Download miễn phí Đồ án Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành xantat
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 5
I. Tổng quan về cacbon disunphua. 5
1.Giới thiệu về cacbon disunphua 5
2. Tính chất vật lý của CS2 5
3. Tính chất hoá học 8
4. Quá trình sản xuất cacbon disunphua 11
5. Ảnh hưởng của CS2 đến môi trường trong quá trình cách bảo quản, vận chuyển 13
II. Tổng quan về một số dẫn xuất của cacbon disunphua. 14
1. Một số các hợp chất xantat thường gặp 14
2. Tổng hợp các hợp chất xantat (dithiocacbonat) 17
3.Quá trình xantat hóa xenluloza 19
4. Ứng dụng của một số các dẫn xuất cacbon disunphua 24
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 28
A. Một số tính chất của của nguyên liệu dùng để tổng hợp 28
B. Phương pháp tổng hợp các hợp chất xantat. 29
CHƯƠNG 3: THẢO LUẬN 33
1. Ảnh hưởng của tỷ lệ mol CS2 : KOH. 33
2. Ảnh hưởng của lượng rượu dùng để phản ứng 34
3.Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất quá trình. 36
4. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng. 37
KẾT LUẬN 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40
http://s1.liketly.com/flash/edoc/web-viewer.html?file=jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-demo-2016-02-05-do_an_nghien_cuu_cac_yeu_to_anh_huong_den_qua_trinh_hinh_tha_DtyDrbpLXl.png /tai-lieu/do-an-nghien-cuu-cac-yeu-to-anh-huong-den-qua-trinh-hinh-thanh-xantat-87574/ Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn. Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ra CO2 và H2S:
CS2 + 2H2O CO2 + 2H2S
Cacbonyl sunphua là một chất trung gian quan trọng và được tạo ra nhờ phản ứng thuỷ phân:
CS2 + H2O COS + H2S
COS + H2O CO2 + H2S
Ở nhiệt độ trên 150 – 200o C quá trình chuyển hoá xảy ra hoàn toàn.
Ở nhiệt độ trên 200oC và có sự tham ra của xúc tác sunphua kim loại thì CS2 bị khử bởi H2 để tạo ra các sản phẩm đa dạng: dimetyl sunphua, metan, H2S...
4. Quá trình sản xuất cacbon disunphua [1].
Cacbon disunphua được sản xuất trên thị trường nhờ phản ứng của lưu huỳnh với than hay metan. Entan, propan cũng được sử dụng để sản xuất cacbon disunphua nhưng hạn chế hơn nhiều so với metan. Quá trình sản suất cacbon disunphua từ metan được sản xuất đầu tiên vào những năm 1950, và công nghệ này đã thay thế cho quá trình sản xuất từ than. Tại những vùng mà không có sẵn khí tự nhiên thì quá trính sản xuất từ than lại chiếm ưu thế.
Phản ứng của lưu huỳnh với than và metan được nghiên cứu theo phương trình sau:
C(khí) + 2S(khí) CS 2(khí)
CH4(khí) + 4S(khí) CS2(khí) + 2H2S
Hiệu suất cực đại theo phương pháp sản xuất từ than là 91% tại nhiệt độ 720oC. Đối với metan thì quá trình xảy ra hoàn toàn tại nhiệt độ 300oC. Thực tế, vận tốc phản ứng sẽ lớn tại nhiệt độ cao. Các phản trên đều thu nhiệt, chính vì thế ta phải gia nhiệt nóng chảy và bay hơi lưu huỳnh trước khi đưa vào tháp phản ứng.
Nhiệt động của quá trình phân tách lưu huỳnh được xác định bởi nồng độ phân tử lưu huỳnh S2.. Ở nhiệt độ cao và áp suất thấp thì thu được nồng độ S2 tương đối lớn từ quá trình nhiệt phân lưu huỳnh. Do đó ta có phương trình vận độ phản ứng:
V= k CCH4.CS2
Trong đó k là hằng số vận tốc phản ứng.
Theo phương trình vận tốc phản ứng Arrhenius thì hằng số tốc độ phản ứng được xác định theo phương trình:
k = 1,9.106.exp( -5200 / RT ) mol.h-1.cm-3 kPa-2
Nếu có xúc tác silicagel :
k = 7,7. 102. exp( -2800/RT ) mol.h-1.g-1kPa-2
Công nghệ sản xuất cacbon disunphua từ than đá đã được phát triển vào những năm 1839 và ngày nay nó đã được cải tiến. Phản ứng được tiến hành trong bình cong và được gia nhiệt bên ngoài, lưu huỳnh được gia nhiệt nóng chảy, hoá hơi được đưa vào bình phản ứng. Trong bình phản ứng thì lưu huỳnh sẽ phản ứng với lớp than cố định ở nhiệt độ 850 – 900oC, sản phẩm thu được bao gồm CS2, COS, H2S, khí trơKhí sản phẩm cho qua các thiết bị làm lạnh, thiết bị rửa và thiết bị thu hồi dầu. CS2 thô sẽ được xử lý sâu bằng quá trình chưng cất để thu được cacbon disunphua tinh khiết. Các sản phẩm phụ được mang xử lý để tránh ô nhiễm môi trường.
Do nhu cầu sử dụng cacbon disunphua tăng rất nhanh vào những năm 1940, và do hạn chế của quá trình sản xuất từ than nên cần có một quy mô sản xuất lớn. Khí tự nhiên là nguồn nguyên liệu có sẵn, rẻ và năng lượng cấp cho quá trình sản xuất phù hợp để sản xuất cacbon disunphua. Do đó công nghệ này đã được phát triển mạnh mẽ và đã đáp ứng được nhu cầu sử dụng cacbon disunphua. Quá trình chế biến này dựa vào phản ứng xúc tác của CH4 và S.
Metan được làm sạch (>95%) được gia nhiệt đến 250 oC và được đưa vào vùng đối lưu của lò phản ứng. Lò phản ứng gồm hai vùng: vùng đối lưu và vùng bức xạ. Metan được trộn với lưu huỳnh lỏng được đưa vào trong ống ruột gà đặt trong vùng bức xạ. Lưu huỳnh được bay hơi và nhiệt độ của hỗn hợp đạt được lên tới 550-660oC, áp suất 400-700 kPa. Lưu huỳnh thường được dùng dư thêm 5% để đảm bảo cho độ chuyển hoá cao và giảm thiểu lượng cốc, nhựa. Sản phẩm thô được qua phân xưởng xử lý sâu để thu được CS2 tinh khiết.
Cacbon disunphua còn có thể sản xuất từ các nguyên liệu khác như: metan và H2S; cốc, than và SO2; các hyđrocacbon lỏng với lưu huỳnh; hyđrocacbon với SO2, CO và S. Nhưng hầu hết các nguồn liệu này đều cho hiệu suất thấp
5. Ảnh hưởng của CS2 đến môi trường trong quá trình cách bảo quản, vận chuyển[1].
Cacbon disunphua ở trong môi trường được thải ra từ cơ thể động vật, từ các nhà máy hoá chất, đặc biệt từ quá trình phun trào của núi nửa. Trong công nghiệp thì CS2 được tạo ra từ quá trình khí hoá, nhiệt phân các nhiên liệu than trong sự có mặt của các hợp chất chứa lưu huỳnh và từ các nhà máy thu hồi lưu huỳnh và từ quá trình sử dụng CS2. Nồng độ CS2 trong những vùng hẻo lánh là 3.10-5ppm, trong các khu công nghiệp 7.10-5- 30.10-5ppm.
Cacbon disunphua có thể tách ra khỏi dòng khí nhờ quá trình hấp thụ dầu, hấp phụ trên than hoạt tính. Phương pháp phổ biến để thu hồi CS2 và COS trong các nhà máy thu hồi lưu huỳnh là hyđro hoá và thuỷ phân để tạo thành khí cacbonic và hyđro sunphua. Sau đó H2S được thu hồi bằng quá trình hấp thụ trong dung dịch kiềm.
Để phát hiện sự có mặt của CS2 người ta thường dùng phản ứng của CS2 với dietyl amin với sự tham gia của muối đồng khi đó sẽ tạo ra đồng dietyl- -dithiocacbanat có màu vàng. Bằng phép phân tích hồng ngoại ta có thể phát hiện được CS2 với độ nhảy 0,5 ppm.
Cacbon disunphua là hoá chất rất nguy hiểm, nó có độ độc hại trung bình và rất dễ cháy. Vì thế cacbon disunphua luôn được bảo quản và vận chuyển trong hệ thống kín và áp suất lớn hơn áp suất khí quyển để tránh không khí lọt vào. Các thiết bị tồn chứa luôn được tiếp đất nhằm tránh hiện tượng tích điện.
II. Tổng quan về một số dẫn xuất của cacbon disunphua.
1. Một số các hợp chất xantat thường gặp[1, 2 , 3 ,4 ].
Công thức cấu tạo của xantat :
R : thường là gốc alkyl, M= Na, K.
Các hợp chất xantat thường tồn tại ở trạng thái dung dịch hay dạng rắn. Ở dạng rắn chúng có dạng tinh thể màu vàng nhạt, dạng bột, hay viên. Tất cả các hợp xantat đều có mùi khó chịu, mang đặc trưng của các hợp chất chứa lưu huỳnh ( giống mùi của bắp cải thối rữa ) và chúng đều hút ẩm. Tốc độ hóa hơi của các xantat là rất thấp vì thế áp suất hơi của chúng gần như bằng không. Các dung dịch xantat thường có pH từ 8-13. Việc xác định nhiệt độ sôi của các chất xantat là rất khó vì khi gia nhiệt thì chúng sẽ bị phân hủy vì thế người ta chỉ xác định được nhiệt độ phân hủy của các chất này. Hầu hết các hợp chất xantat của kim loại kiềm đều tan tốt trong nước, độ hòa tan của và các thông số vật lý của xantat được đưa ra trong bảng 4.
Bảng 4: Một số các tính chất vật lí của các hợp chất xantat
Tên
CTPT
Khối lượng phân tử
Nhiệt độ nóng chảy,oC
Nhiệt độ sôi chảy,oC
Nhiệt độ phân hủy,oC
Tỷ trọng tương đối trạng thái rắn
Tỷ trọng tương đối dung dịch
Độ hoà tan trong 100g
nước,
Natri etyl xantat
C3H5OS2Na
144,19
69-69,5
_
_
1,263
1,046(10%)
1,119(25%)
1,171(35%)
52g ở
20oC
Kali etyl xantat
C3H5OS2K
160,3
225-226
_
210-225
1,56
1,046(10%)
1,120(25%)
1,72(35%)
19,6 ở 25oC
Natri iso propyl xantat
C4H7OS2Na
158,32
124
_
150
_
_
31 ở 20oC
46 ở 24oC
Kali isopropyl xantat
C4H7OS2K
174,32
278-282
_
230-275
_
_
16,6 ở 0oC
37,2 ở 35oC
Natri n-butyl xantat
C5H9OS2Na
174,24
71,5-75
_
_
_
_
20 ở 20oC
76,2 ở 35oC
Kali n-butyl xantat
C5H9OS2K
188,36
255-256
_
235-255
_
_
32,4 ở 20oC
48 ở 35oC
Natri sec-butyl xantat
C5H9OS2Na
174,24
_
_
_
_
1,038(10%)
1,069(25%)
1,133(35%)
40 ở 20oC
Kali amyl xantat
C6H11OS2K
202,39
>270
_
260-270
0,7
1,04(10%)
1,12(35%)
34 ở
20oC
43,5 ở
35oC
Ngoài ra chúng còn tan trong một số các chất lỏng khác như là rượu, axeton, pyridin. Không tan trong các dung môi không phân cực (xăng, ligroin).
Các hợp chất xantat thường có độ tinh khiết 90-95%. Ngoài ra chúng còn chứa một số các sản phẩm phụ của phản ứng tổng hợp như là: kiềm dư, nước hyđrat hóa, một số các sản phẩm phân hủy CS2, COS, rượu, Na2SO4, Na2CO3 , Na2S
Ở trạng thái rắn hay dung dịch thì tương đối ổn định nếu chúng được bảo trong các điều kiện tốt. Ở pH 13 thì đối với các dụng dịch xantat dễ dàng bị phân hủy tạo thành cacbon disunphua. Nếu gia nhiệt cho các hợp chất xantat thì quá trình phân hủy này cũng dễ dàng xảy ra. Đối với các xantat khan nếu tiếp xúc với không khí ẩm thì sự phân hủy cũng xảy ra. Quá trình phân hủy tạo ra CS2 này rất nguy hiểm vì cacbon disunphua là một chất cực kì dễ cháy, nó có giới hạn nổ tương đối rộng và nhiệt độ tự bốc cháy thấp( 100oC ), điểm chớp cháy cốc kín -30oC. Giới hạn nổ dưới 1-1,3% (CS2), giới hạn nổ trên 50% (CS2 ). Nhiệt độ tự bốc cháy của các xantat kim loại kiềm khan là 250oC. Các bụi xantat cũng tạo cũng có thể tạo ra hỗn hợp cháy nổ với không khí. Để đánh giá về mức độ cháy nổ của các hợp chất xantat người ta thường dựa vào một số các yếu tố: kích thước hình dạng của các dạng hạt xantat, bản chất của các chất không tinh khiết, nồng độ oxy, độ ẩm ướt.
Một số sản phẩm của quá trình phân hủy nhiệt: CS2, COS, rượu 1chức ,2chức, các anhyđrit, H2S, K2S, CO, CO2, SOx
Các hợp chất xantat là các chất gây hại đến sức khỏe con người. Nó có thể hấp thụ qua da, hay theo đường hô hấp gây tổn thương đến hệ thần kinh gây ra triệu chứng đau đầu chóng mặt, mệt mỏi, da bị khô. Nếu nồng độ lớn có thể gây tử vong. Vì thế khi tiếp xúc các hóa chất này cần đeo gang tay, khẩu trang.
Cần bảo quản các hợp chất xantat tại nơi khô ráo, thoáng mát, để trong các thiết bị có làm mát bằng nước lạnh bên ngoài, không nên đựng trong cá...
