1. Trang Chủ
  2. Công nghệ - Môi trường
  3. Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic

Axit axetic hay còn gọi là axit etanoic, là một hợp chất hữu cơ điển hình của dãy đồng đẳng axit mono cacboxylic, nó có nhiều ứng dụng trong sản xuất và đời sống, là một trong những sản phẩm hữu cơ cơ bản và quan trọng được sử dụng rộng rãi trong công nghệ tổng hợp hữu cơ hóa dầu. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic Më ®Çu 1 PhÇn I

Thể loại Tài liệu miễn phí Công nghệ - Môi trường

Số trang 135

Ngày tạo 8/30/2018 4:05:13 AM +00:00

Loại tệp DOC

Kích thước 0.70 M

Tên tệp

Tải Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất axi... (.docx) Tải Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất axi... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
  2. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic Më ®Çu 1 PhÇn I Tæng quan .............................................................................. 3 Ch­¬ng I Giíi thiÖu chung vÒ Axit axetic ............... 3 I.TÝnh chÊt vËt lý ....................................................................... 3 II.TÝnh chÊt ho¸ häc cña Axit axetic ............................... 8 II.1.TÝnh axit ..................................................................................... 9 II.2.Ph¶n øng x¶y ra ë nguyªn tö cacbon cña nhãm cacboxyl ....... 9 II.3.Ph¶n øng Decacboxyl ho¸ ....................................................... 10 II.4.Ph¶n øng t¹o amit .................................................................... 10 II.5.Ph¶n øng lo¹i n­íc t¹o anhydrit ............................................. 10 II.6. Sau ®©y lµ mét sè ph¶n øng quan träng cña axit axetic ®­îc sö dông trong thùc tÕ .......................................................................... 10 III.øng dông .................................................................................. 11 III.1.Muèi ........................................................................................ 11 III.2.Este .......................................................................................... 12 III.3.Axetyl clorua .......................................................................... 12 III.4.Amit ........................................................................................ 12 III.5.Axit phenylaxetic .................................................................... 13 III.6.B¶ng øng dông cña axit axetic ............................................... 13 Ch­¬ng II Giíi thiÖu chung vÒ Nguyªn liÖu Axetaldehyt ................................................. 14 I.TÝnh chÊt vËt lý ................................................................................ 15 II. TÝnh chÊt ho¸ häc .......................................................................... 17 II.1.Ph¶n øng céng hîp .................................................................. 17 II.2.Ph¶n øng oxy ho¸, khö ............................................................ 18 II.3.Ph¶n øng ph©n huû .................................................................. 18 II.4.Ph¶n øng ng­ng tô................................................................... 18 II.5.Mét sè ph¶n øng kh¸c ............................................................. 18 Ch­¬ng III C¸c ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt Axit axetic ................................................................................ 20 I.Qu¸ tr×nh cacbonyl ho¸ metanol ............................ 20 I.1. Giíi thiÖu ................................................................................... 20 I.2. Xóc t¸c ...................................................................................... 21 I.3.B¶n chÊt ho¸ häc vµ ®iÒu kiÖn ph¶n øng ...................................... 22 I.4. S¬ ®å c«ng nghÖ ......................................................................... 25 a. S¬ ®å c«ng nghÖ cña h·ng BASF ................................................... 25 Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
  3. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic b. S¬ ®å c«ng nghÖ cña h·ng Monsanto ............................................. 28 I.5.§¸nh gi¸ ph­¬ng ph¸p cña BASF vµ Monsanto ...................... 30 II.Qu¸ tr×nh oxy ho¸ trùc tiÕp hydrocacbon ........................................ 31 II.1. Oxy ho¸ trùc tiÕp c¸c hydrocacbon no ....................................... 31 II.2. Oxy ho¸ trùc tiÕp c¸c hydrocacbon khâng no ...................... 39 III. Ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt axit axetic tõ axetaldehyt..................... 44 III.1.B¶n chÊt vµ ®iÒu kiÖn ph¶n øng ............................................ 45 IV.Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt Axit axetic b»ng ph­¬ng ph¸p oxy ho¸ axetaldehyt trong pha láng. ............. 49 IV.1. C¬ chÕ ph¶n øng ...................................................................... 49 IV.2.Xóc t¸c ..................................................................................... 50 IV.3. C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh ......................................... 52 V.Ph­¬ng ph¸p vi sinh........................................................... 55 VI. Ph­¬ng ph¸p ho¸ häc gç ............................................. 55 VII. C¸c ph­¬ng ph¸p tæng hîp kh¸c ......................... 56 VIII. So s¸nh c¸c ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt axit axetic .................................................................................................. 56 IX. N©ng cao nång ®é vµ tinh chÕ Axit axetic .................................... 57 IX.1.N©ng cao nång ®é vµ tinh chÕ axit axetic .................................. 57 IX.2.ChÊt l­îng s¶n phÈm ............................................................. 59 Ch­¬ng IV: c«ng nghÖ S¶N XUÊT AXIT AXETIC B»NG PH¦¥NG PH¸P OXY HO¸ AXETALDEHYT TRONG PHA LáNG Cã XóC T¸C .................. 60 I.Giai ®o¹n oxy ho¸ axetaldehyt................................. 60 II.Giai ®o¹n tinh cÊt s¶n phÈm th« .............................. 61 III.Giai ®o¹n lµm s¹ch axit axetic ............................... 61 IV. D©y chuyÒn s¶n suÊt axit axetic tõ axetaldehyt ............................. 62 V.ThiÕt bÞ oxy ho¸ axetaldehyt........................................................... 63 I.C¸c sè liÖu ban ®Çu. ......................................................................... 64 iI.TÝnh to¸n cho thiÕt bÞ oxy ho¸......................................................... 64 II.1.C©n b»ng vËt chÊt ....................................................................... 64 II.2.C©n b»ng nhiÖt l­îng ................................................................. 71 IIi.tÝnh to¸n cho thiÕt bÞ t¸ch phÇn nhÑ ................. 80 III.1.C©n b»ng vËt chÊt .................................................................. 80 III.2.C©n b»ng nhiÖt l­îng ............................................................. 81 IV.TÝnh to¸n cho thiÕt bÞ t¸ch phÇn nÆng ............................................ 85 Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
  4. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic IV.1.C©n b»ng vËt chÊt ..................................................................... 85 IV.2.C©n b»ng nhiÖt l­îng ................................................................ 86 V.tÝnh to¸n thiÕt bÞ oxy ho¸ ........................................... 88 V.1.§­êng kÝnh thiÕt bÞ .................................................................. 88 V.2.TÝnh chiÒu dµy cña thiÕt bÞ ...................................................... 89 V.3.Chän n¾p vµ ®¸y th¸p .............................................................. 92 V.4.Chän bÝch nèi ........................................................................... 96 V.5. Chän c¸c ®­êng kÝnh èng dÉn vµo vµ ra thiÕt bÞ chÝnh......... 97 PhÇn III TÝnh to¸n kinh tÕ ............................................... 98 I.ý nghÜa ....................................................................................... 98 II. Néi dung tÝnh to¸n kinh tÕ ............................................ 98 II.1. Nhu cÇu vÒ nguyªn liÖu, nhiªn liÖu vµ n¨ng l­îng. .................... 98 II.1.1.Nhu cÇu vÒ nguyªn liÖu. ...................................................... 98 II.1.2.Nhu cÇu vÒ ®iÖn n¨ng .......................................................... 99 II.2. TÝnh vèn ®Çu t­ cè ®Þnh. .......................................................... 101 II.2.1. Vèn ®Çu t­ x©y dùng ......................................................... 101 II.2.2. Vèn ®Çu t­ cho thiÕt bÞ, m¸y mãc...................................... 101 II.3. Chi phÝ cho nh©n c«ng lao ®éng .............................................. 102 II.3.1.Nhu cÇu vÒ lao ®éng. ............................................................ 102 II.3.2. Quü l­¬ng c«ng nh©n viªn trong ph©n x­ëng. ....................... 102 II.4.TÝnh khÊu hao .......................................................................... 103 II.5.TÝnh gi¸ thµnh s¶n phÈm .......................................................... 103 II.6. Tæng lîi nhuËn c¶ n¨m. ........................................................... 104 II.7. Thêi gian thu håi vèn .............................................................. 104 PhÇn iv ThiÕt kÕ x©y dùng ............................................ 105 I.c¬ së Chän ®Þa ®iÓm x©y dùng .................................... 105 II.ThiÕt kÕ x©y dùng tæng mÆt b»ng nhµ m¸y ..... 106 I.an toµn lao ®éng .............................................................. 111 II.tù ®éng hãa trong ph©n x­ëng .............................. 114 KÕt luËn 122 Tµi liÖu tham kh¶o ........................................................... 123 Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
  5. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian làm Đồ án ,được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn Công nghệ hữu cơ _Hóa dầu,đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn GS.TS Đào Văn Tường người đã hướng dẫn,giúp đỡ em về mặt kiến thức khoa học.Với sự giúp đỡ tận tình và ân cần của thầy em đã hiểu biết thêm nhiều kiến thức bổ ích và hoàn thành bản Đồ án đúng thời gian quy định. Một lần nữa,em xin chân thành cảm ơn thầy GS.TS Đào Văn Tường cùng toàn thể các thầy cô giáo,các anh chị trong Bộ môn Công nghệ hữu cơ _Hoá dầu và bạn bè đã tạo điều kiện tốt nhất giúp em hoàn thành bản Đồ án này. Hà Nội ngày 27 tháng 5 năm 2008 Sinh viên Hoàng Đình Thi Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
  6. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic MỞ ĐẦU Axit axetic hay còn gọi là axit etanoic, là một hợp chất hữu cơ điển hình của dãy đồng đẳng axit mono cacboxylic, nó có nhiều ứng dụng trong sản xuất và đời sống, là một trong những sản phẩm hữu cơ cơ bản và quan trọng được sử dụng rộng rãi trong công nghệ tổng hợp hữu cơ hóa dầu. Axit axetic được sử dụng để sản xuất anhydric axetic, muối axetat, axit cloaxetic, hợp chất nhựa, dược phẩm, thuốc nhuộm và thuốc trừ sâu, hóa chất ngành ảnh, thực phẩm và phụ gia cho thực phẩm (ví dụ như dấm ăn, nước dầm hoa quả, nước sốt), ngoài ra nó được dùng để điều chế nhiều loại hợp chất hữu cơ khác. Axit axetic được sử dụng nhiều nhất là để sản xuất vinyl axetat (VA). Vinyl axetat có nhiều ứng dụng trong ngành dệt, sơn và giấy. Trên Thế giới, nhu cầu sử dụng axit axetic dự báo sẽ tăng từ 3 - 4%/năm. ở Mỹ thì nhu cầu sử dụng axit axetic chỉ tăng 1%/năm, năm 2005 là 2,52 triệu tấn và dự kiến đến năm 2009 là 2,55 triệu tấn. Mặc dù, năm 2005 nước Mỹ đã xuất khẩu 926000 tấn axit axetic tương đương với gần 37% nhu cầu sử dụng trong nước [14]. ở Châu Á ước tính nhu cầu sử dụng axit axetic sẽ tăng cao hơn nhiều vào khoảng từ 5 - 7%/năm, trong đó Trung Quốc tăng từ 8 - 10%/năm. Theo BP, trong vòng 5 năm qua nhu cầu sử dụng axit axetic ở Trung Quốc đã tăng 15 - 16%/năm. Công ty hóa dầu Daqing đang xây dựng nhà máy với năng suất 200000 tấn/năm và hoàn thiện trong năm 2008. Công ty hóa dầu Yangzi với đối tác là BP cũng đang xây dựng nhà máy ở Nanjing với năng suất 500000 tấn/năm và sẽ hoàn thiện vào năm 2009. Trong tương lai, ấn Độ cũng là một nước có nhu cầu sử dụng axit axetic rất lớn. Theo BP, ở ấn Độ họ thích sợi tự nhiên hơn nên sợi polyeste được sử dụng rất ít. Nhưng điều này sẽ thay đổi khi mà công nghệ sản xuất polyeste được cải tiến, và hy vọng việc sử dụng VA cũng sẽ phát triển mạnh ở ấn Độ. ỞTrung Đông, năm 2006 Công ty hóa dầu Fanavaran của Iran đã xây dựng nhà máy sản xuất axit axetic với năng suất 150000 tấn/năm; và Công ty Hoàng Đình Thi 1 Hoá dầu I-K48
  7. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic hóa dầu Saudi International đã hoàn thành xong dự án xây dựng nhà máy sản xuất axit axetic với năng suất 460000 tấn/năm sẽ khởi công vào năm 2009. [14] Cũng như các nước trên Thế giới, nhu cầu sử dụng axit axetic ở Việt nam ngày càng cao. Hằng năm chúng ta phải nhập khẩu một lượng axit axetic khá lớn. Quá trình sản xuất axit axetic trong nước chủ yếu bằng phương pháp vi sinh cho nồng độ axit thấp, năng suất không cao nên chưa đáp ứng được nhu cầu. Từ những năm 1990, một số cơ quan nghiên cứu khoa học ở nước ta đã nghiên cứu sản xuất axit axetic công nghiệp. ở Viện Hóa học Công nghiệp cũng đã nghiên cứu đề tài sử dụng rượu etylic để sản xuất axit axetic. Một số cơ quan nghiên cứu khoa học khác như Viện Hóa học thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, khoa Hóa thuộc trường Đại học Tổng hợp Hà nội cũng đã quan tâm đến đề tài này [15]. Nhưng do nhiều nguyên nhân mà các kết quả nghiên cứu vẫn chưa được áp dụng trong sản xuất công nghiệp. Cho đến nay, gần như toàn bộ nhu cầu axit axetic ở nước ta đều phải đáp ứng bằng con đường nhập khẩu. Trước tình hình mới, cơ hội phát triển cho ngành công nghiệp hóa chất đã được mở ra, thì quá trình sản xuất axit axetic có nồng độ cao đã trở thành một vấn đề quan trọng và việc tìm ra phương pháp sản xuất axit axetic đáp ứng được nhu cầu sử dụng và có hiệu quả kinh tế là một việc làm hết sức cần thiết. Sản xuất axit axetic trong công nghiệp có rất nhiều phương pháp, nhưng phương pháp quan trọng và có ý nghĩa hơn cả là oxy hóa axetaldehyd. Phương pháp này cho sản phẩm axit axetic tinh khiết có nồng độ cao và hiệu suất quá trình lớn. Hoàng Đình Thi 2 Hoá dầu I-K48
  8. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic PHẦN I TỔNG QUAN CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ AXIT AXETIC Con người đã biết đến giấm từ rất lâu với mục đích làm gia vị, đó là dung dịch 4  12% axit axetic được sản xuất bằng phương pháp lên men rượu). Axit axetic là một axit hữu cơ yếu có công thức phân tử CH3COOH, khối lượng phân tử M = 60,05, là chất lỏng không màu, có tính ăn mòn. Axit axetic có mùi hăng và là chất nguy hiểm đối với da. Axit axetic được tìm thấy trong dung dịch loãng trong rất nhiều hệ động vật cũng như thực vật. Hiện nay, các nước sản xuất axit axetic theo phương pháp tổng hợp nhiều nhất là Mỹ, châu Âu, Nhật, Canada, và Mexico. Tổng công suất của các nhà máy sản xuất Axit axetic tại các nước này đạt khoảng 4 triệu tấn/năm. Axit axetic có nhiều ứng dụng quan trọng, những dẫn xuất của Axit axetic có ứng dụng rộng rãi nhất là vinyl axetat và anhydrit axetic. Vinyl axetat được sử dụng trong quá trình sản xuất sơn, keo dán, giấy bọc, và trong công nghiệp dệt. Anhydrit axetic được sử dụng để sản xuất sợi xenlulo axetat, đầu lọc thuốc lá và nhựa xenlulo, xử lý sợi. I.TÍNH CHẤT VẬT LÝ Axit axetic có nhiệt độ nóng chảy 16,66 oC, nhiệt độ sôi 117,9 oC ở áp suất 101,3 kPa; là chất lỏng không màu, trong suốt. Axit axetic không tinh khiết thường lẫn các tạp chất như nước, anhydrit axetic, và các chất dễ oxy hoá khác. Axit axetic băng(chứa
  9. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic một lượng nhỏ phốt pho và một lượng không đáng kể lưu huỳnh. Axit axetic là dung môi tốt cho nhiều chất như nhựa thông và dầu thực vật...Dung dịch axetic có tính chất ăn mòn mạnh, tính chất này thể hiện trên nhôm và thép không gỉ thì có ý nghĩa quan trọng với ngành xây dựng và đồ dùng nấu ăn. Axit axetic tinh khiết thì có độ dẫn điện kém nhưng khi thêm một ít axit sunfuric thì tăng lên và có dòng chạy qua thì bị điện phân thành cacbon (I), (II) oxit, và oxy. Axit axetic có mùi vị hăng chua, khi bị làm lạnh đóng rắn thành dạng tinh thể đá không màu dạng lá mỏng. Người ta có thể dùng điểm đông đặc để đánh giá độ tinh khiết của Axit axetic. Ví dụ nhiệt độ đông đặc của dung dịch Axit axetic được cho trong bảng sau. Bảng 1: Nhiệt độ đông đặc của dung dịch Axit axetic %khối lượng Nhiệt độ đông đặc, %khốilượng Nhiệt độ đông đặc,oC o C 100 16,75 96,8 11,48 99,6 15,84 96,4 10,81 99,2 15,12 96,0 10,17 98,8 14,49 93,46 7,1 98,4 13,86 80,6 - 7,4 98,0 13,25 50,6 -19,8 97,6 12,66 18,11 -6,3 97,2 12,09 - - Tỷ trọng của dung dịch Axit axetic đi qua giá trị cực đại ở giữa nồng độ 77 – 88% trọng lượng tại nhiệt độ 15 oC. Tỷ trọng của Axit axetic tinh khiết là một hàm phụ thuộc nhiệt độ và được xác định (bảng 2). Hoàng Đình Thi 4 Hoá dầu I-K48
  10. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic Bảng 2: Tỷ trọng của dung dịch Axit axetic ở 15 oC % khối lượng , g/cm3 % khối lượng , g/cm3 1 1,0070 60 1,0685 5 1,0067 70 1,0733 10 1,0142 80 1,0748 15 1,0214 90 1,0713 20 1,0284 95 1,0660 30 1,0412 97 1,0625 40 1,0523 99 1,0580 50 1,0615 100 1,0550 Bảng 3: Sự phụ thuộc của tỷ trọng Axit axetic tinh khiết vào nhiệt độ Nhiệt độ , oC , g/cm3 Nhiệt độ , oC , g/cm3 26,21 1,0420 97,42 0,9611 34,10 1,0324 106,70 0,9506 42,46 1,0246 117,52 0,9391 51,68 1,0134 129,86 0,9235 63,56 1,0007 139,52 0,9119 74,92 0,9875 145,60 0,9030 85,09 0,9761 156,40 0,8889 Hoàng Đình Thi 5 Hoá dầu I-K48
  11. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic Bảng 4: Áp suất hơi của Axit axetic tinh khiết T, oC P, mbar T, oC P, mbar T, oC P, mbar 0 4,7 100 555,3 200 7813 10 8,5 110 776,7 210 9612 20 15,7 118,2 1013 220 11733 30 26,5 130 1386,5 230 14249 40 45,3 140 1741,1 240 17057 50 74,9 450 2461,1 250 20210 60 117,7 160 3160 260 23854 70 182,8 170 4041 270 28077 80 269,4 180 5091 280 32801 90 390,4 190 6333 Bảng trên đưa ra áp suất hơi của axit axetic tinh khiết ở các giá trị nhiệt độ khác nhau. Tỷ trọng của hơi tương ứng xấp xỉ hai lần khối lượng phân tử do xuất hiện các liên kết hydro trong pha hơi. Cả liên kết hydro dạng liên hiệp 2 và liên hiệp 4 đều đã được chứng minh. O H O CH3 C C CH 3 O H O O H O CH3 C C CH3 O H O Hoàng Đình Thi O H 6 O Hoá dầu I-K48 CH 3 C C CH 3 O H O
  12. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic Bảng 5:Một số đặc trưng vật lý của Axit axetic Nhiệt dung riêng, Cp Dạng hơi 1,110 J.g-1.K-1 ở 25oC Dạng lỏng 2,043 J.g-1.K-1 ở 19,4 oC Dạng tinh thể 1,470 J.g-1.K-1 ở 1,5oC 0,783 J.g-1.K-1 ở – 175,8oC Nhiệt nóng chảy 195,5 J/g Nhiệt hoá hơi 394,5 J/g ở nhiệt độ sôi 11,83 MPa.s ở 20oC Độ nhớt 10,97 MPa.s ở 25oC 8,18 MPa.s ở 40oC Hằng số điện môi 6,170 ở 20oC (lỏng) 2,665 ở – 10 oC (rắn) Chỉ số khúc xạ nD20 1,3719 Entanpy tạo thành H o(lỏng, 25oC ) - 484,50 KJ/mol H o(hơi, 25oC ) - 432,25 KJ/mol Nhiệt cháy, H c (lỏng) - 874,8 KJ/mol Entropy So (lỏng, 25oC ) 159,8 J/mol.K So (hơi, 25 oC ) 282,5 J/mol.K Điểm chớp cháy cốc kín 43 oC Điểm tự bốc cháy 465oC Hoàng Đình Thi 7 Hoá dầu I-K48
  13. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic Giới hạn nổ trong không khí 4,0  16,0 trong không khí Nhiệt độ tới hạn, Tc 592,71K áp suất tới hạn, pc 5,786 MPa Sức căng bề mặt T, oC 20,1 23,1 26,9 42,3 61,8 87,5 , mN/m 27,5 27,25 26,69 25,36 23,46 20,86 Hằng số phân ly axit (trong nước) T, oC 0 25 50 PKa 4,78 4,76 4,79 II.TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA AXIT AXETIC Tính chất hoá học của Axit axetic được quyết định bởi sự có mặt của nhóm cacboxyl trong phân tử, là một axit hữu cơ yếu nó có đầy đủ tính chất hoá học của một axit hữu cơ. Cấu tạo nhóm cacboxyl còn chưa xác định cụ thể. Thông thường biểu diễn cấu tạo nhóm cacboxyl như sau: O CH3 - C O H Do nhóm hydroxyl gắn trực tiếp với nhóm cacbonyl, chịu ảnh hưởng của nhóm cacbonyl, liên kết O-H phân cực về phía oxy nên proton phân ly dễ dàng hơn. Vì vậy tính axit của axit axetic mạnh hơn rượu nhiều. CH3 – COOH  CH3 – COO- + H+ Hằng số phân ly K = 1,76.10 -5 Mặc dù không phải là chất hoạt động nhưng có rất nhiều sản phẩm có giá trị được sản xuất từ axit axetic. Axit axetic phản ứng với rượu hoặc olefin để tạo este khác nhau. Axetamit được điều chế bằng cách phân huỷ nhiệt amoniaxetat. Axit axetic cũng có thể chuyển thành axetyl clorua nếu sử dụng các tác nhân clo hoá như photphotriclorua hoặc thionylclorua. Hoàng Đình Thi 8 Hoá dầu I-K48
  14. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic Axit axetic là nguyên liệu thô cho nhiều quá trình sản xuất thương mại. Nó có thể tạo vinyl axetat (VA) khi sử dụng etylen có xúc tác là kim loại quí. Axit axetic cũng được dùng để sản xuất anhydrit axetic, axit cloaxetic. Đa số phản ứng của axit axetic thể hiện ở các loại phản ứng: -Phản ứng kéo theo sự đứt liên kết O-H, ví dụ sự phân ly axit -Phản ứng xảy ra ở nguyên tử C ở nhóm cacboxyl -Phản ứng Decacboxyl hoá II.1.Tính axit CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+ CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O Axit axetic có khả năng trung hoà các bazơ, oxit bazơ, đẩy axit cacbonic ra khỏi muối của nó. Hơi axit axetic có thể chịu nhiệt đến 4000C. Khi đun nóng quá 420 0C thì hơi này bị phân huỷ thành xeton: >4200C CH3COOH (CH3)2CO + CO2 + H2O II.2.Phản ứng xảy ra ở nguyên tử cacbon của nhóm cacboxyl II.2.1.Phản ứng este hoá Khi tác dụng với rượu có mặt của axit xúc tác ta được este O CH 3 - C + R'OH R - C -OR' OH O II.2.2.Tạo thành axyl halogenua Axit axetic phản ứng với pentaclorua photpho, triclorua photpho, thionyl clorua sẽ tạo axyl clorua do sự thay thế OH bằng clo O O CH3- C + SOCl2 CH3 - C + HCl + SO2 OH Cl II.2.3.Khử hoá axit axetic Ni CH3COOH + 3H2 CH3CH3 + H2O Hoàng Đình Thi 9 Hoá dầu I-K48
  15. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic II.3.Phản ứng Decacboxyl hoá NaOH, CaO CH3COOH ` CH4 + CO2 II.4.Phản ứng tạo amit O O t0 CH3 -C CH3 -C + H2O NH4 NH2 II.5.Phản ứng loại nước tạo anhydrit O O CH3 - C CH3 - C O H O + H2 O O H CH3- C CH3- C O O II.6. Sau đây là một số phản ứng quan trọng của axit axetic được sử dụng trong thực tế a Tác dụng với kim loại mạnh cũng như với kiềm tạo muối axetat CH3COOH + NaOH  CH3COONa + H2O Muối của Axit axetic có giá trị sử dụng lớn. Axetat kẽm, axetat đồng được sử dụng để sản xuất bột màu. Ngoài ra còn có axetat sắt, axetat natri, axetat mangan, để làm xúc tác cho các quá trình tổng hợp hữu cơ. b. Clo hoá Axit axetic ở 90100oC với sự có mặt của xúc tác (lưu huỳnh, iod, phốt pho) CH 3COOH + Cl2  CH2Cl – COOH + HCl Cùng với axit monoclorua axetic, còn tạo ra cả di, tri- clorua axetic axit. Axit monoclorua axetic đã được sử dụng để điều chế phenyl glyxeric (sản phẩm Hoàng Đình Thi 10 Hoá dầu I-K48
  16. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic trung gian trong tổng hợp indigo), thuốc trừ cỏ quan trọng đó là axit 2,4 – diclorua phenol axetic và muối của nó. Axetol phenol có mùi dễ chịu được sử dụng trong công nghiệp hương liệu để sản xuất xà phòng. c. Từ Axit axetic và axetylen điều chế ra este không no là vinyl axetat CH 3COOH + CHCH  CH2 = CHOCOCH3 Vinyl axetat được dùng trong sản xuất chất dẻo, phim không cháy.. d. Điều chế anhydrit axetic bằng Dehydrat hoá hai phân tử Axit axetic để từ đó sản xuất ra tơ axetat và sợi nhân tạo 2CH 3COOH  (CH 3CO)2O (loại một phân tử nước) e.Chuyển hóa etylen thành vinyl axetat với hiệu suất 97% trong đó paladi clorua bị khử bởi etylen trong dung dịch Axit axetic và natri axetat C2H4 + PdCl2 + 2CH 3COONa  CH 2=CH – OCOCH3 + 2NaCl + Pd + CH3COOH Đây là dạng phản ứng oxy hoá các olefin trong dung môi axit axetic để tạo các este không no như vinyl axetat và propenyl axetat – một phản ứng quan trọng trong công nghiệp của Axit axetic. III.ỨNG DỤNG Axit axetic có ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế. Ngay từ xa xưa con người đã biết sử dụng axit axetic cho ngành công nghiệp thực phẩm đó là giấm, sản xuất bánh kẹo phục vụ cho tiêu dùng. Trên 60% lượng Axit axetic sản xuất được sử dụng trong các polyme tổng hợp từ vinyl axetat ( vinyl este) hoặc (xenlulo este). Hầu hết các poly (vinyl axetat) được sử dụng trong công nghiệp sơn và giấy bọc và nhựa plastic. Xenlulo axetat được dùng làm nguyên liệu cho sản xuất tơ sợi axetat. Axit axetic và các axetat este được sử dụng như là các dung môi rất phổ biến. Sau đây sẽ là một số thông tin về ứng dụng các dẫn suất của axit axetic: III.1.Muối  Aluminum axetat: có hai dạng muối bazơ và một trung hoà Hoàng Đình Thi 11 Hoá dầu I-K48
  17. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic Al(OH)2CO2CH3, Al(OH)2(CO2CH3)2 và Al(CO2CH 3)3 là bột mầu trắng có thể tan trong nước và bị phân huỷ thành anhydrit axetic và muối bazơ. Các muối này được sử dụng làm thuốc nhuộm vải  Muối amoni axetat: CH3CO 2NH 4 là chất không màu, hút ẩm có thể tan tới 148 g trong 100 g nước. Sử dụng để sản xuất axetamid – một dung môi hoàn hảo và chất làm lợi tiểu và toát mồ hôi trong y học  Muối kim loại kiềm: gồm các muối của các kim loại Li, K, Na, Rb, Cs. Độ tan của các muối này trong nước tăng lên cùng với sự tăng của khối lượng phân tử các kim loại này. Sử dụng muối của Kali trong công nghiệp sơn. III.2.Este  Metyl axetat Là chất không màu và có mùi thơm sử dụng làm dung môi cho xenluloza nitrat, este và các chất khác  Etyl axetat Được sử dụng làm dung môi cho nitro xenluloza, mực và polime và còn được sử dụng như một dung môi chiết  n-Butyl axetat Là chất không màu có mùi thơm, sử dụng làm dung môi trong công nghiệp sơn mài và gốm sứ III.3.Axetyl clorua Là chất không màu, một chất kích thích mạnh, rất hoạt động và bị thuỷ phân khi có mặt không khí. Được sử dụng trong công nghiệp thuốc nhuộm và dược phẩm. III.4.Amit  Axetamit CH3CONH2: Có dạng tinh thể sáu cạnh, không mùi thơm, tan trong nhiều dung môi như nước và rượu có khối lượng phân tử thấp. Được sử dụng làm dung môi và để sản xuất metylamin và chất làm mềm  N-Dimetylaxetamit Hoàng Đình Thi 12 Hoá dầu I-K48
  18. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic Có công thức CH3CON(CH 3)2 là chất không màu, dung môi có nhiệt độ sôi cao và có khả năng hoà tan trong diện rộng là dung môi mạnh. Trong nhiều trường hợp dung môi này còn có thể xúc tác cho nhiều phản ứng (halogen hoá, alkyl hoá, đóng vòng). Được dùng làm dung môi hoà tan tốt polyme như polyacrylat và polyeste. III.5.Axit phenylaxetic C6H 5CH2CO2H dễ tan trong nước nóng và khó trong nước lạnh. Được sử dụng trong công nghiệp nước hoa và tổng hợp penicilli. III.6.Bảng ứng dụng của axit axetic Bảng 6: Mét sè øng dông cña Axit axetic. ChÊt æn ®Þnh peroxit ChÊt l­u ho¸ cao su ChÊt trî nhuém Axetanilit D­îc phÈm Axetoaxetic este Thuèc nhuém Axetylsalisilic axit (aspirin) 9% Anhydrit axetic Vinyl axetat Xenlulo axetat este Dung m«i ChÊt trî hµn ChÊt chèng axit trong s¬n, thuèc næ, mü phÈm. Axetyl clorua Tæng hîp h÷u c¬, thuèc ChÊt lµm mÒm da, v¶i, nhuém. fim. Amoni axetat Axetamit 2,4-D vµ 2,4,5-T axit Thuèc diÖt cá ChÊt trî tÈy röa ChÊt nhò ho¸ Xenlulo axetat Cacboxymetylxenlulo natri Phô gia cho giÊy, sîi, 16% s¬n latec. Thùc phÈm (nh­ kem) 2% Axit Etylcloroaxetat Tæng hîp h÷u c¬ Cloroaxetic Dung m«i Thïng nhuém Glyxerin Tæng hîp h÷u c¬ Axit Phô gia thùc phÈm axetic ChÊt tÈy Sarcosin ChÊt thö s¾t Axit thioglycolic æn ®Þnh dung dÞch ChÊt æn ®Þnh vinyl Tæng hîp cafein 10% Butyl axetat Dung m«i cho n­íc th¬m Nhùa ChÊt dÎo tæng hîp Isopropyl - S¬n axetat ChiÕt h­¬ng liÖu Gèm tù nhiªn Hoàng Đình Thi 13 Hoá dầu I-K48 D­îc phÈm Axetoaxetic este Thuèc nhuém
  19. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN LIỆU AXETALDEHYT Axetaldehyt hay còn gọi là etanal có công thức CH 3CHO được nghiên cứu năm 1774 bởi SHEELE qua phản ứng của đioxit mangan đen và axit sunfuric với rượu. Cấu tạo của nó được LIEBIG giải thích năm 1835, LIEBIG là người mà điều chế axetaldehyt tinh khiết từ rượu etylic và axit cromic . Axetaldehyt là một chất lỏng linh động, có nhiệt độ sôi thấp, dễ bắt cháy, có mùi hăng. Do có khả năng phản ứng cao nên axetaldehyt là một chất trung gian quan trọng trong sản xuất và các sản phẩm như Axit axetic, anhydrit axetic, etyl axetat, axit peraxetic, butanol, 2-etylhexanol, pentaerythrito, Glyoxal, các alkyl amin, pyridin và các chất hoá học khác. Axetaldehyt được ứng dụng trong sản xuất thương mại của axeton tới axetic lần đầu tiên từ năm 1914 ở Đức và Canada. Axetaldehyt là một chất trung gian có mặt trong quá trình trao đổi chất của cơ thể động thực vật với một lượng nhỏ. Lượng lớn axetaldehyt xuất hiện gây cản trở các quá trình sinh học. Vì là một chất trung gian trong quá trình lên men rượu, axetaldehyt tham gia một lượng nhỏ trong các đồ uống có cồn như rượu, bia, chất kích thích. Axetaldehyt cũng có mặt trong dầu thực vật, nước trái cây, cà phê, thuốc lá. Các quá trình sản xuất axetaldehyt thương mại gồm có quá trình dehydro hoá hoặc oxy hoá rượu, cộng hợp nước với axetylen, oxy hoá không hoàn toàn các hydrocacbon, và oxy hoá trực tiếp etylen. Trong những năm 1970, quá trình sản xuất axetaldehyt bằng phương pháp oxy hoá trực tiếp etylen của Wacker–Hoechst đạt 2 tiệu tấn/năm. Tuy nhiên hiện nay vai trò của axetaldehyt như là hợp chất hữu cơ trung gian đang ngày càng trở nên quan trọng bởi vì các quá trình mới tổng hợp các dẫn xuất của axetaldehyt ngày càng phát triển như quá trình tổng hợp oxo tạo butanol và 2- etylhexanol và Hoàng Đình Thi 14 Hoá dầu I-K48
  20. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic quá trình Monsato để sản xuất Axit axetic. Trong tương lai, nhiều quá trình mới như sản xuất anhydrit axetic (Halcon, Eastman, Hoechst), sản xuất vinyl axetat (Halcon), sản xuất các alkyl amin (từ etanol) sẽ giảm vai trò là nguyên liệu đầu cho quá trình của axetaldehyt. I.TÍNH CHẤT VẬT LÝ Axetaldehyt C2H4O khối lượng phân tử là M = 44,054, là chất lỏng không màu có mùi hăng khó chịu, khi pha loãng có mùi trái cây. Các thông số vật lý được trình bày ở bảng sau: Bảng 7: Tính chất vật lý của axetaldehyt Nhiệt độ sôi ở 101,3 KPa 20,16oC Nhiệt độ nóng chảy - 123,5oC Nhiệt độ tới hạn 181,5oC áp suất tới hạn 6,44 MPa Tỷ trọng d4t = 0,8045 – 0,001325.t (t đo bằng oC ) Chỉ số khúc xạ nDt =1,34240 – 0,0005635.t (t đo bằng oC ) Thể tích mol của khí ở 101,3 KPa và 20,16 oC 23,40 L/mol ở 25,0oC 23,84 L/mol Thể tích riêng của hơi ở 20,16oC 0,531 m3/kg ở 25oC 0,541 m3/kg Tỷ trọng hơi (không khí = 1) 1,52 áp suất hơi T, oC - 20 - 0,27 5,17 14,76 50 100 P, kPa 16,4 43,3 67,6 82,0 279,4 1014,0 Độ nhớt của lỏng ở 9,5oC 0,253 mPa.s Độ nhớt của lỏng ở 20 oC 0,21 mPa.s Độ nhớt của hơi ở 25oC 86.10- 4 mPa.s Hoàng Đình Thi 15 Hoá dầu I-K48
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược