Đang tải... (xem toàn văn)
Tìm hiểu về quy trình sản xuất fomaldehyt và nhựa phenol fomaldehyt Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHNTìm hiểu về quy trình sản xuất fomaldehyt và nhựa phenol fomaldehyt Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHNTìm hiểu về quy trình sản xuất fomaldehyt và nhựa phenol fomaldehyt Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHNTìm hiểu về quy trình sản xuất fomaldehyt và nhựa phenol fomaldehyt Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHN
Tổng quan nhựa phenol-fomaldehyt Lịch sử hình thành – Nhựa PF loại nhựa phenolic sản phẩm phản ứng trùng ngưng phenol formaldehyt – Nhựa phenolic nhà hóa học người Đức Bayer hiểu quy trình sản xuất fomaldehyt nghiên Tìm cứu vào năm 1872 nhựa phenol fomaldehyt – Cuối kỷ 19, Thus, Claus, Trainer tổng hợp nhựa phenol aldehyde môi trường axit HCl – Bulumer ngưng tụ phenol formaldehyde có mặt loại axit, thu loại nhựa hoà tan rượu, dựng làm vecni Nội dung trình bày I Tổng quan nhựa PF Nguyên liệu tổng hợp Nhựa PF • Lịch sử hình thành, nhu cầu trường phát triển • Phân loại ứng dụng • Phenol dẫn xuất • Formaldehyt dẫn xuất • Cơ chế, tinh chất • Điều kiện công nghệ, sơ đồ công nghệ Lịch sử hình thành – Smith tạo nhựa phenolic từ phenol axetaldehyde với HCl làm xúc tác cho loại nhựa có tính chất cách điện tốt – Ngày 7/12/1909 Leo Backeland ký quyền đặt cho sản phẩm thương hiệu Bakelit – Tại Nga phản ứng phenol formaldehyde lần giáo sư Petrov nghiên cứu vào năm 1914 Nhu cầu thị trường tình hình phát triển a) Trên giới • Năm 1953 nhựa phenol formaldehyde sản xuất nhiều so với loại nhựa khác • Năm 1954 nhựa phenolic sản xuất 20.000 • Năm 1965 sản phẩm đặt đến 65.000 • Cho đến năm 1987 nhựa phenolic sản xuất 2,3 triệu • Năm 1993 2,8 triệu • Năm 1998 lượng phenolic sản xuất 3,4 triệu Nhu cầu thị trường tình hình phát triển Ở Việt Nam • Năm 1958 - 1960 Trung Tâm Nghiên Cứu Vật Liệu Polyme Trường ĐHBK Hà Nội xây lắp phân xưởng sản xuất keo dán phenol formaldehyde nhà máy gỗ ép Cầu Đuống • Năm 1975 Nam Tư giúp đỡ xây dựng nhà máy ván dăm khu công nghiệp Việt Trì Sau Miền nam có nhà máy gỗ ép, ván dăm Đồng Nai, Sài Gòn • Tình hình phát triển nhựa phenolic Việt Nam năm 2000 đến : Giai đoạn 1: từ năm 20002002 xây dựng lắp đặt nhà máy sản xuất ván ép nâng công xuất lên 22.000 Giai đoạn 2: xây dựng đầu tư chiều sâu cho 108 nhà máy chế biến lâm nghiệp Giai đoạn 3: xây dựng hoàn thiện xong 108 nhà máy nâng công suất lên 85.000 đáp ứng đáp ứng phần nhu cầu nước Phân loại Novolac • Là nhựa nhiệt dẻo, khả tự đóng rắn tạo thành polime mạng lưới không gian Phân loại Nhựa rezitol Nhựa rezol Nhựa rezit Nhựa Rezolic Phân loại Nhựa Rezolic Là chất rắn, dễ nóng chảy tan nhiều dung môi hữu Dùng để sản xuất sơn, keo nhựa rezit Tồn tài dạng nhớt, có màu từ vàng đến nâu tùy thuộc vào lượng dư phenol có nhựa Ứng dụng Bột ép Nhựa đúc Vật liệu than grafit Vật liệu ép thành lớp Keo dán sơn Phao lít Vật liệu ép với phụ gia thô Sản xuất bột ép Rezolic Chất độn Nguyên liệu tổng hợp Phenol dẫn xuất chúng Fomaldehyt dẫn xuất • Crezol • Xilenol • Rezolsin • Fomaldehyt • Furfurol Sơ đồ sản xuất formandehyde theo phương pháp formox So sánh nhân tố kinh tế trình sản xuất formaldehyde BASF) Quá trình chuyển hoá không hoàn toàn chương trình thu hồi metanol Formox Quá trình chuyển hoá Nhà máy hoàn toàn (quá trình Nguyên liệu Quá trình Metanol : t/t 1,215 1,176 1,162 Nước : t/t 1,38 0,32 1,96 Mất mát xúc tác : g/t 0,07 0,05 135 170 200 230 111 74 26 Tiêu hao lượng 41 148 1,85 Điện 3,0 1,5 183,9 1,7 2,2 4,0 1,3 1,5 Lượng xúc tác Tái sinh kg/mẻ : KWh/t Nước làm lạnh (15oC) : m3/t Nước nhiệt : t/t 174,5 211,6 Hơi nước : t/t 3,3 3,7 Nhựa phenol-formaldehyde Chương Hóa học chế phản ứng I Phản ứng tạo nhựa novolac rezolic 1.1 Phản ứng tạo nhựa novolac Nhựa Novolac sản phẩm đa tụ phenol focmaldehyde môi trường axit Tỷ lệ phenol/formaldehyde >1 Cơ chế phản ứng tạo nhựa Novolac sau: 𝛿+ 𝛿 CH2=O + H → CH2+ OH Ion metynol công vào vị trí giàu điện tử phenol : Trong môi trường axit metylol phenol không bền chúng tương tác với ion H+ tạo ion metyl phenol: Hoặc chúng ngưng tụ với tạo thành cầu nối metylen : Cấu trúc Novolac mạch thẳng có khối lượng phân tử không lớn Phản ứng tổng quát sau: - H2O với n=4-8 1.2 Phản ứng tạo nhựa rezolic Xảy môi trường kiềm, chế sau : - Ion phenolat có khả giải toả điện tích vào vòng benzen làm cho mật độ điện tử vị trí octo para vòng tăng lên Các ion phản ứng với formandehyt theo phương trình : Trong môi trường kiềm ion hydroxyl metylol phenol bền vững vị trí hoạt động lại phenol tiếp tục phản ứng với formaldehyde để tạo mono, di, tri hydroxyl phenol Sự tác dụng xảy theo tốc độ giảm dần Định hướng vị trí octo para phụ thuộc vào xúc tác đem dùng: Xúc tác Tỷ lệ ortho/para Mg(OH)2 4,32 Ca(OH)2 3,08 LiOH 1,75 NaOH 1,56 KOH 1,38 (CH3)4N+OH 0,88 Hỗn hợp rượu phenolic ngưng tụ tạo nhựa rezolic: Tính chất a Nhựa novolac Đun nóng hỗn hợp formaldehyde phenol lấy dư với xúc tác axit nhựa novolac (mạch không phân nhánh): - Nhựa novolac chất rắn, dễ nóng chảy, dễ tan số dung môi hữu cơ, dùng để sản xuất vecni, sơn, - Novolac tồn dạng rắn, cứng, giòn, có khả hút ẩm cao, không màu màu vàng đến nâu tùy thuộc vào độ dư phenol sản phẩm, tan hỗn hợp dung môi C2H5OH/CH3CHO dễ dàng - Novolac sau đóng rắn có độ bền cao, chịu nhiệt tốt, cách điện chịu môi trường KOH, dung môi … - Novolac sử dụng chủ yếu làm sản phẩm ép dạng tectolit b Nhựa rezolic - Đun nóng hỗn hợp phenol formaldehyde theo tỉ lệ 1:1,2 có xúc tác kiềm ta nhựa rezol (mạch không phân nhánh), có số nhóm −CH2OH tự vị trí số nhân phenol: - Nhựa rezolic chất rắn, dễ nóng chảy, tan nhiều dung môi hữu dùng để sản xuất sơn, keo nhựa rezit… - Nhựa rezolic nhựa mạch nhanh, tồn dạng nhớt, có màu từ vàng sang đến nâu tùy thuộc vào lượng dư phenol có nhựa - Sau rắng nhựa rezolic có tính chất tương tự nhựa novolac đóng rắn - Rezolic bảo quản tốt dạng dung dịch Rezolic tan nước bảo quản dạng dung dịch 50% H2O Rezolic tan cồn bảo quản dạng dung dịch 50% cồn Trường hợp nhiệt độ bảo quản lớn 30ºC, sản phẩm dư phenol formaldehyde, tiếp xúc với không khí formaldehyde dễ chuyển hóa thành axit formic - Rezolic môi trường axit dung dịch có nhiệt độ lớn 100ºC dễ xảy phản ứng đa tụ sâu, tách formaldehyde chuyển dần sang rezitol rezit cấu trúc mạng không gian Điều kiện công nghệ a Sản xuất nhựa novolac • Điều kiện tạo nhựa : – Phenol có vị trí hoạt động – Tỉ lệ Phenol/Formaldehyt >1 ( dư phenol) – Môi trường phản ứng môi trường axit • Xúc tác: axit HCl, H2SO4, axit focmic, axit oxalic • Tỷ lệ cấu tử: Thừa phenol, tỉ lệ P/F : 6:5 hay 7:6 • Điều kiện sấy đa tụ : – Tách nước, tách cấu tử không phản ứng – Làm cho phản ứng tiến hành sâu nhiệt độ cao b Sản xuất nhựa Rezolic • Điều kiện tạo nhựa – Phenol có vị trí hoạt động – Tỉ lệ phenol / formaldehyde [...]... 11.9 202.2 Tạo nhựa nhiệt rắn p-crezol 1.034 34.8 202.1 Tạo nhựa nhiệt dẻo Ứng dụng ứng dụng ứng dụng ứng dụng • Sản xuất hương liệu, thuộc da • Dung môi để làm sạch các sản phẩm dầu • Sản xuất nhựa PF • Sản xuất thuốc nhuộm, nhựa trao đổi ion Các phương pháp sản xuất phenol Clo hóa benzen và dẫn xuất phenol bằng các nung benzensulfonat trong kiềm nóng chảy Đi từ benzen Công nghệ Quá trình cumen Dehydro... Hơi nước : t/t 3,3 3,7 Nhựa phenol- formaldehyde Chương 1 Hóa học và cơ chế phản ứng I Phản ứng tạo nhựa novolac và rezolic 1.1 Phản ứng tạo nhựa novolac Nhựa Novolac là sản phẩm đa tụ giữa phenol và focmaldehyde trong môi trường axit Tỷ lệ phenol/ formaldehyde >1 Cơ chế phản ứng tạo nhựa Novolac như sau: 𝛿+ 𝛿 CH2=O + H → CH2+ OH Ion metynol sẽ tấn công vào vị trí giàu điện tử của phenol : Trong môi trường... nhóm −CH2OH còn tự do ở vị trí số 4 hoặc 2 của nhân phenol: - Nhựa rezolic là chất rắn, dễ nóng chảy, tan trong nhiều dung môi hữu cơ dùng để sản xuất sơn, keo và nhựa rezit… - Nhựa rezolic là nhựa mạch nhanh, tồn tại ở dạng nhớt, có màu từ vàng sang đến nâu tùy thuộc vào lượng dư phenol có trong nhựa - Sau khi đó rắng nhựa rezolic có tính chất tương tự nhựa novolac đóng rắn - Rezolic được bảo quản tốt... Quá trình cumen Dehydro hoá hỗn hợp cyclohexanol và cyclohexanon sản xuất phenol Sản xuất phenol bằng cumen • Phản ứng : Điều kiện công nghệ của quá trình Nhiệt độ : từ 500C đến 900C Áp suất : áp suất khí quy n Thời gian phản ứng : khoảng 15 phút Xúc tác: HCl, H2SO4, AlCl3… Sản phẩm chính của quá trình : Phenol axeton Các giai đoạn của quá trình Giai đoạn oxy hóa cumen thành hydroperoxit... rượu phenolic này sẽ ngưng tụ tạo nhựa rezolic: 2 Tính chất a Nhựa novolac Đun nóng hỗn hợp formaldehyde và phenol lấy dư với xúc tác axit được nhựa novolac (mạch không phân nhánh): - Nhựa novolac là chất rắn, dễ nóng chảy, dễ tan trong một số dung môi hữu cơ, dùng để sản xuất vecni, sơn, - Novolac tồn tại ở dạng rắn, cứng, giòn, có khả năng hút ẩm cao, không màu hoặc màu vàng đến nâu tùy thuộc vào... Tỉ lệ Phenol/ Formaldehyt >1 ( dư phenol) – Môi trường phản ứng là môi trường axit • Xúc tác: axit HCl, H2SO4, axit focmic, axit oxalic • Tỷ lệ cấu tử: Thừa phenol, tỉ lệ P/F : 6:5 hay 7:6 • Điều kiện sấy và đa tụ : – Tách nước, tách các cấu tử không phản ứng – Làm cho phản ứng tiến hành sâu hơn ở nhiệt độ cao b Sản xuất nhựa Rezolic • Điều kiện tạo nhựa – Phenol có 3 vị trí hoạt động – Tỉ lệ phenol. .. Giai đoạn phân ly cumyl hydroperoxit Tinh chế phenol bằng chưng cất, kết tinh Sơ đồ công nghệ sản xuất phenol từ cumen Fomaldehyt và dẫn xuất • Phân tử gam: 30,03 g/mol • Công thức cấu tạo: CH2O • Tỷ trọng và pha: 1 g/m3, khí • Độ hòa tan trong nước: > 100 g/100 ml (20 °C) • Điểm nóng chảy: -117 °C (156 K) • Điểm sôi : -19.3ºC (253.9 K) Tính chất hóa học của fomaldehyt Phản ứng tự phân hủy 2HCHO → CH3OH... chưng thu hồi metanol Sơ đồ sản xuất formandehyde theo phương pháp formox So sánh các nhân tố kinh tế trong quá trình sản xuất formaldehyde BASF) Quá trình chuyển hoá không hoàn toàn và chương trình thu hồi metanol Formox Quá trình chuyển hoá Nhà máy hoàn toàn (quá trình Nguyên liệu Quá trình Metanol : t/t 1,215 1,176 1,162 Nước : t/t 1,38 0,32 1,96 Mất mát xúc tác : g/t 0,07 0,05 135 170 200 230 111... lớn hơn 30ºC, sản phẩm còn dư phenol và formaldehyde, khi tiếp xúc với không khí formaldehyde dễ chuyển hóa thành axit formic - Rezolic trong môi trường axit hoặc là trong dung dịch có nhiệt độ lớn hơn 100ºC dễ xảy ra phản ứng đa tụ sâu, tách formaldehyde và chuyển dần sang rezitol hoặc rezit cấu trúc mạng không gian 3 Điều kiện công nghệ a Sản xuất nhựa novolac • Điều kiện tạo nhựa : – Phenol có 2... độ>600C Phenol và dẫn xuất Tính axit : Phản ứng thế SE C6H5OH + H2O C6H5O- + H3O+ Phản ứng với fomaldehyt OH OHOH CH2OH + HCHO + , XT OH OH CH2 Phenol và các dẫn xuất Dẫn xuất Cresol: - Công thức phân tử : C6H4(CH3)OH - Công thức cấu tạo : có 3 công thức cấu tạo Tính chất của 3 đồng phân Đồng phân Tỷ trọng Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ sôi Tham gia phản ứng o-crezol 1.0415 30.8 109.9 Tạo nhựa