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

§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



§å ¸n tèt nghiƯp



ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt phenol



C6H5C(CH3)2 OOH → C6H5C OCH3 + CH3 OH

T¹o ra rỵu bỈc 3: §I metyl phenyl

C6H5C(CH3)2 OOH → C6H5C(CH3)2 OH + 1/2 O2

T¹o ra α- metyl Stylen:

C6H5C(CH3)2 OOH → C6H5-C(CH3) = CH2 + H2O

II.2. D©y chun s¶n xt:

II.2.1. S¬ ®å d©y chun c«ng nghƯ:

1.



Thïng cao vÞ



2.



Th¸p oxy hãa sđi bät



3. ThiÕt bÞ xư lý khÝ th¶i

4.



ThiÕt bÞ chng ch©n kh«ng



5,7. ThiÕt bÞ ph©n hđy cumen hydroperoxit b»ng axÝt

6.



Thïng chøa axÝt H2SO4



8.



Thïng chøa NaOH



9.



ThiÕt bÞ trung hßa



10. ThiÕt bÞ chng cÊt t¸ch axeton

11. ThiÕt bÞ chng cÊt t¸ch cumen vµ α-methylstyrene

12. ThiÕt bÞ chng cÊt t¸ch phenol

13. Thïng chøa axeton

14. Thïng chøa c¸c s¶n phÈm nỈng

15. Thïng chøa phenol

16. ThiÕt bÞ hydro ho¸

17. ThiÕt bÞ lµm l¹nh

18. ThiÕt bÞ ®un s«i



Ng« ThÞ NghÜa



24



Líp 02V – 01 Hãa DÇu