Đồ án 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





Đ
ồ án tốt nghiệp
Thiết kế phân xưởng sản
xuất axit axetic

ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut axit axetic
Hong ỡnh Thi Hoỏ du I-K48
Mở đầu 1
Phần I Tổng quan 3
Chơng I Giới thiệu chung về Axit axetic 3
I.Tính chất vật lý 3
II.Tính chất hoá học của Axit axetic 8
II.1.Tính axit 9
II.2.Phản ứng xảy ra ở nguyên tử cacbon của nhóm cacboxyl 9
II.3.Phản ứng Decacboxyl hoá 10
II.4.Phản ứng tạo amit 10
II.5.Phản ứng loại nớc tạo anhydrit 10
II.6. Sau đây là một số phản ứng quan trọng của axit axetic đợc
sử dụng trong thực tế 10
III.ứng dụng 11
III.1.Muối 11
III.2.Este 12
III.3.Axetyl clorua 12

III.4.Amit 12
III.5.Axit phenylaxetic 13
III.6.Bảng ứng dụng của axit axetic 13
Chơng II Giới thiệu chung về Nguyên liệu
Axetaldehyt 14
I.Tính chất vật lý 15
II. Tính chất hoá học 17
II.1.Phản ứng cộng hợp 17
II.2.Phản ứng oxy hoá, khử 18
II.3.Phản ứng phân huỷ 18
II.4.Phản ứng ngng tụ 18
II.5.Một số phản ứng khác 18
Chơng III Các phơng pháp sản xuất Axit axetic
20
I.Quá trình cacbonyl hoá metanol 20
I.1. Giới thiệu 20
I.2. Xúc tác 21
I.3.Bản chất hoá học và điều kiện phản ứng 22
I.4. Sơ đồ công nghệ 25
a. Sơ đồ công nghệ của hãng BASF 25

ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut axit axetic
Hong ỡnh Thi Hoỏ du I-K48
b. Sơ đồ công nghệ của hãng Monsanto 28
I.5.Đánh giá phơng pháp của BASF và Monsanto 30
II.Quá trình oxy hoá trực tiếp hydrocacbon 31
II.1. Oxy hoá trực tiếp các hydrocacbon no 31
II.2. Oxy hoá trực tiếp các hydrocacbon khõng no 39
III. Phơng pháp sản xuất axit axetic từ axetaldehyt 44
III.1.Bản chất và điều kiện phản ứng 45

IV.Quá trình sản xuất Axit axetic bằng phơng
pháp oxy hoá axetaldehyt trong pha lỏng. 49
IV.1. Cơ chế phản ứng 49
IV.2.Xúc tác 50
IV.3. Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình 52
V.Phơng pháp vi sinh 55
VI. Phơng pháp hoá học gỗ 55
VII. Các phơng pháp tổng hợp khác 56
VIII. So sánh các phơng pháp sản xuất axit
axetic 56
IX. Nâng cao nồng độ và tinh chế Axit axetic 57
IX.1.Nâng cao nồng độ và tinh chế axit axetic 57
IX.2.Chất lợng sản phẩm 59
Chơng IV: công nghệ SảN XUấT AXIT AXETIC BằNG
PHƯƠNG PHáP OXY HOá AXETALDEHYT
TRONG PHA LỏNG Có XúC TáC 60
I.Giai đoạn oxy hoá axetaldehyt 60
II.Giai đoạn tinh cất sản phẩm thô 61
III.Giai đoạn làm sạch axit axetic 61
IV. Dây chuyền sản suất axit axetic từ axetaldehyt 62
V.Thiết bị oxy hoá axetaldehyt 63
I.Các số liệu ban đầu. 64
iI.Tính toán cho thiết bị oxy hoá 64
II.1.Cân bằng vật chất 64
II.2.Cân bằng nhiệt lợng 71
IIi.tính toán cho thiết bị tách phần nhẹ 80
III.1.Cân bằng vật chất 80
III.2.Cân bằng nhiệt lợng 81
IV.Tính toán cho thiết bị tách phần nặng 85

ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut axit axetic
Hong ỡnh Thi Hoỏ du I-K48
IV.1.Cân bằng vật chất 85
IV.2.Cân bằng nhiệt lợng 86
V.tính toán thiết bị oxy hoá 88
V.1.Đờng kính thiết bị 88
V.2.Tính chiều dày của thiết bị 89
V.3.Chọn nắp và đáy tháp 92
V.4.Chọn bích nối 96
V.5. Chọn các đờng kính ống dẫn vào và ra thiết bị chính 97
Phần III Tính toán kinh tế 98
I.ý nghĩa 98
II. Nội dung tính toán kinh tế 98
II.1. Nhu cầu về nguyên liệu, nhiên liệu và năng lợng. 98
II.1.1.Nhu cầu về nguyên liệu. 98
II.1.2.Nhu cầu về điện năng 99
II.2. Tính vốn đầu t cố định. 101
II.2.1. Vốn đầu t xây dựng 101
II.2.2. Vốn đầu t cho thiết bị, máy móc 101
II.3. Chi phí cho nhân công lao động 102
II.3.1.Nhu cầu về lao động. 102
II.3.2. Quỹ lơng công nhân viên trong phân xởng. 102
II.4.Tính khấu hao 103
II.5.Tính giá thành sản phẩm 103
II.6. Tổng lợi nhuận cả năm. 104
II.7. Thời gian thu hồi vốn 104
Phần iv Thiết kế xây dựng 105
I.cơ sở Chọn địa điểm xây dựng 105
II.Thiết kế xây dựng tổng mặt bằng nhà máy 106
I.an toàn lao động 111

II.tự động hóa trong phân xởng 114
Kết luận 122
Tài liệu tham khảo 123

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48

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

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
1

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

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
2

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.


Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
3


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 CH
3
COOH, 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
o
C, nhiệt độ sôi 117,9
o
C 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 <1% nước) có tính hút ẩm mạnh. Sự có mặt của
nước với nồng độ nhỏ hơn 0,1% làm giảm nhiệt độ nóng chảy của axit
khoảng 0,2
o
C .
Axit axetic tan trong nước, rượu, axeton và các dung môi khác theo bất cứ
tỷ lệ nào, tan tốt trong xenluloza và các nitroxenluloza, khi đun nóng hoà tan

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
4

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,
o
C
%khốilượng

Nhiệt độ đông đặc,
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
o
C. Tỷ trọng của Axit axetic tinh khiết là một
hàm phụ thuộc nhiệt độ và được xác định (bảng 2).


Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
5




Bảng 2: Tỷ trọng của dung dịch Axit axetic ở 15
o
C

% kh
ố
i l
ư

ợ
ng


, g/cm
3

% kh
ố
i l
ư
ợ
ng


, g/cm
3

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 ,
o
C

, g/cm
3

Nhiệt độ ,
o
C

, g/cm
3

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



Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
6





Bảng 4: Áp suất hơi của Axit axetic tinh khiết

T,
o
C

P, mbar

T,
o
C

P, mbar

T,
o
C

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
CH
3


C C CH
3

O H O




O H O
CH
3

C C CH
3

O H O




O H O
CH
3


C C CH
3

O H O





Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
7

Bảng 5:Một số đặc trưng vật lý của Axit axetic

Nhiệt dung riêng, C
p

Dạng hơi 1,110 J.g
-
1
.K
-
1
ở 25
o
C
Dạng lỏng 2,043 J.g
-
1
.K
-
1
ở 19,4
o
C
Dạng tinh thể 1,470 J.g
-
1
.K
-
1

ở 1,5
o
C
0,783 J.g
-
1
.K
-
1
ở – 175,8
o
C
Nhiệt nóng chảy 195,5 J/g
Nhi
ệ
t ho
á

h
ơ
i

394,5 J/g
ở

nhi
ệ
t
đ
ộ

s
ô
i

Độ nhớt
11,83 MPa.s ở 20
o
C
10,97 MPa.s ở 25
o
C
8,18 MPa.s ở 40
o
C
Hằng số điện môi 6,170 ở 20
o
C (lỏng)
2,665 ở – 10
o
C (rắn)
Chỉ số khúc xạ n
D
20

1,3719
Entanpy tạo thành

H
o

(lỏng, 25
o
C )
- 484,50 KJ/mol

H
o
(hơi, 25
o
C )
- 432,25 KJ/mol
Nhiệt cháy,

H
c
(lỏng)
- 874,8 KJ/mol
Entropy
S
o
(lỏng, 25
o
C ) 159,8 J/mol.K
S
o
(hơi, 25
o
C ) 282,5 J/mol.K
Điểm chớp cháy cốc kín 43
o

C
Điểm tự bốc cháy 465
o
C

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
8

Giới hạn nổ trong không khí
Nhiệt độ tới hạn, T
c

áp suất tới hạn, p
c

4,0

16,0 trong không khí
592,71K
5,786 MPa
Sức căng bề mặt
T,
o
C 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,

o
C 0 25 50
PK
a
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:

CH
3


- C
O
H
O

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.
CH
3
– COOH  CH
3
– 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.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
9

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

CH
3
COOH
+ H

2
O CH
3
COO
-


+ H
3
O
+


C
H
3
C
O
O
H



+


N
a
O
H

C
H
3
C
O
O
N
a



+



H
2
O

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 400
0
C. Khi đun nóng
quá 420
0
C thì hơi này bị phân huỷ thành xeton:

CH
3
COOH

>420
0
C
(CH
3
)
2
CO + CO
2
+ H
2
O

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

CH
3
- C
OH
O
+ R
'
OH
R - C -OR
'
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

CH
3
- C
O
O
H
+ SOCl
2
+ HCl + SO
2
CH
3
- C
O
C
l


II.2.3.Khử hoá axit axetic

CH
3
COOH + 3H
2
N
i
CH

3
CH
3



+ H
2
O


Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
10

II.3.Phản ứng Decacboxyl hoá

CH
3
COOH `
CH
4



+ CO
2
NaOH, CaO

II.4.Phản ứng tạo amit

CH
3
-C
NH
4
O
+ H
2
O
t
0
CH
3
-C
NH
2
O

II.5.Phản ứng loại nước tạo anhydrit

CH
3
- C
O
C
O

CH
3
-
O
+ H
2
O
CH
3
- C
O H
C
O
CH
3
-
O
O H

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
CH
3
COOH + NaOH  CH
3
COONa + H
2
O
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

100
o
C với sự có mặt của xúc tác (lưu huỳnh,
iod, phốt pho)
CH
3
COOH + Cl
2
 CH
2
Cl – 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

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
11
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
3
COOH + CHCH  CH
2

= CHOCOCH
3
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
3
COOH  (CH
3
CO)
2
O (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
C
2
H
4
+ PdCl
2
+ 2CH
3
COONa  CH
2
=CH – OCOCH
3
+ 2NaCl + Pd +
CH
3
COOH

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

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
12
Al(OH)
2
CO
2
CH
3
, Al(OH)
2
(CO
2

CH
3
)
2
và Al(CO
2
CH
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: CH
3
CO
2
NH
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 CH
3
CONH
2
: 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

ỏn tt nghip Thit k phõn xng sn xut axit axetic

Hong ỡnh Thi Hoỏ du I-K48
13
Cú cụng thc CH
3
CON(CH
3
)
2
l cht khụng mu, dung mụi cú nhit
sụi cao v cú kh nng ho tan trong din rng l dung mụi mnh. Trong
nhiu trng hp dung mụi ny cũn cú th xỳc tỏc cho nhiu phn ng
(halogen hoỏ, alkyl hoỏ, úng vũng). c dựng lm dung mụi ho tan tt
polyme nh polyacrylat v polyeste.
III.5.Axit phenylaxetic
C
6
H
5
CH
2
CO
2
H d tan trong nc núng v khú trong nc lnh. c s
dng trong cụng nghip nc hoa v tng hp penicilli.
III.6.Bng ng dng ca axit axetic




Bng 6: Một số ứng dụng của Axit axetic.

9%










16%


2%



Axit
axetic

10%






12%




Axetanilit


Anhydrit axetic




Axetyl clorua

Amoni axetat



Xenlulo axetat

Axit
Cloroaxetic









Butyl axetat

Isopropyl -
axetat




TPA/DMT





Axetoaxetic este
Axetylsalisilic axit (aspirin)
Vinyl axetat
Xenlulo axetat este

Tổng hợp hữu cơ, thuốc
nhuộm.
Axetamit
2,4-D và 2,4,5-T axit


Cacboxymetylxenlulo natri


Etylcloroaxetat


Glyxerin

Sarcosin

Axit thioglycolic



Dung môi cho nớc thơm


Chiết hơng liệu


Axetoaxetic este

Poly (vinyl axetat)

Chất ổn định peroxit

Chất lu hoá cao su
Chất trợ nhuộm

Dợc phẩm
Thuốc nhuộm


Dung môi
Chất trợ hàn
Chất chống axit trong
sơn, thuốc nổ, mỹ phẩm.
Chất làm mềm da, vải,
fim.

Thuốc diệt cỏ
Chất trợ tẩy rửa
Chất nhũ hoá
Phụ gia cho giấy, sợi,
sơn latec.
Thực phẩm (nh kem)
Tổng hợp hữu cơ
Dung môi
Thùng nhuộm
Tổng hợp hữu cơ
Phụ gia thực phẩm

Chất tẩy
Chất thử sắt
ổn định dung dịch
Chất ổn định vinyl
Tổng hợp cafein

Nhựa
Chất dẻo tổng hợp
Sơn
Gốm tự nhiên

Dợc phẩm
Thuốc nhuộm

Poly(vinyl alcol)


Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
14

CHƯƠNG II
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN LIỆU AXETALDEHYT

Axetaldehyt hay còn gọi là etanal có công thức CH
3
CHO 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

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất axit axetic
Hoàng Đình Thi Hoá dầu I-K48
15
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 C
2
H
4
O 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 20,16
o
C
Nhiệt độ nóng chảy - 123,5
o
C
Nhiệt độ tới hạn 181,5
o
C
áp suất tới hạn 6,44 MPa
Tỷ trọng d
4
t
= 0,8045 – 0,001325.t (t đo bằng
o
C )
Ch
ỉ

s
ố

kh
ú
c x
ạ

n
D
t

=1,34240
–

0,0005635.t (t
đ
o b
ằ
ng
o
C )

Thể tích mol của khí
ở 101,3 KPa và 20,16
o
C 23,40 L/mol
ở 25,0
o
C 23,84 L/mol
Thể tích riêng của hơi
ở 20,16

o
C 0,531 m
3
/kg
ở 25
o
C 0,541 m
3
/kg
Tỷ trọng hơi (không khí = 1) 1,52
áp suất hơi
T,
o
C - 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 9,5
o
C 0,253 mPa.s
Đ
ộ

nh
ớ
t c
ủ
a l
ỏ
ng
ở

20
o
C

0,21 mPa.s

Độ nhớt của hơi ở 25
o
C 86.10
-

4
mPa.s