Xem mẫu
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 2 PHẦN I: LÝ THUYẾT HÓA HỌC ............................................................... 5 CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM ......... 5 1.1. Phenol ..................................................................................................... 5 1.2 Phenolfomandehit................................................................................... 12 PHẦN II: CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ............. 19 CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT PHENOL [6] ............. 19 1.1. Quá trình sản xuất bằng phương pháp nóng chảy kiềm dẫn xuất Sunfo: 20 1.2. Quá trình sản xuất Phenol bằng phương pháp clo hóa Benzene : ........... 23 1.3. Sản xuất Phenol bằng quá trình dehydro hóa dẫn xuất Cyclohexanol .... 26 1.4. Quá trình sản xuất Phenol bằng phương pháp Oxy hóa Toluen [4;5] ..... 27 1.5. Quá trình Axetonxyl hóa ....................................................................... 34 1.6. Oxy hóa trực tiếp Benzen ...................................................................... 35 1.7. Sản xuất Phenol bằng phương pháp Oxy hóa Cumene [8;9] .................. 35 1.8. So sánh các phương pháp sản xuất Phenol và Kết luận .......................... 47 CHƯƠNG II : PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT PHENOLFORMANDEHYT [7] ............................................................................................................. 50 2.1 Hóa học và Cơ chế phản ứng .................................................................. 50 2.2 Quy trình công nghệ và các đặc điểm quy trình ...................................... 54 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................... 59
1
MỞ ĐẦU Phenol (hydroxyl benzene, carbolic, axit, C6H5OH) là một dẫn xuất của dãy thơm được F. Runge phát hiện lần đầu tiên vào năm 1834, là chất đầu tiên của dãy đồng dẳng với nhóm OH đính trực tiếp vào gốc aromatic. Phenol tồn tại như một thành phần tự do hoặc như một sản phẩm có mặt trong các chất tự nhiên và trong thực thể sinh vật. Ban đầu phenol được chiết xuất từ nhựa than đá, Và sau khi sản lượng tiêu thụ Phenol tăng lên thì các phương pháp tổng hợp mới được nghiên cứu và ứng dụng. Lúc đầu các phương pháp tổng hợp phenol đều đi từ axit benzensulfonic (C6H5SO3H) và clobenzen (C6H5Cl) nhưng sau đó đã được thay thế bởi các quá trình sản xuất hiện đại hơn, mà chủ yếu là quá trình Hock sản xuất phenol từ cumen. Phenol đang đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp như: làm nguồn nguyên liệu cho nhiều hợp chất trung gian và là sản phẩm cuối cùng quan trọng. Bảng 1. Những mục đích sử dụng phenol trong công nghiệp [3] Tây Âu(%) 1973 Nhựa phenol Capro lactan Axit adipic Bisphend A Aniline Các SP khác Lượng tiêu 18 0,954 37 22 12 11 22 2 18 21 1,04 1984 33 25 Mỹ(%) 1974 48 15 3 13 18 9 14 0,211 15 3 20 4,450 Nhật(%) 1973 60 Thế giới(%) 1989 41 21
thụ(106 tấn)
2
Hầu hết phenol thành phẩm được chế biến thành keo phenol dùng cho ngành công nghiệp chất dẻo, nhựa, sản xuất sơn, sản xuất thuốc nhuộm, dùng trong dược phẩm, sản xuất chất nổ và trong các quá trình tổng hợp hữu cơ tinh vi khác. Các quá trình sản xuất bắt đầu từ phenol ít bị cản trở do tính an toàn của nó cao hơn khi làm nguyên liệu sản xuất so với nguyên liệu từ benzen. Tất cả những sản phẩm này có giá trị kinh tế quan trọng vì chúng được sản xuất trên phạm vi rộng và tạo ra nhiều những vật liệu cho người tiêu dùng. Chẳng hạn như là: chất kết dính, bọt cách điện, chất tẩy vết bẩn, nhựa platic, thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm, hương vị và cao su hoá học… Bảng 2. Bảng biểu thị sản lượng phenol sản xuất trên thế giới[3] Năng Năm suất 106 tấn/năm 1973 1978 Tây Âu 1985 1989 1974 1977 Mỹ 1985 1989 Nhật Châu á 1989 1985 0,6 0,89 99 1977 1985 1,5 1,9 0,28 0,4 98 98 100 99 2 2 1,3 1,45 1,25 1,5 92 93 97 95 8 7 2 2 2 1 9 2 1,14 1,48 Từ cumen (%) 87 88 Từ toluen (%) 8 10 Từ nhựa than đá 3 2 Những phương pháp khác 2
Quốc gia
3
Đông Âu Thế giới
1989
0,9
1989
5
96
3
Như đã trình bày ở trên ta thấy phenol giữ một vai trò quan trọng trong nền kinh tế, trực tiếp hay gián tiếp. Chúng ta có thể sản xuất ra nhiều sản phẩm cần thiết và quan trọng cho xã hội từ phenol. Và trong đó những vật liệu Polyme đượ csử dụng rất rộng rãi, nhự Phenolic hay Phenolfomandehyde nói riêng là loại nhựa tổng hợp đầu tiên được ứng dụng trong thương mại. Ở Việt Nam công nghệ sản xuất phenol và phenolfomandehyde chưa phát triển, nguồn cung cấp phenol duy nhất là từ chưng thu than đá, nhưng chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong nước. Phần lớn là phải nhập từ nước ngoài. Vì vậy vấn đề nghiên cứu các phương pháp sản xuất phenol có ý nghĩa khoa học và thực tế rất lớn.
4
PHẦN I: LÝ THUYẾT HÓA HỌC CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 1.1. Phenol 1.1.1. Tính chất vật lý của Phenol Phenol là chất rắn, tinh thể không màu, có mùi vị đặc trưng, nóng chảy ở 420C và sôi ở 181,40C. Khối lượng phân tử: 94,42 kg/Kmol.
20 3 Tỷ trọng: d 4 1, 072 g / cm
Phenol ở điều kiện thường có dạng hình kim hay hình khối màu trắng, khi tan trong nước cho chất lỏng không màu. Phenol rất dễ bị tác dụng của ánh sáng và không khí nên có màu hồng. Giới hạn cho phép trong không khí là 0,005 mg/l . Phenol ít tan trong nước lạnh nhưng có thể hoà tan hoàn toàn ở nhiệt độ lớn hơn 65,30C. Hợp chất này dễ tan trong các hydrocacbon thơm, rượu và ete nhưng ít tan trong parafin và không tan trong cacbonat kiềm. Phenol còn có tính sát trùng mạnh, gây bỏng da và rất độc đối với cơ thể. Hỗn hợp của phenol và khoảng 10% khối lượng của nước được gọi là dung dịch phenol, bởi vì nó tồn tại ở trạng thái lỏng tại nhiệt độ phòng. Có thể nói rằng phenol là dung dịch thực nhất trong các dung dịch hữu cơ (các hydrocacbon thơm, rượu, xeton, ete, axit, các hợp chất halogenhydrocacbon..). Phenol tạo thành hỗn hợp đồng nhất với nước và các chất khác, chúng ta có thể tham khảo bảng số liệu sau đây.
5
nguon tai.lieu . vn
1
MỞ ĐẦU Phenol (hydroxyl benzene, carbolic, axit, C6H5OH) là một dẫn xuất của dãy thơm được F. Runge phát hiện lần đầu tiên vào năm 1834, là chất đầu tiên của dãy đồng dẳng với nhóm OH đính trực tiếp vào gốc aromatic. Phenol tồn tại như một thành phần tự do hoặc như một sản phẩm có mặt trong các chất tự nhiên và trong thực thể sinh vật. Ban đầu phenol được chiết xuất từ nhựa than đá, Và sau khi sản lượng tiêu thụ Phenol tăng lên thì các phương pháp tổng hợp mới được nghiên cứu và ứng dụng. Lúc đầu các phương pháp tổng hợp phenol đều đi từ axit benzensulfonic (C6H5SO3H) và clobenzen (C6H5Cl) nhưng sau đó đã được thay thế bởi các quá trình sản xuất hiện đại hơn, mà chủ yếu là quá trình Hock sản xuất phenol từ cumen. Phenol đang đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp như: làm nguồn nguyên liệu cho nhiều hợp chất trung gian và là sản phẩm cuối cùng quan trọng. Bảng 1. Những mục đích sử dụng phenol trong công nghiệp [3] Tây Âu(%) 1973 Nhựa phenol Capro lactan Axit adipic Bisphend A Aniline Các SP khác Lượng tiêu 18 0,954 37 22 12 11 22 2 18 21 1,04 1984 33 25 Mỹ(%) 1974 48 15 3 13 18 9 14 0,211 15 3 20 4,450 Nhật(%) 1973 60 Thế giới(%) 1989 41 21
thụ(106 tấn)
2
Hầu hết phenol thành phẩm được chế biến thành keo phenol dùng cho ngành công nghiệp chất dẻo, nhựa, sản xuất sơn, sản xuất thuốc nhuộm, dùng trong dược phẩm, sản xuất chất nổ và trong các quá trình tổng hợp hữu cơ tinh vi khác. Các quá trình sản xuất bắt đầu từ phenol ít bị cản trở do tính an toàn của nó cao hơn khi làm nguyên liệu sản xuất so với nguyên liệu từ benzen. Tất cả những sản phẩm này có giá trị kinh tế quan trọng vì chúng được sản xuất trên phạm vi rộng và tạo ra nhiều những vật liệu cho người tiêu dùng. Chẳng hạn như là: chất kết dính, bọt cách điện, chất tẩy vết bẩn, nhựa platic, thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm, hương vị và cao su hoá học… Bảng 2. Bảng biểu thị sản lượng phenol sản xuất trên thế giới[3] Năng Năm suất 106 tấn/năm 1973 1978 Tây Âu 1985 1989 1974 1977 Mỹ 1985 1989 Nhật Châu á 1989 1985 0,6 0,89 99 1977 1985 1,5 1,9 0,28 0,4 98 98 100 99 2 2 1,3 1,45 1,25 1,5 92 93 97 95 8 7 2 2 2 1 9 2 1,14 1,48 Từ cumen (%) 87 88 Từ toluen (%) 8 10 Từ nhựa than đá 3 2 Những phương pháp khác 2
Quốc gia
3
Đông Âu Thế giới
1989
0,9
1989
5
96
3
Như đã trình bày ở trên ta thấy phenol giữ một vai trò quan trọng trong nền kinh tế, trực tiếp hay gián tiếp. Chúng ta có thể sản xuất ra nhiều sản phẩm cần thiết và quan trọng cho xã hội từ phenol. Và trong đó những vật liệu Polyme đượ csử dụng rất rộng rãi, nhự Phenolic hay Phenolfomandehyde nói riêng là loại nhựa tổng hợp đầu tiên được ứng dụng trong thương mại. Ở Việt Nam công nghệ sản xuất phenol và phenolfomandehyde chưa phát triển, nguồn cung cấp phenol duy nhất là từ chưng thu than đá, nhưng chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong nước. Phần lớn là phải nhập từ nước ngoài. Vì vậy vấn đề nghiên cứu các phương pháp sản xuất phenol có ý nghĩa khoa học và thực tế rất lớn.
4
PHẦN I: LÝ THUYẾT HÓA HỌC CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 1.1. Phenol 1.1.1. Tính chất vật lý của Phenol Phenol là chất rắn, tinh thể không màu, có mùi vị đặc trưng, nóng chảy ở 420C và sôi ở 181,40C. Khối lượng phân tử: 94,42 kg/Kmol.
20 3 Tỷ trọng: d 4 1, 072 g / cm
Phenol ở điều kiện thường có dạng hình kim hay hình khối màu trắng, khi tan trong nước cho chất lỏng không màu. Phenol rất dễ bị tác dụng của ánh sáng và không khí nên có màu hồng. Giới hạn cho phép trong không khí là 0,005 mg/l . Phenol ít tan trong nước lạnh nhưng có thể hoà tan hoàn toàn ở nhiệt độ lớn hơn 65,30C. Hợp chất này dễ tan trong các hydrocacbon thơm, rượu và ete nhưng ít tan trong parafin và không tan trong cacbonat kiềm. Phenol còn có tính sát trùng mạnh, gây bỏng da và rất độc đối với cơ thể. Hỗn hợp của phenol và khoảng 10% khối lượng của nước được gọi là dung dịch phenol, bởi vì nó tồn tại ở trạng thái lỏng tại nhiệt độ phòng. Có thể nói rằng phenol là dung dịch thực nhất trong các dung dịch hữu cơ (các hydrocacbon thơm, rượu, xeton, ete, axit, các hợp chất halogenhydrocacbon..). Phenol tạo thành hỗn hợp đồng nhất với nước và các chất khác, chúng ta có thể tham khảo bảng số liệu sau đây.
5