Tiểu luận Tổng hợp hữu cơ

ưng cất Trung hòa acid Muối Kiềm - Thuyết minh sơ đồ. Từ nguyên liệu etylen, H3PO4, nước có lẫn axetylen và etan. Được 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 trong hai pha, pha lỏng và pha khí, phản ứng phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc giữa hai pha nên phản ứng đảm bảo nhiệt độ và áp suất, dẫn qua thiết bị trung trung hòa, ở thiết bị trung hòa người ta cho kiềm vào trung hòa axit thành muối. Và cho qua thiết bị chưng cất và thiết bị làm lạnh loại bỏ muối vô cơ cho sản phẩm qua thiết bị phân pha, tách thành hai pha, pha khí dẫn quay lại bình phản ứng, pha lỏng dẫn vào thiết bị chưng cất, tháp chưng cất phân đoạn, dietyl ete và acetandehit nhiệt độ sôi thấp được cất ra làm lạnh, etanol có nhiệt độ sôi cao hơn dẫn vào tháp ngưng tụ làm sạch thành côn etylic. * Phương pháp cộng acid H2SO4, CH2=CH2 + H2SO4 → CH3– CH2OSO3H CH3– CH2OSO3H + H2O → C2H5OH + H2SO4 Thiết bị thủy phân Tháp chưng cất Nguyên liệu Thiết bị phản ứng Thiết bị ngưng tụ Ancol etylic Tháp chưng cất Thiết bị tách muối Muối vô cơ Tháp ngưng tụ Trung hòa acid Tháp ngưng tụ Đietylete Thuyết minh sơ đồ. Nguyên liệu ban đầu là C2H4 được cho vào thiết bị phản ứng, tại thiết bị phản ứng C2H4 được cho tác dụng với H2SO4 ở nhiệt độ từ 70à800C và 20à 25atm. Sản phẩm sau phản ứng được cho vào thiết bị thủy phân ở nhiệt độ 90 à 1000c và 5 atm để thủy phân CH3CH2OSO3H thành hỗn hợp C2H5OH và H2SO4 đồng thời trong thiết bị còn có ete etylic. Đưa hỗn hợp vào thiết bị chưng cất thu etanol và ete etanol, acid và có lẫn etanol tách ra khỏi hỗn hợp đem đi trung hòa acid bằng kiềm thu được các muối vô cơ và etanol và nước được tách ra đưa vào thiết bị chương cất, ở thiết bị chưng cất phân đoạn dựa vào nhiệt độ sôi của từng chất ta thu được hai sản phẩm đem đi ngưng tụ thu được etanol và dietylete. * Ưu điểm của phương pháp trực tiếp xt H3PO4 Phương pháp này về mặt công nghệ, quá trình chỉ tiến hành trong một giai đoạn Không cần thiết phải tái sinh H3PO4 Hiệu xuất cao tạo được rượu 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) * Nhược diểm : Áp xuất cao từ 60 à80atm Nhiệt độ cao 280 à3000C * Ưu điểm của phương pháp gián tiếp xt H2SO4 Áp suất thấp 20 – 25 atm Nhiệt độ phản ứng thấp 70 – 80oC * Nhược điểm Nồng độ H2SO4 cao Thu cồn có nồng độ thấp 3. Trình bầy mục đích của các công đoạn điều chế etylic bằng phương pháp lên men. Nguyên liệu sàng Cân Nghiền Nấu Đừơng hóa Lên men Chưng cất Cồn cao độ * 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 quaù trình sau. - Nghieàn: phaù boû maøng teá baøo giuùp teá baøo deã hoà hoùa. * Nghieàn nguyeân lieäu Phaù vôõ caáu truùc maøng teá baøo thöïc vaät, taïo ñieàu kieän giaûi phoùng haït 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 xuùc ñöôïc vôùi tinh boät. - Taïo ñieàu kieän bieán chuùng thaønh traïng thaùi hoøa tan trong dung dòch. Ñaây laø quaù trình ban ñaàu nhöng raát quan troïng trong saûn xuaát röôïu etylic. * Ñöôøng hoùa dòch chaùo. Duøng enzym amylaza ñeå chuyeån hoùa tinh boät thaønh ñöôøng deã leân 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 cuøng vôùi nhieàu saûn phaåm trung gian khaùc. * Chöng caát vaø tinh cheá coàn - Chöng caát: taùch röôïu vaø caùc taïp chaát deã bay hôi khoûi giaám chín. Keát quaû nhaän ñöôïc laø röôïu thoâ hoaëc coàn thoâ - Tinh cheá hay tinh luyeän: taùch caùc taïp chaát khoûi coàn thoâ vaø naâng cao noàng ñoä coàn. 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 hợp tối ưu trong quá trình nấu gián đoạn là pH = 3.5 ở pH này đường bị phân hủy ít nhưng nếu tiến hành nấu ở pH này thì trong quá trình nấu cần cho thêm acid để tránh tình trạng tinh bột 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 boät bieán tính gaây kheùt, chaùy, sinh ra vò ñaéng. Quá trình nấu gián đoạn được thực hiện trong cùng 1 nồi vì vậy tinh bột sẽ bị nấu ở áp suất và nhiệt độ cao trong thời gian dài vì vậy lượng tinh bột bị lão hóa sẽ tăng khi làm lạnh. Trong quá trình nấu ta cho thêm acid H2SO4 thì quá trình thủy phân tinh bột xảy ra nhanh hơn, làm cho quá trình nấu diễn ra nhanh hơn, cháo nhanh chín. Như vậy sẽ giảm được lượng tinh bột bị lão hóa. Tuy nhiên khi cho acid vào sẽ làm thiết bị nhanh bị mòn do tác dụng oxh của acid. Khi nấu xong phải dùng xút hoặc Na2CO3 để trung hòa tới pH thích hợp cho hoạt độ của amylaza. 5. Taïi sao laïi goïi laø naáu baùn lieân tuïc? Sôû dó goïi laø phöông phaùp naáu baùn lieân tuïc vì phöông phaùp naøy cuõng 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 boä vaø 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 biến chúng thành dạng hòa tan trong dung dịch thành dịch cháo. Nguyên tắc: + Khi đun nguyên liệu với nước sẽ xảy ra hiện tượng trương nở, hòa tan các chất kết dính giữa các tế bào dẫn đến làm giảm độ bền cơ học của nguyên liệu. + Khi nấu hạt nguyên liệu ở nhiệt độ 120 – 1350C các chất pectin sẽ trương 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 và hòa tan vào dung dịch. Có thể nói nấu nguyên liệu là công đoạn ban đầu nhưng rất quan trọng trong sản xuất rượu etylic, các công đoạn tiếp theo có hiệu quả hay không phụ thuộc rất nhiều vào kết quả nấu nguyên liệu. Có 3 phương pháp nấu nguyên liệu: nấu gián đoạn, nấu liên tục và nấu bán liên tục. Phương pháp nấu Nấu liên tục Nấu bán liên tục Nấu gián đoạn Đặc điềm Quá trình nấu chia thành 3 giai đoạn và thực hiện trong 3 thiết bị khác nhau: nồi nấu sơ bộ, nồi nấu chín và nồi nấu chín thêm. Quá trình nấu chia thành 3 giai đoạn và thực hiện trong 3 thiết bị khác nhau: nồi nấu sơ bộ, nồi nấu chín và nồi nấu chín thêm. Nấu sơ bộ và nấu chín là gián đoạn, nấu chín thêm là liên tục. Toàn bộ quá trình nấu được thực hiện trong cùng một nồi. Trong quá trình nấu có thể cho thêm H2SO4 300 bome`( 2-4 kg/tấn nguyên liệu) Ưu điểm Tận dụng được nhiều hơi Cho phép nấu ở nhiệt độ thấp hoặc thời gian ngắn --> giảm tổn thất đường nên tăng hiệu suất quá trình. Giảm thời gian nấu ở nhiệt độ và áp suất cao. Giảm tổn thất đường tăng hiệu suất quá trình. Tiết kiệm được 15 – 30% lương hơi. Ít tốn vật liệu để chế tạo thiết bị. Thao tác đơn giản. Nhược điểm Nguyên liệu phải được nghiền thật nhỏ. Điện, hơi, nước phải ổn định. Tốn nhiều kim loại để chế tạo thiết bị nấu. Tốn năng lượng (hơi). Nấu lâu ở nhiệt độ và ấp suất cao nên gây tổn thất đường nhiều. 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 hoïc ñeàu taêng giaûm theo nhieät ñoä. Nhöng vôùi phaûn öùng enzym söï gia taêng nhieät ñoä chæ trong giôùi haïn nhaát ñònh khoaûng 55 – 600C vaø tuaân 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 ñoä toái öu Nhieät 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 khaû naêng chòu nhieät cuûa enzym. Vì vaäy trong thöïc teá saûn xuaát ngöôøi ta luoân tìm caùch ruùt ngaén thôøi gian ñöôøng hoùa hay haï thaáp nhieät ñoä xuoáng thaáp hôn 2 –30C so vôùi t0 toái öu nhaèm giaûm söï maát hoaït 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 boät cuûa amylaza. - Taêng nhieät ñoä thì pH seõ taêng. 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 neân ñoä chua cuûa dòch ñöôøng ñöôïc ñöa vaøo töø nguyeân lieäu naáu vaø cheá phaåm enzyme. * AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä enzyme. Khi taêng hoaït ñoäng cuûa enzym thì toác ñoä thuûy phaân tinh boät taêng 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 tæ leä 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 bôûi nöôùc coù laãn amoniac - Bieän phaùp: söûa chöõa ngay thieát bò, caàn xöû lí nöôùc duøng cho noài hôi. * Thôøi gian oxhoa nhanh. - Ảnh höôûng: söï coù maët cuûa caùc hôïp chaát khoâng no ( CH2 = CH-CHO vaø CH3CH=CH-CHO ) vaø hôïp chaát chöùa löu huyønh, acrolein (H2S vaø SO2). - Nguyeân nhaân: nguyeân lieäu quaù xaáu, laáy saûn phaåm trung gian ít, nguyeân lieäu phuï khoâng ñaûm baûo. - Bieän phaùp: Xaû nhieàu hôi thöøa khi naáu. Taêng tieâu hao hôi vaø chæ soá hoài löu ôû thaùp tinh. Taêng laáy coàn ñaàu vaø daàu fusel. Kieåm tra 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 laø caùc taïp chaát trung gian vaø taïp chaát ñaàu. -Nguyeân nhaân: thaùp laøm vieäc keùm, do nguyeân lieäu quá xaáu, haït bò 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 ñaàu vaø löôïng fusel laáy ra. Khi naáu caàn xaû hôi thöøa nhieàu hôn, ngaên ngöøa bò nhieãm khuaån. * Haøm löôïng ancol metylic taêng. - Aûnh höôûng: haøm löôïng metylic taêng quaù cho pheùp khoâng thoûa maõn 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 thaùp aldehyt, giaûm löôïng saûn phaåm laáy ra. * Muøi & vò khoâng ñaëc tröng cho coàn laøm töø nguyeân lieäu thöïc phaåm. - Ảnh höôûng: Taêng haøm löôïng ester coù nguoàn goác töø taïp chaát trung 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 IZOPREN Trình bày và thuyết minh sơ đồ công nghệ sản xuất izopren với nguyên liệu dầu 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 Thiết bị đun nóng Tháp chưng cất Thiết bị làm lạnh Thiết bị đun nóng Tháp chưng cất Thiết bị trao đổi nhiệt Thiết bị phản ứng Izo pren * Thuyết minh sơ đồ Quá trình tổng hợp izopren chia làm hai giai đoạn, giai đoan đầu tổng hợp rượu không no và dioxin, giai đoạn sau loại nước tạo izopren Giai đoạn đầu: từ những nguyên liệu izobutan và fomandehit dưới xúc tác H2SO4, được dẫn vào thiết bị phản ứng, thiết bị phản ứng chia làm hai pha, pha dung dịch nước và pha khí, pha nước có khuynh hướng chìm xuống dưới, pha khí chuyển động lên tiếp tục phản ứng, pha nước được dẫn qua thiết bị chưng cất, ở thiết bị chưng cất phân đoạn liên tục thu hồi fomandehit dẩn quay lại tháp phản ứng, sau đó cho hỗn hợp đi qua thiết bị đun nóng loại bỏ methanol và điol rồi trung hòa hỗn hợp bằng kiềm, dẫn hỗn hợp qua tháp chung cất loại muối ra khỏi hỗn hợp, hỗn hợp còn lại rượu không no (terbutylic ) và dioxin còn có lẫn izo buten rồi cho vào tháp chưng cất thu hồi lượng iso pren chua phản ứng quay lại tháp phản ứng chuyên hỗn hợp qua giai đọan sau. Giai đọan sau: hỗn hợp được đưa vào tháp chưng cất và qua thiết bị đun nóng và thiết bị trao đổi nhiệt dẫn hỗn hợp vào thiết bị phản ứng để loại nước thu được izopren và isobutan do dioxin bị thủy phân dẫn hỗn hợp qua thiết bị chưng cất phân đoạn tách isobutan ra cho trỏ lại tháp phản ở giai đoạn đầu. Iso pren được chưng cất phân đoạn. Iso pren được làm sạch bằng cách rửa bằng nước rồi chưng cất phân đoạn liên tục. Ở những công đọan để tránh isopren bị trùng hợp người ta then vào những chất ức chế. 1. Viết các phương trình phản ứng nếu có thể xảy ra trong quá trình sản xuất isopren theo phản ứng cộng anken và fomandehit. * Phản ứng tạo rượu 3_metyl buten_1_ol CH3 – 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 + CH3OH diolxan | CH3 * Phản ứng tạo rượu 3 – metyl butan 1.3 diol OH | CH2 = C = CH2 + 2 HCHO → CH3 – C – CH2 – CH2 – OH | CH3 OH | CH3 – C – CH2 – CH2 – OH → CH2 = C – CH = CH2 + 2H2O | | CH3 CH3 ACRILONITRIL 1. Trình bày sơ đồ công nghệ sản xuất Acrilonitril bằng phương pháp amoni propilen, thuyết minh sơ đồ chỉ rõ điều kiện của mỗi công đoạn. * Sơ đồ công nghệ sản xuất acrilonitril bằng amoni propilen: Nguyên liệu Tháp bốc hơi Thiết bị phản ứng Thiết bị tạo áp suất Thiết bị hấp thụ Thiết bị làm lạnh Thiết bị hấp thụ Tháp chưng cất Gia nhiệt bốc hơi Trích li Thiết bị tách Lò sấy Thiết bị tách Tháp chưng cất Acrylonitril tinh khiết HCN Acetonnirinl Xyanohydrin fomandehit * Thuyết minh Sơ đồ: Từ nguyên liệu amoni và potylen đưa vào tháp bốc hơi, sau đó hỗn hợp này được đưa vào thiết bị phản ứng cùng với không khí, nhiệt độ ở tháp phản ứng khoảng 420 – 470oC và áp suất 0.2 mpa với tỷ lệ thích hợp, và thiết bị phản ứng có bộ phân làm nguội bởi hơi nước ngưng tụ, thu được sản phẩm dẩn vào thiết bị tạo áp, thiết bị này sinh hơi áp suất trung bình, sau đó đưa hỗn hợp vào thiết bị hấp thụ để làm xạch amoniac bằng acid sunfuric tạo thành amonisufat được làm lạnh và hoàn lưu acid sunfuric lại thiết bị hấp thụ sản phẩm không bị hấp thụ được dẫn vào thiết bị hấp thụ tiếp theo, để hấp thụ acrylonitril và acid xynilic, axetonnil bằng hơi nước và còn thải phần khí không bị hấp thụ ra ngoài, sản phẩm hấp phụ được đưa vào thiết bị gia nhiệt và bốc hơi tách nước ra khỏi hỗn hợp và hoàn nguyên trở lại thiết bị hấp phụ, rồi dẫn chúng vào tháp chưng cất, thiết bị này chưng cất phân đoạn để tách acid xinylic đưa ra ngoài, dẫn hỗn hợp còn lại qua thiết bị trích li, thiết bị này tạo hỗn hợp đẳng phí acrilonitril và nước, được tách ra khỏi hổn hợp, phần còn lại là hỗn hợp nước axetonitrin, xyanohydrin và fomandehit, được chia làm hai lớp trong thiết bị tách lớp nước đưa trở lại vào thiết bị trích li, dung dịch nước acrylonirin và nước được đưa vào lò sấy và dẫn qua thiết bị tách thiết bị này và thiết bị sấy được hồi lưu qua lại để tách nước 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 trước khi đưa vào thiết bị phản ứng phải đươc bốc hơi nhằm tăng tốc độ của phản ứng, cần cho dư lương NH3 để giảm hiêu suất tao thành CO2 và aldehyt trong thiết bị phản ứng luôn giữ ở nhiệt độ 420÷4700c , áp suất 0,2 Mpa, đó là đk tối ưu để độ chuyển hóa popylen là lớn nhất ở giai đoạn hấp thụ NH3 dư: trước khi đưa vào hấp thụ sản phẩm khí tạo thành cần được làm lạnh để tăng đô hấp thụ của H2SO4 với NH3 Hấp thụ HCN ở giai đoạn này, hỗn hợp sản phẩm đươc hấp thụ ở trong môi trường chân không VINYLCLORUA Trình bầy sơ đồ công nghệ sản xuất vinylclorua từ pha khí bằng những nguyên liệu đầu. Sơ đồ công nghệ sản xuất vinylclorua từ nguyên liệu đầu khí thiên nhiên thanh phần chủ yếu là metan . Khí thiên nhiên Thiết bị nhiệt phân Tháp tinh chế Thiết bị nhiệt phân Thiết bị phản ứng 1 Acid clohidric Tháp tinh chế Tháp ngưng tụ Vinylclorua Tháp tinh chế Khí Clorua Tháp phản ứng 2 Tháp tinh chế Tháp ngưng tụ Tháp tinh chế * Thuyết minh sơ đồ . Từ khí thiên nhiên có thành phần chủ yếu khí metan chiếm khoảng 85-90% ngoài ra còn có hỗn hợp các khí như etan propanb butan, tiến hành các phản ứng tách hỗn hợp khí trên ra khỏi nhau ta thu đựoc khí metan. Đưa khí vào thiết bị nhiệt phân ở thiết bị nhiệt phân nhiệt độ khoảng 1500oC, được làm lạnh nhanh, thu được khí axetylen đưa vào thiết bị tinh chế, thiết bị này tinh chế tách lấy axetylen và etylen dẫn qua thiết bị phản ứng 1 nhiệt độ của tháp khoảng 200oC cộng acid hidric với xúc tác HgCl2 để khống chế phản ứng, ngăn cho phản ứng cộng đến hết. Ta thu được vinylclorua và có lẫn etylen, chuyển sản phẩm qua thiết bị tinh chế tách khí etylen ra khỏi vinylClorua đưa vào thiết bị ngưng tụ thu hồi vinylclorua, khí etylen đựơc tách ra dẫn vào thiết bị phản ứng 2 nhiệt độ của tháp khoảng 50oC với xúc tác Cl2 và FeCl3 ở thiết bị này tiến hành phản ứng cộng Clo cho sản phẩm dicloetan vào tháp tinh chế và qua thiết bị nhiệt phân trong thiết bị nhiệt phân nhiệt độ khoảng 500oC. Để phân hủy dicloetan thành vinyclorua và acid clohidric và dẫn qua thiết bị tinh chế vinylclorua ngưng tụ thu được sản phẩm, dẫn acid clohidric được tạo thành quay lại thiết bị phản ứng 1. * Sơ đồ công nghệ sản xuất vinylclorua từ nguyên liệu đầu là dầu mỏ . Cracking Dầu mỏ Tháp chưng cất Tháp ngưng tụ Tháp ngưng tụ Thiết bị phản ứng Khí Clorua Trung hòa acid Hidrocacbon Tháp chưng cất Tháp ngưng tụ Vinylclorua Nhiệt phân Tháp ngưng tụ Vinylclorua * Thuyết minh sơ đồ Từ dầu mỏ ta thu etylen băng cách cracking dầu mỏ đưa hỗn hợp vào tháp chưng cất, tháp chưng cất phân đoạn thu được khí etylen và các hidro cacbon, đem đi ngưng tụ thu etylen và các hidrocacbon. Khí etylen và khí clorua đưa vào thiết bị phản ứng dẫn hỗn hợp qua thiết bị trung hòa acid tách muối ra khỏi hỗn hợp khí cho hỗn hợp qua thiết bị chưng cất thu được vinylclorua và dicloetan, vinylclorua đưa vào tháp ngưng tụ làm tinh khiết, dicloetan dẫn vào thiết bị nhiệt phân tái sinh vinyclorua và acid dẫn acid quay lại thiết bị trung hòa, vinylclorua dẫn vào tháp ngưng vinylclorua, * Sơ đồ công nghệ sản xuất vinylclorua từ nguyên liệu đầu là than đá. Than đá Thiết bị Nhiệt phân Tháp chưng cất Hidrocacbon thơm Và các dẩn xuất Than gầy Lò điện Canxioxit Tháp phản ứng Nước Than béo Tháp chưng cất Canxi hidroxit Tháp tinh chế Tháp ngưng tụ Vinylclorua Acid Clohidric Monomer * Thuyết minh sơ đồ. Từ than đá bao gồm cả than béo và than gầy, đều có thể coi là nguyên 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 lớp nhựa than đá ở nhiệt độ cao thu được rất nhiều loại hydrocacbon thơm và các dẫn xuất của chúng. Có thể chuyển hóa chúng thành monomer. Than gầy và canxi oxit ta đưa vào lò điện sản xuất canxicacbo cho canxicacbo tác dụng với nước rồi đưa vào tháp chưng cất ta thu được khí axetylen và chất rắn canxi hidroxit dẫn khí axetylen vào thiết bị phản ứng, acid Clohidric củng được dẫn vào thiết bị phản ứng, cho sản phẩm qua tháp tinh chế loại bỏ nhưng tạp chất cho chúng quay lại tháp phản ứng, dẫn sản phẩm qua thiết bị ngưng tụ ta thu được vinylClorua. 2. Hãy nêu rõ lý do tại sao khi làm sạch acetylen người ta thường sử dụng NaOH rắn. Tại vì: Axetylen thường có lẫn các tạp chất oxit axit và nước. Do khi điều chế axetylen thường có lẫn H2S, H3P, CO2 và H2O …, * NaOH rắn - Là chất rắn, hút ẩm mạnh, tan nhiều trong nước. - Là bazơ mạnh, điện li hoàn toàn trong dung dịch nước - Phản ứng trung hoà với axit, oxit axit Ví dụ: CO2 + 2NaOH → Na3CO3 Khi dư CO2: CO2 + Na2CO3 + H2O → 2NaHCO3 Muối cacbonat axit của kim loại kiềm khá bền, có thể tách khỏi dung dịch dưới dạng tinh thể khi đun cạn dung dịch. Nhưng khi nung 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 nước. ở nhiệt độ thường nó tồn tại ở dạng muối ngậm nước Na2CO3.10H2O.Ở nhiệt độ cao, mất nước tạo thành muối khan Na2CO3 có nhiệt độ nóng chảy ở 850oC. Với 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 khỏi nguyên liệu. H2S + HgCl → Hg2S + HCl H2S + NaOH → Na2S + H2O Do vậy NaOH rắn có thể làm sạch làm khan axetylen . 3. Tại sao sản xuất vinylclorua phải dùng nguyên liệu đầu axetylen thô. Tại vì: trong nguyên liệu thuờng có lẫn các tạp chất ngoài ra còn có cả nước, nước tác dụng với axetylen tạo ra axetandehit, như vậy sẽ làm tổn thất nguyên liệu, nên chúng ta cần phải loại nước ra khỏi nguyên liệu đầu. CH ≡ CH + H2O → CH3CHO Như vậy trong sản xuất vinylclorua người ta phải dùng nguyên liệu thô, không có lẫn hơi nước trong nguên liệu. Trong quá trình, người ta thường hay làm thô axetylen bằng cách làm lạnh khí ở 0oC nước sẽ bị đóng băng rơi suống, hoặc dẩn khí đi qua dd có độ hut ẩm cao như NaOH, P2O5 ... những chất này chúng sẽ hút nước làm thô (khan) nguyên liệu. POLYVINYLCLORUA 1. Trình bày sơ đồ công nghệ sơ đồ khối của các phương pháp trùng hợp polyvinylclorua. Mặc dù phản ứng trùng hợp của MVC đầu tiên phát hiện nhờ tác dụng khơi mào của ánh sáng, nhưng trong công nghiệp, người ta chỉ sử dụng các tác nhân khơi mào là hóa chất. Các nhóm chất chính thường được sử dụng nhất là các peroxit hữu cơ và các hợp chất azo, ví dụ như: Benzoyl peroxit Lauroyl peroxit Caproyl 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 so với từ hợp chất azo. Các hợp chất azo lại có giá cao hơn các peroxit hữu cơ. Chính vì vậy trong thực tế, peroxit hữu cơ được dùng phổ biến hơn nhiều. Trong một vài trường hợp, do yêu cầu cụ thể có thể dùng hỗn hợp chất khơi mào để cho polyme có khối lượng phân tử khác nhau. ** Phương pháp trùng hợp PVC trong nhũ tương PVC được điều chế bằng phương pháp trùng hợp nhũ hóa gelatin ở t0 khoảng 40-500C, áp suất 6 – 7 atm Thành phần gồm: các monomer, nước, chất nhũ hóa, chất ổn định chất khơi mào. Trong trường hợp nhũ tương, môi trường phân tán la H2O2 để tạo nhũ tương. Monomer được phân tán trong nước dưới dạng nhũ ổn định. Tỉ lệ giữa monomer và nước tùy thuộc vào quá trình trao đổi nhiệt lựa chọn . Nồng độ của monomer trong dung dịch thêm vào khoảng 30 -60% . Để phân tán hoàn toàn monomer vào pha nước cần phải dùng chất nhũ hóa và khuấy mạnh. Chất nhũ hóa thường là xà phòng hoặc là muối của axit béo có hàm lượng từ 0,1 - 0,2% so với monomer. * Chất nhũ hóa, chất khơi mào, chất ổn định monomer, nước làm môi trường phân tán để tạo nhũ tương . * Chất khơi mào thường dùng là H2O2,hoặc là persulphat của kim loại kiềm (M2S2O8).khi lượng chất nhũ hóa tăng thì độ phân tán của monomer cũng tăng làm tăng tốc độ phản ứng trùng hợp, tăng trọng lượng phân tử polyme. * Ngoài chất nhũ hóa và chất khơi mào, Người ta thường thêm vào chất điều hòa pH, chất ổn định chất hóa dẻo, chất điều hòa sức căng bề mặt, làm thay đổi độ lớn của hạt polymer, * Các yếu tố ảnh hưởng đến trùng hợp nhũ tương. - Độ pH trong môi trường: 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. *Ưu điểm: Có thể áp dụng công nghệ liên tục, tiết kiệm thời gian. Nâng cao năng suất trọng lượng phân tử cao. Nhiệt phản ứng thấp, sản phẩm tinh khiết. Sản phẩm tạo thành dưới dạng latex vì vậy phải tách polymer bằng phương pháp sấy hoặc keo tụ bằng sunfat amomi và dung dịch kiềm. * Nhược 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 bởi chất nhũ hóa ** Trùng Hợp Khối: Trường hợp polymer ở pha lỏng không dung môi, polymer thu được ở dạng khối lượng. Thành phần: VCM 100% khối lượng, chất khơi mào 0.02- 0.1% so với monomer Do phản ứng tỏa nhiệt mạnh nên trong trường hợp này chỉ nên giới hạn mức độ chuyển hóa MVC khoảng 50-60%. Lượng MVC dư được thu hồi và tái sử dụng. Phản ứng xảy ra trong thiết bị dạng ống chùm có đường kính nhỏ đặt song song . MVC được đẩy qua ống chùm bằng bơm áp lực . Tốc độ đẩy M