Chương II: các phương pháp sản xuất phenol
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (594.15 KB, 81 trang )
§å ¸n tèt nghiƯp
ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt phenol
ThiÕt bÞ ph¶n øng d¹ng èng, gåm nh÷ng èng xo¾n b»ng thÐp, bªn trong
èng ®ỵc phđ b»ng mét líp ®ång vµ ®ỵc ®èt nãng b»ng líp khãi lß.
* C¸c ph¬ng tr×nh ph¶n øng:
2NaCl + 2 H2O
®pdd
Cl2 + 2NaOH + H2
- Qu¸ tr×nh Clo ho¸ Benzen:
C6H6 + Cl2
Fe,to
C6H5Cl
+ HCl
- Qu¸ tr×nh thủ ph©n:
C6H5Cl + 2NaOH
→
C6H5ONa + HCl
→
C6H5ONa + NaCl
C6H5OH + NaCl
- C¸c s¶n phÈm phơ:
→
C6H5ONa + C6H5Cl + NaOH
C6H5-O- C6H5 + NaCl
Vµ mét lỵng nhá octo vµ para oxit diphenol:
C6H5Cl + C6H5ONa + NaOH → C6H5- C6H4-ONa + NaCl + H2O
* §Ỉc ®iĨm cđa ph¬ng ph¸p :
S¶n xt Phenol b»ng ph¬ng ph¸p thủ ph©n kiỊm clo benzen cã lỵi lµ kÕt
hỵp ®ỵc víi qu¸ tr×nh ®iƯn ph©n mi ¨n víi clo ho¸ benzen. Mi ¨n thu ®ỵc trong qu¸ tr×nh chØ do nh÷ng s¶n phÈm phơ t¹o ra. Dung dÞch mi ¨n nhËn
®ỵc sau ph¶n øng phenollat vµ ®em ®iƯn ph©n ta thu ®ỵc dung dÞch kiỊm ®Ĩ
thủ ph©n clo benzen.
Nhỵc ®iĨm lín nhÊt cđa ph¬ng ph¸p nµy lµ qu¸ tr×nh tiÕn hµnh ë ¸p st
cao, dÉn ®Õn viƯc chÕ t¹o thiÕt bÞ ph¶n øng khã kh¨n lµm cho gi¸ thµnh s¶n
phÈm t¨ng.
I.1.2. S¬ ®å d©y chun c«ng nghƯ:
I.1.2.1. S¬ ®å d©y chun s¶n xt :
1. Thïng chøa benzen
2. ThiÕt bÞ lµm khan
3. ThiÕt bÞ clo ho¸
Ng« ThÞ NghÜa
19
Líp 02V – 01 Hãa DÇu
§å ¸n tèt nghiƯp
ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt phenol
4. ThiÕt bÞ clo ho¸
5. ThiÕt bÞ trung hoµ clo benzen
6. ThiÕt bÞ ®iƯn ph©n clo
7. ThiÕt bÞ cÊt clo benzen
8. ThiÕt bÞ cÊt clo benzen
9. ThiÕt bÞ khy
10.ThiÕt bÞ ph¶n øng h×nh èng
11. ThiÕt bÞ ph©n pha
12. ThiÕt bÞ trung hoµ
13,14,15,16. Th¸p cÊt
I.1.2.2. Thut minh d©y chun c«ng nghƯ :
Cloro benzen sư dơng trong quy tr×nh c«ng nghƯ ®ỵc ®iỊu chÕ tõ benzen
vµ khÝ clo ®· ®ỵc lµm kh«. Qu¸ tr×nh clo ho¸ ®ỵc tiÕn hµnh trong hai bíc víi
sù cã mỈt cđa FeCl3 lµm xóc t¸c ë 800C .
Benzen tõ thïng chøa (1) ®ỵc cho qua thiÕt bÞ lµm kh« (2) tríc khi ®i
vµo thiÕt bÞ tiỊn clo ho¸ (3) vµ clo ho¸ (4), ë ®©y ®ỵc tiÕp xóc víi lng khÝ clo
®· ®ỵc ®iỊu chÕ ra tõ thiÕt bÞ ®iƯn ph©n (6). AxÝt HCl t¹o thµnh ®ỵc dÉn ra ngoµi ë
phÝa trªn ®Ønh thiÕt bÞ clo ho¸ (3) vµ ®ỵc sư dơng vµo viƯc trung hoµ hçn hỵp ph¶n
øng ë thiÕt bÞ (12) nh»m gi¶i phãng phenolat thµnh phenol. S¶n phÈm ®· clo ho¸
®ỵc trung hoµ b»ng dung dÞch NaOH ë thiÕt bÞ trung hßa (5) sau ®ã qua thiÕt bÞ (7)
®Ĩ cÊt benzen thõa, benzen nµy ®ỵc dÉn trë l¹i lµm nguyªn liƯu ®Çu. S¶n phÈm ®¸y
cđa (7) ®ỵc dÉn sang th¸p cÊt (8) ®Ĩ cÊt lÊy clo benzen. S¶n phÈm ®Ønh lµ clo
benzen . Hçn hỵp ph¶n øng sau khi ®ỵc khy trén ë (9) ®ỵc cho qua thiÕt bÞ h×nh
èng (10), ë ®©y duy tr× nhiƯt ®é 3400C vµ ¸p st 250 – 300 bar. Ph¶n øng to¶
nhiƯt nªn nhiƯt ®é cã thĨ t¨ng lªn 375 0C, thêi gian ph¶n øng t ®iỊu kiƯn mµ cã
thĨ duy tr× 10 – 30 phót, ë b×nh t¸ch pha (11) pha níc vµ pha h÷u c¬ ®ỵc t¸ch
khái nhau, pha h÷u c¬ chøa clo benzen vµ diphenyl ete ®ỵc t¸ch ë th¸p cÊt (13) ,
(14) . Phenol ®ỵc cÊt vµ thu ë ®Ønh th¸p cÊt (15) .
Ng« ThÞ NghÜa
20
Líp 02V – 01 Hãa DÇu
7
Ng« ThÞ NghÜa
5
NaOH
8
21
6
3
10
2
HCL
11
Cặn
14
HCL
12
1
NaCL
15
HÌNH !: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHENOL THEO PHƯƠNG PHÁP CLO HOÁ BENZEN
4
9
13
Diphenyl ete
16
Cặn chưng cất
Các
phenyl phenol
Phenol
§å ¸n tèt nghiƯp
ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt phenol
Líp 02V – 01 Hãa DÇu
§å ¸n tèt nghiƯp
ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt phenol
I.2. Thđy ph©n clo benzen b»ng níc:
I.2.1. C¬ së cđa ph¬ng ph¸p:
Ph¬ng ph¸p nµy ®ỵc thùc hiƯn trong ®iỊu kiƯn nhiƯt ®é cao cã xóc t¸c vµ
nã ®ỵc ®a vµo trong c«ng nghiƯp tõ n¨m 1938 ë §óc, Liªn X«, Mü.
C¸c ph¶n øng cđa qu¸ tr×nh
C6H6 + 2HCl + O2 → 2C6H5Cl+ 2 H2O
2C6H5Cl + 2H2O
2C6H5 + 2Cl2
→
→
2C6H5OH + 2HCl
2C6H5OH
Giai ®o¹n 1: Clo ho¸ Benzen b»ng HCl, ë ®iỊu kiƯn nhiƯt ®é T = 250
®Õn 270oC cã xóc t¸c ion ®ång.
Giai ®o¹n 2: lµ ph¶n øng thủ ph©n tiÕp xóc Clo Benzen b»ng h¬i níc ë
nhiƯt ®é 450 ®Õn 500oC. Víi sù cã mỈt cđa xóc t¸c Kaliphotphat, ph¶n øng
nµy thn nghÞch vµ thu nhiƯt ph¶n øng x¶y ra theo chiỊu cã lỵi khi lỵng h¬i
Ýt.
Víi ph¬ng ph¸p nµy qu¸ tr×nh t¸ch s¶n phÈm rÊt phøc t¹p vµ kh«ng triƯt ®Ĩ,
ViƯc t¸ch s¶n phÈm dùa vµo nhiƯt ®« s«i kh¸c nhau khi chng lun hçn hỵp
®¼ng phÝ. ThiÕt bÞ ph¶i chÕ t¹o b»ng vËt liƯu chÞu ¨n mßn.
* Trong qu¸ tr×nh Gulf:
Clo ho¸ Benzen ®ỵc thùc hiƯn trong pha láng T = 50 ®Õn 170oC. Díi ¸p
st c©n b»ng vµ xóc t¸c lµ axit Nitric víi ®é chun ho¸ 80% . Sù chän läc
monoclo Benzen lµ 95%. Cßn trong qu¸ tr×nh Raschig víi ®é chun ho¸ 10%
sù chän läc monoBenzen lµ 90%.
Trong qu¸ tr×nh Gulf, sù thủ ph©n x¶y ra trªn xóc t¸c lµ Cu/LaPO 4. Dung
dÞch Phenol chøa axit HCl nh»m thóc ®Èy qu¸ tr×nh nµy. Sù thủ ph©n
C6H5Cl kh«ng ®ỵc øng dơng nhiỊu trong c«ng nghiƯp v× ph¶n øng clo ho¸ cã
¶nh hëng xÊu ®Õn m«ii trêng sinh th¸i.
Ng« ThÞ NghÜa
22
Líp 02V – 01 Hãa DÇu
§å ¸n tèt nghiƯp
ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt phenol
II. S¶n xt Phenol b»ng ph¬ng ph¸p oxi ho¸ Cumen:
II.1. C¬ së cđa ph¬ng ph¸p:
Ph¬ng ph¸p nµy ®ỵc øng dơng réng r·i trong c«ng nghiƯp cđa nhiỊu níc, lµ
ph¬ng ph¸p s¶n xt ®ång thêi c¶ phenol vµ axeton.
Trong qu¸ trÝnh s¶n xt phenol ®i tõ Cumen cã hai ph¶n øng chÝnh:
Ph¶n øng Hydro ho¸ Cumen vµ ph¶n øng t¸ch Cumen Hydroperoxyl
*. Ph¶n øng oxi ho¸ Cumen:
§iỊu kiƯn ph¶n øng: T = 90 – 120oC, P= 0,5 – 0,7 mpa
C6H5CHCH3 + O2
→
C6H5C(CH3)2 OOH
Qu¸ tr×nh oxy ho¸ Cumen víi kh«ng khÝ hc kh«ng khÝ giµu oxy ®ỵc thùc
hiƯn trong qu¸ tr×nh thiÕt bÞ lµm b»ng thÐp chèng rØ, qu¸ tr×nh nµy lµm viƯc
trªn nguyªn lý th¸p tÇng s«i. ThiÕt bÞ ph¶n øng cã thĨ cao trªn 20 m ph¶n øng
trong m«i trêng trung tÝnh(PH= 7 -8) hc trong m«i trêng axit
(PH= 3 - 6).
Qu¸ tr×nh ph¶n øng lµ qu¸ tr×nh to¶ nhiƯt, nhiƯt ph¶n øng lµ 800 kj ®ång
thêi gi¶i phãng ra 1kg Cumen hydropeoxyl nhiƯt cđa ph¶n øng ®ỵc t¸ch ra
b»ng qu¸ tr×nh lµm l¹nh. S¶n phÈm cđa qu¸ tr×nh lµ α-dimetyl benzyl alcolhol
vµ xeton phenol. S¶n phÈm chÝnh ®ỵc h×nh thµnh tõ qu¸ tr×nh ph©n hủ bëi
nhiƯt cđa Cumen hidro peroxyl. Qu¸ tr×nh nµy x¶y ra trong kho¶ng nhiƯt ®é
lín cã thĨ lªn ®Õn 130oC.
*. Ph¶n øng t¸ch Cumen hydro peroxyt:
Ph¬ng tr×nh ph¶n øng
C6H5C(CH3)2 OOH
→
C6H5OH + CH3OCH3
Ph¶n øng t¸ch lo¹i Cumen hydro xyt díi t¸c dơng cđa axit t¹o ra phenol vµ
axeton ®ỵc thùc hiƯn theo c¬ chÕ ion. Axit H 2SO4 ®ỵc sư dơng trong c«ng
nghiƯp nh lµ mét axit kh¸c còng ®ỵc sư dơng lµm xóc t¸c nh H3PO4, HClO4
*. C¸c ph¶n øng phơ:
Ng« ThÞ NghÜa
23
Líp 02V – 01 Hãa DÇu
