Đề tài tổng hợp styren và sản xuất polystyren

Đề tài: Tổng hợp Styren và
sản xuất Polystyren
Họ và tên MSSV
Đỗ Ngọc Tú
Trịnh Thế Tâm
20103498
Đinh Quốc Toản
Phan Xuân Hoàng
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Liên
Phần I: Giới thiệu về Styren


I. Danh pháp
Styren có công thức là C6H5CH = CH2, là một monome
thơm không bão hòa, còn được gọi là vinylbenzen có
cấu trúc phân tử là :

Là một chất lỏng không màu có mùi đặc biệt,hơi ngọt

Khi styren tiếp xúc với người gây ra các kích ứng về đường hô
hấp.

Styren có thể trộn lẩn với các dung môi hữu cơ nhất định với tỷ lệ
bất kỳ.

Styren ít hòa tan trong các hợp chất hydroxyl và nước.

Nó là dung môi tốt cho cao su tổng hợp, polystyren và các
polymer
II. Tính chất vật lý
Thông số Giá trị

Khối lượng phân tử (đvC) 104.153
Tỷ khối(g/ml) 0.297
Nhiệt độ sôi (0C) 145,15
Nhiệt độ đông đặc (0C) 30.6
Nhiệt độ tới hạn (0C) 362.1
Áp suất tới hạn(MPa) 3.83
Thể tích tới hạn(ml/g) 3.37
Giới hạn nổ trong không khí (%V)
Dưới
Trên
1.1
6.1
Điểm chớp cháy cốc kín (0C) 31.1
Độ nhớt đông học ở 0 (mm2/s) 1.1
Nhiệt đốt cháy ở 25 (KJ/mol) -4265,64
Nhiệt hình thành ở 25 (KJ/mol) 147,46
Một số thông số của styren:
III. Tính chất hóa học
CH=CH2
+ Br2
CH−CH2
׀ ׀
Br Br
→
CH=CH2
+ HCl
CH−CH3
׀
Cl
→

1. Phản ứng cộng: H2, Br2, HCl, H2O
2. Phản ứng trùng hợp
III. Tính chất hóa học
3. Phản ứng đồng trùng hợp
+ nCH2=CH−CH=CH2
−CH2−CH=CH−CH2
CH−CH2−
׀
n
xt, to, p
III. Tính chất hóa học

4. Phản ứng oxy hóa
III. Tính chất hóa học
5. Phản ứng hydrat hóa xúc tác axetat thủy ngân(II) tạo 1-
phenylethanol
6. Phản ứng với metanol trong môi trường ax sulfuric :

Sản xuất polystyren (PS).

Sản xuất cao su styren-butadien (SBR) .

Sản xuất một số loại nhựa như (ABS )acrylonitrile-butadien
styren; nhựa styren acrylonitrile (SAN)…


Phản ứng tạo 1-phenylethanol cũng là một sản phẩm trung
gian quan trọng trong ngành công nghiêp nước hoa.

Ngoài ra còn được ứng dụng trong tạo phụ trợ dệt may, bột

màu chất kết dính nhựa polyeste, chất thơm và các ngành
công nghiệp trung gian…
IV. Ứng dụng của styren
IV. Ứng dụng của styren
Cao su PolyStyren
V. Tồn chứa và vận chuyển styren

Styren rất dễ cháy vì vậy cần thiết phải có biện pháp
phòng ngừa cháy nổ.

Vật liệu để lưu trữ và vận chuyển styren có thể làm
bằng thép hoặc nhôm theo tiêu chuẩn và trong các
thùng chứa thường được lót kẽm vô cơ, dùng các hệ
thống cách nhiệt và làm mát bồn chứa.

Để ngăn chặn sự xuất hiện trùng hợp nguy hiểm
styren luôn luôn được giữ lạnh và chất ức chế phù
hợp, mức độ oxy củng được duy trì.
Phần II: Các phương pháp
tổng hợp Styren
I.Các phương pháp tổng hợp Styren

Các phương pháp tổng hợp styren:
-
Dehydro hóa etylbenzen.
-
Đồng sản xuất styren và propylen oxyt.
-
Chiết tách từ xăng nhiệt phân C5+.


Trong đó, phương pháp sản xuất styren bằng
phương pháp dehydro hóa etylbenzen được ứng
dụng phổ biến nhất.

Phản ứng:


Phản ứng thu nhiệt mạnh , tăng thể tích.

Điều kiện phản ứng

Không sử dụng xúc tác, topu= 700-800oC ,độ chuyển hóa
sau một vòng phản ứng 20-30% , hiệu suất 50-60% mol.

Các phản ứng phụ: deankyl hóa → benzen và toluen
,cracking → cốc và khí , ankyl hóa styren → metylstyren và
các sản phẩm phụ khác….

Sử dụng hơi nước : to= 550-650oC, P= 0.1-0.3 Mpa (CN cũ)
và P <0.1 Mpa (CN mới)
I.1. Dehydro hóa etylbenzen → styren
(∆H298o=125 kJ/mol)

Xúc tác:
•
Tăng độ chuyển hóa và độ chọn lọc của phản ứng ,
giảm nhiệt độ phản ứng.
•
Các xúc tác hiện đại có 5 cấu tử:


cấu tử hoạt động : Fe2O3…

chất ổn định :Cr2O3,Al2O3,MgO…

chất ức chế tạo cốc :K2O…

chất khơi mào: CuO,V2O5,AgO…

chất kết dính : aluminat canxi…

Tùy loại xúc tác mà quá trình có thể diễn ra ở điều kiện
đẳng nhiệt hoặc đoạn nhiệt.
I.1. Dehdro hóa etylbenzen → Styren

Các giai đoạn phát triển của quá trình:
-
Một thiết bị phản ứng, P=0,15-0,2 Mpa, đô chuyển hóa 40%
-
Hai thiết bị phản ứng đặt nối tiếp , độ chuyển hóa 45 - 55%.
-
Hệ thống làm việc ở áp suất thấp, độ chuyển hóa 60%.

Đặc điểm quá trình:

Nhiệt độ phản ứng giảm 1oC → độ chuyển hóa tăng 1%.

To > 610oC → etylbenzen, styren bị crcaking.

Tiến hành phản ứng trong các thiết bị đặt nối tiếp.


Thiết bị phản ứng loại xuyên tâm.

Dây truyền công nghệ. (Hình 1)
I.1.1 Dehydro hóa đoạn nhiệt
I.1.1 Dehydro hóa đoạn nhiệt

Công nghệ dehydro hóa đẳng nhiệt (BASF).

Điều kiện công nghệ:
Tonguyên liệu= 580oC ; Tochất tải nhiêt vào=750oC ;
Tochất tải nhiêt ra=630oC ; Tỷ lệ hơi nước 1,1-1,2 ;
Đô chuyển hóa 1 lần 60%; Độ chọn lọc 92-94%mol;
Truyền nhiệt bằng khí đốt lò.

Thiết bị:
Thiết bị phản ứng loại ống chùm với dòng trao đổi nhiệt
tuần hoàn ở ngoài ống.

Dây truyền công nghệ. (Hình 2)
I.1.2. Dehydro hóa đẳng nhiệt
I.1.2. Dehydro hóa đẳng nhiệt
I.1.3. So sánh hai công nghệ.

Xử lí sản phẩm dehydro hóa:

Bước 1: Chưng tách Styren khỏi Etylbenzen: khó tách vì
nhiệt độ sôi gần nhau, dễ trung hợp → ĐK đặc biệt.

Số đĩa lớn ( 60 - 70 đĩa), chỉ số hồi lưu lớn (>6).


ĐK chân không (7- 30 Kpa) → giảm nhiệt độ đáy tháp
xuống dưới 108o ,tăng độ bay hơi tương đối.

Sử dụng chất ức chế trùng hợp ( S, dinitrophenol).

Hạn chế độ tụt áp trong thiết bị ngưng tụ và các đĩa.
I.1. Dehdro hóa etylbenzen → Styren

Xử lí sản phẩm dehydro hóa:

Bước 2: Tinh chế Styren.

Nguyên liêu: chứa 300 – 400 ppm (EB + HC nặng ).

ĐK mềm hơn: tháp 20 đĩa , Tođỉnh= 50oC , Pđỉnh=20 kPa,
Tođáy= 105oC , Pđỉnh= 10 kPa, có chất ức chế trùng hợp.

SP tính khiết đạt 99,7–99,8%.

Bước 3: Thu hồi EB.

Nguyên liệu: EB + benzen, toluen, 1,5-2% Kl styren.

ĐK: tháp 50 đĩa ,áp suât khí quyển, Tođáy=140oC.

Bước 4: Xử lí các phân đoạn nhẹ.
Tách benzen và toluen bằng tháp chưng cất ở áp suất khí
quyển, tháp 20 đĩa, , Tođáy=115oC.
I.1. Dehdro hóa etylbenzen → Styren


Bao gồm 4 giai đoạn:

Oxy hóa pha lỏng etylbenzen thành hydroperoxyt

Epoxy hóa propylene trong pha lỏng với sự có mặt của
xúc tác đồng thể hoặc dị thể.
I.2. Đồng sản xuất styren và propylen
oxyt