GIÁO TRÌNH TỔNG HỢP HỮU CƠ – HÓA DẦU part 4

. Trong trường hợp này mức độ chuyển hóa có thể là khác nhau (thường từ 95 – 99%) còn các chất trung gian có thể đưa trở lại oxy hóa cùng với tác nhân không chuyển hóa. Các quá trình trên hướng vào chủ yếu để tổng hợp các hợp chất trung gian có khả năng phân rã hay oxy hóa tiếp tục (hydropexoxyt, rượu, xeton, axit béo cao phân tử). Vì vậy mức độ chuyển hóa giữ vai trò rất quan trọng và nó được khống chế trong khoảng từ 5 – 30% ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
GIÁO TRÌNH TỔNG HỢP HỮU CƠ – HÓA DẦU part 4dù nó có thể ảnh hưởng lên các chỉ tiêu khác (làm chậm phản ứng, làmkết tủa xúc tác). Trong trường hợp này mức độ chuyển hóa có thể làkhác nhau (thường từ 95 – 99%) còn các chất trung gian có thể đưa trởlại oxy hóa cùng với tác nhân không chuyển hóa. Các quá trình trên hướng vào chủ yếu để tổng hợp các hợp chấttrung gian có khả năng phân rã hay oxy hóa tiếp tục (hydropexoxyt,rượu, xeton, axit béo cao phân tử). Vì vậy mức độ chuyển hóa giữ vaitrò rất quan trọng và nó được khống chế trong khoảng từ 5 – 30%. Ởđây cần phải thực hiện quá trình tái sinh và hoàn lưu tác nhân khôngchuyển hóa và các quá trình này cần được tối ưu hóa bằng giản đồ biểudiễn quá trình phụ thuộc của tính chọn lọc vào mức độ chuyển hóa. Nhiệt độ là yếu tố gây ảnh hưởng lớn đến tính chọn lọc vì có quátrình khác biệt về năng lượng hoạt hóa của các giai đoạn quá trình.Năng lượng hoạt hóa phản ứng phụ thường cao, vì vậy ưu thế của nósẽ tăng cùng với quá trình tăng nhiệt còn tính chọn lọc thì giảm. Nhưvậy mỗi một quá trình đều có một vùng nhiệt độ tối ưu xác định bởi tỉ lệthích hợp giữc tốc độ oxy hóa và tính chọn lọc.Hệ thống thiết bị phản ứng oxy hóa Phần lớn các quá trình oxy hóa đều tiến hành trong pha lỏng bằngcách sục không khí (đôi khi là O2 kỹ thuật) qua tác nhân hữu cơ banđầu, ở đó sẽ từ từ tích tụ các sản phẩm của phản ứng. Nếu lựa chọnnhiệt độ dựa vào cường độ và tính chọn lọc của quá trình thì áp suất sẽđược chọn sao cho hỗn hợp phản ứng tồn tại ở trạng thái lỏng. Đối với thiết bị công nghiệp, thường sử dụng nhất là các tháp sục khíchiều cao từ 10 – 15m và đường kính 2 – 3m, trong vài trường hợpchúng có thể được phân thành nhiều đoạn bởi các mâm chóp hay lướinằm ngang hoặc là chúng được nối với nhau tạo thành hệ gồm nhiềugiai đoạn nối tiếp nhau. Do axit cacboxylic ăn món được thép thườngnên để chế tạo thiết bị phải sử dụng thêm Al, Titan hay một vài hợp kimcủa thép bền với tác dụng của axit hữu cơ.Điều quan trọng nhất là phương pháp loại một lượng lớn nhiệt tỏa ra.Có một số hệ thống với cơ cấu trao đổi ở bên trong và do đó làm cơ cấuthiết bị thêm phức tạp. Để làm đơn giản hơn kết cấu thiết bị thường chobộ phận trao đổi nhiệt nằm bên ngoài và chất lỏng hoàn lưu sẻ chảyqua nó. Tiện lợi hơn hết là dùng nhiệt để nung nóng hydrocacbon banđầu hay dung dịch được ngưng từ khí thoát ra qua bình ngưng và đưatrở về thiết bị phản ứng. Tất nhiên trong 1 số cơ cấu mới làm được ởnhiệt độ cao 1500C thì nhiệt phản ứng sẽ dùng để sản suất hơi nướccòn áp suất được dùng để phân chia một phần hỗn hợp hay để làmlạnh,... Trên hình 2.6a biểu diễn thiết bị điển hình cho quá trình oxy hóa giánđoạn với bộ phận làm lạnh đặt ở bên ngoài và chất lỏng hoàn lưu qua 70sinh hàn nước. Quá trình hoàn lưu có thể tiến hành theo phương phápngược dòng do tỉ trọng của chất lỏng khác nhau ở trong tháp và trongcơ cấu hoàn lưu. Tác nhân ban đầu sẽ cho vào thiết bị khi chấm dứtnguyên công trước đó và được nung nóng đến nhiệt độ cần thiết (trongthời gian này nước trong bộ phận làm lạnh sẽ chuyển thành hơi) sau đóbắt đầu đưa không khí vào. Các cơ cấu phân phối trong thiết bị thườngở dạng ống chùm, sàng hay mâm lưới. Sự tiến hành liên tục của quá trình ở 1 tháp sục duy nhất sẽ có thểthực hiện khi điều chế các sản phẩm bền với quá trình oxy hóa tiếp tục(axit axetic, các axit thơm). Trong trường hợp này chất oxy hóa vàkhông khí được đưa trực tiếp vào phần dưới thiết bị phản ứng còn sảnphẩm thi thu hồi ở phía trên (hình 2.6b). Việc loại nhiệt tỏa ra sẽ đượctiến hành bằng bất kì phương pháp nào đã nêu trên nhưng trên hình sẽkhông biểu diễn cấu tạo trong của bộ phận làm nguội. Nếu độ chọn lọc của phản ứng phụ thuộc mạnh vào mức độ chuyểnhóa của tác nhân ban đầu thì việc sử dụng 1 tháp sục duy nhất sẽkhông thuận lợi đối với quá trình liên tục do quá trình trộn lẫn mạnh củachất lỏng. Trên hình 2.6c biểu diễn cascad của các tháp sục: hỗn hợp phảnứng lỏng sẽ lần lượt chảy từ tháp này sang tháp khác còn không khí thìđược cho vào từng tháp một. Ở đây trình bày phương pháp tách nhiệtbằng cách dùng nhiệt để làm bay hơi hydrocacbon hay dung dịch. Hơicủa chúng sẽ được ngưng tụ ở trong bình ngưng nằm phía dưới mỗitháp và quá trình ngưng tụ xảy ra trong thiết bị phản ứng. Trên hình 2.6d biểu diễn một dạng thiết bị phản ứng liên tục khác choquá trình oxy hóa là tháp mâm. Trong đó, chất lỏng sẽ chảy từ trênxuống dưới, từ mâm một sang mâm khác còn không khí thì chuyểnđộng ngược lại từ dưới lên trên. Đối với bộ phận làm lạnh dạng ốngxoắn được bố trí ở trong lớp chất lỏng trên mỗi mâm và nước sẽ chảybên trong ống. Ngoài ra có thể đặt bộ phận làm lạnh ở ngoài, khi đóchất lỏng trên mỗi mâm sẽ chảy qua từng bộ phận làm nguội riêng. Trong tất cả các thiết bị phản ứng ở chế độ gián đoạn và liên tục, cácquá trình oxy hóa sẽ được điều chỉnh bằng cách thay đổi ...