Tổng Hợp Cumen và sản xuất Bis Phenol A

Trường Đại học Bách Khoa Hà NộiViện kỹ thuật Hóa họcBộ môn Công nghệ Hữu Cơ – Hóa Dầu GVHD : PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Nhóm :Nguyễn Hữu Linh 20113095Nguyễn Thị Hồng Chuyên 20112818 Trần Vũ Lâm 20103207Lường Quốc Khỏe 20091483Hoàng Ngọc Tự 20103753 Đề tài : Tổng Hợp Cumen và sản xuất Bis Phenol ANội Dung Company LogoĐộng học quá tình sản xuất cumenTính chất của nguyên liệu và sản phẩm Mở đầu Các phương pháp công nghệ sản xuất cumen Mở đầu Cumen lần đầu tiên được tổng hợp trong Chiến Tranh Thế Giới Thứ II để làm nhiên liệu do nó có nhiệt và trị số octan cao, nhưng lại không kinh tế. Công nghệ hiện nay thì cumen là sản phẩm phụ của quá trình catalytic refoming và steam cracking. Khoảng 98% lượng cumen được sản xuất trên thế giới hiện nay được dùng làm nguyên liệu trong nhà máy sản xuất phenol và xeton, =>sản lượng cumen phụ thuộc vào thị trường tiêu thụ phenol và xetonKhái quát về CumenCông thức phân tử C9H12 Cumen còn gọi là 1- metyletyl benzen hoặc Isopropyl benzen hay 2- phenyl propanLà hydrocacbon thơm,dẫn xuất của benzen => Do đó nó cũng có những tính chất hóa lý đặc trưng.Ứng dụng của CumenKhoảng 98% lượng cumen được sản xuất trên thế giới hiện nay được dùng làm nguyên liệu trong các nhà máy sản xuất phenol và axetonCumen được sử dụng trong sản xuất sắt, cao su, thép và bột giấy và công nghệ liên quan đến quá trình oxy hóa phenol Benzen  Ở nhiệt độ thường là chất lỏng không màu, không tan trong nước và có mùi thơm. Benzen là chất độc gây ung thư. => Vận chuyển,bảo quản và sử dụng phải cẩn thận PropylenTính chất Vật lý Khối lượng pt:42,08 (đvC) Nhiệt nóng chảy -185,2 oC Nhiệt độ sôi -47,6 oC Áp suất hơi ở 25 oC :8690 tor Đ/K thường : chất khí không mùi,không màu,không độc Dễ cháy nổ II.3 Xúc tác cho phản ứng. Đầu tiên là các xúc tác pha lỏng như HCl, H2SO4, H3PO4đ, HF, AlCl3,...Ngày nay, là Zeolit với các loại khác nhau chủ yếu là 5 loại sau : β-Zeolit, Zeolit Y, ZSM-12, MCM-22 và Mordenit.Zeolit với tính chất ưu việt như ở thể rắn, bền với nhiệt, có bề mặt riêng lớn, và độ chọn lọc cao là những yêu tố giúp nâng cao hiệu quả của quá trình. Ngoài ra nó còn có độ bền hóa lý cao, dễ tái sinh và mất mát ít nên ngày càng được ưa chuộng.III. Các công nghệ sản xuất cumen.III.1 Công nghệ SPA.Hình 1. Sơ đồ công nghệ SPA sản xuất cumen của hãng UOP.III.2 Công nghệ sử dụng AlCl3Hình 2. Công nghệ sản xuất cumen sử dụng xúc tác AlCl3.III.3 Công nghệ sử dụng xúc tác Zeolit. Công nghệ này khắc phục được hầu hết các nhược điểm đã tồn tại ở các công nghệ sản xuất cumen trước đây.- Khắc phục tính ăn mòn thiết bị và vấn đề phát thải ra môi trường các chất độc hại- Thu được hiệu suất và độ tinh khiết của sản phẩm cao trong khi vốn đầu tư và năng lượng tiêu thụ giảmNhu cầu cumen có độ tinh khiết cao tăng do nhu cầu cho các công nghệ sản xuất nhựa polycacbonat Công nghệ sản xuất cumen mới này được rất nhiều hãng phát triểnIII.3.1 Công nghệ Mobil/ Badger.Công nghệ này dựa trên loại xúc tác MCM-22Hình 3. Sơ đồ công nghệ sản xuất cumen của Mobil/ Badger.Đặc trưng chính của công nghệ Mobil/Badger là:- Tỷ lệ benzen/propylen thấp- Thiết bị phản ứng nhỏ và đơn giản- Chưng cất đơn giản, hiệu suất gần đạt hiệu suất cân bằng- Nguồn nguyên liệu linh hoạt và rất thân thiện với môi trường Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp nhưng sản phẩm có độ tinh khiết cao trên 99.97%.Công nghệ Mobil/Badger tăng công suất khoảng 30 đến 100% với vốn đầu tư nhỏ nhất.Đến năm 1999, có 7 nhà máy đang vận hành với tổng công suất ước đạt hơn 45% nhu cầu của thế giớiCó 5 nhà máy khác đang thiết kế và xây dựng với công suất ước tính đáp ứng được hơn 20% nhu cầu cumen của thế giới.Yếu tốTiêu thụ ( tấn )Chi phí chuẩn $Chi phí sản xuất % Benzen0.65122653Propylen 95%0.35116739Nhiệt và điện1600MJ51Xúc tác và hóa chất31Bảng . Chi phí để sản xuất một tấn cumen của Mobil/ Badger.III.3.2 Công nghệ Q-Max .Hình 4. Sơ đồ công nghệ sản xuất cumen theo Q-max.Sản phẩm cumen thu được từ công nghệ này có độ tinh khiết cao(99.96-99.97% theo khối lượng).Xúc tác zeolit dùng trong công nghệ này không có tính ăn mòn vật liệu và cho phép công nghệ vận hành ở điều kiện mềm Do vậy, các thiết bị trong dây chuyền công nghệ có thể được làm từ thép carbon thường. Thời gian sống của xúc tác kéo dài 5 năm hoặc có thể lâu hơn.Hiện nay,có khoảng 14 nhà máy sử dụng công nghệ Q-Max với tổng năng suất đạt 4.1 triệu tấn cumen/năm.Hiệu suất tạo cumen đạt 99.7% và có thể cao hơn.III.3.2 Công nghệ CDTech.Công nghệ CDTech là công nghệ tiên tiến sử dụng kỹ thuật chưng cất xúc tác.Hình 5. Sơ đồ công nghệ sản xuất cumen của CDtech.Sản phẩm cumen sản xuất từ công nghệ này có độ tinh khiết thấp nhất là 99.95% hiệu suất tạo sản phẩm chính và khoảng trên 99.7%.Bảng. Chi phí, tiêu chuẩn để sản xuất một tấn CumenPropylen0.353 tấnBenzen0.630 tấnHiệu suất99,7%Điện8KWhNhiệt lượng0.5 × 106 kcalNước lạnh12 m3Chỉ số brom dưới 2 nên trong dây chuyền công nghệ không cần thiết bị xử lí sét. Bis phenol A tính chất và công nghệ sản xuấtGiới thiệu về Bisphenol A (BPA) +Bisphenol A (BPA) được sáng chế vào năm 1891.+Nó là hợp chất hữu cơ tổng hợp tương đối nhỏ với khối lượng phân tử là 228. +Nó là một loại bột màu trắng, và nó thường được sử dụng chủ yếu như một monomer 2 chức trong sản xuất nhựa polycacbonat và nhựa epoxy, chất chống oxy hóa trong PVC.Tỉ trọng ở 200C 1.04 g/cm3Tỉ trọng ở 160 0C 1.065 g/cm3Mật độ 0.492 g/cm3Nhiệt độ sôi ở áp suất 101,3 KP a3600C Nhiệt độ sôi ở áp suất 1.4 KPa2400C Nhiệt độ sôi ở áp suất 0.4 KPa  2220CNhiệt độ bay hơi ở 101,3KPa 404 J/GĐiểm chớp cháy 2270CNhiệt độ đánh lửa 519 0CTan trong nước ở 830C 0.344% khối lượng Tan trong Axeton,rượu Tốt Tan trong methylen cloride 1% khối lượng 2. Ứng dụngĐĩa CD , DVD, BLU-RAY,và đĩa khácĐèn mái nhàPhủ ngoài cho tấm pin mặt trờiModule mái trong xe ô tôKính an toàn và kính che mặt bảo vệMũ bảo hiểmKính mátChai nước tái sử dụngMái nhà của sân vận động thể thaoMũ an toànThiết bị y tế (oxygenators máu,hô hấp, dialysers, điều hành duy nhất sử dụng công cụ)Vỏ cho các thiết bị điện tử (tế bào điện thoại, máy ảnh, máy sấy tóc, máy vi tính,TV, máy pha cà phê)Ấm đun nước điệnThiết bị điện, chẳng hạn như cổng kết nối hoặc chuyển mạchĐèn pha trong xe ô tô3. Các nhà sản xuất trên thế giớiThượng Hải Righton Công ty TNHH Trung QuốcBayer Polyme Baytown, TexasDow Chemical Freeport, TexasSabic Innovative Plastics Burkeville, AlabamaSabic Innovative Plastics Mount Vernon, IndianaHEXION Hóa chất Deer Park, TexasSunoco Hóa chất Haverhill, OhioKesar Loteparhuram, Ấn Độ.Hóa chất Idemitsu Pvt.Ltd.Kesar petroproducts PVT. Ltd Ấn ĐộMitsubishi hóa chất LtdNguyên liệu sản xuất Bisphenol a+ Sản xuất từ phenol và axeton+ Phenol trước kia được chiết xuất từ nhựa than đá;+ Axeton được sản xuất từ chưng cất muối axetat (Ca) hoặc oxy hóa trực tiếp propen để tạo ra 2 –propanol tiếp tục oxi hóa để tạo ra axeton+ Ngày nay, khoảng 83% axeton và phenol được sản xuất qua phương pháp cumenĐiều kiện phản ứng: + Công nghệ của Mitsui chemical Nhật Bản sử dụng xúc tác HCl, nhiệt độ phản ứng trong khoảng 50’C, trong thiết bị khuấy trộn vài giờ;+ Công nghệ nhựa trao đổi ion với nhiệt độ khoảng 75’C và 4,4 bar;Công nghệ sử dụng xúc tác HCl:Công nghệ sử dụng nhựa trao đổi ion làm xúc tácChỉ tiêuQT sử dụng xúc tác HClQT sử dụng nhựa trao đổi ionĐộ tinh khiết99%99.93 ÷ 99.98%Mức độ tiêu thụ phenol (kg/t)860835Mức độ tiêu thụ axeton (kg/t)275265Yêu cầu dòng năng lượng (GJ/t)12.56.0Thời gian sống của xúc tác (năm)10>15Vấn đề ngộ độcNguy cơ rất lớnKhôngXử lý axitCần xử lý axitKhông Xử lý nươc thảiCần xử lýKhông Độ chuyển hóaThấpCao Tỉ lệ tuần hoànCao ThấpMức độ đầu tưCao ThấpMức độ tiêu thụ năng lượngCao ThấpPhí duy trìCao ThấpSố giai đoạnNhiềuÍt Xúc tácHClNhựa trao đổi ion hoạt tính caoKết luậnQua quá trình sản xuất ta thấy được công nghệ sản xuất bisphenol A ứng dụng công nghệ mới, sử dụng nhựa trao đổi ion đã thay đổi được điều kiện về môi trường cũng như giảm thiểu được sự ảnh hưởng tới sức khỏe của con người;Tuy nhiên Bisphenol A có nhiều ứng dụng trong thực tế nhưng lại mang lại tác hại rất lớn về sức khỏe của con người ,đặc biết là về sự phát triển hooc môn và phát triển các tế bào ung thư,vì thế nên chúng dần được loại bỏ .Cảm ơn các bạn đã chú ý lắng nghe