Hóa Học Và Công Nghệ Sản Xuất Dimetyl Terephtalat Và Axit Terephtalic

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
BỘ MÔN TỔNG HỢP HỮU CƠ HÓA DẦU
• HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
DIMETYL TEREPHTALAT
VÀ AXIT TEREPHTALIC
» GVHD: PGS TS TRẦN CÔNG KHANH
SINH VIÊN: NGUYỄN HỮU THANH
PHAN THANH NHƠN

2. Lời nói đầu
• Bài tiểu luận về hóa học và công nghệ sản
xuất Dimetyl terephtalat(DMTP) và axit
terephtalic (ATP) hoàn thành nhờ sự giúp
đỡ của thầy giáo PGS TS Trần Công
Khanh cùng các thầy cô giáo trong bộ
môn tổng hợp hữu cơ hóa dầu và các bạn
cùng lớp. Qua bài tiểu luận này giúp cho
chúng em hiểu sâu sắc hơn về tính chất,
đặc điểm và khả năng sử dụng trong thực
tế của ATP và DMTP, tiếp cận với các
công nghệ hiện đại tiến

3. tiến trên thế giới như: Amoco, witten…vì
thời gian có hạn bài tiểu luận này chắn
chắn sẽ có nhiều thiếu sót. Vì vậy chúng
em mong thầy giáo và các bạn sinh viên
trong lớp góp ý giúp chúng em khắc phục
những thiếu sót này
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy
giáo Trần Công Khanh. Kính chúc thầy
sức khỏe để tiếp tục cống hiến cho sự
nghiệp giáo dục của nước nhà
sau đây là bài tiểu luận của chúng em

4. Giới thiệu
• Axit terephtalic(ATP) có tên theo danh pháp
IUPAC là 1,4-benzendicacboxylic phương pháp
công nghiệp phổ biến để sản xuất ATP là dựa
trên cơ sở oxy hóa p-xylen. Có rất nhiều cuộc
thử nghiệm đã được tiến hành để đa dạng hóa
nguyên liệu cho quá trình và làm giảm tác động
của giá thành nguyên liệu lên giá sản phẩm.
Đặc biệt là quá trình chuyển hóa o-xylen và
toluen. Tuy nhiên các công nghệ

5. nầy vẫn còn hạn chế do công nghệ
phức tạp và thiếu tính chọn lọc
• ATP được dùng để sản xuất những
polyeste bão hòa với monome
etylenglycol HO-CH2-CH2-OH + n
HOOC-C6H4-COOH HO-CH2-(OOC-
C4H6-COO-CH2-CH2-)n
+n H2O
Đồng thời với quá trình sản xuất ATP
người ta sản xuất este của nó là
Dimetyl terephtalat(DMTP)

6. 2.Tính chất vật lý
ATP không nóng chảy mà thăng hoa ở 402
0C, khối lượng phân tử là 166,13đvc. Tính
hòa tan rất thấp gần như không hòa tan
được trong các dung môi do đó nó có tính
ổn định rất cao
DMTP có khối lượng phân tử là 194,19đvc,
nóng chảy ở nhiệt độ 140,60C và sôi ở
2480C nó tan tốt trong metanol nóng. Do đó
có thể tách sản phẩm bằng cách cho tiếp
xúc

7. ngược chiều với metanol sau đó ly tâm và
tách sản phẩm
3. Qúa trình oxy hóa
p-Xylene là nguyên liệu cho quá trình sản
xuất ATP và DMTP. Những chất xúc tác và
những điều kiện oxi hóa đã được phát triển
cho quá trình oxy hóa định lượng những
nhóm metyl, vòng benzen thực tế không tác
động đến. Những chất xúc tác này là những
hợp chất của Co, Mn, và Br . Oxy là chất oxy
hóa trong tất cả các quá trình.
. Axit axetic là dung môi phản ứng

8. a. Sự ôxi hóa p-xylen bằng HNO3
• Phản ứng : C6H4(CH3)2+4HNO3
C6H4(COOH)2+4NO+4H2O
• H298=-750 Kj/mol.
• ĐKPƯ: T=165°C, P=1Mpa.
• Phản ứng dị thể pha lỏng do vậy để đảm bảo
vận tốc của quá trình và độ chuyển hóa cao cần
dùng thiết bị phản ứng loại thùng có khuấy.
• Đặc điểm:
• ATP tạo thành không tan, tách bằng li tâm và
chuyển thành DMTP ở 150°C, xúc tác quá trình
là H2SO4
• Hiệu suất tổng cộng đạt 90%

9. • Cần thiết phải thu hồi NO và tái sinh
HNO3để đảm bảo vấn đề kinh tế và môi
trường : NO+1/2O2 NO2.
• 4NO2+O2+2H2O 4HNO3.
• Đây là công nghệ cũ của Du Pont,
BASF : nên có độ ăn mòn cao, hợp
chất nitơ có lẫn trong hỗn hợp sản
phẩm nên khó tinh chế. và công nghệ
này dừng sản xuất năm 1970.

10. b. Oxy hóa p-xylen SẢN XUẤT
DMTP theo công nghệ WITTEN
• Nguyên tắc.
Trong khi quá trình oxy hóa một nhóm
metyl của p-xylen tạo nên axit p-toluic
rất dể dàng thì quá trình oxy hóa hai
nhóm metyl còn lại khó hơn nhiều.
Trong công nghệ witten, do Dynamit
Nobel và Hercules thiết kế, về lý thuyết
quá trình sẽ diễn ra qua 4 giai đoạn oxy
hóa và este hóa luân phiên:
• Oxy hóa p-xylen bằng không khí để tạo

11. thành axit p-toluic
Este hóa axit p-toluic bằng metanol tạo p-metyl
toluat:
Oxy hóa nhóm metyl còn lại để tạo thành metyl
CH3
CH3
2 + 3O2
COOH
CH3
2 + 2 H2O H0
298= -690 KJ/mol
COOH
CH3
+ CH3OH
COOCH3
CH3
+ H2O H0
298= -30 KJ/mol

12. terephtalat:
Este hóa hợp chất nầy thành dimetyl
terephtalat:
+ 3 O2
COOCH3
CH3
+ 2 H2O H0
298= -675 KJ/mol
2 2
COOCH3
COOH
+ CH3OH
COOCH3
CH3
+ H2O H0
298
= -30 KJ/mol
2
COOCH3
COOCH3

13. Sản xuất công nghiệp :
thực tế dây chuyền sản xuất axit terephtalic
công nghiệp được chia làm 3 phần: oxy
hóa, este hóa và tinh chế
Sơ đồ công nghệ quá trình witten sản
xuất axit terephtalic từ p-xylen bằng
phương pháp oxy hóa và este hóa liên
tiếp

15. Phần oxy hóa: nguyên liệu p-xylen mới và
p-xylen tuần hoàn cùng p-metyl toluat được
dẫn vào thiết bị phản ứng đặt nối tiếp chứa
sẳn xúc tác coban naphtalen. Không khí
được xục vào từ dưới đáy tháp. Quá trình
phản ứng xảy ra ở 0,4÷0,7 MPa, 140÷170
0C . Nhiệt phản ứng được tách đi và nhiệt
quá trình được duy trì ổn định nhờ bay hơi p-
xylen dư.
Phần este hóa: các thiết bị phản ứng được
đặt thành dãy nối tiếp. Quá trình chuyển hóa
axit toluic và metyl hydro terephtalat xảy ra
đồng thời tạo thành các este tương ứng. xúc

16. tác cho quá trình là toluen sunfonic axit được
pha loãng bằng metanol trước khi đưa vào
thiết bị phản ứng. Phản ứng este hóa xảy ra ở
200÷250 0C
Phần tinh chế: dòng sản phẩm được chuyển
đến dãy tháp chưng cất. Tháp đầu tiên 30÷35
đĩa phân tách hỗn hợp metanol/nước ở đĩnh
sau đó sang tháp hydrat hóa 25÷30 đĩa, trong
khi sản phẩm đáy được chưng cất phân đoạn
tách este dưới điều kiện chân không một phần
40÷45 đĩa. Metyl toluat và p-xylen dư ra ở đĩnh
tháp được tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng

17. oxy hóa. Dòng sản phẩm chứa ATP thô
được chưng cất lại dưới áp suất chân
không để loại bỏ các sản phẩm nặng (20
đĩa) và chuyển sang thiết bị kết tinh chân
không (40÷50 KPa) sử dụng dung môi
metanol. Quá trình kết tinh thứ cấp hoặc
rửa tiếp xúc ngược chiều với metanol sẽ
kết thúc toàn bộ quá trình tinh chế. Cuối
cùng DMTP được ly tâm, nóng chảy loại
bỏ metanol dư và chưng chân không (30
đĩa). Hiệu suất của toàn bộ quá trình tính
theo p-xylen là 87%

18. Oxy hóa p-xylen sản xuất axit
terephtalic theo công nghệ Amoco
Sản phẩm của quá trình này là axit
terephtalic có độ tinh khiết đáp ứng được
quá trình sản xuất sợi polyeste. Công
nghệ Amoco được thiết kế bởi hãng Mid
Centery Conporation và nhà máy đầu tiên
được đưa vào vận hành ở Mỹ năm 1958.
kể từ đó, công nghệ nầy đã trở thành quá
trình công nghiệp phổ biến rộng rãi nhất
để sản xuất axit terephtalic

19. Nguyên tắc
P-xylen được oxy hóa trong dung dịch axit
axetic bằng không khí ở khoảng nhiệt độ
175÷230 0C và áp suất 1,5÷3 MPa. Hệ xúc tác
gồm axetat coban và mangan và chất khơi
mào chứa brom (NaBr). Phản ứng tổng của
quá trình như sau:
CH3
CH3
2 + 3O2
COOH
CH3
2 + 2 H2O H0
298= -1360 KJ/mol

20. Đó là kết quả của cơ chế phản ứng chuổi
dẫn đến kết quả cuối cùng là tạo ra aldehyt
có thể bị oxy hóa rất nhanh thành axit
cacboxylic. Quá trình được giã thuyết xảy ra
như sau:
Khơi mào:
NaBr + CH3COOH HBr + CH3COONa
Phát triển mạch:
HBr+ O2 HO + Br

21. CH3
CH3
+ Br
CH2
CH3
+ HBr
CH2
CH3
+ O2
CH2
CH3
OO
CH2
CH3
OO
+ Co2+
CH2
CH3
OO
+
-
Co3+
CH2
CH3
OO-
CHO
CH3
+ OH-

22. Và quá trình hoạt hóa nhóm metyl thứ cũng
được tiến hành tương tự.
Kết thúc:
CHO
CH3
+ O2
2
COOH
CH3
2
Co3+ + HBr Co2+ + Br + H+
Tải bản FULL (50 trang): https://bit.ly/3uF5Ae6
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

23. Các sản phẩm khác
COO
CH3
2
COO
CH3
+
CH2
CH3
CH2
CH3
2
Tải bản FULL (50 trang): https://bit.ly/3uF5Ae6
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

24. Sản xuất công nghiệp
Sơ đồ quá trình Amoco oxy hóa p-xylen sản
xuất axit terephtalic tinh khiết

25. 3839685