Tổng hợp hữu cơ

DVHD: Nguyễn Đức Cường SVTH: Nhóm 4. Lê Trạc Anh Đỗ Thu Diễm Nguyển Võ Ngọc Mai Etyl axetat 1.1. Nêu một số phương pháp làm tăng năng suất, quy trình tông hợp Etyl axetat, chỉ rõ phương pháp nào thường được sử dụng trong thực tế sản suất. Trả lời: thường có ba phương pháp cơ bản để nâng cao hiệu suất: Cho một lượng dư tác chất như rượu hay axit axetic ( thông thường người ta thường dùng lượng dư Ancol ). Làm cho phản ứng dịch chuyển vế bên phải. Có thể làm tăng hiệu suất este. Phương pháp tách nước: làm cho phản ứng dịch chuyển về bên phải (do thiếu hụt một lượng nước phản ứng có su hướng tạo nước), chúng ta có thể chưng cất đẳng phí hai cấu tử. Hay cho vào lượng dư H2SO4 (hút nước). Tạo hỗn hợp đẳng phí chưng cất ba cấu tử Etyl axetic – Rượu – Nước. Phương pháp thường sử dụng trong công nghiệp loại nước hoặc ester. Trước hết xét việc lọai nước ra ngoài: Dùng dư lượng etanol liên tục chưng cất kéo ra, etanol kéo theo cả nước ra cùng, vì etanol tạo với nước một hỗn hợp sôi đẳng phí hai cấu tử (binary azeotropic ), với việc thường xuyên bị cất ra cùng với etanol làm cho lượng nước trong hổn hợp giảm, chính vì vậy lượng etyl axetat tăng lên. Cất nước ra khỏi phản ứng nhờ việc cho thêm dung môi trơ không hòa tan với nước tạo ra hỗn hợp sôi ba cấu tử (ternary azeotropic) nước – cồn – dung môi trơ, có nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ sôi của nước, cất loại chúng ra khỏi phản ứng ở nhiệt độ này, hỗn hợp được cất ra được ngưng tụ làm lạnh tách thành hai pha, pha nước loại ra ngoài, pha hữu cơ có chứa etanol dẫn quay trở lại thiết bị phản ứng ester hóa. Các dung môi trơ thường được sử dụng đó là benzen, toluen, cloruaform, dicloetan, tetracloruacacbon, Cất ester ra ngoài. Chưng cất hỗn hợp đẳng phí ba cấu tử, chưng cất ester ra được ngưng tụ làm lạnh, phân pha tách ra ester, sau đây đặc trưng nguyên liệu thành phẩm. ► Đặc trương của các nguyên liệu và thành phẩm. Axit axetic có nhiệt độ sôi là 118,5oC, etanol là 78,39o C, etyl axetat sôi ở 77oC , điểm sôi đẳng phí của ba cấu tử este, etanol, nước là 70oC, chúng có thành phần là 83,2% este, 9% etanol, 7,8% là nước. Điểm sôi đẳng phí hai cấu tử nước, etanol là 78,2oC. Ester, etanol là 71,8oC. Este, nước là 70,5oC 1.2. Sơ Đồ Công nghệ Xản suất etyl axetat và quy trình xản suất etanol Acid acetic Acid sunfuric Thiết bị phản ứng Thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ Thiết bị trộn Thiết bị phân pha Tháp tinh chế Tháp ngưng tụ Etyl acetat Nước Thuyết minh sơ đồ: Từ axit axtic, etanol, axit sunfuric, được đưa vào thiết bị phản ứng tạo ra ester, ở thiết bị phản ứng duy trì nhiệt độ 80oC thu được sản phẩm etyl axetat, nước và lượng dư axit axetic, ancol, ta đưa vào tháp chưng cất, (chưng cất hổn hợp với nhiệt độ của tháp 70oC ), thu lượng etanol và axit cho ancol va axit trở lại thiết bị phản ứng, lượng este và tạp chất cho vào tháp ngưng tụ loại bỏ phần ancol và axit dư, ancol và axit được dẫn quay lại tháp phản ứng, sản phẩm còn lại gồm ester và (rượu còn lại chưa loại bỏ hết được ) cho dẫn qua thiết bị trộn, ở đây người ta cho thêm nước vào để rửa sạch sản phẩm loại bỏ ancol còn lại ta dẫn sản phẩm vào thiết bị phân pha tách pha (phân ra hai pha, pha hữu cơ và pha nước) pha hữu cơ có chứa 93% ester và 2% ancol được dẫn vào tháp tinh chế để làm cho sản phẩm được tinh chế đưa sp vào thiết bị ngưng tụ để loại bỏ phần ancol và nước sau phản ứng còn lại cho ra sản phẩm etyl axetat. Axit axetic 2.1. Oxi hóa axetandehit thành CH3COOH bằng các phương pháp không sử dụng oxi Phản ứng oxi hóa bằng KMnO4: 2CH3CHO+4KMnO4 →4CH3COOH+2K2MnO4+2MnO2+O2 Phản ứng với đồng hidroxit: CH3CHO + Cu(OH)2 → CH3COOH + CuO2 + H2O Phản ứng với CuO: CH3CHO + 2CuO → CH3COOH + Cu2O Phản ứng oxi hóa Ag2O: CH3CHO + Ag2O CH3COOH + 2Ag↓ 2.2. Trình bầy phương pháp nâng cao hiệu suất điều chế axit axetic. Điều chế axit axetic từ axetandehit. 2CH3CHO + O2 2CH3COOH Cho thêm lượng dư tác chất, cho dư lượng axetandehit Thu lượng axit axetic ra khỏi phản ứng kích thích phản ứng theo chiều thuận tao ra axit axetic, bằng cách dựa vào nhiệt độ sôi của từng tác chất. Tăng áp suất chuyển dịch phản ứng theo chiều thuận, bằng cách cho thêm vào hổn hợp khí trơ tạo cho hỗn hợp một áp xuất đẳng phí, thu lượng ester ra ngoài. 2.3. Trình bầy phương pháp tổng hợp axit axetic nêu rõ cơ chế, điều kiện phản ứng. Đi từ axetandehit Đi từ axetilen cho axetilen cộng với nước có xúc tác HgSO4 tạo thành axetandhit, oxihoa axetandehit ta thu được axit axetic có mặt xúc tác magan axetat hiệu suất của phản ứng đạt được 90 – 95% 2CH3CHO + O2 2CH3COOH Cơ chế phản ứng: O2 → 2 [O] CH3 – C – H → CH3 – C(+) – H ║ ↓ O O O →O | CH3 – C – H → CH3 – C – OOH + CH3CHO ↓ ║ O O → CH3COOH Muốn phản ứng tạo thành dừng lại ở giai đoạn tạo thành anhidric axetic phải tách nước ra khỏi phản ứng để tránh thủy phân thành axit bằng cách thêm vào đó một hỗn hợp tạo với nước một hỗn hợp đẳng phí cất nước ra ngoài (etyl accetat, benzen). * Phương pháp lên men giấm Vi khuẩn mycodema acetic có khả năng biến dd rượu etylic lõang (6% - 9%) thành dd axit axetic loãng (giấm) có hai phương pháp lên men giấm. - Phương pháp oocle-ăng(opleans) cho men giấm vào rượu và để lâu ở chỗ nóng, trong men giấm có chất chứa men ancloxi đa xúc tác cho sự oxihoa etylic thành axit axetic nhờ oxi không khí - Phương pháp suytzenbac (Schwitzenbach). Cũng theo nguyên tắc trên nhưng cho năng xuất cao hơn, cho dd rượu loãng chạy chậm từ trên xuống qua những lớp vỏ bào có chứa men giấm, đồng thời cho không khí đi từ dưới lên, rượu tiếp xúc với không khí, bị oxihoa nhanh thành axit axetic, nhờ dd có xúc tác men. * Phương pháp cất than gỗ bằng cách cất than gỗ có thể thu được lượng axit axetic cùng với một lượng tạp chất như metanol, axeton,... chế hóa với Ca(OH)2 cho kết tủa axetat canxi, sau đó thu hồi axit axetic bằng cách cho kết tủa tác dụng với axit sunfuric. (CH3COO)2Ca + H2SO4 → CH3COOH + CaSO4 Điều kiện phản ứng. Ở nhiệt độ 60o – 80o C, nồng độ 0.05 – 0.1 % tính theo trọng lượng andehit. Áp suất thiết bị phản ứng 3 - 4 atm. xúc tác Mn2+ , 2.4. Vẽ sơ đồ dây chuyền ( sơ đồ khối ) công nghệ quy trình sản suất axit axetic từ axetandehit. Thuyết minh sơ đồ đó. Sơ đồ khối Công nghệ sản xuất axit axetic Thiết bị phản ứng axetandehit Không khí Khí nito Xúc tác Chưng cất Ngưng tụ Axit axetic Chưng cất Axit axetic loãng Tinh chế Nước Khí thải Ngưng tụ Khí thải Ngưng tụ Thuyết minh sơ đồ: Từ axetandehit được phun từ trên tháp phản ứng xuống và không khí hay oxi được dẫn từ dưới lên, nhiệt độ duy trì khoảng 60-80oC kèm với xúc tác Mn2+, tiến hành phản ứng, được dẫn qua tháp chưng cất, dựa vào nhiệt độ sôi, ta thu được axit và dẫn anđehit quay lại thiết bị phản ứng, cho hỗn hợp qua thiết bị ngưng tụ, sản phẩm thu được axit và có lẫn andehit và khí thải …, đồng thời thải khí ra ngoài thành phần chủ yếu của khí là N2, CO2, từ sản phẩm thu được đưa chúng vào thiết bị tinh chế, lọai bỏ tạp chất và xúc tác, thu sản phẩm qua thiết bị ngưng tụ sản phẩm axit axetic, khi loại bỏ tạp chất còn lẫn một lượng axit axetic ta đưa chúng qua thiết bị chưng cất và cho thêm vào một lượng nước tạo hỗn hợp đẳng phí nước và axit dẫn hỗn hợp qua thiết bị ngưng tụ ta thu được axit axetic loãng và thải khí ra ngoài. 2.6. Trình bầy sơ đồ khối quy trình công nghệ xản suất axit axetic từ axetandehit và tác nhân oxi hóa K2Cr2O7 thuyết minh sơ đồ. Sơ đồ khối quy trình công nghệ xản suât axit axetic từ axetandehit và K2Cr2O7 CH3CHO + [O] → CH3COOH ( K2Cr2O7 ) Nguyên liệu Thiết bị phản ứng Thiết bị chưng cất Thiết bị ngung tụ Khí trơ q Tháp tinh chế Axit acetic * Thuyết minh sơ đồ . Từ các nguyên liệu như andehit axetic, K2Cr2O7, xúc tác H2SO4 dẫn nguyên liệu vào thiết bị phản ứng, trong bình phản ứng nhiệt độ áp suất, tiến hành phản ứng oxi hóa ở đây hỗn khí trơ được đưa vào, được dẫn qua thiết bị chưng cất và thiết bị ngưng tụ thu acetic và hỗn hợp khí được dẫn quay lại thiết bị phản ứng, acetic được dẫn qua thàp tinh chế loại bỏ tạp chất còn lại làm tinh khiết acetic. Rượu etylic 1. Nêu điều kiện tương ứng với xúc hệ tác H3PO4, SiO2 trong tổng hợp rượu etylic. Trình bầy sơ đồ công nghệ xản suất rượu etylic theo phương pháp hidrat hóa xt acid và acid H2SO4. Nêu ưu nhược điểm của hai phương pháp. * Điều kiện tổng hợp rượu etylic bằng hệ xúc tác H3PO4, SiO2 là phản ứng etylen cộng nước sảy ra trong môi trường acid ở nhiệt độ 300oC và áp suất 70 – 80 atm. Nồng độ H3PO4 trong chất mang 60-65% Chất mang được sấy ở nhiệt độ 1000C Cần phải giữ áp suất hơi nước ở 2,5-3 mpa Sau 400-500h H3PO4 sẽ mất hoạt tính do vậy cần phải thêm lượng H3PO4 mới * Sơ đồ công nghệ sản xuất xt là axit H3PO4, Thiết bị phân pha Thiết bị ngưng tụ Thiết bị chưng cất Etylic Dietyl ete Và axetandehit Tháp ngưng tụ Nguyên liệu Thiết bị phản ứng Thiết bị làm lạnh Thiết bị chưng cất Trung hòa acid Muối Kiềm - Thuyết minh sơ đồ. Từ nguyên liệu etylen, H3PO4, nước có lẫn axetylen và etan. Được đưa vào thiết bị phản ứng, trong thiết bị phản ứng nhiệt độ khoảng 280oC – 300oC áp suất 60 - 80 atm. Phản ứng sảy ra trong hai pha, pha lỏng và pha khí, phản ứng phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc giữa hai pha nên phản ứng đảm bảo nhiệt độ và áp suất, dẫn qua thiết bị trung trung hòa, ở thiết bị trung hòa người ta cho kiềm vào trung hòa axit thành muối. Và cho qua thiết bị chưng cất và thiết bị làm lạnh loại bỏ muối vô cơ cho sản phẩm qua thiết bị phân pha, tách thành hai pha, pha khí dẫn quay lại bình phản ứng, pha lỏng dẫn vào thiết bị chưng cất, tháp chưng cất phân đoạn, dietyl ete và acetandehit nhiệt độ sôi thấp được cất ra làm lạnh, etanol có nhiệt độ sôi cao hơn dẫn vào tháp ngưng tụ làm sạch thành côn etylic. * Phương pháp cộng acid H2SO4, CH2=CH2 + H2SO4 → CH3– CH2OSO3H CH3– CH2OSO3H + H2O → C2H5OH + H2SO4 Thiết bị thủy phân Tháp chưng cất Nguyên liệu Thiết bị phản ứng Thiết bị ngưng tụ Ancol etylic Tháp chưng cất Thiết bị tách muối Muối vô cơ Tháp ngưng tụ Trung hòa acid Tháp ngưng tụ Đietylete Thuyết minh sơ đồ. Nguyên liệu ban đầu là C2H4 được cho vào thiết bị phản ứng, tại thiết bị phản ứng C2H4 được cho tác dụng với H2SO4 ở nhiệt độ từ 70à800C và 20à 25atm. Sản phẩm sau phản ứng được cho vào thiết bị thủy phân ở nhiệt độ 90 à 1000c và 5 atm để thủy phân CH3CH2OSO3H thành hỗn hợp C2H5OH và H2SO4 đồng thời trong thiết bị còn có ete etylic. Đưa hỗn hợp vào thiết bị chưng cất thu etanol và ete etanol, acid và có lẫn etanol tách ra khỏi hỗn hợp đem đi trung hòa acid bằng kiềm thu được các muối vô cơ và etanol và nước được tách ra đưa vào thiết bị chương cất, ở thiết bị chưng cất phân đoạn dựa vào nhiệt độ sôi của từng chất ta thu được hai sản phẩm đem đi ngưng tụ thu được etanol và dietylete. * Ưu điểm của phương pháp trực tiếp xt H3PO4 Phương pháp này về mặt công nghệ, quá trình chỉ tiến hành trong một giai đoạn Không cần thiết phải tái sinh H3PO4 Hiệu xuất cao tạo được rượu có nồng độ cao 95% (Sự ăn mòn thiết bị ít nếu sử dụng xúc tác H3PO4 không sử dụng xúc tác H3PO4 lên chất mang) * Nhược diểm : Áp xuất cao từ 60 à80atm Nhiệt độ cao 280 à3000C * Ưu điểm của phương pháp gián tiếp xt H2SO4 Áp suất thấp 20 – 25 atm Nhiệt độ phản ứng thấp 70 – 80oC * Nhược điểm Nồng độ H2SO4 cao Thu cồn có nồng độ thấp 3. Trình bầy mục đích của các công đoạn điều chế etylic bằng phương pháp lên men. Nguyên liệu sàng Cân Nghiền Nấu Đừơng hóa Lên men Chưng cất Cồn cao độ * Quaù trình xöû lyù nguyeân lieäu: - Saøng : loaïi boû caùc taïp chaát cô hoïc coù trong nguyeân lieäu. - Caân: ñònh löôïng, xaùc ñònh löôïng men caàn duøng cho caùc quaù trình sau. - Nghieàn: phaù boû maøng teá baøo giuùp teá baøo deã hoà hoùa. * Nghieàn nguyeân lieäu Phaù vôõ caáu truùc maøng teá baøo thöïc vaät, taïo ñieàu kieän giaûi phoùng haït tinh boät khoûi caùc moâ, ñeå khi ñöa vaøo naáu ôû aùp suaát vaø nhieät ñoä phuø hôïp bieán tinh boät thaønh daïng hoøa tan. * Naáu nguyeân lieäu. - Phaù vôõ maøng teá baøo cuûa tinh boät giuùp cho amylaza tieáp xuùc ñöôïc vôùi tinh boät. - Taïo ñieàu kieän bieán chuùng thaønh traïng thaùi hoøa tan trong dung dòch. Ñaây laø quaù trình ban ñaàu nhöng raát quan troïng trong saûn xuaát röôïu etylic. * Ñöôøng hoùa dòch chaùo. Duøng enzym amylaza ñeå chuyeån hoùa tinh boät thaønh ñöôøng deã leân men. ( duøng enzym amylaza ñeå thuûy phaân caùc lk glucozit) * Leân men dòch ñöôøng Sử dụng nấm men để biến ñöôøng thaønh röôïu vaø khí CO2 cuøng vôùi nhieàu saûn phaåm trung gian khaùc. * Chöng caát vaø tinh cheá coàn - Chöng caát: taùch röôïu vaø caùc taïp chaát deã bay hôi khoûi giaám chín. Keát quaû nhaän ñöôïc laø röôïu thoâ hoaëc coàn thoâ - Tinh cheá hay tinh luyeän: taùch caùc taïp chaát khoûi coàn thoâ vaø naâng cao noàng ñoä coàn. 4. Taïi sao khi cho acid sulfuric vaøo quaù trình naáu giaùn ñoaïn thì hoà tinh boät ít hoaëc khoâng bò laõo hoùa? pH phù hợp tối ưu trong quá trình nấu gián đoạn là pH = 3.5 ở pH này đường bị phân hủy ít nhưng nếu tiến hành nấu ở pH này thì trong quá trình nấu cần cho thêm acid để tránh tình trạng tinh bột bị lão hóa khi làm lạnh. Tinh boät bò laõo hoùa nghóa laø nhöõng phaàn chaùo ôû saùt thaønh bình (noài) tieáp xuùc vôùi nhieät ñaàu tieân seõ deã bò chuyeån thaønh tinh boät bieán tính gaây kheùt, chaùy, sinh ra vò ñaéng. Quá trình nấu gián đoạn được thực hiện trong cùng 1 nồi vì vậy tinh bột sẽ bị nấu ở áp suất và nhiệt độ cao trong thời gian dài vì vậy lượng tinh bột bị lão hóa sẽ tăng khi làm lạnh. Trong quá trình nấu ta cho thêm acid H2SO4 thì quá trình thủy phân tinh bột xảy ra nhanh hơn, làm cho quá trình nấu diễn ra nhanh hơn, cháo nhanh chín. Như vậy sẽ giảm được lượng tinh bột bị lão hóa. Tuy nhiên khi cho acid vào sẽ làm thiết bị nhanh bị mòn do tác dụng oxh của acid. Khi nấu xong phải dùng xút hoặc Na2CO3 để trung hòa tới pH thích hợp cho hoạt độ của amylaza. 5. Taïi sao laïi goïi laø naáu baùn lieân tuïc? Sôû dó goïi laø phöông phaùp naáu baùn lieân tuïc vì phöông phaùp naøy cuõng goàm 3 giai ñoaïn vaø ñöôïc tieán haønh trong 3 noài: naáu sô boä, naáu chín vaø naáu chín theâm nhöng ôû phöông phaùp naøy naáu sô boä vaø naáu chín laø giaùn ñoaïn coøn naáu chín theâm laø lieân tuïc. 6. Trình baøy muïc ñích, nguyeân taéc coâng ñoaïn naáu nguyeân lieäu? So saùnh 3 phöông phaùp naáu. Mục đích: Phá vỡ màng tế bào của tinh bột tạo điều kiện biến chúng thành dạng hòa tan trong dung dịch thành dịch cháo. Nguyên tắc: + Khi đun nguyên liệu với nước sẽ xảy ra hiện tượng trương nở, hòa tan các chất kết dính giữa các tế bào dẫn đến làm giảm độ bền cơ học của nguyên liệu. + Khi nấu hạt nguyên liệu ở nhiệt độ 120 – 1350C các chất pectin sẽ trương nở và hòa tan sau 20 – 25 ph, tiếp đó là tinh bột và pentoza bị hòa tan. Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ đến 145 – 1550C thì thành tế bào sẽ bị phá vỡ, các hạt tinh bột sẽ tách ra và hòa tan vào dung dịch. Có thể nói nấu nguyên liệu là công đoạn ban đầu nhưng rất quan trọng trong sản xuất rượu etylic, các công đoạn tiếp theo có hiệu quả hay không phụ thuộc rất nhiều vào kết quả nấu nguyên liệu. Có 3 phương pháp nấu nguyên liệu: nấu gián đoạn, nấu liên tục và nấu bán liên tục. Phương pháp nấu Nấu liên tục Nấu bán liên tục Nấu gián đoạn Đặc điềm Quá trình nấu chia thành 3 giai đoạn và thực hiện trong 3 thiết bị khác nhau: nồi nấu sơ bộ, nồi nấu chín và nồi nấu chín thêm. Quá trình nấu chia thành 3 giai đoạn và thực hiện trong 3 thiết bị khác nhau: nồi nấu sơ bộ, nồi nấu chín và nồi nấu chín thêm. Nấu sơ bộ và nấu chín là gián đoạn, nấu chín thêm là liên tục. Toàn bộ quá trình nấu được thực hiện trong cùng một nồi. Trong quá trình nấu có thể cho thêm H2SO4 300 bome`( 2-4 kg/tấn nguyên liệu) Ưu điểm Tận dụng được nhiều hơi Cho phép nấu ở nhiệt độ thấp hoặc thời gian ngắn --> giảm tổn thất đường nên tăng hiệu suất quá trình. Giảm thời gian nấu ở nhiệt độ và áp suất cao. Giảm tổn thất đường tăng hiệu suất quá trình. Tiết kiệm được 15 – 30% lương hơi. Ít tốn vật liệu để chế tạo thiết bị. Thao tác đơn giản. Nhược điểm Nguyên liệu phải được nghiền thật nhỏ. Điện, hơi, nước phải ổn định. Tốn nhiều kim loại để chế tạo thiết bị nấu. Tốn năng lượng (hơi). Nấu lâu ở nhiệt độ và ấp suất cao nên gây tổn thất đường nhiều. 7. Trình baøy caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình ñöôøng hoùa? a/ AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä Toác ñoä phaûn öùng cuûa enzym cuõng nhö caùc phaûn öùng hoùa hoïc ñeàu taêng giaûm theo nhieät ñoä. Nhöng vôùi phaûn öùng enzym söï gia taêng nhieät ñoä chæ trong giôùi haïn nhaát ñònh khoaûng 55 – 600C vaø tuaân theo phöông trình Arhenius: d.lnK E -------- = ------- d.T R.T2 Nhieät ñoä maø ôû ñoù toác ñoä phaûn öùng ñaït cöïc ñaïi goïi laø nhieät ñoä toái öu Nhieät ñoä toái öu phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá: + nguoàn goác heä amylaza. + noàng ñoä cô chaát trong dung dòch. + Thôøi gian taùc duïng, thôøi gian taùc duïng laâu seõ laøm giaûm khaû naêng chòu nhieät cuûa enzym. Vì vaäy trong thöïc teá saûn xuaát ngöôøi ta luoân tìm caùch ruùt ngaén thôøi gian ñöôøng hoùa hay haï thaáp nhieät ñoä xuoáng thaáp hôn 2 –30C so vôùi t0 toái öu nhaèm giaûm söï maát hoaït tính cuûa amylaza. + pH cuûa moâi tröôøng. b/ AÛnh höôûng cuûa pH vaø ñoä chua. - Taêng hoaëc giaûm pH seõ laøm giaûm taùc duïng thuûy phaân tinh boät cuûa amylaza. - Taêng nhieät ñoä thì pH seõ taêng. pH toái öu laø 4.6- 5.0. Trong thöïc teá vieäc xaùc ñònh pH cuûa dòch phaûn öùng khoâng phaûi luùc naøo cuõng laøm ñöôïc. Ñoái vôùi nguyeân lieäu oån ñònh thì giöõa pH vaø ñoä chua luoân lieân heä vôùi nhau. Löôïng acid gaây neân ñoä chua cuûa dòch ñöôøng ñöôïc ñöa vaøo töø nguyeân lieäu naáu vaø cheá phaåm enzyme. * AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä enzyme. Khi taêng hoaït ñoäng cuûa enzym thì toác ñoä thuûy phaân tinh boät taêng vaø tæ leä thuaän vôùi löôïng enzym ñöa vaøo nhöng chæ trong thôøi gian ñaàu. Trong thöïc teá saûn xuaát löôïng cheá phaåm ñöa vaøo tæ leä vôùi löôïng tinh boät chöùa trong chaùo naáu (tính theo %) 8. Trình baøy caùc hieän töôïng baát thöôøng, nguyeân nhaân, bieän phaùp khaéc phuïc khi saûn xuaát coàn (röôïu) baèng phöông phaùp leân men? * Noàng ñoä coàn thaáp, bò ñuïc hoaëc coù maøu xanh da trôøi. -Nguoàn goác : nöôùc bò laãn vaøo coàn do ngöng tuï hôû, maøu xanh laø do ñoàng bò hoøa tan. - Nguyeân nhaân: do bình ngöng tuï hoaëc bình laøm laïnh bò roø ræ bôûi nöôùc coù laãn amoniac - Bieän phaùp: söûa chöõa ngay thieát bò, caàn xöû lí nöôùc duøng cho noài hôi. * Thôøi gian oxhoa nhanh. - Ảnh höôûng: söï coù maët cuûa caùc hôïp chaát khoâng no ( CH2 = CH-CHO vaø CH3CH=CH-CHO ) vaø hôïp chaát chöùa löu huyønh, acrolein (H2S vaø SO2). - Nguyeân nhaân: nguyeân lieäu quaù xaáu, laáy saûn phaåm trung gian ít, nguyeân lieäu phuï khoâng ñaûm baûo. - Bieän phaùp: Xaû nhieàu hôi thöøa khi naáu. Taêng tieâu hao hôi vaø chæ soá hoài löu ôû thaùp tinh. Taêng laáy coàn ñaàu vaø daàu fusel. Kieåm tra chaát löôïng nöôùc naáu, duøng vaät lieäu phuï coù chaát löôïng baûo ñaûm. * Haøm löôïng ester vaø aldehit taêng. - Aûnh höôûng: Söï coù maët cuûa caùc ester phöùc taïp maø nguoàn goác laø caùc taïp chaát trung gian vaø taïp chaát ñaàu. -Nguyeân nhaân: thaùp laøm vieäc keùm, do nguyeân lieäu quá xaáu, haït bò boác noùng, bò moït, maät ræ quaù chua hoaëc do lenâ men bò nhieãm. Bieän phaùp: taêng hôi ôû thaùp aldehyt vaø thaùp tinh, taêng coàn ñaàu vaø löôïng fusel laáy ra. Khi naáu caàn xaû hôi thöøa nhieàu hôn, ngaên ngöøa bò nhieãm khuaån. * Haøm löôïng ancol metylic taêng. - Aûnh höôûng: haøm löôïng metylic taêng quaù cho pheùp khoâng thoûa maõn yeâu caàu chaát löôïng. - Nguyeân nhaân: do nguyeân lieäu chöùa nhieàu pectin, hoài löu ôû thaùp aldehit. - Bieän phaùp: Xaû hôi thöøa khi naáu, taêng chæ soá hoài löu cuûa thaùp aldehyt, giaûm löôïng saûn phaåm laáy ra. * Muøi & vò khoâng ñaëc tröng cho coàn laøm töø nguyeân lieäu thöïc phaåm. - Ảnh höôûng: Taêng haøm löôïng ester coù nguoàn goác töø taïp chaát trung gian, caùc hôïp chaát höu cô khaùc gluxit daïng chaát beùo - Nguyeân nhaân: nguyeân lieäu xaáu, laáy ít coàn daàu, laãn daàu hoûa, nöôùc naáu vaø nöôùc noài hôi khoâng ñöôïc saïch IZOPREN Trình bày và thuyết minh sơ đồ công nghệ sản xuất izopren với nguyên liệu dầu là isobutene và fomandehit. * Sơ đồ công nghệ sản xuất isopen Thiết bị phản ứng Nguyên liệu Tháp chưng cất Thiết bị đun nóng Thiết bị trung hòa Tháp chưng cất Thiết bị đun nóng Tháp chưng cất Thiết bị làm lạnh Thiết bị đun nóng Tháp chưng cất Thiết bị trao đổi nhiệt Thiết bị phản ứng Izo pren * Thuyết minh sơ đồ Quá trình tổng hợp izopren chia làm hai giai đoạn, giai đoan đầu tổng hợp rượu không no và dioxin, giai đoạn sau loại nước tạo izopren Giai đoạn đầu: từ những nguyên liệu izobutan và fomandehit dưới xúc tác H2SO4, được dẫn vào thiết bị phản ứng, thiết bị phản ứng chia làm hai pha, pha dung dịch nước và pha khí, pha nước có khuynh hướng chìm xuống dưới, pha khí chuyển động lên tiếp tục phản ứng, pha nước được dẫn qua thiết bị chưng cất, ở thiết bị chưng cất phân đoạn liên tục thu hồi fomandehit dẩn quay lại tháp phản ứng, sau đó cho hỗn hợp đi qua thiết bị đun nóng loại bỏ methanol và điol rồi trung hòa hỗn hợp bằng kiềm, dẫn hỗn hợp qua tháp chung cất loại muối ra khỏi hỗn hợp, hỗn hợp còn lại rượu không no (terbutylic ) và dioxin còn có lẫn izo buten rồi cho vào tháp chưng cất thu hồi lượng iso pren chua phản ứng quay lại tháp phản ứng chuyên hỗn hợp qua giai đọan sau. Giai đọan sau: hỗn hợp được đưa vào tháp chưng cất và qua thiết bị đun nóng và thiết bị trao đổi nhiệt dẫn hỗn hợp vào thiết bị phản ứng để loại nước thu được izopren và isobutan do dioxin bị thủy phân dẫn hỗn hợp qua thiết bị chưng cất phân đoạn tách isobutan ra cho trỏ lại tháp phản ở giai đoạn đầu. Iso pren được chưng cất phân đoạn. Iso pren được làm sạch bằng cách rửa bằng nước rồi chưng cất phân đoạn liên tục. Ở những công đọan để tránh isopren bị trùng hợp người ta then vào những chất ức chế. 1. Viết các phương trình phản ứng nếu có thể xảy ra trong quá trình sản xuất isopren theo phản ứng cộng anken và fomandehit. * Phản ứng tạo rượu 3_metyl buten_1_ol CH3 – C = CH2 + HCHO → CH2 = C - CH2 – CH2 – OH | | CH3 CH3 CH3 – C - CH2 - CH2 – OH → CH2 = C – CH = CH2 + H2O | | CH3 CH3 * Phản ứng cộng tạo diolxan CH3 – C = CH2 + 2HCHO → C6H12O2 ( diolxan ) | CH3 C6H12O2 → CH2 = C – CH = CH2 + CH3OH diolxan | CH3 * Phản ứng tạo rượu 3 – metyl butan 1.3 diol OH | CH2 = C = CH2 + 2 HCHO → CH3 – C – CH2 – CH2 – OH | CH3 OH | CH3 – C – CH2 – CH2 – OH → CH2 = C – CH = CH2 + 2H2O | | CH3 CH3 ACRILONITRIL 1. Trình bày sơ đồ công nghệ sản xuất Acrilonitril bằng phương pháp amoni propilen, thuyết minh sơ đồ chỉ rõ điều kiện của mỗi công đoạn. * Sơ đồ công nghệ sản xuất acrilonitril bằng amoni propilen: Nguyên liệu Tháp bốc hơi Thiết bị phản ứng Thiết bị tạo áp suất Thiết bị hấp thụ Thiết bị làm lạnh Thiết bị hấp thụ Tháp chưng cất Gia nhiệt bốc hơi Trích li Thiết bị tách Lò sấy Thiết bị tách Tháp chưng cất Acrylonitril tinh khiết HCN Acetonnirinl Xyanohydrin fomandehit * Thuyết minh Sơ đồ: Từ nguyên liệu amoni và potylen đưa vào tháp bốc hơi, sau đó hỗn hợp này được đưa vào thiết bị phản ứng cùng với không khí, nhiệt độ ở tháp phản ứng khoảng 420 – 470oC và áp suất 0.2 mpa với tỷ lệ thích hợp, và thiết bị phản ứng có bộ phân làm nguội bởi hơi nước ngưng tụ, thu được sản phẩm dẩn vào thiết bị tạo áp, thiết bị này sinh hơi áp suất trung bình, sau đó đưa hỗn hợp vào thiết bị hấp thụ để làm xạch amoniac bằng acid sunfuric tạo thành amonisufat được làm lạnh và hoàn lưu acid sunfuric lại thiết bị hấp thụ sản phẩm không bị hấp thụ được dẫn vào thiết bị hấp thụ tiếp theo, để hấp thụ acrylonitril và acid xynilic, axetonnil bằng hơi nước và còn thải phần khí không bị hấp thụ ra ngoài, sản phẩm hấp phụ được đưa vào thiết bị gia nhiệt và bốc hơi tách nước ra khỏi hỗn hợp và hoàn nguyên trở lại thiết bị hấp phụ, rồi dẫn chúng vào tháp chưng cất, thiết bị này chưng cất phân đoạn để tách acid xinylic đưa ra ngoài, dẫn hỗn hợp còn lại qua thiết bị trích li, thiết bị này tạo hỗn hợp đẳng phí acrilonitril và nước, được tách ra khỏi hổn hợp, phần còn lại là hỗn hợp nước axetonitrin, xyanohydrin và fomandehit, được chia làm hai lớp trong thiết bị tách lớp nước đưa trở lại vào thiết bị trích li, dung dịch nước acrylonirin và nước được đưa vào lò sấy và dẫn qua thiết bị tách thiết bị này và thiết bị sấy được hồi lưu qua lại để tách nước ra, từ thiết bị sấy dẫn qua thiết bị chưng cất, thiết bị nàu chưng cất thu acrylonitrin và làm tinh khiết acrylonitrin. nguyên liệu trước khi đưa vào thiết bị phản ứng phải đươc bốc hơi nhằm tăng tốc độ của phản ứng, cần cho dư lương NH3 để giảm hiêu suất tao thành CO2 và aldehyt trong thiết bị phản ứng luôn giữ ở nhiệt độ 420÷4700c , áp suất 0,2 Mpa, đó là đk tối ưu để độ chuyển hóa popylen là lớn nhất ở giai đoạn hấp thụ NH3 dư: trước khi đưa vào hấp thụ sản phẩm khí tạo thành cần được làm lạnh để tăng đô hấp thụ của H2SO4 với NH3 Hấp thụ