CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ANHYDRIT AXETIC

TIỂU LUẬN MÔN CÔNG NGHỆ
TỔNG HỢP HỮU CƠ – HÓA DẦU
ĐỀ TÀI:

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
ANHYDRIT AXETIC

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền
SVTH: Trần Đức Triều
Hoàng Văn Hải

20123633
20131225


I. TỔNG QUAN VỀ ANHYDRIT AXETIC

-

Công thức tổng quát: (CH3CO)2O

- Được điều chế bởi C.Gerhardt năm 1852 từ benzoyl clorit và kali
axetat nóng.


I.1 TÍNH CHẤT VẬT LÝ





Axetic anhydrit có KLPT M = 102,09 g/mol.
Là chất lỏng không màu, có mùi hăng.
Nhiệt độ sôi 138,628 C
Có khả năng pha trộn với dung môi phân cực và hòa
tan tốt trong cồn lạnh.


Áp suất tới hạn
Nhiệt độ tới hạn
Áp suất hơi
 
t, 0C
20
 
p, kPa
0.4
 
Tỷ trọng

4680kPa
2960C
 
 
40

60

80

100

120

 
1.7

5.2

13.3
28.7
53.3
d2020 1.0838 ; d-19520 1.3290 ; d-7920
1.277
d154 (1.0870) lên tới d504 (1.0443)
1.39038
1.4174
1.3897

Chỉ số khúc xạ n20D
n16322nm
n16667.8nm
 

Hấp thụ tia UV lớn nhất
Nhiệt dung riêng
( 23-1220C)
Nhiệt hóa hơi
ở 18.50C
ở 1370C
Nhiệt cháy ở 250C

Độ dẫn nhiệt ở 250C
Độ dẫn điện ở 200C
Hằng số điện môi ở 200C
Độ nhớt
ở 150C
ở 300C
Hệ số giãn nở
ở 180C
Hằng số nén đoạn nhiệt

Bảng 1.1: Một số tính chất vật lý của acetic anhydrit

217 nm
1.817 J/g
 
496.5 J/g
276.7 J/g
1804.5 kJ/mol
2.215 mJ cm-1 s-1 K-1
2.3 × 10-8 Ω-1 cm-1
20.5
 
0.971 Pa.s
0.783 Pa.s
 
-9
-1
1.13 × 10 K
4.86 × 108 cm2/N

I.2 TÍNH CHẤT HÓA HỌC
I.2.1
 Phản ứng axetyl hóa

 

I.2.1.1 Phản ứng O-axetyl hóa (nhóm –OH):
- Axetic anhydrit dễ dàng phản ứng với nhóm –OH trong ancol
- Sản phẩm có tính phân cực và tính axit mạnh → thích hợp sử dụng làm xúc tác cho
một số quá trình.
- Phản ứng của axetic anhydrit với hydropeoxit tạo axit axetic hoặc diaxetylperoxit
tùy thuộc vào tỷ lệ mol chất phản ứng:
(CH3CO)2O + 2 H2O2 ↔ 2CH3CO3H
(CH3CO)2O + H2O2 CH3COOH + CH3CO3H
(CH3CO)2O + CH3CO3H ↔ CH3CO-OO-COCH3 + CH3COOH


I.2.1.2 Phản ứng N-axetyl hóa ( nhóm NH)


Phương trình tổng quát :
RR’NH + (CH3CO)2O → RR’N-COCH3 + CH3COOH
Trong đó R,R’ là các nhóm alkyl.



•

Đối với các amin:



Phản ứng N- axetyl hóa xảy ra dễ dàng hơn so với axetyl hóa nhóm –OH

•

Đối với các amit và cacbamit:
Sản phẩm tính axit mạnh tương đương với axit sunfuric



nên được sử dụng như chất xúc tác mang tính axit.



Sản phẩm của phản ứng này được ứng dụng rộng rãi như :

N,N,N’,N’-tetraacetylethylenediamine (TAED), (CH3CO)2NCH2CH2N(COCH3)2
và 2,4,6,8-tetraacetylazabicyclononane-3,7-dione.


I.2.1.3 Phản ứng C-axetyl hóa ( nhóm liên kết CH):
- Các chất chứa liên kết CH hoạt động có thể axetyl hóa với axetic anhydrit dưới sự trợ
giúp của một chất xúc tác nhất định như :
+ Quá trình sản xuất ethyl α-cyanoacetoacetate và phản ứng Friedel-Crafts của axetic
anhydrit với hydrocarbon thơm…
+ Phản ứng của xeton với axetic anhydrit sử dụng xúc tác BF 3 tạo β-dixeton.
+ Quá trình tạo metyl xeton không no có thể từ axetyl hóa olefin với axetic anhydrite,
xúc tác sử dụng là ZnCl2:

I.2.1.4

Ngoài ra còn có các phản ứng axetyl hóa khác :

•

Phản ứng axetyl hóa với axit vô cơ:



Phản ứng tổng hợp axetyl nitrat-tác nhân nitrat trong hữu cơ



Phản ứng của axetic anhydrit với axit phosphorous tạo 1-hydroxyethane-1,1diphosphoni axit:

•

Phản ứng axetyl hóa với các muối:



Các muối khác nhau phản ứng với các anhydrite tương tự như các axit tương ứng:



Phương pháp chung để tạo các vinyl xeton đều từ cơ sở phản ứng của magie
bromit với axetic anhydrit :

I.2.2 Phản ứng dehydrat hóa:
Acetic

anhydrit được sử dụng như một tác nhân dehydat hóa( ứng dụng trong sản xuất thuốc

nổ)
Một ví dụ quan trọng của quá trình dehydat hóa là sản xuất hexogen( 1,3,5-trinitrohexahydro
1,3,5-triazin):

I.2.3 Phản ứng của các α-proton:


Phản ứng Perkin được áp dụng để sản xuất α,β- các axit không no từ các andehyt thơm:

I.2.4 Phản ứng tạo hợp kim hữu cơ bạc kenteni:


II. ỨNG DỤNG CỦA ANHYDRIT AXETIC


Anhydrit axetic dùng làm thuốc nhuộm vải, xenlulozo axetat

dầu phanh, thuốc nổ , dược phẩm, dùng làm thuộc diệt cỏ….


- Làm cuộn phim, dược phẩm
- Tuy nhiên, anhydric axetic có thể sử dụng vào mục đích xấu như
làm tiền chất sản xuất heroin.

III. CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG – BẢO QUẢN, TỒN TRỮ - AN TOÀN
MÔI TRƯỜNG
III.1 Chỉ tiêu chất lượng
- anhydrit axetic trên thị trường đạt hơn 95% độ tinh khiết.
Sản phẩm thông thường đạt 98% độ tinh khiêt.
- Thành phần không bay hơi dưới 0,003%
III.2 Bảo quản, tồn trữ
- tồn trữ trong thùng chứa bằng nhôm, hoặc thép hợp kim, hoặc thông thường có thể sử dụng
polyethylene.
- Ngoài ra thủy tinh và thùng chứa tráng men cũng có thể sử dụng.
III.3 An toàn môi trường, sử dụng
- Chất lỏng dễ cháy nổ, có tính ăn mòn nên không tiếp xúc trực tiếp bằng tay
- Dùng găng tay và kính bảo vệ khi sử dụng


GIÁ THAM KHẢO HIỆN NAY


Tình hình sản xuất anhydrit axetic trên thế giới

/>

IV. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ANHYDRIT AXETIC

-

Sản xuất anhydrit axetic từ axit axetic.
- Sản xuất anhydrit axetic từ axit axetic và axeton.

IV.1 Sản xuất axetic anhydrit từ axit axetic
 Gồm

2 quá trình
 Nhiệt phân axit axetic thành ketene
 Phản ứng của ketene với axit axetic
 Các phản ứng chính
 CH3-COOH → CH2=CO + H2O
∆Ho298 = 147 kJ/mol


CH2=CO + CH3-COOH
∆Ho298 = -63 kJ/mol

 Chất

(1)

→ (CH3CO)2 O (2)

xúc tác : photphat hữu cơ (triethyl, tricresyl,
dimethylammoni,…) . (C2H5)3PO4


Sơ đồ công nghệ SX anhydrit axetic
từ acid axetic

IV.2 Sản xuất anhydrite axetic từ acetone và axit axetic
 Gồm

2 quá trình:
- Nhiệt phân acetone tạo ketene.
-Hấp thụ ketene trong acetic acid.
 Phản ứng chính :
CH3-CO-CH3 → CH2=CO + CH4

(1)

∆Ho298 = 124 kJ/mol
CH3-COOH + CH2= CO → (CH3-CO)2O
∆Ho298 = -63 kJ/mol

(2)


Sơ đồ công nghệ SX anhydrit axetic
từ axeton và axit axetic


Đánh giá và lựa chọn công nghệ
Quá trình

Keten từ axit axetic

Keten từ axeton

Loại công nghệ

Vốn đầu tư (106 USD)

Celanese
15

Courtaulds
19

Lượng chất tiêu thụ cho mỗi
tấn sản phẩm anhydrit axetic
+)Nguyên liệu đầu
Axit axetic(t)
Axeton (t)

 
 
 
 1,3
-

 
 
 
 0.65
0.85

Hơi nước(t)
Điện (kWh)
Nhiên liệu(106 kJ)
Nhân công mỗi ca vận hành

4.0
390
7
5

4.5
50
30
5

 

 

Hóa chất và xúc tác (USD)


Vậy từ bảng so sánh trên nhận thấy công nghệ sản xuất anhydrit
axetic từ axit axetic của hãng Celanese là phù hợp nhất do cho phí
đầu tư thấp,không tạo sản phẩm phụ,chi phí cho hóa chất và xúc
tác thấp.


Mô phỏng công nghệ từ axit axetic


Mô phỏng công nghệ từ axit axetic

V . TÍNH CHẤT NGUYÊN LIỆU
V.1 TÍNH CHẤT VẬT LÝ
- Axit axetic là chất lỏng không màu, trong suốt, có mùi hăng chua,khi bị làm lạnh
đóng rắn thành dạng tinh thể
 Axit axetic có nhiệt độ nóng chảy là 16.66°C, nhiệt độ sôi 117.9°C ở áp suất
101.3 kPa,khối lượng riêng là 1.05 g/cm3
- Axit axetic tan trong nước, rượu, axeton, tan tốt trong xenluloza và các nitro
xenluloza
- Dung dịch axit axetic có tính ăn mòn mạnh


V.2 TÍNH CHẤT HÓA HỌC
+) axit axetic tác dụng với kiim loại mạnh,kiềm tạo muối axetat

+)Clo hóa axit axetic ở 90-100°C với xúc tác (lưu huỳnh,iot,photpho)

+)Phản ứng với axetylen tạo vinyl axetat

+)Dehydrat hóa 2 phân tử axit axetic để sản xuất ra anhydrite axetic