp là quá trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ
giống nhau hoặc tương tự nhau tạo thành những phân tử rất lớn gọi là
polyme.
Phản ứng Oxi hóa.
Propylen cũng như các Hydrocacbon khác khi cháy tạo thành CO
2
, H
2
O
và tỏa nhiều nhiệt.
2 C
3
H
6
+ 9 O
2
6 CO
2
+ 6H
2
O.
Ngoài ra Propylen cũng có khả năng làm mất màu quỳ tím như những
Anken khác.
3C
3
H
6
+ 2KMnO
4
+ 4H
2
O 3CH
3
-CH(OH)-CH
2
OH + MnO
2
+
2KOH
2.3 Ứng dụng
Propene là sản phẩm quan trọng thứ hai trong ngành công nghiệp hóa
dầu sau ethylene. Đây là nguyên liệu cho một loạt các sản phẩm, như
được sử dụng để sản xuất isopropanol (propan-2-ol), acrylonitrile,
propylen oxit (epoxypropane) và epichlorohydrin. polypropylene
Polypropylene cần thiết cho việc sản xuất phim, đóng gói, mũ và đóng
cửa cũng như cho các ứng dụng khác. Trong năm 2008, doanh số toàn
cầu của propene đạt giá trị trên 90 tỷ USD.
3.Giới thiệu về tính chất vật lý ,tinh chất hóa học , và ứng dụng của
Axit acetic
Axit acetic có công thức hóa học là CH
3
COOH và có khối lượng phân
tử là M=60 ,là chất lỏng không màu có tính ăn mòn, axit acetic có mùi
hăng và gây nguy hiểm với da.Axit acetic được tìm thấy trong dung
dịch loãng của nhiều loại động thực vật .Trong giấm có khoảng 4-12%
axit acetic và được sản xuất bằng phương pháp lên men rượu .Nó được
tìm thấy cách đây khoảng 5000 năm trước.
Hiện nay các nước sản xuất nhiều nhất CH
3
COOH là Mỹ ,Tây âu
,Canada, Nhật bản, và Mexico.Tổng công suất của các nhà máy sản xuất
axit acetic tại các nước này là 4 triệu tấn/năm.Axit acetic được sử dụng
trong nhà máy sản xuất Vinyl axetat và Anhydric acetic.Vinyl axetat
được sử dụng trong quá trình sản xuất nhựa latic làm phụ gia cho sơn,
keo dán, giấy bọc và trong công nghiệp dệt.Anhydric axetic được sử
dụng để sản xuất sợi xenlulo axetat, đầu lọc thuốc lá và nhựa xenlulo.
3.1.Tính chất vật lý
CH3COOH có nhiệt độ nóng chảy là 16,66
0
C , nhiệt độ sôi 117,9
0
C ở
áp suất 101,3 Kpa. Axit acetic ở nhiêt độ thường là một chất lỏng không
màu, trong suốt, thường lẫn các tạp chất như nước, anhydric và các chất
gây oxi hóa khác.Axit acetic đóng rắn (<1% nước) có tính hút ẩm
mạnh.Sự có mặt của nước ở nồng độ nhỏ hơn 0,1% thể tích làm giảm
nhiệt độ nóng chảy của axit acrtic khoảng 0,2
0
C.
Axit acetic tan vô hạn trong nước, là dung môi tan tốt trong các chất hữu
cơ và vô cơ.Nó là hợp chất rất ổn định, hơi của nó không phân hủy ở
400
0
C.Axit acetic có mùi hăng chua là chất độc gây nguy hiểm cho giác
mạc của mắt, làm hỏng da khi ở dạng đặc, khi bị làm lạnh đóng rắn
thành tinh thể không màu dạng lá mỏng.Người ta có thể đánh giá độ tinh
khiết của nó qua nhiệt độ đông đặc.
Bảng 2.nhiệt độ đông đặc của dung dich axit acxetat
% khối lượng Nhiệt độ đông
đặc,
0
C
%khối lượng Nhiệt độ đông
đặc
0
C
100 16,75 96,8 11,48
99,6 15,84 96,4 10,83
99,2 15,12 66 10,17
Bảng
3 .sự
phụ
thuộc
của tỷ
trọng
của axit
acetic
tinh
khiết vào nhiệt
độ
Bảng 4 Áp suất hơi của axit acetic tinh khiết vào nhiệt độ .
Nhiệt độ
0
C
ρ
,g/cm
3
Nhiiẹt độ
0
C
ρ
,g/cm
3
26,21
34,10
42,46
51,68
63,56
74,92
85,09
1,0420
1,0324
1,0246
1,0134
1,0007
0,9875
0,9761
97,42
106,70
117,52
129,86
139,52
145,60
156,40
0,9611
0,9506
0,9391
0,9235
0,9119
0,9030
0,8889
Nhiệt độ
0
C
P,mbar
Nhiệt độ
0
C
P,mbar
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
4,7
8,5
15,7
26,5
45,3
74,9
117,7
182,8
269,4
390,4
555,3
776,7
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
2461,1
3160
4041
5091
6333
7813
9612
11733
14249
17057
20210
23854
Bảng 6. Sức căng bề mặt của axit acetic phụ thuộc vào nhiệt độ
Một số tính chất vật lý của CH
3
COOH được trình bày trong bảng sau:
Nhiệt dung riêng ,C
p
Dạng khí ở 25
0
C 1,110 J/g.K
Dạng lỏng ở 19,4
0
C 2,043 J/g.K
Dạng tinh thể ở 1,5
0
C 1,470 J/g.K
ở -175,8
0
C 0,783 J/g.K
Độ nhớt
ở 20
0
C 11,83 mPa.s
Ở 25
0
C 10,97 mPa.s
Ở 40
0
C 8,18 mPa.s
Entapi tạo thành
∆
H
0
( lỏng,25
0
C)
- 484,50 KJ/mol
∆
H
0
(Hơi ,25
0
C)
- 432,25 KJ/mol
Nhiệt cháy ,
∆
H
C
(LỎNG)
-874,8 KJ/mol
Entropy
S
0
(lỏng ,25
0
C) 159,8 J/mol.K
S
0
(hơi ,25
0
C) 282,5 J/mol.K
Điểm chớp cháy cốc kín 43
0
C
Nhiệt độ
0
C
20,1 23,1 26,9 42,3 61,8 87,5
σ
,mN/m 27,57 27,25 26,96 25,36 23,46 20,86
Điểm tự bốc cháy 465
0
C
Áp suất hơi tới hạn, P
c
: 5,786 Mpa
Nhiệt độ tới hạn , T
c
: 592,71K
3.2.Tính chất hóa học
Axit acetic thuộc loại axit cacboxylic đơn chức no, trong cấu tạo có
nhóm cacboxyl (-COOH) nên thể hiện đầy đủ tính chất của một axit
hữu cơ.
với các phản ứng chính sau:
• Phản ứng kéo theo sự đứt liên kết O-H
• Phản ứng diễn ra ở nguyên tử C ở nhóm cabonxyl
Đa số phản ứng loại này là sự tấn công của Nucleophy của tác nhân X
vào nguyên tử Cacbon của nhóm cacboxyl, tiếp theo xẩy ra sự đứt lien
kết C-H tạo thành este , alkyl clorua
• Phản ứng decacboxyl hóa
• Phản ứng thế ở nguyên tử Cacbon
α
Dưới đây nghiên cứu từng loại phản ứng:
3.2.1 Tính axít
Trong dung dịch nước axit acetic phân ly ra anion,cation
3
3
OO OO 30CH C H HOH CH C H
− +
→
− + +
¬
So với axit
vô cơ axit axetc là axit yếu ,có hằng số axít:
5
3
3
[ OO ].[ 30 ]
1,76.10
OO
CH C H
Ka
CH C H
− +
−
= =
Phản ứng với NAOH:
3 3 2
OO OO 0CH C H NaOH CH C Na H
→
+ +
¬
3.2.2 Phản ứng xảy ra ở nguyên tử cacbon của nhóm cacboxyl
Nguyên tử C của nhóm cacbopxyl tích một phần điện dương, do sự phân
cực của nối đôi cacboxyl(-CO) ,do sự chuyển dịch điện tử không chia
của oxy trong nhóm hydroxyl(-OH) mà một phần điện tích dương
Trên nguyên tử C của nhóm cacboxyl nhỏ hơn so với trường hợp C của
nhóm cacbony trong nhóm Andehit.Thường các phản ứng này dung axit
vô cơ làm chất xúc tác.Vai trò của axit vô cơ là làm tăng mật độ điện
tích dương trên nguyên tử C của nhóm cacboxyl tạo điều kiện cho sự tấn
công nucleophyl của tác nhân X ,tiếp đó là đứt liên kết C-OH ,hoàn
nguyên lại xúc tác và cho sản phẩm cuối.
3.2.3phản ứng este hóa
3 2 5 3 2 5 2
OO O OO 0CH C H C H H CH C C H H
→
+ +
¬
Este etyl acetat
3.2.4 Tạo thành clorua axetyl
Axit acetic tác dụng với pentaclorua photpho, triclorua photpho,thionyl
clorua sẽ tạo thành clorua acetyl do sự thế nhóm- OH bằng nhóm –Cl.
CH
3
COOH+
SOCl
2
→
CH
3
COCl +
SO
2
+
HCl
CH
3
COOH+
PCl
5
→
CH
3
COCl +
POCl
3
+HCl
3CH
3
COOH
+
PCl
3
→
3 CH
3
COCl
+
H
3
PO
3
3.2.5 Phản ứng decaboxyl hóa
Đối với axit acetic khi đun nóng muối natri của nó với vôi tôi xút cho
metan
2
3 4
OOH
Cao
NaOH
CH C CH CO
→
+
¬
3.2.6 Phản ứng của nguyên tử Cacbon α:
Do hiệu ứng siêu liên hợp của nhóm cacbonyl (-OH) ,nguyên tử hyđro α
trong axit acetic bị thay thế bởi nhóm halogen.phản ứng tiến hành tốt
nhất khi có lượng photpho đỏ
3 2 2
P
CH COOH Br BrCH COOH HBr+ → +
0
90 100
3 2
C
S
CH COOH Cl ClCH COOH HCl
÷
+ → +
Tác dụng của photpho đỏ là chuyển hóa axit acetic thành α-bromua
exetyl, chất này dưới tác dụng của xúc tác axit tạo điều kiện cho halogen
tấn công vào.
3.2.7 Tạo thành axetamit
Khi đun nón axit acetic với ammoniac tạo thành muối amoni axetyl sau
đó phản ứng tiếp theo tạo thành axetamit
4 2
3 3 3 3
2O
O O
ONH NH
H
CH COOH NH CH C CH C
= =
= −
−
+ → − → −
3.2.8 Tạo thành Anhyđrit axetic:
Khi đun nóng ở nhiệt độ 700-800
0
C với chất hút nước mạnh như
P
2
O
5
hai phân tử axit axetic mất một phân tử nước tạo thành
anhyđrit axetic
2 5
0
0
3 3 2 2
700 800
( ) 0
P
C
CH COOH CH CO O H
÷
→ +
3.2.9 Tác dụng với kim loại tạo muối axetat:
Axetat khi tác dụng với kim loại như Mn, Cu, Zn… sẽ tạo muối axetat
Các loại muối này có giá trị sử dụng lớn :axetat Zn, axetat Cu được sử
dụng để sản xuất bột màu.Ngoài ra còn có axetat Fe ,axetat Na ,…làm
xúc tác cho quá trình tổng hợp hữu cơ
2CH
3
COOH +Mn
→
(CH
3
COO)
2
Mn +
H
2
CH
3
COOH
+
Na
→
CH
3
COONa + 0,5H
2
3.2.10 Tác dụng với axetylen
Axit axetic khi tác dụng với axetylen khi có mặt của xúc tác Hg ở nhiệt
độ 70÷80
0
C sẽ tạo thành etyliden diaxetat
3 2 2 3 3 2
2 ( )
Hg
CH COOH C H CH CH OCOCH
+ →
Khi đốt nóng etyliden diaxetat có mặt xúc tác sẽ phân hủy thành
exetalđehit và anhyđrit axetic
3 3 2 2
( ) 3 ( 3 )CH CH OCOCH CH CHO CH CO O→ +
Từ axit axetic và axetylen tạo ra este không no là vinyl axetat
3 2 4 2 2 3 2
0,5CH COOH C H O CH CHOCOCH H O+ + → = +
0
298
180 /
C
H KJ Mol
∆ = −
3.3.Ứng dụng
Axit axetic có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ
.Từ axit axetic tổng hợp tạo ra nhiều polime có giá trị kinh tế cao trong
công nghiệp như :thuốc trừ cỏ, làm dung môi, axetat xenlulo, este, sợi
tổng hợp, chất kết dính nhuộm…
Bảng 8.tình hình sử dụng axit axetic trong những năm qua
Bảng
9 Tình
hình
sản
xuất axit axetic trong những năm qua
Sử dụng
% Tây âu
Mỹ
Nhật bản
Anhyđrit axetic
Axetat xenlulo
Este(EA,BA,A
A)
Mono cloaxetat
ATP
Vinyl axetat
Dệt, nhuộm
Các loại khác
8
12
16
9
6
37
12
12
6
10
12
2
10
52
3
5
4
18
9
5
11
27
26
26
Sản xuất % Tây âu Mỹ Nhật bản
Oxy hóa axetalđehit
Oxy hóa butan và naphta
Từ etanol
Từ methanol
Các phương pháp khác
Sản phẩm (10
3
tấn/năm)
Khả năng sản xuất(10
3
tấn
/năm)
Mức tiêu thụ (10
3
tấn /năm)
45
16
5
34
-
955
1,245
960
20
17
-
62
1
1200
1,450
1,175
52
6
-
42
-
330
540
330
4 . Các phương pháp sản xuất
Cho đến nay có nhiều phương pháp sản xuất allyl axetat tuy nhiên có 2
phương pháp được sử dụng phổ biến:
Phương pháp cổ điển nhất là cho CH
3
COOH tác dụng trực tiếp với
propylen trên xúc tác,phản ứng thực hiện ở pha lỏng hay pha khí,
tuy nhiên hiện nay trong công nghiệp thường sử dụng pha khí.
Phản ứng:
CH
2
= CH-CH
3
+ CH
3
COOH → CH
2
= CH-CH
2
-OCOCH
3
Phương pháp hiện đại đang được sử dụng rộng rãi ngày nay là oxy
hóa C
3
H
6
với CH
3
COOH với xúc tác pd .
Phương trình:
CH
2
= CH-CH
3
+ 1/2O
2
+ CH
3
COOH → CH
2
= CH-CH
2
-
OCOCH
3
+ H
2
O
Trong đó, phương pháp sản xuất Allyl axetat từ propylen và axit axetic
và oxy được sử dụng rộng rãi ở vùng Bắc Mỹ còn ở Tây Âu và đặc biệt
là Châu Á phương pháp sản xuất từ axit axetic và propylen được sử
dụng nhiều hơn.Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh của công nghiệp
và nhu cầu sử dụng Ally axetat vào nền kinh tế càng cao nên quá trình
tổng hợp allyl axetat trong pha lỏng dần được thay thế trong pha khí bởi
vì phương pháp tổng hợp trong pha lỏng thường cho hiệu suất thấp, gây
hao hụt xúc tác, xúc tác độc và gây ăn mòn, phá hỏng thiết bị.Bên cạnh
đó nghành tổng hợp hữu cơ có xu hướng sử dụng những nguyên liệu rẻ
tiền hơn như thay thế C
3
H
8
bằng C
3
H
6
để nâng cao hiệu quả kinh tế.
4.1 Phương pháp oxy hóa C
3
H
6
với CH
3
COOH tổng hợp allyl axetat
4.1.1 nhiệt độ
Không có giới hạn cụ thể về nhiệt độ phản ứng khi sản xuất acetate
allyl , và nhiệt độ tốt nhất là 100 đến 300
0
C và tốt hơn nữa 120 đến
250
0
C , hiệt độ thích hợp từ 80 đến 250 ° C tránh phân hủy.
4.1.2 áp suất
Không có giới hạn cụ thể về áp suất phản ứng, và áp lực phản ứng thuận
lợi 0,0-3,0, và tốt hơn 0,1-1,5 MPA sẽ dễ dàng tách các thành phần điểm
sôi cao và thấp, tiết kiệm chi phí, ngoài ra
4.1.3 tốc độ nạp liệu:
Khí nguyên liệu tốt nhất là nên đi qua chất xúc tác với tốc độ khoảng 10
đến 15.000 giờ
-1
, và đặc biệt tốt 300 đến 8.000 giờ
-1
tăng độ chuyển
hóa tối đa.
4.1.4 xúc tác
Nhiều báo cáo đã được công bố trên các chất xúc tác được sử dụng để
tổng hợp acetate allyl từ propylen , axit axetic và oxy trong pha khí .
Hầu hết các chất xúc tác bao gồm palladium làm chất xúc tác chính và ít
nhất một kim loại được chọn từ nhóm bao gồm các kim loại kiềm , kim
loại kiềm thổ , vàng, đồng, molypden, cadmium , chì, vanadi , bismuth,
crôm , vonfram, mangan và sắt , và các thành phần chất xúc tác thường
được mang trên chất mang là nhôm , silic , than hoạt tính, đá bọt , titan
oxit .
Khi thực hiện một phản ứng yêu cầu hoạt tính xúc tác phải cao hiệu suất
thu sản phẩm cao nhất ,độ chon lọc cao và ít thay đổi trong quá trình
tổng hợp.
Tính cân bằng vật chất, cân bằng nhiệt lượng và nh toán thiết bị chính
-
- !"#$%&
• '
(
)
(
*+,+-
• )
(
.*/-
• .
(
*0-
•
(
*0-
123
• ')
4
').*+-
• ')
4
' )*-
156787$9: ;$%&-
1826+<
'
1=')
4
').
>-
1;?77@A;BCC7
Ngày làm việc
DE$
F
*1
*4>14*44G$H
IJ&7%K7L44$%M&7L0N
44×(/*,/GMH
Tính êu hao nguyên liệu.
Tính lượng C
2
H
2
cần dùng để sản xuất CH
3
CHO:
IJ2')
4
').L0MOP"
50.000 1000
6218,905( / )
8040
N kg h
×
= =
LQRLS2TJ=8;!')
4
').>-7%;!')
4
').
=
6218,905 0,06 373,134( / )
TT
N kg h= × =
DE$U7I7VIJ
U7I
*>(0,+W4<404/*>+(4+G"H
X;YLS262$
'
(
)
(
W)
(
.
2 4
2
H SO
Hg
+
→
')
4
').G0H
(>0,//
$>+(4+
Z;!'
(
)
(
7T[7QRLSC>+(4+G"H')
4
').
L0M
6592,039 26
3895,296( )
44
X kg
×
= =
7:6787$9:7V'
(
)
(
-&? ;$%&&E$
;!'
(
)
(
7T[
2 2
( )
3895,296.100
7082,356( / )
55
C H Cd
G kg h= =
5\"R7A]LS87$9:7V'
(
)
(
')
4
').C+-%;!'
(
)
(
"^E7T[
2 2
( )
7082,235.100
7455,112( / )
95
C H KT
G kg h= =
Z;!'
(
)
(
T;
2 2
( )
7455,112 3895,296 3559,816( / )
C H d
G kg h= − =
5_87V'
(
)
(
;&+,+-%;!'
(
)
(
U7I;&IJ
2 2
( )
7082,235.100
7157,388( / )
98,95
C H TT
G kg h= =
`L"#'
(
)
(
$%;&7:76/-;!;?7
DE$;!;?7G)
(
.H7I
2
7082,235.0,04
2,533( / )
100
H O
G kg h= =
L"#'
(
)
(
$%;&7:a8;!"#.G.
(
H0-T:
;!"#.
(
7I
2
7082,235.0,01
0,708( / )
100
O
G kg h= =
Z;!"#YG
(
HaL"#$%7I0-
DE$;!"#
(
7I
2
7082,235.1
70,822( / )
100
N
G kg h= =
Tính lượng nước cần dùng cho quá trình:
;?77@A;BCC7DE$;!)
(
.7T[OA2
6G0H
6592,039 18
2696,743( / )
44
y kg h
×
= =
Tính êu hao nguyên liệu cho sản phẩm phụ:
L26C')
4
').27#77:b2K"R7;
Ac7G')
4
' )HTA$7L7G'
4
)
').H
')
4
'). W0(.
(
→')
4
' )G(H
A26G(H$76//G"H')
4
').78&?0>G"H.
(
SC>G"H
')
4
' )
DE$76>+(4+G"H')
4
').78&?G"H.
(
CG"H')
4
' )
')
4
').W')≡')→')
(
*')1')
(
1').G4H
L26G4H$76//G"H')
4
').78&?(>G"H'
(
)
(
SC<
G"H'
4
)
').
DE$76>+(4+G"H')
4
').N7G"H'
(
)
(
&CLQG"H'
4
)
').
A$%7OR7:-;!')
4
').26K
DE$;!')
4
').&7R726K
>+(4+×*4(+>(G"H
`:U7I;!7;!')
4
').7VQRLS
>+(4+d4(+>(*>(>(/4<G"H
Z;!')
4
').26KG(H
0,708.44
1,947( / )
16
kg h=
e26G(HS;!')
4
' )CN
1,947.60
2,655( / )
44
n kg h=
Z;!')
4
').26G4HN
4(+>(d0+/<*4(<>G"H
De26G4HS;!'
4
)
').CN
327,655.70
521,269( / )
44
q kg h= =
Z;!'
(
)
(
7T[726G4HN
327,655.26
193,614( / )
44
p kg h= =
LQRLS26SΣf
L
*Σf
&
cân bằng vật chất cho thiết bị Hydrat hoá
Các cấu tử vào kg/h Sản phẩm ra kg/h
'
(
)
(
" </00( ')
4
'). >(>(/4<
'
(
)
(
G;KH 0+4>0/ ')
4
' ) (>
.
(
<, '
4
)
'). (0(>+
(
<,(( '
(
)
(
GT;H 4+,0>
)
(
.G;H (>+></4
(
<,((
)
(
.GaH (,44 )
(
.GaH (,44
=& 10419,832 =L 10419,832
Tính cân bằng vật chất cho tháp hấp thụ.
Sản phẩm sau khi ra khỏi tháp hydrat hóa qua hệ thống làm lạnh, phần ngưng tụ của
thiết bị làm lạnh chủ yếu là nước được cho quay trở lại tháp hydrat hóa. Dung dịch
axetandehyt cùng với hơi và không khí không ngưng khác được đưa sang tháp hấp thụ.
Tại tháp hấp thụ ta dùng nước (H
2
O) để hấp thụ axetylen dư. Nguyên liệu vào tháp hấp
thụ gồm có: CH
3
CHO, CH
3
COOH, C
3
H
5
CHO, C
2
H
2
(dư), và N
2
.
Phương trình cân bằng vật chất của quá trình .
G.(y
đ
- y
c
) = L(x
c
- x
đ
)
Trong đó:
- L: lượng dung môi đi vào thiết bị hấp thụ, kg/h.
- G: lượng khí trơ đi vào thiết bị hấp thụ, kg/h.
- y
đ
, y
c
: nồng độ đầu và nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong hổn hợp
khí (kg/kg khí trơ).
- x
c
, x
đ
: nồng độ đầu và nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong dung môi
(kg/kg dung môi).
Khối lượng hổn hợp khí đi vào thiết bị hấp thụ là:
3 3 3 5 2 2 2
V CH CHO CH COOH C H CHO C H N
V
V
G G G G G G
G 6262,437 2,655 521,269 3559,816 70,822
G =10416,999 (Kg/h)
= + + + +
= + + + +
Xem như C
2
H
2
bị hấp thụ là 90%. Vậy lượng C
2
H
2
bị hấp thụ là:
2 2
C H (ht)
3559,816 90
G 3203,834(Kg / h)
100
×
= =
Lượng C
2
H
2
không bị hấp thụ là:
2 2
C H (kht)
G 3559,816 3203,834 355,982(Kg / h)= − =
Mặt khác ta biết dung dịch axetandehyt đi ra khỏi tháp hấp thụ chứa 8,95%. Vậy lượng
dung dich đi ra khỏi tháo hấp thụ là:
đáy
6262,437 100
G 69971,363(Kg / h)
8,95
×
= =
Hổn hợp ra khỏi đáy gồm có: CH
3
CHO, CH
3
COOH, C
3
H
5
CHO, C
2
H
2( bị hấp thụ)
, H
2
O
3 3 3 5 2 2 2
2 3 3 3 5 2 2
2
2
d CH CHO CH COOH C H CHO C H H O
H O d CH CHO CH COOH C H CHO C H
H O
H O
G G G G G G
G G (G G G G )
G 69971,363 (6262,437 2,655 521,269 355,982
G 62829,020(Kg / h)
= + + + +
= − + + +
= − + + +
=
Theo phương trình cân bằng vật chất
VR
GG ∑=∑
Theo tính toán trên ta có bảng cân bằng vật chất cho thiết bị hấp thụ:
Cân bằng vật chất cho tháp hấp thụ.
Cấu tử vào Kg/h Cấu tử ra Kg/h
CH
3
CHO 6262,437 CH
3
CHO 6262,437
CH
3
COOH 2,655 CH
3
COOH 2,655
C
3
H
5
CHO 521,269 C
3
H
5
CHO 521,269
C
2
H
2
3559,816 C
2
H
2
( bị hấp thụ) 3203,834
N
2
70,822 C
2
H
2
( Không bị hấp thụ) 355,982
H
2
O 62829,020 N
2
70,822
H
2
O 62829,020
V
G∑
73246,026
R
G
∑
73246,026