Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học &
CNTP
Bộ Giáo Dục Đào Tạo CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU Độc lập –Tự do –Hạnh
phúc
Khoa: Công nghệ Hóa & Thực phẩm
Bộ môn: Quá trình và Thiết bị
ĐỒ ÁN
MÔN HỌC: ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ
Họ và tên sinh viên: Nhóm 5
Lớp: DH10H2
Ngành: Công Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học
Chuyên ngành: Hóa Dầu
1. Đầu đề đồ án:
THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALEIC ANHYDRIDE
2. Nhiệm vụ
- Thiết kế công nghệ sản xuất maleic anhydride
- Năng suất ,Nguồn năng lượng và các thông số khác tự chọn
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: (Xem ở phần mục lục)
4. Các bản vẽ và đồ thị (loại và kích thước bản vẽ):
Gồm 2 bản vẽ A1: bản vẽ quy trình công nghệ và bản vẽ chi tiết thiết bị
chính
5. Ngày giao đồ án:4/10/2013
6. Ngày hoàn thành đồ án: 2/12/2013
7. Ngày bảo vệ hay chấm: / /2013
Ngày tháng năm 2013
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG
DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ
tên)
ThS. Nguyễn Văn Toàn

Lớp DH10H2 Trang 3
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học &
CNTP
DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1: Sơ đồ công nghệ oxi hóa benzene của Hacol 24
Hình 2:Sơ đồ công nghệ oxi hóa n-butane 27
Hình 3: Sơ đồ công nghệ tầng sôi sản xuất MA từ n-butene của Mitsubishi 29
Hình 4: Sơ đồ thiết kế công nghệ oxi hóa benzene
ThS. Nguyễn Văn Toàn
Lớp DH10H2 Trang 4
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học &
CNTP
DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1: Sản xuất và tiêu thụ ở Mỹ
10
Bảng 2.Công suất sản sản xuất theo từng công nghệ
10
Bảng 3: Sản xuất Maleic Anhydride và Fumaric ở mỹ, 2000
11
Bảng 4: Năng suất sản xuất Maleic Anhydride theotừng khu vực(nghìn tấn)/năm
11
Bảng 5: Ứng dụng cho anhydrit maleic ở Hoa Kỳ năm 2000
11
Bảng 6: Công dụng của Polyester không no ở Mỹ năm 2000
12
Bảng 7: Độ hòa tan của maleic anhydride trong từng dung môi
13
Bảng 8: Thành phần xúc tác

chất của Maleic Anhydric.
− Kế tiếp là thiết kế quy trình công nghệ, lựa chọn công nghệ xúc tác để sản
xuất Maleic Anhydric.
− Cuối cùng là tính toán các thông số công nghệ.
ThS. Nguyễn Văn Toàn
Lớp DH10H2 Trang 6
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học &
CNTP
Chương 1: Giới thiệu chung
1. Lịch sử phát triển và sản xuất
1.1. Lịch sử phát triển
Phương pháp phân tích cho một loạt các anhydrit (acetic, maleic, phthalic,và
trimellitic), tác nhân dẫn xuất khác hơn p-anisidine đã được nghiên
cứu.Anhydride maleic lần đầu tiên được sản xuất thương mại trong đầu những
năm 1930 bởi quá trình oxy hóa của hơi benzen. Sử dụng Benzene làm nguyên
liệu cho sản xuất anhydride maleic chiếm ưu thế trong thị trường thế giới cũng
vào 1980. Một số quy trình đã được sử dụng để sản xuất anhydride maleic từ
benzen với một trong những nghiên cứu khoa học phổ biến nhất. Số lượng nhỏ
maleic axit được sản xuất như một sản phẩm phụ trong sản xuất anhydrid
phthalic.[3]
Điều này có được chuyển đổi sang một trong hai anhydride maleic hoặc axit
fumaric. Với benzene, mặc dù dễ dàng bị oxy hóa để anhydride maleic có tính
chọn lọc cao, là một vốn nguyên liệu không hiệu quả từ hai nguyên tử carbon dư
thừa có mặt trong nguyên liệu thô.Các hợp chất C4 khác nhau đã được đánh giá
là nguyên liệu thay thế nguyên liệu benzen trong sản xuất maleic anhydrite. Quá
trình tầng cố định để sản xuất anhydride maleic từ butenes đã được thương mại
hóa. Trong số các quá trình này hiện đang hoạt động. Gia tăng nhanh chóng
trong giá của benzen và sự công nhận của benzen là chất độc hại tăng cường
việc tìm kiếm các công nghệ xử lý thay thế ở Mỹ. Các yếu tố đã dẫn đến việc
sản xuất thương mại đầu tiên của anhydride maleic từ butan tại nhà máy JF

1986 163 137,1
1987 173,4 141,7
1988 194,4 162,3
1989 199,5 169,9
1990 192,3 160,2
1991 183,7 142,9
1992 197,7 159,7
1993 199,6 151,9
1994 219,4 175,9
1995 238,1 205
1996 247,2 212
1997 242,7 220
1998 256,3 223
1999 256 228
2000 250 223
ThS. Nguyễn Văn Toàn
Lớp DH10H2 Trang 8
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học &
CNTP
Từ năm 1986 đến 2000, nâng suất sản xuất không ngừng tăng do quá trình
phát triển, cải tiến phương pháp sản xuất. Nhu cầu tăng vọt từ 137,1 nghìn tấn
năm 1986 lên đến 223 nghìn tấn năm 2000 do ứng dụng được mở rộng, pha chế,
sản xuất nhựa, tổng hợp phụ gia dầu nhờn.

Bảng 2.Công suất sản sản xuất theo từng công nghệ[2]
Phản ứng(nguyên liệu) 1993 2000
(nghìn tấn)/năm % (nghìn tấn)/năm %
Tầng cố định(butan) 369 43 704 51.8
Tầng cố định(benzene) 325 37.9 388 28.5
Tầng sôi(butan) 127 14.8 217 16

Châu á 315 483
Châu phi 10 10
Tổng 836 1359
Chúng ta thấy rõ có 3 khu vực nhu cầu sử dụng ở mức cao là Bắc Mỹ, Tây
Âu, Châu Á vì đây là khu vực có nhiều nên kinh tế phát triển đi đầu thế giới nhu
phát triển tiêu dung không ngừng tăng vọt.
Bảng 5: ứng dụng cho anhydrit maleic ở Hoa Kỳ năm 2000[2]
Sản phẩm % Nhu cầu
Các loại nhựa polyeste không no 63
Acid fumaric và Malic 5
Phụ gia dầu bôi trơn 11
Copolyme maleic 8
Hóa chất nông nghiệp 2
Khác 11
Tổng 100
Ứng dụng rộng rãi trong chi tiết ô tô, tấm xây dựng, tàu thuyền đúc, bồn
chứa hóa chất, ống nhựa, vỏ máy móc, mái vòm radar, và bồn tắm. axit fumaric,
hóa chất nông nghiệp, nhựa alkyd, dầu bôi trơn, polyme, nhựa, acid succinic,
chất hoạt động bề mặt, và nhiều hơn nữa.
Bảng 6: Công dụng của Polyester không no ở Mỹ năm 2000[2]
Sản phẩm Phần trăm
hàng hải 12,2
xây dựng 34.2
ăn mòn 10.4
giao thông vận tải 15
điện tử 1.9
khác 22.3
Tổng 100
2. Tính chất của Maleic anhydride
2.1. Tính chất hóa lí

o-xylene 19.4
CCl4 0,6
ligroin 0.25
Hệ số chuyển đổi 4,0 μg/m
3
mỗi ppb ở 25 º C
2.2. Tính chất hóa học
Các tài liệu tham khảo tổng quát và những đánh giá cho giới thiệu tổng quát
thành phần hóa học của anhydride maleic và các dẫn xuất của nó. Các ứng dụng
công nghiệp với hóa chất này xuất phát từ đó hoạt tính của các liên kết đôi trong
liên hợp với hai oxy nhóm cacbonyl.
2.2.1. Tạo clorua:
Xử lý MA và axit maleic với các hoá chất khác nhau như photgent, phthaloyl
clorua, phốt pho pentachloride, hoặc thionyl clorua, 5,5-dichloro-2 (5H)
furanone
ThS. Nguyễn Văn Toàn
Lớp DH10H2 Trang 11
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học &
CNTP
Điều kiện tương tự như chuyển đổi acid fumaric thành fumaryl clorua. hình
thành Noncyclic maleyl clorua 11% ở 220°C khi 1mol MA phản ứng với 6 mol
của carbon tetrachloride.
fumaryl clorua maleyl clorua
2.2.2. Acyl hóa.
MA phản ứng với aromatic (ArH) với xúc tác AlCl
3
và C
2
H
2

CNTP
axit maleanilic
Maleic hydrazide là một trong một số hóa chất nông nghiệp thương mại có
nguồn gốc từ anhydride maleic. Maleic hydrazide được thực hiện đầu tiên vào
năm 1895 nhưng khoảng 60 năm trôi qua trước khi các sản phẩm trung gian đã
được làm rõ
Maleic
hydrazide
2.2.5. Phản ứng vòng hóa:
Maleic anhydride đặc trưng cho phản ứng vòng hóa với hợp chất có 2 nối
đôi như1,3-butadiene . Tetrahydrophthalic anhydride hoặc dẫn xuất của nó và
được đều chế từ phản ứng Diels-Alder .
Tetrahydrophthalic anhydride
Các phản ứng vòng hóa của anhydride maleic thay đổi tùy tùy thuộc vào dị
vòng-đien được sử dụng. Phản úng vòng hóa của anhydride maleic với furan xảy
ra trong một vài giây trong điều kiện thường
2.2.6. Phân hủy và phản ứng khử carboxyl.
Anhydride maleic qua phân hủy nhiệt kỵ khí trong một phản ứng đơn phân
tử tạo ra khí carbon monoxide, carbon dioxide, vàacetylene trong một lượng cân
ThS. Nguyễn Văn Toàn
Lớp DH10H2 Trang 14
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học &
CNTP
bằng. phản ứng thu nhiệt (ΔH=142 kJ/mol (33.9kcal/mol)) phân hủy ở nhiệt độ
khoảng 370-490°C.
C
4
H
2
O

Halogen cộng trực tiếp vào nối đôi của anhydride maleic để tạo axit
dihalosuccinic. Tuy nhiên, quy trình khác nhau dùng để tạo dẫn xuất anhydride
dihalomaleic. Flo hóa hợp chất C4 tạo anhydride difluoromaleic. Hexafluoro-
2,5-dihydrofuran được chưng cất thành triôxít lưu huỳnh ở 25 ° C. Thêm
trimethyl borat khởi mào một phản ứng khi nhiệt và phân tách với hiệu suất 53%
anhydride difluoromaleic.
C
4
H
2
O
3
+F
2
→ F
2
C
4
H
2
O
3
2.2.10. Hydrat hóa
Quá trình thủy phân anhydride maleic ở một nhiệt độ ổn định 65
o
C trong
một lò phản ứng bể khuấy liên tục .Bằng cách giới hạn nồng độ acid maleic
anhydrit dung dịch nước đến 40% và nhiệt độ xuống dưới 85
o
C, acid fumaric sẽ

Nhựa polyester không no tạo ra bằng cách ngưng tụ trùng hợp trong công
nghiệp.Thông thường, maleic anhydrit là este hóa với ethylene glycol một
monomer vinyl hoặc styrene được thêm xúc tác như một peroxide để tạo ra một
phân tử ba chiều với độ cứng, không tan, và độ bền cơ học.
2.1.13. No hóa.
Quá trình giảm xúc tác nhằm tạo ra các chất dẫn xuất maleic anhydrit như
succinic anhydride, succinates, g-butyrolactone, tetrahydrofuran và 1,4-
butanediol. Công nghệ sản xuất của 1,4-butanediol từ maleic anhydrit đã được
nghiên cứu.
succinic anhydride tetrahydrofuran
ThS. Nguyễn Văn Toàn
Lớp DH10H2 Trang 17
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học &
CNTP
succinates, γ-butyrolactone 1,4-butanediol
2.2.14. Sulfua hóa.
Sulfua hóa Anhydride với lưu huỳnh trioxide tạo ra sulfomaleic anhydride .
( sulfomaleic anhydride )
3. Phương pháp sản xuất tổng hợp.
3.1. Oxi hóa benzene.
3.1.1. Cơ sở quá trình
Anhydride maleic là sản phẩm của quá trình oxy hóa hơi benzene với xúc tác
V
2
O
5
,minh họa bằng các phản ứng hóa học sau đây:
C
6
H

C
6
H
6
+ 6O
2
→ 3CO
2
+3CO +3 H
2
O ΔH
0
289
=2320kJ/mol
C
6
H
6
+ 1,5 O
2
→ C
6
H
4
O
2
+ H
2
O
 Cơ chế:

CNTP
Bảng 8: Thành phần xúc tác[4]
% Xúc tác silicagel 1 Xúc tác silicagel 2
V
2
O
5
53.6 75
MoO
3
35.7 24
Ni
2
O
3
10.7 1
Bảng 9: chuyển hóa/nhiệt độ theo thời gian[4]
x1(%)=
xT(%)=
ThS. Nguyễn Văn Toàn
Lớp DH10H2 Trang 20
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học &
CNTP
Bảng 10: Sự chuyển đổi benzene[3]
T(°C) X Chuyển đổi benzene
độ chọn lọc
lbmoles maleic
anhydride / lbmoles
CO2
450 17.5 0.257

2
O
5
/MoO
3
oxit molypden là một giải pháp vững chắc hoặc oxit
phức hợp với các oxit vanadi đem lai chất xúc tác hoạt tính và cũng như tính
chọn lọc cao hơn.
ThS. Nguyễn Văn Toàn
Lớp DH10H2 Trang 21
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học &
CNTP
Tái sinh xúc tác bằng phương pháp oxi hóa đốt cháy các hợp chất hình thành
trên bề mặt xúc tác bằng oxi không khí.
3.1.2. Quy trình công nghệ
Hỗn hợp nguồn liệu benzen với không khí phải được thiết lập giới hạn dễ
cháy, trong đó có tỉ lệ benzene/không khí 1,4 và 1,7 phần trăm tích ở 25
o
C. Hoạt
động được tiến hành dưới giới hạn thấp hơn 1,2-1,3 trên thể tích phần trăm. Chất
xúc tác, được đặt trong tầng cố định, bao gồm pentôxít vanadi và molypden oxit
kết tủa trên một thấp hỗ trợ diện tích bề mặt (nhôm). Nó cũng chứa pentôxít
phốt pho được ổn định chất xúc tác. Phản ứng xảy ra từ 350 và 400
o
c, từ 0,1 và
0,2.10
6
Pa , trong lò phản ứng nhiều ống, làm mát bằng lưu thông bên ngoài của
một muối nóng chảy cho phép sản xuất hơi nước áp suất cao. Thời gian lưu là
khoảng 0,1 s. Một khi quá trình chuyển đổi của benzen trong lên đến 95 %, và

3.2.1. Cơ sở quá trình
C
4
H
10
+3,5 O
2
→ C
4
H
2
O
2
+4H
2
O ΔH
0
289
=-1240kJ/mol
C
4
H
10
+5,5O
2
→ 2CO + 2CO
2
+5 H
2
O ` ΔH

+3CO
2
+4 H
2
O
Quá trình sử dụng xúc tác hệ Vanadium-Phosphorus-Oxides.
S
3
+ S
0
→S
1
+S
2
S
2
+ S
0
→ 2S
1
3S
1
+ 3O
2
→ 3S
3
4S1 + 4O
2
→4S
3