BENZENE,
TOLUENE, XYLENE


2

ỨNG DỤNG CỦA BENZENE
CH2=CH2

CH2CH3
alkylation

dehydrogenation

polimerization

- H2

+ CH2=CH2

Styrene

Ethylbenzene

OH

CH(CH3)2
alkylation

peroxidation

+ C3H6

- CH3COCH3
Cumene

Styrene polymers,
copolymers

Phenolic resins
Bisphenol A

Phenol

Solvent

R
alkylation

+ C12-C16 (olefins)
or
Chloroparaffins

sulfonation neutralization

Linear alkyl benzene
LAB

Linear alkyl benzene sulfonate
LABS



3

NH2

NO2
nitration

hydrogenation

CO2

+ H2

+ HNO3

Dyes
Isocyanates

Aniline

Nitrobenzene

+ CO2 + NH3

Cl
chlorination

Hexachlorobenzene
DDT (pesticides)

oxidation

Air

HOOC (CH2)4 COOH
Adipic acid

N

C (CH2)4 C N
Adipo-nitrile

hydrogenation

Cyclohexane
OH

O
O
H2C (CH2)4 C
H
H2C
N
CH2

KA oil
O
oxidation

HC

O
HC
O
Maleic anhydride

Unsaturated polyesters
Alkyd resins

Nylon 66


4

ALKYLATION
Tỷ lệ benzene / olefin lớn giúp tăng độ chọn lọc
monoalkylbenzene.

Xúc tác:
- AlCl3 / HCl
- Zeolit

Tác nhân alkyl hóa:
- Olefin
- Alkyl halogen
- Alcohol, ether


ETHYLBENZENE



6

ỨNG DỤNG
- Nguyên liệu chính để sản xuất styrene.
- Dung môi trong ngành công nghiệp sơn (< 1%).
- Tổng
hợp
acetophenone,
diethylbenzene,
ethylanthraquinone.
O
CH2CH3

O
Ethylanthraquinone

O
C

CH3

Acetophenone


7

TÍNH CHẤT VẬT LÝ
- Chất lỏng không màu, dễ cháy, mùi aromatic đặc
trưng
- Nhiệt độ sôi

136.2oC / 1 atm
- Nhiệt độ đông đặc
-94.9oC
- Nhiệt độ tới hạn
344.02oC
- Áp suất tới hạn
3.6 MPa
- Có độc tính


8

TÍNH CHẤT HÓA HỌC
CH=CH2
Styrene

- H2O

- H2
CH3
CH2CH3

CH3
CHOH

HC O-OH
+ O2

+ CH2=CHCH3
Phenyl-1-ethanol


CH2CH3
CH2CH3
+
+
CH2CH3

H2C
O
+ HC
CH3


9

ETYLATION OF BENZENE

CH2CH3
CH2=CH2 +
Ho298 = -114 kJ/mol


10

PHA LỎNG

• Xúc tác:
- Huyền phù hoặc trong pha phân tán AlCl3-HCl
- Xúc tác acid rắn trên chất mang Al2O3-SiO2,
H3PO4/kieselguhr, BF3/Al2O3

CH3CH2Cl + AlCl3
CH2=CH2 + AlCl3 + HCl

CH3CH2+ + AlCl4CH3CH2+ + AlCl4H

+ CH3CH2+

CH3CH2+

CH2CH3
- H+

CH2CH3


PHA LỎNG

11

- Sản phẩm phụ: di-, tri-, polyethylbenzenes
- Khắc phục: tăng tỷ lệ mol C6H6 / C2H4 và tuần hoàn
polyethylbenzene

CH3CH2

CH2CH3 +

2

CH2CH3



PHA LỎNG

12

XÚC TÁC AlCl3
Các hệ xúc tác được chuẩn bị ở dạng phức ít hòa tan
trong hydrocarbon:
- 25-30 % wt. AlCl3 (đã được hoạt hóa)
- 45-50 % wt. C6H6 / C6H5C2H5
- 25 % wt. RH (mol.wt. >>)
1. Hệ xúc tác đầu tiên: 0,15 MPa, 80-110oC
2. Hệ xúc tác thứ 2: 1 MPa, 160-180oC


PHA LỎNG

13

XÚC TÁC AlCl3
Điều kiện tối ưu: C6H6 / C2H4 = 2 ÷ 2.5
- 41-43 % ethylbenzene (bp. 136oC)
- 38-40 % benzene (bp. 80.1oC)
- 12-14 % diethylbenzene (bp. 183-184oC)
- 2-3 % triethylbenzenes (1,2,4-tri-ethylbenzene 218oC;
1,3,5-tri-ethylbenzene 216oC)
- 1.5-2 % polyethylbenzene (bp. 185-190oC)
- 1.5-2 % chlorinated organic compounds (C6H5Cl bp.
132oC,…).

CH3CH2

CH2CH3 +

2

CH2CH3


PHA LỎNG

•
•
-

14

CÔNG NGHỆ VỚI XÚC TÁC AlCl3
Làm khô benzene (nước < 30 ppm): chưng đẳng phí /
chưng dị đẳng phí (min 15 đĩa) / sàng rây phân tử.
Tổng hợp:
Thiết bị lót gạch chịu ăn mòn, 2.6 x 2.7 x 12 m, công
suất max 150000 tấn / năm.
Tách nhiệt: hồi lưu dòng sản phẩm lạnh / bay hơi
benzene.
Chuyển nhóm alkyl của polyethylbenzene có thể diễn
ra trong cùng tháp p/u hoặc ở tháp khác (100oC).


PHA LỎNG


15

CÔNG NGHỆ VỚI XÚC TÁC AlCl3
•
•
-

Xử lý alkylates:
Xả áp và làm lạnh xuống 35-40oC  tách lớp
Phần nặng chứa xúc tác (ts >) quay về thiết bị p/u
Phần nhẹ chứa 1 phần xúc tác hòa tan xử lý bằng
nước, kiềm hoặc NH3 (tách các hợp chất clo).
Chưng cất trong dãy 3 tháp để tách
Benzene (chỉ số hồi lưu = 1)
Ethylbenzene (chỉ số hồi lưu = 1.5)
Polyethylbenzene


PHA LỎNG

XÚC TÁC AlCl3

138-140oC (đỉnh),
210oC (đáy),
0.4 MPa, 45 đĩa

C6H6, HCl
100oC
35-40oC


~ 150oC,
0.5-1 MPa

100oC (đỉnh),
210-215oC (đáy),
6.5-13 kPa

150-160oC (đỉnh),
210oC (đáy), 0.15-0.2 MPa,
40-45 đĩa


PHA LỎNG

17

XÚC TÁC RẮN
Có thể sử dụng xúc tác: zeolit, BF3/Al2O3, SiO2/Al2O3.
CÔNG NGHỆ ALKAR UOP
1958:
- 8-10 % vol. C2H4
- Benzene khan (H2O 2-3 ppm)
- BF3/ Al2O3 hạn chế sự ăn mòn vì không hình thành
dạng acid chứa proton
- Xúc tác này không hỗ trợ quá trình alkyl hóa và
chuyển nhóm alkyl đồng thời
- Độ chuyển hóa 1 lần 25-30%



PHA LỎNG

XÚC TÁC RẮN

CÔNG NGHỆ ALKAR UOP
ALKYL HÓA:
- C2H4 / C6H6 = 0.15-0.2
- Thiết bị đoạn nhiệt
- Dòng vào 120-150oC, dòng ra 170-180oC, 3.5 MPa
- Đệm xúc tác cố định Al2O3
CHUYỂN NHÓM ALKYL
- Thiết bị đoạn nhiệt
- 200-210oC, 3.5 MPa

18


PHA LỎNG

XÚC TÁC RẮN

19

CÔNG NGHỆ ALKAR UOP
(BOF)3, C6H6 <<


PHA LỎNG

20


XÚC TÁC RẮN
Zeolit được xem là xúc tác thích hợp cho p/u
alkylation hơn các aluminosilicate vô định hình vì
- Hoạt tính cao hơn
- Độ chọn lọc lớn hơn
- Độ acid cân bằng tốt hơn


PHA LỎNG

21

Lummus Technology and UOP LLC
Benzene and ethylene are reacted over a proprietary
zeolite catalyst in a fixed-bed, liquid-phase reactor.
Fresh benzene is combined with recycle benzene and fed
to the alkylation reactor (1). The combined benzene feed
flows in series through the beds, while fresh ethylene feed is
distributed between the beds. The reaction is highly
exothermic, and heat is removed between the reaction stages
by generating steam. Unreacted benzene is recovered from the
overhead of the benzene column (3), and EB product is taken
as overhead from the EB column (4).
A small amount of polyethylbenzene (PEB) is recovered
in the overhead of the PEB column (5) and recycled back to
the transalkylation reactor (2) where it is combined with
benzene over a proprietary zeolite catalyst to produce
additional EB product. A small amount of flux oil is
recovered from the bottom of the PEB column (5) and is

usually burned as fuel.


PHA LỎNG

22

Lummus Technology and UOP LLC
The catalysts are non-corrosive and operate at mild
conditions, allowing for all carbon-steel construction.
The reactors can be designed for 2–7 year catalyst cycle
length, and the catalyst is fully regenerable. The process
does not produce any hazardous effluent.
Yields and product quality:
Ethylbenzene has high purity (99.9 %wt minimum) and
is suitable for styrene-unit feed.
Xylene make is less than 10 ppm.
The process has an overall yield of 99.7%.


PHA LỎNG

Lummus Technology and UOP LLC

23


PHA KHÍ

24


Công nghệ Mobil-Badger
- 400-450oC, 0.5-1 Mpa
- C6H6 / C2H4 = 8 ÷ 16
- Xúc tác: zeolit ZSM-5
Zeol-O-H+ + CH2=CH2

CH3CH2+ + Zeol-OCH2CH3

CH3CH2+ + Zeol-O- +

+ Zeol-O-H+


PHA KHÍ

25

Công nghệ Mobil-Badger
Các phản ứng thứ cấp
- Cracking (zeolit cũng là xúc tác cho p/u này)
- Oligomer hóa
- …
2 CH2=CH2
C4H8 + CH2=CH2

C4H8
C6H12

cracking


CH(CH3)2
CH3CH=CH2 +
C4H9
C4H8 +

2 C3H6