*. Các phản ứng xảy ra trong qúa trình trung hòa là:

Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội

H2SO4 + Na2SO3



Đồ án tốt nghiệp



Na2SO4 + H2O + SO2



(8)



Lợng H2SO4 dùng cho qúa trình trung hoà đợc tính nh sau.

Vì hiệu xuất của qúa trình trung hoà là 100% nên lợng C6H5SO3H đã đợc

chuyển hóa là:

12720,58.1 = 12720,58 (kg/h)

Theo phản ứng (6) lợng Na2SO3 cần thiết cho phản ứng (6) là:

12720,58.126

= 5072,13 (kg/h)

316



Lợng C6H5SO3Na tạo thành:



12720,58.360

= 14491,8 (kg/h)

316



Lợng H2O tạo thành là:



12720,58.18

= 724,59 (kg/h)

316



Lợng SO2 tạo thành là:



12720,58.64

= 2576,32 (kg/h)

316



Do qúa trình chuyển hóa C6H4(SO3H)2 đạt hiệu xuất 100% do đó lợng

C6H4(SO3H)2 thu đợc là 199,6 (kg/h)

Theo phản ứng (7) ta tính đợc

Lợng Na2SO3 cần thiết là:



199,6.126

= 105,67 (kg/h)

238



Lợng C6H4(SO3Na)2 tạo thành là:



199,6.282

= 236,5 (kg/h)

238



Lợng H2O tạo thành là:



199,6.18

= 15,09 (kg/h)

238

199,6.64

= 53,67 (kg/h)

238



Lợng SO2 tạo thành là:

Theo phơng trình phản ứng (8) ta có

Lợng Na2SO3 cần thiết là :

Vậy lợng Na2SO4 thu đợc là:

Vậy lợng H2O thu đợc là:

Vậy lợng SO2 thu đợc là:



512,748.126

= 659,247 (kg/h)

98

512,748142

= 742,961 (kg/h)

98

512,748.18

= 94,178 (kg/h)

98

512,748.64

= 334,856 (kg/h)

98



Tổng lợng Na2SO3 cần là: 5072,13 + 105,67 + 659,247 = 5837,047 (kg/h)



Nguyễn Văn Tiến



36



Lớp Hóa Dầu 2 - K44



Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp



Thực tế lợng Na2SO3 lấy d 20% nên lợng Na2SO3 cần dùng là

1,2.5837,047 = 7004,456 (kg/h)

Lợng Na2SO3 kỹ thuật 82% cần dùng là:



7004,456 .100

= 8542,02 (kg/ h)

82



Lợng C6H5SO3H cha chuyển hóa là

12720,58 - 12720,58 = 0 (kg/h)

Lợng C6H4(SO3H)2 cha chuyển hóa là = 0 (kg/h)

Lợng Na2SO3 d là 7004,456 - 5837,047 = 1167,409 (kg/h)

Tổng lợng H2O thu đợc là:

724,59 + 15,09 + 94,178 = 833,858 (kg/ h)

1167,049.100

= 1423,67 (kg/h)

82



Lợng Na2SO3 kỹ thuật d tơng ứng là



Tổng lợng SO 2 thu đợc là:

2576,32 + 53,67 + 334,856 = 2964,846 (kg/h)

Từ số liệu tính toán ở phần trên chúng ta có bảng cân bằng vật chất cho qúa trình

trung hoà.

Lợng vào

Kg / h

Sản phẩm ra

Kg / h

C6H5SO3H

12720,58

C6H5SO3Na

14491,8

C6H4(SO3H)2

199,6

C6H4(SO3Na)2

236,5

Na2SO3

7004,456

Na2SO4

742,961

H2SO4

569,72

H2O

833,858

SO2

2964,846

Na2SO3 d

1167,409

C6H5SO3H d

0

C6H4(SO3H)2 d

0

H2SO4 d

56,972

Tổng vào

20494,356

Tổng ra

20494,346



III. Tính cân bằng cho qúa trình nung chảy kiềm.

Các phản ứng xảy ra trong qúa trình nung chảy kiềm

2 C6H5SO3Na



+ 2NaOH



2 C6H5ONa + Na2SO3 + SO2 + H2O (9)



C6H5-SO2- C6H5 + 4NaOH + 0,5 O2 2C6H5ONa + Na2SO3 + 2H2O (10)

C6H5 - SO2 - C6H5 + 2 NaOH







C6H4(SO3Na)2 + 4NaOH



C6H4(ONa)2 + 2Na2SO3 +2H2O (12)



C6H5 - C6H5 + Na2SO3 +H2O (11)



Ngoài ra ở nhiệt độ cao còn xảy ra một số phản ứng nh sau:

2 C6H5ONa



+ 0,5O2



Nguyễn Văn Tiến



NaO-C6H4- C6H4- ONa + H2O

37



(13)



Lớp Hóa Dầu 2 - K44



Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội

C6H5ONa + C6H5ONa



Đồ án tốt nghiệp



C6H5-O- C6H5 + Na2SO3



(14)



C6H5S Na + 1,5 O2



C6H5SO3Na



(15)



Tính lợng vật chất vào thiết bị

Vì hiệu xuất của qúa trình nung chảy kiềm là 95% nên lợng

chuyển hóa thành C6H5SO3Na là



C6H5SO3Na



14491,8.95

= 13767,21 (kg/h)

100



Theo phản ứng (9) chúng ta có thể tính đợc

Lợng NaOH cần có là



13767,21.40

= 3059,38 (kg/h)

180



Lợng C6H5ONa tạo thành là



13767,21. 116

= 8872,202 (kg/h)

180



Lợng Na2SO3 tạo thành là



13767,21.126

= 4818,523 (kg/h)

360



Lợng S2O tạo thành là



3856,292.64

= 2447,504 (kg/h)

360



Lợng H2O tạo thành là



13767,21.18

= 688,360 (kg/h)

360



Diphenyl sunpho tham gia phản ứng tạo ra 2 sản phẩm là phenolat và

dephenyl.Trong đó 60% Diphenyl sunpho tạo thành phenolat (10), còn 40% phản

ứng tạo thành diphenyl (11).

Vậy lợng diphenyl sunfo tham gia (10) là



91,41.60

= 54,846 (kg/h)

100



Vậy lợng diphenyl sunfo tham gia (11) là



91,41.40

= 36,564 (kg/h)

100



Theo phơng trình phản ứng (10) ta có :

Vậy lợng NaOH cần có là



54,846.160

= 40,254 (kg/h)

218



Vậy lợng O2 cần có là



54,846.16

= 4,025 (kg/h)

218



Vậy lợng Na2SO3 tạo ra là



54,846.126

= 31,7 (kg/h)

218



Vậy lợng H2O tạo ra là



Nguyễn Văn Tiến



54,846.36

= 9,057 (kg/h)

218



38



Lớp Hóa Dầu 2 - K44



Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Vậy lợng phenolat tạo thành là



Đồ án tốt nghiệp



54,846.232

= 58,368 (kg/h)

218



Theo phản ứng (11) ta có

Lợng diphenyl tạo thành trong phản ứng (11) là



36,564.154

= 25,829 (kg/h)

218



Lợng NaOH cần thiết cho phản ứng là



36,564.80

= 13,418 (kg/h)

218



Lợng Na2SO3 tạo thành là



36,564.126

= 21,133 (kg/h)

218



Lợng H2O tạo thành là



36,564.18

= 3,019

218



(kg/h)



Theo phản ứng (12) ta có

Lợng C6H4(SO3Na)2 vào thiết bị là 236,5 (kg/h)

Lợng NaOH cần thiết cho phản ứng này là



236,5 .160

= 134,184 (kg/h)

282

236,5 .154

= 129,152 (kg/h)

282



Lợng C6H4(ONa)2 tạo ra

Lợng Na2SO3 tạo thành là



236,5 .252

= 211,34 (kg/h)

282



Lợng H2O tạo thành là



236,5 .36

= 30,191

282



(kg/ h)



Theo phản ứng (13) ta có

Lợng C6H5ONa tham gia phản ứng (13) là

(8872,202 + 58,368).0,002 = 17,861 (kg/h)

17,861.16

= 1,232

232



Lợng O2 cần là:

Lợng NaO-C6H4-C6H4-ONa tạo thành là:



17,861.230

= 17,707 (kg/h)

232

17,861.18

= 1,386

232



Lợng H2O tạo thành là



(kg/h)



(kg/h)



Phản ứng (14)

Lợng C6H5ONa tham gia phản ứng (14) là

(8872,202 + 58,368).0,009 = 80,375 (kg/h)

Lợng (C6H5 )2O tạo ra là



Nguyễn Văn Tiến



80,375.170

= 58,895 (kg/h)

232

39



Lớp Hóa Dầu 2 - K44



Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Lợng Na2SO3 tạo thành là



Đồ án tốt nghiệp



80,375.126

= 43,652 (kg/h)

232



Theo phơng trình phản ứng (15) :

Lợng C6H5SO3Na tham gia (15) là: 14491,8 - 13767,21 = 724,59 (kg/h)

Lợng C6H5SNa tạo ra là



724,59.132

= 531,366

180



(kg/h)



Lợng O2 tạo thành là



724,59.48

= 193,224

180



(kg/h)



Vậy ta có lợng vào thiết bị là

C6H5SO3Na = 14491,8 (kg/h)

C6H5 - SO2-C6H5 = 91,41 (kg/h)

C6H4(SO3Na)2 = 236,5 (kg/h)

NaOH = 3059,38 + 40,254 + 13,418 + 134,184 = 3247,236 (kg/h)

Mà NaOH lấy d so với phản ứng 20% nên lợng NaOH thực tế cần dùng là :

3247,236.1,2 = 3896,683

(kg/h)

vậy lợng NaOH kỹ thuật là



3896,683.100

= 4584,333 (kg/h)

85



Lợng NaOH d là

3896,683 - 3247,236 = 649,447 (kg/h)

Lợng O2

4,025 + 1,232 = 5,257 (kg/h)

Lợng tạp chất vào là

449,4

(kg/h)

Tổng lợng vào là

19171,05 (kg/h)

Lợng ra khỏi thiết bị là

C6H5ONa = (8872,202 + 58,368) - (17,861 + 80,375) = 8832,334 (kg/h)

Tổng lợng Na2SO3 tạo ra là

4818,523 + 31,7 + 21,133 + 211,34 + 43,652 = 5126,348 (kg/h)

Tổng lợng H2O tạo ra trong quá trình nung chảy kiềm là

688,360 + 9,057 + 3,019 + 30,191 + 1,386 = 732,013 (kg/h)

Từ qúa trình tính toán trên chúng ta có thể lập đợc bảng cân bằng vật chất cho

qúa trình này.

Lợng vào

Kg / h

Sản phẩm ra

Kg / h

C6H5SO3Na

14491,8

C6H5ONa

8832,334

C6H4(SO3Na)2

236,5

Na2SO3

5126,348

C6H5-SO2- C6H5

91,41

H2O

732,013

NaOH

3896,683

C6H5-O- C6H5

58,895

Tạp chất

449,4

C6H5- C6H5

25,829

Lợng O2

5,257

C6H4(ONa)2

129,152



Nguyễn Văn Tiến



40



Lớp Hóa Dầu 2 - K44



Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội



Tổng lợng vào



19171,05



Đồ án tốt nghiệp



NaO-C6H4-C6H4-ONa

C6H5S Na

NaOH d

SO2

Tạp chất

O2

Tổng sản phẩm ra



17,707

531,366

649,447

2447,504

449,4

187,967

19177,962



IV. Qúa trình dập tắt.

Toàn bộ lợng hỗn hợp thu đợc sau qúa trình nóng chảy kiềm có chứa khoảng

40% phenolat, 45 % natri sunphit, phần còn lại là natri sunphit chất không tham

gia phản ứng và phenolat cao đợc đa sang thiết bị làm nguội gọi là thiết bị dập

tắt. Đó chính là qúa trình dập tắt.

Theo đầu bài hiệu xuất của qúa trình dập tắt là 99%. Do đó sau qúa trình

dập tắt chúng ta thu đợc lợng phenolat là



8832,334.99

= 8744,01 (kg/h)

100



V. Qúa trình lọc.

Hỗn hợp sau khi thu đợc làm nguội đến nhiệt độ khoảng 40-50 0C khi đó ta tiến

hành qúa trình lọc. Theo đầu bài hiệu xuất của qúa trình đạt 98%. Do đó sau qúa

trình lọc ta thu đợc phenolat là



8744,01.98

= 8569,13 (kg/h)

100



Trong đó chứa một lợng nhỏ gồm C6H5-O- C6H5 , C6H5- C6H5 , C6H4(ONa)2 ,

C6H5S Na, Na2SO4, NaO-C6H4-C6H4-ONa và một số tạp chất khác. Sau qúa trình

lọc tạp chất chỉ còn lại khoảng 60% so với lợng tạp chất lúc ban đầu.

Lợng C6H5-O- C6H5

còn lại là 0,6 .58,895 = 35,337 (kg/h)

Lợng C6H5- C6H5

còn lại là 0,6 .25,829 = 15,497 (kg/h)

Lợng C6H4(ONa)2

còn lại là 0,6 .129,152 = 77,491 (kg/h)

Lợng C6H5S Na

còn lại là 0,6 .531,366 = 318,82 (kg/h)

Lợng Na2SO3

còn lại là 0,6 .5126,348 = 3031,985 (kg/h)

Lợng NaO-C6H4-C6H4-ONa còn lại là 0,6 . 17,707 = 10,624 (kg/h)

Lợng tạp chất còn lại là

0,6 . 449,4 = 269,64 (kg/h)



VI. Tính toán cân bằng cho qúa trình axit hóa.

Sau qúa trình lọc chúng ta tiếp tục đa sang qúa trình axit hóa. Các phản ứng xảy

ra trong qúa trình axit hóa nh sau:

Phản ứng chính xảy ra là .



Nguyễn Văn Tiến



41



Lớp Hóa Dầu 2 - K44



Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp

2 C6H5OH + Na2SO3



2 C6H5ONa + H2O + SO2



(16)



Phản ứng phụ xảy ra là.

C6H4(OH)2 + Na2SO3



C6H4(ONa)2 + H2O + SO2

2 C6H5S Na







+ H2O + SO2



NaO-C6H4-C6H4-ONa + H2O + SO2



2 C6H5S H



(17)



+ Na2SO3



(18)



OH - (C6H4) OH + Na2SO3 (19)



Tính lợng vào thiết bị axit hóa

Tính lợng phenol tạo thành

Theo đầu bài hiệu xuất của qúa trình axit hóa là 99,5 % nên lợng phenolat đã

chuyển hóa theo phản ứng (16) là

Lợng SO2 cần thiết cho phản ứng là

Lợng H2O cần thiết cho phản ứng là

Lợng C6H5OH tạo thành là



8569,13.99,5

= 8526,284 (kg/h)

100

8526,284.64

= 2352,078

232



(kg/h)



8526,284.18

= 661,522

232



(kg/h)



8526,284.188

= 6909,23

232



(kg/h)



8526,284.126

= 4630,654

232



Lợng Na2SO3 tạo thành là



(kg/h)



Theo phản ứng (17) ta có

77,491.64

= 32,204

154



Lợng SO2 cần có là



77,491.18

= 9,057

154



Lợng H2O cần có là



(kg/h)



(kg/h)



Lợng C6H4(OH)2 tạo thành là



77,491.110

= 55,35 (kg/h)

154



Lợng Na2SO3 tạo thành là



77,491.126

= 63,402 (kg/h)

154



Theo phản ứng (18) ta có

Lợng SO2 cần có là

Lợng H2O cần có là



318,82 .64

= 77,289

264

318,82.18

= 21,738

264



Lợng C6H5S H tạo thành là



Nguyễn Văn Tiến



(kg/h)

(kg/h)



318,82.220

= 265,683 (kg/h)

264

Lớp

42



Hóa Dầu 2 - K44



Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp



318,82.126

= 152,164 (kg/h)

264



Lợng Na2SO3 tạo thành là

Theo phản ứng (19) ta có

Lợng SO2 cần có là



10,624 .64

= 2,956

230



(kg/h)



Lợng H2O cần có là



10,624 .18

= 0,831

230



(kg/h)



Lợng OH - (C6H4)2 - OH tạo thành là



10,624 .186

= 8,591 (kg/h)

230



10,624 .126

= 5,820

230



Lợng Na2SO3 tạo thành là



(kg/h)



Lợng SO2 đa vào lấy từ giai đoạn trung hòa là: 2964,846 (kg/h)

Tổng lợng SO2 tiêu tốn là:

2352,078 + 32,204 + 77,289 + 2,956 = 2464,527 (kg/h)

Vậy lợng SO2 còn d là: 2964,846 - 2464,527 = 500,319 (kg/h)

Lợng C6H5ONa đã chuyển hóa là: 8526,284

(kg/h)

Lợng C6H5ONa còn d là: 8569,13 - 8526,284 = 42,846 (kg/h)

Tổng lợng H2O tiêu tốn là:

661,522 + 9,057 + 21,738 + 0,831 = 693,148 (kg/h)

Tổng lợng Na2SO3 tạo thành là:

4630,654 + 63,402 + 152,164 + 5,820 = 4852,04 (kg/h)



Từ qúa trình tính toán ở phần trên chúng ta có thể lập đợc bảng cân bằng vật chất

cho qúa trình này.

Lợng vào

C6H5ONa

SO2

H2O



Nguyễn Văn Tiến



Kg / h

8526,284

2964,846

693,148



Sản phẩm ra

C6H5OH

Na2SO3

C6H4(OH)2

43



Kg / h

6909,23

4852,04

55,35



Lớp Hóa Dầu 2 - K44



Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội

C6H4(ONa)2

C6H5S Na

NaO-C6H4-C6H4-ONa

C6H5-O- C6H5

C6H5- C6H5

Na2SO3

Tạp chất



77,491

318,82

10,624

35,337

15,497

3075,808

269,64



Tổng lợng vào



15987,495



Đồ án tốt nghiệp

C6H5S H

OH -(C6H4)2- OH

C6H5ONa d

SO2 d

Na2SO3

C6H5- C6H5

C6H5-O- C6H5

Tạp chất

Tổng lợng ra



265,683

8,591

42,846

500,319

3031,985

15,497

35,337

269,64

15986,518



VII. Qúa trình lắng.

Hỗn hợp phenol và chất nhận đợc sau qúa trình axit hóa đợc đa đi lắng, tách

các tạp chất khi đó chúng ta thu đợc phenol thô. Hiệu suất của qúa trình này là

99% .Vậy phenol nhận đợc sau qúa trình này là

6909,23.0,99 = 6840,138 (kg/h)



VIII. Qúa trình chng cất.

Phenol thô sau qúa trình lắng đợc đa vào tháp chng cất thu đợc phenol tinh

khiết. Theo đầu bài hiệu suất của qúa trình chng cất là 97%. Do đó lợng phenol

thu đợc sau qúa trình này là

6840,138.0,97 = 6634,933 (kg/h)



Kết luận

Sau qúa trình tính toán chúng ta có thể rút đợc các lợng nguyên liệu cho qúa

trình sản xuất phenol với năng suất 55.000 tấn/năm đợc thể hiện qua bảng số liệu

sau.

Lợng nguyên liệu

Kg / h

Ghi chú

C6H6 99%

6813,99

Lợng kỹ thuật

H2SO4 98 %

8842

Lợng kỹ thuật, lấy d 1,06

mol so với phản ứng

Na2SO3 82%

8480,044

Lợng kỹ thuật, lấy d 20%

so với phản ứng

NaOH 85%

4584,333

Lợng kỹ thuật, lấy d 15%

so với phản ứng

SO2

2964,846

Lấy ở quá trình trung hoà

H2O

693,148



Nguyễn Văn Tiến



44



Lớp Hóa Dầu 2 - K44