Công nghệ sản xuất anhydride maleic (MA)

CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP HỮU CƠ – HÓA DẦU
Công nghệ sản xuất anhydride maleic (MA)
GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Xuân Tú
Bùi Thị Trang

MSSV
20134500
20134050


NỘI DUNG
Phần 1: Tổng quan
Phần 2:Các dây chuyền công nghệ
Phần 3: Mô phỏng sơ đồ công nghệ
Phần 4: Kết luận


PHẦN 1 : TỔNG QUAN
I. Khái niệm
Anhydrit maleic


Công thức phân tử là :C4H2O3



Trạng thái tinh khiết có màu trắng với mùi kích thích và chua.
Công thức cấu tạo:




II. Tính chất của nguyên liệu và sản phẩm
1. Tính chất vật lý
Khối lượng mole
Khối lượng riêng
Nhiệt độ sôi
Nhiệt độ nóng chảy
Độ hòa tan
Điểm nhớp cháy
Nhiệt độ tự bốc cháy
Áp suất hơi
Mùi

98 Kg/mole
1,48 g/cm3
2020C
52,80C
Dễ tan trong nước và methanol
1020C
4770C
0,1 torr ở 250C (Tiêu chuẩn AIHA năm 1970)
Kích thích và chua


2. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
Có các phản ứng đặc trưng của C=C và nhóm cacbonyl C=O

2.1 Tạo clorua

+ SOCl2
O

O

O
O

H
Cl

C

C

C

C Cl
H

O
fumaryl
clorua

O

Cl
Cl

O

H
O C

C C

H
C O

Cl
Cl
maleyl
clorua


TÍNH CHẤT HÓA HỌC
2.2. Acyl hoá

O
+
O

O

ArH

O

AlCl3
C2H2Cl4

O

ArCCH CHCOH

2.3. Akyl hóa

CH2 CH=CH
2
+

O

O

CH2

CHCH3

O

O

O

O
CH2

+ CH3
O

O

O

CH3

O

O

O

CH3


TÍNH CHẤT HÓA HỌC MA
2.4. Amin hóa

H
+

O

O

NH3

HO C

O

H

+
O

O

O

C

HO C

O

+ N2H4H2SO4
O

C

O
NH2

O

C

O

O

H

N N

C

H
CNH2
O

H
CNH

C6H5

O

O + H2SO4 + H O
2
H


TÍNH CHẤT HÓA HỌC MA
2.5. Phản ứng vòng no hóa
+
O

O

O

CH CH
CH2

CH2

CH2

CH2
O

O

O

O

O

O

Tetrahydrophthalic anhydride

2.6. Phân hủy và phản ứng khử carboxyl
C4H2O3

370-4900C

CO + CO2 + C2H2 H=142 KJ/mol
SO3H

2.7Sunfua hóa

O

O

O

O

+ SO3

O

O


TÍNH CHẤT HÓA HỌC MA
O
H

2.8. Este hóa

C
+

O O

H

O

O C

C4H9OH

C4H9O

CH2CH2OCCH
O

H

C

C
O C

C O
OC4H9

C
H

C4H9O

CHCO
O

C OC4H9

n

ankyl fumarates
polyester


TÍNH CHẤT HÓA HỌC MA
2.9. Halogen hóa
C4H2O3 + F2 ->F2C4H2O3

2.10. Cộng ái nhân
H
C
O2CCH2OH +

H

C

CO2
La3+,pH>6
O

CO2

90 C

CO2

O2CCH2OCH
CH2
CO2


TÍNH CHẤT HÓA HỌC MA
2.12. Trùng hợp

CH O

O

O
+

O

O

O

O

O

CH

X

C O

O C

OH OH

O

hept-5-ene-2,3-dicarboxylate anhydride

2.13. No hóa
H2

CH2 CH2
CH2OH

-H2O

CH2OH

O

O

O

O

-H2O

O

O

O

O

O

H2

H2


3.TÌNH HÌNH SẢN XUẤT

Bảng 3: sản xuất Maleic Anhydride và Fumaric ở Mỹ năm
2000[2]

Nhà sản xuất

Địa điểm

Ashland
Ashlanda
Bayer
BP-Amoco
Huntsman
Tate & Lyleb

Neal, WV
Neville
Island,
PA
Baytown, TX
Joliet, IL
Pensacola, FL
Duluth, MN
 
Tổng

công
suất
tấn/năm)
43.1
20.4
54.4
45.4
105.0
5.5
 
273.8

(nghìn


III. AN TOÀN KHI SỬ DỤNG
Tiếp xúc với anhydride maleic có thể dẫn đến xói mòn giác mạc
và viêm kết mạc.
Lặp đi lặp lại với việc tiếp xúc với nồng độ > 1.25ppm đã gây hen

suyễn ở người lao động.

Ngoài ra tỷ lệ viêm phế quản và viêm da cũng được khảo sát khi
tiếp xúc nhiều với MA.


IV. ỨNG DỤNG
Ứng dụng anhydrit maleic ở Hoa Kỳ năm 2000 và trên thế giới 2010
Hoa Kỳ năm 2000

Khác; 11.00%
Hóa chất công nghiệp; 8.00%
Côpolyme; 2.00%
nhựa11.00%
polyeste; 63.00%
Phụ gia dầu bôi trơn;
Axit fumaric và malic; 5.00%


V. LƯU TRỮ VÀ VẬN CHUYỂN
1.Bảo quản


Môi trường bảo quản khô, tránh xa nhiệt, các nguồn phát lửa.

2.Lưu trữ




Để trong khu vực được khóa kín hoặc ở nơi chỉ có người thẩm quyền hoặc đủ tiêu
chuẩn mới được vào.
Cất giữ ở nhiệt độ từ 150C đến 250C.

3. Vận chuyển


Anhydride lỏng có trong xe chở hàng hoặc thùng chứa bằng thép không gỉ, được cách
điện và có hệ thống sưởi ấm.


PHẦN 2: CÁC DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
SẢN XUẤT MA
CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT MA

Oxy hóa Benzen
Oxy hóa n-butan
Oxy hóa n-buten


CƠ SỞ QUÁ TRÌNH
Phương
pháp

Oxi hóa Benzene

Oxihoa n- Buten

Oxihoa n-Butan

Cơ sở quá
trình

Phản ứng chính :
1. C6H6 + 4,5O2
C4H2O3 + 2CO2 + 2H2O
DH289 = -1470 kJ/mol
Phản ứng phụ :
2.C4H2O3 + 3O2
4CO2 + H2O
3.C6H6 + 6O2
3CO2 + 3CO + 3H2O
4.C6H6 + 1,5O2
C6H4O2

Phản ứng chính
1.C4H8 + 3O2
C4H2O3 + 3H2O
DH = -1130 KJ/mol
Phản ứng phụ
2. C4H8 + 5O2
2CO2 + 2CO + 4H2O
DH = -1980 KJ/mol

Phản ứng chính :
C4H10 + 3,5O2
C4H2O3 + 4H2O
DH289 = -1240 kJ/mol
Phản ứng phụ :
C4H10 + 5,5O2

2CO + 2CO2 + 5H2O
C4H10 + 3,5O2
C3H4O2 + CO2 + 3H2O
C4H10 + 6O2
CH2O2 + 3CO2 + 4H2O

Xúc tác

V2O5 – MoO3

V2O5 – H3PO4.

Chất xúc tác cố định
P-V-Fe kết tủa mang
trên SiO2/Al2O3


CÔNG SUẤT SẢN XUẤT
Bảng 5.Công suất sản sản xuất theo từng công nghệ[2]
Phản
liệu)
 

ứng(nguyên 1993
(nghìn tấn)/năm
369

2000
% (nghìn tấn)/năm
704

388

%

51.8

Tầng
cố
43
định(butan)
325
28.5
Tầng
cố
37.9
217
16
định(benzene)
127
50
3.7
Tầng sôi(butan)
14.8
Tầng
cố
định
37
1359
100
sử

dụng
xúc
tác
có
tính
chọn
lọc
cao
hơn
thì
quá
(đồng
phân
4.3
trình
oxi
hóa butane tầng cố định phát triển
alhydrit
phthalic)
Tổng
858
100
nhanh
chóng

Với nhu cầu sử dụng không ngừng nên qua các
năm luôn tăng lên liên tục.


CÁC DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ CỦA CÁC HÃNG

1. Oxy hóa Benzene
CÔNG NGHỆ SCIENTIFIC DESIGN [1],[4]


2. CÔNG NGHỆ OXYHOA N-BUTAN THÀNH MA [4]


2. OXY HÓA N-BUTEN


Các sơ đồ
công nghệ

SO SÁNH LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ

Oxy hóa benzen

Oxy hóa hydro
cacbon C4

Ưu điểm

Nhược điểm

Độ chuyển hóa cao (95%). Benzen rất độc , xử lý
Độ chọn lọc 70%
cặn thải phức tạp , là
Lượng nước hình thành ít. tiền tố tạo cốc.
Hạn chế áp lực về mặt

năng lượng.
Ít tạo cốc , không độc như
benzen

Độ chuyển hóa thấp
hơn benzene.
Tạo nước gấp 3 lần
benzene , do đó chưng
tách khó khăn hơn.


PHẦN 3: MÔ PHỎNG SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ PFD


I. TÍNH CHẤT CỦA BENZEN
1. TÍNH CHẤT VẬT LÝ
Nhiệt độ nóng chảy

5,5330C

Nhiệt độ sôi

80,10C

Khối lượng riêng ở 250C

879 kg/m3

Độ nhớt ở 200C

0,649 . 10-3 N.s/m2

Nhiệt độ nhớp cháy

-11,1 0C

Độ hòa tan trong nước ở 250C

0,18 g/100g H2O


2. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

2.1. Phản ứng cộng

2.2. Phản ứng thế