tiểu luận tổng hợp hữu cơ

7/27/2019 Tiểu luận Tổng hợp hữu cơ

http://slidepdf.com/reader/full/tieu-luan-tong-hop-huu-co 1/42

Tr ườ ng Cao Đẳng Công Th ươ ng TPHCMKhoa: Công Ngh ệ Hóa H ọc

7/19/2014 - 1/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31

Họ Tên: Lê Trạc Anh

DVHD: Nguyễn Đức Cườ ngSVTH: Nhóm 4.

Lê Trạc AnhĐỗ Thu DiễmNguyển Võ Ngọc Mai

Etyl axetat

1.1. Nêu một số phươ ng pháp làm t ăng năng suấ t, quy trình

tông hợ p Etyl axetat, chỉ rõ phươ ng pháp nào thườ ng đượ c sử d ụng trong thự c t ế sản suấ t.

Trả lờ i: thườ ng có ba phươ ng pháp cơ bản để nâng cao hiệusuất: Cho một lượ ng dư tác chất như rượ u hay axit axetic ( thông

thườ ng ngườ i ta thườ ng dùng lượ ng dư Ancol ). Làm cho phảnứng dịch chuyển vế bên phải. Có thể làm tăng hiệu suất este.

Phươ ng pháp tách nướ c: làm cho phản ứng dịch chuyển về bênphải (do thiếu hụt một lượ ng nướ c phản ứng có su hướ ng tạonướ c), chúng ta có thể chưng cất đẳng phí hai cấu tử. Hay chovào lượ ng dư H2SO4 (hút nướ c).

Tạo hỗn hợ p đẳng phí chưng cất ba cấu tử Etyl axetic – Rượ u –Nướ c.

Phươ ng pháp thườ ng sử dụng trong công nghiệp loại nướ c hoặcester.

Trướ c hết xét việc lọai nướ c ra ngoài:

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM




7/19/2014 - 2/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


Dùng dư lượ ng etanol liên tục chưng cất kéo ra, etanol kéo theocả nướ c ra cùng, vì etanol tạo vớ i nướ c một hỗn hợ p sôi đẳng phíhai cấu tử (binary azeotropic ), vớ i việc thườ ng xuyên bị cất ra

cùng vớ i etanol làm cho lượ ng nướ c trong hổn hợ p giảm, chính vìvậy lượ ng etyl axetat tăng lên.Cất nướ c ra khỏi phản ứng nhờ việc cho thêm dung môi trơ

không hòa tan vớ i nướ c tạo ra hỗn hợ p sôi ba cấu tử (ternaryazeotropic) nướ c – cồn – dung môi trơ , có nhiệt độ sôi thấp hơ nnhiệt độ sôi của nướ c, cất loại chúng ra khỏi phản ứng ở nhiệt độ này, hỗn hợ p đượ c cất ra đượ c ngưng tụ làm lạnh tách thành haipha, pha nướ c loại ra ngoài, pha hữu cơ có chứa etanol dẫn quay

trở lại thiết bị phản ứng ester hóa. Các dung môi trơ thườ ng đượ csử dụng đó là benzen, toluen, cloruaform, dicloetan,tetracloruacacbon,

Cất ester ra ngoài.Chưng cất hỗn hợ p đẳng phí ba cấu tử, chưng cất ester ra đượ c

ngưng tụ làm lạnh, phân pha tách ra ester, sau đây đặc trưngnguyên liệu thành phẩm.

► Đặc trươ ng của các nguyên liệu và thành phẩm.Axit axetic có nhiệt độ sôi là 118,5oC, etanol là 78,39o C, etylaxetat sôi ở 77oC , điểm sôi đẳng phí của ba cấu tử este, etanol,nướ c là 70oC, chúng có thành phần là 83,2% este, 9% etanol,7,8% là nướ c.Điểm sôi đẳng phí hai cấu tử nướ c, etanol là 78,2oC. Ester, etanollà 71,8oC. Este, nướ c là 70,5oC





7/19/2014 - 3/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


1.2. S ơ Đồ Công nghệ X ản suấ t etyl axetat và quy trình xản suấ t

Thuyết minh sơ đồ:Từ axit axtic, etanol, axit sunfuric, đượ c đưa vào thiết bị phản

ứng tạo ra ester, ở thiết bị phản ứng duy trì nhiệt độ 80

o

C thuđượ c sản phẩm etyl axetat, nướ c và lượ ng dư axit axetic, ancol, tađưa vào tháp chưng cất, (chưng cất hổn hợ p vớ i nhiệt độ của tháp70oC ), thu lượ ng etanol và axit cho ancol va axit trở lại thiết bị phản ứng, lượ ng este và tạp chất cho vào tháp ngưng tụ loại bỏ phần ancol và axit dư, ancol và axit đượ c dẫn quay lại tháp phản

etanol Acid acetic Acid sunf uric

Thiết bị phảnứng

Thiết bị ngưng tụ


Thiết bị trộn

Thiết bị phân pha Tháp tinh chế

Tháp ngưng tụ Etyl acetat

Nước





7/19/2014 - 4/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


ứng, sản phẩm còn lại gồm ester và (rượ u còn lại chưa loại bỏ hếtđượ c ) cho dẫn qua thiết bị trộn, ở đây ngườ i ta cho thêm nướ cvào để rửa sạch sản phẩm loại bỏ ancol còn lại ta dẫn sản phẩm

vào thiết bị phân pha tách pha (phân ra hai pha, pha hữu cơ vàpha nướ c) pha hữu cơ có chứa 93% ester và 2% ancol đượ c dẫnvào tháp tinh chế để làm cho sản phẩm đượ c tinh chế đưa sp vàothiết bị ngưng tụ để loại bỏ phần ancol và nướ c sau phản ứng cònlại cho ra sản phẩm etyl axetat.

Axit axetic

2.1. Oxi hóa axetandehit thành CH 3COOH bằ ng các phươ ng

pháp không sử d ụng oxi

• Phản ứng oxi hóa bằng KMnO4:2CH3CHO+4KMnO4→4CH3COOH+2K2MnO4+2MnO2+O2

• Phản ứng vớ i đồng hidroxit:CH3CHO + Cu(OH)2 → CH3COOH + CuO2 + H2O

• Phản ứng vớ i CuO:

CH3CHO + 2CuO → CH3COOH + Cu2O• Phản ứng oxi hóa Ag2O:

CH3CHO + Ag2O → OH NH 4 CH3COOH + 2Ag↓

2.2. Trình bầ y phươ ng pháp nâng cao hiệu suấ t đ iề u chế axit

axetic.

Điều chế axit axetic từ axetandehit.

2CH3CHO + O2 → +

d Mn 60 / 2CH3COOH Cho thêm lượ ng dư tác chất, cho dư lượ ng axetandehit Thu lượ ng axit axetic ra khỏi phản ứng kích thích phản ứng

theo chiều thuận tao ra axit axetic, bằng cách dựa vào nhiệtđộ sôi của từng tác chất.





7/19/2014 - 5/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


Tăng áp suất chuyển dịch phản ứng theo chiều thuận, bằngcách cho thêm vào hổn hợ p khí trơ tạo cho hỗn hợ p một ápxuất đẳng phí, thu lượ ng ester ra ngoài.

2.3. Trình bầ y phươ ng pháp t ổ ng hợ p axit axetic nêu rõ cơ chế ,đ iề u kiện phản ứ ng.

Đi từ axetandehitĐi từ axetilen cho axetilen cộng vớ i nướ c có xúc tác HgSO4 tạothành axetandhit, oxihoa axetandehit ta thu đượ c axit axetic cómặt xúc tác magan axetat hiệu suất của phản ứng đạt đượ c 90 –95%

2CH3CHO + O2 → + d Mn 60 / 2CH3COOH

Cơ chế phản ứng:O2 → 2 [O]

CH3 – C – H → CH3 – C(+) – H║ ↓

O OO →O|

→ ][O CH3 – C – H → CH3 – C – OOH + CH3CHO

↓ ║ O O

→ CH3COOH

Muốn phản ứng tạo thành dừng lại ở giai đoạn tạo thành anhidricaxetic phải tách nướ c ra khỏi phản ứng để tránh thủy phân thànhaxit bằng cách thêm vào đó một hỗn hợ p tạo vớ i nướ c một hỗnhợ p đẳng phí cất nướ c ra ngoài (etyl accetat, benzen).





7/19/2014 - 6/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


* Phươ ng pháp lên men giấmVi khuẩn mycodema acetic có khả năng biến dd rượ u etylic lõang(6% - 9%) thành dd axit axetic loãng (giấm) có hai phươ ng pháp

lên men giấm.- Phươ ng pháp oocle-ăng(opleans) cho men giấm vàorượ u và để lâu ở chỗ nóng, trong men giấm có chất chứa menancloxi đa xúc tác cho sự oxihoa etylic thành axit axetic nhờ oxikhông khí

- Phươ ng pháp suytzenbac (Schwitzenbach). Cũng theonguyên tắc trên nhưng cho năng xuất cao hơ n, cho dd rượ u loãngchạy chậm từ trên xuống qua những lớ p vỏ bào có chứa men

giấm, đồng thờ i cho không khí đi từ dướ i lên, rượ u tiếp xúc vớ ikhông khí, bị oxihoa nhanh thành axit axetic, nhờ dd có xúc tácmen.

* Phươ ng pháp cất than gỗ bằng cách cất than gỗ có thể thuđượ c lượ ng axit axetic cùng vớ i một lượ ng tạp chất như metanol,axeton,... chế hóa vớ i Ca(OH)2 cho kết tủa axetat canxi, sau đóthu hồi axit axetic bằng cách cho kết tủa tác dụng vớ i axit

sunfuric.(CH3COO)2Ca + H2SO4 → CH3COOH + CaSO4

Điều kiện phản ứng.Ở nhiệt độ 60o – 80o C, nồng độ 0.05 – 0.1 % tính theo trọnglượ ng andehit. Áp suất thiết bị phản ứng 3 - 4 atm. xúc tác Mn2+ ,





7/19/2014 - 7/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


2.4. V ẽ sơ đồ dây chuyề n ( sơ đồ khố i ) công nghệ quy trình sản

suấ t axit axetic t ừ axetandehit. Thuyế t minh sơ đồ đ ó.

Sơ đồ khối Công nghệ sản xuất axit axetic

Thiết bị

phảnứng

axetandehit

Không khí

Khí nito Xúc tác

Chưng cất

Ngưng tụ

Axit axetic

Chưng cất

Axit axeticloãng

Tinh chế Nước

Khí thải

Ngưng tụ Khí thảiNgưng tụ





7/19/2014 - 8/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


Thuyết minh sơ đồ:Từ axetandehit đượ c phun từ trên tháp phản ứng xuống và khôngkhí hay oxi đượ c dẫn từ dướ i lên, nhiệt độ duy trì khoảng 60-

80

o

C kèm vớ i xúc tác Mn

2+

, tiến hành phản ứng, đượ c dẫn quatháp chưng cất, dựa vào nhiệt độ sôi, ta thu đượ c axit và dẫnanđehit quay lại thiết bị phản ứng, cho hỗn hợ p qua thiết bị ngưngtụ, sản phẩm thu đượ c axit và có lẫn andehit và khí thải …, đồngthờ i thải khí ra ngoài thành phần chủ yếu của khí là N2, CO2, từ sản phẩm thu đượ c đưa chúng vào thiết bị tinh chế, lọai bỏ tạpchất và xúc tác, thu sản phẩm qua thiết bị ngưng tụ sản phẩm axitaxetic, khi loại bỏ tạp chất còn lẫn một lượ ng axit axetic ta đưa

chúng qua thiết bị chưng cất và cho thêm vào một lượ ng nướ c tạohỗn hợ p đẳng phí nướ c và axit dẫn hỗn hợ p qua thiết bị ngưng tụ ta thu đượ c axit axetic loãng và thải khí ra ngoài.





7/19/2014 - 9/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


2.6. Trình bầ y sơ đồ khố i quy trình công nghệ xản suấ t axit axetic

t ừ axetandehit và tác nhân oxi hóa K 2Cr 2O7 thuyế t minh sơ đồ.

Sơ đồ khối quy trình công nghệ xản suât axit axetic từ axetandehit và K2Cr2O7 CH3CHO + [O] → CH3COOH

( K2Cr2O7 )

* Thuyết minh sơ đồ .Từ các nguyên liệu như andehit axetic, K2Cr2O7, xúc tác H2SO4 dẫn nguyên liệu vào thiết bị phản ứng, trong bình phản ứng nhiệtđộ áp suất, tiến hành phản ứng oxi hóa ở đây hỗn khí trơ đượ c

đưa vào, đượ c dẫn qua thiết bị chưng cất và thiết bị ngưng tụ thuacetic và hỗn hợ p khí đượ c dẫn quay lại thiết bị phản ứng, aceticđượ c dẫn qua thàp tinh chế loại bỏ tạp chất còn lại làm tinh khiếtacetic.

Nguyên liệu


Thiết bị chưng cất

Thiết bị ngung tụ

Khí trơ

Tháp tinh chế Axit acetic





7/19/2014 - 10/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


Rượ u etylic

1. Nêu đ iề u kiện t ươ ng ứ ng vớ i xúc hệ tác H 3PO4 , SiO2 trong t ổ ng

hợ p r ượ u etylic. Trình bầ y sơ đồ công nghệ xản suấ t r ượ u etylictheo phươ ng pháp hidrat hóa xt acid và acid H 2SO4. Nêu ư unhượ c đ iể m của hai phươ ng pháp.

* Điều kiện tổng hợ p rượ u etylic bằng hệ xúc tác H3PO4, SiO2 làphản ứng etylen cộng nướ c sảy ra trong môi trườ ng acid ở nhiệtđộ 300oC và áp suất 70 – 80 atm.

Nồng độ H3PO4 trong chất mang 60-65%Chất mang đượ c sấy ở nhiệt độ 1000C

Cần phải giữ áp suất hơ i nướ c ở 2,5-3 mpa

Sau 400-500h H3PO4 sẽ mất hoạt tính do vậy cần phải thêmlượ ng H3PO4 mớ i





7/19/2014 - 11/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


* Sơ đồ công nghệ sản xuất xt là axit H3PO4,

- Thuyết minh sơ đồ.Từ nguyên liệu etylen, H3PO4, nướ c có lẫn axetylen và etan.

Đượ c đưa vào thiết bị phản ứng, trong thiết bị phản ứng nhiệt độ khoảng 280oC – 300oC áp suất 60 - 80 atm. Phản ứng sảy ra tronghai pha, pha lỏng và pha khí, phản ứng phụ thuộc vào bề mặt tiếpxúc giữa hai pha nên phản ứng đảm bảo nhiệt độ và áp suất, dẫnqua thiết bị trung trung hòa, ở thiết bị trung hòa ngườ i ta cho

kiềm vào trung hòa axit thành muối. Và cho qua thiết bị chưngcất và thiết bị làm lạnh loại bỏ muối vô cơ cho sản phẩm qua thiếtbị phân pha, tách thành hai pha, pha khí dẫn quay lại bình phảnứng, pha lỏng dẫn vào thiết bị chưng cất, tháp chưng cất phânđoạn, dietyl ete và acetandehit nhiệt độ sôi thấp đượ c cất ra làm

Thiết bị phân pha



Etylic Dietyl eteVà

axetandehit

Tháp ngưng tụ

Nguyên liệu


Thiết bị làm lạnh


Trung hòa acid

Muối

Kiềm





7/19/2014 - 12/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


lạnh, etanol có nhiệt độ sôi cao hơ n dẫn vào tháp ngưng tụ làmsạch thành côn etylic.

* Phươ ng pháp cộng acid H2SO4,CH2=CH2 + H2SO4 → CH3– CH2OSO3HCH3– CH2OSO3H + H2O → C2H5OH + H2SO4

Thuyết minh sơ đồ.Nguyên liệu ban đầu là C2H4 đượ c cho vào thiết bị phản ứng,

tại thiết bị phản ứng C2H4 đượ c cho tác dụng vớ i H2SO4 ở nhiệtđộ từ 70800C và 20 25atm. Sản phẩm sau phản ứng đượ c chovào thiết bị thủy phân ở nhiệt độ 90 1000c và 5 atm để thủy

phân CH3CH2OSO3H thành hỗn hợ p C2H5OH và H2SO4 đồngthờ i trong thiết bị còn có ete etylic. Đưa hỗn hợ p vào thiết bị chưng cất thu etanol và ete etanol, acid và có lẫn etanol tách rakhỏi hỗn hợ p đem đi trung hòa acid bằng kiềm thu đượ c các muốivô cơ và etanol và nướ c đượ c tách ra đưa vào thiết bị chươ ng cất,

Thiết bị thủy phân

Tháp chưng cất

Nguyên liệu



Ancoletylic

Tháp chưng cất

Thiết bị tách muối

Muối vô cơ

Tháp ngưng tụ

Trung hòa acidTháp ngưng tụ

Đietylete





7/19/2014 - 13/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


ở thiết bị chưng cất phân đoạn dựa vào nhiệt độ sôi của từng chấtta thu đượ c hai sản phẩm đem đi ngưng tụ thu đượ c etanol vàdietylete.

* Ư u điểm của phươ ng pháp trực tiếp xt H3PO4 Phươ ng pháp này về mặt công nghệ, quá trình chỉ tiến hành trongmột giai đoạn

Không cần thiết phải tái sinh H3PO4

Hiệu xuất cao tạo đượ c rượ u có nồng độ cao 95%

(Sự ăn mòn thiết bị ít nếu sử dụng xúc tác H3PO4 không sử dụng xúc tác H3PO4 lên chất mang)

* Nhượ c diểm :

Áp xuất cao từ 6080atm

Nhiệt độ cao 2803000C

* Ư u điểm của phươ ng pháp gián tiếp xt H2SO4 Áp suất thấp 20 – 25 atmNhiệt độ phản ứng thấp 70 – 80oC

* Nhượ c điểmNồng độ H2SO4 caoThu cồn có nồng độ thấp





7/19/2014 - 14/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


3. Trình bầ y mục đ ích của các công đ oạn đ iề u chế etylic bằ ng

phươ ng pháp lên men.

* Quaù trình xöû lyù nguyeân lieäu:- Saøng : loaïi boû caùc taïp chaát cô hoïc coù trong nguyeân lieäu.- Caân: ñònh löôïng, xaùc ñònh löôïng men caàn duøng cho caùc quaùtrình sau.- Nghieàn: phaù boû maøng teá baøo giuùp teá baøo deã hoà hoùa.

Nguyên liệu

sàng

Cân

Nghiền

Nấu

Đừơng hóa

Lên men

Chưng cất

Cồn cao độ





7/19/2014 - 15/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


* Nghieàn nguyeân lieäuPhaù vôõ caáu truùc maøng teá baøo thöïc vaät, taïo ñieàu kieän giaûi phoùnghaït tinh boät khoûi caùc moâ, ñeå khi ñöa vaøo naáu ôû aùp suaát vaø nhieät

ñoä phuø hôïp bieán tinh boät thaønh daïng hoøa tan.* Naáu nguyeân lieäu.- Phaù vôõ maøng teá baøo cuûa tinh boät giuùp cho amylaza tieáp xuùcñöôïc vôùi tinh boät.- Taïo ñieàu kieän bieán chuùng thaønh traïng thaùi hoøa tan trong dungdòch.

Ñaây laø quaù trình ban ñaàu nhöng raát quan troïng trong saûn xuaátröôïu etylic.* Ñöôøng hoùa dòch chaùo.Duøng enzym amylaza ñeå chuyeån hoùa tinh boät thaønh ñöôøng deãleân men.( duøng enzym amylaza ñeå thuûy phaân caùc lk glucozit)* Leân men dòch ñöôøng

Sử dụng nấm men để biến ñöôøng thaønh röôïu vaø khí CO2 cuøngvôùi nhieàu saûn phaåm trung gian khaùc.* Chöng caát vaø tinh cheá coàn- Chöng caát: taùch röôïu vaø caùc taïp chaát deã bay hôi khoûi giaámchín. Keát quaû nhaän ñöôïc laø röôïu thoâ hoaëc coàn thoâ- Tinh cheá hay tinh luyeän: taùch caùc taïp chaát khoûi coàn thoâ vaønaâng cao noàng ñoä coàn.





7/19/2014 - 16/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


4. Taïi sao khi cho acid sulfuric vaøo quaù trình naáu giaùn ñoaïn thì

hoà tinh boät ít hoaëc khoâng bò laõo hoùa?

pH phù hợ p tối ưu trong quá trình nấu gián đoạn là pH = 3.5 ở

pH này đườ ng bị phân hủy ít nhưng nếu tiến hành nấu ở pH nàythì trong quá trình nấu cần cho thêm acid để tránh tình trạng tinhbột bị lão hóa khi làm lạnh.Tinh boät bò laõo hoùa nghóa laø nhöõng phaàn chaùo ôû saùt thaønh bình(noài) tieáp xuùc vôùi nhieät ñaàu tieân seõ deã bò chuyeån thaønh tinh boätbieán tính gaây kheùt, chaùy, sinh ra vò ñaéng.

Quá trình nấu gián đoạn đượ c thực hiện trong cùng 1 nồi vì

vậy tinh bột sẽ bị nấu ở áp suất và nhiệt độ cao trong thờ i gian dàivì vậy lượ ng tinh bột bị lão hóa sẽ tăng khi làm lạnh. Trong quátrình nấu ta cho thêm acid H2SO4 thì quá trình thủy phân tinh bộtxảy ra nhanh hơ n, làm cho quá trình nấu diễn ra nhanh hơ n, cháonhanh chín. Như vậy sẽ giảm đượ c lượ ng tinh bột bị lão hóa. Tuynhiên khi cho acid vào sẽ làm thiết bị nhanh bị mòn do tác dụngoxh của acid.

Khi nấu xong phải dùng xút hoặc Na2CO3 để trung hòa tớ ipH thích hợ p cho hoạt độ của amylaza.





7/19/2014 - 17/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


5. Taïi sao laïi goïi laø naáu baùn lieân tuïc?

Sôû dó goïi laø phöông phaùp naáu baùn lieân tuïc vì phöông phaùp naøycuõng goàm 3 giai ñoaïn vaø ñöôïc tieán haønh trong 3 noài: naáu sô boä,

naáu chín vaø naáu chín theâm nhöng ôû phöông phaùp naøy naáu sô boävaø naáu chín laø giaùn ñoaïn coøn naáu chín theâm laø lieân tuïc.

6. Trình baøy muïc ñích, nguyeân taéc coâng ñoaïn naáu nguyeân

lieäu? So saùnh 3 phöông phaùp naáu.

Mục đích: Phá vỡ màng tế bào của tinh bột tạo điều kiện biếnchúng thành dạng hòa tan trong dung dịch thành dịch cháo.Nguyên tắc:

+ Khi đun nguyên liệu vớ i nướ c sẽ xảy ra hiện tượ ngtrươ ng nở , hòa tan các chất kết dính giữa các tế bào dẫn đến làmgiảm độ bền cơ học của nguyên liệu.

+ Khi nấu hạt nguyên liệu ở nhiệt độ 120 – 1350C cácchất pectin sẽ trươ ng nở và hòa tan sau 20 – 25 ph, tiếp đó là tinh

bột và pentoza bị hòa tan. Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ đến 145 –1550C thì thành tế bào sẽ bị phá vỡ , các hạt tinh bột sẽ tách ra vàhòa tan vào dung dịch.Có thể nói nấu nguyên liệu là công đoạn ban đầu nhưng rất quantrọng trong sản xuất rượ u etylic, các công đoạn tiếp theo có hiệuquả hay không phụ thuộc rất nhiều vào kết quả nấu nguyên liệu.

Có 3 phươ ng pháp nấu nguyên liệu: nấu gián đoạn, nấu liên tục

và nấu bán liên tục.





7/19/2014 - 18/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


Phươ ngpháp nấu Nấu liên tục Nấu bán liên tục Nấu gián đoạn

Đặc điềmQuá trình nấu chiathành 3 giai đoạn vàthực hiện trong 3 thiếtbị khác nhau: nồi nấusơ bộ, nồi nấu chín vànồi nấu chín thêm.

Quá trình nấu chiathành 3 giai đoạn vàthực hiện trong 3thiết bị khác nhau:nồi nấu sơ bộ, nồinấu chín và nồi nấuchín thêm.Nấu sơ bộ và nấuchín là gián đoạn,nấu chín thêm là liêntục.

Toàn bộ quá trìnnấu đượ c thựchiện trong cùngmột nồi. Trongquá trình nấu cóthể cho thêmH2SO4 300 bome2-4 kg/tấn nguyêliệu)

Ư u điểm

Tận dụng đượ c nhiều

hơ iCho phép nấu ở nhiệtđộ thấp hoặc thờ igian ngắn--> giảm tổn thấtđườ ng nên tăng hiệusuất quá trình.

Giảm thờ i gian nấu

ở nhiệt độ và áp suấtcao.Giảm tổn thất đườ ngtăng hiệu suất quátrình.Tiết kiệm đượ c 15 –30% lươ ng hơ i.

Ít tốn vật liệu để

chế tạo thiết bị.Thao tác đơ ngiản.

Nhượ cđiểm

Nguyên liệu phảiđượ c nghiền thật nhỏ.Điện, hơ i, nướ c phảiổn định.

Tốn nhiều kim loạiđể chế tạo thiết bị nấu.

Tốn năng lượ ng(hơ i).Nấu lâu ở nhiệtđộ và ấp suất caonên gây tổn thấtđườ ng nhiều.





7/19/2014 - 19/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


7. Trình baøy caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình ñöôøng hoùa?

a/ AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä

Toác ñoä phaûn öùng cuûa enzym cuõng nhö caùc phaûn öùng hoùa hoïcñeàu taêng giaûm theo nhieät ñoä. Nhöng vôùi phaûn öùng enzym söï giataêng nhieät ñoä chæ trong giôùi haïn nhaát ñònh khoaûng 55 – 600C vaøtuaân theo phöông trình Arhenius:

d.lnK E

-------- = -------d.T R.T2

Nhieät ñoä maø ôû ñoù toác ñoä phaûn öùng ñaït cöïc ñaïi goïi laø nhieät ñoätoái öuNhieät ñoä toái öu phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá:+ nguoàn goác heä amylaza.

+ noàng ñoä cô chaát trong dung dòch.+ Thôøi gian taùc duïng, thôøi gian taùc duïng laâu seõ laøm giaûm khaûnaêng chòu nhieät cuûa enzym. Vì vaäy trong thöïc teá saûn xuaát ngöôøita luoân tìm caùch ruùt ngaén thôøi gian ñöôøng hoùa hay haï thaáp nhieätñoä xuoáng thaáp hôn 2 –30C so vôùi t0 toái öu nhaèm giaûm söï maáthoaït tính cuûa amylaza.+ pH cuûa moâi tröôøng.b/ AÛnh höôûng cuûa pH vaø ñoä chua.- Taêng hoaëc giaûm pH seõ laøm giaûm taùc duïng thuûy phaân tinh boätcuûa amylaza.- Taêng nhieät ñoä thì pH seõ taêng.





7/19/2014 - 20/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


pH toái öu laø 4.6- 5.0.Trong thöïc teá vieäc xaùc ñònh pH cuûa dòch phaûn öùng khoâng

phaûi luùc naøo cuõng laøm ñöôïc. Ñoái vôùi nguyeân lieäu oån ñònh thì

giöõa pH vaø ñoä chua luoân lieân heä vôùi nhau. Löôïng acid gaây neânñoä chua cuûa dòch ñöôøng ñöôïc ñöa vaøo töø nguyeân lieäu naáu vaøcheá phaåm enzyme.

* AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä enzyme.Khi taêng hoaït ñoäng cuûa enzym thì toác ñoä thuûy phaân tinh boättaêng vaø tæ leä thuaän vôùi löôïng enzym ñöa vaøo nhöng chæ trong

thôøi gian ñaàu. Trong thöïc teá saûn xuaát löôïng cheá phaåm ñöa vaøo tæleä vôùi löôïng tinh boät chöùa trong chaùo naáu (tính theo %)

8. Trình baøy caùc hieän töôïng baát thöôøng, nguyeân nhaân, bieän phaùp

khaéc phuïc khi saûn xuaát coàn (röôïu) baèng phöông phaùp leân men? * Noàng ñoä coàn thaáp, bò ñuïc hoaëc coù maøu xanh da trôøi.

-Nguoàn goác : nöôùc bò laãn vaøo coàn do ngöng tuï hôû, maøu xanh laø

do ñoàng bò hoøa tan.- Nguyeân nhaân: do bình ngöng tuï hoaëc bình laøm laïnh bò roø ræ bôûinöôùc coù laãn amoniac- Bieän phaùp: söûa chöõa ngay thieát bò, caàn xöû lí nöôùc duøng cho noàihôi.

* Thôøi gian oxhoa nhanh.-Ả

nh höôûng: söï coù maët cuûa caùc hôïp chaát khoâng no( CH2 = CH-CHO vaø CH3CH=CH-CHO ) vaø hôïp chaát chöùa löuhuyønh, acrolein (H2S vaø SO2).- Nguyeân nhaân: nguyeân lieäu quaù xaáu, laáy saûn phaåm trung gianít, nguyeân lieäu phuï khoâng ñaûm baûo.





7/19/2014 - 21/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


- Bieän phaùp: Xaû nhieàu hôi thöøa khi naáu. Taêng tieâu hao hôi vaøchæ soá hoài löu ôû thaùp tinh. Taêng laáy coàn ñaàu vaø daàu fusel. Kieåmtra chaát löôïng nöôùc naáu, duøng vaät lieäu phuï coù chaát löôïng baûo

ñaûm.* Haøm löôïng ester vaø aldehit taêng.

- Aûnh höôûng: Söï coù maët cuûa caùc ester phöùc taïp maø nguoàn goác laøcaùc taïp chaát trung gian vaø taïp chaát ñaàu.-Nguyeân nhaân: thaùp laøm vieäc keùm, do nguyeân lieäu quá xaáu, haïtbò boác noùng, bò moït, maät ræ quaù chua hoaëc do lenâ men bò nhieãm.

Bieän phaùp: taêng hôi ôû thaùp aldehyt vaø thaùp tinh, taêng coàn ñaàuvaø löôïng fusel laáy ra. Khi naáu caàn xaû hôi thöøa nhieàu hôn, ngaênngöøa bò nhieãm khuaån.

* Haøm löôïng ancol metylic taêng.- Aûnh höôûng: haøm löôïng metylic taêng quaù cho pheùp khoâng thoûamaõn yeâu caàu chaát löôïng.- Nguyeân nhaân: do nguyeân lieäu chöùa nhieàu pectin, hoài löu ôû

thaùp aldehit.- Bieän phaùp: Xaû hôi thöøa khi naáu, taêng chæ soá hoài löu cuûa thaùpaldehyt, giaûm löôïng saûn phaåm laáy ra.

* Muøi & vò khoâng ñaëc tröng cho coàn laøm töø nguyeân lieäu thöïcphaåm.- Ảnh höôûng: Taêng haøm löôïng ester coù nguoàn goác töø taïp chaáttrung gian, caùc hôïp chaát höu cô khaùc gluxit daïng chaát beùo- Nguyeân nhaân: nguyeân lieäu xaáu, laáy ít coàn daàu, laãn daàu hoûa,nöôùc naáu vaø nöôùc noài hôi khoâng ñöôïc saïch





7/19/2014 - 22/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


IZOPREN

1. Trình bày và thuyế t minh sơ đồ công nghệ sản xuấ t izopren

vớ i nguyên liệu d ầu là isobutene và fomandehit.* Sơ đồ công nghệ sản xuất isopen

Thiết bị phản

ứng

Nguyên liệu

Tháp chưng cất

Thiết bị đun nóng

Thiết bị trung hòa

Tháp chưng cất


Tháp chưng cất



Tháp chưng cất

Thiết bị trao đổi nhiệt

Thiết bị phản

ứng

Izo pren





7/19/2014 - 23/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


* Thuyết minh sơ đồ Quá trình tổng hợ p izopren chia làm hai giai đoạn, giai đoan

đầu tổng hợ p rượ u không no và dioxin, giai đoạn sau loại nướ c

tạo izoprenGiai đoạn đầu: từ những nguyên liệu izobutan và fomandehitdướ i xúc tác H2SO4, đượ c dẫn vào thiết bị phản ứng, thiết bị phảnứng chia làm hai pha, pha dung dịch nướ c và pha khí, pha nướ ccó khuynh hướ ng chìm xuống dướ i, pha khí chuyển động lên tiếptục phản ứng, pha nướ c đượ c dẫn qua thiết bị chưng cất, ở thiết bị chưng cất phân đoạn liên tục thu hồi fomandehit dẩn quay lại thápphản ứng, sau đó cho hỗn hợ p đi qua thiết bị đun nóng loại bỏ

methanol và điol rồi trung hòa hỗn hợ p bằng kiềm, dẫn hỗn hợ pqua tháp chung cất loại muối ra khỏi hỗn hợ p, hỗn hợ p còn lạirượ u không no (terbutylic ) và dioxin còn có lẫn izo buten rồi chovào tháp chưng cất thu hồi lượ ng iso pren chua phản ứng quay lạitháp phản ứng chuyên hỗn hợ p qua giai đọan sau.

Giai đọan sau: hỗn hợ p đượ c đưa vào tháp chưng cất và quathiết bị đun nóng và thiết bị trao đổi nhiệt dẫn hỗn hợ p vào thiết

bị phản ứng để loại nướ c thu đượ c izopren và isobutan do dioxinbị thủy phân dẫn hỗn hợ p qua thiết bị chưng cất phân đoạn táchisobutan ra cho trỏ lại tháp phản ở giai đoạn đầu. Iso pren đượ cchưng cất phân đoạn. Iso pren đượ c làm sạch bằng cách rửa bằngnướ c rồi chưng cất phân đoạn liên tục. Ở những công đọan để tránh isopren bị trùng hợ p ngườ i ta then vào những chất ức chế.





7/19/2014 - 24/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


1. Viế t các phươ ng trình phản ứ ng nế u có thể xả y ra trong quá

trình sản xuấ t isopren theo phản ứ ng cộng anken và fomandehit .

* Phản ứng tạo rượ u 3_metyl buten_1_olCH3 – C = CH2 + HCHO → CH2 = C - CH2 – CH2 – OH| |CH3 CH3

CH3 – C - CH2 - CH2 – OH → CH2 = C – CH = CH2 + H2O| |

CH3 CH3* Phản ứng cộng tạo diolxan

CH3 – C = CH2 + 2HCHO → C6H12O2 ( diolxan )|CH3

C6H12O2 → CH2 = C – CH = CH2 + CH3OHdiolxan |

CH3

* Phản ứng tạo rượ u 3 – metyl butan 1.3 diolOH|

CH2 = C = CH2 + 2 HCHO → CH3 – C – CH2 – CH2 – OH|CH3

OH|

CH3 – C – CH2 – CH2 – OH → CH2 = C – CH = CH2 + 2H2O| |

CH3 CH3





7/19/2014 - 25/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


ACRILONITRIL

1. Trình bày sơ đồ công nghệ sản xuấ t Acrilonitril bằ ng phươ ng

pháp amoni propilen, thuyế t minh sơ đồ chỉ rõ đ iề u kiện của mỗ icông đ oạn.

* Sơ đồ công nghệ sản xuất acrilonitril bằng amoni propilen:

Nguyên liệu

Thápbốc hơi

Thiết bị phản

ứng

Thiết bị tạo áp suất

Thiết bị hấp thụ


Thiết bị hấp thụ

Tháp chưng cất

Gia nhiệtbốc hơi

Trích li

Thiết bị tách

Lò sấy

Thiết bị tách

Thápchưng cất

Acrylonitriltinh khiết

HCN AcetonnirinlXyanohydrinfomandehit





7/19/2014 - 26/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


* Thuyết minh Sơ đồ:Từ nguyên liệu amoni và potylen đưa vào tháp bốc hơ i, sau đóhỗn hợ p này đượ c đưa vào thiết bị phản ứng cùng vớ i không khí,

nhiệt độ ở tháp phản ứng khoảng 420 – 470

o

C và áp suất 0.2 mpavớ i tỷ lệ thích hợ p, và thiết bị phản ứng có bộ phân làm nguội bở ihơ i nướ c ngưng tụ, thu đượ c sản phẩm dẩn vào thiết bị tạo áp,thiết bị này sinh hơ i áp suất trung bình, sau đó đưa hỗn hợ p vàothiết bị hấp thụ để làm xạch amoniac bằng acid sunfuric tạo thànhamonisufat đượ c làm lạnh và hoàn lưu acid sunfuric lại thiết bị hấp thụ sản phẩm không bị hấp thụ đượ c dẫn vào thiết bị hấp thụ tiếp theo, để hấp thụ acrylonitril và acid xynilic, axetonnil bằng

hơ i nướ c và còn thải phần khí không bị hấp thụ ra ngoài, sảnphẩm hấp phụ đượ c đưa vào thiết bị gia nhiệt và bốc hơ i táchnướ c ra khỏi hỗn hợ p và hoàn nguyên trở lại thiết bị hấp phụ, rồidẫn chúng vào tháp chưng cất, thiết bị này chưng cất phân đoạnđể tách acid xinylic đưa ra ngoài, dẫn hỗn hợ p còn lại qua thiết bị trích li, thiết bị này tạo hỗn hợ p đẳng phí acrilonitril và nướ c,đượ c tách ra khỏi hổn hợ p, phần còn lại là hỗn hợ p nướ c

axetonitrin, xyanohydrin và fomandehit, đượ c chia làm hai lớ ptrong thiết bị tách lớ p nướ c đưa trở lại vào thiết bị trích li, dungdịch nướ c acrylonirin và nướ c đượ c đưa vào lò sấy và dẫn quathiết bị tách thiết bị này và thiết bị sấy đượ c hồi lưu qua lại để tách nướ c ra, từ thiết bị sấy dẫn qua thiết bị chưng cất, thiết bị nàu chưng cất thu acrylonitrin và làm tinh khiết acrylonitrin.

- nguyên liệu trướ c khi đưa vào thiết bị phản ứng phải đươ c bốc hơ i nhằm tăng tốc độ của phản ứng, cần cho dư lươ ng NH3 để giảm hiêu suất tao thành CO2 và aldehyt

-

trong thiết bị phản ứng luôn giữ ở nhiệt độ 420÷470

0

c , áp suất 0,2 Mpa, đó là đk tốiưu để độ chuyển hóa popylen là lớ n nhất- ở giai đoạn hấp thụ NH3 dư: trướ c khi đưa vào hấp thụ sản phẩm khí tạo thành cần

đượ c làm lạnh để tăng đô hấp thụ của H2SO4 vớ i NH3 - Hấp thụ HCN ở giai đoạn này, hỗn hợ p sản phẩm đươ c hấp thụ ở trong môi trườ ng

chân không





7/19/2014 - 27/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


VINYLCLORUA

1. Trình bầ y sơ đồ công nghệ sản xuấ t vinylclorua t ừ pha khí

bằ ng nhữ ng nguyên liệu đầu.

Sơ đồ công nghệ sản xuất vinylclorua từ nguyên liệu đầu khíthiên nhiên thanh phần chủ yếu là metan .

Khí thiên nhiên

Thiết bị nhiệtphân

Tháp tinh chế

Thiết bị nhiệt phân

Thiết bị phảnứng 1

Acid clohidric

Tháp tinh chế

Tháp ngưng tụ

Vinylclorua

Tháp tinh chế

Khí Clorua

Thápphảnứng 2

Tháp tinh chế

Tháp ngưng tụ

Tháp tinh chế





7/19/2014 - 28/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


* Thuyết minh sơ đồ .Từ khí thiên nhiên có thành phần chủ yếu khí metan chiếmkhoảng 85-90% ngoài ra còn có hỗn hợ p các khí như etan

propanb butan, tiến hành các phản ứng tách hỗn hợ p khí trên rakhỏi nhau ta thu đựoc khí metan. Đưa khí vào thiết bị nhiệt phânở thiết bị nhiệt phân nhiệt độ khoảng 1500oC, đượ c làm lạnhnhanh, thu đượ c khí axetylen đưa vào thiết bị tinh chế, thiết bị này tinh chế tách lấy axetylen và etylen dẫn qua thiết bị phản ứng1 nhiệt độ của tháp khoảng 200oC cộng acid hidric vớ i xúc tácHgCl2 để khống chế phản ứng, ngăn cho phản ứng cộng đến hết.Ta thu đượ c vinylclorua và có lẫn etylen, chuyển sản phẩm qua

thiết bị tinh chế tách khí etylen ra khỏi vinylClorua đưa vào thiếtbị ngưng tụ thu hồi vinylclorua, khí etylen đựơ c tách ra dẫn vàothiết bị phản ứng 2 nhiệt độ của tháp khoảng 50oC vớ i xúc tác Cl2

và FeCl3 ở thiết bị này tiến hành phản ứng cộng Clo cho sảnphẩm dicloetan vào tháp tinh chế và qua thiết bị nhiệt phân trongthiết bị nhiệt phân nhiệt độ khoảng 500oC. Để phân hủy dicloetanthành vinyclorua và acid clohidric và dẫn qua thiết bị tinh chế

vinylclorua ngưng tụ thu đượ c sản phẩm, dẫn acid clohidric đượ ctạo thành quay lại thiết bị phản ứng 1.





7/19/2014 - 29/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


* Sơ đồ công nghệ sản xuất vinylclorua từ nguyên liệu đầu là dầumỏ .

* Thuyết minh sơ đồ Từ dầu mỏ ta thu etylen băng cách cracking dầu mỏ đưa hỗn hợ pvào tháp chưng cất, tháp chưng cất phân đoạn thu đượ c khí etylenvà các hidro cacbon, đem đi ngưng tụ thu etylen và cáchidrocacbon. Khí etylen và khí clorua đưa vào thiết bị phản ứngdẫn hỗn hợ p qua thiết bị trung hòa acid tách muối ra khỏi hỗn

hợ p khí cho hỗn hợ p qua thiết bị chưng cất thu đượ c vinylcloruavà dicloetan, vinylclorua đưa vào tháp ngưng tụ làm tinh khiết,dicloetan dẫn vào thiết bị nhiệt phân tái sinh vinyclorua và aciddẫn acid quay lại thiết bị trung hòa, vinylclorua dẫn vào thápngưng vinylclorua,

Cracking

Dầu mỏ

Tháp chưng cất

Tháp ngưng tụ

Tháp ngưng tụ

Thiết bị phảnứng Khí Clorua

Trung hòa acid

Hidrocacbon

Tháp chưng cất

Tháp ngưng tụ

Vinylclorua

Nhiệt phân

Tháp ngưng tụ

Vinylclorua





7/19/2014 - 30/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


* Sơ đồ công nghệ sản xuất vinylclorua từ nguyên liệu đầu làthan đá.

* Thuyết minh sơ đồ.Từ than đá bao gồm cả than béo và than gầy, đều có thể coi lànguyên liệu cho công nghiệp sản xuất polime, phân loại từ than

béo và than gầy .Than béo nhờ quá trình nhiệt phân rồi chưng cất phân đoạn lớ pnhựa than đá ở nhiệt độ cao thu đượ c rất nhiều loại hydrocacbonthơ m và các dẫn xuất của chúng. Có thể chuyển hóa chúng thànhmonomer.

Than đá

Thiết bị Nhiệt phân

Tháp chưng cất

Hidrocacbon thơmVà các dẩn xuất

Than gầy

Lò điện

Canxioxit

Thápphảnứng

Nước

Than béo

Tháp chưng cất

Canxi hidroxit

Tháp tinh chế

Tháp ngưng tụ Vinylclorua

Acid Clohidric

Monomer





7/19/2014 - 31/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


Than gầy và canxi oxit ta đưa vào lò điện sản xuất canxicacbocho canxicacbo tác dụng vớ i nướ c rồi đưa vào tháp chưng cất tathu đượ c khí axetylen và chất rắn canxi hidroxit dẫn khí axetylen

vào thiết bị phản ứng, acid Clohidric củng đượ c dẫn vào thiết bị phản ứng, cho sản phẩm qua tháp tinh chế loại bỏ nhưng tạp chấtcho chúng quay lại tháp phản ứng, dẫn sản phẩm qua thiết bị ngưng tụ ta thu đượ c vinylClorua.

2. Hãy nêu rõ lý do t ại sao khi làm sạch acetylen ngườ i ta thườ ng

sử d ụng NaOH r ắ n.

Tại vì: Axetylen thườ ng có lẫn các tạp chất oxit axit và nướ c.

Do khi điều chế axetylen thườ ng có lẫn H2S, H3P, CO2 và H2O…,

* NaOH rắn− Là chất rắn, hút ẩm mạnh, tan nhiều trong nướ c. − Là bazơ mạnh, điện li hoàn toàn trong dung dịch nướ c− Phản ứng trung hoà vớ i axit, oxit axitVí dụ:

CO2 + 2NaOH → Na3CO3 Khi dư CO2:CO2 + Na2CO3 + H2O → 2NaHCO3

Muối cacbonat axit của kim loại kiềm khá bền, có thể tách khỏidung dịch dướ i dạng tinh thể khi đun cạn dung dịch. Nhưng khinung nóng tinh thể bị phân tích thành cacbonat, ví dụ NaHCO3 bị phân tích ở 160oC.

Na2CO3 là chất rắn màu trắng, dễ tan trong nướ c. ở nhiệt độ thườ ng nó tồn tại ở dạng muối ngậm nướ c Na2CO3.10H2O.Ở nhiệt độ cao, mất nướ c tạo thành muối khan Na2CO3 có nhiệt độ nóng chảy ở 850oC.





7/19/2014 - 32/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


Vớ i H2S có tính khử mạnh, nếu còn lẫn trong nguyên liệu nó sẽ phá vỡ tác chất và xúc tác nên chúng ta cần phải loại bỏ ra khỏinguyên liệu.

H2S + HgCl → Hg2S + HClH2S + NaOH → Na2S + H2ODo vậy NaOH rắn có thể làm sạch làm khan axetylen .

3. T ại sao sản xuấ t vinylclorua phải dùng nguyên liệu đầu

axetylen thô.

Tại vì: trong nguyên liệu thuờ ng có lẫn các tạp chất ngoài racòn có cả nướ c, nướ c tác dụng vớ i axetylen tạo ra axetandehit,

như vậy sẽ làm tổn thất nguyên liệu, nên chúng ta cần phải loạinướ c ra khỏi nguyên liệu đầu.

CH ≡ CH + H2O → CH3CHONhư vậy trong sản xuất vinylclorua ngườ i ta phải dùng nguyên

liệu thô, không có lẫn hơ i nướ c trong nguên liệu.Trong quá trình, ngườ i ta thườ ng hay làm thô axetylen bằng

cách làm lạnh khí ở 0oC nướ c sẽ bị đóng băng rơ i suống, hoặc

dẩn khí đi qua dd có độ hut ẩm cao như NaOH, P2O5 ... nhữngchất này chúng sẽ hút nướ c làm thô (khan) nguyên liệu.





7/19/2014 - 33/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


POLYVINYLCLORUA

1. Trình bày sơ đồ công nghệ sơ đồ khố i của các phươ ng pháp

trùng hợ p polyvinylclorua.Mặc dù phản ứng trùng hợ p của MVC đầu tiên phát hiện

nhờ tác dụng khơ i mào của ánh sáng, nhưng trong công nghiệp,ngườ i ta chỉ sử dụng các tác nhân khơ i mào là hóa chất. Cácnhóm chất chính thườ ng đượ c sử dụng nhất là các peroxit hữu cơ và các hợ p chất azo, ví dụ như:

Benzoyl peroxit

Lauroyl peroxitCaproyl peroxit

t-Butyl perpivalat

2,4-Dicloobenzoyl peroxit

Di-izopropyl peroxydicacbonat

1,1’-Azo-bis-isobutyronitril

Dimetyl-1,1’-azo-bis-isobutyrat

Azo-bis(2,4-dimetylvaleronitril)...

Các gốc tự do từ peroxit hữu cơ có độ hoạt động rất mạnh sovớ i từ hợ p chất azo. Các hợ p chất azo lại có giá cao hơ n cácperoxit hữu cơ . Chính vì vậy trong thực tế, peroxit hữu cơ đượ cdùng phổ biến hơ n nhiều. Trong một vài trườ ng hợ p, do yêu cầu

cụ thể có thể dùng hỗn hợ p chất khơ i mào để cho polyme có khốilượ ng phân tử khác nhau.

** Phươ ng pháp trùng hợ p PVC trong nhũ tươ ngPVC đượ c điều chế bằng phươ ng pháp trùng hợ p nhũ hóa gelatinở t0 khoảng 40-500C, áp suất 6 – 7 atm





7/19/2014 - 34/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


Thành phần gồm: các monomer, nướ c, chất nhũ hóa, chất ổn địnhchất khơ i mào.Trong trườ ng hợ p nhũ tươ ng, môi trườ ng phân tán la H2O2 để tạo

nhũ tươ ng. Monomer đượ c phân tán trong nướ c dướ i dạng nhũ ổnđịnh. Tỉ lệ giữa monomer và nướ c tùy thuộc vào quá trình traođổi nhiệt lựa chọn .Nồng độ của monomer trong dung dịch thêm vào khoảng 30 -60% . Để phân tán hoàn toàn monomer vào pha nướ c cần phảidùng chất nhũ hóa và khuấy mạnh. Chất nhũ hóa thườ ng là xàphòng hoặc là muối của axit béo có hàm lượ ng từ 0,1 - 0,2% sovớ i monomer.

* Chất nhũ hóa, chất khơ i mào, chất ổn định monomer, nướ clàm môi trườ ng phân tán để tạo nhũ tươ ng .

* Chất khơ i mào thườ ng dùng là H2O2,hoặc là persulphat củakim loại kiềm (M2S2O8).khi lượ ng chất nhũ hóa tăng thì độ phântán của monomer cũng tăng làm tăng tốc độ phản ứng trùng hợ p,tăng trọng lượ ng phân tử polyme.

* Ngoài chất nhũ hóa và chất khơ i mào,

Ngườ i ta thườ ng thêm vào chất điều hòa pH, chất ổn định chấthóa dẻo, chất điều hòa sức căng bề mặt, làm thay đổi độ lớ n củahạt polymer,

* Các yếu tố ảnh hưở ng đến trùng hợ p nhũ tươ ng.- Độ pH trong môi trườ ng: phải từ 4 – 9- Muối đệm là hệ đệm acetat kim loại nặng, ngoài ra có thể sử

dụng các muối photphat, Na2CO3.- nhiệt độ chất ổn định, chất nhủ hóa, nồng độ và bản chất kích

thích, nồng độ của polymer, tốc độ khuấy trộn.*Ư u điểm:

Có thể áp dụng công nghệ liên tục, tiết kiệm thờ i gian.Nâng cao năng suất trọng lượ ng phân tử cao.Nhiệt phản ứng thấp, sản phẩm tinh khiết.





7/19/2014 - 35/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


Sản phẩm tạo thành dướ i dạng latex vì vậy phải tách polymerbằng phươ ng pháp sấy hoặc keo tụ bằng sunfat amomi và dungdịch kiềm.

* Nhượ c điểm:- Phản ứng phụ thuộc vào nhiều yếu tố phức tạp như, độ pH,chất ổn định, chất nhũ hóa và nồng độ của monomer

- Polymer dể bị nhiễm bẩn bở i chất nhũ hóa

** Trùng Hợ p Khối:Trườ ng hợ p polymer ở pha lỏng không dung môi, polymer thu

đượ c ở dạng khối lượ ng.

Thành phần:VCM 100% khối lượ ng, chất khơ i mào 0.02- 0.1% so vớ i

monomerDo phản ứng tỏa nhiệt mạnh nên trong trườ ng hợ p này chỉ

nên giớ i hạn mức độ chuyển hóa MVC khoảng 50-60%. Lượ ngMVC dư đượ c thu hồi và tái sử dụng.Phản ứng xảy ra trong thiết bị dạng ống chùm có đườ ng kính nhỏ

đặt song song . MVC đượ c đẩy qua ống chùm bằng bơ m áp lực .Tốc độ đẩy MVC đượ c điều chỉnh sao cho khi đến đoạn cuối củathiết bị thì 50-60% MVC đượ c chuyển hóa thành PVC.Sau khiqua khỏi thiết bị phản ứng hỗn hợ p đượ c giảm áp,MVC dư đượ cbốc hơ i, làm sạch và quay trở lại trạm bơ m cao áp để tiếp tục sử dụng.Ngày nay, ngườ i ta tiến hành quá trình trùng hợ p khối qua haigiai đoạn để có thể thu đượ c những sản phẩm có kích thướ c hạtkhác nhau, kể cả loại xốp dùng cho các sản phẩm hóa dẻo cũngnhư loại có tỉ trọng cao cho sản phẩm không hóa dẻo.Ở bướ c một, gọi là “tiền trùng hợ p”, khoảng 50% khối lượ ngmonome và chất khơ i mào đượ c nạp vào thiết bị phản ứng cócánh khuấy mỏ neo. Hỗn hợ p phản ứng đượ c khuấy mạnh để tạo





7/19/2014 - 36/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


thành những hạt có tỉ trọng cao. Mức độ chuyển hóa ở bướ c nàylà khoảng 7-10%.

- Bán thành phẩm “tiền polyme” trên đượ c chuyển sang thiết bị

phản ứng thứ hai cùng vớ i lượ ng còn lại của monome và chấtkhơ i mào. Phản ứng đượ c tiếp tục cho đến khi mức độ chuyểnhóa đạt đến 65-85%.* Ư u điểm:

Đơ n giản có thể tiến hành bằng phươ ng pháp thủ công khôngđòi hỏi tay nghề.Tạo ra polyme sạch có thể dùng để sản xuất các loại nhựa trongsuốt.

Sử dụng ít chất khơ i mào nên để lại dư trong sản phẩm cuối* Nhượ c điểm:

Sản phẩm thu đượ c có khối lượ ng phân tử không đồng đều, khótháo sản phẩm, khó xử lý, khó đưa nhiệt phản ứng ra ngoài, dẫnđến quá nhiệt cục bộ.Phân hủy polyme làm polyme đổi màu.** Trùng hợ p huyền phù.

PVC lỏng, nướ c, chất khơ i mào, chất ổn định huyền phù, chấtổn định nhiệt và chất ức chế Để tăng độ bền của huyền phù ngườ i ta thêm vào chất ổn định

huyền phù, còn có các polymer tan trong nướ c do có polymervinylancol, keo

Polymer thu đượ c phươ ng pháp này có kích thướ c lớ n hơ n rấtnhiều so vớ i trùng hợ p hữu cơ

Nồng độ của chất khơ i mào thườ ng ở mức 0,01 - 0,1% tùythuộc vào bản chất hóa học của chất khơ i mào, nhiệt độ phản ứngvà mức độ chuyển hóa. Chất tạo huyền phù thườ ng sử dụng lànhững chất colloit (keo) tan trong nướ c như polyvinyl alcol,gelatin, protein tự nhiên, các dẫn xuất xenlulo tan trong nướ c như metyl và cacboxymetyl xenlulo, dextran, tinh bột, natri alginat...





7/19/2014 - 37/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


Chất đượ c sử dụng phổ biến nhất là polyvinyl alcol. PA cónhiều loại tùy thuộc vào mức độ thuỷ phân cũng như khối lượ ngphân tử. Lượ ng PA thườ ng chiếm từ 0,05 - 0,5% khối luợ ng

monome. Ngoài những chất trên, ngườ i ta còn sử dụng các loạimuối đệm như natri hydro phốt phát hay borax để tránh giảm pHcủa pha nướ c khi phản ứng trùng hợ p xảy ra. Đôi khi một số chấtchống tạo bọt như Ctanol, polyetylen silicat, cũng đượ c sử dụngđể giảm thiểu sự hình thành bọt khi tách monome dư ở cuối giaiđoạn phản ứng. Những chất khơ i mào phù hợ p bao gồm: Cácperoxit của benzoyl, lauroyl, caproyl, dodecyl, p-cloo-benzoyl,axetyl-cyclohexane-sulphonyl và 3,5,5-trimehylhexanoyl; các

peroxy-dicarbonat của dietyl và di-izopropyl; các hợ p chất azonhư 1,1’-azobis-izobutyronitril và dimethyl 1,1’-azobis-izobutyrat. Hiện nay thông dụng nhất là các peroxy-dicarbonat.Tuy nhiên như đã đề cập ở trên, việc lựa chọn chất khơ i màothích hợ p phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng trùng hợ p. Nồng độ của chất khơ i mào thườ ng ở mức 0,01-0,1% tùy thuộc vào bảnchất hóa học của chất khơ i mào, nhiệt độ phản ứng và mức độ

chuyển hóa.Sau đây là một ví dụ đơ n phối liệu (tính theo phần khối lượ ng):

- Nướ c 100.

- Colloit tạo huyền phù 0,1-0,5.

- Muối đệm 0 – 0,1.

- Chất khơ i mào 0,05 – 0,3.

- Chất chống tạo bọt 0 – 0,002.- MVC 50 – 70.





7/19/2014 - 38/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


* Ư u điểmNhiệt độ phản ứng thấp, polymer có kích thướ c đồng đều, độ

tinh khiết cao, có thể tách polymer rắn ra khỏi nướ c bằng phươ ng

pháp li tâm.Đặc biệt thờ i gian trừng hợ p huyền phù ngắn, hiệu suất tươ ngđối cao.* Nhượ c điểm- Tốn vật liệu chế tạo thiết bị, thiết bị bên trong phải bong sạchkhông có các vết xướ c, vết lõm.

- Công suất cánh khuấy cũng phải đủ lớ n để duy trì sự đồng đềumôi tr

ườ ng ph

ảnứ

ng.





7/19/2014 - 39/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


*Sơ đồ công nghệ trùng hợ p huyền phù:

* Thuyết minh sơ đồ:Từ nguyên liệu MVC và chất phụ gia xúc tác, dẫn nguyên liệuvào tháp phản ứng sản phẩm thu đượ c hỗn hợ p sau phản ứng,đượ c gọi là vữa, không ổn định chứa các hạt polyme trong pha

nướ c và monome chưa phản ứng dẫn qua thiết bị thu hồi MVCtrong thiết bị thu hồi thườ ng có máy khuấy. Ngừng khuấy sẽ dẫnđến việc lắng tụ các hạt polymer. Chính vì vậy, vữa PVC vẫnphải tiếp tục đượ c khuấy cho đến khi tháo hết sang bình chứatrong bình chứa cũng có máy khuấy. Lượ ng MVC còn lại sauphản ứng chiếm 10-20% khối lượ ng ban đầu. Dẫn lượ ng MVC

Nguyên liệu


Thiết bị thu hồiMVC

Buồngchứa

Tháp chưng cất

VữaMVC

Sử lí khí thảiMáy sấy

Máy sàng

Bột PVC


Vữa MVC





7/19/2014 - 40/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


qua thiết bị chưng cất, phần lớ n lượ ng MVC sẽ đượ c tách ra bằngbay hơ i và đượ c thu hồi tại thiết bị ngưng tụ và bồn chứa vữaMVC. Do tính độc hại cao của MVC nên lượ ng MVC dư cần

phải đượ c tiếp tục tách triệt để. Vì thế, vữa PVC đượ c chuyểnsang bồn chứa MVC, gia nhiệt và chưng cất trong tháp chưng cất,và lượ ng MVC còn lại cũng đượ c thu vào bồn chứa vủa MVC.Vữa PVC sau khi tách MVC dư đượ c đưa đến bồn chứa vữa táchnướ c, làm khô tại máy sấy. Những chất bay hơ i đượ c dẫn quathiết bị xử lý khí thải, phần còn lại không độc hại đượ c thải rangoài không khí. Bột PVC khô sau khi qua máy sàng 10 để loạinhững hạt quá cỡ , đượ c thùng chứa PVC.

** Trùng hợ p dung dịch

Phươ ng pháp này dễ điều chỉnh nhiệt độ, nhiệt độ phản ứngthấp từ 35 – 40oC sản phẩm thu đượ c có độ tinh khiết cao, trọngluợ ng phân tử thấpỨ ng dụng: dùng để kéo sợ i vải để lót máy móc.Thành phần chất khơ i mào khoảng: 0.02 – 0.1%

* Ư u điểmDễ thực hiện và dễ điều khiển .

* Nhượ c điểmSử dụng lượ ng lớ n dung môi hữu cơ , (vì monome không tan

trong nướ c) nên rất tốn kém và rất độc hại.* Phươ ng pháp này chỉ áp dụng cho những trườ ng hợ p mà cácyếu tố kỹ thuật không cho phép dùng những phươ ng pháp kháchoặc vì những yêu cầu đặc biệt, ví dụ như sản xuất các lọaipolyme làm chất sơ n phủ bề mặt .** Chất ổn định huyền phùPVA -( CH2 – CHOH )n – ( CH2 – CHOCOCH3)m - , PVA còn

chứa cả nhóm axetat, axetat dướ i 5% không tan đượ c trong nướ clạnh, nhưng tan đượ c trong nướ c ấm 65oC, chứa khoảng 19%





7/19/2014 - 41/42 -Lớp: CĐ Hóa Hữu Cơ K31


axetat tan đượ c trong nướ c, từ 20% axetat thì không tan đượ ctrong nướ c ở nhiệt độ 35 – 40oC, PVA có nồng độ 40% axetatkhông tan đượ c trong nướ c kể cả nướ c nóng, nhưng tan đượ c

trong hệ methanol và nướ c.* 2,2_ divinylolcol, HO – benzene – C(CH3)2 – benzene – OHNhiệt độ sôi: 217oCNhiệt dung riêng: 0.35 kcal / kg.độk

Không tan đượ c trong nướ c, tan đượ c trong rượ u và dung môikiềm pha loãng

Là chất có độc tính, gây kích thích da, gây dị ứng vớ i một số ngườ i* Chất ổn định nhiệt C (CH3)2

OH – benzen – CH2 – CH2 – COOC18H37

C (CH3)2 Trọng lượ ng phân tử: 418Thườ ng đượ c sử dụng dướ i dạng nhũ tươ ng trắng, khả năng hòatan kém, không tan trong nướ c nhưng tan đượ c trong một số dungmôi hữu cơ

2. Các chấ t phụ gia trong PVC ( tham khảo thêm )PVC nguyên thủy hầu như không có ứng dụng thực tế. Để có

thể gia công thành những sản phẩm tiêu dùng phải dùng một số hóa chất bổ sung để duy trì, cải thiện hoặc tạo ra những tính năngmớ i cho nhựa. Ta gọi chung những hóa chất này là các phụ gia.Phụ gia có thể là một hóa chất riêng biệt hay kết hợ p 2, 3 hóa chấtđể có đượ c hiệu ứng cao hơ n (synergic) hay mang tính chọn lọchơ n... Khi ấy ta sẽ có một hệ chất phụ gia.Việc lựa chọn phụ giacần phải chú ý đến một số yếu tố sau:- Phụ gia hoặc hệ phụ gia phải có khả năng giảm đến mức tối đasự phân hủy của nhựa trong quá trình gia công;- L ĩ nh vực ứng dụng sản phẩm;- Môi trườ ng sử dụng sản phẩm;





- Điều kiện gia công sản phẩm...Chất ổn định

* Chất ổn định giúp các sản phẩm từ PVC chống lại các tác

động bên ngoài như: nhiệt độ, ánh sáng, sự ôxy hóa... Chúng cóthể đượ c phân loại như sau:- Muối kim loại của axít vô cơ : 3PbO.PbSO4.H2O;2PbCO3.Pb(OH)2; 2PbO.PbHPO3.1/2H2O;- Muối kim loại của axít béo: stearat, laurat, naphthenat,ricinoleat...- Phức kim loại: Các phenat của Ba/Cd và Ba/Cd/Zn;- Hợ p chất cơ thiếc: Thiếc dibutyl-dilaurat (DBTL), thiếc dibutyl

maleat (DBTM); Hợ p chất có chứa nhóm epoxi

─ CH ─ CH ─ O

- Glicidyl ether của resorcinol, di-iso-butylphenol;- Ester epoxi hóa của axít: oleic, lauric...- Dầu thực vật epoxi hóa: dầu đậu nành, dầu thầu dầu...

- Nhựa epoxi...Các loại khác:các chelat, các chất chống oxi hóa, mercaptit...Việc lựa chọn các chất ổn định phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố:mục đích sử dụng sản phẩm, điều kiện và môi trườ ng sử dụng sảnphẩm, các yếu tố kỹ thuật cũng như kinh tế...Ngoài ra kinhnghiệm thực tế của nhà sản xuất cũng đóng một vai trò rất quantrọng. Đối vớ i sản phẩm có yêu cầu cao về tính không độc bắt buộc ta

phải chọn hệ chất ổn định là hỗn hợ p của dầu đậu nành epoxihóa (3-5 phần) và phức Ca/Mg/Zn (1,5-3 phần). Đối vớ i PVCđể sản xuất ống dẫn nướ c sinh hoạt và phụ kiện ta dùng sulphatchì trung tính (3PbO.PbSO4.H2O) vớ i tỉ lệ không quá 2 phần


tiểu luận tổng hợp hữu cơ

Documents