Đề tài Thiết kế phân xưởng sản xuất phenol bằng con đường kiềm hoá

Tại các nước, công nghiệp hoá học đã phát triển từ lâu và nó chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, nó là một ngành sống còn cho các ngành khác bởi vì nó tạo ra nguồn nguyên vật liệu cho các ngành khác đi vào sản xuất, và tạo ra một giá tri kinh tế rất lớn. Còn tại Việt Nam do yếu tố lịch sử nên công nghiệp hóa học còn lạc hậu chưa phát triển cả về số lượng lẫn chất lượng, gần đây chính phủ Việt Nam đã và đang đầu tư, đổi mới về trang thiết bị lẫn con người nhằm thúc đẩy công nghiệp hóa học phát triển, đuổi kịp các nước trong khu vực và trên thế giới. Các sản phẩm của ngành công nghiệp hoá học ngày càng đa dạng, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống hằng ngày bởi những ưu điểm hết sức qúi báu của nó mà khó có thể thay thế được như nhẹ, bền nhiệt và cơ, hơn nữa giá thành sản xuất lại rẻ hơn nhiều và nguồn nguyên liệu lại dồi dào hơn so với các vật liệu khác. Phenol là một trong những sản phẩm trung gian có vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp hoá học. Từ phenol chúng ta có thể sản xuất được nhiều các sản phẩm hóa học có giá trị kinh tế lớn như tổng hợp các hợp chất cao phân tử (nhựa formandehyt, sợi tổng hợp, capron, nilon). Ngoài ra phenol còn dùng để sản xuất thuốc nhuộm, các loại dược phẩm, thuốc nổ, thuốc trừ sâu, sản xuất các chất hoạt động bề mặt, được dùng làm chất tẩy trùng, tẩy độc. Hơn nữa sản xuất từ con đường phenol có hiệu xuất cao hơn, rẻ về kinh tế và đơn giản về mặt công nghệ sản xuất. Vì vậy việc nghiên cứu qúa trình sản xuất phenol là một vấn đề sản xuất hết sức quan trọng.

doc100 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Ngày: 18/10/2013 | Lượt xem: 2376 | Lượt tải: 6download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Thiết kế phân xưởng sản xuất phenol bằng con đường kiềm hoá, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Lời mở đầu Tại các nước, công nghiệp hoá học đã phát triển từ lâu và nó chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, nó là một ngành sống còn cho các ngành khác bởi vì nó tạo ra nguồn nguyên vật liệu cho các ngành khác đi vào sản xuất, và tạo ra một giá tri kinh tế rất lớn. Còn tại Việt Nam do yếu tố lịch sử nên công nghiệp hóa học còn lạc hậu chưa phát triển cả về số lượng lẫn chất lượng, gần đây chính phủ Việt Nam đã và đang đầu tư, đổi mới về trang thiết bị lẫn con người nhằm thúc đẩy công nghiệp hóa học phát triển, đuổi kịp các nước trong khu vực và trên thế giới. Các sản phẩm của ngành công nghiệp hoá học ngày càng đa dạng, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống hằng ngày bởi những ưu điểm hết sức qúi báu của nó mà khó có thể thay thế được như nhẹ, bền nhiệt và cơ, hơn nữa giá thành sản xuất lại rẻ hơn nhiều và nguồn nguyên liệu lại dồi dào hơn so với các vật liệu khác. Phenol là một trong những sản phẩm trung gian có vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp hoá học. Từ phenol chúng ta có thể sản xuất được nhiều các sản phẩm hóa học có giá trị kinh tế lớn như tổng hợp các hợp chất cao phân tử (nhựa formandehyt, sợi tổng hợp, capron, nilon). Ngoài ra phenol còn dùng để sản xuất thuốc nhuộm, các loại dược phẩm, thuốc nổ, thuốc trừ sâu, sản xuất các chất hoạt động bề mặt, được dùng làm chất tẩy trùng, tẩy độc. Hơn nữa sản xuất từ con đường phenol có hiệu xuất cao hơn, rẻ về kinh tế và đơn giản về mặt công nghệ sản xuất. Vì vậy việc nghiên cứu qúa trình sản xuất phenol là một vấn đề sản xuất hết sức quan trọng. Trong đồ án tốt nghiệp em được giao nhận về đề tài là “Thiết kế phân xưởng sản xuất phenol bằng con đường kiềm hoá”. Một trong những phương pháp phổ biến mà hiện các nước đều áp dụng để sản xuất phenol. Đây là một đề tài rất hay nhưng cũng rất khó khăn trong qúa trình nghiên cứu. Vì vậy em rất mong được sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Hữu cơ -Hóa dầu trường đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy Đào Văn Tường cùng toàn thể các bạn nhằm tạo điều kiện cho bản đồ án tốt nghiệp được hoàn thiện hơn. PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ PHENOL Phenol hay còn gọi là hydroxyl benzen, C6H5OH, là một dẫn xuất hydroxyl của cacbon thơm, được tìm ra đầu tiên vào năm 1834 do nhà hoá học F.Runge, nó là chất cơ sở của dãy các đồng đẳng của các chất với nhóm hydroxyl liên kết với vòng thơm. Phenol mà chúng ta thu được là một chất linh động, chúng ta cũng có thể thu được phenol là các sản phẩm trong tự nhiên và các thực thể sinh vật. Ví dụ như nó là thành phần của lignhin. Do vậy mà nó có thể tạo ra bằng quá trình thuỷ phân. Sản phẩm của quá trình trao đổi chất là từ 40mg/l. Các hợp chất cao hơn nữa tạo thành trong quá trình chưng than hoặc trong qúa trình cacbon hóa gỗ ở nhiệt độ thấp, than nâu, hoặc than cứng và trong quá trình chưng cất dầu mỏ. Đầu tiên phenol được tách ra bằng qúa trình tách từ nhựa than đá và sau đó người ta không dùng phương pháp này khi nó mất mát tăng lên trong qúa trình sản xuất. Ngày nay các phương pháp tổng hợp dễ hơn như theo con đường axít benzen và clobenzen, Các quá trình tiên tiến hơn để sản xuất phenol đó là quá trình Hook. Nó bắt đầu từ Cumen. Phenol thu được có vai trò đáng kể trong công nghiệp hoá học, nó chính là vật liệu ban đầu để tổng hợp nhiều hợp chất trung gian và các sản phẩm cuối cùng. Nó được sử dụng trong cả công nghiệp tổng hợp hóa chất và công nghiệp tổng hợp hữu cơ. Do đó sản lượng phenol ngày càng tăng ở các nước và trên thế giới. Chúng ta có thể tham khảo bảng số liệu sau đây. Sản lượng phenol sản xuất trên thế giới theo các phương pháp sản xuất khấc nhau được trình bày ở bảng 1. Phương pháp Tây Âu Mĩ Nhật Châu Á Thế giới Năm 1973 1978 1989 1974 1989 1977 1985 1989 1989 Năng suất 1.14 1.48 1.45 1.25 1.9 0.28 0.4 0.6 5 PP Cumen(%) 87 88 93 87 98 100 99 96 PP Toluen(%) 8 10 7 2 2 3 Những pp khác (%) 2 9 2 Từ nhựa than đá 3 2 2 Các mục đích sử dụng phenol trong công nghiệp được đưa ra ở bảng 2. Mục đích sử dụng Tây Âu Mĩ Thế Giới Nhật 1973 1984 1974 1973 1989 Nhựa phenol 37 33 48 60 41 Caprolactam 22 25 15 21 Axit adipic 12 3 Bisphennol A 11 22 13 18 16 Anilin 2 9 3 Các sản phẩm khác 18 18 21 14 20 Lượng tiêu thụ 0.954 1.04 0.211 4.45 Trong công nghiệp chất dẻo phenol là nguyên liệu để điều chế nhựa phenol formandehit, bis phenol A để sản xuất nhựa policacbonat và nhựa epoxy. Trong công nghiệp tơ hóa học từ phenol sản xuất capolactam và axit adipic là nguồn nguyên liệu để tổng hợp sợi poly poliamit, sản xuất sợi tổng hợp capro và nilon. Trong nông nghiệp từ phenol có thể sản xuất được thuốc diệt cỏ dại và kích thích sinh trưởng của thực vật. Các dẫn xuất của phenol như fentaclophenol được dùng trong bản gỗ, chế phẩm của thuốc sát trùng (chống mối và chống mọt). Các sản phẩm nitro hóa được dùng làm thuốc nổ (axit picric). Phenol còn được ứng dụng để sản xuất dược liệu trên cơ sở sản xuất axit salisilic, aspirin. Ngoài ra phenol còn dùng làm dung môi để làm sạch các sản phẩm dầu, làm sạch dầu nhờn khỏi các hợp chất dị vòng, làm sạch axit sufuric trong qúa trình sản xuất nhựa lactam, acrilic. Do các ứng dụng đa dạng của phenol rất đa dạng trong công nghiệp vì thế việc nghiên cứu qúa trình sản xuất phenol là hết sức cần thiết. Chương I: CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ HOÁ HỌC CỦA PHENOL I. Tính chất vật lý của phenol Phenol là một hợp chất hữu cơ mà có một nhóm - OH liên kết trực tiếp với nguyên tử các bon của vòng bezen. Phenol là một chất rắn, có cấu trúc là các tinh thể hình lăng trụ, không có màu và có đặc tính là có mùi hơi hăng cay, phênol có điểm nóng chảy là 40,90C. Ở trạng thái hoà tan, nó là chất lỏng linh động, không có màu và không có vẩn đục. Ở nhiệt độ khoảng 68.40C phenol có thể hòa tan trong nước trong một giới hạn nhất định và tại nhiệt độ đó nó có thể hoà tan lớn nhất. Khi để lâu phenol ngoài không khí, phenol bị oxy hóa một phần nên có màu hồng và bị chảy rữa do hấp thụ hơi nước. Điểm kết tinh và điểm nóng chảy của phenol thấp hơn rất nhiều so với nước. Phenol có nhiệt độ sôi là 1820C. Phenol hoà tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ như là các hợp chất thơm, rượu, xetol, axit, ete nhưng lại ít tan trong các chất béo. Nói chung phenol là một chất độc gây bỏng nặng khi rơi vào da. Hỗn hợp của phenol và khoảng 10% khối lượng của nước được gọi là dung dịch phenol, bởi vì nó tồn tại ở trạng thái lỏng tại nhiệt độ phòng. Có thể nói rằng phenol là dung dịch thực nhất trong các dung dịch hữu cơ (các hydrocacbon thơm, rượu, xêton, ête, axit, các hợp chất halogenhydrocacbon..). Phenol tạo thành hỗn hợp đồng nhất với nước và các chất khác, chúng ta có thể tham khảo bảng số liệu sau đây. Bảng 1. Các hỗn hợp đồng nhất tạo thành do phenol. Cấu tử thứ hai Áp suất, kPa Điểm sôi, 0C Thành phần của phenol, % Nước 101.3 78.8 39.2 16.9 94.5 90.0 75.0 56.3 9.21 8.29 7.2 5.5 Isopropynbenzen 101.3 149 2 n-Propynbenzen 101.3 158.5 14 a- Metylstrylen 101.3 162 7 Các thông số vật lý và hoá học của phenol. Khối lượng phân tử 94.11 Nhiệt độ sôi 181.75oC Nhiệt độ nóng chảy 40.9 oC Tỷ trọng tương đối 0oC 1.092 20oC 1.071 50oC 1.050 Tỷ trọng hơi (không khí =1) 3.24 Độ nhớt tương đối (động) 20oC 11.41 mPa.s 50oC 3.421 mPa.s 100oC 1.5 mPa.s 150oC 0.67 mPa.s Nhiệt hoá hơi (182oC) 514 kj/kg Hằng số phân ly trong nước (20oC ) 1.28Ï10-10 Nhiệt tạo thành (20oC) 160 kj/kg Nhiệt cháy -32.590 kj/kg Nhiệt dung riêng 0oC 1.256 kjkg-1k-1 20oC 1.394 kjkg-1k-1 50oC 2.244 kjkg-1k-1 100oC 2.382 kjkg-1k-1 Nhiệt dung riêng (trạng thái hơi) 27oC 1.105 kjkg-1k-1 527oC 2.26 kjkg-1k-1 Điểm chớp cháy (DIN 51758) 81oC Giới hạn thấp nhất cháy nổ trong không khí ở 101.3kPa 1.3%V(50g/cm3) Nồng độ bão hoà trong không khí (20oC) 0.77 g/cm3 Nhiệt độ bốc cháy (DIN 51794) 5950C Nhiệt độ tự bốc cháy 7150C Điểm chớp cháy của hỗn hợp với nước 1-4% nước khoảng > 820C >4.5% nước > 1000C Điện trở suất ( 450C ) >1.8Ï107 V.m Hỗn hợp với 5% nước 4.9 Ï106 V.m Áp suất hơi bão hòa 200C 0.02 kPa 36.10C 0.1 kPa 48.50C 0.25 kPa 58.30C 0.5 kPa 690C 1 kPa 84.80C 2.5 kPa 98.70C 5 kPa 114.50C 10 kPa 137.30C 25 kPa 1580C 50 kPa 184.50C 100 kPa 207.50C 200 kPa 247.50C 500 kPa 2830C 1000 kPa II . Các tính chất hoá học của phenol. Trong phân tử phenol có oxy sự liên hợp (p-p) của electron tự do của nguyên tử oxy với các electron p của vòng bezen khiến cho liên kết -O-H phân cực hơn so với OH trong Alcol, đây là nguyên nhân gây ra tính axit của phenol. Do có hiệu ứng liên hợp mà mật độ e trong nhân tăng lên làm cho phenol có phản ứng thế electronphin cao hơn benzen. Phenol có hai trung tâm phản ứng: nhóm hydroxyl và nhân thơm. 1). Tính axit Phenol không những tác dụng được với kiềm mà còn tác dụng được cả với dung dịch kiềm. C6H5OH + NaOH ® C6H5ONa + H2O Phenol có tính axit mạnh hơn cả nước (Ka =10-10) nhưnh yếu hơn axit cacbonic ( Ka=10-5). Vì thế khi cho phenol tác dụng với axit vô cơ thì phenol bị giải phóng khỏi muối của nó C6H5O- + H2CO3 ® C6H5OH + HCO3- 2). Tạo thành ete. Phenol biến thành ete khi tương tác với alkyl halogennua trong dung dịch kiềm. ArOH ® ArO- ® ArOR + X- 3). Phản ứng nitro hóa . Phenol tác dụng với axit nitric đậm đặc biến thành 2,4,6 trinitro phenol (axit adipic) là nguyên liệu tạo cho thuốc nổ. OH OH O2N NO2 + HNO3 ® NO2 4). Phản ứng kolbe. Khi đun natri phenolate trong dòng CO2 tạo thành natri salisilat OH OH C=O + CO2 ® ONa 5). Phản ứng tạo alcol. Phenol phản ứng với formandehyt dùng xúc tác axit hay kiềm tạo thành monome để tổng hợp nhựa phenol formaldehyt. OH H2SO4 OH t0 + HCHO ® CH2OH ® Polime NaOH Phenol tương tự như là các enol của xyclohexadiennol, vì vậy hỗ biến xeton và enol nằm cân bằng để tạo ra xetol trong trong khối xêtol béo, về phenol nó được chuyển nhiều nhất từ dạng enol. Nguyên nhân của sự tạo thành trạng thái ổn định là quá trình hình thành hệ thống vòng thơm. Sự ổn định là rất lớn bởi vì sự đóng góp của o- và p- quinol trong cấu trúc. Trong quá trình hình thành anion phenolate, sự đóng góp của cấu trúc quinol có thể hình thành các điện tích dương. Có sự khác biệt giữa rượu no và phenol. Do vậy phenol tạo thành muối với dung dịch kali hydroxyt. Ở nhiệt độ phòng phenol có thể tạo ra từ muối với CO2. Tại nhiệt độ phòng, gần với nhiệt độ sôi củaphenol, phenol có thể chuyển các axit cacboxyl.axit axeton thành các muối của chúng và phenolate cũng được tạo thành. Quá trình đóng góp của o- và p- quinol là nguyên nhân gây ra thay đổi cấu trấu cho phép sự thay thế các electrolphil trong qúa trình phản ứng như là qúa trình clo hóa, sunfua hóa, Nitrat hóa, nitro hóa. Qúa trình đưa vào hai hoặc ba nhóm nitro trong vòng benzen có thể không thu được thu được, bởi vì đặc điểm của phenol theo hướng oxy hóa. Ví dụ như là theo sau quá trình nitro của clo benzen là quá trình thay thế chính clo bằng nhóm hydroxyl hoặc quá trìnhnitrat axit disunfophenol. Qúa trình nitro hóa ở vị trí para có thể tạo ra ở nhiệt độ đóng băng. Phenol rất dễ dàng phản ứng với hợp chất cacboxyl với sự có mặt của các xúc tác axit hoặc các xúc tác gốc. Focmal andehit phản ứng với phenol cho ta rượu hydroxylbezyl và tạo ra nhựa trong quá trình phản ứng. Quá trình phản ứng giửa axetol và phenol cho ta sản phẩm kép A. Trong quá trình phản ứng với sự có mặt của xúc tác axit, xúc tác này làm tinh khiết phenol trong quá trình tổng hợp phenol. Các olefil tinh khiết hoặc các hợp chất cacboxyl, oxit, có thể bị polyme hóa để tạo ra hợp chất có khối lượng phân tử lớn hơn. Sự dụng xúc tác H2SO4 hoặc sự thay đổi điện tích ion của các axit. Vì lý do đó có thể tách phenol một cách dễ dàng bằng con đường chưng luyện. Phenol rất dễ kết đôi với muối diazo tạo ra hợp chất có màu. Hợp chất được dùng làm độ nhạy cho quá trình trắc quang của phenol là khối diazo 4-nitroanilin. Axit Salixilic (axit 2 hydroxyl benzoic), có thể được sản xuất qua trình phản ứng Kolbe Schemist từ natri phenolate và cacbodioxit, bởi vì kali phenolate tạo ra hợp chất para. Quá trình akyl hóa và quá trình alxyl hoá của phenol có thể tạo ra với xúc tác AlCl3. Ete Diaryl có thể trong điều kiện khắc nghiệt. 200oC/Cu C6H5-ONa + Br- C6H5 C6H5 –O- C6H5 +NaBr Với các tác nhân oxyhoa phenol dễ tạo thành gốc tự do. Nó có thể dime hoá để tạo thành diphenol hoặc có thể oxyhoa sâu sắc tạo thành đihdoxybenzen và quinol.Vì gốc phenol tương đối bền vững nên phenol là gốc thích hợp và nó được sử dụng làm chất ức chế quá trình oxyhoa. Với với một lượng nhỏ phenol thì các tính chất trên có thể gây khó khăn cho quá trình tự oxyhóa Cumen. Chương II: CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PHENOL Một lượng nhỏ phenol (axit kỹ thuật ) được tách riêng từ nhựa và nhà máy sản xuất khí hóa than trong pha hơi có dùng nguyên liệu than biến tính cao khi luyện cốc (than antraxit ) và một số quá trình các bon hóa ở nhiệt độ thấp của than nâu cũng như là sản phẩm của phân xưởng cracking. Bằng các quá trình lớn hơn ta có thể thu được bằng cách oxyhoa benzen hoặc toluen. Các phương pháp sản xuất phenol trong công nghiệp như sau: 1. Qúa trình sunfua hoá benzen và quá trình sản xuất phenol bằng nhiệt nhân benzensunfua trong môi trường kalihydroxyt nóng chảy. 2. Qúa trình clo hoá benzen và thuỷ phân clo benzen bằng kali hydroxyt nóng chảy. 3. Qúa trình clo hoá benzen và quá trình thuỷ phân trong hơi nước của clo- bezen (Qúa trình Raschig, Raschig - Hooker, Gulf oxyclorit). 4. Qúa trình Alkyl hóa với propen tạo ra iso-propylben (Cumen). Qúa trình oxy hoá cumen tạo ra terta hydroperoxit phù hợp và được chia ra thành phenol và axetol (quá trình HooK). 5. Qúa trình oxy hóa axit Toluen tạo benzoic và tiếp tục oxy hóa decácbon tạo thành phenol. 6. Đehydrogen hỗn hợp cyclohexalnol-cyclohexaxnol. Tên của qúa trình chỉ là HooK (qúa trình oxyhoá cumen). Có thể nói qúa trình oxy hóa cumen rất quan trọng trong công nghiệp. Còn các quá trình khác được được đưa vào với lí do kinh tế. Trong qúa trình HooK, axetol được tạo thành như là một sản phẩm phụ. Tuy nhiên axetol không gây trở ngại cho sự phát triển của qúa trình này, bởi vì axetol có giá trị kinh tế rất cao trên thị trường. Hiện nay các nhà máy mới được xây dựng đều dựa trên qúa trình oxyhóa cumen. I. Qúa trình oxyhóa cumen (Qúa trình HooK). Qúa trình Cumen-phenol là cơ sở để tạo ra hydroperoxyt cumen. Qúa trình này có thể tách được phenol và axetol, đã được công bố vào năm 1994 bởi nhà hóa học H.HooK và S.Lang. Sau thế chiến thứ hai qúa trình này được ứng dụng với quy mô nhỏ. Nhà máy đầu tiên được xây dựng và đi vào hoạt động năm 1952 mang tên Dio Shawwgon tại Canada và đã cho sản lượng khoảng 8000 tấn phênol trong một năm. Ngày nay phenol được sản xuất cũng chính là nhờ vào quá trình này. Trong các nhà máy ở Mĩ, Canada, Italia, Nhật, Tây Ban Nha, Ấn Độ, Mexico, Braxin, Đông Âu, và nước Đức với sản lượng đạt trên năm triệu tấn mỗi năm. Có các phụ gia làm nguồn nguyên liệu rất tốt cho các qúa trình khác và có giá trị kinh tế to lớn. Vấn đề ăn mòn không xảy ra, và tất cả các giai đoạn phản ứng đều làm việc trong điều kiện bình thường với hiệu suất cao. Điều này quyết định sự phát triển nhanh của qúa trình này. 1.Cơ sở lí thuyết của qúa trình Có hai giai đoạn phản ứng tạo thành trong qúa trình sản xuất phenol từ Cumen. 1.trình oxyhóa Cumen với oxy tạo ra Cumen hydroperoxit. CH3 CH3 HC CH3 H3C C OOH + O2 ® 2. Qúa trình tách Cumen hydroperoxit với sự có mặt của một số axit trung bình tạo ra phenol và axetol. Tốc độ oxy hóa cumen bằng không khí khi không có xúc tác hay chất khởi đầu thì rất nhỏ, vì vậy quá trình tiến hành trong nhũ tương nước kiềm (pha phân tán là cumen) với một lượng nhỏ hydroperoxit cumen sẽ giúp tăng tốc độ của giai đoạn khởi đầu phản ứng. Mức độ biến đổi của của cumen đạt đến 30% vì vậy khi tiếp tục tăng nồng độ oxy hóa trong điều kiện của qúa trình se xảy ra sự phân huỷ peroxit và tạo thành những hợp chất phụ khác. CH3 H3C C OOH OH + H3C – CO –CH3 Sau khi oxy hóa hỗn hợp phản ứng , để tách lắng lớp hydrocacbon rồi đem đi phân huỷ trong môi trường axit, còn nước kiềm đem quay về phản ứng oxy hóa để phân hủy hydroperoxit người ta cho axit H2SO4 loãng vàđược làm xúc tác cho qúa trình. Dưới áp suất đó không nhất thiết tách hydroperoxit ra khổi cumen có lẫn trong hỗn hợp . Qúa trình phân huỷ hydroperoxit thành phenol và axeton là phản ứng toả nhiệt (255kj/ mol), khi thêm H2SO4 đậm đặc ngay cả một lượng không đáng kể thì sự thuỷ phân xảy ra điều hoà. Đồng thời cùng với sự phân hủy hydroperoxit thành phenol và axetol qúa trình còn tạo thành các sản phẩm phụ là axetolphenone và metanol (đặc biệt ở nhiệt độ cao). CH3 OH H3C C OOH H3C C O ® + CH3OH Ngoài ra phân hủy hydroperoxit đôi khi cũng xảy ra sự tách oxy và tạo thành rượu bậc ba là dimetylphenyl metanol. CH3 CH3 H3C C OOH ® H3C C OH +1/2O2 Khi có mặt H2SO4 dimetylphenyl metanol dễ dàng tách nước và biến thành a-metylstyren (có nhiệt độ sôi là 165.50C). CH3 CH3 H3C C OH C CH2 ® + H2O Các phản ứng biến đổi sẽ tạo nhiều sản phẩm khác không chỉ giới hạn ở các phương trình trên. Hỗn hợp đem đi tinh luyện để tách axetol, cumen, a-etylstyren, phenol và cặn bao gồm phenol, axetolphenon và các sản phẩm ngưng tụ có nhiệt độ sôi cao. Cumen dư quay lại oxy hóa không được có a- metylstyren bởi vì hợp chất không no này kìm hãm phản ứng tạo thành hydroperoxyt. Nhưng việc tách a- metylstyren phức tạp do đó người ta thích biến đổi nó thành Cumen bằng cách Hydro hóa có xúc tác. CH3 CH3 C CH2 H3C C H + H2 ® Phản ứng trên tiến hàmh trong pha lỏng với xúc tác là Ni, nhiệt độ là 1000C và áp suât không lớn. Mô tả qúa trình. Qúa trình oxyhóa Cumen với sự có mặt của không khí hoặc không khí giàu oxy. Qúa trình này được xảy ra trong cấc thiết bị bằng thép hoặc hợp kim. Qúa trình thực hiện trong ba tháp, nó có thể cao hơn 20m, người ta thường sử dụng các tháp phun được kết nối với nhau để thuy được thời gian lưu phân bố tối ưu. Dãy tháp được dùng phổ biến trong công nghiệp gồm có từ hai đến bốn cái tháp phản ứng. Qúa trình phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 90oC đến 120oC và ở áp suất khoảng 0.5 đến 0.7Mpa. Khí thải từ thiết bị phản ứng được làm lạnh từ hai bồn ngưng tụ các chất hữu cơ tinh khiết. Nước được sử dụng để làm mát ở giai đoạn đầu tiên của qúa trình và làm lạnh ở giai đoạn kế tiếp. Qúa trình oxy hóa Cumen là qúa trình xúc tác lưu chuyển tự động, tốc độ của phản ứng tăng với sự tăng của nồng độ hydrroperoxit. Các tháp thấp có thể được dụng nhanh xúc tác như là Kimla pheta cyanua. Các hợp chất tạo thành song song với sự phân huỷ của hydroperoxit. Tuy nhiên chúng không được sử dụng trong công nghiệp. Qúa trình phản ứng là toả nhiệt khoảng 800kj/kg Cumen hydroperoxit. Nhiệt của phản ứng được lấy ra nhờ qúa trình làm mát. Sản phẩm phụ chính của qúa trình. Các sản phẩm được tạo thành do sự phân huỷ nhiệt hydroperoxit Cumen. Nó xảy ra trong khoảng nhiệt độ lớn hơn 130oC. Các hợp chất lưu huỳnh như là sufua, di sunfua, thiol, sunfuaoxit thiophel và phenol gây ức chế qúa trình tự oxy hóa và nó bắt buộc phải chuyển khỏi Cumen. Hàm lượng oxy trong khí thải từ các thiết bị phản ứng là khoảng 1 đến 6 % thể tích. Nồng độ oxy tới hạn trong trong qúa trình cháy của hỗn hợp cumen- nitro- oxy là vào khoảng 8.5% thể tích với áp suất phản ứng khoảng 0.5 đến 0.6 MPa. Hơi nước trong pha khí dẫn đến hệ thống nhẹ hơn khí trơ. Nồng độ oxy tới hạn vào khoảng 1% thể tích, nồng độ này cao hơn nồng độ trong tháp. Giới hạn nổ của hỗn hợp không khí và hơi Cumen là khoảng 0.8 đến 8.8% thể tích Cumen ở áp suất thường. Ơ áp suất 0.5 Mpa trên giới hạn nổ 10.3% thể tích Cumen. Hỗn hợp qúa trình oxy hóa chứa khoảng 20 đến 30% hydroperoxit Cumen. Nếu qúa trình phản ứng xảy ra trong hệ thống alkali-stabol, hỗn hợp oxy hoá được rửa sạch bằng nước và các muối vô cơ trước qúa trình phản ứng. Phenol được chưng luyện trong khoảng trống từ hỗn hợp qúa trình oxy hóa ta thu được nồng độ hydroperoxit khoảng 65 đến 90% trước khi tách ra
Luận văn liên quan