đồ án tốt nghiệp thiết kế phân xưởng sản xuất axit acetic

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
Mục Lục
Nội dung
Trang
Mở đầu
6
Phần I : Tổng quan lý thuyết
8
Chơng I: Tính chất của nguyên liệu
8
I.Axetaldehyt
8
I.1.Giới thiệu về axetaldehyt 8
I.2. Tính chất vật lý 9
I.3. Tính chất hóa học 10
1.Phản ứng phân hủy 10
2.Phản ứng cộng 10
3.Phản ứng oxy hóa 14
4.Phản ứng khử 15
5.Phản ứng polime hóa 16
I.4. Các phơng pháp sản xuất axetaldehyt 16
1.Quá trình sản xuất axetaldehyt đi từ axetylen 17
2.Quá trình sản xuất axetaldehyt đi từ rợu etylic 17
3.Quá trình sản xuất axetaldehyt đi từ etylen 17
4.Quá trình sản xuất axetaldehyt đi từ nguồn C
1
18
5.Quá trình sản xuất axetaldehyt đi từ các hydrocacbon no 18
II.Oxy
19
1.Vai trò của oxy 19

2.Tính chất của oxy 20
3.Phơng pháp sản xuất oxy 20
Chơng II: Tính chất của sản phẩm
21
I.Giới thiệu về Axit axetic
21
II.TíNH CHấT VậT Lý
22
III.TíNH CHấT hóA HọC
26
1.Tính axit 26
2.Phản ứng xảy ra ở nguyên tử cacbon của nhóm cacboxyl 27
3.Phản ứng oxy hóa tạo axit peraxetic 29
4.Phản ứng thế gốc halogen vào gốc hydrocacbon 29
5.Phản ứng với axit benzoic 29
6. Axit axetic tác dụng với axetylen 29
7.Phản ứng dehydrate hóa 29
8.Phản ứng decacbonyl hóa 30
9.Phản ứng decacboxyl hóa với xúc tác NaOH - CaO 30
10.Phản ứng phân hủy dới tác dụng của muối sunfat 30
11.Tác dụng với NH
3
tạo thành amid 30
Iv.ứng dụng
30
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
Chơng III: các phơng pháp sản xuất axit axetic
33

I.Quá trình cacbonyl hóa metanol 33
1.Giới thiệu 33
2.Bản chất hóa học và điều kiện phản ứng 34
3.Sản xuất trong công nghiệp 37
a.Sơ đồ công nghệ của hãng BASF 37
b.Sơ đồ công nghệ của hãng Monsanto 38
4. Đánh giá phơng pháp của BASF và Monsanto 39
II.Quá trình oxy hóa trực tiếp hydrocacbon no
39
1.Quá trình oxy hóa n-butan pha lỏng 40
a. Cơ chế phản ứng 40
b. Sơ đồ công nghệ 42
2.Tổng hợp axit axetic bằng oxy hóa phân đoạn xăng nhẹ 44
Iii. Phơng pháp tổng hợp đồng thời axit axetic
và anhydric axetic.
45
1.Bản chất và điều kiện phản ứng 45
2.Sơ đồ công nghệ 46
IV.Các phơng pháp sản xuất khác
48
1.Quá trình lên men sinh học
48
2.Phơng pháp chng cất gỗ 49
3.Quá trình tổng hợp axit axetic trực tiếp từ khí tổng hợp 49
4.Một số quá trình khác 50
V. Quá trình dehydrat và thu hồi axit axetic
50
VI. Hớng nghiên cứu mới
51
Chơng IV: Sản xuất axit axetic bằng phơng pháp

oxy hóa axetaldehyt trong pha lỏng
52
I Cơ sở hóa học của quá trình
52
II.Xúc tác cho phản ứng
54
III.Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình
55
1. ảnh hởng của nguyên liệu đầu
55
2. ảnh hởng của tác nhân oxy hóa
56
3. ảnh hởng của nhiệt độ
56
4. ảnh hởng của áp suất
57
5. ảnh hởng của hàm lợng nớc
57
6. ảnh hởng của xúc tác
57
IV. Sơ đồ công nghệ của quá trình
58
Phần II: Lựa chọn công nghệ và thuyết minh dây
chuyền công nghệ
60
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
I. So sánh các phơng pháp sản xuất axit axetic
và chọn công nghệ

60
II. Dây chuyền sản xuất Axit Axetic bằng phơng
pháp oxy hóa AxetaldehyT trong pha lỏng
61
1. Các giai đoạn của quá trình sản xuất 61
a. Giai đoạn chuẩn bị xúc tác 62
b. Giai đoạn đoạn oxy hóa axetaldehyt 62
c. Giai đoạn tinh chế axit axetic 63
2.Thuyết minh dây chuyền sản xuất 63
III. ĐặC TíNH SảN PHẩM
66
1. Các chỉ tiêu của axit axetic thơng phẩm 66
2.Bảo quản và vận chuyển 66
Phần III : Tính toán công nghệ
67
I. Các số liệu ban đầu
67
II. Tính cân bằng vật chất Thiết bị chính
67
III. Tính cân bằng nhiệt lợng Thiết bị chính
70
III.1. Tính nhiệt lợng do nguyên liệu mang vào 71
III.2. Tính nhiệt lợng cần để đun nóng nguyên liệu mang vào
đến nhiệt độ phản ứng 72
III.3. Tính lợng nhiệt toả ra từ các phản ứng 73
III.4. Tính lợng nhiệt do axetaldehyt cha phản ứng hồi lu 75
III.5. Tính lợng nhiệt tách ra khi nâng nhiệt độ axetaldehyt hồi
lu đến nhiệt độ phản ứng 75
III.6. Tính lợng nhiệt do sản phẩm mang ra 76
III.7. Tính nhiệt lợng mất mát ra môi trờng 77

III.8. Tính nhiệt lợng tách ra bằng cách làm lạnh 77
III.9. Tính lợng nớc cần thiết làm lạnh 77
IV. TíNH TOáN CÂN BằNG VậT CHấT Và CÂN BằNG
NHIệT lợng cho tháp tách axetaldehyt
78
1. Cân bằng nhiệt vật chất 78
2. Cân bằng nhiệt lợng
79
V. TíNH TOáN CÂN BằNG VậT CHấT Và CÂN BằNG
NHIệT lợng cho tháp tách metyl axetat
81
1. Cân bằng nhiệt vật chất 81
2. Cân bằng nhiệt lợng
82
VI. Tính thiết bị oxy hoá
84
1. Tính đờng kính phần dới của thiết bị chính 84
2. Tính đờng kính phần nở rộng của thiết bị 86
3. Tính chiều dày của thân thiết bị 86
4 . Tính các đờng kính ống dẫn vào và ra thiết bị chính 90
5. Tính đáy và nắp thiết bị 92
Phần IV : Xây dựng nhà máy
95
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
I. Các yêu cầu chung lựa chọn địa điểm xây
dựng
95
1. Về quy hoạch 95

2. Về điều kiện tổ chức sản xuất 95
3. Về điều kiện hạ tầng kỹ thuật 95
4. Điều kiện vận hành nhà máy 96
5. Về khu đất xây dựng 96
5.1. Về mặt điạ hình 96
5.2. Về địa chất 96
6. Về môi trờng và vệ sinh công nghiệp 96
7. Về tổng mặt bằng nhà máy 97
II. Nhà máy sản xuất axit axetic từ
axetaldehyt
97
1.Địa điểm xây dựng 97
2. Đặc điểm khu đất xây dựng nhà máy 97
3. Đặc điểm sản xuất của nhà máy 98
III. THIếT Kế TổNG MặT BằNG NHà MáY
99
1. Nhiệm vụ trong thiết kế tổng mặt bằng nhà máy 99
2. Các yêu cầu trong thiết kế tổng mặt bằng nhà máy 99
3.Nguyên tắc phân vùng 100
3.1. Vùng phía trớc nhà máy 101
3.2 Vùng sản xuất 101
3.3. Vùng các công trình phụ 101
3.4. Vùng kho tàn và phục vụ giao thông 102
IV. Các hạng mục công trình
103
Phần IV : Tính toán kinh tế
106
I. Mục ĐíCH Và NHIệM Vụ TíNH TOáN KINH Tế
106
II. TíNH TOáN KINH Tế

106
1. Nhu cầu về điện năng tiêu thụ 106
2. Tính vốn đầu t xây dựng 108
3. Vốn đầu t cho thiết bị, máy móc V
TB
108
4. Lơng công nhân và nhân viên 109
5. Tính khấu hao 110
6. Tính giá thành sản phẩm 110
7. Thu hồi sản phẩm phụ 111
Phần VI : Tự động hóa trong phân xởng
113
I.Mục đích và ý nghĩa
113
II.Một số ký hiệu thờng dùng trong tự động
hóa
113
III. Các dạng tự động hoá
114
1. Tự động kiểm tra và tự động bảo vệ 114
2. Dạng tự động điều khiển 115
3. Tự động điều chỉnh 115
IV.Cấu tạo của một số thiết bị tự động
117
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
1.Bộ cảm biến áp suất 117
2. Bộ cảm biến nhiệt độ 117
3.Bộ cảm biến lu lợng 118

Phần VII : An Toàn trong lao động
120
I. VấN Đề BảO Hộ LAO ĐộNG
120
1. Giáo dục ngời lao động về an toàn lao động 120
2. Trang bị bảo hộ lao động 120
3. Các biện pháp an toàn lao động 120
II. Những yêu cầu về phòng chống cháy nổ
121
1. Các biện pháp quản lý phòng chống cháy nổ
121
2. Nguyên lý phòng chống cháy nổ 122
3. Các giải pháp phòng chống cháy nổ 122
III. Những phơng tiện chữa cháy
122
1. Chất chữa cháy 122
2.Xe chữa cháy chuyên dụng 123
3. Phơng tiện báo cháy và chữa cháy tự động 123
4. Các phơng tiện, trang bị chữa cháy tại chổ 124
IV. VấN Đề MÔI TRƯờNG
124
Kết luận
125
Tài liệu tham khảo
127


Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
5
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic

mở đầu
Việt Nam chúng ta đang trên đờng hội nhập cùng nền kinh tế các nớc trên
thế giới. Những thành tựu về kinh tế, chính trị, văn hoá, xã hội chúng ta đã đạt đ-
ợc trong những năm vừa qua đã không ngừng nâng cao vị thế của Việt Nam trên
trờng quốc tế. Với sự kiện Việt Nam chính thức trở thành thành viên thứ 150 của
tổ chức Thơng Mại Thế Giới (WTO) đã mở ra cho chúng ta nhiều cơ hội cũng
nh những thách thức mới.
Hoà cùng với khí thế đó thì sự thành công của quá trình công nghiệp hoá -
hiện đại hoá đất nớc, sẽ tạo ra những biến chuyển to lớn trong đời sống kinh tế
và xã hội. Trong khí thế lớn mạnh không ngừng của ngành công nghiệp hoá chất
nói chung thì công nghiệp tổng hợp hữu cơ hoá dầu sẽ đóng góp một phần quan
trọng trong sự thành công chung này.
Sự thành công này sẽ phần nào đáp ứng đợc nhu cầu sản xuất cũng nh sử
dụng trong nớc. Với việc sản xuất ra những sản phẩm công nghiệp có giá trị,
cũng nh góp phần tạo ra một nguồn nguyên liệu ban đầu dồi dào cho các ngành
sản xuất khác.
Trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ - hoá dầu thì mỗi sản phẩm đợc sản
xuất ra đều có một ý nghĩa quan trọng. Trong đó phải kể đến quá trình sản xuất
axit axetic. Ngay từ thời xa xa thì con ngời cũng đã sử dụng axit axetic khá rộng
rải trong đời sống nh dùng làm gia vị, giấm ăn, rợu nhng với một hàm lợng rất
nhỏ. Và axit axetic là một trong các sản phẩm của quá trình lên men sinh học mà
con ngời đã biết tới từ rất lâu.
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của nền khoa học kỹ thuật và
công nghệ thì axit axetic đã đợc sản xuất trên quy mô công nghiệp và đợc ứng
dụng khá rộng rãi trong các nghành sản xuất ra dợc phẩm, nhựa, cao su, sơn,
thuốc nhuộm Ngoài ra nó còn đợc sử dụng làm dung môi cho các quá trình sản
xuất khác.
Do nhu cầu sử dụng axit axetic là rất lớn, đòi hỏi nghành sản xuất axit
axetic phải có những bớc phát triển mạnh mẽ hơn và phù hợp hơn với nhu cầu
đó. Trong hai phơng pháp sản xuất axit axetic mà chúng ta đã biết: phơng pháp

lên men sinh học và phơng pháp tổng hợp trên quy mô sản xuất công nghiệp thì
phơng pháp tổng hợp có u thế hơn vì sản xuất đợc với một lợng sản phẩm rất lớn,
có nồng độ cao, quá trình tinh chế dể hơn.
Để đáp ứng đợc nhu cầu sản xuất thì việc lựa chọn nguồn nguyên liệu và
công nghệ sao cho phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật mà vẫn đảm bảo chất
lợng yêu cầu là rất cần thiết. Một trong những con đờng sản xuất axit axetic
truyền thống là oxy hoá Axetaldehyt trong pha lỏng. Đây là một phơng pháp có
nhiều u điểm đã đợc các nhà công nghệ nghiên cứu từ lâu và đã đa vào sản xuất
từ những năm 50 của thế kỷ 20. Công nghệ sản xuất này đã đóng góp rất nhiều
vào việc sản xuất ra một lợng lớn axit axetic nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng axit
axetic của con ngời.
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
Quá trình sản xuất axit axetic là một quá trình sản xuất quan trọng cho
nên việc nắm vững những kiến thức cơ bản là vấn đề quan trọng của sinh viên
ngành công nghệ hữu cơ - hoá dầu. Và bên cạnh đó thì phải không ngừng nghiên
cứu, phát triển công nghệ sản xuất này nhằm nâng cao chất lợng sản phẩm. Để
nó thực sự trở thành một ngành sản xuất đem lại hiệu quả cao.
Do vậy với đề tài: Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic từ axetaldehyt
trong pha lỏng với xúc tác axetat - mangan. Năng suất 15.000 tấn/năm sẽ
phần nào giúp cho em hiểu biết thêm về quá trình sản xuất axit axetic nói riêng
và công nghệ tổng hợp hữu cơ - hoá dầu nói chung.
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
phần I
tổng quan Lý thuyết
chơng I
tính chất của nguyên liệu

I.Axetaldehyt
I.1.Giới thiệu về axetaldehyt [1, 2, 3, 32]
Axetaldehyt hay còn gọi là etanal có công thức phân tử C
2
H
4
O và có công
thức cấu tạo nh sau:
Axetaldehyt
Axetaldehyt đợc phát hiện vào năm 1774 bởi nhà bác học Sheele khi ông
cho phản ứng giữa Mangan dioxit (MnO
2
) và axit sunfuric với rợu. Sự tạo thành
của nó đợc giải thích vào năm 1835 bởi Liebig, ngời đã điều chế ra axetaldehit
tinh khiết bằng cách oxy hoá rợu etylic với axít cromic và đặt tên sản phẩm này
là aldehit .
Axetaldehyt là một chất lỏng, có nhiệt độ sôi thấp nhng có khả năng bắt
lửa cao và có mùi cay hăng. Do có khả năng hoạt động hoá học cao nên
axetaldehyt là một hợp chất trung gian quan trọng để sản xuất axit axetic,
anhydric axetic, etyl axetat, axit peracetic, rợu butylic, 2-etyl hexanol,
pentaerythritol, clorát axetaldehyt (cloral), glyoxal, ankyl amin, pyridin và nhiều
hợp chất hoá học khác. Sự ứng dụng đầu tiên trong thơng mại của axetaldehyt là
để sản xuất axeton thông qua axit axetic vào giữa những năm 1914 và 1918 ở
Đức (Wacler-Chemie và Hoechst) và ở Canada (Shawinigan).
Axetaldehyt là hợp chất trung gian trong các quá trình trao đổi chất của
thực vật và các cơ quan động vật, tuy nó chỉ tìm thấy với số lợng nhỏ. Một lợng
lớn axetaldehyt có liên quan đến các quá trình sinh học. Nó là hợp chất trung
gian trong quá trình lên men rợu, nó còn có mặt với một lợng nhỏ trong các đồ
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
8

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
uống có cồn nh: bia, rợu và các loại rợu mạnh. Axetaldeyt cũng đợc tìm thấy
trong các loại nớc hoa quả và dầu ăn, cà phê khô và thuốc lá.
Nhiều quá trình thơng mại sản xuất axetaldehyt bao gồm quá trình đề
hydro hoá và oxy hoá rợu etylic, quá trình cộng nớc vào axetylen, quá trình oxy
hoá từng phần hydro cacbon và oxy hoá trực tiếp etylen. Vào năm 1970 năng
suất của quá trình, oxy hóa trực tiếp của Wacker-Hoechst, vợt quá 2.10
6
tấn/năm. Tuy nhiên tầm quan trọng của axetaldehyt nh là hợp chất hữu cơ trung
gian ngày nay có phần giảm đi, bởi vì nhiều quá trình mới sản xuất dẫn suất của
axetaldehyt đã đợc phát triển nh: quá trình oxo cho ta rợu butylic và 2- etyl
hexanol và quá trình của Monsanto cho ta axit axetic.
I.2. Tính chất vật lý [1, 2,7, 32]
Axetaldehyt có công thức phân tử C
2
H
4
O, có khối lợng phân tử 40.054, là
một chất lỏng không màu, có mùi cay, gây khó thở. Các thông số vật lý của
axetaldehyt đợc mô tả ở bảng 1.
Bảng 1: 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 )
Chỉ số khúc xạ n
D
t
=1,34240 0,0005635.t (t đo bằng
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 0,521 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
Độ nhớt của lỏng ở 20
o
C 0,21 mPa.s
Độ nhớt của hơi ở 25
o
C 86.10
-4
mPa.s
Sức căng bề mặt ở 20
o
C 21,2.10
-2
mN/cm
Momen lỡng cực (pha khí)
2,69 2%D
Hằng số điện môi
Của lỏng ở 10
o
C 21,8
Của hơi ở 20,16

o
C ; 101,3 kPa 1,0216
Nhiệt dung riêng của lỏng, C
p
(l)
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
9
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
ở 0
o
C 2,18 J/g.K
ở 20
o
C 1,38 J/g.K
Nhiệt dung riêng của hơi ở 25
o
C và 101,3 kPa, C
h
(g) 1,24 J/g.K
Độ dẫn nhiệt của lỏng ở 20
o
C 0,174 J/m.s.K
Độ dẫn nhiệt của hơi ở 25
o
C 1,09.10
-2
J/m.s.K
Nhiệt cháy của lỏng ở áp suất hơi không đổi 1168,79 kJ/mol
Nhiệt hoà tan trong nớc 17906 J/mol
ẩn nhiệt nóng chảy 3246,3 J/mol

ẩn nhiệt hoá hơi ở 20,2
o
C 25,73 kJ/mol
Nhiệt tạo thành axetaldehyt ở thể khí, 25
o
C - 166,47 kJ/mol
Năng lợng tự do Gibbs của axetaldehyt khí ở 25
o
C - 133,81 kJ/mol
Entropy của axetaldehyt khí ở 25
o
C 265,9 J/mol.K
Entropy của axetaldehyt lỏng ở 20,16
o
C 91,57 J/mol.K
Thế ion hoá bậc nhất 10,5 eV
Hằng số phân ly K 0,7.10
-14
mol/L
Axetaldehyt có thể hòa tan hoàn toàn trong nớc và trong hầu hết các dung
môi hữu cơ. Nó tạo thành hỗn hợp không đẳng phí với nớc, metanol, etanol,
axeton, axit axetic hoặc benzen.Tạo thành hỗn hợp đẳng phí hai cấu tử với
butan(nhiệt độ sôi -7
o
C, 84 % trọng lợng butan) và với dietyl ete(nhiệt độ sôi
18,9
o
C, 23,5 % trọng lợng ete).
Axetaldehyt là chất lỏng dễ bay hơi và có giới hạn nổ trong không khí là
từ 4 ữ 57 % thể tích.

I.3. Tính chất hoá học [1, 2, 3, 7, 9, 32]
Axetaldehyt là một hợp chất có khả năng tham gia vào các phản ứng hoá
học cao, nó có mặt trong hầu hết các phản ứng tiêu biểu của nhóm chức aldehyt
(CHO) nh là một chất có chứa nhóm alkyl mà nguyên tử hydro đợc kích họat bởi
nhóm cacbonyl ở vị trí .
1.Phản ứng phân huỷ
Khi có tác dụng của nhiệt độ trên 420
0
C axetaldehyt phân huỷ thành metan
và oxyt cacbon.
CH
3
CHO CH
4
+ CO Q
p
= 23,35 cal/mol
2. Phản ứng cộng
a) Phản ứng cộng nớc
Axetaldehyt sẽ cộng với nớc tạo hợp chất hydrat không bền.
CH
3
CHO + H
2
O
CH
3
CH(OH)
2
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN

10
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
b) Phản ứng cộng với hợp chất amoniac và amin
Axetaldehyt dễ dàng tham gia phản ứng cộng với amoniac trong pha hơi
hoặc trong dung dịch để tạo dạng aldehyt - amoni hay CH
3
CH(OH)NH
2
CH
3
CHO + NH
3
CH
3
CH(OH)NH
2
Phản ứng cộng này đầu tiên có thể tạo ra CH
3
CH
2
(OH)NH
2
, nhng khi cho
axetaldehyt cộng với dung dịch amoniac hoặc dung dịch amoniac trong rợu
etylic( C
2
H
5
OH ) ở điều kiện là trong nồi hấp ở nhiệt độ 50 - 75
0

C, áp suất phản
ứng 12 at, thời gian phản ứng trong 2 giờ, xúc tác Ni - H
2
. Sau phản ứng thu đợc
50% dietyl amin (C
2
H
5
)
2
NH.
CH
3
CHO + NH
3
CH
3
CHO + NH
2
NHC
6
H
5
CH
3
CH = N-NHC
6
H
5
+ H

2
O
CH
3
CHO + NH
2
OH
CH
3
-CH = N-OH + H
2
O
CH
3
CH = NH + H
2
O
Pyridin và dẫn xuất của nó đợc sản xuất từ para andehyt và dung dịch
amoniac với sự có mặt của chất xúc tác thực hiện ở nhiệt độ cao hơn. Các nhà
bác học: Live và Othermen đã nghiên cứu phản ứng ở pha hơi của formandehyt,
axetaldehyt và amoniac ở nhiệt độ 360
o
C với chất xúc tác oxit. Khoảng 49% sản
lợng pyridin và pycolin thu đợc nhờ sử dụng chất xúc tác alumino silicat hoạt
hoá. Khi cho axetaldehyt phản ứng với amoniac hoặc amin với nồng độ 6 ữ7 % ở
nhiệt độ từ 3 ữ 25
o
C thì thu đợc polime có màu nâu. Axetaldehyt và các amin đ-
ợc ngng tụ tạo thành bazơ ban đầu, một số N
2

nhận đợc rất có lợi trong việc nhận
biết axetaldehyt.
c) Phản ứng cộng với halogen và hợp chất halogen
Các halogen ( Cl
2
, Br
2 ,
I
2
) có khả năng thay thế nguyên tử hidro của nhóm
metyl, nguyên tố clo có khả năng phản ứng với axetaldehyt ở nhiệt độ phòng tạo
ra clo - axetaldehyt) ( ClCH
2
CHO ), nếu ta tăng nhiệt độ lên 70 ữ 80
o
C thì tạo ra
diclo - axetaldehyt (Cl
2
CHCHO), nếu tăng lên 90
o
C thì tạo ra Cloran
(Cl
3
CCHO).
CH
3
CHO + Cl
2
ClCH
2

CHO
Cl
2
CHCHO
Cl
3
C-CHO
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
11
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
Phản ứng thế nguyên tử hidro bằng nguyên tử clo, ngoài nhiệt độ ra còn
phải sử dụng chất xúc tác là bột antimon hoặc alumino clorua hoặc muối clorua
sắt bromal( Br
3
CHO), axetyl brom( CH
3
COBr) đợc coi là sản phẩm của quá trình
brom hoá axetaldehyt trong rợu etylic, axetylclorua (CH
3
CHCl) đợc tạo thành từ
pha khí của axetaldehyt và clorit.
Nguyên tử oxy trong axetaldehyt có thể đợc thay thế bằng penta
-photphoric, clorit dễ dàng phản ứng với andehyt tạo ra 1,1 dicloetan
(CH
3
CHCl
2
). Hydroclorit hypoioxyt phản ứng với axetaldehyt lần lợt cho
Cloroform, Iotroform, photgen đợc tạo ra bởi phản ứng của cacbon tetraclorit và
axetaldehyt với sự có mặt của xúc tác nh clorit khan. Cloroform phản ứng với

axetaldehyt cùng với sự có mặt của Kali hydroxyt và natriamit tạo thành
1,1,1triclo -propanol.
Trong phản ứng của axetaldehyt với hợp chất halogen thì ta thấy rằng
axetaldehyt dễ dàng phản ứng với các hợp chất này với hiệu suất tạo thành sản
phẩm khá cao.
CH
3
CHO + PCl
5
CH
3
CHCl
2
+

POCl
3
d) Phản ứng cộng với andehyt và xeton
Phản ứng giữa axetaldehyt và formandehyt d với chất xúc tác là bazơ, đây
là phản ứng rất quan trọng trong công nghiệp để tạo thành bentacrithol
[C(CH
2
OH)
4
].

CH
3
CHO

+ 3HCHO
(HOCH
2
)
3
CCHO

Sự ngng tụ andol của 3 mol formandehyt với một mol axetaldehyt đợc
nghiên cứu bởi phản ứng Canizano pentacrythrose (HOCH
2
)
3
CCHO (là một sản
phẩm trung gian ) và fomandehyt tạo ra pentacrythol [C(CH
2
OH)
4
]. Quá trình
nhận đợc hoàn toàn sản phẩm trung gian đợc tạo thành là pentacrythrose
(HOCH
2
)
3
CCHO do phản ứng giữa axetaldehyt và fomandehyt ở nhiệt độ 45
o
C
có sử dụng oxit magiê làm chất xúc tác.
Phản ứng trong pha hơi của axetaldehyt và fomandehyt ở 35
o
C với sự có

mặt của chất xúc tác là NaOH trên silicagen cho ta sản phẩm là acrolin
(CH=CHCHO).
Hai phân tử axetaldehyt sẽ kết hợp với nhau với sự có mặt của xúc tác kiềm
hay với axit loãng tại nhiệt độ phòng hay nhiệt độ vừa phải sẽ hình thành
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
12
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
axetaldol(CH
3
CH(OH)CH
2
CHO), đây là một sản phẩm trung gian quan trọng để
sản xuất butyandehyt va 1- butanol.
CH
3
CHO + CH
3
CHO
CH
3
CH(OH)CH
2
CHO
Axetaldehyt ngng tụ tạo ra các andol với các hỗn hợp cacbon khác chứa các
nguyên tử hidro hoạt động. Rợu hexanol [CH
3
(CH
2
)
4

CH
2
OH] và 2- etyl 1-
butanol, đợc sản xuất với quy mô công nghiệp bằng sự ngng tụ axetaldehyt và
butyl andehyt trong dung dịch kiềm loãng với sự có mặt của chất xúc tác, sản
phẩm trung gian là acrolin.
Axetaldehyt và axeton cho đi qua lớp xúc tác là oxit nhôm, oxit sắt ở
400
o
C tạo thành một chất chứa metyl, etyl xetol, phenol, xylenol và nhựa. Ngng
tụ axetaldehyt với sự có mặt của dimetylamin, hidro clorua tạo ra các polyenol,
chất này có thể đợc hydrat hoá tạo thành một hợp chất của rợu chứa từ 4 đến 22
nguyên tử cacbon.
Thông thờng phải sản xuất criton andehyt ( CH
3
CH= CHCHO) bằng quá
trình dehydro hoá andol, nó có thể sản xuất trực tiếp từ sự ngng tụ pha hơi
axetaldehyt qua một xúc tác nào đó nh Al - Fe - O.
Quá trình không sử dụng chất xúc tác trong đó có crytanaldehyt đợc sản
xuất bằng cách đun nóng dung dịch axetaldehyt đến 160
o
C dới áp suất 450 Psi
đã đợc áp dụng trong công nghiệp. Etyl axetat đợc tạo ra bằng phản ứng ngng tụ
axetaldehyt với chất xúc tác là etoxit nhôm hay butoxit phản ứng với các
andehyt tạo ra hỗn hợp các ete.
e) Phản ứng cộng với rợu và phenol
Quá trình cộng rợu và axetaldehyt với sự có mặt cuả axit bởi sự chuyển
động của nớc tạo cho ta hợp chất bán axetal, hợp chất này tạo nên axetal. Những
diol cho ta cyclic axetal, ví dụ: 2- metyl.1.3 - dioxolan nhận đợc từ etylen glycol
và axetaldehyt. Sự tạo thành axetan bằng phản ứng pha hơi không có chất xúc

tác giữa axetaldhyt và ancol ở 350
o
C. Butadien đợc tạo ra bởi phản ứng giữa
axetaldehyt và etyl ancol ở nhiệt độ lớn hơn 300
o
C với chất xúc tác là
tantasilicat. Andol và crytandehyt đợc tạo thành giữa phản ứng axetaldehyt và 1-
butanol trong sự co mặt của chất xúc tác và ở nhiệt độ 300
o
C.
Phản ứng giữa 1 mol axetaldehyt và phenol với sự có mặt của một axit vô
cơ làm chất xúc tác tạo ra 1,1bis(p-hydroxyl phenyl) etan [CH
3
CH(C
6
H
4
OH)
2
].
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
13
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
CH
3
CHO + C
6
H
5
OH

CH
3
CH C
6
H
4
OH
OH
Nếu có chất xúc tác là axit thì axetaldehyt phản ứng với 3 hay ít nhất 3 mol
phenol tạo thành nhựa có khả năng tan.
f) Phản ứng cộng với hợp chất cơ Magie ( RMgX)
Axetaldehyt phản ứng với hợp chất cơ Magie để tạo ra rợu:
C O
H
H
3
C
+ RMgX
C
H
H
3
C
R
OMgX
C
H
H
3
C

R
OMgX
H
2
O
C
H
H
3
C
R
OH
+ Mg(OH)X
g) Phản ứng với hợp chất bisunfit
Dung dịch Natri bisunfit NaHSO
3
phản ứng với axetaldehyt sẽ tạo ra hợp
chất tinh thể.

CH
3
CHO + NaHSO
3
CH
3
CH
OH
SO
3
Na

3. Phản ứng oxy hoá
Axtaldehyt là hợp chất trung gian của chuỗi phản ứng sau đây:
Rợu axetaldehyt axit axetic
Một lợng lớn axetaldehyt sản xuất ra trên thế giới đợc sử dụng cho quá
trình sản xuất axit axetic bằng phản ứng oxy hoá với oxy hoặc không khí.

CH
3
CHO + 1/2 O
2
CH
3
COOH
Axetaldehyt mono peraxetat đợc tạo thành nh một sản phẩm trung gian và
phân huỷ thành axit peraxetic và axetaldehyt ở nhiệt độ cao và có mặt một lợng
xúc tác muối sắt hoặc muối coban. Trong sự có mặt của muối Mn
2+
, axit axetic
nhận đợc từ axetaldehyt monoperaxetat, và trong sự có mặt của muối Co
2+
và
muối Cu
2+
thì anhydric axetic có thể đợc tạo thành.
Quá trình phản ứng đợc mô tả nh sau:
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
14
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
Quá trình oxy hoá axit nitric thì sẽ tạo ra glyoxal ( tạo ra glyoxal và axit

glyoxylic). Halogenat axetaldehyt đợc hình thành từ quá trình halogen hoá.
Mono, di và triclo axetaldehit, tri brôm axetaldehyt ( bromal ) rất có lợi cho
việc tạo ra thuốc trừ sâu(ví dụ: DDT, DDD), dợc phẩm và các loại thuốc nhuộm.
4. Phản ứng khử
a.Khử đến rợu
Axetaldehyt dễ dàng tham gia phản ứng khử bởi hyđro với chất xúc tác
kim loại Ni, Pd, Pt sẽ tạo thành tạo thành rợu etylic nh sau:
CH
3
CHO + H
2
CH
3
CH
2
OH
Ni
b.Khử đến hydrocacbon
Axetaldehyt bị khử bởi tác nhân khử là hổn hống Sn - Hg trong axit HCl
đậm đặc sẽ tạo ra hydrocacbon (phản ứng Clemensen):

C
O
H
H
3
C
+ 4 [H]
CH
2

H
H
3
C
+ H
2
O
Sn/Hg + HCl
Phản ứng khử Wolf - Kisner: Dùng chất khử là hydrazin NH
2
-NH
2
và
KOH cũng sẽ tạo ra hydrocacbon.
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
15
(CH
3
CO)
2
O + H
2
O
Co
2+
, Cu
2+
O HO
CH
3

C CH CH
3
O
2
O O Mn
2+

2CH
3
CHO 2CH
3
COOH
O
2
Mn
2+
CH
3
CHO + CH
3
CO
3
H
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
C
O
CH
3
H
+ NH

2
- NH
2
C
N - NH
2
CH
3
H
+ H
2
O
C
N - NH
2
CH
3
H
CH
2
CH
3
H
OH
-
t
o
C
+ N
2

Mono-, di- và trietyl amin có thể đợc sản xuất từ axetaldehyt, amoniac và
hydro với sự có mặt của xúc tác hydro hoá.
5. Phản ứng polime hoá
Đime tạo thành từ axetaldehyt có mùi hăng, không tan trong nớc và có
khả năng tan trong rợu và benzen. Khi cho một axit vô cơ nh: H
2
SO
4
, H
3
PO
4,
,
HCl hay H
2
SO
3
vào dung dịch axetaldehyt tạo thành một dime paraxetaldehyt,
với sự có mặt của H
2
SO
4
đậm đặc d thì tạo thành các sản phẩm nh hắc ín.
ở nhiệt độ thấp hơn với sự hoà tan của clorua khan hoặc pyridin hidro
bromua kết tinh thành tetrime và metaldehyt. Peoxit, nớc và các chất đồng xúc
tác của rợu là những chất khơi mào cho phản ứng polime hoá. Ngày nay ngời ta
đã tạo ra polime có sự đàn hồi cao, không dính, không màu từ axetaldehyt nhờ
vào việc sử dụng nhôm làm xúc tác ở nhiệt độ 70
o
C và áp suất là 100 atm. Các

poli axetaldehyt kết tinh nhờ các chất xúc tác hữu cơ kim loại nh: alkyl oxyt kim
loai kiềm.
Tóm lại: Axetaldehyt có khả năng tham gia phản ứng hoá học rất cao, nhờ
có khả năng này mà axetaldehyt có rất nhiều ứng dụng trong công nghệ hoá học.
I.4 Các phơng pháp sản xuất axetaldehyt [1, 2, 8, 12, 13, 14, 15, 16, 32]
Trong công nghiệp để sản xuất ra axetaldehyt, là nguồn nguyên liệu cơ sở
cho quá trình tổng hợp axit axetic thì ngời ta có nhiều phơng pháp khác nhau và
từ nhiều nguồn khác nhau.
1.Quá trình sản xuất axetaldehit đi từ axetylen
Chất xúc tác quan trọng nhất của quá trình cộng hợp nớc của axetylen
trong công nghiệp là các hợp chất của thuỷ ngân:
C
2
H
2
+ H
2
O
CH
3
OH ,
H = -138,2 KJ/mol
Phơng pháp này chỉ thành công trong công nghiệp khi quá trình polime
hoá và quá trình ngng tụ các sản phẩm của axetaldehyt tạo thành trong môi trờng
axit trung bình bị loại bỏ. Để đạt đợc điều này thì các nớc công nghiệp dầu mỏ
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
16
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
liên kết là lại với nhau năm 1912 đã đề xuất ra một quá trình sử dụng vợt quá l-
ợng axetylen trong cùng một điều kiện nhiệt độ và tách ra sản phẩm trung gian

axetaldehit từ các phản ứng lỏng. Cùng lúc đó thì nhiệt của phản ứng đợc lấy từ
quá trình chng cất một lợng nớc thích hợp.
Các phản ứng phụ nh là oxy hoá axetaldehyt tạo ra axit axetic và cacbon
đi oxyt, kết quả là làm giảm nồng độ Hg
2 +
thành kim loại thuỷ ngân. ở các nớc
phơng Tây, quá trình sản xuất axetaldehyt từ axetylen đã không còn phổ biến
nữa.
Ngày nay việc sản suất axetaldehyt đợc tiến hành theo 2 phơng pháp sau:
- Hydrat hoá trực tiếp axetylen dùng xúc tác thuỷ ngân tiến hành ở pha
lỏng.
- Hydrat hoá axetylen tiến hành ở pha khí.
2. Quá trình sản xuất axetaldehyt đi từ rợu etylic
Quá trình sản xuất axetaldehyt từ rợu etylic có thể thông qua 2 con đờng
là đề hydro hoá hoặc oxy hoá rợu etylic với sự có mặt của oxy. Vào giữa những
năm 1918 và 1939 thì quá trình sản xuất axetaldehyt bằng cách đề hydro hoá đ-
ợc u tiên hơn bởi vì nó cùng một lúc sản xuất ra đợc H
2
. Tuy nhiên sau đó, xúc
tác cho việc oxy hoá pha hơi của rợu etylic trở nên phổ biến, có lẽ bởi vì tuổi thọ
của xúc tác dài và dễ dàng tái sinh xúc tác.
Quá trình đề hydro hoá rợu etylic lần đầu tiên xuất hiện vào năm 1886,
khi đó rợu etylic đợc đa qua ống thuỷ tinh ở nhiệt độ 260
o
C. Ta có phản ứng:
CH
3
CHO + H
2
,

H = + 82,5KJ/mol
CH
3
CH
2
OH
3. Quá trình sản xuất axetaldehyt đi từ Etylen
Hiện nay etylen là nguồn nguyên liệu quan trọng nhất trong việc sản xuất
axetaldehit. Phơng pháp cho năng suất cao nhất là oxy hoá trực tiếp êtylen (quá
trình của Wacker ).
4. Quá trình sản xuất axetaldehit đi từ nguồn C
1
Kể từ khi giá dầu tăng lên vào năm 1973 - 1974 đến 1977 thì nguồn C
1
đã
trở thành một nguồn nguyên liệu quý giá cho ngành hóa học hữu cơ và có thể
thay thế cho dầu mỏ. Tuy nhiên đối với quá trình sản xuất axetaldehyt thì dờng
nh nguồn C
1
là không quan trọng lắm bởi vì hiệu suất sản xuất axetaldehyt đi từ
nguồn này là không lớn.
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
5. Quá trình sản xuất axetaldehyt đi từ các hydrocacbon no.
a.Sản xuất axetaldehyt từ butan
Axetaldehit đợc điều chế một cách công nghiệp bằng cách oxy hoá pha
hơi các hydrocacbon no nh butan, hợp chất chứa butan với không khí hoặc oxy.
C
4

H
10
+ 3/2 O
2
CH
3
CHO + HCHO + CH
3
OH
b.Sản xuất axetaldehyt từ etan
Theo phơng pháp này axetaldehyt đợc tạo thành từ etan trong sự thiếu của
hợp chất clo hoặc hidroclorua thêm vào và hỗn hợp muối clo hoá trị thấp và cao
của kim loại đa hoá trị với muối oxiclorua của kim loại đó, ví dụ nh hỗn hợp
muối CuCl, CuCl
2
và CuO.CuCl
2
, với sự có mặt của etylen và etylclorua, có thể
có hoặc không có vinylclorua. Axetaldehyt đợc sản xuất ra không có mặt của
etylclorua và etylen và nếu có mặt của vinylclorua thì cũng không có mặt trong
sản phẩm.
Phản ứng của quá trình xảy ra nh sau:
C
2
H
6
+ O
2
CH
3

CHO + H
2
O
C
2
H
4
+ O
2
CH
3
CHO
Nh đã trình bày ở trên thì nguyên liệu axetaldehyt có một vai trò quan trọng
trong công nghiệp. Nó là một hợp chất trung gian quan trọng, là nguồn nguyên
liệu quý. Từ đây có thể bắt đầu tổng hợp những sản phẩm công nghiệp quan
trọng.
Axetaldehyt có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ,
khoảng 95% là sản phẩm trung gian trong các nhà máy chế biến hoá học, nhng
chủ yếu là để sản xuất axit axetic. Từ axit axetic có thể tổng hợp đợc nhiều chất
hoá học nh: vinyl axetat, monocloaxetat, axetal este, anhydric axetic.
Vinyl axetat đợc sử dụng làm chất nhũ tơng trong sản xuất sơn, keo dính
áo ma và dệt may. Anhydric axetic đợc sử dụng cho việc sản xuất vải xenlulo
axetat và nhựa xenlulolic.
Các sản phẩm đợc sản xuất từ phản ứng ngng tụ andol đã trở thành một
ứng dụng hết sức quan trọng của axetaldehit trong đó có hai sản phẩm butanol -
1 và etyl hexanol -2 đóng vai trò quan trọng nhất.
Qua axit axetic có thể thu đợc butyl axetat, đây là một dung môi quan
trọng trong việc sản xuất nitro xenlulo, do đó có u điểm hơn hẳn so với các loại
dung môi khác.
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN

18
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
II. Oxi [10, 32]
1.Vai trò của oxi
a.Trạng thái thiên nhiên
Oxi là nguyên tố phổ biến nhất trong thiên nhiên. Trong khí quyển chiếm
23%, trong nớc 89%, trong cơ thể con ngời 65%, trong cát 50%,trong đất sét là
56%.
Không khí của khí quyển chứa 78,03% thể tích nitơ, oxi là 20,93%, các
loại khí hiếm tỉ lệ rất bé, còn lại là hơi nớc và khí cacbonic cũng chiếm tỉ lệ nhỏ.
Tuy là nguyên tố phổ biến nhng ngời ta biết tới nó tơng đối muộn vì một thời
gian rất dài không khí đã đợc coi nh là một nguyên tố. Oxi đợc phát hiện gần nh
đồng thời vào năm 70 của thế kỉ thứ XVIII bởi ba nhà khoa học J.Priestly(ngời
Anh) điều chế oxi bằng cách đun nóng thuỷ ngân oxit vào năm 1770,
C.Scheele(ngời Thụy Điển) điều chế oxi bằng cách nhiệt phân magie nitrat, diêm
tiêu vào năm 1772 và Lavoazie cũng điều chế oxi bằng cách nhiệt phân thuỷ
ngân oxit (1774 - 1775).
b.Vai trò của oxi
Oxi có một ý nghĩa hết sức to lớn về mặt sinh học. Nếu không có oxi thì
những động vật máu nóng sẽ chết sau vài phút. Những động vật máu lạnh kém
nhạy hơn vè mặt đó, nhng không thể sống thiếu oxi đợc. Oxi là nguyên tố quan
trọng trong quá trình hô hấp của con ngời và động vật, nó giúp vận chuyển máu.
Mỗi ngời một ngày đêm cần khoảng 0.5 m
3
oxi và thải ra khoảng 0,4 m
3
khí
cacbonic.
Oxi đợc sử dụng nhiều trong kỹ thuật, trong công nghiệp và trong y học.
Trong kỹ thuật, oxi chủ yếu đợc sử dụng cùng với hyđro và nhất là với axetylen

trong việc tạo ra nhiệt độ cao để hàn và cắt kim loại.
Còn trong công nghiệp hoá học thì oxi đợc sử dụng nh là tác nhân oxi hoá các
hợp chất hoá học để tạo ra các sản phẩm mong muốn. Chẳng hạn nh phản ứng
oxi hoá SO
2
thành SO
3
sản xuất axit sunfuric, phản ứng oxi hoá NH
3
thành NO
để sản xuất axit nitric, oxi hoá axetaldehyt để sản xuất axit axetic
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
19
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
2. Tính chất của oxi
a) Tính chất vật lý
ở điều kiện thờng oxy là một chất khí không màu, không vị, duy trì sự
sống và sự cháy, ít hoà tan trong nớc. Oxy tồn tại ở hai dạng thù hình là O
2
và O
3
( O
3
là chất khí có mùi xanh nhạt và có mùi tanh ).
Phân tử oxi khá bền, chỉ bắt đầu phân hủy thành nguyên tử ở nhiệt độ
2000
0
C. Do phân tử ít bị cực hoá, oxi có nhiệt độ nóng chảy (-218,9
0
C) và nhiệt

độ sôi ( - 183
0
C) rất thấp.
b) Tính chất hoá học
Oxy là phi kim có tính oxy hoá mạnh. Nó có thể tác dụng trực tiếp ở nhiệt
độ thờng nhất là ở nhiệt độ cao với hầu hết các nguyên tố trừ halogen, khí hiếm
và một số kim loại quý.
Tác dụng với kim loại.

4Al + 3O
2
2Al
2
O
3
t
o
C
Tác dụng với phi kim.

S + O
2
SO
2
Tác dụng với các hợp chất khác.
CH
3
CHO
+ 1/2 O
2

CH
3
COOH
3. Phơng pháp sản xuất oxy
Trong phòng thí nghiệm oxy đợc tổng hợp dựa vào quá trình nhiệt phân
các chất giàu oxy ( KMnO
4
, KClO
3
).
2KMnO
4
K
2
MnO
4
+ MnO
2
+ 3O
2
.
2 KClO
3
2KCl + 3O
2
. .
Trong công nghiệp, oxy cùng với hyđro có thể đợc sản suất dựa vào phơng
pháp điện phân nớc, tuy nhiên phơng pháp công nghiệp đợc sử dụng phổ biến là
quá trình chng phân đoạn không khí lỏng. Sản phẩm thu đợc là nitơ, oxi và các
khí hiếm.

Ngày nay ngời ta đã tìm đợc một phơng pháp tách oxi từ không khí. Cho
không khí đi qua rây phân tử" có khả năng giữ nitơ lại, hỗn hợp khí thu đợc
chứa tới 80% oxi.
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
20
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
Chơng ii
Tính chất của sản phẩm
i.Giới thiệu về Axit Axetic [1, 2, 8, 12, 13, 15, 16, 32]
Axit axetic là một chất hữu cơ điển hình của dãy đồng đẳng axit mono
cacboxylic có nhiều ứng dụng trong sản xuất và đời sống con ngời, là một trong
những sản phẩm hữu cơ cơ bản, quan trọng và đợc sử dụng rộng rãi trong tổng
hợp hữu cơ hoá dầu.
Axit axetic, CH
3
COOH, trọng lợng 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 đợc tìm thấy trong dung dịch hoà tan của rất nhiều hệ động thực vật.
Từ đầu thế kỷ XIX, con ngời đã biết đến giấm (là dung dịch 4 ữ 12% axit axetic
đợc sản xuất bằng phơng pháp lên men rợu). Cùng với sự phát triển của khoa học
kỹ thuật, axit axetic dần dần đợc sử dụng vào các lĩnh vực khác nhau trong công
nghiệp. Trong công nghiệp thực phẩm axit axetic dùng làm gia vị, dùng bảo
quản thực phẩm, hoa quả, điều chế Butyl axetat và amin để làm bánh kẹo. Trong
công nghiệp hoá học sử dụng một lợng lớn axit axetic dùng làm sản phẩm trung
gian quan trọng trong tổng hợp hữu cơ, làm dung môi hoà tan nhiều hợp chất,
sản xuất anhydric axetic, axetat xenluloza, vinyl axetat
Những dẫn xuất của axit axetic có ứng dụng rộng rãi nhất là vinyl axetat
và anhydrit axetic. Vinyl axetat đợc sử dụng trong quá trình sản xuất nhựa latic
làm phụ gia cho sơn, keo dán, giấy bọc, và trong công nghiệp dệt. Anhydrit
axetic đợc sử dụng để sản xuất sợi xenlulo axetat, đầu lọc thuốc lá và nhựa

xenlulo
Do axit axetic có nhiều ứng dụng quan trọng và rộng rãi nh vậy nên nhu
cầu đối với axit axetic là rất lớn. Lợng axit axetic sử dụng trên thế giới ngày
càng tăng, từ 400000 tấn/năm (1945) tới 2000000 tấn/năm (1970). Năm 1995 là
5,6 triệu tấn/năm. Trong giai đoạn 1996 - 2000 mức tiêu thụ trung bình là 4%
năm và đạt 6,8 triệu tấn/năm. Dự báo nhu cầu axit axetic tiếp tục tăng trong
những năm tới.
Hiện nay, các nớc sản xuất axit axetic 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 nớc này đạt khoảng 4 triệu tấn/năm.
Cũng nh các nớc khác nhu cầu sử dụng axit axetic ở Việt Nam ngày càng
cao. Hàng năm chúng ta phải nhập một lợng axit axetic khá lớn. Việc sản xuất
axit axetic trong nớc chủ yếu bằng phơng pháp vi sinh, nhng phơng pháp này chỉ
cho axit axetic với nồng độ thấp, năng suất cha cao do đó cha đáp ứng đợc nhu
cầu trong nớc. Vì vậy xuất phát từ nhu cầu rất cao của các ngành đòi hỏi cần có
quy mô sản xuất lớn, các phơng pháp điều chế nó ngày càng phải đổi mới, dây
chuyền sản xuất nó ngày càng phải hiện đại. Chất lợng sản phẩm và giá thành
phải mang lại lợi ích cao nhất.
Việc sản xuất axit axetic nồng độ cao đã trở thành một vấn đề quan trọng
đặt ra cho công nghiệp hoá học. Bắt nguồn từ tình hình này, việc tìm ra phơng
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
21
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
pháp sản xuất axit axetic đáp ứng đợc nhu cầu sử dụng và có hiệu quả kinh tế là
một việc làm hết sức cần thiết và cấp bách.
Sản xuất axit axetic trong công nghịêp có rất nhiều phơng pháp. Nhng ph-
ơng pháp quan trọng và có ý nghĩa hơn cả là phơng pháp oxy hoá axetaldehyt.
Phơng pháp này có nhiều u điểm hơn các phơng pháp sản xuất axit axetic khác
về cả mặt lý luận cũng nh về mặt thực tiễn, nó cho ta sản phẩm tinh khiết nồng
độ cao và hiệu suất quá trình lớn.

II. Tính chất vật lý [1, 2, 7, 8, 9, 32]
Axit axetic có công thức hóa học là CH
3
COOH, khối lợng phân tử là
60,05. Là chất lỏng trong suốt, không màu, dạng lỏng có mùi hăng, có tính ăn
mòn và là chất lỏng gây rộp da nguy hiểm.
ở điều kiện thờng dung dịch axit axetic có lẫn một lợng nhỏ các tạp chất
nh nớc, anhydric axetic, axetaldehyt và các chất dễ oxy hoá khác. Axit axetic
băng (chứa <1% nớc) có tính hút ẩm mạnh. Sự có mặt của nớc với nồng độ nhỏ
hơn 0,1% làm giảm nhiệt độ nóng chảy của axit khoảng 0,2
o
C. Axit axetic kết
tinh ở 16,6
0
C thành tinh thể lỏng không màu có khối lợng riêng 1,105 g/cm
3
và
nhiệt độ sôi là 117,9
0
C tại 101,3 kPa .
Axit axetic hoà tan trong nớc, rợu, axeton và các dung môi khác theo bất
kì tỉ lệ nào. Axit axetic tan tốt trong các xenluloza và các nitro xenluloza. Khi
đun nóng, axit axetic hoà tan một lợng nhỏ Phốt pho và một lợng nhỏ không
đáng kể Lu huỳnh.
Axit axetic khi bị làm lạnh đóng rắn thành dạng tinh thể đá không màu
dạng lá mỏng. Ngời ta có thể đánh giá độ tinh khiết của axit axetic qua nhiệt độ
đông đặc. Nhiệt độ đông đặc của dung dịch axit axetic đợc cho trong bảng sau.
Bảng 2: Nhiệt độ đông đặc của dung dịch axit axetic - nớc
% khối lợng Nhiệt độ đông đặc,
o

C
% khối lợng Nhiệt độ đông
đặc,
o
C
100 16,75 96,8 11,48
99,6 15,84 96,4 10,83
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 đạt giá trị cực đại ở khoảng nồng độ trong
khoảng 77 - 88% trọng lợng tại nhiệt độ 15
o
C. Giá trị cực đại này ứng với cấu
trúc dạng mono hydrat ( 77% axit axetic).
Tỷ trọng của axit axetic tinh khiết là một hàm phụ thuộc nhiệt độ và đợc
cho trong bảng sau.
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
22
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
Bảng 3: Khối lợng riêng của dung dịch axit axetic ở 15
o
C
% khối lợng
, g/cm
3
% khối lợng

, 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 4: Sự phụ thuộc của khối lợng riêng 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
Bảng 5: 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
Tỷ trọng của hơi tơng ứng xấp xỉ hai lần khối lợng phân tử do xuất hiện
các liên kết hydro trong pha hơi. Chúng có dạng:
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
23
O H O
CH
3


C C CH
3
O H O
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axit axetic
Bảng 6: Các đặc trng vật lý khác của axit axetic

STT Các đại lợng vật lý
1
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
2 Nhiệt kết tinh 195,5 J/g
3 Nhiệt hoá hơi 394,5 J/g ở nhiệt độ sôi
4
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
5 Hằng số điện môi 6,170 ở 20
o
C (lỏng)
2,665 ở - 10
o
C (rắn)
6 Chỉ số khúc xạ n
D
20
1,3719
7
Entanpy tạo thành
H
o
(lỏng, 25
o

C )
- 484,50 KJ/mol
H
o
(hơi, 25
o
C )
- 432,25 KJ/mol
8
Nhiệt cháy, H
c
(lỏng)
- 874,8 KJ/mol
9
Entropy
S
o
(lỏng, 25
o
C ) 159,8 J/mol.K
S
o
(hơi, 25
o
C ) 282,5 J/mol.K
10 Điểm chớp cháy cốc kín 43
o
C
11 Điểm tự bốc cháy 465
o

C
12 Giới hạn nổ trong không khí
4,0 ữ 16,0 trong không khí
13 Nhiệt độ tới hạn, T
c
592,71K
14 áp suất tới hạn, p
c
5,786 MPa
15
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
16
Hằng số phân ly axit (trong nớc)
T,
o
C 0 25 50
PK
a
4,78 4,76 4,79
Nguyễn Văn Thuận - Hoá Dầu -K47-QN
24
O H O
CH
3

C C CH
3
O H O
O H O
CH
3


C C CH
3
O H O
§å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt axit axetic
Díi ®©y lµ biĨu ®å biĨu diĨn quan hƯ gi÷a nång ®é theo % khèi lỵng víi
c¸c th«ng sè vËt lý cđa axit axetic. §ã lµ quan hƯ gi÷a thµnh phÇn khèi lỵng axit
axetic trong dung dÞch víi níc vµ c¸c ®¹i lỵng vËt lý nh: ®iĨm ®«ng ®Ỉc, søc
c¨ng bỊ mỈt t¹i 25
o
C, ®é nhít ®éng häc vµ chØ sè khóc x¹ t¹i 25
o
C.
Nhiệt độ, C
Axit axetic, % khối lượng
(a)
Axit axetic, % khối lượng
(b)
Sức căng bề mặt, dynes/cm
Axit axetic, % khối lượng
(c)
Độ nhớt động học, cSt

Chỉ số khúc xạ, n tại
25 C
Axit axetic, % khối lượng
(d)
a.Điểm đông đặc b.Sức căng bề mặt tại 25 C
Hình 1 - Tính chất của dung dòch axit axetic
c.Độ nhớt động học d.Chỉ số khúc xạ tại 25 C
Ngun V¨n Thn - Ho¸ DÇu -K47-QN
25