Bài giảng chế biến khí : TỔNG HỢP TRÊN CƠ SỞ OXYT CACBON part 1

CHƯƠNG III: TỔNG HỢP TRÊN CƠ SỞ OXYT CACBONCác phản ứng tổng hợp hữu cơ trên cơ sở oxyt cacbon trong những năm gần đây được phát triển rộng rãi trong công nghiệp. Các loại phản ứng sau đây được ứng dụng nhiều nhất: 1) Tổng hợp từ oxyt cacbon và hydro nhằm điều chế hydrocacbon mạch thẳng và rượu mạch thẳng. 2) Các quá trình tổng hợp các hợp chất chứa oxy: hydrofocmyl hóa, cacboxyl hóa là những giai đoạn quan trọng để điều chế hàng loạt aldehyt, acid cacboxylic và các sản phẩm chuyển hóa của chúng (như...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng chế biến khí : TỔNG HỢP TRÊN CƠ SỞ OXYT CACBON part 1 CHƯƠNG III: TỔNG HỢP TRÊN CƠ SỞ OXYT CACBON Các phản ứng tổng hợp hữu cơ trên cơ sở oxyt cacbon trong những năm gầnđây được phát triển rộng rãi trong công nghiệp. Các loại phản ứng sau đây đượcứng dụng nhiều nhất: 1) Tổng hợp từ oxyt cacbon và hydro nhằm điều chế hydrocacbon mạch thẳng và rượu mạch thẳng. 2) Các quá trình tổng hợp các hợp chất chứa oxy: hydrofocmyl hóa, cacboxyl hóa là những giai đoạn quan trọng để điều chế hàng loạt aldehyt, acid cacboxylic và các sản phẩm chuyển hóa của chúng (như rượu, ester và các chất khác) Trong tương lai các quá trình này chắc chắn sẽ còn phát triển mạnh vì sựthiếu hụt dầu mỏ và khả năng tổng hợp từ nguyên liệu ban đầu là than đá. Trong tất cả các sản phẩm tổng hợp trên cơ sở oxyt cacbon, rượuMethanol được quan tâm hàng đầu bởi vì hàng loạt ứng dụng to lớn của nó. Methanol là một hợp chất hữu cơ quan trọng trong ngành hóa tổng hợp. Từnăm 1974 đến năm 1985 người ta đã xây dựng 14 phân xưởng sản xuất Methanoltrên cơ sở khí tổng hợp. Sản lượng của Methanol hàng năm tăng đáng kể: năm 1988là 19 triệu tấn, năm 1989 là 21 triệu tấn. Điều đó có nghĩa là mỗi năm tăng 10% sảnlượng Methanol. I. TÍNH CHẤT CỦA METHANOL Methanol là một chất lỏng không màu, có tính độc cao, có mùi tương tựEtanol, tan trong nước, rượu, benzen, ester và trong nhiều dung môi hữu cơ khácnhưng ít hòa tan trong các chất béo và dầu nhưng lại hòa tan tốt các loại nhựa. Một số tính chất vật lý cơ bản của Methanol: • 65,5oC Nhiệt độ sôi: • Nhiệt độ đóng rắn: -97oC • Ap suất tới hạn: 8,097 MPa 1 • 239,490C Nhiệt độ tới hạn: Methanol là một chất dễ cháy, tạo hỗn hợp nổ với không khí với hàm lượng 6 -34,7% thể tích.II. ỨNG DỤNG CỦA METHANOL Methanol là một trong những nguồn nguyên liệu hóa học ban đầu quan trọng . • Khoảng 85% lượng methanol sản xuất được sử dụng trong công nghiệp hóa dầu như là một nguyên liệu bắt đầu cho quá trình tổng hợp như dùng để : o Sản xuất Formaldehyd: chiếm khoảng 40% o Sản xuất MTBE o Sản xuất acid acetic: chiếm khoảng 9% o Sản xuất Metyl metacrylat , dimetyl terephtalat ... o Sản xuất xăng (công nghệ MTG), sản xuất olefin (công nghệ MTO) • Methanol còn được sử dụng làm dung môi tuy nhiên do có tính độc cao nên vấn đề sử dụng methanol tinh khiết cho ứng dụng này bị giới hạn. • Một phần nhỏ Methanol sử dụng cho mục đích năng lượng • Methanol được sử dụng trong các hệ thống làm lạnh • Methanol còn được sử dụng như là một chất chống đông • Methanol được sử dụng để bảo vệ các đường ống dẫn khí tự nhiênIII. SẢN XUẤT METHANOL Hiện nay Methanol (MeOH) được sản xuất chủ yếu từ khí tổng hợp. Trongmục đích sản xuất MeOH, khí tổng hợp có thể đi từ khí tự nhiên, naphta, dầu đốtnặng, than ... Tuy nhiên, người ta sản xuất khí tổng hợp chủ yếu từ khí tự nhiên. 1. Các phản ứng của quá trình Các phản ứng hình thành MeOH từ khí tổng hợp bao gồm: ⇔ CH3OH ∆H300K = - 90,77 kJ/mol (1) CO + 2 H2 CO2 + 3 H2 ⇔ CH3OH ∆H300K = - 49,16 kJ/mol (2) + H2O ⇔ CO + H2 ∆H300K = + 41,61 kJ/mol (3) CO2 + H2 2 CO được tạo ra từ phản ứng (3) sẽ tiếp tục tham gia tạo thành MeOH theophản ứng (1). Ngoài ra còn có các phản ứng phụ như: CO + 3 H2 ⇔ CH4 + H2O CO2 + 4 H2 ⇔ CH4 + 2 H2O n CO + (2n+1) H2 ⇔ CnH2n+2 + n H2O ⇔ CnH2n+1OH + (n-1) H2O n CO + 2n H2 2 CO + 4H2 ⇔ CH3-O-CH3 + H2O Đồng thời MeOH tạo thành lại tiếp tục chuyển hóa thứ cấp: ⇔ CH3-O-CH3 + H2O 2 CH3OH CH3OH + H2 ⇔ CH4 + H2O ⇔ CH3(CH2)nOH + n H2O CH3OH + n CO + 2n H2 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình 2.1. Nhiệt độ: Phản ứng (1) tổng hợp MeOH từ khí tổng hợp là một phản ứng toả nhiệtđồng thời kèm theo sự giảm thể tích nên theo nguyên lý cân bằng Le Chattelier thìphản ứng tiến hành thuận lợi ở nhiệt độ thấp và áp suất cao. Nếu tăng nhiệt độ thìcân bằng chuyển dịch về phía phân ly MeOH, hiệu suất quá trình giảm. T0C Thật vậy: Kp 200 0,34 1,1.10-3 300 Tuy nhiên nếu nhiệt đ ...