Tìm hiểu về cấu tạo, tính chất lí hoá, và công nghệ sản xuất acid Acetic

ĐỀ TÀI
Tìm hiểu về cấu tạo, tính chất lí hoá, và công nghệ
sản xuất acid Acetic

Nhóm sinh viên thực hiện
Đặng Đình Hiệp và Đặng Văn Quý

1


Mục lục
Ι.Tổng quan về sản xuất và ứng dụng của acid acetic.
ΙΙ.Cấu tạo và tính chất lí hoá của acid axetic.
ΙΙΙ.Quy trình sản xuất acid axetic từ metanol và cacbon monoxyt của BASF.
1.Giới thiệu.
2.Bản chất hoá học và điều kiện phản ứng.
3.Sơ đồ công nghệ của BASF.
IV.Nhận xét
V.Tài liệu tham khảo

2


I.Tổng quan về sản xuất và ứng dụng của acid
acetic
→ Lĩnh vực ứng dụng : Acid acetic là một acid có ứng dụng rộng dãi trong công nghiệp.
Những ứng dụng quan trọng nhất của acid axetic bao gồm:
+ Ứng dụng trong chế biến mủ cao su : Trong công nghiệp chế biến mủ cao su người ta
sợ nhất hiện tượng mủ cao su bị đông đặc ,vì vậy để tránh hiện tượng trên người ta xử
lí mủ cao su trước với NH3 sau đó trộn thêm một lượng dung dich acid acetic 2.5% với
lượng là : 3.5-10kg/tấn mủ cao su.Nhu cầu về acid rất lớn nhưng hiện nay ở nước ta

vẫn phải nhập khẩu bên ngoài.

3


I.Tổng quan về sản xuất và ứng dụng của acid
acetic
+ Ứng dụng trong thực phẩm : Acid acetic với lượng từ 5 -7% người ta thường
gọi là dấm ăn.Dấm ăn được dùng trong công nghiệp thực phẩm để chế biến
đồ hộp ,rau củ quả, gia vị.Do đó việc sản xuất dấm ăn không còn là thủ
công nữa mà còn là một ngành công nghiệp của các quốc gia trên thế giới.
+ Ứng dụng trong các nghành sản xuất khác: Acid acetic còn được ứng dụng
trong một số ngành công nghiệp khác như : Công nghiệp chất màu , dung
môi hữu cơ ,sản xuất ete ,tổng hợp tơ sợi.Những ngành công nghiệp đòi hỏi
lượng lớn hơn acid so với ngành công nghiệp thực phẩm và chế biến mủ.

4


I.Tổng quan về sản xuất và ứng dụng của acid
acetic

→ Về tình hình sản xuất :
+ Các phương pháp sản xuất acid acetic :
• Phương pháp cacbonyl hoá metanol
• Phương pháp oxi hoá etylen
• Oxi hoá axetandehit
• Phương pháp sinh học

5

I.Tổng quan về sản xuất và ứng dụng của acid
acetic
+

Acid acetic được sản xuất theo cả 2 phương pháp là :
phương pháp sinh học và phương pháp tổng hợp .Trong đó
chỉ có 10% acid acetic được sản xuất từ phương pháp sinh
học , trên 75% là sản xuất từ phương pháp cacbonyl hoá
metanol ,còn lại là được sản xuất từ các phương pháp khác.

+

Trên thế giới ước tính có khoảng nửa triệu tấn được sản
xuất mỗi năm .Trong đó, Hoa Kì chiếm khoảng 50%, sản
lượng ở Châu Âu là 1 triệu tấn/năm và đang giảm ,Nhật Bản
là 0.7 triệu tấn/năm và còn lại là được tái chế.

+ Các nhà sản xuất acid acetic :
+ Đứng đầu là :Celanese và Công ty hoá BP
+ Ngoài ra còn có các công ty khác :Milennium
Chamical,Sterling Chamical ,Eastman,Samsung và Svensk
Etanolkemi.
6


II.Cấu tạo và tính lí hoá của acid acetic
1.Cấu tạo

acid acetic
+ Công thức phân tử CH3COOH
+ Khối lượng phần tử là 60.0(dvc)
+ Nhiệt độ sôi là 118.12˚C,nhiệt độ nóng chảy16.5˚C
+ Tỷ trọng là 1.049g/cm3(l) ,1.266g/cm3(s)
+ Acid acetic có thể hoà tan hoàn toàn trong nước cũng như các dung môi
không phân cực khác như clorofom , hexan…
+ Acid acetic có tính acid yếu : pka = 4.76 ở 25˚C

7


II.Cấu tạo và tính lí hoá của acid acetic
2. Tính chất hoá học
+ Acid acetic có tính axit yếu : như có thể ăn mòn một số kim loại như Fe, Mg,
Zn tạo ra muối kim loai tương ứng và hydro .Đối với nhôm do có lớp oxyt
nhôm bảo vệ bên ngoài nên acetic không thể ăn mòn được nhôm nên có
thể dùng để chứa và vận chuyển acid acetic.
+ Phản ứng của nhóm cacbonyl : phản ứng este hoá với ancol xúc tác là axit
hoặc bazơ, phản ứng với kiềm tạo ethonat kim loại kiềm và nước.Ngoài ra
còn có các phản ứng khác như : phản ứng thế nhóm OH bởi nhóm Cl hay
NH2 ,hay phản ứng trùng ngưng giữa 2 phân tử axid acetic.
+ Ở 440˚C xảy ra phản ứng phân huỷ acid acetic tạo thành cacbon dioxit và
metan hoặc tạo ra ethanol và nước.

8


ΙΙΙ.Quy trình sản xuất acid axetic từ metanol và cacbon
monoxyt của BASF

1. Giới thiệu công nghệ
•Công nghệ của hãng BASF để sản xuất acetic
được đưa ra rất sớm từ những năm 1913 . Nó
dựa trên phản ứng của metanol và cacbon
Monoxyt :

CH3OH

+

CO

CH3COOH

ΔH298 = -138.6 (kJ/mole)

9


ΙΙΙ.Quy trình sản xuất acid axetic từ metanol và cacbon monoxyt của
BASF
+ Phản ứng tiến hành trong điều kiện khắc nghiệt với
các chất ăn mòn hoá học cao ( hợp chất iodua ) ,vì vậy
nó đã ngăn cản việc thương mại hoá .
+ Năm 1914 , họ đã tìm ra xúc tác mới là phức của kim loại nhóm VIIIB có
hiệu quả cho quá trình cacbonyl hoá. Nó dẫn tới sự ra đời của công nghệ
mới ở nhiệt độ và áp suất cao( 250˚C và 70MPa).
+ Quá trình này được áp dụng vào năm 1960 tại Luwig Shafen tại Đức với
công suất ban đầu là 3600tấn/năm. Sau đó đến năm 1981 công suất đạt
4500tấn/năm.

10


ΙΙΙ.Quy trình sản xuất acid axetic từ metanol và cacbon monoxyt
của BASF
+ Năm 1968 ,có một công bố mới là tìm ra xúc tác

mới là Rhodi có hoạt tính và độ chọn lọc cao hơn
rất nhiều lần xúc tác là Coban.
+ Quá trình sau đó được Monsanto tìm ra và tiến hành đi vào sản
xuất tại bang Tesas_Mỹ với công suất ban đầu là 13500tấn/năm
sau đó tăng lên 180000tấn/năm vào năm 1975.
+ Quá trình này có độ chọn lọc cao với hiệu suất chuyển hoá
metanol là 99% và 95% với mono oxyt. Với điều kiện mềm (3Mpa
và 180˚C).

11


ΙΙΙ.Quy trình sản xuất acid axetic từ metanol và cacbon monoxyt
của BASF
2.Bản chất hoá học và điều kiện phản ứng

12



Bản chất hoá hoá học của 2 quá trình sản xuất của BASF và Monsanto là
như nhau nhưng khác nhau về động học của phản ứng.

+

Trong cả 2 quá trình thì điều quan trọng nhất là xúc tác. Trong khi BASF sử
dụng xúc tác cacbonyl Coban và chất kích hoạt là CoI2 dùng để tái sinh tại
chỗ Coban. Còn Monsanto sử dụng phức chất của Rohadi với hoạt tính xúc
tác nhanh gấp 1000 lần xúc tác coban,làm việc ở chế độ mềm hơn và độ
chọn lọc cao lên tới 99%.


ΙΙΙ.Quy trình sản xuất acid axetic từ metanol và cacbon monoxyt
của BASF

+ Cơ chế của phản ứng
+ Điều kiện phản ứng :




Nhiệt độ :

250˚C

Áp suất :

475 at

+ Sử dụng chất hoạt hoá là Co(II)iotua để tái sinh tại chỗ
Co2(CO)8

13


3. Sơ đồ công nghệ của BASF

14


3. Sơ đồ công nghệ của BASF
a. Thiết bị gia nhiệt
b. Lò phản ứng
c. Thiết bị làm lạnh
d. Thiết bị phân li áp suất cao
e. Thiết bị phân li áp suất trung
f.
g.
h.

15

bình

Buồng giãn nở
Buồng phân li
Cột tách khí

i.
k.
l.
m.

n.
o.
p.

Cột tách xúc tác
Tháp làm khô
Cột tinh chế axit
Tháp tách cặn
Tháp phụ
Tháp rửa
Cột rửa khí


IV. Nhận xét
Hiện nay

nhu cầu về axit acetic trong nước là rất lớn vì vậy việc có được
quy trình sản xuất axit acetic là vô cùng quan trọng.

Axit

acetic có rất nhiều ứng dụng như sản xuất vinylaxetat để sản xuất
polivinyl axetat dùng cho công nghệ sơn hay chất kết dính ,hay sản xuất
anhydrit axetic và đặc biệt sử dụng nhiều trong thực phẩm.

Hiện nay với

nhu cầu lớn về sử dụng acid axetic vì vậy phương pháp sinh
học không còn là phương pháp chủ yếu mà thay vào đó là các phương pháp
tổng hợp cho năng xuất và chất lượng cao hơn.

16


Tài liệu tham khảo

GS.Đào Văn Tường.Giáo trình động học xúc tác
Giáo trình công nghệ tổng hợp hữu cơ hoá dầu
GS.Hoàng Trọng Yêm.Giáo trình hoá hữu cơ

17


THANK YOU FOR LISTENING

18