Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn

22 900 0
Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng  làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

MỤC LỤC Mục lục 2 1. Mở đầu 3 1.1. Tính cấp thiết của đề tài. 3 1.2. Giới thiệu về triethylamine. 4 1.3. Các hướng nghiên cứu. 5 2. Luận điểm mới của đề tài. 9 3. Mục tiêu, nội dung nghiên cứu. 9 3.1. Mục tiêu. 9 3.2. Nội dung. 9 4. Phương pháp nghiên cứu. 9 4.1. Thu thập và tổng hợp tài liệu. 9 4.2. Thực hiện phản ứng ở pha khí, trền nền xúc tác rắn, áp suất cao và nhiệt độ cao trong thiết bị phản ứng dạng khí hoạt động gián đoạn. 9 5. Xây dựng kế hoạch thực nghiệm. 9 5.1. Xác định nguyên liệuhóa chất của phản ứng. 9 5.2. Thiết lập quy trình tiến hành thí nghiệm. 11 5.3. Xây dựng mô hình thí nghiệm. 11 5.4. Tách và tinh chế sơ bộ sản phẩm. 13 5.5. Chuẩn bị xúc tác. 14 5.6. Xác định các tính chất của xúc tác 14 5.6.1. Một số đặc trưng quan trọng của chất xúc tác 14 5.6.2. Xác định độ acid của xúc tác bằng phương pháp hấp phụ NH3TPD 15 5.6.3. Xác định bề mặt riêng của xúc tác 16 5.6.4. Đo XRD. 17 5.7. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng. 18 5.8. Phân tích sản phẩm. 19 6. Phạm vi nghiên cứu. 20 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. 20 8. Dự kiến bố cục luận văn 20 9. Thời gian thực hiện 20 10. Tài liệu tham khảo 21 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP TRIETHYLAMINE LÀM PHỤ GIA CHO XĂNG PHA CỒN 1. MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài. Kể từ khi dầu mỏ được chính thức khai thác và sử dụng từ thế kỉ 19, thì nó được xem như nguồn nguyên liệu quan trọng bậc nhất trong quá trình phát triển của con người. Theo đó là hàng loạt động cơ dùng nhiên liệu xăng và diesel ra đời thay thế cho động cơ hơi nước, từ đó nhu cầu sử dụng nhiên liệu có nguồn gốc dầu mỏ không ngừng tăng. Dầu mỏ cũng như nhiên liệu xăng, DO, FO trở thành mặt hàng có giá trị kinh tế cao trên thị trường. Dầu mỏ có tác động rất lớn đến an ninh của một quốc gia. Nhưng cũng vì nhu cầu sử dụng quá lớn, nên nguồn nguyên liệu hoá thạch này ngày càng giảm sản lượng. Theo ước tính của các chuyên gia hàng đầu trên thế giới: với tình hình khai thác và sử dụng như hiện nay thì toàn thế giới có thể khai thác dầu mỏ trong vòng 45,7 năm, khí thiên nhiên 62,8 năm, than đá 119 năm. Đối với Việt Nam có thể khai thác dầu mỏ 35,7 năm, khí thiên nhiên 55,2 năm, than đá 3 năm.40 Mặt khác, sử dụng nguồn nguyên liệu này cũng gây ra tổn hại cho môi trường sinh thái. Từ đó dẫn đến nhu cầu phát triển nguồn năng lượng thay thế sao cho vẫn đảm bảo mặt hiệu quả năng lượng hoặc tăng công suất động cơ mà ít ảnh hưởng đến môi trường hơn, đồng thời giảm lượng sử dụng nhiên liệu hoá thạch. Và nhiên liệu sinh học chính là một trong những hướng đi triển vọng, một trong số đó là giải pháp pha cồn vào xăng nhiên liệu. Giải pháp này đã trở thành một trong những ưu tiên hàng đầu trong những định hướng chiến lược nghiên cứu về năng lượng của nhiều quốc gia phát triển trên thế giới mà điển hình là Mỹ, Tây Âu (Đức, Pháp, Nauy, Thụy Điển…), Nhật, Thái Lan, Trung Quốc… Gasohol có ưu điểm là giúp tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, các khí thải có hại giảm từ 2030%. Tuy nhiên, khi pha cồn tinh khiết (99,5% ethanol) vào xăng, do cồn hấp thụ nước, do đó sau một thời gian tồn trữ sẽ gây ra sự tách pha, làm tăng mài mòn, ăn mòn động cơ và giảm chất lượng nhiên liệu. Vì vậy

Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………………………………………….………. ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………….…. ………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………………………………………….………. ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………….…. ………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………………………………………….………. ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………….…. ………………………………………………………………………. Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 1 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương ……………………… Giáo viên hướng dẫn TS. Nguyễn Hữu Lương MỤC LỤC Mục lục 2 1. Mở đầu 3 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 3 1.2. Giới thiệu về triethylamine 4 1.3. Các hướng nghiên cứu 5 2. Luận điểm mới của đề tài 9 3. Mục tiêu, nội dung nghiên cứu 9 3.1. Mục tiêu 9 3.2. Nội dung 9 4. Phương pháp nghiên cứu 9 4.1. Thu thập và tổng hợp tài liệu 9 4.2. Thực hiện phản ứng ở pha khí, trền nền xúc tác rắn, áp suất cao và nhiệt độ cao trong thiết bị phản ứng dạng khí hoạt động gián đoạn 9 5. Xây dựng kế hoạch thực nghiệm 9 5.1. Xác định nguyên liệu-hóa chất của phản ứng 9 5.2. Thiết lập quy trình tiến hành thí nghiệm 11 5.3. Xây dựng mô hình thí nghiệm 11 5.4. Tách và tinh chế sơ bộ sản phẩm 13 5.5. Chuẩn bị xúc tác 14 5.6. Xác định các tính chất của xúc tác 14 5.6.1. Một số đặc trưng quan trọng của chất xúc tác 14 5.6.2. Xác định độ acid của xúc tác bằng phương pháp hấp phụ NH 3 -TPD 15 5.6.3. Xác định bề mặt riêng của xúc tác 16 5.6.4. Đo XRD 17 5.7. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng 18 5.8. Phân tích sản phẩm 19 Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 2 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương 6. Phạm vi nghiên cứu 20 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 20 8. Dự kiến bố cục luận văn 20 9. Thời gian thực hiện 20 10. Tài liệu tham khảo 21 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP TRIETHYLAMINE LÀM PHỤ GIA CHO XĂNG PHA CỒN 1. MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài. Kể từ khi dầu mỏ được chính thức khai thác và sử dụng từ thế kỉ 19, thì nó được xem như nguồn nguyên liệu quan trọng bậc nhất trong quá trình phát triển của con người. Theo đó là hàng loạt động cơ dùng nhiên liệu xăng và diesel ra đời thay thế cho động cơ hơi nước, từ đó nhu cầu sử dụng nhiên liệu có nguồn gốc dầu mỏ không ngừng tăng. Dầu mỏ cũng như nhiên liệu xăng, DO, FO trở thành mặt hàng có giá trị kinh tế cao trên thị trường. Dầu mỏ có tác động rất lớn đến an ninh của một quốc gia. Nhưng cũng vì nhu cầu sử dụng quá lớn, nên nguồn nguyên liệu hoá thạch này ngày càng giảm sản lượng. Theo ước tính của các chuyên gia hàng đầu trên thế giới: với tình hình khai thác và sử dụng như hiện nay thì toàn thế giới có thể khai thác dầu mỏ trong vòng 45,7 năm, khí thiên nhiên 62,8 năm, than đá 119 năm. Đối với Việt Nam có thể khai thác dầu mỏ 35,7 năm, khí thiên nhiên 55,2 năm, than đá 3 năm.[40] Mặt khác, sử dụng nguồn nguyên liệu này cũng gây ra tổn hại cho môi trường sinh thái. Từ đó dẫn đến nhu cầu phát triển nguồn năng lượng thay thế sao cho vẫn đảm bảo mặt hiệu quả năng lượng hoặc tăng công suất động cơ mà ít ảnh hưởng đến môi trường hơn, đồng thời giảm lượng sử dụng nhiên liệu hoá thạch. Và nhiên liệu sinh học chính là một trong những hướng đi triển vọng, một trong số đó Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 3 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương là giải pháp pha cồn vào xăng nhiên liệu. Giải pháp này đã trở thành một trong những ưu tiên hàng đầu trong những định hướng chiến lược nghiên cứu về năng lượng của nhiều quốc gia phát triển trên thế giới mà điển hình là Mỹ, Tây Âu (Đức, Pháp, Nauy, Thụy Điển…), Nhật, Thái Lan, Trung Quốc… Gasohol có ưu điểm là giúp tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, các khí thải có hại giảm từ 20-30%. Tuy nhiên, khi pha cồn tinh khiết (99,5% ethanol) vào xăng, do cồn hấp thụ nước, do đó sau một thời gian tồn trữ sẽ gây ra sự tách pha, làm tăng mài mòn, ăn mòn động cơ và giảm chất lượng nhiên liệu. Vì vậy cần phải pha thêm phụ gia chống tách pha vào xăng pha cồn (gasohol) để loại bỏ những nhược điểm trên đối với động cơ. Một trong những phụ gia đó là tri- ethylamine (TEA). Chính vì vậy, việc nghiên cứu phản ứng amine hóa giữa ethanol và amonia trên nền xúc tác rắn để tạo triethylamine – phụ gia chống tách pha cho gasohol là cần thiết. 1.2 Giới thiệu về triethylamine (TEA). Là amine bậc 3 với công thức cấu tạo như hình bên dưới. Công thức cấu tạo: Tính chất vật lý: Triethylamine (TEA) Công thức phân tử C 6 H 15 N Khối lượng phân tử 101 Nhiệt độ sôi (°C) 89 Nhiệt độ nóng chảy (°C) -115 Tỷ trọng 0,7 Độ tan (g/100ml) 17 Áp suất hơi (kPa) ở 20 °C 7,2 Tỷ khối hơi 3,5 Điểm chớp cháy (°C) -17 Moment lưỡng cực (D) 0,7 Ứng dụng của triethylamine. Hóa chất này thường sử dụng trong dệt may, nhuộm, thuốc trừ sâu, phụ gia trong ngành dược,… Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 4 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương Ngoài ra TEA còn được sử dụng làm phụ gia chống tách pha cho gasohol vì TEA có momen lưỡng cực 0,7D [29] nằm trong khoảng giữa momen lưỡng cực của xăng (~0) và nước (1,84D [31]). Mặt khác, đây là họ amine bậc cao, không chứa oxy, giảm hàm lượng chất oxygenate tồn tại trong nhiên liệu vì bản chất xăng nhiên liệu đã chứa các phụ gia họ oxygemate như MTBE, ETBE,…qua đó giúp hạn chế tác hại đến động cơ. 1.3. Các nghiên cứu đã thực hiện. Heft, Brian Keith và đồng nghiệp đã miêu tả phương pháp điều chế trialkylamine với thiết bị phản ứng xúc tác tầng cố định. Thông qua quy trình liên tục hai giai đoạn.[10] - Dòng nhập liệu là rượu có số nguyên tử các bon từ 1 đến 4 (C 1÷4 ) đi theo đường 2 và kết hợp với rượu được hồi lưu theo đường 3 và amonia từ đường 4 và tập trung lại theo đường 5 để vào thiết bị phản ứng 6. Tỷ lệ mol của amonia và rượu sử dụng là 1,5÷16:1 Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 5 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương - Trong thiết bị phản ứng 6: áp suất vận hành là 8,9÷29,6 bar, nhiệt độ 176÷395 0 C. Với xúc tác có hoạt tính hydro hóa và đề hydro hóa đó là Niken hoặc Coban trên chất mang là Alumina, Silica, Silica-alumina…,H-mordenite, H-Y zeolit. Phản ứng được thực hiện ở pha khí với sự có mặt của Hydro. Tỷ lệ mol của Hydro và rượu sử dụng là 0,25÷4:1 (Hydro được sử dụng nhằm duy trì hoạt tính của xúc tác) - Sản phẩm phản ứng trong thiết bị phản ứng 6 được dẫn theo đường 8 vào thiết bị tách 10. Mono-dialkylamine, lượng nhỏ di-alkylamine và amonia dư thu được ở phần đỉnh và di chuyển theo đường 12. Di và tri-alkylamine và rượu chưa phản ứng thu được ở phần đáy và đi theo đường 14. - Sản phẩm đỉnh của thiết bị tách 10 gồm monoalkylamine, amonia dư và một lượng nhỏ dialkylamine được dẫn theo đường 12 vào thiết bị tách 24. Ở thiết bị tách 24 thu được dialkylamine ở phần đáy được dẫn theo đường 26 vào thiết bị phản ứng 20. Sản phẩm đỉnh bao gồm monoalkylamine và amonia dư được dẫn theo đường 28 kết hợp với lượng rượu thêm vào theo đường 30. Hỗn hợp phản ứng được dẫn theo đường 32 vào thiết bị phản ứng xúc tác tầng cố định 34. - Tại thiết bị phản ứng 34 xảy ra phản ứng chuyển hóa ammonia thành mono- alkylamine, mono-alkylamine thành di-alkylamine. Xúc tác Coban hoặc Niken trên chất mang alumina nhiệt độ phản ứng 135÷204 0 C, áp suất 10,3÷24,1 bar, tỷ lệ mol phản ứng của rượu và monoalkylamine từ 0,1÷3:1, tỷ lệ mol của Hydro so với rượu là 1,1÷2,8:1. Sản phẩm phản ứng được dẫn theo đường 36, có thể nhập vào thiết bị phản ứng 16 hoặc không tùy nhu cầu. - Sản phẩm di và tri-alkylamine và rượu chưa phản ứng được tách ra ở phần đáy tháp của thiết bị 10 được dẫn theo đường 14 vào thiết bị phản ứng 16. Tỷ lệ mol rượu được điều chỉnh 1,5÷2,5:1 mol amine. Nhiệt độ phản ứng 163÷190 0 C, áp suất 15,5÷19 bar, xúc tác Coban hoặc Niken tuy nhiên tốt nhất là trên chất mang zeolit chon lọc hình dạng, vận tốc không gian 1.000÷2.000 hr -1 . Theo Ralf Bohling, Ulrich Steinbrenner và các cộng sự “phương pháp sản xuất ethylamine và triethylamine” triethylamine được điều chế bằng cách: thực hiện phản ứng của hỗn hợp diethylamine và ethylene (tỷ lệ mol của ethylene và diethylamine là 1:1÷ 1:2), xúc tác là các aminde của kim loại kiềm (thích hợp nhất là Natri diethylaminde hoặc Kali diethylaminde). Nhiệt độ phản ứng 150÷230 0 C. Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 6 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương Phản ứng có thể được thực hiện ở pha lỏng (áp suất 1÷70 bar) hoặc pha khí (áp suất 70÷250 bar) [11]. Donald M. Fenton tại Union Oil Company, Los Angeles, Califolia “phương pháp điều chế ethylamine”. Trialkylamine được tổng hợp trên nguồn nguyên liệu ban đầu là alkylamine và alkyl halogen. Đầu tiên alkylamine được phản ứng với alkyl halogen để tạo thành tetraalkylammonium halogen. Tetraalkylammonium halogen được tiếp xúc với dung dịch NaOH để tạo thành trialkylamine và alkyl halogen. Alkyl halogen bị phân hủy thành monoalkyl amine và muối halogen (dưới sự có mặt của NaOH) như là một sản phẩm phụ của quá trình. [12] - Monoalkylamine tiếp tục tham gia quá trình tạo trialkylamine bằng cách: Tiến hành nung nóng monoalkylamine trong sự hiện diện của xúc tác đề hydro hóa để tạo thành dialkylamine. Sau đó dialkylamine phân hủy thành trialkylamine và monoalkylamine. Phương trình tổng quát là: 2R 2 NH  R 3 NH + RNH (Gốc R có số nguyên tử cacbon là C 2 ÷C 14 ) - Monoalkylamine thu được tiếp tục hồi lưu lại phản ứng để tạo thành dialkylamine. Phản ứng được thực hiện ở điều kiện nhiệt độ 80÷250 0 C, áp suất 1÷30at, xúc tác có hoạt tính đề hydro hóa có thể là: ruthenium, osmium, rhenium hoặc technetium. Tuy nhiên thích hợp nhất là ruthenium. Xúc tác kim loại được cho vào dưới dạng muối halogen (tốt nhất là muối clorua, ví dụ như: ruthenium trichloride). Theo Till Gerlach và cộng sự “Phương pháp sản xuất ethylamine” tiến hành tổng hợp TEA dựa trên chất phản ứng thứ nhất là bioethanol và chất phản ứng thứ hai có thể được chọn từ (amonia, amine bậc 1, amine bậc 2) với xúc tác có hoạt tính hydro hóa/dehydro hóa là Cu, Ni, Co/Al 2 O 3 -ZrO 2 . Phản ứng được thực hiện trong thiết bị phản ứng xúc tác tầng cố định. [13] - Nếu thực hiện ở pha lỏng thì áp suất phản ứng là 15÷25MPa. Nhiệt độ phản ứng 170÷230 0 C - Nếu phản ứng thực hiện ở pha khí, với sự có mặt của Hydro (H 2 ) (Hydro đóng vai trò là chất lôi cuốn ethanol vào thiết bị phản ứng) thì áp suất của Hydro là 0,1÷7MPa. Nhiệt độ phản ứng 160÷250 0 C. Lượng Hydro cho vào thiết bị phản ứng 50÷200 lít đối với 1mol ethanol. Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 7 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương Theo Joaquin V. Martinez de Pinillons, Wescosville và cộng sự “Tổng hợp alkylamine bậc thấp”. Chất phản ứng là những rượu có số nguyên tử Cacbon từ C 2 ÷C 6 và amonia. Phản ứng được thực hiện ở pha khí trong thiết bị phản ứng xúc tác tầng cố định. Nhiệt độ phản ứng 350÷450 0 F, áp suất 250÷300psig. Với sự có mặt của Hydro, lượng hydro sử dụng từ 0,25÷4mol đối với 1mol rượu. Vận tốc không gian của pha khí (GHSV) 1.000÷3.000. Xúc tác có hoạt tính hydro hóa là Co, Ni, Cu/alumina hoặc Silica-alumina.[14] Theo Robert N. Cochran, Michel Deeba, Emmaus “Phương pháp cho sản xuất alkylamine”. Chất phản ứng là rượu có số nguyên tử Cacbon từ C 1 ÷C 4 và amonia. Nhiệt độ phản ứng 280÷400 0 C. Xúc tác của phản ứng là xúc tác chọn lọc hình dạng như: 5A zeolite, REY zeolite, H-Y zeolite. Áp suất 10÷30at, vận tốc không gian của pha khí (GHSV) 5.000÷15.000. Phản ứng được thực hiện ở pha khí trong thiết bị phản ứng xúc tác tầng cố định.[15] Theo Mark C. Cesa, Robert A. Dubbert “tổng hợp ethylamine” tiến hành tổng hợp ethylamine dựa trên nguồn nguyên liệu là Hydro và acetonitrile (CH 3 CN) (tỷ lệ mol giữa H 2 và CH 3 CN là 2÷50 : 1). Áp suất của Hydro 50÷1000psig. Nhiệt độ phản ứng 50÷170 0 C. Dựa trên xúc tác có hoạt tính hydro hóa là Ni/ Silica- Alumina. Ngoài sản phẩm chính là ethylamine còn có sản phẩm có tỷ lệ tương đối lớn là diethylamine và triethylamine và một số sản phẩm phụ khác.[16] Yasuo Tsuji, Ohtake, Nhật Bản “phương pháp điều chế ethylamine” đề cập đến phương pháp tách hỗn hợp sản phẩm của phản ứng amonia và ethanol. Sản phẩm của phản ứng giữa amonia và ethanol được thực hiện với sự có mặt của Hydro ở áp suất thường và xúc tác bao gồm: nước, amonia, ethanol, monoethylamine, diethylamine, triethylamine và sản phẩm phụ. Đầu tiên thu hồi amonia và monoethylamine bằng cách hóa lỏng hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng. Hỗn hợp sau phản ứng chỉ còn nước, ethanol, diehtylamine, triethylamine và sản phẩm. Hỗn hợp này được cho vào thiết bị tách thứ nhất thu được nước và diethylamine ở phần đỉnh với nhiệt độ 70÷80 0 C, sản phẩm đáy là nước, ethanol và triethylamine có nhiệt độ 95÷105 0 C. Hỗn hợp sản phẩm đáy của thiết bị tách thứ nhất được dẫn vào thiết bị tách thứ hai. Thu được ethanol và nước là sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy là triethyamine và nước. [17] Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 8 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương Theo Guido P.Pez, Boonton “tổng hợp alkylamine từ olefin cùng với xúc tác aminde của kim loại kiềm” alkylamine được điều chế với nguyên liệu ban đầu là ethylene và amonia ở pha lỏng. Áp suất phản ứng 8÷25MPa, nhiệt độ 90÷160 0 C, xúc tác là các aminde của kim loại kiềm (tốt nhất là Natri aminde hoặc Kali amide). [18] 2. Luận điểm mới của đề tài. • Tổng hợp triethyl amine từ các nguồn nguyên liệu tái tạo (bioethanol và ammonia) trên cơ sở xúc tác rắn tự tổng hợp. • Khảo sát được sự ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất đến hiệu suất phản ứng. • Khảo sát sự ảnh hưởng của xúc tác đến độ chọn lọc sản phẩm. • Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ các chất tham gia phản ứng và khí hydro đến hiệu suất tạo sản phẩm triethylamine mong muốn. 3. Mục tiêu, nội dung nghiên cứu. 3.1. Mục tiêu. Thực hiện phản ứng giữa amonia và ethanol trong thiết bị xúc tác tầng cố định. Từ đó tìm ra điều kiện thích hợp về: nhiệt độ, áp suất, xúc tác, tỷ lệ mol các chất tham gia phản ứng, để tổng hợp triethylamine với hiệu suất cao. 3.2. Nội dung. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng tạo triethylamine như: nhiệt độ, áp suất, xúc tác, tỷ lệ mol các chất tham gia phản ứng,… Nhằm xác định được điều kiện phản ứng thích hợp để tạo triethylamine. 4. Phương pháp nghiên cứu. 4.1. Thu thập và tổng hợp tài liệu. 4.2. Thực hiện phản ứng ở pha khí, trền nền xúc tác rắn, áp suất cao và nhiệt độ cao trong thiết bị phản ứng dạng khí hoạt động liên tục. 4.3. Phản ứng tổng hợp triethyl amine được thực hiện qua hai giai đoạn: (1) tổng hợp mono- và di-ethyl amine từ ammonia và bioethanol; và (2) tổng hợp triethyl amine từ di-ethyl amine và bioethanol. 4.4. Sử dụng các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại để xác định các đặc trưng của xúc tác (XRD, BET, SEM, NH 3 -TPD) và thành phần sản phẩm (GC, MS). 5. Xây dựng kế hoạch thực nghiệm. 5.1. Xác định nguyên liệu-hóa chất của phản ứng. Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 9 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương Nguyên liệu chính của phản ứng tạo triethylamine là ammonia và ethanol. Cả hai nguyên liệu nay đều được sản xuất ở trong nước vì thế chúng ta có thể chủ động được nguồn nguyên liệu của phản ứng. Trong đó ethanol được sản xuất theo phương pháp lên men sinh học và được gọi tắt là bioethanol. Mặt khác bioethanol là nguyên liệu có nguồn gốc sinh học. Nguyên liệu của phản ứng là ethanol khan (cồn thương phẩm), ammonia, diethylamine, và hydro được mua trên thị trường. Ethanol biến tính (cồn thương phẩm) được sản xuất tại nhà máy Ethanol Đại Tân đặt tại xã Đại Tân, huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam. Sản phẩm của công ty đã đáp ứng các yêu cầu về chất lượng sản phẩm của Việt Nam (TCVN 7716: 2007) như ở Bảng1.[5] Tiêu chuẩn đơn vị giới hạn phương pháp đo 1 Hàm lượng ethanol % thể tích ≥92,1 ASTM D 5501 2 Hàm lượng methanol % thể tích ≤0,5 3 Hàm lượng nhựa đã rửa qua dung môi mg/100MI ≤5,0 TCVN 6593 (ASTM D 381) 4 Hàm lượng nước % thể tích ≤1,0 (1) ASTME 203/ ASTME 1064 5 Hàm lượng clorua vô cơ mg/L (ppm khối lượng) ≤32 (40) ASTM D 512-81 6 Hàm lượng đồng mg/Kg ≤0,1 ASTM D 1688 7 Độ axit (như axit acetic CH 3 COOH) % khối lượng (mg/L) ≤0,007 (56) (3) ASTM D 1613 8 pH 6,5 – 90 ASTM D 6423 9 Lưu huỳnh Pp khối lượng ≤30 TCVN 6701 (ASTM D 2622) 10 Sunfat mg/Kg (pp khối lượng) ≤4 11 Khối lượng riêng ở 15 0 C kg/m 3 báo cáo ASTM D 891 /ASTM D 4052 12 Ngoại quan không nhìn thấy tạp chất lơ lửng hoặc kết tủa (trong và sáng) Bảng 1: Tính chất hóa lý của cồn khan thương phẩm(TCVN 7716: 2007) [5]. Ammonia bán trên trị trường được sản xuất tại nhà máy Đạm Phú Mỹ (đặt tại khu công nghiệp Phú Mỹ, huyện Châu Thành-tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu) thỏa mãn các tiêu chuẩn về chất lượng sản phẩm của Việt Nam (TCVN 2614:1993) [6]. Tên chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 10 [...]... về phản ứng amine hóa giữa ammonia và ethanol trên nền xúc tác rắn Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 19 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS Nguyễn Hữu Lương Kết quả nghiên cứu có thể mở ra việc sử dụng triethylamine làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Ngoài ra triethylamine và diethylamine cũng được sử dụng trong... - Tỷ lệ mol giữa amonia và ethanol là 1,5÷4:1 Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 18 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS Nguyễn Hữu Lương - Tỷ lệ mol giữa hydro và ethanol là 0,25÷4:1 - Vận tốc không gian 1.000÷2.000 hr-1 Giai đoạn 2: Mục đích của giai đoạn này là tổng hợp tri-ethylamine từ diethylamine và ethanol - Nhiệt... hợp với thực tế thí nghiệm 5.3 Xây dựng mô hình thí nghiệm Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 11 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS Nguyễn Hữu Lương Hình 1: Sơ đồ thí nghiệm của phản ứng tạo triethylamine 1 Van điều áp 7 Bình ổn nhiệt 2 Van một chiều 8 Thiết bị phản ứng 3 Lưu lượng kế 9 Thiết bị ngưng tụ 4,5 Bình hấp phụ. .. phụ và giải hấp phụ Nhưng thường gặp nhất là dùng NH 3 do nó có nhiều ưu điểm: Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 15 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS Nguyễn Hữu Lương  Kích thước nhỏ, dễ dàng hấp phụ lên tất cả các tâm acid bề mặt  Không sử dụng dung môi hữu cơ  Không có sai số điểm tương đương, chỉ phụ thuộc tốc độ... các lớp  Thuyết Langmuir có thể áp dụng cho mỗi lớp Phương trình BET: Trong đó: P0: áp suất hơi bão hòa của khí ở nhiệt độ tiến hành P: áp suất cân bằng của khí ở nhiệt độ tiến hành V: thể tích khí bị hấp phụ Vm: thể tích khí bị hấp phụ đơn phân tử C: hẳng số BET Được thể hiện: Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 16 Đề cương luận văn HVTH:... ethanol 11 Bình tách lỏng-khí Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 12 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS Nguyễn Hữu Lương Thuyết minh quy trình: Các khí amonia, nitơ và hydro được đưa vào quy trình thông qua hệ thống van điều áp (1) và lưu lượng kế (2) Trước khi đi vào thiết bị phản ứng các khí aminia, hỗn hợp khí nitơ và... giai đoạn một); phần còn lại là hỗn hợp chứa di-ethylamine và tri-ethylamine tham gia vào giai đoạn hai Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 13 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS Nguyễn Hữu Lương Sản phẩm phản ứng của giai đoạn hai được tinh chế bằng hai phương án chưng cất và trích ly nhằm thu được tri-ethylamine [39] Tính... riêng và độ xốp Cấu trúc tinh thể và pha tinh thể của xúc tác cũng là một trong những tính chất đặc trưng, từ đó có thể xác định được các trung tâm hoạt động, các nguyên tử phân bố trên các góc hay cạnh tinh thể cũng như các vị trí khiếm khuyết, các vị trí khác nhau của sự hấp phụ Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 14 Đề cương luận văn HVTH:... thước, hình dạng cũng Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page 17 Đề cương luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thoan GVHD: TS Nguyễn Hữu Lương như cấu trúc bên trong của một miền tinh thể nào đó Cơ sở của phương pháp được xác định dựa trên sự nhiễu xạ của chùm tia X với một bước sóng λ khi chiếu lên bề mặt tinh thể của chất rắn sẽ cho ra thông số 2θ và từ... acetate as phase separation inhibitors in liquid hydrocarbon fuel and ethanol mixture 8 Fuel composition for internal-combustion engines containing trialkylamine – Patent 9 Jong Sung Ko, In Kyoung Ko, Jin Hee Lee, Fuel composition for internalcombustion engines containing trialkylamine, patents.No20090100747 Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp triethylamine ứng dụng làm phụ gia chống tách pha cho xăng pha cồn Page . ethylene và diethylamine là 1:1÷ 1:2), xúc tác là các aminde của kim loại kiềm (thích hợp nhất là Natri diethylaminde hoặc Kali diethylaminde). Nhiệt độ phản ứng 150÷230 0 C. Đề tài: Nghiên cứu. tác aminde của kim loại kiềm” alkylamine được điều chế với nguyên liệu ban đầu là ethylene và amonia ở pha lỏng. Áp suất phản ứng 8÷25MPa, nhiệt độ 90÷160 0 C, xúc tác là các aminde của kim. 8÷25MPa, nhiệt độ 90÷160 0 C, xúc tác là các aminde của kim loại kiềm (tốt nhất là Natri aminde hoặc Kali amide). [18] 2. Luận điểm mới của đề tài. • Tổng hợp triethyl amine từ các nguồn nguyên liệu

Ngày đăng: 15/11/2014, 08:32

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • 5.6. Xác định các tính chất của xúc tác 14

    • 5.6.1. Một số đặc trưng quan trọng của chất xúc tác 14

    • 5.6.2. Xác định độ acid của xúc tác bằng phương pháp hấp phụ NH3-TPD 15

    • 5.6.3. Xác định bề mặt riêng của xúc tác 16

    • 5.6.4. Đo XRD. 17

    • 5.6. Xác định các tính chất của xúc tác

      • 5.6.1. Một số đặc trưng quan trọng của chất xúc tác

      • 5.6.2. Xác định độ acid của xúc tác bằng phương pháp hấp phụ NH3-TPD

        • Nguyên tắc của phương pháp

        • 5.6.3. Xác định bề mặt riêng của xúc tác

        • 5.6.3. Đo XRD.

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan