TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HỮU CƠ – HỐ DẦU SEMINAR CƠNG NGHỆ TỔNG HỢP HỐ DẦU Đề tài : Hố học cơng nghệ sản xuất Etanolamin từ Etylen SVTH : Phạm Minh Tiến Ngô Văn Vương    Etylen chất có nhiều ứng dụng đời sống cơng nghiệp hoá học , etylen dùng làm nguyên liệu tổng hợp hợp chất hữu Etylen khí khơng màu sắc ,dễ cháy, có cấu trúc phẳng, với liên kết kép cacbon Thực tế etylen sản xuất từ: - Dầu khí mà chủ yếu khí thiên nhiên, nguồn ngun liệu có sẳn - Cracking nước từ hợp chất hydrocacbon Sơ đồ ứng dụng Etylen CH2 CH CH CH2 O xi hoá C H 3C H O C H 3C O O H A xit axetic C H 3C H 2O H C H 2C l (C H ) H 2O C C l3 [ CH2 P olyetylen( P E ) Tơ tổng hợp CH2 C 6H C 6H P olystyren C 2H CH2 CH2 ( Styren ) ( Cao su tổng hợp ) C H 2O H CH2 ( E tylbenzen ) CH2 CH CH2] CH2 C H 2C l _ CH2 ( O xit E tylen ) O E tanol am in HCl CHCl C H 2C l PV C ( P olyvinylclorua ) Các số vật lý Etylen Đại lượng Giá trị Nhiệt độ sôi , 0C -103,71 Nhiệt độ đông đặc , 0C -169,15 Nhiệt độ tới hạn , 0C 9,90 Áp suất tới hạn , Mpa 5,117 Tỷ trọng tới hạn , g / cm3 0,21 Thể tích ĐKTC , l 22,258 Nhiệt độ nóng chảy , kJ / kg 119,5 Nhiệt cháy , kJ / kg 47,183 Nhiệt hoá , kJ / kg : + Ở -196,15 0C + Ở 0C 488 191 Giới hạn nổ với khơng khí 200C , P = 0,1 MPa + Giới hạn + Giới hạn 2,75 28,6 Nhiệt bốc cháy , 0C 425÷527 Các số vật lý cho thấy:Etylen dễ tạo hỗn hợp cháy với khơng khí, cháy toả nhiệt nhiều gây nổ mạnh giới hạn nổ rộng Do trình sản xuất sử dụng etylen cần phải quan tâm tới an toàn lao động  Từ nguyên liệu etylen, để sản xuất etanol amin phải qua trình sau: - Etylen sản xuất etylen oxit - Etylen oxit sản xuất etanol amin  A Từ etylen sản xuất etylen oxit   Tính chất ứng dụng: Etylen oxit (oxirane) khí không màu sắc hay chất lỏng Cấu trúc phân tử etylen oxit mơ tả sau: Nhiệt độ sôi 10,8 0C ,tồn trữ vận chuyển dạng lỏng áp suất Nitơ  Hồ tan tốt nước , có xúc tác axit nhiệt độ phản ứng tạo Etylen glycol CH CH H OCH H 2O CH OH O    Giới hạn nổ với khơng khí 2.6 ÷ 80 % thể tích etylen oxit Khả phản ứng cao, hợp chất trung gian quan trọng Ứng dụng etylen oxit: Sử dụng , % Sản xuất etanol amin Sản xuất etylen glycol Sản xuất ete glycolic Sản xuất chất HĐBM không ion Các ứng dụng khác Tây Âu 10 45 11 21 Mỹ 61 12 Nhật 58 21 13 13 Đồ thị biểu diễn sử dụng etylen oxit tồn giới (2008) Cơng nghệ sản xuất :  Trước etylen oxit sản xuất phương pháp Clo qua etylen clohydrin Wurtz Cl2 CH2 CH2 CH2OH CH2Cl  H2O HOCl Ca(OH)2 HOCl HCl CH2OH CH2Cl 2CH2 CH2 O CaCl2 H2O Phương pháp gây ăn mịn cao nhiễm mơi trường Sau Lefort khám phá oxi hố etylen với xúc tác, bỏ phương pháp Clo Wurtz  Hiện chủ yếu oxi hoá Etylen oxi xúc tác bạc thể phản ứng: Chính: CH2 CH2 1/2O2 Phụ: CH2 CH2 3O2 CH2 CH2 O 2CO2 Ho298 = -105 kJ/mol 2H2O Ho298 = -1330 kJ/mol CH2 CH2 O 5/2O2 2CO2 H2O Ho298 = -1225 kJ/mol   TEA dùng để sản xuất muối Lauryl Sulfate, thành phần hoạt động loại dầu gội đầu Ứng dụng ximăng bêtông : + Chất trợ nghiền + Tăng độ bền + Chất ổn định học + Tăng độ lỏng + Tăng độ trắng + Tăng độ rắn + Giảm thời gian ngưng kết + Tăng khả kháng vỡ vụn * Hỗn hợp muối sulfonic calcium lignin TEA dùng sản xuất ximăng * TEA phun vào trình nghiền ximăng với hai lý do: - TEA làm tăng hiệu nghiền tiết kiệm lượng - Lớp TEA tiếp xúc với bề mặt phân tử ximăng giúp chúng khơng bị kết tụ vón cục tạo thành dạng bột chảy tự * Các ưu điểm dùng etanolamin bêtông: - Giảm thời gian ngưng kết cần thiết để bêtông trở nên không thấm - TEA làm tăng độ bền nén - TEA làm giảm lượng nước cần để trộn hồ ximăng nên dễ thi cơng Lượng nước giảm từ 10÷15% Lượng etanolamin thêm vào thường 1%    Chất ức chế ăn mòn: DEA TEA thành phần quan trọng chất ức chế ăn mòn, đặc biệt chất lỏng làm nguội cho động xe ơtơ, khoan cắt khai thác dầu khí dùng phụ gia chất bôi trơn Sự làm khí: Số lượng lớn etanolamin mà phần lớn DEA sử dụng làm khí phương pháp hấp thụ để loại bỏ thành phần axit như: hydrogensulfide khí carbon dioxide từ khí tự nhiên, khí nhà máy lọc dầu tổng hợp cung cấp đốt Làm hợp chất trung gian: MEA sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất etylenamin, etylendiamin chuyển đổi tới polyetylenamin hố chất quan trọng cơng nghệ giấy Công nghệ sản xuất:  Những etanolamin sản xuất quy mô công nghiệp phản ứng etylenoxit với amoniac dư Amoniac dùng dư với lượng đáng kể số trường hợp  Phản ứng etylenoxit với amoniac xảy chậm dùng nước để tăng tốc độ phản ứng Quá trình sử dụng loại xúc tác cố định chất nhựa trao đổi ion hữu đất sét vơ có tính axit ổn định nhiệt zeolit  Trong tất trình phản ứng xảy pha lỏng áp suất phản ứng phải đủ lớn để ngăn ngừa bốc amoniac etylen oxit nhiệt độ phản ứng Trong trình phản ứng nồng độ amoniac nằm khoảng từ 50÷100%  Áp suất phản ứng tới 16 MPa  Nhiệt độ phản ứng lên tới 150 0C  Phản ứng toả nhiệt cao  Entanpi phản ứng khoảng 125 kJ/mol etylenoxit  Sử dụng lượng dư amoniac lên đến 40 mol/ mol etylen oxit   Quá trình phản ứng xảy cạnh tranh sau đây: k1 NH3 H2N OH O H2N OH k2 OH HN O OH OH k3 HN OH OH O HO N OH    Có hình thành phản ứng phụ tạo amoni hydroxit số ete đóng vai trị khơng quan trọng trình tổng hợp Động học trình phản ứng nghiên cứu kĩ lưỡng Tất bước phản ứng có mức lượng tốc độ phản ứng phụ thuộc vào tỉ lệ chất tham gia phản ứng nước Sự phụ thuộc sản phẩm trình vào tỉ lệ chất tham gia phản ứng thể đồ thị sau đây: Đồ thị phân phối sản phẩm tỷ lệ amoniac/etylenoxit nước nhiệt độ 100÷200 0C a.Monoetanolamin, b.Dietanolamin, c.Trietanolamin, d.Eteglycol trietanolamin Công nghệ sản xuất etanol amin a.Thùng chứa dung dịch amoniac b.Thiết bị phản ứng hình ống c.Thiết bị chứa amoniac dung dịch amoniac lỗng d.Tháp tách nước e.Tháp chưng chân khơng  Amoniac có nước amoniac dư, nước hồi lưu đưa vào thùng chứa dẫn qua máy nén sau với etylenoxit dẫn vào lị phản ứng  Amoniac nước dư lẫn vào sản phẩm tách nhờ thiết bị chưng cất xuôi dòng thiết bị phản ứng hồi lưu thùng amoniac có nước Sau sản phẩm đưa vào tháp tách nước dẫn qua tháp tách phân đoạn Tại lần lược thu sản phẩm MEA, DEA, TEA  Sản phẩm tạo thành ba etanolamin kiểm sốt tỷ lệ amoniac etylen oxit  Cũng thu sản phẩm DEA, TEA với tỉ lệ cao nhờ việc tuần hoàn MEA DEA trở lại thiết bị phản ứng cách tách riêng chúng với etylen oxit thiết bị khác  Vì lý an toàn nên etylen oxit phải tưới vào dòng amoniac cách cho ngược trở lại  Amoniac amin tạo với etylenoxit hỗn hợp phản ứng gây nổ  Trong tất trình sản xuất thường thu đầy đủ ba loại MEA, DEA, TEA  Chỉ số chất lượng:  Hiện tất etanolamin sản xuất với độ tinh khiết lớn 99%  Các tạp chất sản phẩm nước số lượng nhỏ trietanolamin ete glycol khống chế phạm vi ppm  Độ tinh khiết etanolamin thương mại xác định phương pháp sắc ký khí theo phương pháp Karl Fischer TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Trần Cơng Khanh , Cơng nghệ tổng hợp hố dầu, 2009 Nguyễn Hồng Liên , Cơng nghệ tổng hợp hữu cơhố dầu, NXB Khoa học kỹ thuật, 2006 John Wiley & Sons, Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2007 Petrochemical processes Một số trang web tài liệu khác CHÂN THÀNH CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN