Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axetandehyt công suất 102.000 tấn/năm
Mở đầu
Axetandehyt hay cũn gi l Etanal cú cụng thc phõn t l CH
3
CHO,
axetandehyt c phỏt hin bi Sheele vo nm 1774, khi ễng thc hin
phn ng gia mangan ioxit cú mu en (MnO
2
) v axit sunfuric vi ru.
Cu to axetandehyt c Liebig gii thớch vo nm 1835, ễng ó to ra
axetandehyt tinh khit bng vic oxi húa ru etylic vi cromic v cng ó
xỏc nh rừ tờn gi ca sn phm ny l "andehyt".
Axetandehyt l mt cht lng, cỳ nhit si thp, nỳ l mt cht lng
cỳ kh nng bt la cao, cỳ mi hi cay. Do cỳ kh nng phn ng hỳa hc
cao, nn axetandehyt l mt sn phm hỳa hc trung quan v cng quan trng
trong cng ngh hu c, t nỳ cỳ th sn xut ra cc hp cht nh axit axetic,
anhidric axetic, etyl acetat, axit peracetic, ru butylic 2-ety- haxanol, penta-
etythritol, mui clorua axetandehyt , glyoxal, akyl amin piridin v nhiu cht
khc.
Axetandehyt c s dng trong thng mi u tiờn l vic sn xut ra
axetal thụng qua axit axetic, gia nhng nm 1914 n nm 1918. c v
Canada. axetandehyt l mt cht trong quỏ trỡnh trao i cht ca thc vt v
ng vt, trong ú axetandehyt cú kh nng tỏch ra vi s lng nh.
S lng ln ca axetandehyt cú liờn quan n nhiu quỏ trỡnh sinh hc,
nú cng l cht quan trng nhiu quỏ trỡnh lờn men ru, axetandehyt cựng cú
mt mt lng ớt trong ung nh bia, ru, cỏc ru mnh, nú cng c
tỏch ra t nc ộp trỏi cõy, du n, c phờ khụ, khúi thuc lỏ. Nhiu quỏ trỡnh
sn xut axetandehyt mang tớnh thng mi nh dehydro húa hoc l oxi húa
ru etylic, quỏ trỡnh hp nc ca axetylen oxi húa tng phn ca cỏc
hidrocacbon v oxi húa trc tip ca etylen. Vo nhng nm 1970, cụng sut
ca quỏ trỡnh sn xut theo phng phỏp oxi húa trc tip trờn th gii 2 x 10

thể tổng hợp ra axetandehyt để phục vụ cho ngành khác nh: dợc phẩm, thuốc
nhuộm, thuốc trừ sâu phục vụ cho nền công nghiệp nớc nhà góp phần công
nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nớc .
Sinh viên: Nguyễn Thành Thoại Lớp Hóa Dầu - QN -K45
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axetandehyt công suất 102.000 tấn/năm
PHầN 1
TổNG QUAN
CHơNG 1: Nguyên liệu
1.TíNH CHấT NGUYÊN LIệU
1.1. AXETYLEN:
1.1.1.Tính chất của axetylen:
1.1.1.1.Tính chất vật lý: [1,89-101]; [2,50,55]
Hai nguyên tử cacbon của phân tử axetylen ở trạng thái lai hóa sp, chúng
liên kết với nhau bằng một liên kết xích ma () và hai liên kết . Mỗi nguyên tử
cacbon còn một liên kết xích ma () với nguyên tử H. Độ dài của liên kết này
giảm dần theo thứ tự sau: etan, etylen, axetylen.
Bảng1: Độ dài các liên kết
Chất
Liên kết
Etan Etylen Axetylen
H-C 110,2 108,6 105,9
C-C 154,3 133,7 120,7
Tuy nhiên, theo thứ tự đó thì xu hớng hút electron của nguyên tử cacbon
lại tăng (etan <etylen <axetylen). Điều này giải thích tính axít của nguyên tử H
trong phân tử axetylen, mà có thể thay thế bằng ion kim loại (M
+
) để tạo thành
axetilua kim loại MHC
2

Các đại lợng tới hạn
T
r

P
rr


Điểm nóng chảy ở 101,3kPa
Điểm thăng hoa ở 101,3kPa


khí


lỏng
(181,1K)
Tính chất ở 273,15K và 101,3 kPa:
+

khí

+ Nhiệt dung riêng (C
p
)
+ Nhiệt dung riêng (C
v

g/cm
3
0,729 g/cm
3
1,729.10
-3
g/cm
3
42,7J.mol
-1
.K
-1
34,7J.mol
-1
.K
-1
1,23
9,43
à
.Pa.S
0,0187 W/m.K
341 m/s
0,9909
8,32 kJ/mol
197 J/mol.K
Quá trình tạo thành axetylen cần cung cấp một lợng nhiệt lớn:
2C + H
2
C
2

Metyl formate
Metyl acetat
Etylen glycol
Hexan
Cyclohexan
Benzen
Tetraclorua cacbon
Hexametylphotphoric diamit
Tetrametylure
Dimetylsunfoxit
Dimetylaxetamit
-76
0
25
25
-70
0
25
25
25
25
25
25
25
25
20
25
25
25
19,20

2
H
6
C
2
H
4
C
2
H
2
C
3
H
8
C
3
H
6
98
12,8
2,0
5,6.10
-4
0,98
0,36
Độ tan của axetylen trong O
2
lỏng và N
2

5,8
. Nếu có mặt axeton sẽ tạo thành tinh thể
[C
2
H
2
]
2
. [(CH
3
)
2
CO]. [H
2
O]
17
.
Hệ số tự phân tán của axetylen ở 25
0
C và 0,1 Mpa là 0,133 cm
2
.s
-1
. Hệ số
phân tán tơng hỗ ở 0
0
C và 0,1 MPa trong hỗn hợp với He, Ar, O
2
và không khí
lần lợt là 0,538 ; 0,141; 0,188 và 0,191 cm

thể tích). Độ nguy hiểm về khả năng cháy nổ của axetylen ngày càng gia tăng
do sự phân rã thành những chất đơn giản tỏa nhiều nhiệt theo phản ứng trên.
Ngoài ra axetylen dễ dàng tạo hỗn hợp nổ với flo, clo nhất là khi có tác
dụng của ánh sáng. Do vậy để giảm bớt khả năng cháy nổ của axetylen khi vận
chuyển ngời ta thờng pha thêm khí trơ vào hỗn hợp axetylen nh H
2
, NH
3
...v.v ,
để tránh khả năng cháy nổ xãy ra.
1.1.1.2.Tính chất hóa học: [1,101-105]; [2,56-63]; [3,150-152]
1.1.1.2.a. Đặc điểm cấu tạo của phân tử axetylen.
* Công thức cấu tạo của axetylen
H - CC - H
Liên kết ba ( - CC - ) đợc tạo nên bởi 2 nguyên tử cacbon ở trạng thái lai
hóa sp, tức là kiểu lai tạo đờng thẳng. Trong liên kết ba có một liên kết do sự
xen phủ trục của hai electron lai tạo, còn hai liên kết do sự xen phủ bên của 2
cặp electron p. Các trục của các electron p tạo thành 2 mặt phẳng thẳng góc với
nhau, giao tuyến của hai mặt phẳng đó chính là đờng nối tâm hai nguyên tử
cacbon.
Một đặc điểm khá quan trọng là các nguyên tử cacbon ở trạng thái lai hóa
sp có độ âm điện lớn hơn của các cacbon lai hóa sp
2
, sp
3
Sinh viên: Nguyễn Thành Thoại Lớp Hóa Dầu - QN -K45
6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axetandehyt công suất 102.000 tấn/năm
Csp > Csp
2

2
H
2
đi vào dung dịch axit sunfuric loãng (H
2
SO
4
) có chứa thủy
ngân sunfat (HgSO
4
) đóng vai trò xúc tác. Phản ứng trải qua giai đoạn trung
gian tạo ancol vinylic không bền dễ phân hủy tạo thành axetandehyt .
HC CH + HOH [ CH
2
=CH- OH] CH
3
- CH=O
Phản ứng tổng quát:
HC CH + H
2
O CH
3
CHO
Xúc tác: dung dịch axít của muối thủy ngân, nh HgSO
4
trong H
2
SO
4
. Phản


O-H
2
ROK

+
22
HC
RO-CH=CHK
RO-CH=CHK + ROH RO-CH=CH
2
+ ROK
Trong đó R- là gốc ankyl. Nhiệt độ phản ứng nằm trong khoảng T=120 ữ
150
0
C, áp suất đủ cao để tránh làm sôi rợu sử dụng trong phản ứng, ví dụ ở áp
suất 2 MPa. Metanol (CH
3
OH) tạo thành metyl vinyl ete (phản ứng có áp suất
cao).
CH
3
OH + KOH

OH
2
CH
3
OK


2
Xúc tác là muối kẽm (Zn
+2
) hoặc cadimi (Cd
+2
).
* Vinylamin sử dụng muối kẽm (Zn
+2
) hoặc cadimi (Cd
+2
) làm xúc tác.
R
1
R
2
NH + HCCH R
1
R
2
N - CH=CH
2
* N- vinyl cacbazol, là phản ứng vinyl hóa của cacbazol trong dung môi (nh
N-metylpyrolidon) ở 180
0
C.
Phản ứng vinyl hóa của amoniac, chất xúc tác là muối phức Coban
(Co) và Niken (Ni) ở nhiệt độ 95
0
C:
4 HC CH + 4 NH

2
C=CH-CN
* Các phản ứng Etinyl hóa và sản phẩm:
Etinyl hóa sản phẩm là phản ứng cộng hợp vào nhóm cacbonyl của
axetylen mà vẫn tồn tại liên kết 3. Reppe đã phát hiện ra các axetilua của các
kim loại nặng, đặc biệt là đồng một axetilua (Cu
+1
) có thành phần
Cu
2
C
2
.2H
2
O.2C
2
H
2
, là xúc tác rất thích hợp cho phản ứng của andehyt với
axetylen. Các chất xúc tác kiềm có hiệu quả tốt hơn đồng axetilua đối với phản
ứng etinyl hóa của xeton. Phản ứng tổng quát của quá trình etinyl hóa là:
HC CH + RCOR
1
HCC C(OH)RR
1
Trong đó: R, R
1
là gốc ankyl hoặc H.
Những sản phẩm quan trọng nhất từ quá trình etinyl hóa sản phẩm là rợu đó
là propargyl (2-propyl-1 ol) và butynediol( 2 butyne-1,4-diol):

)
2
N - CH
2
OH (CH
3
)
2
N - CH
2
- CCH + H
2
O
HCCH + 2(CH
3
)
2
N - CH
2
OH (CH
3
)
2
N-CH
2
-CC-CH
2
- N(CH
3
)

Cacbonyl hóa là phản ứng của axetylen và CO với một hợp chất có 1
nguyên tử H linh động, nh H
2
O, rợu (ROH), thiol (RSH), hoặc amin. Những
phản ứng này đợc xúc tác bởi cacbonyl kim loại nh Ni(CO)
4
. Ngoài cacbonyl
kim loại, các halogenua kim loại có thể tạo thành cacbonyl cũng có thể đợc sử
dụng:
Acrylic axit
HC CH + CO + H
2
O + Ni(CO)
4
CH
2
= CH COOH
Phản ứng của axetylen với H
2
O hoặc ROH và CO sử dụng xúc tác Ni(CO)
4
đã đợc công bố đầu tiên bởi W.Reppe. Nếu H
2
O đợc thay thế bằng các thiol,
Sinh viên: Nguyễn Thành Thoại Lớp Hóa Dầu - QN -K45
9
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axetandehyt công suất 102.000 tấn/năm
amin, hoặc axit cacboxilic ta sẽ thu đợc thioeste của axit acrylic, acrylicamit,
hoặc anhidrit cacboxilic axit.
Etyl acrylat

=CHCOOC
2
H
5
Xúc tác: muối niken (Ni), T = 30ữ50
0
C. quá trình bắt đầu theo hệ số của
phản ứng đầu, sau đó hầu hết acrylat đợc tạo thành theo phản ứng sau. Muối
NiCl
2
đợc tạo thành theo phản ứng đầu đợc thu hồi và tái sử dụng để tổng hợp
cacbonyl.
Hidroquinon đợc tạo thành trong dung môi thích hợp, ví dụ dioxan, ở T =
170
0
C và P = 70Mpa, xúc tác là Fe(CO)
5
2HCCH + 3CO + H
2
O + CO
2
Hidroquinon cũng đợc tạo thành trong điều kiện T = 0ữ100
0
C, P = 5ữ35
Mpa và xúc tác là Ru(CO)
5
2HCCH + 2CO + H
2

Bifuradion

T 100
0
C, xúc tác
2HCCH + 4CO
OH
HO
OH
HO
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axetandehyt công suất 102.000 tấn/năm
4HC CH + các sản phẩm phụ
Nhiệt độ của phản ứng 65ữ115
0
C, áp suất 1,5ữ2,5 Mpa, xúc tác là Niken
xianua (Ni(CN)
2
. )
Phản ứng đợc tiến hành trong tetrahidrofuran khan. Sản phẩm phụ chủ yếu
là benzen (khoảng 15%), các chuỗi oligome của axetylen có công thức thực
nghiệm C
10
H
10
và C
12
H
12
và một lợng nhỏ chất không tan màu đen niprene có
liên quan đến xúc tác Ni.
Nếu dicacbonylbis(triphenilphosphine) niken-Ni(CO)
2

)
3
và tetrabutoxide -Ti (n-OC
4
H
9
)
4
, ở áp suất P
= 10
-2
ữ 1 MPa.
~
C
C
C
C
C
C
C
~
H
H
H
H
H H
H
Trans - polyaxetylen
C C
H

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axetandehyt công suất 102.000 tấn/năm
Poliaxetylen đợc thêm các chất nhận điện tử nh I
2
, AsF
5
; chất cho điện tử (Na,
K), hoặc chất cho proton nh HClO
4
, H
2
SO
4
có tính dẫn điện cao và mang tính
chất nh một kim loại.
1.1.1.2.c. Các phản ứng khác.
Axetilua kim loại: nguyên tử H trong phân tử axetylen có thể đợc thay thế
bằng nguyên tử kim loại (M) để tạo thành axetilua kim loại. Axetilua của kim
loại kiềm và kiềm thổ đợc tạo ra khi cho axetylen tác dụng với amít của kim
loại đó trong amoniac lỏng khan.
Phản ứng trực tiếp của axetylen với kim loại nóng chảy, nh Na, hoặc với
ion kim loại trong dung môi trơ, nh xilen, tetrahidrofuran, hoặc dioxan, ở nhiệt
độ khoảng 40
0
C.
Axetilua của đồng có tính nổ. Ví dụ: Cu
2
C
2
.H
2

1,1,2,2 tetracloetan:
Cl
2
+ CHCH

3
FeCl
Cl
2
CH-CHCl
2
Các sản phẩm trung gian đợc làm dung môi là 1,2- dicloetylen; tricloetylen
Brom và iot cũng có thể cộng hợp vào axetylen. quá trình cộng hợp I
2
vào
axetylen kết thúc khi tạo thành 1,2- diiotetylen.
Hidro hóa:
Sinh viên: Nguyễn Thành Thoại Lớp Hóa Dầu - QN -K45
12
C
2
H
2
+ MNH
2
NH
3
lỏng khan
MC
2

tạo thành hỗn hợp nổ với không khí và oxi. Với tác nhân oxi hóa nh ozon (O
3
),
axit crômic (H
2
CrO
4
) axetylen tạo thành axit foocmic (HCOOH), CO
2
, và các
sản phẩm bị oxi hóa khác.
1.1.2. Phơng pháp sản xuất axetylen. [4,74-77]
Từ năm 1940 trở về trớc thì axetylen đợc sản xuất từ cacbua canxi
Quá trình sản xuất axetylen từ hidrocacbon bắt đầu đợc nghiên cứu từ sau
đại chiến thế giới lần thứ hai. quá trình này ban đầu đợc tiến hành trong phòng
thí nghiệm với mục đích là xác định các điều kiện biến đổi hidrocacbon parafin
thành axetylen. Nhờ tích luỹ đợc các kinh nghiệm cả về lý thuyết lẫn thực tế
của công nghiệp nhiệt phân đã cho phép phát triển và thiết kế các thiết bị đầu
tiên để sản xuất axetylen bằng cách nhiệt phân hidrocacbon ở nhiệt độ cao.
Quá trình nhiệt phân trực tiếp hidrocacbon để sản xuất axetylen là một
quá trình phức tạp, mới xuất hiện trong công nghiệp trong vòng năm mời năm
trở lại đây. Trong công nghệ này hidrocacbon bị nhiệt phân ở nhiệt độ cao
(1100 ữ 1500
0
C) trong điều kiện đoạn nhiệt và thời gian phản ứng rất ngắn (từ
0,005 ữ 0,02 giây). Sau đó sản phẩm đợc nhanh chóng làm lạnh để hạ nhiệt độ
xuống nhằm hạn chế các phản ứng phân hủy axetylen.
Nhiệt phân hidrocacbon để nhận axetylen lần đầu tiên đợc thực hiện bởi
hãng Wulf - process (Mỹ) để cắt mạch propan. Sau đó là quá trình nhiệt phân
đồng thể mà chất tải nhiệt là khí cháy (khói lò) có nhiệt độ cao. Theo phơng

nh không hòa tan trong nớc (ở O
0
C thì 100 thể tích nớc hòa tan 0,25 thể tích
etylen).
Trong không khí etylen cháy với ngọn lửa sáng hơn ngọn lửa metan, tạo
thành CO
2
và hơi nớc. Hỗn hợp etylen và O
2
là hỗn hợp nổ mạnh, do phản ứng
phân hủy tỏa nhiệt rất nhiều nhiệt. Trong công nghiệp nhiều khi ngời ta dùng
etylen và O
2
để cắt kim loại.
1.2.1.2.Tính chất hóa học.
Etylen có khả năng phản ứng hóa học rất cao. Do trong phân tử có chứa
liên kết đôi, liên kết đôi này làm cho phân tử etylen kém bền dẵn đến khả năng
phản ứng hóa học cao. Etylen có khả năng tham gia nhiều phản ứng hóa học nh:
phản ứng cộng, phản ứng oxi hóa, phản ứng trùng hợp.
Etylen có khả năng tham gia phản ứng cộng hiđro, halogen, axit sunfuric,
nớc...
- Phản ứng cộng hiđro:
C
2
H
4
+ H
2
C
2

2
I
- Phản ứng cộng với nớc.
H
2
C= CH
2
+ HOH CH
3
- CH
2
- OH
Sinh viên: Nguyễn Thành Thoại Lớp Hóa Dầu - QN -K45
14
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axetandehyt công suất 102.000 tấn/năm
- Phản ứng cộng axit.
C
2
H
4
+ H
2
SO
4
CH
3
- CH
2
- OSO
3

+1/2O
2
CH
3
CHO
- Phản ứng thế.
C
2
H
4
+Cl
2
H
2
C= CHCl
- Phản ứng trùng hợp và tautome hóa.
nCH
2
= CH
2


(- CH
2
- CH
2
-)n
1.2.2. Các phơng pháp sản xuất etylen:
Ta biết ngày nay etylen dần dần thay thế axetylen trong nhiều quá trình
tổng hợp hữu cơ. Etylen với những ứng dụng của nó, mà ngày nay công nghệ

SO
4
, HCl, CH
3
COOH...) với sự có mặt
của xúc tác ta thu đợc este.
CH
3
- CH
2
- OH+H
2
SO
4
CH
3
- CH
2
-O-SO
2
OH+ H
2
O
CH
3
CH
2
OH + CH
3
COOH CH

COOH
1.3.2. Phơng pháp điều chế metanol.
Etanol có thể điều chế từ nhiều nguồn khác nhau, cũng nh việc sử dụng
nhiều loại công nghệ sản xuất khác nhau. Etanol có thể tổng hợp từ gỗ, hidro
cacbon, andehyt, hoặc lên men nhiều nông sản khác
*Tổng hợp etanol từ etylen
Phơng pháp này dựa trên phản ứng sau.
C
2
H
4
+ H
2
O CH
3
CH
2
OH
*Điều chế etanol đi từ etylen thờng theo 2 phơng pháp sau:
- Điều chế etanol bằng phơng pháp hidrat hóa trực tiếp etylen: Đây là ph-
ơng pháp mà etylen và nớc cho vào cùng tỷ lợng 1: 0,3 hoặc1: 0,8.
quá trình xảy ra ở nhiệt độ 250-300
0
C và áp suất 6-8Mpa, xúc tác sử dụng cho
quá trình này là axit sunfuric. Hiệu suất lớn hơn 90%.
- Điều chế etanol bằng quá trình hydrat gián tiếp. quá trình diễn ra nh sau:
C
2
H
4

2
H
5
(2)
C
2
H
5
OSO
2
OC
2
H
5
+ H
2
O C
2
H
5
OH + C
2
H
5
SO
4
H (3)
C
2
H

5
)n + n H
2
O n C
12
H
22
O
11
C
12
H
22
O
11
2C
6
H
12
O
6
2C
6
H
12
O
6
2C
2
H

Sinh viên: Nguyễn Thành Thoại Lớp Hóa Dầu - QN -K45
17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axetandehyt công suất 102.000 tấn/năm
Tổng hợp metanol từ hidro các cabon oxit. Phơng trình phản ứng xẩy ra nh
sau:
CO + 2H
2 CH
3
OH
Tỷ lệ CO và H
2
là 2 : 1 theo thể tích, xúc tác trong phơng pháp này là oxit
đồng, kẽm, crom. Phản ứng đợc thực hiện ở nhiệt độ 300
0
C, hiệu suất sản phẩm
đạt trên 90%, độ tinh khiết của metanol là 90%. Ngoài ra cũng có thể thay thế
CO bằng CO
2
.
Trong phản ứng tổng hợp metanol.
CO
2
+ 3H
2
CH
3
OH + H

- Quá trình chuyển hóa bằng hơi nớc:
Đây là một quá trình tổng hợp công nghệ đợc sử dụng rất phổ biến trong
quá trình tổng hợp metanol và amoniac. Tỷ lệ H
2
O và CH
4
là 1,5 : 3.
CH
4
+1/2O
2
CO + 2H
2
+ 35,7 KJ/mol
Sản phẩm ngoài CO và H
2
còn có CO
2
và H
2
O. Nhiệt độ của quá trình phản
ứng 1000 - 1100
0
C. quá trình nhiều khi không cần sử dụng đến xúc tác.
- Quá trình chuyển hóa có xúc tác:
Quá trình dựa trên cơ sở phản ứng giữa khí thiên nhiên, hơi nớc và oxi.
quá trình này yêu cầu áp suất cao hơn quá trình chuyển hóa bằng hơi nớc, tiêu
tốn năng lợng thấp hơn cho quá trình nén và có thể sử dụng ngay cho tổng hợp
metanol.
Sinh viên: Nguyễn Thành Thoại Lớp Hóa Dầu - QN -K45

SO
4
là một chất lỏng không màu, nặng hơn nớc (d= 1,827g. cm
3
), các
phân tử liên hợp với nhau bằng liên kết hidro, đông đặc ở 10,827
0
C và sôi kèm
theo hệ phân hủy ở khoảng 280
0
C. Hỗn hợp đồng sôi ở 1 atm chứa 98% H
2
SO
4
sôi ở 338
0
C. Axit sunfuric trộn lẫn với nớc theo tỷ lệ bất kỳ. Sự hòatan này tỏa
rất nhiều nhiệt, nên khí ra loãng cần phải nhỏ từ từ axit vào nớc và khuấy đều,
không đợc làm ngợc lại.
1.7.1.2.Tính chất hóa học.
H
2
SO
4
có những tính chất của một axit mạnh, oxi hóa, sunfo hóa, hidrat hóa.
Trong dung dịch nớc axit sunfuric là axit mạnh ở nấc điện ly đầu tiên, nấc
điện ly thứ hai nó yếu hơn.
H
2
SO

2
còn tạo
H
2
S , S.
Mg + 2H
2
SO
4
MgSO
4
+ SO
2
+ H
2
O
Hay 3Mg + 4 H
2
SO
4
3MgSO
4
+ S + 4H
2
O
Sinh viên: Nguyễn Thành Thoại Lớp Hóa Dầu - QN -K45
19
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axetandehyt công suất 102.000 tấn/năm
*Với một số phi kim nh P, S, C bị H
2

đặc là tác nhân
hidrat hóa.
Ví dụ: (C
6
H
10
O
5
)
n
+ H
2
SO
4
6nC + H
2
SO
4
. 5nH
2
O
*H
2
SO
4
loãng tác dụng đợc với kim loại.
Zn + H
2
SO
4

2
O
SO
2
SO
3
Oleum dd H
2
SO
4
400 - 600
0
C
Phản ứng trung tâm là:
SO
2
(k) + 1/2 O
2
(k) SO
3
(k); H = -98,9 kJ
Ngoài ra trong sản xuất axetandehyt đi từ axetylen còn dùng HgO làm
xúc tác. Nó màu vàng nhng khi nóng chuyển sang biến thế màu đỏ, HgO bị
nhiệt phân hủy ở khoảng 400
0
C.
Đợc điều chế Hg
2+
+ 2OH
-

0
C hoặc 187,8
0
C
- Tỷ trọng tơng đối : d
4
t
= 0,8045 ữ 0,001325 t
- Chỉ số khúc xạ : n
D
t
= 1,34240 ữ 0,0005635t
- Thể tích phân tử trong pha khí:
+ ở 101,3 kpa và 20,16
0
c là: 23,40l/mol
+ ở 101,3kpa và 250
0
C là : 23,84l/mol
- Thể tích riêng pha hơi (m
3
/kg)
+ Tại 20,16
0
C thì v = 0,531m
3
/kg
+ Tại 25
0
C thì v = 0,541 m

0
C % mol áp suất từng
Sinh viên: Nguyễn Thành Thoại Lớp Hóa Dầu - QN -K45
21
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axetandehyt công suất 102.000 tấn/năm
Phần, mmHg phần, mmHg
10 4,9 74,5 20 5,4 125,2
10 10,5 139,8 20 12,8 295,2
10 46,4 363,4 20 21,8 432,6
- Độ nhớt ở pha lỏng tại: + Nhiệt độ 9,5
0
C độ nhớt là: 0,253 mpa.s
+ Nhiệt độ 20
0
C độ nhớt là: 0,21 mpa.s
- Độ nhớt ở pha hơi tại 25
0
C là: 86 x 10
-4
mpa.s
- Moment lỡng cực trong pha khí là: 2,69 2% D.
- Hằng số điện môi: + Trong pha lỏng ở 10
0
C là 21,8
+Trong pha lỏng hơi ở 20,16
0
C;101,3kpa là: 1,0216
- Nhiệt dung pha lỏng Cp tại: + 0
0
C thì Cp = 2,18 J .g

- Tỷ số Cp/Cv tại 30
0
C, và 101,3kPa là: 1,145
- Độ dẫn nhiệt: + Pha lỏng tại 20
0
C là: 0,174 Jm
-1
S
-1
K
-1

+ Pha hơi tại 25
0
C là: 1,09x10
-2
Jm
-1
S
-1
K
-1

- Hệ số giản nở thể tích K (0 ữ 20
0
C) là: 0,00169
- Nhiệt hòa tan là: 17906 J/mol
- Hằng số nhiệt đốt cháy trong pha lỏng P=1168,79 kJ/mol
- ẩn nhiệt nóng chảy là: 3246,3 J/mol
- ẩn nhiệt hóa hơi tại 20,2

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axetandehyt công suất 102.000 tấn/năm
lmolKHCHOCHCHOCH /107,0;
4
23
+
ì=+
Hầu hết axetandehyt có thể trộn lẫn với nớc và những dung môi hữu cơ để
tạo hỗn hợp đồng sôi nh là tạo với axit axetic, benzen, axeton, etanol, metanol,
dung môi naphta, toluen, xilen, etyl ete, parandehyt.
2.2. Tính chất hóa học. [3,110-113]; [1,33-34]; [2,41-42]
Axetandehyt là hợp chất có khả năng phản ứng hóa học khá cao, nó là
hợp chất điển hình có chứa nhóm andehyt (CHO) nh là hợp chất chứa nhóm
ankyl. Trong đó nguyên tử H đợc kích hoạt bởi nhóm cacbonyl (CO) ở vị trí .
Khi tác dụng ở nhiệt độ trên 420
0
C thì axetandehyt phân hủy thành metan và
oxit cacbon.
0
420 C
3 4
CH CHO CH CO +
2.2.1.Phản ứng cộng.
2.2.1.1. Phản ứng cộng H
2
O.
Axetandehyt tạo với nớc hợp chất hidrat không bền, các hidrat vẫn chỉ đợc
biết đến nh là nớc clo của axetandehyt bền CCl
3
CH(OH)
2

2

+ H
2
O
O
CH
2
CH
3
CH
O
CH
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất axetandehyt công suất 102.000 tấn/năm
Phản ứng xảy ra nh sau:
Ch
2
ch
3
choCh
2
+
Ch
3
- CH
O
Ch
2
Ch

axetandehyt propandiol 1- 3 - propandiol
Ngoài ra phản ứng trong pha hơi không có xúc tác ở 350
0
C của
axetandehyt và ancol đã tạo axetal, hay etyancol (etanol) với axetandehyt tạo ra
butadien phản ứng này ở nhiệt độ > 300
0
C xúc tác Ti - Si
0
300 C
3 3 2 2 2 2
Ti Si
CH CHO CH CH OH CH CH CH CH 2H O
>

+ = = +

Andol (CH
3
CH (OH) CH
2
CHO) và Critandehyt đợc tạo thành do phản ứng
của axetandehyt và 1 - butanol trong sự có mặt của xúc tác ở t = 300
0
C
Còn với phenol phản ứng giữa 1mol phenol và 1 mol axetandehyt với sự có
mặt của 1 axit vô cơ làm xúc tác tạo ra 1,1 - bisetan (p- hidroxyl phenyl)
(CH
3
CH (C

H
5
OH) ở điều kiện là trong nồi hấp ở nhiệt độ khoảng 50 - 75
0
C
áp suất phản ứng 12 atm, thời gian phản ứng 2h, xúc tác: Ni-H
2
.Sau phản ứng
thu đợc 50% dietyl amin (C
2
H
5
)
2
NH.
( )
0
2
2 5
Ni H ,50 75
3 2 2 5 2
C H OH ,12atm
2
CH CHO NH C H NH

+
Cơ sở phản ứng amin dạng Schiff bazơ CH
3
CH: NR
Axetandehyt và anilin C

2
O
Hợp chất CH
3
CH = NC
6
H
5
có thể thực hiện quá trình polime hóa để tạo
cao su (tên thơng mại K - I)
Với hidroxilamin (NH
2
OH) thì axetandehyt cũng phản ứng cộng với
NH
2
OH tạo dạng andoxim (CH
3
OH = N - OH). Còn với hidrazin hidrat cộng
với axetandehyt thì tạo axetalhidazon (CH
3
CH = N - N = CHCH
3
), ngoài ra
axetandehyt còn cộng với phenylhidrazin (C
6
H
5
NHNH
2
) sản phẩm ngng tụ để

CHO + NH
2
NH
2
.H
2
O CH
3
CH = N - N = CHCH
3
+ H
2
O
CH
3
CHO + C
6
H
5
NHNH
2
CH
3
CH = N - NH - C
6
H
5
+ H
2
O

= 45
0
C hay axetandazin T
s
= 95 - 96
0
C
Nhiều andehyt và keton có đặc điểm giống nhau nh đặc điểm sôi điều này
dùng để xác định hợp chất cacbonyl.
Sự tổng hợp piridin và dẫn xuất của nó là khá quan trọng. nh 5 - etyl - 2 -
metyl piridin thu đợc nhờ phản ứng giữa dung dịch amoniac với para- andehyt
với sự có mặt ion flo, nếu thêm formandehyt hoặc acrolein vào phản ứng trên
thì hổn hợp piridin và ankyl piridin ở dạng dẫn xuất.
Ngoài ra axetandehyt còn phản ứng với xianhidric (HCN) tạo thành
lactonitrin (CH
3
CHOHCN).
CH
3
CHO + HCN CH
3
CHOHCN
Hay với anhidrit axetic đã tạo etiliđen diacetat (CH
3
CH = ) là chất trung
gian cho quá trình sản xuất vinyl acetat.
2.2.1.4. Phản ứng cộng với hợp chất Natri bisunfit
Axetandehyt tác dụng với dung dịch NaHSO
3
tạo dạng sản phẩm trong