Quá trình polyme hóa từ nguyên liệu ban đầu là propylen
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.21 MB, 62 trang )
Cơng nghệ chế biến dầu
Đề tài:
Q trình polyme hóa từ ngun liệu
ban đầu là propylen
GVHD: PGS.TS. Văn Đình Sơn Thọ
TS. Phan Thị Tố Nga
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Nguyễn Thị Hà-20174608
Nguyễn Bịng Quả-20175095
Trương Việt Hùng-20174743
Lưu Quang Huấn-20174730
Ngơ Quang Trường-20175304
Đỗ Thị Thương-20175220
Lê Xuân Hải-20161289
1
1. Giới thiệu về propylen
Propylen (tên thơng thường), có tên quốc tế là Propen là một hydrocacbon
không no, thuộc họ alken.
- Công thước phân tử: C3H6
- Công thức cấu tạo:
Propylene là nguyên liệu cho nhiều sản phẩm hóa dầu quan trọng nhưng cho đến nay nó vẫn được coi là sản
phẩm phụ hoặc sản phẩm đồng hành của các nhà máy lọc dầu (NMLD) và các nhà máy sản xuất Ethylene.
2
1.1. Tính chất vật lý
• Propylen có cơng thức phân tử (C3H6), công thức cấu tạo CH2 = CH – CH3 là thành viên đơn giản thứ hai trong họ
Alkene.
• Propylen là một chất khí, khơng tan trong nước, trong dầu mỡ, dung dịch Amoni Đồng cũng như các chất lỏng
phân cực như: Ether, Etanol, Axeton, Fufurol...
• Do trong phân tử có liên kết π , nhưng tan tốt trong nhiều sản phẩm hóa dầu quan trọng, và là chất khí dễ cháy
nổ.
• Propylen cũng là ngun liệu khơng màu, khơng mùi, do đó người ta thường pha thêm mercaptan có mùi gần
giống như tỏi vào thành phần của nó để dễ dàng nhận biết.
3
1.2. Tính chất hố học
Liên kết π ở nối đơi của anken kém bền vững nên trong phản ứng dễ bị đứt ra để tạo thành liên kết σ với các ngun tử
khác. Vì thế liên kết đơi C=C là trung tâm phản ứng gây ra những phản ứng hóa học đặc trưng cho anken như:
✔ Phản ứng cộng : hydro, halogen, cộng axit và cộng nước.
✔ Phản ứng trùng hợp
✔ Phản ứng oxi hóa.
4
1.3. Các nguồn thu propylene chính
5
1.3. Các nguồn thu propylene chính
Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level
1. Tháp tách metan
2. Tháp tách etan
3. Thiết bị hydro hóa
4. Tháp tách etan-etylen
5. Tháp tách propan
6. Tháp tách propan–propylen
7. Tháp tách butan
Hình 1: sơ đồ chưng tách khí của q trình steam cracking naphta
6
1.4. Ứng dụng của propylene
Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level
Hình 2: Biểu đồ ứng dụng của propylen
7
1.4. Ứng dụng của propylene
✔ Ứng dụng chính cho propylene là polypropylene (PP), chiếm gần hai phần ba lượng tiêu thụ propylene toàn cầu
✔ Propylene cũng được sử dụng để sản xuất acrylonitrile (ACN), propylene oxide (PO), một số rượu, acid cumene và
acrylic.
✔ Ứng dụng propylene lớn tiếp theo là propylen oxit. PO được sử dụng để tạo ra polyete polyols, được phản ứng với
isocyanate để tạo thành polyurethan. PO cũng được sử dụng để sản xuất propylene glycol, được sử dụng trong nhựa
polyester chưa bão hịa, chất chống đơng và chất lỏng đóng băng.
✔ Cumene được sản xuất từ propylene và benzen, là nguyên liệu chính để sản xuất phenol và axeton.
8
Phần II. Tổng hợp Acrylonitrile từ Propylene
2.1. Khái qt chung
Acrylonitril là một hợp chất hữu cơ có cơng thức C3H3N hoặc CH2CHCN.
2.2. Tính chất vật lý
Là một chất lỏng dễ bay hơi khơng màu mặc dù các mẫu thương mại có thể có màu vàng do tạp chất. Nó có mùi hăng
của tỏi hoặc hành, Cực kỳ độc hại
Các thông số vật lý của Acrylonitril được thể hiện ở bảng sau :
Nhiệt độ sôi (điều kiện thường)
o
ts=77,3 C
Tan trong dung mơi hữu cơ
ethanol, acetone, tetraclorua và benzen
Khối lượng phân tử
53,064 g/mol
Tỷ trọng
0,81 g/cm
Độ nóng chảy
o
-84 C
Độ hịa tan trong nước
70 g/l
3
2.3. Tính chất hóa học
•
•
•
Tên gọi: Acrylonitril hay propylennitril(UPAC)
Tên gọi khác: vinylxyanua, xyanoetylen
Do có liên kết đơi giữa C=C và liên kết ba C≡N trong cùng phân tử acrylonitril (có sự liên hợp) nên dễ xảy ra phản ứng:
✔ Trong phân tử acrylonitril thì nhóm olefin có phản ứng trùng hợp, hydro hóa, oxi hóa, phản ứng tạo vịng.
✔ Nhóm nitril có phản ứng hydro hóa, thủy phân, hydrat hóa, este hóa .
✔ Polyme có thể xảy ra mạnh mẽ trong sự hiện diện của chất kiềm, peroxit, hoặc tiếp xúc với ánh sáng.
2.4. Hóa học q trình
Ngun tắc phản ứng
•II.2.
Acrylonitril
được
thành
bằngnghệ
phương pháp amony hóa, theo phản ứng:
Hố học
vàhình
sơ đồ
cơng
ΔΗ˚298= -515kJ/mol
•
Phản ứng này xảy qua giai đoạn tạo hợp chất trung gian là acrolein
•
Ngồi sản phẩm chính là Acrylonitril, q trình cịn có các sản phẩm phụ là HCN, CH 3CN, HCHO, CH3CHO, CO2.
•
Sơ đồ phản ứng được thể hiện:
2.4. Hóa học q trình
Điều kiện phản ứng
• Nhiệt độ t = 370 ÷ 5000 C. Điều kiện tối ưu: t = 420 ÷ 4800 C thì tỉ lệ mol acrylonitril/axetonitril tăng nhanh chóng.
• Áp suất p = 0,3 Mpa.
• Thời gian tiếp xúc: t » 6s.
• Sử dụng hơi nước giúp tăng độ chọn lọc.
• Về nguyên tắc, amoxy hóa propylen xảy ra với lượng dư amoniac và oxy so với hệ số tỉ lượng.
• Xúc tác q trình : Molipdat Co, Ni, Fe, Bi trên chất mang SiO2 và một lượng nhỏ Oxit K, P (Công nghệ Sohio)
2.5. Ứng dụng
✔Sợi tổng hợp polyacrylonitril (tơ nitron),phần
lớn là làm sợi cho công nghiệp dệt may như: làm vớ
và áo len.
✔Sản xuất nhựa styren-acrylonitrin (SAN) bằng cách
ghép Acrylonitrin và styren. SAN được sử dụng trong việc
sản xuất các linh kiện cho ô tô, ống và các thiết bị khác rất
nhiều.
✔Ngoài ra, có thể đồng trùng hợp acrylonitril và
metylacrylat
✔ Hay có thể đồng trùng giữa acrylonitril và
vinylclorua
==> Sản xuất tạo ra sợi có thể chống cháy dùng
trong cứu hỏa.
2.5. Ứng dụng
•
•
Polyme hóa với Styren và polybutadien để sản xuất nhựa ABS.
ABS là rất bền và nhẹ, được sử dụng để làm cho các bộ phận cơ thể ô tô, ABS làm cho xe ô tô nhẹ hơn, do đó họ sử dụng
nhiên liệu ít hơn, và do đó ít gây ô nhiễm. Bền với axít, chịu được nhiệt độ cao, nên được sử dụng trong cơ khí .
2.6. Q trình sản xuất
•
Hiện nay, phương pháp amoxy hóa đế sản xuất acrylonitril chiếm trên
90% với sản lượng khoảng 4.000.000 tấn mỗi năm trên tồn thế giới.
•
Tồn cầu sản xuất của Acrylonitrin năm 1988 là khoảng 3.200.000 tấn,
với cụ thể khu vực sau (nghìn tấn): Tây Châu Âu: 1200, Hoa Kỳ: 1170,
Nhật Bản: 600; Viễn Đơng: 200; và Mexico: 60.
Hình 3: Biểu đồ sản xuất acrylonitril của các công ty trên thế giới
2.6. Q trình sản xuất
•
Hướng chính để sản xuất AN là amoxy hóa propylen. Phương pháp này bắt đầu vào những năm đầu 1960.
1. Với công nghệ Sohio, các quá trình sản xuất tầng sơi là phương pháp sản xuất công nghiệp phổ biến rộng rãi nhất trên
thế giới.
2. Với công nghệ xúc tác cố định của PCKU/Distillers
2.6. Q trình sản xuất
Hình 4: Sơ đồ cơng nghệ xúc tác tầng sơi
Sohio
1- TB amoxy hóa.
2- TB làm lạnh ngưng tụ trực tiếp.
3- TB hấp thụ nitril
4- Tháp bay hơi AN.
5- Tháp chưng đẳng phí tách AN khỏi nước.
6- TB tách axetonitril
7- Tháp tách HCN.
8- Thiết bị tách tạp chất cacbonyl
9-Tháp tinh chế Axetonitril.
10- Tháp thu hồi AN.
SẢN XUẤT POLYME ABS
3.1. Giới thiệu về ABS
•
•
ABS là một loại nhựa nhiệt dẻo trong suốt, đồng thời chúng còn là một polyme vơ định hình
Đặc biệt nhựa ABS có thể nấu chảy thành dạng lỏng. Thậm chí làm lạnh, sau đó hâm nóng lại mà khơng làm ảnh hưởng đến thành phần hóa học
của chúng. Nhờ vậy, nhựa ABS khơng cháy mà chỉ đơn thuần tan chảy và chuyển thành dạng lỏng. Sau khi được làm nguội sẽ trở lại trạng thái
rắn một lần nữa.
•
ABS được xếp vào làm một trong những loại nhựa có khả năng tái chế.
Hình 5: Hạt nhựa ABS
3.2. Quy trình sản xuất chất liệu nhựa ABS
Các polyme ABS có thể được sản xuất bằng cách trộn cơ học các thành phần riêng lẻ hoặc bằng cách trùng
hợp ghép của một hỗn hợp ba loại monome: Acrylonitrile, Butadien, Styren.
Có hai cơng nghệ phổ biến nhất để sản xuất:
1.
Cơng nghệ trùng hợp nhũ tương
2.
Công nghệ trùng hợp khối.
3.2. Quy trình sản xuất chất liệu nhựa ABS
1.
Cơng nghệ trùng hợp nhũ tương
Quá trình ghép nhũ tương gồm năm bước:
Trùng hợp cao su
Tích tụ
Trùng hợp ghép
Kết hợp
Phục hồi polyme
Hình 6: Quy trình ghép nhũ tương trong sản xuất nhựa ABS
3.2. Quy trình sản xuất chất liệu nhựa ABS
2. Cơng nghệ trùng hợp khối
3.3. Vấn đề tái chế ABS
•
Hiện nay, việc tái chế vật liệu như là một cơ hội
để giảm thiểu chi phí và giảm tác động mơi
trường.
•
Trong ngành cơng nghiệp như công nghiệp ô tô
đang ngày càng tăng, vấn đề tái sử dụng và tái
chế nhựa ABS vì các lý do kinh tế và như mơi
trường cũng tăng theo.
Hình 7: Chu trình sống của vật liệu
