Tổng hợp Alkylbenzen và sản xuất Alkylbenzen Sunfonat

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HỮU CƠ-HÓA DẦU
TIỂU LUẬN
Tổng hợp alkylbenzen và sản xuất alkylbenzen sunfonat.

GVHD: PGS.TS. NGUYỄN HỒNG LIÊN.
SVTH:
NGUYỄN NAM ANH.
NGUYỄN VĂN LINH.
TRỊNH THỊ HƯỜNG.
HOÀNG XUÂN HẢI.
NGUYỄN THÀNH CHUNG.
Phần 1: Tổng hợp LAB.
1.1. Lịch sử phát triển công nghệ sản xuất LAB.
1.2. Giới thiệu chung về LAB
1.3. Công nghệ sản xuất LAB
Phần 2: Tổng hợp LAS.
2.1. Giới thiệu chung về LAS.
2.2. Công nghệ sản xuất LAS.
NỘI DUNG
PHẦN 1: TỔNG HỢP LAB.
∗
Linear Alkylbenzen được sản xuất thương mại bằng cách sử dụng quá
trình ngưng tụ Friedel-Crafts, dùng xúc tác như AlCl3, HF, ví dụ như
alkyl hóa benzen với olefin.
∗
Năm 1995, quá trình Detal xuất hiện , sử dụng chất xúc tác rắn được
đưa ra, cho độ chuyển hóa cao, chọn lọc các đồng phân 2-phenyl thường
là khoảng 30% hoặc ít hơn, các loại Linear Alkylbenzen với một tỷ lệ
cao trong các đồng phân của 2-phenyl được mong muốn bởi vì các hợp

chất như vậy khi sunfonat hóa có chuỗi dài sẽ tăng cường khả năng hòa
tan và tính tẩy rửa
∗
LAB được sản xuất từ alkyl hóa benzen với olefin, từ nhiều nguồn khác
nhau như dầu hỏa(parafin bình thường) hoặc etylen. Hơn 80% sản
lượng LAB được sản xuất sử dụng công nghệ UOP trên toàn thế giới.
∗
Công nghệ alkyl hóa của UOP được lựa chọn sản xuất LAB, chiếm 75%
quá trình sản xuất LAB từ năm 1995.
1.1. Lịch sử phát triển công nghệ sản xuất LAB.
1.2. Giới thiệu chung về LAB.
∗
Khái niệm: Linear Alkylbenzen(LAB) là họ của các hợp chất
hữu cơ với công thức:

với m+n=7÷10.
∗
Tính chất vật lý: là chất lỏng không màu, nhờn; tỉ trọng 0,8628
g/cm3 và điểm sôi của 282÷302°C, khối lượng phân tử trung
bình 240.
∗
Một số tính chất vật lý của LAB.
∗
Ứng dụng:

LAB là những hợp chất có tầm quan trọng đáng kể trong
thương mại. Vì Linear Alkylbenzen dễ dàng phân hủy sinh
học hơn alkylbenzen có nhánh nên Linear Alkylbenzen đã
dần thay thế alkylbenzen có nhánh trong sản xuất chất tẩy
rửa và các sản phẩm khác.


Một số LAB có ứng dụng trong một số ngành công nghiệp
như ngành công nghiệp mực in, sơn cách nhiệt và điện.
1.3.1.Cơ sở lý thuyết quá trình alkyl hóa hydrocacbon thơm.
∗
Alkyl hóa là quá trình đưa các nhóm alkyl vào phân tử các
hợp chất hữu cơ.
∗
Xúc tác: H2SO4, HF, AlCl3(pha lỏng); H3PO4(cho pha
khí); các vật liệu rây phân tử (có tính chọn lọc hơn các xúc tác
dùng trong pha lỏng).
∗
Tác nhân alkyl hóa: dẫn xuất clo và olefin. Rượu ít được
sử dụng do tạo ra nước trong quá trình alkyl hóa, dẫn đến phân
hủy xúc tác AlCl3
1.3. Công nghệ sản xuất LAB.

Cơ chế phản ứng
∗
Với tác nhân alkyl hóa là dẫn xuất clo:
∗
Với tác nhân là olefin có mặt là HCl:
∗
Trong giai đoạn tiếp theo, vòng hydrocacbon thơm sẽ bị
cacbocation này tấn công thay thế cho một proton của nhân
thơm:
1.3.2.Các phương pháp sản xuất LAB
∗
Quá trình UOP HF Detergent Alkylate:


Nguyên liệu: linear parafin , benzen.

Xúc tác: HF lỏng.
1.3.3. Công nghệ sản xuất LAB.
∗
Khu vực Pacol: n-parafin được dehydro hóa với một phản ứng xúc tác
để sản xuất mono-olefin.
∗
Khu vực Define: chuyển hóa di-olefin thành mono-olefin, do đó cải
thiện năng suất sản xuất LAB và chất lượng sản phẩm.
∗
Khu vực Pep: Quá trình PEP loại bỏ các chất thơm từ dòng PACOL thải,
do đó tăng tuổi thọ chất xúc tác Detal, nâng cao chất lượng sản phẩm
LAB và giảm sản phẩm alkylate nặng.
∗
Khu vực Detal: phản ứng alkylat xảy ra với xúc tác rắn dị thể. Chất xúc
tác rắn thay thế acid lỏng (axit HF hoặc nhôm clorua, được dùng trước
đây với quy trình HF Detergent Alkylate), với lợi thế lớn về vốn đầu tư,
giảm tác động môi trường và chất lượng sản phẩm LAB
Công nghệ sản xuất LAS từ linear parafin.
Quá trình UOP HF Detergent Alkylate
Quá trình Detal scheme
∗
Công nghệ xúc tác dị thể Detal Scheme có lợi thế hơn công
nghệ sử dụng xúc tác lỏng HF ở những điểm sau

Không có khâu xử lý HF lại sau;

Chi phí đầu tư thấp vì dùng xúc tác không có tính ăn mòn;


Chi phí bảo trì thấp;

Chi phí xử lý chất thải từ nhà máy rất thấp.
So sánh dây chuyền UOP HF Detergent Alkylate và Detal Scheme:
So sánh dây chuyền UOP HF Detergent Alkylate và Detal Scheme.[
Điểm vẩn đục và độ nhạy với nồng độ của LAB của công nghệ UOP HF Detergent Alkylate và Detal Scheme
Tính kinh tế của 2 công nghệ HF Deterdent Alkylate và Detal
trong sản xuất LAB
PHẦN 2: SẢN XUẤT LAS.

Chất hoạt động bề mặt (CHĐBM) là chất có sức căng bề mặt
nhỏ hơn sức căng bề mặt của dung môi, và trong dung dịch,
nồng độ của nó ở bề mặt cao hơn bên trong dung dịch, làm
giảm sức căng bề mặt của dung dịch. Những CHĐBM quan
trọng thường là những hợp chất hữu cơ gồm hai phần: phần
phân cực (phần ưa nước) và phần không phân cực (phần kị
nước). Axit béo là CHĐBM gồm gốc hyđrocabon là phần
không phân cực và nhóm cacboxyl là phần phân cực. CHĐBM
được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp, trong việc tuyển
quặng, điều chế các chất tẩy rửa vv…
2.1. Giới thiệu chung về LAS.
∗
Trong nhiều năm trước đây, xà phòng luôn đáp ứng tốt nhu cầu cung
ứng cho xã hội và cho đến khi chất béo và dầu trong động vật, thực vật
(thành phần cơ bản cần thiết để tạo nên xà phòng) trở nên thiếu thốn,
cùng với cuộc chiến tranh Thế Giới lần I, II đã dẫn đến việc thúc đẩy
tìm kiếm một chất có thể thay thế. Từ đó những nghiên cứu đã phát
hiện ra chất hoạt động bề mặt có thể thu được dễ dàng bằng cách tổng
hợp từ hóa dầu, đó là LAS (Linear Alkylbenzen Sunfonat).
∗

LAS là một chất hoạt động bề mặt anionic được tổng từ alkylbenzen
mạch thẳng (LAB). Khoảng 99% sản lượng LAB được chuyển thành
LAS qua quá trình sulphonat hóa. LAS thì hầu hết được sử dụng dành
riêng trong thành phần chất tẩy rửa. Và trong một vài trường hợp đặc
biệt thì LAS cũng được sản xuất từ dẫn xuất khác.
∗
Công thức cấu tạo của LAS:

Trọng lượng phân tử trung bình: 342

m + n= 7- 10

Nhánh alkyl thẳng.

Sunfonat ở vị trí para.

Tính chất:

LAS dễ phân huỷ sinh học trong điều kiện hiếu khí.

Khả năng hoà tan trong nước giảm khi chiều dài chuỗi alkyl
tăng và tuỳ thuộc vào ion dương của muối.

Ở nhiệt độ phòng, LAS (C12) là chất rắn màu vàng nhạt.

LAS bền trong môi trường oxy hoá.

Một trong tính chất quan trọng của LAS là có tính tương thích
cao hơn các chất hoạt động bề mặt anionic khác, do chúng có
thể sử dụng trong cả đơn công nghệ acidic và alkaline như một

loại chất tẩy rửa dạng lỏng hay dạng bột đều được.

LAS là hợp chất cơ tính ổn định cao.
Sơ đồ phân bố sử dụng chất hoạt động bề mặt trên thế giới

Sự tiêu thụ của LAS.