Công nghệ Tổng hợp Styrene

Tiểu luận môn học: Công nghệ Tổng hợp Hữu cơ- Hóa dầu

Đề tài:

Tổng hợp Styrene

Giáo viên hướng dẫn:

Thành Viên:

PGS.TS Phạm Thanh Huyền

Nguyễn Thành Trung 20134178

Phạm Văn Duy

Hoàng Văn Kiên

20130611

20132132


Nguyên liệu và
sản phẩm

Tính chất vật lý
– hóa học

MSDS

Tồn trữ bảo
quản

Phản ứng

Xúc tác

Công nghệ sản
xuất

Sơ đồ công nghệ

So sánh, lựa
Động học

Cơ chế

chọn


Feedstock ethylbenzene in manufacture

1%
Alkylation benzene with
ethylene
Recovering from mixed C8
aromatics

99%

Wiley-VCH, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry.


Application of Ethylbenzene

1%

Styrene
Acetophenone, diethylbenzen,
and ethylanthraquinone

99%

Wiley-VCH, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry.


Application of Styrene

13%
Polystyrene
Styren-butadien rubber (SBR)
Styren-butadien Latexes
SAN and ABS
Others

9%
7%
6%
65%

Wiley-VCH, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry.


Tính chất vật lý của EtylBenzene



Etylbenzen trong điều kiện thường là một chất
lỏng không màu, mùi thơm đặc trưng.

Tính chất

Giá trị

Khối lượng phân tử

106.168

Nhiệt độ sôi,

o

C

Nhiệt độ kết tinh,

136,2

o

C

-94,949

o
Khối lượng riêng (25 C), g/ml

0.8626 

Áp suất tới hạn, kPa

3609

Nhiệt độ tới hạn,

o

C

344,02

o
Áp suất hơi ( 25 C), mmHg

9.6 

Nhiệt đốt cháy, cal/g

9877 

Bảng 1 Một số tính chất vật lý của Ethylbenzen [2]


Tính chất vật lý của Styrene



Hòa tan với hầu hết dung môi hữu cơ với tỷ lệ
bất kì



Styren ít tan trong hợp chất hydroxy đa hóa trị

Tính chất

Giá trị

Khối lượng phân tử

104,153

Nhiệt độ sôi,

o

C

Nhiệt độ kết tinh,

145,15

o

C

-30,6

Khối lượng riêng tới hạn, g/ml

0.297

Áp suất tới hạn, MPa

3,83

như glycol và diglycol monoethers



Styren và nước ít tan vào nhau

Nhiệt độ tới hạn,

o

C

362,1

Thể tích tới hạn, ml/g

3,37

Nhiệt đốt cháy, MJ/mol

4,263

Bảng 1 Một số tính chất vật lý của Styrene [2]


Tính chất hóa học styren

Phản ứng trùng hợp

Phản ứng cộng hợp đóng vòng


Tính chất hóa học styren

Phản ứng cộng

Phản ứng oxi hóa


Tính chất hóa học etylbenzen

Phản ứng thế

Phản ứng oxi hóa

Phản ứng cộng vòng


Dữ liệu về an toàn của Ethylbenzene
and Styrene

 Có khả năng gây độc hại cấp tính và mãn tính.
 Con đường hấp thu: Da, mắt, hít phải, nuốt phải.


Cần xử lý trong những trường hợp tiếp xúc:

 Mắt
 Da
 Hít phải
 Nuốt phải


Dữ liệu về an toàn của Ethylbenzene
and Styrene

 Ít ảnh hưởng với lượng nhỏ.
 Ảnh hưởng nghiêm trọng với lượng lớn do tồn tại lâu hơn.
 Xử lý sự cố rò rỉ:
• Lượng nhỏ: Hấp thụ bằng một vật liệu trơ và xử lý phù hợp chất thải phần tràn ra.
• Lượng lớn: Dừng việc rò rỉ nếu không nguy hiểm. Hấp thụ với đất, cát khô hoặc một
chất không dễ cháy khác. Không được chạm vào chất rò rỉ ra. Ngăn chặn chất rò rỉ
xâm nhập vào hệ thống cống rãnh, tầng hầm hoặc khu vực giới hạn, nếu cần thiết.

Khả năng gây cháy nổ
Bảng 3: Thông số cháy nổ [2]
Ethylbenzen

Styren

1,0 - 6,7

1,1 – 6,1

15

31,1

460

490

Giới hạn cháy nổ, %
o
Nhiệt độ chớp cháy, C
o
Nhiệt độ bắt cháy, C

Tồn trữ, bảo quản

 Giữ sản phẩm tránh xa nguồn nhiệt. Tránh xa các nguồn phát lửa.
 Nên được lưu trữ trong một bình chứa hoặc bồn bể lưu trữ an toàn, đóng
kín.

 Thiết bị chứa thường làm bằng kim loại có độ bền cơ học, hóa học tốt.


Chất lượng và kiểm định

Bảng 4: Chỉ tiêu chất lượng của styrene (1993) [2]

Bảng 5: Chỉ tiêu chất lượng của ethylbenzen [2]


Nhiệt động phản ứng

•

Điều kiện : pha khí, thu nhiệt , tăng áp suất
→ Thiết bị phản ứng làm việc ở áp suất thấp

o
620 C

•

Phản ứng chính:

0.15-0.2MPa , nhiệt độ cao T =


Nhiệt động phản ứng

•

Các phản ứng phụ thu nhiệt :

•

Styrene cũng có thể tạo thành toluene theo phản ứng:


Xúc tác

Cấu tử hoạt động
cơ bản

Fe2O3

Thành phần

Chất bền hóa

Chất ức chế tạo

Cr2O3

cốc

K2O

Chất khơi mào

CuO

Al2O3

V2O5

MgO

AgO

Hệ xúc tác của Shell gồm 84,3% Fe2O3 ; 2,4 % Cr2O3 ; 13,3 % K2CO3
PGS. TS Phạm Thanh Huyền và PGS.TS Nguyễn Hồng Liên . Công nghệ tổng hợp hữu cơ – hóa dầu . Hà Nội: Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

Chất liên kết

Aluminat
Canxi


Cơ chế phản ứng

Yvonne Joseph,*a Mario Wu. hn,b Arno Niklewski,b Wolfgang Ranke,a Werner Weiss,a Christof Wo. llb and Robert Schlo. Gla . Interaction of ethylbenzene and styrene with
iron oxide model catalyst
Ðlms at low coverages : A NEXAFS study


Xúc tác

Nguyên nhân mất hoạt tính

Cacbon lắng cặn

Mất mát Kali

Trạng thái oxh của Fe thay đổi

Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry


Xúc tác
Tái sinh xúc tác mất hoạt tính

Amirnaser Haghlesan, Reza Alizadeh. 2016 . Reactivation of an industrial spent catalyst as an environmental waste by ultrasound assisted technique
for using in styrene production


Xúc tác

Tái sinh xúc tác mất hoạt tính

•

•

Loại cốc:

•

Đưa thêm hỗn hợp khí oxy và nitơ gia nhiệt trong 2h.

•

Tiến hành đốt cốc.

Thay đổi pha của xúc tác đã loại cốc:

•
•

Xúc tác mới là Fe2O3 còn xúc tác mất hoạt tính là Fe3O4. Phản ứng

2Fe3O4 + H2O → 3Fe2O3 + H2

Đưa thêm kali vào xúc tác đã đổi pha:

•

Bơm thêm dung dịch K2CO3 vào xúc tác.

•

Quá trình nung tạo thành K2Fe22O34 rồi chuyển thành KFeO2 là pha hoạt tính của xúc tác trong phản ứng.



K2CO3 → K2O + CO2



K2O + 11Fe2O3 → K2Fe22O34



K2O + Fe2O3 → 2KFeO2


Công nghệ

Dehydro hóa

Oxy-Dehydro hóa

Etyl Benzene

Etyl Benzene

Alkyl hóa Toluene

Dehydro hóa

Dehydro hóa

đoạn nhiệt

đẳng nhiệt


Công nghệ

Dehydro hóa đoạn nhiệt

Dehydro hóa đẳng nhiệt


Công nghệ

Chưng tách Styrene[7]

•

Công nghệ thông thường

•

Công nghệ của Monsanto


Lựa chọn công nghệ

Đẳng nhiệt

Tỉ số hơi nước/
nguyên liệu
nhỏ hơn

Đoạn nhiệt

Chi phí thiết b
ị cao

Độ chuyển óa
h
cao hơn
Nhiệt độ nguyê
n liệu đầu th p
ấ
Styrene ít bị
cracking
Dùng thiết bị ố
ng chùm

Áp suất thấp