H
2
O
kk (O
2
)
HCl
C
2
H
4
mặt sàng phân phối khí
cyclon tách sản phẩm
sản phẩm

Hình 10 : Thiết bị phản ứng oxyclo hóa hiện đại
II. Quá trình clo hóa các hydrocacbon thơm
Gồm 3 quá trình chính
- thế nguyên tử H trên nhân thơm bằng nguyên tử Cl
- cộng nguyên tử Cl vào nhân thơm
- thế nguyên tử H trên mạch nhánh bằng nguyên tử Cl
1. Thế nguyên tử H trên nhân thơm bằng nguyên tử Cl
Phản ứng
Đặc điểm
- phản ứng xảy ra trong pha lỏng trong các dung môi như clorofoc CHCl
3
, CS
2
và là
một phản ứng tỏa nhiệt
32

6
+ Cl
*
→ C
6
H
6
Cl
*

C
6
H
6
Cl
*
+ Cl
2
→ C
6
H
6
Cl
2
+ Cl
*
→ C
6
H
6

H
6
Cl
5
*
+ Cl
2
→ C
6
H
6
Cl
6
+ Cl
*
3. Thế trên mạch nhánh
Phản ứng này xảy ra ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ phản ứng thế vào nhân thơm
và phản ứng xảy ra theo cơ chế chuỗi gốc khi được chiếu sáng. Và để tránh thế vào
nhân thơm người ta không dùng xúc tác.
Cl
2
+ hγ → 2 Cl
*
C
6
H
5
CH
3
+ Cl

đánh giá cao vì:
• Các sản phẩm của quá trình oxy hóa là những hợp chất có giá trị như rượu,
phenol, aldehyt, ceton, acid hữu cơ, các nitril là những sản phẩm trung gian
của tổng hợp hữu cơ, dung môi, các monome và nguyên liệu để sản xuất
polyme, chất hóa dẻo
• Nguyên liệu cho quá trình oxy hóa rất đa dạng: parafin, olefin, alkylbenzen,
hydrocacbon thơm
• Quá trình phản ứng đa dạng: đồng thể hoặc dị thể
• Tác nhân oxy hóa rẻ tiền và dễ tìm: phần lớn sử dụng O
2
không khí
Định nghĩa: Trong hóa hữu cơ, quá trình oxy hóa được định nghĩa là quá trình
chuyển hóa các hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của tác nhân oxy hóa.
Khác với hóa vô cơ, phản ứng oxy hóa trong hữu cơ thường không kèm theo sự
thay đổi hóa trị các nguyên tố. Ngoài ra còn có những phản ứng oxy hóa mà trong đó
số nguyên tử Oxy trong phân tử chất phản ứng không thay đổi.
Ví dụ:
II. Phân loại
Tùy thuộc vào trạng thái, điều kiện tiến hành, người ta phân loại quá trình oxy
hóa theo nhiều cách khác nhau.
• Quá trình oxy hóa liên tục hoặc gián đoạn
• Quá trình pha lỏng hay pha khí
1
CH
3
OH + 1/2 O
2
HCHO + H
2
O

Đây là phản ứng oxy hóa mà sản phẩm thu được có số nguyên tử C bằng với số
nguyên tử C có trong hợp chất ban đầu; được chia làm 2 nhóm:
- oxy hóa theo nguyên tử C no trong các parafin, Napten, Olefin, alkyl của
vòng thơm và các dẫn xuất như rượu, aldehyt
Ví dụ:
1)
2)
3)
2
- tiêu hao nguyên liệu
- tỏa nhiệt lớn→ khó khống chế
giảm hiệu suất sản phẩm chính
+O
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CHCH
3
OH
CH

CHO COOH
4)
- oxy hóa theo các nối đôi tạo thành
α
-oxyt (quá trình epoxi hóa), các hợp chất
cacbonyl hay glycol
Ví dụ:
1)
2)
3)
2.2. Phản ứng oxy hóa phân hủy
Là quá trình xảy ra với sự phá vỡ mối liên kết C-C trong các hydrocacbon như
RH
p
, RH
N
, RH
o
, RH
a
. Sự phân hủy sẽ xảy ra ở các liên kết C-C, C=C, C
thơm
- C
thơm
.
Ví dụ:
1)
2)
3)
2.3. Phản ứng oxy hóa kết hợp (hay ngưng tụ)

RCOCH
3
R - CH = CH
2
+ H
2
O
2
R CH CH
2
OH OH
+ 0,5 O
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
+ 2,5 O
2
2CH
3
COOH + H
2
O
HOOC - (CH
2

ROOR + H
2
O
III. Tác nhân oxy hóa
Trong kỹ thuật phòng thí nghiệm, thường hay dùng các tác nhân oxy hóa là
KMnO
4
, K
2
Cr
2
O
7
, Na
2
Cr
2
O
7
, MnO
2
, Cr
2
O
3
, Nhưng trong công nghiệp người ta cố
gắng sử dụng các tác nhân oxy hóa rẻ tiền, thường sử dụng:
• O
2
phân tử : là tác nhân phổ biến nhất, được sử dụng ở dạng không khí hoặc O

Một vài phản ứng oxy hóa:
STT
Phản ứng
-∆H
298
(kJ/mol)
1
RCH
2
R + 0,5 O
2
→ RCH OHR
146 ÷188
2
RCH
2
R + O
2
→ RCOR + H
2
O ≈ 355
3
RCH
3
+ O
2
→ RCHO + H
2
O
284 ÷ 336

2
O
3
+ 3 H
2
O
R CH CH
2
O
R - CH = CH
2
+ H
2
O
2
+ H
2
O
R CH CH
2
O
R - CH = CH
2
+ H
2
O
2
+ H
2
O

COOH
COOH
+ HNO
3
+ 2 NO + 2 H
2
O
6
RCH
2
CH
2
R + 1,5O
2
→ 2RCOOH + H
2
O
982 ÷ 1003
7 1807
8
CH
2
=CH
2
+ 0,5 O
2
→ CH
3
CHO
218,2

)
hay trên nguyên tử O (như ROO
•
, RO
•
)
• Phản ứng oxy hóa chuỗi gốc được chia làm 2 nhóm:
1. Phản ứng tự oxy hóa hay oxy hóa nhiệt
2. Phản ứng với xúc tác muối của các kim loại dễ thay đổi hóa trị (Co, Mn )
II. CƠ CHẾ TẠO THÀNH CÁC SẢN PHẨM CỦA SỰ OXY HÓA
1. Hydroperoxyt
• Là sản phẩm đầu tiên của quá trình oxy hóa hydrocacbon
R
•
+ O
2
→ ROO
•
(1)
ROO
•
+ RH → ROOH + R
•
(2)
hydroperoxyt
6
O
2
OH
O

tụ sản phẩm của phản ứng
o Nhiệt độ của quá trình phụ thuộc cường độ và tính chọn lọc của quá trình
o Ap suất được chọn để duy trì hỗn hợp phản ứng ở pha lỏng
• Thiết bị phản ứng:
7
Alkan + O
2
HP
Rượu
Ceton
Rượu
Ceton
+ O
2
ArCH
3
- H
2
O
+ O
2
ArCH
2
OOH
ArCHO
ArCOOH
- 1/2 O
2
RH
P

Quá trình oxy hóa là quá trình toả nhiệt vì vậy vấn đề thu hồi nhiệt và tận dụng
nhiệt là rất quan trọng.
Cách bố trí hệ thống trao đổi nhiệt có thể đặt bên trong TBPƯ nhưng làm cho
cơ cấu thiết bị thêm phức tạp; thông thường hệ thống trao đổi nhiệt đặt ở bên ngoài và
chất lỏng hoàn lưu sẽ chảy qua nó.
Nhiệt thu hồi được dùng để:
o Nung nóng chất lỏng tuần hoàn
o Nung nóng nguyên liệu hydrocacbon ban đầu
o Nung nóng dung dịch được ngưng từ khí thoát ra ở đỉnh tháp và đưa trở
về TBPƯ.
o Sản xuất hơi nước
• Một số dạng TBPƯ
a. Thiết bị tiến hành gián đoạn dạng tháp có bộ phận làm nguội đặt ở
ngoài
b. Thiết bị dạng tháp cho các quá trình liên tục với bộ phận làm lạnh
trong
c. Cascad của các tháp với bộ phận làm lạnh hơi
d. Tháp mâm
8
Hình 1: Hệ thiết bị phản ứng đối với quá trình oxy hóa ở pha lỏng bằng O
2
phân tử
• Một số điểm cần chú ý:
o Quá trình oxy hóa sẽ được điều chỉnh bằng cách thay đổi tốc độ vào của
tác nhân oxy hóa cũng như nguyên liệu hữu cơ.
o Nhiệt độ thường được đo tại một vài điểm trên chiều cao của TBPƯ.
o Hỗn hợp phản ứng được lấy đem phân tích sau một thời gian nhất định.
9
H
2

H
2
O
hỗn hợp
ban đầu
O
2
(kk)
sản phẩm
khí
d )
IV. QUÁ TRÌNH OXY HÓA ĐIỀU CHẾ HYDROPEROXYT (HP)
1. Ưng dụng của HP
o Làm nguyên liệu tổng hợp hữu cơ:
Ví dụ: trong công nghiệp HP izopropylbenzen (Cumol) được điều chế với sản
lượng lớn để tổng hợp phenol và aceton.
o Làm tác nhân oxy hóa cho quá trình epoxy hóa như HP etylbenzen, HP iso butan
2. Đặc điểm của quá trình điều chế HP
• Tác nhân oxy hóa cho quá trình thường sử dụng không khí
• Khi oxy hóa hydrocacbon thì các HP được tạo thành theo cơ chế gốc tự do.
• Một số chất ức chế như phenol, olefin, hợp chất chứa S sẽ kìm hãm mạnh quá
trình, gây ra hiện tượng gián đoạn cảm ứng, tức là làm chậm thời gian cảm ứng.
Vì vậy nguyên liệu cần phải được làm sạch kỹ để loại các tạp chất không mong
muốn. Đồng thời bổ sung HP sản phẩm vào nguyên liệu ban đầu để giảm hiện
tượng gián đoạn cảm ứng, tăng thời gian cảm ứng.
• Độ chọn lọc HP sẽ tăng nếu giảm nhiệt độ phản ứng và độ chuyển hóa. Mức
giảm nhiệt độ được khống chế theo mức độ tích tụ HP để làm chậm tốc độ phân
10
CH
3

=CH-CH
3
ROH + CH
3
- CH - CH
2
O
huỷ HP. Còn mức giảm mức độ chuyển hóa sẽ giúp hạn chế sự chuyển hóa tiếp
tục của HP.
• Áp suất của quá trình được duy trì sao cho hỗn hợp phản ứng ở trạng thái lỏng
và làm giảm sự lôi cuốn các chất theo khí thoát ra. Chẳng hạn như:
o Quá trình oxy hóa isopropylbenzen thành HP isopropylbenzen được tiến
hành ở áp suất : 0,3 ÷ 0,5 MPa.
o Nhưng đối với quá trình oxy hóa isobutan thành HP isobutan được tiến
hành ở áp suất : 5 ÷ 8 MPa.
• TBPƯ: có thể sử dụng tháp mâm loại (d) hay Cascad các tháp loại (c)
3. Công nghệ tổng hợp phenol và aceton bằng phương pháp Cumol
a) Tính chất của phenol C
6
H
5
OH
• Ơ điều kiện thường tồn tại ở dạng tinh thể có t
nc
= 42
o
C; t
s
= 181,4
o

SO
4
) các HP alkylaren sẽ bị
phân huỷ thành phenol và hợp chất cacbonyl. Phản ứng diễn ra theo cơ chế phức
tạp dạng ion với chất trung gian là các cation.
d) Sơ đồ công nghệ:Quá trình sản xuất phenol và aceton bằng phương pháp
Cumol được chia thành các giai đoạn:
o Điều chế iso propylbenzen (chương alkyl hóa)
o Tổng hợp HP của iso propylbenzen
o Phân huỷ HP iso propylbenzen bằng acid thành phenol và aceton
o Chưng tách sản phẩm
d1. Tổng hợp HP của iso propylbenzen:
Sự oxy hóa tiến hành trong tháp phản ứng loại mâm (1) có chứa các bộ phận
làm lạnh; nhờ vậy mà nhiệt độ chất lỏng từ 120
0
C ở trên tháp giảm xuống 105
o
C ở đáy
12
- H
+
OH
có sự
hoán vị
+ H
+
OOH
CH
3
- C - CH

2
O
O
CH
3
– C - CH
3
O
+
-H
2
O
+
- H
CH
3
– C - CH
3
OH
tháp. Không khí sau khi làm sạch sơ bộ để tách chất bẩn và sấy nóng sẽ được cho vào
phía dưới tháp cỡ 0,4MPa. Isopropylbenzen (IPB) tinh khiết và lượng bổ sung HP IPB
giúp kích thích giai đoạn ban đầu của sự oxy hóa từ bồn chứa (5) sẽ cho qua thiết bị
trao đổi nhiệt (4) từ đây đưa vào mâm trên cùng của TBPƯ. Không khí chuyển động
ngược chiều với chất lỏng đồng thời sục vào trong chất lỏng trên các mâm của tháp.
Khi đó không khí sẽ lôi cuốn theo nó hơi IPB và các sản phẩm phụ dễ bay hơi (như
acid formic, formaldehyt) và sẽ ngưng tụ trong thiết bị làm lạnh (2). Không khí còn dư
sẽ được thải ra ngoài khí quyển còn phần ngưng tụ sẽ được tách acid formic bằng dung
dịch nước kiềm tiến hành ở thiết bị tách rửa (3). Lớp hydrocacbon thì cho qua bồn
chứa (5).
Chất oxy hóa từ phía dưới tháp (1) chứa cỡ 30% HP IPB sẽ trao đổi nhiệt với

Có 2 loại thiết bị được dùng để phân huỷ HP:
14
H
2
O
H
2
SO
4
aceton
HP
HP
H
2
SO
4
H
2
O
sản phẩm
sản phẩm
(a)
(b)