Chương I. Tính chất của nguyên liệu và sản phẩm:

Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế phân xởng sản xuất phenol



Tuy nhiên axit lỏng có thể chậm đông ở dới 0oC. Ơ 30oC đến 40oC bắt

đầu bốc khói và khi đun tiếp sẽ tạo ra hơi SO3 bắt đầu soi ở 290oC. Và nhiệt độ

sẽ nâng nhanh cho tới khi ngừng giải phóng SO 3. Hydrat còn lại chứa 98,3 %

H2SO4 và sôi ở 338oC.

H2SO4 cả thảy là 0,003 mmHg. H 2SO4 Thơng mại(oleum) là hỗn hợp

chứa những lợng thay đổi H2SO4 và H2S2O7.

I.2.2. Tính chất hoá học:

H2SO4 có những tính chất hoá học chủ yếu sau: Là một axit mạnh, oxi

hoá, Sunfathoa, hiđrat hóa.

Trong dung dich nớc H2SO4 là axit mạnh ở nấc đầu tiên, nấc thứ 2 nó

điện ly yếu hơn:

H2SO4







H+ + HSO4-



HSO4-







H+ + SO4-



Axit H2SO4 nồng độ lớn hơn 65%, nguội không tác dụng với sắt.

Với một số phi kim nh P, S, C bị H2SO4 oxi hoá hoặc axit tơng ứng.

2 H2SO4 + S







3SO2 + H2O



Tính chất Sunfua hoá hợp chất hữu cơ vòng thơm của H 2SO4 thể hiện ở

phản ứng

ArH + H2SO4







ArSO3H + H3O+ + HSO4



Do đó khi làm việc với H2SO4 đặc cần phải cẩn thân, nếu bị dây vào da thì

phải rửa ngay bằng một lợng nớc lớn.

I.3. Tính chất của NaOH:

I.3.1. Tính chất Vật Lý:

Là khối tinh thẻ không màu,trọng lợng riêng bằng 2,02. Hấp thụ nhanh

CO2 và H2O của không khí chảy rữa và biến thành Na2CO3 có Tc = 327,3 + 0,9

, Ts 1388oC, dễ tan trong nớc, tan nhiều trong Rợu và không tan trong ete khi



Ngô Thị Nghĩa



9



Lớp 02V 01 Hóa Dầu



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế phân xởng sản xuất phenol



hạ nhiệt độ các dung dịch nớc đậm đặc xuống 8oC thì các tinh thể hyđrat

NaOH.0,5H2O, hệ đơn tà sẽ tách ra.

áp suất hơi nớc trên NaOH ngần bằng 0,16 mmHg, chứng tỏ nó là hàm

khô tốt khi cho không khí ẩm chạy qua ống chứa NaOH.

I.3.2. Tính chất hoá học:

NaOH có tính bazơ mạnh, nó dễ dàng phản ứng với axit tạo muối:





2 NaOH + H2SO4



Na2SO4 + H2O



Các kim loại lỡng tính nh Zn, Al, Sn tác dụng với NaOH tại nhiệt độ phòng:

NaOH + Al + H2O







NaAlO3 + 3/2 H2



Trong môi trờng ẩm ớt, NaOH dễ phản ứng với CO2

2NaOH + CO2







Na2CO3 + H2O



NaOH + CO2







NaHCO3



I.4. Tính chất của bezen:

I.4.1. Tính chất vật lý:

Benzen là hợp chất vòng thơm có công thức phân tử C6H6, là chất lỏng

không màu, có mùi dặc trng, nhẹ hơn nớc. Không tan trong nớc, tan trong

nhiều dung môi hữu cơ. Đồng thời nó cũng là dung môi cho nhiều chất,

Benzen đợc đặc trng bởi các thông số sau.

Tnc = 5,533oC, Ts = 80,099oC

Khối lợng riêng = 0,309 g/cm3

Tỷ trọng d= 0,87901

Năng suất toả nhiệt toàn phần: 41932 j/g



Ngô Thị Nghĩa



10



Lớp 02V 01 Hóa Dầu



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế phân xởng sản xuất phenol



I.4.2. Tính chất hoá học:

Benzen là 1 vòng 6 cạnh đều và phẳng. Theo quan điểm hiện tại mỗi

nguyên tử các bon trong vòng Benzen sử dụng 3 obitan để tạo nên liên kết .

Còn ocbitan thứ t là obitan P có trục đối xứng thẳng góc với mạt phẳng phân

tử, nó xen phủ với các ocbitan của 2 nguyên tử cacbon bên cạnh hình thành

liên kết ở khắp vòng.

Do cấu tạo đặc biệt nh vậy, Benzen là một hợp chất vòng bền vững tơng

đối dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng với phản ứng oxi

hóa.

I.4.2.1. Phản ứng thế:

Benzen không phản ứng với dung dịch Brôm nhng dễ dàng tham gia

phản ứng với Brôm khan khi có mặt xúc tác Fe:

C6H6 + Br2







C6H5Br



+ HBr



Phản ứng nitro hoá với xúc tác là H2SO4 đặc.

C6H6 + NH3







C6H5NO2 + H2O



Trong điều kiện axit đặc và đun nóng ta có thể thực hiện phản ứng thế

tiếp thành 1,3 dinitro Benzen

I.4.2.2. Phản ứng cộng:

Cộng hydro: đun nóng Benzen với hydro cùng sự có mặt của xúc tác Ni hoặc

Pt ta đợc Xyclo Hecxan

C6H6 + 3H2







C6H12



I.4.2.3. Phản ứng đốt cháy :

C6H6 + 15/2 O2



Ngô Thị Nghĩa







6CO2 + H2O



11



Lớp 02V 01 Hóa Dầu



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế phân xởng sản xuất phenol



II. Tính chất của sản phẩm:



II.1. Tính chất Phenol:

II.1.1. Tính chất vật lý:

Phenol là chất rắn, kết tinh dạng lăng trụ không màu, có mùi cay nhẹ,

để lâu trong không khí sẽ bị hút ẩm, chảy rửa và bị oxi hoá một phần nên có

màu vàng nhẹ, Phenol độc có thể làm bỏng da. Tnc = 40,9oC trong trạng thái

nóng chảy Phenol là một chất lỏng sánh không màu và linh động. ở nhiệt độ

thờng nó ít tan trong nớc. Phenol có thể tan trong dung dịch kiềm, tan hầu hết

trong các dung môi hữu cơ nh: Hydrocacbonthom, Rợu, Axit, Xeton

Điểm sôi và điểm đóng rắn của Phenol thấp hơn rất nhiều nếu bị lẫn nớc, hỗn hợp Phenol và khỏang 10% khối lợng nớc sẽ ở trạng thái lỏng ở nhiệt

độ phòng , vì thế nó đợc gọi là Phenol hoá lỏng.

Bảng 1 : Một số tính chất vật lý của Phenol:

Nhiệt độ nóng chảy

Nhiệt độ sôi ở 101.3kpa

Khối lợng phân tử

áp suất hơi ở 200C

Nhiệt hoá hơi ở 1820C

Nhiệt nóng chảy ở 41oC

Nhiệt tạo thành ở 200C

Nhiệt cháy

Điểm chớp cháy

Nhiệt độ tự bốc cháy

Nhiệt dung riêng ở 00C

Nhiệt dung riêng ở 200C



40.90C

181.750C

94

0.02kpa

511 kj/kg

120.6 kj/kg

-160 kj/ kg

-32590 kj/kg

810C

7150C

1256 kj/kg.k

1394kj/kg.k



II.1.2. Tính chất hoá học:



Ngô Thị Nghĩa



12



Lớp 02V 01 Hóa Dầu



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế phân xởng sản xuất phenol



Trong phân tử Phenol có sự liên kết (p-) có điện tử tự do (p) của

nguyên tử oxy với các electron của vòng benzen làm cho liên kết O-H phân

cực hơn so với OH trong alcon, đây là nguyên nhân gây nên tính axít. Do

hiệu ứng liên hợp mà mật độ electron trong nhân tăng lên làm cho phenol có

phản ứng thế electropyl cao hơn benzen phenol có hai trung tâm phản ứng là

nhân thơm và nhóm Hydroxyl

II.1.2.1. Tính axit của phenol:

Phenol là axit yếu tính axit do liên kết O-H phân cực. Hằng số kA= 1010.

Phenol có thể bị trung hoà bởi kiềm mạnh.





C6H5OH + NaOH





C6H5OH + Na



C6H5ONa + H2O

C6H5ONa



+ 1/2 H2



Phenol kết hợp với io Fe3+ tạo thành hợp chất có màu. Đây là một trong những

phản ứng nhận biết Phenol

C6H5OH + Fe3+



[C6H5-OFe]2 + H+



II.1.2.2. Phản ứng tạo este:

C6H5OH + NaOH









C6H5Na + RX



C6H5ONa + H2O

C6H5OR + NaX



Phản ứng tạo ete hoàn toàn thơm Ar-O-Ar rất kh thực hiện vì liên kết C-OH ở

Phenol bền hơn rợu. Do đó phản ứng cần có điều kiện khắc nghiêt: Nhiệt độ

cao và xúc tác.

2C6H5OH



th, 400oc



C6H5-OC6H5 + H2O



II.1.2.3. Axyl hoá nhóm OH tạo este:

Phản ứng este hoá Phenol rất khó thực hiện với RCOOH. Phản ứng cần

dùng tác nhân Axyl hoá mạnh hơn nh RCOCl, RCOOR.

C6H5OH + HO-C-CH3



Ngô Thị Nghĩa







C6H5- O - + HO - C - CH3



13



+ H2O



Lớp 02V 01 Hóa Dầu



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế phân xởng sản xuất phenol



O

C6H5OH + Cl - C -CH3



O





C6H5 - O - + HO - C - CH3



O



+ HCl



O



Este của Phenol chuyển thành axyl Phenol

C6H5OH + Cl - C -R



to,Al2O3



C6H5 - O - + HO - C - R



O



O



II.1.2.4. Chuyển hoá Phenol thành benzen:

C6H5OH + Zn to, 400oC C6H6 + ZnO

II.1.2.5. Alkyl hoá:



II.1.2.6. Phản ứng oxy hoá:

Phenol là một chất có tính khử mạnh. Do đó để trong không khí nó

chuyển thành màu nâu, khi sử dụng Phenol thì phải cất lại



II.1.2.7. Phản ứng thế electropyl ở nhân thơm:

Nhóm OH là nhóm hoạt động hoá và định hớng tác nhân electropyl

thế ở vị trí octo và para. Nhóm OH, -O là tác nhân hoạt động mạnh hơn so

với OH

*.Nitro hoá:

Dùng HNO3 loãng, nhiệt độ to = 20oc thì mới thu đợc sản phẩm mono_



Ngô Thị Nghĩa



14



Lớp 02V 01 Hóa Dầu



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế phân xởng sản xuất phenol



nitrophenol và ngay cả ở điều kiện đó thì hiệu suất sản phẩm mono nitrophenol:



Nếu nitro bằng HNO3 đậm đặc, phản ứng tạo ra 2,4,6 tri_nitrophenol(axit

picric)



2,4,6 trinitro phenol

*. Halogen hoá:



2,4,6 Tri-brom-phenol

*. Alkyl hoá:



*.Sunfo hoá:



ở t0: 15-200C thế vào vị trí octo

ở t0: 1000C thế vào vị trí para



Ngô Thị Nghĩa



15



Lớp 02V 01 Hóa Dầu



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế phân xởng sản xuất phenol



II.2. ứng dụng của Phenol:

Phenol là một trong những sản phẩm trung gian có vai trò quan trọng

trong nghành công nghiệp hoá học. Trong công nghiệp chất dẻo, Phenol là

nguyên liệu để chế biến nhựa Phenol formanddehit, bis Phenol A để sản xuất

nhựa poli cacbonat và nhựa epoxyl.

Trong công nghiệp tơ hoá học từ Phenol sản xuất polilactam và axit

adipic là nguồn nhiên liệu để tổng hợp poly amit, sản xuất sợi tổng hợp cảpo

và nilon.

Trong công nghiệp từ Phenol có thể dùng để sản xuất thuốc diệt cỏ dại

và kích thích sinh trởng của thực vật.

Các dẫn xuất của Phenol nh fectaclo Phenol đợc dùng trong bảo quản

gỗ(chống mối mọt), chế phẩm thuốc sát trùng.

Các sản phẩm nitro hoá đợc dùng làm thuốc nổ(axit picnic). Phenol còn

đợc ứng dụng để sản xuất dợc 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 hợp chất dị vòng, làm sạch axit Sunfuric trong quá

trình sản xuất nhựa lactam, acrylic.



Ngô Thị Nghĩa



16



Lớp 02V 01 Hóa Dầu



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế phân xởng sản xuất phenol



III. Tính chất của Na2SO3:



III.1. Tính chất vật lý:

Na2SO3.7H2O là những tinh thể lớn không màu thuộc hệ đơn tà, có

trọng lợng riêng là 1,56 dễ tan trong nớc và cho phản ứng với kiềm. Ngoài

không khí bị lên hoa và oxi hoá biến thành Na2SO4. Ơ 150oC nó bị mắt nớc kết

tinh, khi đun nóng mạnh nóng chảy thành hỗn hợp Na 2S và Na2SO4. Khi bảo

quản trong lọ, chính lớp NaSO3 trên cùng bảo vệ chắc chắn lợng riêng 2,633

bị oxi hoá chậm hơn tinh thể ngậm nớc nhiều, khi để ngoài khhông khí không

bị biến đổi.



Ngô Thị Nghĩa



17



Lớp 02V 01 Hóa Dầu



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế phân xởng sản xuất phenol



Chơng II: các phơng pháp sản xuất phenol

Phơng pháp đầu tiên sản xuất Phenol là nó đợc tách ra từ nhựa than đá.

Tuy nhiên hiệu suất của phơng pháp này rất thấp (0,05 kg Phenol/1 tấn than ).

Do đó cho đến ngày nay phơng pháp này không đợc ứng dụng trong công

nghiệp.

Trong công nghiệp để điều chế Phenol ngời ta dùng các phơng pháp

sau:

Sunfo hoá benzen và sản xuất Phenol bằng phơng pháp nóng chảy kiềm

của dẫn xuất Sunfo.

+ Clo hoá benzen và sự thuỷ phân kiềm clo benzen

+ Clo hoá benzen và sự thuỷ phân Clo hoá benzen bằng hơi nớc(Quá

trình Rasclinh Hooker).

+ Alkyl hoá benzen với propen thành iso propylbenzen(Cumen). Quá

trình oxi hoá Cumen thành Cumen hydroperoxit tơng ứng (Quá trình Hock)

+ Oxi hoá toluen thành axit Benzoic và oxi hoá khử nhóm các bonxyl

tạo thành Phenol (Quá trình DOW).

+ Đêhydro hoá hỗn hợp cyclohecxanol cyclohecxanon.

I. Sản xuất Phenol bằng phơng pháp clo hoá benzen:



I.1. Thuỷ phân clo hoá Benzen bằng Kiềm:

I.1.1. Cơ sở của phơng pháp:

Phơng pháp này đợc dùng trong công nghiệp từ năm 1928 ở Mỹ, năm

1933 ở Liên Xô.

Phân tử Benzen rất bền vì vậy khi nguyên tử clo kết hợp với nhân thơm

phản ứng phải đợc tiến hành trong dung dịch Kiềm có nồng độ từ 10 đến 15% .

Điều kiện phản ứng: T = 300 đến 350oC, P= 250 đến 280 at.



Ngô Thị Nghĩa



18



Lớp 02V 01 Hóa Dầu



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế phân xởng sản xuất phenol



Thiết bị phản ứng dạng ống, gồm những ống xoắn bằng thép, bên trong

ống đợc phủ bằng một lớp đồng và đợc đốt nóng bằng lớp khói lò.

* Các phơng trình phản ứng:

2NaCl + 2 H2O



đpdd



Cl2 + 2NaOH + H2



- Quá trình Clo hoá Benzen:

C6H6 + Cl2



Fe,to



C6H5Cl



+ HCl



- Quá trình thuỷ phân:

C6H5Cl + 2NaOH







C6H5ONa + HCl







C6H5ONa + NaCl

C6H5OH + NaCl



- Các sản phẩm phụ:





C6H5ONa + C6H5Cl + NaOH



C6H5-O- C6H5 + NaCl



Và một lợng nhỏ octo và para oxit diphenol:

C6H5Cl + C6H5ONa + NaOH C6H5- C6H4-ONa + NaCl + H2O

* Đặc điểm của phơng pháp :

Sản xuất Phenol bằng phơng pháp thuỷ phân kiềm clo benzen có lợi là kết

hợp đợc với quá trình điện phân muối ăn với clo hoá benzen. Muối ăn thu đợc trong quá trình chỉ do những sản phẩm phụ tạo ra. Dung dịch muối ăn nhận

đợc sau phản ứng phenollat và đem điện phân ta thu đợc dung dịch kiềm để

thuỷ phân clo benzen.

Nhợc điểm lớn nhất của phơng pháp này là quá trình tiến hành ở áp suất

cao, dẫn đến việc chế tạo thiết bị phản ứng khó khăn làm cho giá thành sản

phẩm tăng.

I.1.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ:

I.1.2.1. Sơ đồ dây chuyền sản xuất :

1. Thùng chứa benzen

2. Thiết bị làm khan

3. Thiết bị clo hoá



Ngô Thị Nghĩa



19



Lớp 02V 01 Hóa Dầu