Bài giảng chế biến khí : QUÁ TRÌNH NITRO HÓA part 2

Hình 2: Sơ đồ công nghệ nitro hóa Benzen bằng acid HNO3 đậm đặc Benzen được cho vào đỉnh tháp ở trạng thái lỏng, HNO3 có C = 61% cho hóa hơi ở thiết bị TĐN (1) sau đó đi vào tháp (2). Hơi acid đi từ dưới lên, lỏng benzen đi từ trên xuống. Tiếp xúc pha với nhau nên quá trình nitro hóa xảy ra tốt hơn. Sau phản ứng, hỗn hợp (C6H6 + H2O) ở trạng thái hơi được thoát ra ở đỉnh sau đó được đưa qua thiết bị ngưng tụ (3) và đi vào thiết...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng chế biến khí : QUÁ TRÌNH NITRO HÓA part 2 hơi C6H6 + H2O C6H6 3 H2O 1. thiết bị hóa hơi HNO3 2. thiết bị nitro hóa hơiHNO3 3. thiết bị ngưng tụ làm lạnh C6H6 4. bộ phận tách 5. thiết bị đun nóng đáy HNO3 60 - 80% 2 6. tháp chưng cất 4 C6H6 tác nhân nóng H2O C6H6 5 C6H6 + C6H5NO2 4 6 C6H5NO2 Hình 2: Sơ đồ công nghệ nitro hóa Benzen bằng acid HNO3 đậm đặc Benzen được cho vào đỉnh tháp ở trạng thái lỏng, HNO3 có C = 61% cho hóahơi ở thiết bị TĐN (1) sau đó đi vào tháp (2). Hơi acid đi từ dưới lên, lỏng benzen đi từtrên xuống. Tiếp xúc pha với nhau nên quá trình nitro hóa xảy ra tốt hơn. Sau phảnứng, hỗn hợp (C6H6 + H2O) ở trạng thái hơi được thoát ra ở đỉnh sau đó được đưa quathiết bị ngưng tụ (3) và đi vào thiết bị tách (4). Ở trong (4): benzen nổi lên phía trên và được quay lại đỉnh tháp, H2O nằm ởdưới được tách ra ngoài. Phần lỏng ở đáy (2) sẽ được đưa qua thiết bị đun nóng (5). Một phần hơiBenzen còn sót lại trong này sẽ bay hơi và trở lại tháp. Phần lỏng phía dưới (5) sẽ chothiết bị tách (4), trong này được tách thành 2 lớp: lớp trên gồm C6H6 + C6H5NO2 đượccho qua tháp chưng (6). Benzen thu được ở đỉnh (6) và đưa trở lại (5); còn C 6H5NO2thu được ở đáy (6). Phần dưới của thiết bị tách (4) là HNO3 có thể lẫn một ít C6H5NO2được bơm trở lại tháp. 6 NO22. Sản xuất m - dinitrobenzen NO2- ở điều kiện thường: tồn tại ở trạng thái rắn, có tnc= 89,90C; ts= 300 ÷ 302oC- được dùng nhiều trong công nghệ hóa màu để sản xuất hợp chất như: + m - nitranilin [NO2 - C6H4 - NH2] → độc, sản xuất thuốc nhuộm + m - phenylène diamin [NH2 - C6H4 - NH2] → độc, sản xuất thuốc nhuộm,thuốc hiện ảnh- Sản xuất: m - dinitrobenzen được sản xuất bằng quá trình nitro hóa benzen được tiếnhành qua 2 giai đoạn: + Giai đoạn đầu: sản xuất nitrobenzen bằng hỗn hợp sulfonitro + Giai đoạn hai: đưa nhóm -NO2 thứ hai vào nhân thơm → giai đoạn này khóthực hiện hơn. Tác nhân gồm: 1/3 HNO3 + 2/3 H2SO4 ; nhiệt độ quá trình = 40 ÷ 90oC Sản phẩm thu được: 85% m - dinitrobenzen 13% o - dinitrobenzen 2% p - dinitrobenzenII. Nitro hóa các parafin Có 3 quá trình nitro hóa parafin được ứng dụng trong công nghiệp: - nitro hóa trong pha khí ở 350 ÷ 500oC dưới tác dụng của acid HNO3 40÷70% - nitro hóa trong pha lỏng ở 100 ÷ 200oC dưới tác dụng của acid HNO3 50÷70% - nitro hóa trong pha lỏng hoặc pha khí bằng NO2- Đặc điểm: + quá trình nitro hóa xảy ra do sự thay thế nguyên tử H bằng nhóm NO2*, khảnăng phản ứng thay đổi theo sự sắp xếp: C 3 o > C2 o > C1 o + sản phẩm của quá trình là hỗn hợp các đồng phân nitroparafin + quá trình pha khí xảy ra với lượng dư parafin: tỷ lệ RHp :NO2*= 3:2 ÷ 10:1 7 + quá trình nitro hóa pha khí khi tiến hành ở nhiệt độ cao sẽ xảy ra sự cắt mạchC-C, gọi là quá trình nitro hóa cắt mạch + HNO3 Ví dụ: 2 C2H5NO2 C4H10 + HNO3 CH3NO2 + C3H7NO2 Còn quá trình nitro hóa trong pha lỏng thì ngược lại, hầu như không có sự hiệndiện của nitroparafin thấp phân tử. + phản ứng phụ là phản ứng oxy hóa bằng a.HNO3 hoặc N2O5 hay N2O4→ làm giảm hiệu suất của sản phẩm chính, thường chỉ đạt 50 ÷ 80% tính theo N2O5. Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng phụ sẽ tăng.Sơ đồ phản ứng : CH3 - CH2 - CH3 + HNO3 - H2O CH3 - CH - CH3 CH3 - CH2 - CH2 NO2 NO2 * - NO* - NO CH3 - CH2 - CH2 CH3 - CH - CH3 O* O* CH3CH2* + HCHO CH3* + CH3 - CHO - NO* + HNO3 + HNO3 - NO* CO, CO2, NO, H2O CO, CO2, NO, H2O CH3CH2NO2 CH3NO2 25% nitrometan CH3NO2 (ts = 101,2oC) Hỗn hợp sản phẩm chứa: 10% nitroetan CH3CH2NO2 (ts = 114oC) 25% 1-nitropropan CH3CH2CH2NO2 (ts = 131,6oC) 40% 2 ...