Đề tài: Tổng hợp Acylonitrile CĐ Công Thương

Đề tài
TỔNG HỢP ACYLONITRILE
(CH2 = CH - C ≡ N)
GVHD:TH.S NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CĐ CÔNG THƯƠNG TP.HCM
LƠP CĐ HOÁ HƯU CƠ K 31
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
H
2
C
C

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
+ Phản ứng thuỷ phân:
+ Phản ứng tạo este của Acrylic:
CH
2
CH C
N
+
H
2
O
CH
2
CH CO NH

2
CU;70÷120ºC
CH
2
CH
C N
+
N A O H
+
H
2
O
CH
2
CH
C
O
ONA
+

N
H
3
2
+
H
2
SO
4

+
2
H
2
O
C
H
2
=
C
H
C
O
OH
+
N
H
4
H
S
O
4
C
H
2
CH CN
50÷80ºC
C
H
2

CH
C N
+
H
2
O
+
R OH
+
CH
2
CH
C
O
O R
+
NH
4
+
H
+
+ Phản ứng khử:
CH
2
=CH-CN + H
2
CH
3
-CH
2

-CN
+ Phản ứng cộng Cl
2
CH
2
=CH-CN + Cl
2
CH
2
Cl-CHCl-CN
+ Phản ứng trùng hợp:
- Phản ứng đồng trùng hợp:
- Trùng hơp với butadien:
n
CH
2
=CH-CN +nCH
2
=CH-CH=CH -CH
2
-CH-CH
2
-CH-CH-CH
2
-
C H
2
C
H
C N

C H
2
C H
C N
[
]
n
n
[ ]
n
NI,°t
as
- Trùng hợp với styren:
n
CH
2
=CH-CN + nCH
2
=CH -CH2-CH-CH2CH-
+ Trùng hợp với Butadien-Styren để tổng hợp ABS
]
n
[
| |
CN
|
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
Sau chuyển qua sản xuất từ Axetylen và Axit xynilic(HCN)
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%
C H
2
C H C
N
C
H

C H
+
H C N
8 0 -9 0
0
c
+
C
H
2
C
H
2
H
C
N
C
H
2
C
H
C
N
O
+

H
2
O
CH

2
CH CH
3
+ NH
3
+ ─ O
2
CH
2
CH CN + H
2
O
+ Ngoài ra có thể tổng hợp Acrylonitrile bằng 1 số phương
pháp sau:
- Tách nước từ hợp chất amin bậc 1:
- Điều chế trực tiếp từ acrylic :
CH
2
=CH-COOH + NH
3
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
2
CH
2
=
CH - C
-

NH
2
CH
2
= CH-CN +H
2
O
O
450÷470
0
c
3 at, xt
300÷400
℃
H
3
PO
4
,Al
2
O
3
CH
2
=CH-CN + 2H
2
O
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 Fe
2
O
3
, Al
2
O
3
,K
2
O. Nhiệt độ trong tháp phản ứng
400÷500
o
c, áp suất 300 atm
[4]
. Trong PƯ cần cho một lượng
dư để làm giảm hiệu suất tạo thành andehit và CO
2
N

2
+ 3H
2
2NH
3
- 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: Bi
2
O
3
: MoO
3
= 1:2 . Sau này
người ta thêm chất hoạt xúc tác P
2
O
5
.Hiện nay có thể dùng
nhiều loại chất xúc tác khác nhau như: vanadimolipdat
bismut, uran-antimor…trên chất màng như SIO
2
,Al
2
O
3
…

Các chất làm việc theo cơ chế Oxy hoá khử. Ngoài ra còn có
các chất ức chế.
Fe
2
O
3
,Al
2
O
3
K
2
O
400÷500
0
C, 300 atm
3.2 Quá trình
OXH
amoni propylen và
cơ chế phản ứng
3.2.1 Qúa trình oxy hóa
Q
úa trính oxyhóa amoni propylen được thực hiện trong
thiết bị với xúc tác giả lỏng. Nhiệt độ trong
thiết bị khoảng 420÷470
o
c, áp suất khoảng 0,2 mpa.
Quá trinh OXH dược biểu diễn theo sơ đồ:
CH
2

=CH-CH
3
CO
2
CH
3
CHO+HCH
O
+NH
3
+NH
3
CH
3
CN + HCN
+O
2
+O
2
+O
2
+NH
3
+O
2
+NH
3
CH
2
=CH-CHO

+NH
3
CH
2
CH-CN
+O
2
Qúa trình OXH amoni propylen cho một số sản phẩm phụ:
Axit xynilic (HCN),CH
3
CN,một lương nhỏ andehyt focmic
(HCHO),axetandehyt (CH
3
CHO),dioxyt cacbon (CO
2
).
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
TB
Phản Ứng
TB
Hấp Thụ 2
TB
Trích ly
Sản Phẩm
Phụ
Acrylonitril

+ H
2
O
Chưng
Cất
Nguyên Liệu
TB
Hấp Thụ 1
Acrylonotril
H
2
O
HCN
H
2
SO
4
(NH
4
)
2
SO
4
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÷470
o
c 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
NH
3
dư bằng dd
H
2
SO
4
.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
H
2
SO
4
4
Hơi
H

2
O
3
Hơi
H
2
O
2
1
C
3
H
6
NH
3
(L)
Etylen glycol
+ H
2
O
k.khí
5 6
7
7
8
9
17
(NH
4
)

2
SO
4
16
10
17 17 17 17
16 16
16
H
2
O
CH
3
CN
11 13
14
12
15HCN
16
1;2 - Thiết bị bốc hơi;
3 - Thiết bị phản ứng;
4 - Nồi hơi;
5;6 - Thiết bị hấp thụ;
7 - Thiết bị sinh hàn;
8 - Thiết bị trao đổi
nhiệt
9 - Cột bay hơi;
10;15 - thiết bị trao đổi
nhiệt
11 - Côt trích li

12;14 - Thiết bị tách
13 - Cột sấy đẳng phí
16 - Thiết bị trao đổi
nhiệt ngưng tụ
17 - Thiết bị đun nóng
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 NH
3
.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.
Dung dịch nước từ thiết bị (6) được đưa qua đun
nóng tại thiết bị trao đổi nhiệt(8), sau đó được bốc
hơi ở thiết bị (9),ở đó các sản phẩm sẽ được tách ra
khỏi nước, nước sẽ đươc đưa về lại thiết bị (6). Sau
đó sản phẩm sẽ được đưa qua thiết bị chưng cất
phân đoạn(10) để tách axit xynilic.Sau đó sản phẩm

còn lại sẽ đươc dẫn qua thiết bị chưng cất phân
đoạn(11). Từ sản phẩm của đáy tháp người ta chưng
tách hỗn hợp đẳng phí của Acrylonitril với nước.
Còn lại dung dịch nước của aceton nitril và các tạp
chất như xyanohydrinfocmandehyt (tạo thành do
HCN +
aldehyt)
Dung dịch này đươc dẫn qua thiết bị (12) để tách
thành 2 lớp nước và lớp hữu cơ,lớp nước sẽ
được đưa trở lại thiết bị (11). Dung dịch
Acylonitril với nước đi ra sẽ đươc sấy khô trong
cột sấy đẳng phí(13) và cột chưng cất (15)
Tài liệu tham khảo
1. Tổng hợp hữu cơ và hoá dầu , Phan Minh Tân , NXB ĐH
Quốc gia TP.Hồ Chí Minh.
2. Tổng hợp hưu cơ , Nguyễn Minh Thái, NXB ĐH Quốc gia
TP. Hồ Chí Minh
3. http//congnghedaukhi.com/:( “Công nghệ cracking ưu tiên
sản xuất propylen”)
4. Công nghê sản xuất 1 số chất vô cơ quan trong,
Trần Trọng Yến- Trần Hồng Côn, (Khoa công nghệ hoá
học ,Trường ĐH KH Tự Nhiên HN .1998)
5. (“ Acrylonitrile”)