thực tập tại viện hóa học công nghiệp việt nam và công ty cổ phần phụ gia và sản phẩm dầu mỏ app
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (670.74 KB, 79 trang )
Lời Mở Đầu
Đối với mỗi sinh viên tích lũy kiến thức lí thuyết qua sách vở, bài giảng trên
lớp là rất quan trọng và cần thiết, nhưng thật là thiếu sót nếu không biết những lí
thuyết đó được ứng dụng trong thực tế như thế nào.Là sinh viên năm thứ 4 chuyên
ngành công nghệ tổng hợp hữu cơ hóa dầu, chúng em đã được học khá nhiều kiến
thức về các quá trình hóa học, các thiết bị phục vụ cho công nghệ hóa chất, chính vì
vậy đợt thực tập tại Viện hóa học công nghiệp Việt Nam và Công ty cổ phần phụ
gia và sản phẩm dầu mỏ APP lần này là một cơ hội rất tốt cho chúng em củng cố,
kiểm tra lại vốn kiến thức của mình, và cũng giúp chúng em biết những kiến thức lí
thuyết rời rạc đơn lẻ đã được kết hợp thực tế như thế nào.
Sau đây là bản báo cáo sơ lược mà em tìm hiểu được. Vì thời gian thực tập
ngắn nên những gì chúng em tìm hiểu được còn rất hạn chế, kính mong thầy cô
giáo xem và cho ý kiến đánh giá để em củng cố lại lần nữa những kiến thức của
mình.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo bộ môn công nghệ tổng
hợp hữu cơ hóa dầu, Ban Lãnh Đạo Viện, công ty, các anh chị kĩ thuật viên và các
phân xưởng đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo chúng em hoàn thành tốt đợt thực tập
này.
Hà nội, tháng 7 năm 2011
Sinh viên thực hiện
La Tiến Nam
La Tiến Nam HD2-K52 Page 1
Mục lục
PHẦN 1: VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM………………… 4
1.GIỚI THIỆU CHUNG
5
2.LĨNH VỰC HOẠT ĐỘNG
5
3.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
5
4.CÁC BỘ PHẬN CHỨC NĂNG CỦA VIỆN
6
!"#$%& '()*
1.KHÁI NIỆM
8
2.CÔNG NGHỆ OXY HOÁ PARAFFIN LỎNG
10
!"#$!%
&'()*$!+
, /0$!(1"12"345
3.QUY TRÌNH VẬN HÀNH HỆ THỐNG OXY HOÁ TRONG XƯỞNG SẢN XUẤT THUỐC TUYỂN
21
,4(6789:!($!
,4;8<=:()*$!
,,>?()*
,+@A7BC)
,D-E,
4ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM
23
+3F.(!($!0GH1$,
+3F.(!($!0GH$:(I!+
+,GHJHJK
++L"#(;M:7FN"H)(OPQ5
+D!G=6BRST1H)(O$U1V$W1X5
+K!G=6BRST1H)(O5
+"!,
1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ FORMANDEHYT
29
CYS
!*WZT1["17WJ,%
,!(F.(!(!!G=67FNH)(O,
+/"\9:) )H)(O,
2.QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT FORMALDEHYT
31
.H]7 !"#,
^8_`-[,
,ab8W;H)$["17,+
La Tiến Nam HD2-K52 Page 2
1. GIỚI THIỆU CHUNG
45
_)U1'+K
2. DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
47
/W;^8+5
7F"#+5
3. CÁC THIẾT BỊ CHÍNH
49
,0$A7C678^c`<%+
,0()*Cd`<%+
,,!(FJ17c`<%+D%
,+0.B:ec`<%DD%
4. HỆ THỐNG PHỤ TRỢ
50
+f8(WgUD%
+f8(.FbD%
+,f8(BCh9:4D%
++f8Fbg:D
+Df8.;B^19:(D
5. XÚC TÁC VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
51
D@?!D
D!)F]D
6. SẢN PHẨM
52
K!Mi*WZT1H)(OD
K!(F.(!(!!7FNH)(OD,
K,/"\9:) )D+
- .-!'/#$01-2
1.LỊCH SỬ HÌNH THÀNH
55
2.CÁC LĨNH VỰC HOẠT ĐỘNG CHÍNH
56
3.CÁC SẢN PHẨM CHÍNH
56
1 #$%34!5
1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỠ BÔI TRƠN
57
>!89j^".ik1T198^".D5
:(gT1j^".D5
2.PHÂN LOẠI MỠ BÔI TRƠN
61
3;7J7:K
3;7J$6BK
,4678H)$j^".K
3.QUY TRÌNH SẢN XUẤT MỠ BÔI TRƠN
62
4.CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TRƯNG HOÁ LÝ CỦA DẦU MỠ BÔI TRƠN VÀ
CHẤT LỎNG CHUYÊN DỤNG
64
+3F.(!($!0b9:GHbK+
+3F.(!($!0:7FNFbl`-mPDKK
+,3F.(!($!0GH1$9:GHBl`-mP5+i`-mPKi`-mPKK+K5
++3F.(!($!0:7FN"l`-mP+i`-mP5+K5
La Tiến Nam HD2-K52 Page 3
+D3F.(!($!0:7FN7Fnlo-Q+K%K
+K3F.(!($!08l`-mPK%K
+53F.(!($!0$U1K
+3F.(!($!0b(!9:8!l`-mP5%
+3F.(!($!0^l`-mP55
+%3F.(!($!0M:I9:0!(l`-mP+55
+3F.(!($!0B)p!ql`-mP+%5
+3F.(!($!0B)pl`-mP5
+,3F.(!($!0:7FNB^1l`-mP,5,
++3F.(!($!0:7FN1l`-mPD+VTWr!7WgX5+
+D3F.(!($!0:l`-mPD%%5+
+K@!0"FNsWgU*1(7J"t0(WJHJ75D
+5@!0:7FNB7lmm%<mm5D
+&$6BVT1jXl`-dmP55K
+3F.(!($!08e'T1jl`-mPDKK5K
+%f:7FNBWFGH1$VaHK5%5<55X55
+uI/V`-mP,%X55
678 5,
La Tiến Nam HD2-K52 Page 4
PHẦN I: VIỆN HOÁ HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VIỆN HOÁ HỌC
CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
1. Giới thiệu chung
Tên tiếng Anh Institute of Industrial Chemistry
Tên viết tắt IIC
2. Lĩnh vực hoạt động
Nghiên cứu khoa học công nghệ hoá học, triển khai và áp dụng các tiến
bộ kỹ thuật bao gồm nghiên cứu ứng dụng, thực nghiệm, sản xuất - chế tạo ra công
nghệ, sản phẩm, vật liệu và thiết bị mới cho ngành công nghiệp hóa chất và các
ngành kinh tế khác.
Đánh giá, giám định, phân tích chất lượng sản phẩm hoá chất, tài
nguyên, môi trường.
Tư vấn cho Tổng Công ty và các đơn vị kinh tế trong và ngoài Tổng
Công ty về khoa học kỹ thuật. Tham gia lập và thẩm định các dự án khoa học kỹ
thuật, soạn thảo công nghệ hoá học.
Đào tạo sau đại học và tham gia đào tạo cán bộ khoa học kỹ thuật và
công nghệ chuyên ngành.
Dịch vụ khoa học kỹ thuật.
Sản xuất, kinh doanh.
3. Lịch sử phát triển
Năm 1955 tiền thân là Phòng thí nghiệm thuộc Sở Mỏ Đông Dương.
La Tiến Nam HD2-K52 Page 5
Năm 1957 thành Viện nghiên cứu Công nghiệp thuộc Bộ Công nghiệp và
được đổi tên thành Viện Hoá học.
Theo Quyết định số 75CP/TTg ngày 30/4/1964 của TT Chính phủ, Viện Hoá
học hợp nhất với Phòng Hoá học thuộc UBKHNN thành Viện nghiên cứu hoá học
thuộc Bộ Công nghiệp nặng.
Năm 1969 đổi tên thành Viện Hoá học Công nghiệp.
4. Các bộ phận chức năng của Viện
Phòng thí nghiệm trọng điểm lọc hoá dầu (Số 2 Phạm Ngũ Lão)
Trung tâm công nghệ hoá dược: nghiên cứu các công nghệ về sản xuất
thuốc từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên và hoá thạch.
Trung tâm khoa học vật liệu.
Trung tâm hoá học hữu cơ, hoá học bề mặt: nghiên cứu tổng hợp các chất
hoạt động bề mặt…
Trung tâm vô cơ phân bón: nghiên cứu vô cơ, hoá chất nông nghiệp…
Trung tâm phân tích, MT.
Trung tâm Môi trường và an toàn hoá chất.
Trung tâm công nghệ sinh học.
Trung tâm phụ gia dầu mỏ: nghiên cứu phụ gia dùng cho dầu mỏ…
Trung tâm nghiên cứu phát triển: triển khai công nghệ quy mô pilot để
đưa ra thị trường.
Trung tâm nghiên cứu khoa học.
Xưởng triển khai công nghiệp quy mô pilot
Các phòng chức năng khác như tài vụ, kho chứa….
Xưởng triển khai quy mô công nghiệp (pilot)
Xưởng sản xuất thuốc tuyển nổi với dây chuyền Oxy hoá paraffin.
La Tiến Nam HD2-K52 Page 6
Xưởng sản xuất formalin bằng phương pháp oxy hoá – dehydro hoá hỗn
hợp metanol – không khí công nghệ BASF xúc tác Bạc.
La Tiến Nam HD2-K52 Page 7
CHƯƠNG 2: PHÂN XƯỞNG OXY HOÁ PARAFIN SẢN
XUẤT THUỐC TUYỂN QUẶNG
1. Khái niệm
1.1. Chất hoạt động bề mặt
Chất hoạt động bề mặt là những chất có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt
của dung dịch.
Mỗi phân tử chất hoạt động bề mặt gồm 2 phần: 1 phần không phân cực, kỵ
nước (gốc hydro cacbon); 1 phần phân cực, ưa nước (các nhóm chức axit, rượu,
amin…)
Các phân tử chất hoạt động bề mặt tập trung phần nhiều trên bề mặt dung
dịch, chiếm một phần diện tích bề mặt. Nếu đầu phân cực càng mạnh và gốc R
càng lớn thì khả năng làm giảm sức căng bề mặt càng cao
Tuyển Quặng là quá trình làm giàu quặng.
Khi khai thác thì hàm lượng quặng chỉ khoảng 12% muốn sử dụng được thì
hàm lượng này phải được nâng lên 32% do vậy phải làm giàu.
Có nhiều phương pháp tuyển:
o Tuyển bằng trọng lực.
o Tuyển bằng điện.
o Tuyển bằng từ, nung thiêu.
o Tuyển nổi là phương pháp được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Tuyển nổi là quá trình công nghệ tuyển dựa trên sự khác nhau về năng lưọng
bề mặt riêng (tính dính ướt bề mặt), khả năng bám dính lên bề mặt phân chia các
pha như nước - không khí hoặc nước - dầu của các loại hạt khoáng vật để phân chia
chúng thành các sản phẩm nổi và không nổi. Đây là phương pháp vạn năng, được
dùng để tuyển tất cả các loại khoáng sản có ích có độ xâm nhiễm mịn và rất mịn,
La Tiến Nam HD2-K52 Page 8
cng nh dựng d tn thu khoỏng vt cú ớch cha trong bựn thi ca cỏc xng
tuyn trng lc v tuyn t, x lớ nc thi cụng nghip v dõn dng tn thu
cht cú ớch v chng ụ nhim mụi trng.
1.2. Thuc tuyn ni
Là các hóa chất dùng để làm giàu quặng bằng phơng pháp tuyển nổi, cú cỏc
thnh phn l :
Cht tp hp (Thuc tp hp)
ú l nhng cht hot ng b mt tỏc dng mt cỏch chn la lờn b mt cỏc
ht khoỏng vt cht nht nh v lm cho b mt ú cú tớnh k nc. Thuc tp hp
tỏc dng tp trung trờn b mt phõn chia pha khoỏng vt - nc do ú lm k nc
b mt ht khoỏng vt v m bo kh nng bỏm dớnh cn thit ca nú vo búng
khớ v cựng ni lờn.
Cú rt nhiu phng phỏp ch to thuc tuyn qung t cỏc ngun nguyờn liu
khỏc nhau: tng hp t nguyờn liu l sn phm du m, t du thc vt, m ng
vt Tuy nhiờn, du thc vt v m ng vt cũn l cỏc nguyờn liu c dựng
nhiu trong ngnh thc phm. Vỡ vy, ch to thuc tuyn t ngun nguyờn liu
hoỏ du trờn c s oxy hoỏ cỏc phõn on paraffin lng l cú trin vng hn c.
Cht to bt (Thuc to bt)
Du thụng Ru bộo (MIBC) Polyglycols
Polyoxyparafins
Cresylic Acid
(Xylenol)
Cht iu chnh
La Tin Nam HD2-K52 Page 9
Chất điều chỉnh độ pH
Vôi khô CaO
Natri cacbonat Na
2
CO
3
Natri hidroxit NaOH
Axit H
2
SO
4
, HCl
Chất điều chỉnh dạng Cationic:
Ba
2+
, Ca
2+
, Cu
+
, Pb
2+
, Zn
2+
, Ag
+
Chất điều chỉnh dạng Anionic:
SiO
3
2-
, PO
4
3-
, CN
-
, CO
3
2-
, S
2-
Chất điều chỉnh hữu cơ:
Dextrin, tinh bột, hồ, CMC
2. Công nghệ oxy hoá paraffin lỏng
Tháp Oxy Hoá: Parafin lỏng được nạp vào tháp và tiến hành sục khí từ
dưới lên tạo các bóng khí.
Lúc đầu nâng nhiệt lên 150
o
C, ở nhiệt độ này xảy ra phản ứng oxi hóa
parafin, sau đó ngừng cấp khí mà cấp nhiệt để hạ nhiệt phản ứng xuống tránh các
phản ứng phụ, phản ứng dây truyền làm giảm hiệu suất oxy hoá, khối hỗn hợp đi
lên trên và qua bộ phận Xyclon tách hạt, tách dầu nhẹ và tiếp tục được đưa qua bộ
phận làm lạnh ống chùm tại bộ phận này nước được ngưng tụ lại và đưa vào thùng
chứa, khí phản ứng đi qua bình chứa xút.
2.1 Lý thuyết quá trình oxy hoá
Quá trình oxy hoá có ý nghĩa lớn trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ. Rất
nhiều sản phẩm trung gian, dung môi, monome, chất hoá dẻo, các hoá chất cơ bản
được điều chế theo phương pháp oxy hoá. Do được sử dụng nguồn nguyên liệu là
oxy của không khí, giá thành của sản phẩm điều chế theo phương pháp oxy hoá rẻ
hơn so với một số phương pháp khác. Vì vậy quá trình oxy hoá là một trong những
quá trình quan trọng nhất trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ và có nhiều triển
vọng phát triển.
Có thể chia phản ứng oxy hoá thành 3 loại:
La Tiến Nam HD2-K52 Page 10
o Oxy hoá không làm đứt mạch các bon, có thể oxy hoá ở nguyên tử các
bon bão hoà trong parafin, naphten, mạch nhánh của alkyl thơm, oxy hoá rượu và
alđêhyt:
CH
3
CH
2
CH
3
+ 1/2 O
2
→ CH
3
CHOHCH
3
CH
3
CH
2
CH
3
+ O
2
→ (CH
3
)
2
C=O + H
2
O
CH
2
= CH − CH
3
+ O
2
→ CH
2
= CH − CHO + H
2
O
o Oxy hoá khử cấu trúc, làm đứt liên kết C - C:
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
+ 2,5 O
2
→ 2 CH
3
COOH + H
2
O
RCH = CHR’ + 2 O
2
→ RCOOH + R’COOH
o Oxy hoá kèm theo quá trình ngưng tụ:
2 RSH + 0,5 O
2
→ RSSR + H
2
O
2 RH + 1,5 O
2
→ ROOR + H
2
O
Có thể tiến hành oxy hoá đồng thể hay oxy hoá dị thể và trong pha lỏng hay
pha khí. Quá trình oxy hoá đồng thể tiến hành trong pha lỏng và pha khí không có
xúc tác rắn. Các xúc tác sử dụng trong quá trình oxy hoá đồng thể trong pha lỏng
thường là muối của các kim loại chuyển tiếp. Xúc tác có tác dụng rút ngắn thời gian
của quá trình và hướng quá trình oxy hoá đi theo hướng cần thiết.
Quá trình oxy hoá dị thể là quá trình oxy hoá khi có mặt xúc tác rắn, thường
dùng để oxy hoá một số olefin và các hợp chất thơm (tổng hợp oxyt etylen,
acrolein, anhydric phtaleic ). Phần lớn xúc tác dị thể dùng cho quá trình oxy hoá
chuẩn bị bằng cách kết tủa trên các chất mang khác nhau (đá bọt, oxyt nhôm,
silicagen ). Đôi khi người ta sử dụng xúc tác ở dạng lưới, phoi bào (đồng), hoặc
nghiền nhỏ đến kích thước cần thiết (V
2
O
5
).
Cơ chế phản ứng oxy hoá
Theo Семенов, phản ứng oxy hoá có cơ cấu chuỗi tiến hành qua giai đoạn
trung gian tạo thành gốc R• có hoá trị tự do trong nguyên tử các bon và gốc peroxyt
La Tiến Nam HD2-K52 Page 11
ROO• có hoá trị tự do trong nguyên tử oxy. Điều đó được xác nhận khi chiếu sáng
hay có chất kích động làm phân huỷ gốc tự do vận tốc phản ứng tăng.
Như vậy cơ cấu quá trình oxy hoá có thể tóm tắt như sau:
R
•
+ O
2
→ ROO
•
ROO
•
+ RH → ROOH + R
•
Khi phân huỷ peroxyt (không bền) và tác dụng chúng với các gốc tự do
đưa đến tạo thành các sản phẩm oxy hoá. Chẳng hạn, khi phân huỷ peroxyt theo
liên kết oxy tạo thành gốc RO• , sau đó biến đổi tiếp tục thành rượu:
ROOH
→ RO
•
+
•
OH
RO
•
+ RH → ROH + R
•
Phần lớn rượu được tạo thành do kết quả của phản ứng chuỗi:
ROOH + R
•
→ ROH + RO
•
RO
•
+ RH → ROH + R
•
Peroxyt bậc 1 và 2 khi tác dụng với các gốc tự do khác nhau tạo thành gốc
hydro peroxyt khi phân huỷ tạo thành aldehyt và keton với cùng số nguyên tử C.
RCH
2
OOH +
•
OH → R
•
CHOOH + H
2
O
R
•
CHOOH → RCHO +
•
OH
R
2
CHOOH +
•
OH → R
2
•
COOH + H
2
O
R
2
•
COOH → R
2
C = O +
•
OH
R
3
COOH + R
•
→ R
3
CO
•
+ ROH
R
3
CO
•
→ R
2
CO + R
•
R
3
CO
•
+ R
3
CH → R
3
COH + R
3
C
•
Quá trình oxy hoá bao gồm 4 giai đoạn:
Tạo chuỗi (khi không có xúc tác hay chất kích động) tiến hành do tác dụng
của oxy với các chất hữu cơ ban đầu:
RH + O
2
→
ko
R
•
+ HOO
•
La Tiến Nam HD2-K52 Page 12
không hằng số vận tốc tạo chuỗi
Giai đoạn này tiến hành với vận tốc nhỏ ở nhiệt độ thấp nhất là khi oxy hoá
trong pha lỏng. Để tăng vận tốc có thể cho thêm vào các chất kích động:
Peroxyt (C
6
H
5
COO)
2
→ 2 C
6
H
5
•
+ 2 CO
2
C
6
H
5
•
+ RH → C
6
H
6
+ R
•
Xúc tác (muối của kim loại chuyển tiếp):
RH + C
o
3+
→ R
•
+ C
o
2+
+ H
+
RCHO + C
o
3+
→ RCO
•
+ C
o
2+
+ H
+
Phát triển chuỗi. Phản ứng phát triển chuỗi là phản ứng nối tiếp:
R
•
+ O
2
→
1k
ROO
•
ROO
•
+ RH
→
2k
ROOH + R
•
k1, k2 hằng số phát triển chuỗi.
Tạo nhánh của chuỗi là đặc trưng của quá trình oxy hoá so với mọi quá
trình gốc chuỗi khác. Trong pha khí ở nhiệt độ cao, tạo nhánh thường xảy ra với
aldehyt:
RCHO + O
2
→ RCO
•
+ HOO
•
Trong pha lỏng, sự tạo nhánh xẩy ra ở peroxyt có thể phân huỷ theo phản ứng
bậc 1:
ROOH → RO
•
+ HO
•
hay theo phản ứng bậc 2 qua giai đoạn tạo thành dime phân huỷ với vận tốc
lớn hơn so với monome hydro peroxyt:
2 ROOH → RO OH…H OOR → RO
•
+ H
2
O + ROO
•
Vì vậy các chất có khả năng tạo liên kết hydro (rượu, acid) rút ngắn quá trình
tạo nhánh, trong quá trình oxy hoá có rất nhiều gốc tự do dẫn đến có rất nhiều sản
phẩm.
Đứt chuỗi: Quá trình đứt chuỗi xảy ra do các gốc tự do kết hợp với nhau
RO
•
+ R
•
→ ROR
La Tiến Nam HD2-K52 Page 13
RO
•
+ H
•
→ ROH
RO
•
+ HO
•
→ ROOH
ROO
•
+ R
•
→ ROOR
2.2 Động học phản ứng oxy hoá
Oxy hóa là phản ứng gốc chuỗi phân nhánh, có tốc độ phản ứng chậm, có giai
đoạn cảm ứng rõ rệt là giai đoạn tích tụ các gốc tự do trong khối phản ứng. Quá
trình này còn gọi là quá trình tự xúc tác. Vận tốc tạo thành gốc tự do phụ thuộc chủ
yếu vào giai đoạn tạo nhánh của chuỗi. Khi vận tốc giai đoạn tạo chuỗi và đứt
chuỗi bằng nhau, phản ứng đạt tới trạng thái ổn định:
ω
t
= k
2
[ROO
•
] [RH]
= k
2
kd
kt
[RH]
[ROOH]
Khi oxy hoá có chất kích động vận tốc ổn định của quá trình oxy hoá cũng
như trên vì chất kích động chỉ ảnh hưởng đến thời kỳ cảm ứng. Nhưng khi dùng
HBr làm chất kích động, HBr tham gia vào giai đoạn tạo nhánh nên trong phương
trình động học phải kể đến nồng độ HBr.
ROO
•
+ HBr → ROOH + Br
•
Br
•
+ RH → R
•
+ HBr
R
•
+ O
2
→ ROO
•
Vận tốc oxy hoá phụ thuộc vào nồng độ peroxyt, không phụ thuộc vào nồng
độ oxy. Điều đó được những công trình thực nghiệm xác minh khi nghiên cứu các
phản ứng oxy hoá với áp suất riêng phần của oxy tương đối lớn (>100mm Hg).
Khi áp suất riêng phần của oxy nhỏ vận tốc tạo thành peroxyt giảm và nồng độ
gốc R• tăng làm tăng khả năng đứt mạch:
R
•
+ O
2
→ ROO
•
ω
t
= k
t
[ROOH]
2
=
ω
đ
= k
đ
[R
•
]
2
Thay vào phương trình vận tốc phát triển chuỗi ta có:
La Tiến Nam HD2-K52 Page 14
ω
= k
1
[R
•
] [O
2
]
= k
1
kd
kt
[O
2
]
[ROOH]
Trong thực tế có nhiều phương pháp đứt chuỗi, vì vậy khi áp suất riêng phần
của oxy nhỏ, vận tốc oxy hoá phụ thuộc vào áp suất riêng phần của oxy đến một
giới hạn khi sự đứt chuỗi chỉ xảy ra ở gốc peroxyt.
Hoá học và cơ chế của quá trình oxy hoá các parafin để tạo ra axit béo và các
hợp chất chứa oxy khác phục vụ cho mục đích tuyển nổi.
Theo các nghiên cứu thì phản ứng oxy hoá parafin bằng oxy không khí có thể
xảy ra theo cơ chế peroxit gốc dây chuyền:
o Giai đoạn 1
R
1
- CH
2
- R
2
t
0
R
1
- CH - R
2
+ H
Khi cã mÆt xóc t¸c:
Me
Me
(n+1)
+ RH
n
+ R + H
R
1
- CH - R
2
+ O = O R
1
- CH - R
2
O - O
R
1
- CH - R
2
+ R
3
- CH
2
- R
4
O - O
R
1
- CH - R
2
+ R
3
- CH - R
4
O - OH
o Giai đoạn 2
R
1
- CH - R
2
O - OH
R
1
- CH - R
2
+ OH
O
1.
R
1
- CH - R
2
+ R
3
- CH
2
- R
4
O
R
1
- CH - R
2
+ R
3
- CH - R
4
OH
OH + R
3
- CH
2
- R
4
R
3
- CH - R
4
+ H
2
O
2.
R
1
- CH - R
2
O - OH
R
1
- C - R
2
+ H
2
O
O
La Tiến Nam HD2-K52 Page 15
Trong các giai đoạn này thì phụ thuộc vào điều kiện phản ứng mà hình thành
các sản phẩm trung gian: Xeton, ancol bậc 2 theo các tỷ lệ khác nhau.
o Giai đoạn 3
Nhiều tác giả cho rằng, các xeton hình thành từ peroxit bị oxy hoá trực tiếp
thành α-hydroxi peroxit:
R
1
- C - R
2
+ O = O
O
R
1
- C - CH - R
2
'
O
O - OH
Tiếp theo peroxit này sẽ bị phân huỷ thành axit cacboxylic và aldehyt:
R
1
- C - CH - R'
2
O
O - OH
R
1
- C
OH
+ R'
2
- C
O
H
O
Aldehyt tiếp tục bị oxy hoá tạo thành axit
R'
2
- C - H + O = O
O
R'
2
- C - O - OH
O
R'
2
- C - O - OH
O
R'
2
- C
O
H
+
2
R'
2
C
OH
O
Các ancol bậc 2 cũng tiếp tục bị oxy hoá tạo tạo xeton và chuyển hoá tiếp tạo
axit béo.như vậy số nguyên tử cacbon trong axit béo được tạo thành luôn ít hơn số
nguyên tử cacbon trong parafin tham gia phản ứng.
Những hợp chất phụ khác:
Các axit béo có số nguyên tử cacbon lớn hơn 20 dễ bị oxy hoá trực tiếp thành
các hợp chất đa chức khác:
La Tiến Nam HD2-K52 Page 16
R - CH
2
- CH
2
- COOH + O
2
R - CH - CH
2
- COOH
OH
R - CH
2
- CH
2
-COOH + O
2
R - C - CH
2
- COOH
O
Sau đó bị cắt mạch tạo axit dicacboxylic:
R(CH
2
)
4
COOH + O
2
RCOOH + H - C - (CH
2
)
4
COOH
O
H - C - (CH
2
)
4
- COOH + O
2
HOOC - (CH
2
) - COOH
O
Có thể tạo thành este:
R
1
- C
O
OH
+ HO - CH
R
3
R
4
R
1
- C - O - CH + H
2
O
O
R
4
R
3
hoặc tạo ra este nội phân (lacton):
R - CH - CH
2
- CH
2
- COOH
OH
-H
2
O
R - CH - CH
2
- CH
2
- C
O
O
Sự tạo thành các este nội phân xảy ra nhiều khi phản ứng oxy hoá thực hiện ở
nhiệt độ cao và thời gian oxy hoá kéo dài. Các lacton sau khi kiềm hoá lại bị phá
huỷ thành các hydroxy axit , cac izo-hydrocacbon dễ tạo thành các hợp chất đa
chức.
Tóm lại phản ứng oxy hoá parafin là quá trình rất phức tạp đòi hỏi nghiên cứu
kỹ lưỡng về điều kiện phản ứng (nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ xúc tác, thành phần
hydrocacbon ), cấu tạo tháp phản ứng… thì mới đạt được sản phẩm mong muốn.
2.3 Sơ đồ thiết bị oxy hoá parafin trong PTN
Các thí nghiệm oxy hoá được thực hiện trên hệ thống thiết bị oxy hoá thuỷ
tinh cỡ 100-150g/mẻ.
1/ máy nén khí
La Tiến Nam HD2-K52 Page 17
2/ lưu lượng kế
3/ tháp sủi bọt
4/ bộ phận gia nhiệt
5/ bộ phận ngưng tụ
Tháp oxy hoá làm việc theo nguyên tắc sủi bọt, tháp có đường kính Φ =
20mm, chiều cao H=800mm. để ngưng tụ các hợp chất dễ bay hơi và nước phản
ứng. Phía trên tháp nối với sinh hàn hồi lưu và bộ phận tách nước. Các hợp chất dễ
bay hơi được ngưng tụ và quay lại tháp phản ứng, nước do thiết bị phản ứng sinh ra
được tách ra ngoài qua bộ phận tách nước.
Nhiệt độ phản ứng được điều khiển tự động bằng rơ le nhiệt với độ chính xác
±1
o
C, không khí đưa vào nhờ máy nén khí, làm sạch khỏi tạp chất cơ học, qua lưu
lượng kế và bộ phận đun nóng không khí và sục vào phía dưới của tháp oxy hoá,
parafin lỏng được trộn với xúc tác ở nhiệt độ 100-130
o
C rồi đưa vào phía trên của
tháp phản ứng, các mẫu phân tích và sản phẩm được lấy ra qua van dưới đáy tháp.
La Tiến Nam HD2-K52 Page 18
Sơ Đồ Quy Trình Công Nghệ Xưởng Sản Xuất Thuốc Tuyển
Trong công nghệ chế tạo thuốc tuyển, khâu quyết định chất lượng đến chất
lượng sản phẩm và hiệu suất của toàn bộ dây chuyền sản xuất DO là công đoạn oxy
La Tiến Nam HD2-K52 Page 19
hoá parafin. Phản ứng oxy hoá parafin xảy ra ở nhiệt độ 140-150
o
C là phản ứng toả
nhiệt. Trên thế giới, thiết bị oxy hoá parafin được thiết kế hoạt động theo phương
pháp liên tục, có ưu điểm là năng xuất thiết bị cao, ít tốn năng lượng. Tuy nhiên
thiết bị liên tục đòi hỏi phải có các thông số công nghệ rất ổn định, mặt khác việc
thiết kế và chế tạo thiết bị này rất phức tạp, đòi hỏi trình độ công nghệ cao. Với
mục tiêu nghiên cứu để tìm ra chế độ công nghệ phù hợp thì việc sử dụng thiết bị
gián đoạn với ưu điểm dễ thay đổi thông số công nghệ sẽ thích hợp hơn, chính vì
vậy nên viện lựa chọn công nghệ oxy hoá gián đoạn.
Để cấp nhiệt cho hệ thống, Viện lựa chọn giải pháp gia nhiệt bằng hơi quá
nhiệt giải nhiệt bằng nước và tháp có thêm bộ phận phân phối khí và điều tiết khí
với giải pháp này tháp oxy hoá chế tạo ra đã đáp ứng được yêu cầu của công nghệ
tăng hiệu suất của phản ứng oxy hoá, dễ điều chỉnh và khống chế đuợc các chế độ
công nghệ, kể cả nhiệt độ khối phản ứng, dễ vận hành và sử dụng an toàn. Mặt
khác, việc sử dụng nồi hơi quá nhiệt đã giảm được chi phí về năng lượng cho toàn
bộ dây chuyền, vì các công đoạn khác như trung hoà, lắng tách, DO và sản xuất PO
cũng cần phải gia nhiệt.
Xúc tác cho quá trình : Trong phân xưởng này chủ yếu dùng xúc tác đồng thể.
Xúc tác của mẻ trước có thể dùng cho mẻ sau mà không cần phải thêm xúc tác.
Thiết bị chính:
Thiết bị oxy hoá:
Gồm 1 thiết bị chính.
Ban đầu nạp parafin lỏng vào tháp. Sục khí vào tháp ở dạng sủi bọt, qua
lớp chất lỏng paraffin từ dưới lên tạo các bong khí. Vì phản ứng toả nhiệt, lên ban
đầu ta cần mồi nhiệt cho phản ứng bằng hơi nước quá nhiệt lấy từ bộ phận lò hơi
sản xuất hơi quá nhiệt. Khi nhiệt độ phản ứng đạt tới 150
o
C. Ở nhiệt độ đó xảy ra
phản ứng parafin + O
2
, sau đó ngừng cấp khí mà cấp nước để giảm nhiệt phản ứng
dây truyền. Khối không khí đi qua bộ phận xyclon tách hạt, tách dầu nhẹ, rồi không
La Tiến Nam HD2-K52 Page 20
khí qua tiếp bộ phận làm lạnh ống chùm. Nước sinh ra ngưng tụ lại trở về thùng
chứa. Khí được đưa đi xử lý.
Định kỳ phân tích chỉ số axit khi đạt đến 45-46 thì dừng phản ứng. Sản phẩm
của quá trình là oxydat. Và được đưa sang thiết bị trung hoà.
Bộ phận trung hoà:
Là thiết bị dạng thùng có cánh khuấy, dùng xút khoảng 20% trung hoà các axit
béo ở 95
0
C trong 4-6h. Sau khi trung hoà nó sẽ chuyển sang bộ lắng tách. Bộ lắng
tách gồm 4 thùng làm việc độc lập nhau.
3. Quy trình vận hành hệ thống oxy hoá trong xưởng sản xuất thuốc
tuyển
3.1. Nạp nguyên liệu vào tháp oxy hoá
Định lượng paraffin sạch và praffin thu hồi trong thùng chứa 1
• Kiểm tra, mở các van trên đường nạp liệu, khoá các van tháo sản phẩn
oxydat, lấy mẫu van hồi lưu về thùng chứa số 1.
• Chạy bơm nạp liệu để đưa nguyên liệu từ thùng chứa số 1 sang tháp oxy
hoá 2. Khi bơm hết nguyên liệu từ 1 sang 2. Tắt bơm, khoá van v
o
.
• Chạy máy nén khí.
• Bơm nước làm mát ở các thiết bị ngưng tụ.
• Bơm tuần hoàn dung dịch xút ở các thiết bị hấp thụ.
3.2.Nâng nhiệt - tiến hành phản ứng oxy hoá
3.2.1 Nâng nhiệt
• Khoá van V
4
, mở van V
t
(hoặc van tay) để đưa hơi quá nhiệt vào ống
xoắn và vỏ thiết bị gia nhiệt cho khói phản ứng (Các van đường nước ngưng, V
7
mở).
• Lưu lượng khí nhở bằng cách xả bớt khí.
La Tiến Nam HD2-K52 Page 21
• Khi nhiệt độ T1 đạt 100
0
C, nâng lưu lượng không khí lên. Khi nhiệt độ
đạt 140
0
C, ngưng cấp hơi, khoá van cấp hơi tổng phía trước van V
4
, mở hết van V
4.
3.2.2 Khống chế nhiệt độ, duy trì phản ứng oxy hoá
• Khi nhiệt độ T1 đạt 145
0
C.
• Khoá van V
7
, (các van đường nước ngưng mở và van V
4
mở).
• Điều chỉnh các van đầu ra của bơm nước lạnh vào vỏ các ống xoán để
khống chế nhiệt độ phản ứng trong tháp oxy hoá số 2 (Từ145÷150
0
C)
• Duy trì nhịêt độ phản ứng ở 150
0
C trong 1 giờ sau đó giảm xuống 145
0
C.
• Sau 3 giờ kể từ khi bắt đầu đạt nhiệt độ 150
0
C lấy mẫu phân tích (van V
2
)
khi chỉ số axit CSA đạt ≥40 thì phản ứng thêm 30 phút (kể từ lúc lấy mẫu) và dừng
phản ứng.
• Khống chế để khi dừng phản ứng CSA= 45÷50.
3.3 Kết thúc phản ứng
• Mở hếtcác van đầu ra của bơm nước làm mát để làm nguội oxydat trong
tháp oxy hoá số 2.
• Khi nhiệt độ <100
0
C, giảm lưu lượng không khí V
kk
3m
3
/h. Mở van V
1
tháo oxydat xuống thùng chứa 8 (sau đó bơm thêm TB trung hoà 9).
3.4 Xử lý khí thải
Khí thải trong quá trình oxy hoá được xử lý qua một số thiết bị như tách khí
lỏng, tháp đệm… nhưng trong thành phần khí thải vẫn có nhiều tạp chất độc hại
cho môi trường như hydrocacbon mạch ngắn, các axít, este nhẹ. Chúng được xục
vào thùng chứa 20% xút để xử lý các khí axit còn dư, sau đó được đưa tới lò đốt để
đốt hết lượng khí thải còn lại. Hỗn hợp khí được phóng không chủ yếu chỉ còn CO
2
và hơi nước, là những chất không độc hại.
La Tiến Nam HD2-K52 Page 22
3.5 Sự cố
• Tắt máy nén khí.
• Tắt cầu dao điện khi có sự cố cháy nổ.
• Chuẩn bị sẵn bình cứu hoả.
• Tắt lò đốt xử lý khí.
• Khi cần thiết có thể mở van V
3
để nguyên liệu chảy lại bình chứa số 1.
4 Đánh giá chất lượng sản phẩm
Oxydat từ thiết bị 8 có nhiệt độ nhỏ hơn 100
o
C được bơm lên thiết bị 10 để
định lượng sau đó được tháo xuống thiết bị 9. Dầu nhẹ tách ra từ thiết bị 4 cũng
được đổ vào TB9.
1,56
85,05,140)( ××××+
=
CSAdaunhedatThetichoxy
OHdungdichNa
Cấp hơi bão hoà vào TB9 chạy máy khuấy, duy trì nhiệt độ phản ứng 90-95
o
C
trong khoảng 4h. Bổ sung nước vào nồi sao cho thể tích khối phản ứng khoảng
560-590 lít, PH = 8,5-9,0 nâng nhiệt lên đến 95
o
C rồi tháo xuống thiết bị lắng.
Quy tr×nh phân tích đánh giá chất lượng nguyên liệu đầu vào và chất lượng
sản phẩm.
4.1. Phương pháp xác định chỉ số axit
Chỉ số axit là số miligam KOH để trung hoà lượng axit béo tự do có trong 1g
dầu mỏ. Chỉ số này được xác định theo tiêu chuẩn Nhà nước TCVN 2639-78. Tiêu
chuẩn này quy định phương pháp xác định chỉ số axit, áp dụng cho dầu thực vật.
4.1.1 Dụng cụ và thuốc thử
Bình nón dung tích 250ml;
Buret 25ml và 50ml, có độ chia đến 0,1ml;
Micro buret loại 2ml chia độ 0,01ml;
La Tiến Nam HD2-K52 Page 23
Cân phân tích;
Bếp cách thuỷ;
Dung dịch phenolphthalein 1% pha trong etanol;
Dung dịch kali hydroxit nồng độ 0,1N hay natri hydroxit 0,1N;
Dung môi hỗn hợp gồm hai phần ete etylic và một phần etanol. Hỗn hợp
được trung hoà bằng dung dịch KOH hay NaOH 0,1N với chỉ thị màu
phenolphthalein đến khi xuất hiện màu hồng nhạt.
4.1.2 Tiến hành thử
Cân 3-5g mẫu vào bình nón, thêm vào đó 50ml dung môi hỗn hợp đã được
trung hoà, lắc cho tan dần. Trường hợp dầu không tan hết phải vừa lắc vừa đun nhẹ
bình trên bếp cách thuỷ rồi làm nguội đến nhiệt độ 15-20
o
C. Sau đó cho vào bình 5
giọt chỉ thị phenolphtalein và dung dịch KOH 0,1N để chuẩn độ đến khi hiện màu
hồng nhạt, bền trong 30 giây.
4.1.3 Tính kết quả
Chỉ số axit của dầu (x) tính bằng công thức:
X = 5,611 . K . V/ G
Trong đó: V - Lượng dung dịch KOH 0,1N đã dùng để chuẩn độ (ml)
K - Hệ số điều chỉnh của dung dịch KOH tới nồng độ 0,1N
5,611 - Lượng KOH tương ứng với 1ml dung dịch kiềm
nồng độ 0,1 N (mg)
G - Lượng mẫu thử (g)
Kết quả cuối cùng là trung bình cộng của hai kết quả thử song song. Chênh lệch cho
phép giữa hai kết quả thử song song không lớn hơn 0,1mg đối với dầu chưa tinh chế; không lớn
hơn 0,06mg đối với dầu tinh chế.
4.2. Phương pháp xác định chỉ số xà phòng hoá
La Tiến Nam HD2-K52 Page 24
Chỉ số xà phòng hoá là chỉ số miligam KOH cần để xà phòng hoá hết lượng
glyxerit, photphatit và trung hoà axit béo tự do có trong 1g mẫu.
Chỉ số này là đặc trưng của khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp axit tự
do và triglyxerit.
Chỉ số xà phòng hoá được xác định theo tiêu chuẩn Nhà nước TCVN 2633-78.
4.2.1 Dụng cụ, thuốc thử và dung dịch
Bình nón dung tích 250ml.
Buret dung tích50ml, chia độ 0,1ml.
Pipet dung tích 25ml.
Bếp cách thuỷ.
Sinh hàn hồi lưu.
Cân phân tích.
Dung dịch phenolphtalein có nồng độ 1% pha trong etanol 25%.
Dung dịch HCl 0,5N.
Etanol tinh khiết 95%.
Dung dịch KOH pha trong etanol tinh khiết (95%) được chuẩn bị như
sau: hoà tan 30g KOH trong 20ml nước cất, chuyển vào bình định mức dung tích 1
lít, thêm etanol tinh khiết đến vạch. Giữ kín dung dịch trong một ngày một đêm rồi
nhanh chóng chắt lọc dung dịch trong vào chai màu tối, đậy kín bằng nút cao su.
4.2.2 Tiến hành thử
Cân 1,5-2g mẫu đã được lắc đều và lọc (chính xác 0,0002g) vào bình nón
dung tích 250ml. Dùng pipet cho thêm vào đó 25ml KOH 0,5N. Nối bình với sinh
hàn hồi lưu và đun sôi trong bếp cách thuỷ trong một giờ (luôn luôn lắc mẫu trong
bình). Tháo sinh hàn, cho vào dung dịch vừa xà phòng hoá 0,5ml dung dịch chỉ thị
phenolphtalein 1% và nhanh chóng chuẩn độ bằng axit HCl 0,5N cho đến khi hiện
phản ứng trung tính.
La Tiến Nam HD2-K52 Page 25
