Đang tải... (xem toàn văn)
Phản ứng crackinh dehidro hóa refominh phân hủy
www.themegalle ry.com 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH LỚP CAO HỌC LL & PPDH HÓA HỌC K19 BÀI BÁO CÁO ĐỀ TÀI Người thực hiện: Trần Thị Thùy Dung Người hướng dẫn: PGS-TS Trần Thị Tửu www.themegalle ry.com 2 TÀI LIỆU THAM KHẢO 4. Thái Doãn Tĩnh, Cơ sở hóa học hữu cơ, NXB Khoa học và kỹ thuật HN, 2001. 2. Trần Quốc Sơn, Một số phản ứng của hợp chất hữu cơ, NXB Giáo dục, 2003. 3. Đặng Như Tại, Trần Quốc Sơn, Hóa học hữu cơ, NXB ĐHQGHN, 1999. 1.Nguyễn Hữu Đĩnh, Đỗ Đình Rãng, Hóa học hữu cơ, NXB Giáo dục, 2008. 5. Hoàng Trọng Yêm, Hóa học hữu cơ, NXB Khoa học và kỹ thuật HN, 1999. www.themegalle ry.com 3 DÀN BÀI I. KHÁI NIỆM I. KHÁI NIỆM II. CƠ CHẾ PHẢN ỨNG II. CƠ CHẾ PHẢN ỨNG III. ỨNG DỤNG III. ỨNG DỤNG 1. Phản ứng dehidro 2. Phản ứng crackinh 3. Phản ứng refominh 4. Phản ứng phân hủy 1. Phản ứng dehidro 2. Phản ứng crackinh 3. Phản ứng refominh www.themegalle ry.com 4 I. KHÁI NIỆM 1. Phản ứng dehidro hóa (tách hidro) - Là phản ứng tách H 2 từ các hidrocacbon no dưới tác dụng của nhiệt độ và xúc tác tạo thành các hidrocacbon không no. CH 3 -CH 3 CH 2 =CH 2 + H 2 500 0 C, xt www.themegalle ry.com 5 I. KHÁI NIỆM - Là phản ứng làm gãy các liên kết C-C trong phân tử ankan dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác tạo ra các phân tử anken và ankan có mạch cacbon ngắn hơn. 2. Phản ứng crackinh + Nếu quá trình xảy ra nhờ tác dụng đơn thuần của nhiệt độ (500 - 700 0 C) gọi là crackinh nhiệt. + Nếu quá trình xảy ra nhờ xúc tác ở nhiệt độ thấp hơn ( 450- 500 0 C) gọi là crackinh xúc tác. www.themegalle ry.com 6 I. KHÁI NIỆM 2. Phản ứng crackinh + Crackinh với hơi nước: (t 0 ~ 650 → 800 0 C), thường thu được các anken nhẹ chủ yếu là etilen. Sản phẩm hidrocacbon không no cao dùng để sản xuất nhựa chịu nhiệt. + Crackinh dưới áp suất hydro (hydrocrackinh): p=30→140atm; t 0 = 350 →450 0 C; xt các oxit niken, molipden trên các chất mang có tính axit. Quá trình này dùng để chế hóa các dầu mỏ hoặc các phân đoạn dầu trung và dầu nặng chứa nhiều S và nhựalàm tăng sản phẩm phân đoạn nhẹ làm nhiên liệu cho động cơ (benzin, diezel, nhiên liệu phản lực.) www.themegalle ry.com 7 I. KHÁI NIỆM 2. Phản ứng crackinh CH 4 + CH 2 =CHCH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 3 + CH 2 =CHCH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 3 + CH 2 =CHCH 3 Ví dụ: CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 t 0 C, xt www.themegalle ry.com 8 I. KHÁI NIỆM 3. Phản ứng refominh (refominh xúc tác) Là quá trình dùng nhiệt và chất xúc tác biến đổi cấu trúc hiđrocacbon từ mạch hở thành mạch vòng, từ mạch ngắn thành mạch dài. - Quá trình refominh xảy ra 3 loại phản ứng chủ yếu: + Chuyển ankan mạch thẳng → ankan mạch nhánh và xicloankan. + Tách hidro chuyển xicloankan thành aren. + Tách hidro chuyển ankan thành aren. www.themegalle ry.com 9 I. KHÁI NIỆM 4. Phản ứng phân hủy Những phản ứng mà mạch phân tử bị phá hủy hoàn toàn dưới tác dụng của các yếu tố: nhiệt độ, áp suất, xúc tác… thành các nguyên tử hay các phân tử nhỏ đến mức không còn có thể nhận ra là sự thế hay sự tách – đó là các phản ứng phân hủy. Ví d : ụ CH 4 C + 2H 2 C 6 H 12 + 9O 2 6CO 2 + 6H 2 O C 16 H 36 C 16-m H 34-2m + C m H 2m (m= 2→16) t 0 C t 0 C t 0 C 10 II. CƠ CHẾ PHẢN ỨNG 1. Phản ứng dehidro hóa Phản ứng dehidro hóa áp dụng chủ yếu đối với các ankan có phân tử khối thấp. + Khi đun nóng với xúc tác Cr 2 O 3 , Cu, Pt… các ankan từ C 2 -C 4 bị tách H 2 tạo thành anken. CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH=CHCH 3 + H 2 Xt, t 0 C (CH 3 ) 2 CHCH 3 (CH 3 ) 2 C=CH 2 + H 2 Xt, t 0 C [...]...1 Phản ứng dehidro hóa + Phản ứng tách H2 từ những ankan có chứa từ C5-C7 có thể xảy ra theo hướng khép vòng tạo xicloankan hoặc thơm hóa CH3(CH2)3CH3 CH3(CH2)4CH3 Xt, t0C Xt, t0C + H2 + H2 Ni, 3000C + 3H2 11 1 Phản ứng dehidro hóa Lưu ý: - Phản ứng tách hidro có tính thuận nghịch - H bậc 3 dễ bị phân cắt hơn H bậc 2 và H bậc 1 - Phản ứng tách hidro chỉ chiếm tỉ lệ cao khi phân tích những... tạo ra anken hoặc khép vòng, hay xa hơn nữa có thể chuyển hóa thành vòng thơm Crackinh xúc tác thu được sản phẩm có chứa nhiều ankan, anken phân nhánh và 1 lượng đáng kể xicloankan và aren 20 Nhận xét: - Phản ứng dehidro và phản ứng crackinh có bản chất chung là phản ứng của hidrocacbon no chịu tác dụng của nhiệt - Khi bị phân tích nhiệt, phân tử hidrocabon no có thể bị bẻ gãy ở bất kì chỗ nào của... động thì phản ứng crackinh dễ xảy ra hơn 21 3 Phản ứng refominh (refominh xúc tác) - Quá trình được tiến hành ở p=35-65atm, t0=450 - 5000C, xúc tác đa chức năng: Pt, Pd, Ni, Al2O3… Khi dùng hệ xúc tác Pt/Al2O3 thì gọi là phương pháp platfominh - Chất xúc tác cho quá trình là chất xúc tác lưỡng chức: chức oxi hóa khử và chức axit Chức oxi hóa khử có tác dụng tăng tốc độ phản ứng hidro hóa và dehidro. .. nhánh refominh tạo ra được isoankan, xicloankan và hidrocacbon thơm 26 III ỨNG DỤNG - Các phản ứng trên đều có vai trò rất quan trọng trong công nghiệp chế biến dầu mỏ, đặc biệt là 2 phản ứng crackinh và refominh - Crackinh được dùng trong công nghiệp dầu mỏ để chuyển mazut và diezel thành xăng và khí crackinh 27 III ỨNG DỤNG + Crackinh nhiệt: tạo ra một lượng lớn metan, etilen và các ankan không phân. .. cacboni (đồng phân hóa) Cơ chế: (1 )Dehidro hóa ankan thành anken (2)Đồng phân hóa tạo các ankan mạch phân nhánh hoặc vòng hóa rồi thơm hóa VD: refominh hexan 23 + AH + (2) +H2/M -H+ AH+ M -H2 (1) (2)’ AH+ M/(-H2) AH+ + AH+ + +H2/M -3H2/M 24 Refominh heptan (CH3)2CHCH2CH(CH3)2 xt, t0C CH3(CH2)5CH3 CH3 + H2 xt, t0C CH3(CH2)5CH3 + 3H2 xt, t C 0 CH3 + 4H2 25 Như vậy, từ hexan, sau quá trình refominh đã... và H bậc 1 - Phản ứng tách hidro chỉ chiếm tỉ lệ cao khi phân tích những ankan thấp Đối với các ankan cao, hiệu suất phản ứng tách hidro không đáng kể, chủ yếu chỉ có những phản ứng cracking 12 2 Phản ứng crackinh a Phản ứng crackinh nhiệt Crackinh nhiệt xảy ra theo cơ chế gốc Cơ chế: crackinh nonan C9H20 + Ở giai đoạn đầu, mọi liên kết C-C đều có thể bị bẻ gãy với xác suất gần như nhau: CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2... dùng làm monome để sản xuất polime + Crackinh xúc tác: tạo ra các ankan và anken có mạch phân nhánh và không phân nhánh, ngoài ra còn có các quá trình vòng hóa và thơm hóa nên xăng thu được có chỉ số octan cao hơn crackinh nhiệt.Chỉ số octan có khi vượt quá 90 28 III ỨNG DỤNG - Refominh xúc tác: tạo ra được isoankan, xicloankan và hidrocacbon thơm từ ankan không phân nhánh, làm cho chỉ số octan của... lệ khá cao (~27%) 16 b Phản ứng crackinh xúc tác Crackinh xúc tác thực hiện ở 400-4500C, xúc tác thường dùng là aluminosilicat thiên nhiên hoặc tổng hợp (SiO2, Al2O3 đã được tẩm axit HA) Phản ứng xảy ra theo cơ chế ion Cơ chế: Chất xúc tác HA tác dụng với ankan → cacbocation trung gian H + RCHCH2R + H-A → RCHCH2R’ + H2 + A’ 17 Cacbocation sinh ra có các kiểu chuyển hóa: - Phân cắt β tạo anken và... + Các gốc tự do R sinh ra có 2 hướng chính: (1) R ngắt lấy 1 nguyên tử H của một phân tử ankan nào đó → ankan thấp và gốc tự do mới R + CH3(CH2)7CH3 → RH + CH3CHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 CH3 tạo ra CH4 tương đối bền, khó bị phân hủy Các RH khác cũng có thể chịu những phản ứng như ankan ban đầu 14 (2) Các gốc tự do chịu sự phân cắt β: đứt liên kết C-C ở vị trí β so với electron độc thân → 1anken + 1 gốc... R-CH=CH2 + + R’ - Tự biến đổi thành cation kiểu ion metoni, rồi bị đồng phân hóa thành cabocation bậc III bền hơn: 18 + R CH …H + ’ R – CH – CH2 + R’-CH-CH-R CH3 cacbocation bậc II + R’-CH-CH2-CH2-R + R’-C-CH2-R CH3 cacbocation bậc III CH2-R R’-CH – CH2 R’-CH-CH2-R + CH2 cacbocation bậc I 19 - Ngắt lấy H- từ tiểu phân khác để trở thành phân tử trung hòa + R’-C- CH2-R + RH CH3 + R’-CH-CH2-R + R CH3 - Cacbocation