Đề tài: Tổng hợp Acylonitrile (CĐ Công Thương) trình bày tổng quan về Acylonitril, tính chất của Acylonitril, ứng dụng của Acylonitril, các phương pháp tổng hợp Aclontril, tổng hơp Acrylonitril bằng phương pháp oxi hóa amoni propylen. Mời bạn đọc cùng tham khảo.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Đề tài: Tổng hợp Acylonitrile - CĐ Công Thương
- BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CĐ CÔNG THƯƠNG TP.HCM
LƠP CĐ HOÁ HƯU CƠ K 31
Đề tài
TỔNG HỢP ACYLONITRILE
(CH2 = CH - C ≡ N)
GVHD:TH.S NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG
- Nội dung:
1. Tổng quan về acylonitril.
1.1 hình ảnh cấu tao
1.2 Tính chất của Acrylonitril
1.2.1 Tính chất vật lý
1.2.2 Tính chất hóa học
1.3 Ứng dụng của Acrylonitril
2. Các phương pháp tổng hợp Aclontril.
3.Tổng hơp Acrylonitril bằng phương pháp oxihóa amoni
propylen
3.1 Nguyên liệu
3.2 Quá trình OXH amoni propylen
3.3 Sơ đồ công nghệ và dây chuyền thiết bị sản xuất
Acrylonitril trong công nghiệp.
3.3.1 Sơ đồ công nghệ
3.3.2 sơ đồ thiết bị
- 1.1 hình ảnh Cấu tạo:
CH C
H2C N
- 1. Tổng quan về acylonitril.
1.1 Tính chất của Acrylonitril:
1.1.1 Tính chất vật lý:
Là 1 chất lỏng không màu, bay hơi, dễ cháy, sôi ở
nhiêt độ 77,3ºC, nóng chảy ở -84 °C [5].Tan hạn chế
trong nước,(7,3% ở 20ºC).Acrylonitril tạo với không
khí 1 hỗn hợp nổ trong giới hạn 3-17% thể tích[1].
- 1.1.2 Tính chất hóa học[1]:
+ Phản ứng hợp nước:
Acylonitril khi hơp nước cho sản phẩm là Acylamid
CU;70÷120ºC
CH2 CH C N + H 2O CH2 CH CO NH2
+ Phản ứng thuỷ phân:
CH2 CH C N + N A O H+ 2 H2O CH2 CH C ONA + NH3
O
50÷80ºC
CH 2 CH CN + H 2 SO 4 + 2 H 2O CH 2 =CH C OH + NH 4 HSO 4
O
+ Phản ứng tạo este của Acrylic:
CH2 CH C N + H2O + R OH + H+ CH2 CH C O R + NH4+
O
- + Phản ứng khử:
NI,°t
CH2=CH-CN + H2 CH3-CH2-CN
+ Phản ứng cộng Cl2
as
CH2=CH-CN + Cl2 CH2Cl-CHCl-CN
+ Phản ứng trùng hợp:
- Phản ứng đồng trùng hợp:
n C H 2 C H C N [ C H 2 C H ]n
C N
- Trùng hơp với butadien:
nCH2=CH-CN +nCH2=CH-CH=CH [ ]
-CH2-CH-CH2-CH-CH-CH2- n
- - Trùng hợp với styren:
nCH2=CH-CN + nCH2=CH |
-CH2-CH-CH2CH-n
[
| |
]
CN
+ Trùng hợp với Butadien-Styren để tổng hợp ABS
- 1.2 Ứng dụng của Acrylonitril[1]:
+ Acylonitrile co ứng dụng quan trọng trong công nghiêp
cũng như trong đời sống:
- Là nguyên liệu chính để điều chế xơ polyacylat làm vải
mặc, đồ dùng trong nhà, kéo sợi.
+ Acrylonitrile phần lớn được sử dụng dưới dạng monome
trong sản xuất tổng hợp Polymers, đặc biệt là sợi tổng hợp
polyacrylonitril(nitron), copolyme voi metacrylat ( sợi
Acrylon), vinylclorua (vilon N) và và sản xuất chất
dẻo(copolime với styren,với butadien),cao su tổng hợp
ABS(Acrylonitril-butadien-styren),
+Ngoài ra Acyonitril là sản phẩm trung gian để tổng hợp các
Acrylat, và Acrylamin.
+Trươc đây Acrylonitril còn đươc sử dụng làm thuốc trừ
sâu[4]
- 2. Các phương pháp tổng hợp
Acrylontril[1].
Lần đầu tiên trong công nghiệp Acrylonitrile được sản xuất từ
etylenoxit
CH2 CH2 + HCN CH2 CH C N + H 2O
O
Sau chuyển qua sản xuất từ Axetylen và Axit xynilic(HCN)
0
HCN 8 0 -9 0 c N
CH CH + CH 2 CH C
Tuy nhiên cả hai phương pháp trên đều trở nên lạc hậu khi xuât
hiện phương pháp oxihoa amoni propylen, đây là phương pháp
kinh tế nhất, độ chuyển hóa đat tới 80÷95%
- 3 450÷470 0c
CH2 CH CH3 + NH3+ ─ O2 CH2 CH CN + H2O
2 3 at, xt
+ Ngoài ra có thể tổng hợp Acrylonitrile bằng 1 số phương
pháp sau:
- Tách nước từ hợp chất amin bậc 1:
300÷400℃
CH2= CH - C NH2 - H3PO4,Al2O3
CH2= CH-CN +H2O
O
- Điều chế trực tiếp từ acrylic :
CH2=CH-COOH + NH3 CH2=CH-CN + 2H2O
Tuy nhiên tổng hơp Acrylonitril bằng phương pháp này
không có lợi về kinh tế do nguyên liệu chính là acrylic rất
đắt và khó điều chế hơn acrylonitril
- 3. Tổng hơp Acrylonitril bằng
phương pháp OXH amoni propylen:
Phương pháp này lần đầu tiên được Andrussov phát minh vào
những năm 30 đối với metan. Sau đó vào những năm 50-60 đươc
ứng dụng với olefin và metylbenzen.
3.1 Nguyên liệu:
Nguyên liệu để tổng hơp Acrylonitril gồm:
- Propylen: đươc lấy từ dầu mỏ và sản phẩm crăking từ dầu
mỏ như: Sản xuất từ cracking naphta bằng hơi nước,
cracking dầu thô có xúc tác , Dehydro hóa khí propan,…[3]
- Amoniac lỏng: được tổng hợp từ khí nitơ và hydro với xúc
tác Fe2O3, Al2O3,K2O. Nhiệt độ trong tháp phản ứng
400÷500oc, áp suất 300 atm[4]. Trong PƯ cần cho một lượng
dư để làm giảm hiệu suất tạo thành andehit và CO2
- Fe2 O3 ,Al2 O3 K2O
N2 + 3H2 400÷5000 C, 300 atm
2NH3
- Oxy được lấy từ không khí, trong quá trình phản ứng cần
dùng 1 lượng dư oxy để đảm bảo tính chất OXH- khử của
môi trường phản ứng, tạo điều kiện tăng tính lưa chọn cho
xúc tác.
- Chất xúc tác: Trước đây để sản xuất Acrylonitril người ta
dùng xúc tác molipdat bismut: Bi2O3 : MoO3 = 1:2 . Sau này
người ta thêm chất hoạt xúc tác P2O5 .Hiện nay có thể dùng
nhiều loại chất xúc tác khác nhau như: vanadimolipdat
bismut, uran-antimor…trên chất màng như SIO2 ,Al2 O3 …
Các chất làm việc theo cơ chế Oxy hoá khử. Ngoài ra còn có
các chất ức chế.
- 3.2 Quá trình OXH amoni propylen và
cơ chế phản ứng
3.2.1 Qúa trình oxy hóa
Qúa trính oxyhóa amoni propylen được thực hiện trong
thiết bị với xúc tác giả lỏng. Nhiệt độ trong
thiết bị khoảng 420÷470oc, áp suất khoảng 0,2 mpa.
Quá trinh OXH dược biểu diễn theo sơ đồ:
+O2+NH3 +O2+NH3
CH2=CH-CH3
+O2 +O2
+O2
CH2=CH-CHO CH3CHO+HCH
+NH3 CO2 +NH3O +NH3
CH2CH-CN CH3CN + HCN
- Qúa trình OXH amoni propylen cho một số sản phẩm phụ:
Axit xynilic (HCN),CH3CN,một lương nhỏ andehyt focmic
(HCHO),axetandehyt (CH3CHO),dioxyt cacbon (CO2).
- 3.3 Sơ đồ dây chuyền công nghệ và
thiết bị sản xuất Acrylonitrile trong
công nghiệp:
3.3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất Acrylonitril bằng
phương pháp OXH amoni propylen
- Nguyên Liệu
TB
Phản Ứng
H2SO4 TB (NH4)2SO4
Hấp Thụ 1
TB HCN
H2O
Hấp Thụ 2
TB Acrylonitril Chưng
Acrylonotril
Trích ly + H2O Cất
Sản Phẩm
Phụ
- Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
Nguyên liệu ở thể khí được đưa vào phản ứng (với tỉ lệ
thích hợp). Nhiệt độ trong thiết bị phản ứng 420÷470oc và áp
suất 0,2 mpa, thiết bị có hệ thống giải nhiệt. Hỗn hợp sản
phẩm khí sau khi phản ứng gồm sản phẩm chính
Acrylonitril, các sản phẩm phụ axit xynilic, acetonitril,
andehit, xyanohdrynfocmandehit. Hỗn hợp sản phẩm này
được đem đi hấp thụ NH3 dư bằng dd H2SO4.dd đươc hấp thụ
đươc hoàn lưu trở lại TBPƯ. Sau đó được đưa đi hấp thụ và
chưng cất bằng hơi nước để thu axit xylilic. Hỗn hợp sản
phẩm còn lai đươc trích li để trích lấy hỗn hợp đẳng phí
Acrylonitril-nước, còn hỗn hợp sản phẩm phụ và nước đươc
đưa đi tách nước và thu hồi để sử dụng cho mục đích khác.
Hỗn hợp đẳng phí Acrylonitril-nước đươc đem đi chưng cất
để thu Acrlonitril tinh khiết, nước còn chứa một lương
acrylonitril được hồi lưu trở lại thiết bị hấp thụ axit xinilic
- 3.3.2 Sơ đồ thiết bị
- H2SO4
1;2 - Thiết bị bốc hơi;
3 - Thiết bị phản ứng;
7
4 - Nồi hơi;
16
5;6 - Thiết bị hấp thụ; Hơi
7 - Thiết bị sinh hàn;
4
8 - Thiết bị trao đổi 5 6
nhiệt 8
9 - Cột bay hơi;
9
10;15 - thiết bị trao đổi
nhiệt
11 - Côt trích li
12;14 - Thiết bị tách
17
13 - Cột sấy đẳng phí 7
16 - Thiết bị trao đổi H2O
nhiệt ngưng tụ
17 - Thiết bị đun nóng
(NH4)2SO4
3
16
16 16
1 16
C3H6
H2O
2 12
NH3(L)
Hơi 14
HCN 15
10 11 13
H2O
Etylen glycol
+ H2O
17 17 17 17
k.khí
CH3CN
Hình 6.26. Sơ đồ công nghê tổng hợp Acrylonitrile
- Amoniac và propylen được bốc hơi trong thiết bị bốc hơi
(1),với sự có mặt của etylen glycol(EG). Hỗn hợp đươc làm
lạnh xuống nhiệt đô thấp và hơi lạnh đươc tái sử dụng.
Amoniac khí, phân đoạn propylen và không khí với tỉ lệ
thích hợp( (0.9÷1.1):1:(1.8÷2.4)) được đưa vào thiết bị phản
ứng (3) với lớp xúc tác giả lỏng. Thiết bị này được làm
nguội bởi hơi nước ngưng tụ.
Khí nóng đi ra từ thiết bị phản ứng được dẫn qua nồi hơi (4)
để tái sinh hơi áp suất trung bình,sau đó được dẫn qua thiết
bị hấp thu (5) để làm sạch khí NH3.Tại thiết bị (5) dung dịch
sulfat amoni trong axit sulfuric được tuần hoàn liên tục, sau
một thời gian dung dịch này đươc tái sinh và kết tinh lại.
Tiếp tục khí được dẫn qua thiết bị hấp thụ (6), tai đây nước sẽ
hấp thu acrylonitril, axit xynilic và aceton nitril. Còn khí
thải từ thiết bị có thể được đốt cháy để điều chế hơi nước
hoặc thải ra ngoài tùy thuộc vào thành phần khí thải.
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
