Hoá công nghệ p1.2

Trường đại học hồng đức
Khoa khoa học tự nhiên
Th.S Ngô Xuân Lương
Thanh Hóa, năm 2008
Chương v.

SảN XUấT PHÂN BóN


I. KHÁI NIỆM CHUNG
Trong sản xuất nông nghiệp người ta sử dụng chủ yếu 3 dạng phân bón hoá học: đạm – lân – ka li
* Phân đạm:
Hợp chất chứa Nitơ
Cung cấp đạm cho cây trồng dạng NH4+, NO3-.
Hàm lượng đạm được đánh giá qua %mN có trong phân bón đó
Bao gồm: Urre (NH2)2CO, đạm một lá: (NaNO3,(NH4)2SO4, NH4Cl, (NH4)2CO3), đạm 2 lá NH4NO3
* Phân lân:
Hợp chất chứa P
Cung cấp P cho cây trồng dạng HPO42- H2PO4-
Hàm lượng lân được đánh giá qua %mP2O5 tương ứng với mp có trong thành phần của nó
Bao gồm: Supephotphat đơn: Ca(H2PO4), CaSO42H2O
Supephotphat kép: Ca(H2PO4)
Phân lân nung chảy, phân lân thuỷ tinh Ca3(PO4)2
* Phân kali:
Là hợp chất chứa K. Cung cấp K+ cho cây trồng KCl, KNO3, K2SO4. Hàm lượng K được đánh giá qua % mK2O tương ứng với mK có trong thành phần của nó.
Ngoài ra phân hỗn hợp N, P, K
Phân phức hợp: amofot (NH4H2PO4, (NH4)2HPO4)
Cu, Zn … phân vi sinh (vi lượng) Co.
II. SẢN XUẤT PHÂN LÂN
1. Sản xuất Supephotphat đơn theo phương pháp axit
+ Đặc điểm, tính chất
- Bột (hạt) màu xám
- Thành phần: Chính Ca(H2PO4)2, CaSO4 khan
Phụ H3PO4, H2SiO3,Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3
- Nguyên liệu: quặng apatit Ca5F(PO4)3, H2SO4
- Suphephotphat đơn sản xuất hoá chất Lâm Thao chứa 18-20 % P2O5 hiệu quả.
- Dễ tan trong môi trường PH = 7
+ Cơ sở lý thuyết:
Các yếu tố ảnh hưởng:
Giai đoạn 1: Xảy ra trên bề mặt quặng, dư H2SO4, giai đoạn 1 xảy ra trong hệ dị thể và tốc độ lớn hơn nhiều giai đoạn 2  giai đoạn 2 tốc độ phản ứng.
Giai đoạn 1 kết thúc sau 20-40 phút khi trộn apatit với H2SO4.
+ Nồng độ H2SO4 phù hợp là 62-63%. Nếu C bé  lượng H2O kéo theo lớn  không thu được sản phẩm rắn (CaSO4) mà là bùn nhão.
Nếu C cao hơn thì pha lỏng nhanh chóng bão hoà CaSO4, CaSO4 tạo thành .. bám lên bề mặt hạt quặng  phản ứng bị kìm hãm và sản phẩm thu được không tơi xốp và kết dính ở C < 63%  pha lỏng bị quá bão hoà thấp  CaSO4 kết tinh lớn tạo thành lớp vỏ xốp lên bề mặt quặng ngăn H2SO4 tiếp xúc với quặng. Tăng C giảm độ ẩm sản phẩm  hàm lượng P2O5 tăng C cao quá không có lợi. Vậy thiết bị gián đoạn C = 62.63%,
thiết bị liên tục C = 66%.
+ Nhiệt độ sản xuất phụ thuộc theo mùa và CH2SO4
VD: C = 62 – 63% nhiệt độ = 62 – 750C
C = 64 – 68% nhiệt độ = 50 – 600C
Nhiệt độ mùa hè < mùa đông 50C
+ Diện tích tiếp xúc: quặng nghiền nhỏ tăng V
Giai đoạn 2 bắt đầu xảy ra khi tiêu hao hết H2SO4 Ca(H2SO4)2 tạo thành lúc đầu trong dd và kết tinh sau khi dd quá bão hoà  V giảm vậy để phân huỷ hoàn toàn quặng ủ sản phẩm trong khi 16-25 ngày tuỳ vào loại nguyên liệu.
Tăng cường dd H2SO4  tăng H3PO4  V tăng và nhiệt độ kho ủ  V tăng (nhiệt độ phù hợp 35-40%)
Giai đoạn 3: Trung hoà H3PO4 tự do
Trộn sản phẩm với chất trung hoà để phân huỷ: NH3(K)CaCO3, bột xương (Ca(PO4)2 + CO2 + H2O).
+ Quá trình sản xuất
H2SO4 68%, apatits chuyển vào (3) tại đây xảy ra phản ứng giai đoạn (1)  CaSO4 + H3PO4
Các chất phản ứng khuấy trộn liên tục và thời gian dừng lại là 2 – 4 phút.
Nếu thời gian dài HH đóng rắn  sản xuất ngừng trệ, HH chất lỏng từ (3) chuyển xuống (4) nơi tạo thành sản phẩm. Thùng hoá thành luôn quay với V chậm
Tại (4)  Ca(H2PO4)2 do Ca5(PO4)2 + H3PO4 (giai đoạn 2) với V chậm phản ứng dùng ở đây nhiều giờ. Sản phẩm được cắt gọn qua bộ phận làm tơi và rơi vào kho ủ sản phẩm ủ 21 ngày để quặng + H3PO4 xảy ra hoàn toàn và trùng hoà bởi H3PO4 dư = NH3 hoặc bột xương Ca3(PO4)2.
2. Supephotphat kép: Trộn quặng với H3PO4
FCa5(PO4)3 +7H3PO4  5Ca(H2PO4)2 + HE
Hàm lượng P2O5­ > supephotphat đơn
3. Phân lân thuỷ tinh (nung chảy):
- Thành phần chủ yếu P, Ca, Mg lân CaSiO3, Mg2(PO4)3, Ca2(PO4)3
- Nguyên liệu: quặng apatit và khoáng vật chứa MgO, CaO, SiO2 như đo lô mít (CaCO3, MgCO3)… theo một tỷ lệ xác định.
- Có tên phân lân thuỷ tinh vì bán sản phẩm là các hạt rắn có bề ngoài giống thuỷ tinh vỡ vụn và gọi là phân lân nung chảy vì được tạp thành = pp nung chảy phối liệu gồm apatit và một số đá chứa MgO, CaO, SiO2 rồi làm lạnh đột ngột = H2O ở P cao  bán sản phẩm.
Bán sản phẩm để khô đem sấy và nghiên nhỏ ta thu được sản phẩm có hàm lượng 19,5 – 22%, P2O5 9 – 14%MgO, 30% CaO, 23%SiO2, 7,5% Al2O3…
- Cơ sở lý thuyết:
Phối liệu được nung chảy ở 1450-15000C = than cốc trong các lò tương tự lò luyện găng khi đó
CaCO3  CaO + CO2,
MgCO3  CO2 + MgO
CaSiO3  CaO + SiO2
4Ca5(PO4)3 + 3SiO2  6Ca3(PO4)2 + 2CaSiO3 + SiF4.
Khi đó toàn bộ sản phẩm chảy lỏng sau đó dùng tia nước lạnh có P cao làm lạnh đột ngột  Ca3(PO4)2 có cấu tạo đặc biệt tan trong đất chua.
Sản xuất: PL văn điển, PL Nình Bình, Bắc Giang
III. SẢN XUẤT PHÂN ĐẠM
1. Sản xuất NH4NO3
NH4NO3 chứa 35% N là loại phân đạm thường dùng trong sản xuất NN.
Sản xuất theo 2 phương pháp: phương pháp bốc hơi và không bốc hơi
Ngày nay người ta sử dụng phương pháp bốc hơi:
Cơ sở phương pháp bốc hơi:
Phản ứng: NH3 + HNO3  NH4NO3 +Q
 dd NH4NO3 để chế tạo sản phẩm thì ta phải bốc hơi dd NH4NO3.
Phản ứng trong hệ dị thể, toả nhiệt, nhiệt dùng bốc hơi nước trong dd NH4NO3.
HNO3, NH3 nén ở P = 4,3 atm và đun nóng = hơi tới 1550C. Sau đó đi ngược chiều  phản ứng nhanh NH3 + HNO3  NH4NO3 (63-64%) NH4NO3 lưu lại thiết bị trung hoà ngắn  không bị phân huỷ: NH4NO3 sang bộ phận phân ly hạ P  H2O bay hơi  dd NH4NO3 98% đang kết tinh và tạo hạt. Sau đó sấy tới độ ẩm 0,9 – 1% đem đóng bao.
2. Sản xuất (NH4)2SO4
- Chứa 21% Nitơ, ít hút ẩm và kết khối nếu bón nhiều năm  đất chua (vì vậy hấp thụ NH4+ để lại SO42- gây chua )
- Sản xuất từ NH3 và H2SO4 = pp trung hoà
NH3 + H2SO4  (NH4)2SO4 + Q
NH3 lấy từ pp tổng hợp N2 và H2, khí lô cốc. Cũng gồm 4 giai đoạn. Trung hoà, cô đặc, kết tinh và tạo hạt, sấy sản phẩm.
3. Sản xuất Urê (NH2)2CO
- Tinh thể hoạt dạng hạt, chứa hàm lượng đạm cao nhất 46,6%. Dùng lân phân bốn, thức ăn cho trâu, bò, nguyên liệu sản xuất h/c cao phân tử.
4. Sản xuất NH4Cl
Chủ yếu dùng trong công nghiệp (chất điện giải trong ph khô, tẩy oxits KL trước khi hàn KL
ít dùng trong nông nghiệp vì Cl- hại cây trồng và gây chua cho đất.
Phương pháp 1: phương pháp NH3 hoá (sản xuất từ nước lọc của quá trình sản xuất Na2CO3).
(cho dd NaCl bão hoà vào dd NH3 20% sau đó dẫn khí CO2 vào dd kk  NaHCO3 ít tan, lọc tách
NaHCO3  Na2CO3 + CO2 + H2O,
CO2 tạo thành quay lại phản ứng (1), dd sau (1) nước ót gồm : NH4Cl, NH4HCO3 (NH4)2CO3, NaCl
Pha khí, toả nhiệt và NH4Cl tạo thành hạt nhỏ (khói trắng) hấp thu = H2O (khó thực hiện)
Dẫn khí NH3 vào dd HCl bão hoà NH3Cl không tan trong dd hh HCl kết tinh huyền phù lắng gạn và li tâm.
IV. SẢN XUẤT PHÂN KALI
- KCl, K2SO4…
Đ/C: KCl quặng Sunvinit KCl, NaCl
= phương pháp tách dựa vào độ tan
quặng nghiền nhỏ đổ vào dd NaCl bão hoà đun sôi gạn lấy dd, làm đi làm lại nhiều lần  đ KCl để nguội  KCl giảm
K2SO4 : KCl + MgSO4 . MgSO4 + MgCl2
K2SO4 kết tính MgCl2 dd.
Chương vi.

Công nghệ silicat


A. SẢN XUẤT THUỶ TINH
I. NGUYÊN LIỆU
1. Nguyên liệu chính
+ Cát (SiO2) thành phần chủ yếu đa số thuỷ tinh công nghiệp. Ngoài ra cát chứa Al2O3, MgO, CaO, Pe2O3. (Fe2O3 tạp chất có hại vì tạo màu không cần thiết) SiO2 tăng độ bền hoá, cơ, nhiệt của thuỷ tinh
+ B2O3 (hàn the Na2B4O7.10H2O) giảm hệ số giãn nở.
+ Na2O tăng độ bền cơ hoá nhiệt, hạ thấp nhiệt độ màu, hạ thấp độ nhớt, tăng tốc độ khử bọt.
+ H2O có tác dụng tương tự Na2O làm thuỷ tinh có ánh - thuỷ tinh cao cấp. Thường đưa vào dạng Na2CO3, H2CO3, NaSO4.
+ BaO, PbO làm cho thuỷ tinh có trọng lượng riêng lớn, chiết suất cao.
2. Nguyên liệu phụ
+ Chất khử bọt: Nitorat, sunphat, asenoxit (AS2O3), NaCl…
+ Chất nhuộm màu:
Hợp chất côban (xanh) H/c Mn (tím) CuO (đỏ) AlF3 màu sứ (trắng sữa)
II. QUÁ TRÌNH NẤU THUỶ TINH (5 GIAI ĐOẠN)
1. Giai đoạn tạo muối silicat (800-9000C)
- Khi nhiệt độ tăng H2O trong nguyên liệu tách ra
Giai đoạn này các phản ứng xảy ra ở TT rắn, phối liệu không còn các cấu tử riêng biệt.
2. Giai đoạn tạo thuỷ tinh (900-12000C)
Các muối silicat chảt lỏng thành một khối trong suốt nhưng trong đó còn nhiều bọt khí và thành phần thuỷ tinh chưa đồng nhất.
3. Giai đoạn khử bọt (1400-15000C)
Các bọt khí thoát ra hết do nhiệt độ tăng đột nhớt của chất lỏng giảm và chất khử bọt phát huy tác dụng.
4. Giai đoạn đồng nhất
Xảy ra đồng thời với giai đoạn khử bọt bì nhiệt độ = 1400-15000C Độ nhớt của TT thấp tạo điều kiện khuyếch tán tp của thuỷ tinh đồng đều các hướng, sau giai đoạn 3, vấn đề TT ở nhiệt độ cao
5. Giai đoạn làm lạnh
Sau giai đoạn 4 hạ thấp nhiệt độ của TT tới 1100-13000C để có độ nhớt đảm bảo cho quá trình tạo hình sản phẩm như kéo chai lọ, cắt kính …
III. LÒ NẤU THUỶ TINH (SGK)
B. SẢN XUẤT VÔI XÂY DỰNG
Đá vôi (CaCO3  CaO (vôi sống)  Vôi tôi Ca(OH)2)
I. NGUYÊN LIỆU:
Đá vôi:
II. NGUYÊN TẮC
Phản ứng CaCO3  CaO +CO2
Đồng thể thuận nghịch, thu nhiệt theo chiều thuận
yếu tố ảnh hưởng
1. Nhiệt độ: Nhiệt độ cao, CBCD theo chiều thuận > 1000C CaCO3 bắt đầu phân huỷ
Nhiệt độ > 12000C các axits khác trong CaCO3 như SiO2, Fe2O3, Al2O3 tác dụng với CaO  chất không thể tôi thành vôi được (vôi già), canxi silicat 2CaO, SiO2, canxi aluminat (CaO.2Al2O3), canxi ferit (2CaO, Fe2O3).
2. áp suất
Giảm P cân bằng CD theo chiều thuận  lấy CO2 ra khỏi HH sau phản ứng  cho lỗ thông khí ra ngoài.
3. Kích thước nguyên liệu
Nguyên liệu có kích thước không đều  hiện tượng vôi sống hoặc vôi già
Kích thước bé  nhiệt độ nung giảm  tiết kiệm nhiên liệu song gây tắc lò, vôi vỡ vụn lãn vào xỉ  thất thoát sản phẩm.
Kích thước còn phụ thuộc cấu tạo lò nung, thông thường cỡ 60-200mm, không quá 300mm, điều quan trọng đồng đều, không to không nhỏ (40-60mm)
4. Thành phần hoá học
Vôi ít tạp chất dễ nung, dễ tôi  sản phẩm ít lẫn tạp chất  loại tốt > 95% CaCO3 < 2,5% MgCO3,.

III. ỨNG DỤNG CỦA VÔI
Xây dựng, sản xuất xi măng
Sản xuất gạch silicat
Tốy vải, khử chua, chống ẩm
IV. LÒ NUNG VÔI
C. SẢN XUẤT XI MĂNG FOOCLĂNG:
I. KHÁI NIỆM CHUNG
Xi măng Fooclăng là loại chất kết dính, chịu nước, sản xuất từ đá vôi và đất sét nung tôi 145000C, sau đó làm lạnh và nghiền min  chế tạo xi măng dùng trong xây dựng.
Thành phần hh: 4 loại oxit
II. NGUYÊN LIỆU
+ Chính : đá vôi 75 – 80% m nguyên liệu, đất sét 20-25% Al2O3, 2SiO3, 2H2O
+ Phụ : xipirit, xilôcao, than hoa t.tính (điều chỉnh tốc độ đóng rắn) CaSO4, CaCl2, NaCl chậm V đóng rắn.
Chất độn: cát, gạch non, đá vôi hạ giá sản phẩm
Các nguyên liệu nghiền mịn và trộn lẫn tới kích thước hạt 0,06-0,07mm rồi đưa vào lò nung.
III. NUNG LUYỆN KLINKE XI MĂNG FOOCLĂNG
+ Phương pháp khô: đóng viên nguyên liệu rồi đưa vào lò nung
+ Phương pháp ướt: nghiền nguyên liệu với nước  hh ở dạng bùn rồi đưa vào lò nung.
Nung : xảy ra quá trình hoá lý phức tạp
nhiệt độ 800-12500C hầu hết các khoáng quan trọng được tạo thành
riêng C3S (3CaO.SiO2) được tạo thành chậm do không phản ứng C2S + CaO  C3S phản ứng xảy ra với tốc độ nhanh khi có mặt pha lỏng. Pha lỏng do C5A3 và C4AF ở 14500C bị chảy lỏng tạo thành. Khi có mặt pha lỏng C2S và CaO khuyến tách vào pha lỏng phản ứng tạp chike xi măng.
C3S là thành phần quan trọng qđ tính chất của xi măng. C3S chỉ tạo thành ở nhiệt độ cao  nhiệt độ nung chike có ảnh hưởng lớn tới chất lượng xi măng.
IV. LÒ NUNG CHIKE (SGK)
Chương vii.

Công nghệ gang thép


A. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG THÉP
1. Vai trò gang thép trong công nghiệp
- Gang thép là hai loại hợp kim pt của Fe với C, Si, Mn, P, S nhưng chỉ khác nhau về tỷ lệ các nguyên tố (thép 98-99% Fe gang 93-94% Fe)
thành phần chính là Fe  gang thép gọi là kim loại đen
- Phân biệt gang thép qua thành phần % m của C
Do hàm lượng khác nhau  thuộc tính khác nhau
VD: thép : bền, dai, đàn hồi, biến dạng, dẻo, dễ gia công và rẻ tiền
Gang: không dai, không dẻo, song cứng, bền, rẻ tiền
 Có nhiều tính chất ứng dụng thực tế  kim loại đen chiếm 95% tổng số kim loại dùng chế tạo dụng cụ, máy móc và xây dựng.
2. Các loại gang
Gang là hợp kim của Fe với C trog một số nguyên tố khác C : 2-6%
Gang xám : gang xám có màu xám chứa nhiều C, Si, C = 3,5-6%, Si = 1,5-4,25%, S <= 0,04%. C trong gang ở dạng Grafit  bẻ gẫy gang có vẩy đen lóng lánh trên nền.
Nhiệt độ n/c: 1200-13000C dễ đúc, ít co, dễ gia công cơ khí.
Gang trắng: chứa C, Si C= 3-4%. Trong gang chứa nhiều tinh thể Fe3C có màu trắng, cứng, giòn, bền  khó đúc, khó gia công cơ khí  dùng luyện thép
Gang hợp kim như:
Gang chứa 5-14% Si chịu nhiệt tốt, đúc ống cho lò nung gió thổi vào lò cao
Gang chứa 2-5% Ni chịu tác dụng bazơ  đúc nồi nấu xút
Gang chứa 30%Cr chịu nhiệt độ cao 110-1150 trong 500h
Gang chứa 14% Ni, 6% Cu, 2%Cr và 1% Ni chịu nhiệt, axit, bazơ chế tạp chi tiết máy làm việc ở nhiệt độ cao trong môi trường axit, bazơ.
3. Các loại thép
Là hợp kim của Fe – C và một số nguyên tố khác trong đó C chiếm 0,01-2%
Thép C (thép thường) chứ ít C, S, Mn, rất ít A, P so với gang
Độ cứng phụ thuộc vào hàm lượng , thép cứng 0,9%C, thép mềm < 0,1%C
Thép hợp kim (thép đặc biệt) là thép chứa thêm một số nguyên tố khác Si, Mn, Ni, Mo, W, Cr … một số T/c quý.
Thép Ni – Cr cứng, ít giòn  chế vòng bi, vỏ xe.
Thép W – Mo – Cr cứng ở nhiệt độ cao -> dùng cụ gọt cắt kim loại
Thép Si: dẻo, đàn hồi tốt lò so
Thép Mn bền, chịu va đập mạnh  thanh ray máy nghiền đá.
4. Nhiệm vụ quá trình luyện gang thép (luyện kim)
Luyện ra các hợp kim có thành phần xđ và t/c theo yêu cầu sử dụng
Phương pháp thực hiện
Hoàn nguyên kim loại từ oxit của nó (luyện gang )
Oxit hoá bớt các nguyên tố tạp chất trong hợp kim mà sự có mặt của nó giảm, chất lượng hợp kim thu được đồng thời cho thêm vào các nguyên tố kết hợp để tăng chất lượng của hợp kin nhận được (luyện thép)
B. LUYỆN GANG
I. NGUYÊN LIỆU
Quặng dùng sản xuất gang (giàu Fe) quặng Hematit hoặc Manhetit (TP Fe2O3, Fe3O4, MnO, Mn2O3, bẩn quặng Al2O3, CaO, SiO2, P, S… sau khi luyện bẩn quặng giảm chất lượng gang) Ngoài ra các phế thải: vụn sắt, sắt hạt,..
2. Than cốc: Được điều chế từ than đá (vì không có trong tự nhiên)
Than đá  than cốc, khí than (H2 60%), 25% CH4, NH3… nhựa than đá H - C thơm (fenol)
Nhiệm vụ: Cung cấp CO làm chất khử oxit kim loại
Fe2O3  Fe3O4  FeO  Fe
Cung cấp nhiệt cho quá trình luyện gang
3. Chất trợ dụng (chất chảy)
Giảm nhiệt độ n/ chảy của các bẩn quặng (loại bẩn quặng Al2O3: 20500C, CaO : 23700C, SiO2: 16250C)
Tác dụng với bản quặng  xỉ
VD : Nếu nguyên liệu chứa SiO2 chất trợ dung CaCO3
Nếu nguyên liệu chứa CaO, CaCO3 chất trợ dung SiO2
Khi đó chất chảy + bản quặng  silicat dễ n/c có d bé nổi lên trên nồi gang
II. CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC XẢY RA TRONG LÒ CAO
1. Sự phân huỷ các muối các bonat
2. Qúa trình hoàn nguyên sắt
Phản ứng chất khử CO
ở nhiệt độ cao chất trợ dung t/d với oxit bẩn quặng hoặc tạo ra trong quá trình luyện gang  h/c silicat chảy lỏng có d < d sắt nổi lên trên tách ra khỏi gang lỏng.
4. Qúa trình khử S
S nằm : Quặng trợ dung FeS2, BaSO4
Than cốc: Chất hữu cơ hoặc sun fua (FeS, ZnS, PbS), BaSO4, CaSO4 (sunphat)
Khí lò SO2, SiS, H2S
Nếu nhiệt độ lò cao SO2, SiS, H2S bốc ra khỏi gang cùng với khí lò
FeS + CaO  FeO + CaS (nồi lò)
FeO tan vào gang, CaS tan vào xỉ tách ra ngoài
Khử S ngoài lò cao
Khi gang ra khỏi lò ở nhiệt độ thấp
FeS + Mn  MnS + Fe
MnS hoà tan kém trong gang  xỉ
Hoặc Na2O3 + FeS  FeO + Na2S + CO2
Na2S chuyển vào xỉ, FeO khử oxi bởi Mn, Si
FeO  MnO + Fe, FeO + Si  Fe + S2O2
III. LÒ CAO LUYỆN GANG
C. LUYỆN THÉP
I. NGUYÊN LIỆU
Gang trắng – xám
KK, O2
Nhiên liệu, dầu ma dút, khí đốt
Chất trợ dung: CaCO3, SiO2
II. NGUYÊN TẮC
Hạ thấp hàm lượng các nguyên tố C, S, P, Mn có trong gang tới mức cần thiết phù hợp với yêu cầu tiêu dùng bằng cách oxi hoá chúng thành các h/c chuyển vào xỉ.
Sự oxi hoá các nguyên tố có trong gang tuân theo một quy luật chung và một trật tự nghĩa là tuỳ điều kiện mà nguyên tố nào bị oxi hoá trước.
Bước 1: Cung cấp cho gang lỏng một lượng O2 hoặc KK giàu O2 để oxi hoá
2Fe + O2  2FeO
FeO tan vào gang lỏng tiếp xúc với các nguyên tố khác có trong gang thực hiện quá trình oxi hoá chúng  xỉư  hạ thấp hàm lượng chính  gang  thép.
FeO + Mn
FeO + Si
FeO + C
FeO + P
Để có phản ứng trên thì oxi hoà tan trong xỉ và gang lớn
các oxits trên tạo xỉư do phản ứng với chất trợ dung CaO + SiO2
CaO + P2O5  silicat, phot phat có d < d thép nổi lên trên.
Bước 2: Khi S trong gang dạng FeS đưa thêm vào lò CaO
CaO + FeS  CaS + Fe2O
CaS không hoà tan trong KL đi vào xỉ
Sau khi oxi hoá hết các nguyên tố tạp chất có trong gang tạo thép thì FeO dư sẽ đi đâu ?
Tách một phần vào xỉ
Phần lớn tách trong thép  ảnh hưởng xấu tới chất lượng thép. Vậy để khử FeO đưa vào thép một lượng vừa đủ gang giàu Mn để hoàn nguyên Fe
FeO + Mn  Fe + MnO
Gia tăng một lượng nhất định C trong Fe n/c  thép có hàm lượng C như ý muốn
 Việc duy trì nồng độ O2 trong thép một cách thích hợp là rất quan trọng
muốn có thép đặc biệt  pha thêm vào thép những nguyên tố sau : Ni, Mo, Cr, W
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP LUYỆN THÉP
1. Phương pháp lò chuyển
Nguyên liệu: Gang lỏng, nhiệt cung cấp cho quá trình luyện thép là nhiệt của phản ứng HH và nhiệt của gang lỏng ban đầu.
a. Lò Betxơme – PP axit
Là kỹ sư người Anh – 1858 chế tạo lò luyện thép kiểu c/đ ngược gọi là lò Betxơme,.
Cấu tạo: một thùng quay hình quả lê gồm ba bộ phận chính (mủi lò, thân lò và đáy lò) vỏ ngoài lò làm bằng thép tấm, phía trong xây bằng gạch chịu lửa silicat có tính axit (thành phần chủ yếu SiO2 93-97%). Chất trợ dung đưa vào để tạo xỉ có tính axit (tránh phản ứng với vỏ lò). Đáy lò xây bằng gạch có lỗ gió. Có 2 trục để toàn bộ trong lượng cửa lò. Một bên có hệ thống dẫn khí vào lò.
Hoạt động: (3 giai đoạn)
Giai đoạn 1: Xảy ra chủ yếu phản ứng oxi hoá Si và Mn =FeO (3-4’)
2Fe + O2  2FeO + Q
FeO + Mn  Fe + MnO
FeO + Si  Fe + SiO
 FeO và MnO phản ứng SiO2  xỉ nổi lên trên mặt KL lỏng. Trong giai đoạn này miệng lò phun có ngọn lửa sáng và rất ngắn. Các phản ứng toả nhiệt – nhiệt độ của gang không ngừng tăng.
Giai đoạn 2: Chủ yếu phản ứng oxi hoá C bởi FeO
FeO + C  Fe + CO  CO cháy
2CO + O2  CO2 + Q  miệng lò
phun xuất hiện ngọn lửa dài và sáng chói mắt (9-16’)
Giai đoạn 3: Chủ yếu oxi hoá FeO  Fe2O3 bốc cháy thành hơi  khói lò có màu nâu. Dờu hiệu này cho biết số nguyên tố khác không còn hoặc còn rất ít trong gang. Để tránh tổn thất Fe  cho vào lò Fermangan để hoàn nguyên Fe:
FeO + Mn  MnO + Fe (1’)
Thời gian sản xuất: 30’
Ưu điểm: Vốn đầu tư ít, H cao, quá trình luyện thép đơn giản không phải tiêu tốn nhiên liệu vì Q của phản ứng lấy từ nhiệt của gang lỏng và nhiệt của phản ứng oxi hoá tạp chất đặc biệt là Si (1250-13500C).
Nhược điểm: Chỉ luyện một số loại thép, chất lượng thấp vì chứa nhiều tạp chất N, P, S, hao phí KL nhiều không sử dụng thép vụn làm nguyên liệu vì NL là gang lỏng. Ưu cần khắt khe về thành phần gang đem luyện chất là P, S vì phương pháp này không loại trừ được P, S C: 3,8-4,2%, S>= 1,75% MN:1%
P: 0,05-0,07%, S : 0,025-0,04%.
Nhiệt độ gang: 1250-13500C
3. Lò Tomát
Phương pháp bazơ
Cấu tạo tương tự là betxơme nhưng vỏ ngoài lò là gạch đolomit có tính bazơ. Lò tomat khắc phục được nhược điểm lò Betxơme luyện được gang chứa nhiều P, S.
Giai đoạn 1: Vi lượng Si, Mn thấp  giai đoạn 1 có nhiệt độ < lò Betxơme ngọn lửa phun ra không dài và sáng bằng. Nhiệt độ KL nhỏ
Giai đoạn 2: Nhiệt độ thấp hơn  ngọn lửa không sáng trắng bằng lò Betxơme và hơi có màu vàng
Giai đoạn 3: Khử P, S (80%) bằng FeO  tạo xỉ
P + FeO  P2O5 + Fe
S + FeO SO2 + Fe
Nhiệt độ 16000C xỉ lò có P2O5  phân bón
Ưu cầu gang: Hàm lượng Si thấp vì Si  SO2 có hại phá huỷ tường lò MgO – CaO (bz)  không thuận lợi. Hàm lượng P lớn do nguyên tố phát điện chủ yếu là P (1,8% - 2,2%). Có khử được S (80%) nhưng không thuậnh lợi lắm do SO2 (oxit bazơ).
Thành phần C : 2,19-3,8%, Si: 0,3-0,5%, Mn : 0,7-1,5%, P: 1,8-2,2%, S: 0,03-0,07%
Nhiệt độ gang 1200-12500C
Ưu điểm giống phương pháp axits, có ưu cầu gang chặt chẽ chứa P cao  kém tăng.
Phương pháp lò chuyển có ưu điểm: Vốn xây dựng thấp, thời gian nấu thép nhanh.
Nhược điểm: Nhiệt độ luyện không cao  không kịp điều chỉnh tỷ lệ các cấu tử trong thép  chất lượng thép không cao.
2. Phương pháp Mac tanh – Lò buồng (lò bể)
Nhiệt đưa từ ngoài vào, luyện thép tiến hành trong một buồn. Có 2 loại lò: Lò axit và lò bazơ nhưng lò axit ít sử dụng vì ưu cầu khắt khe khi dùng nguyên liệu.
Giới thiệu lò mác tanh bazơ
Cấu tạo (SGK)
Hoạt động: KK là khí đốt được dẫn vào lò và đốt cháy trên mặt nguyên liệu, toả nhiệt cho nguyên liệu  toàn bộ vật liệu chảy lỏng  xảy ra các phản ứng oxi hoá tạp chất trong gang như phần trên. Một lớp xỉ tạo thành trên bề mặt thép. Thành phần + tính chất của lớp xỉ có ảnh hưởng tới chất lượng thép do oxi thông qua lớp xỉ oxihoá tạp chất trong gang.
Thời gian nấu dài (nhiều giờ)  đủ thời gian để phân tích, điều chỉnh thành phần theo ý muốn. H lớn nhiệt độ cao  chất lượng thép cao nhưng vốn đầu tư lớn.
3. Phương pháp hồ quang
Cơ sở: Nhiệt tỏ ra của ngọn lửa hồ quang để nấu chảy gang và thép củ
Nguyên liệu: gang rắn + thép củ
Cấu tạo (sgk)
Hoạt động: Nguyên liệu được nhập vào lò theo một thứ tự và tỷ lệ nhất định. Hạ điện cực xuống gần KL, và đóng mạch điện, hồ quang được tạo thành dưới tác dụng nhiệt hồ quang  nguyên liệu bị nấu chảy FeO trong KL oxi hoá tạp chất C, Si, Mn, P… như trong lò mác tanh. Để khử S tuyệt đối gần cuối cho vô huỳnh thạch, bột than cốc hay điện cực lỏng vào lò  nhiệt độ cao nhờ CaO, C  S bị khử.
FeS + CaO + C  Fe + CaS + Co
Và nhiệt độ cao: CaO + 3C  CaC2 + CO
CaC2 khử oxi rất mạnh nên có tác dụng tốt với việc khử oxit  ảnh hưởng tốt tới chất lượng thép.
Giai đoạn cuối nhiệt độ cao  người ta cho thêm các KL khác tạo thép hợp kim
Nguyên liệu: Thép vụn 90%, gang 10% (có thành phần giống là mác tanh) – luyện thép tốt.,
Ưu điểm: thép có thành phần chính xác, ít tạp chất, chất lượng tốt, thép hợp kim
Nhược điểm: sản lượng nhỏ, giá thép cao nếu giá điện cao.
Ở Việt Nam: NM cơ khí Hà Nội đã sản xuất thép bằng lò điện với sản lượng 0,5- 1 tấn thép 1 mẻ.
Chương viii.

Kỹ thuật nhiên liệu


Nhiên liệu là tên gọi của các chất cháy ở dạng rắng, lỏng khí có trong thiên nhiên hay nhân tạo được dùng làm nguồn cung cấp nhiệt hoặc làm nguyên liệu trong công nghiệp hoá chất. Bao gồm.
Nhiên liệu thiên nhiên: than, gổ, dầu mỏ, khí TN
Nhân tạo: than cốc, than gổ, xăng, dầu hoá, khí than, khí cốc … chủ yếu được điều chế từ nhiên liệu thiên nhiên.
A. KỶ THUẬT SẢN XUẤT KHÍ THAN
I. Ý NGHĨA KINH TẾ CỦA KHÍ THAN
Sản xuất than là quá trình chuyển hoá than ở dạng rắn thành dạng khí
Thành phần chính CO, H2 dùng làm chất đốt hoặc tổng hợp hữu cơ
CO + 2H2  CH3OH
Dùng khí than có nhiều ưu điểm hơn than (nhiệt độ cháy cao  dễ điều chỉnh ngọn lửa, khi cháy không tro bụi  dễ vận chuyển)
Khí than dùng trong lò luyện thép mác tanh, lò đúc nấu thuỷ tinh, dùng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong
H2+ O2  H2O
T/H hữu cơ : sản xuất rượu metylic, etylic, hiđrôcacbon, HCHO…
CO + O2  CO2
Quá trình hoá khí than ra đời đầu thế kỷ XIX (nga)
Việt Nam: Thuỷ tinh Hải Phòng, sứ Hải Dương, phân đạm Bắc Giang, bóng đèn phích nước Rạng Đông.
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Nguyên tắc chung
oxi hoá không hoàn toàn của C của than nhờ chất oxi hoá chứa oxi: KK, H2O, CO2, O2… và sản phẩm chủ yếu gồm H2, CO2, CH4, N2, H2S… ở nhiệt độ phản ứng 12000C . Qúa trình biến đổi hoá học từ C của than  khí gọi là quá trình hoá khí than.
2. Các phản ứng trong quá trình hoá khí than
Các phản ứng chính
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT
Cơ sở phân loại:
Dựa vào chiều chuyển động của gió (KK và hơi nước) đưa vào lò (than luôn đổ từ trên xuống)  4 phương pháp.
a. Phương pháp hoá khí thuận: gió đưa vào từ đáy lò, xuyên qua lớp than, tạo thành khí rồi thoát lên trên, sản phẩn lấy ra ở phía trên lò.
b. Phương pháp hoá khí nghịch: giá đưa vào từ đỉnh lò cùng chiều với than, sản phẩm lấy ra ở đáy lò
c. Phương pháp hoá khí ngang: giá đưa vào ngang lò giữa lò thẳng gốc với chuyển động của than
d. Phương pháp hoá khí liên hợp: gió đưa vào theo 2 chiều ngược nhau (trên – dưới) sản phẩm lấy ra giữa thân lò
Dựa vào thành phần khí thổi vào lò  có 3 phương pháp
a. Phương pháp khi than khô:
Khí thổi vào lò là KK  sản phẩm chủ yếu là CO (34,7%),
N2 (64,5%), Ar (0,8%), Ni
N2 còn lại tồn  năng suất toả nhiệt lớn 4300KJ/m3
Sản phẩm dùng cho lò cao  cung cấp C, CO cho quá trình luyện gang  nhiệt độ lên tới 18000C.
b. Phương pháp khí than ướt (ẩm)
Khí thổi vào lò là HH (H2O, KK)  sản phẩm CO (27%), H2 (13,5%), N2 (52,6%), CH4 (0,5%)
NH2/N2 > 3 đạt tỷ lệ cho tổng hợp NH3.
H = 80% thay KK = O2 và tăng nhiệt độ > 12000C  tăng sản phẩm CO, H2 và CH4  tăng năng suất tỏ nhiệt của khí đốt và tăng hiệu suất của quá trình hoá khí than.
c. Phương pháp khí hơi nước
Phương pháp gián đoạn (t/c chu kỳ): 2 giai đoạn chính
Giai đoạn 1: thổi KK
C + O2  CO2 2C + O2  CO2
Phản ứng có H < O  nhiệt độ tăng.
Giai đoạn 1 quyết định tới chất lượng sản phẩm vì phản ứng tạo khí hơi nước đòi hỏi Q lớn, bề mặt phản ứng lớn, tốc độ thổi khí lớn để CO2 không bị khử thành CO hạ thấp nhiệt độ lò. Song chọn tốc độ thích hợp để đỡ tổn thất nhiệt.
Giai đoạn 2: Thổ hơi H2O
C + H2O = CO + H2
C + H2O  CO2 + 2H2
Nhiệt độ phản ứng giảm  V giảm chất lượng khí giảm  PP liên tục
+ PP liên tục: phương pháp này dùng hơi nước quá nhiệt, hơi nước trước khi cho vào lò qua buồng thu hồi nhiệt để nâng nhiệt độ tới 1100-12000C
sản phẩm H2: 35-45%, CO : 20-21%, CO2 : 25-30%
N2: 0,8%, CH4 : 8-10%, VH2 : VCO2 = 2:1  phù hợp với sản xuất CH3OH, năng suất toả nhiệt 10.3500KJ/m3.
IV. THIẾT BỊ HOÁ KHÍ (SGK)
B. KỸ THUẬT LUYỆN THAN CỐC
I. Ý NGHĨA KINH TẾ CỦA QUÁ TRÌNH CỐC HOÁ
Sản phẩm gồm: rắn than cốc, nguyên liệu giàu C nhất (96,5-97,5%)
Khí cốc: chủ yếu H2, CH4 còn lại CO, CO2, NH3, N2, C2H4… C6H6 chưa ngưng tụ.
Lỏng < nhựa than đá: Nhiều hiđro cac bon thơm và fenol.
Than cốc là nguyên liệu cần thiết cho luyện kim (gang cần 0,7-0,8 tấn cốc vì % Cmax  Q nhiệt ớn) trong giá thành gang, than cốc chiếm 40%. Cốc – sản xuất phân lân nung chảy, khí than.
Khí cốc, nhựa than đá là bán sản phẩm dùng sản xuất NH3, CH3OH, C2H5OH, benzen, toluen, thuốc trừ sâu, chất dẻo.
VD: Khí cốc + H2SO4  (NH4)2SO4  NH3
Phát triển kỷ nghệ luyện cốc là một yêu cầu cần thiết với nền kinh tế quốc dân. ở Việt Nam kỷ nghệ này phát ở ở Hòn Hai, Làng Gốm (Thái Nguyên) và ở Công ty gang thép Thái Nguyên.
II. CƠ SỞ LÝ HOÁ
1. Khái niệm chung
Cơ sở: là sự khử cấu tạo nhiệt của than
Qúa trình cốc hoá là quá trình chưng khô than đá không có không khí ở nhiệt độ > 10000C.
Than đá  than cốc
Quá trình phức tạp + phản ứng hoá học kèm theo hiện tượng lý hoá khác nhau như biến đổi trạng thái liên hợp  khối chắc của bán cốc  cục cốc riêng biệt. Đồng thời mỗi giai đoạn kèm theo NN quá trình lý hoá như hấp thụ và khử hấp thụ hơn và khí …
2. Những quá trình lý hoá xảy ra trong quá trình tạo cốc
Giai đoạn 1: T < = 1000C quá trình sấy than hơi ẩm và khí hấp phụ thoát Ra (N2, O2, CO2, CH4…)
Giai đoạn 2: quá trình bán cốc hoá (100-6000C)
Than bắt đầu phân huỷ  các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (sản phẩm nhiệt phân sơ cấp), phần rắn còn lại là bán cốc, vẫn còn chứa nhiều chất bay hơi.
Giai đoạn 3: 1000>= t > 600, quá trình tạo cốc
t > 6000C các chất bay hơi tiếp tục thoát ra đến 8000C bay hơi hết, bán cốc  cốc. Qúa trình kết thúc ở 1000-9000C (quá trình nhiệt phân thứ cấp là quá trình thơm hoá hợp chất bay hơi).
3. Các phản ứng hoá học xảy ra khi tạo cốc
Qúa trình phân sơ cấp:
Cấu tạo HH của than gồm hệ ngưng tự nhận thơm và nhóm dị vòng, hiđrocacbon thơm, hợp chất chứa nhóm định chức oxi.
Bước 1: đứt mạch các hợp chất di dòng, đứt mạch nhóm COOH, OH…-> N2, O2, CO, CO2, H2S, CH4, C2H4…
Phản ứng phân huỷ nhân thơm, phân huỷ hợp chất có nhóm chứa andehit – xetôn…
C2H5COOH  CO +H2O + C2H4
C2H5NH  CH3CH = NH +H2
III. KỸ THUẬT LUYỆN CỐC (SGK)
C. KỸ THUẬT CHẾ BIẾN DẦU MỎ
I. NGUỒN GỐC – THÀNH PHẦN VÀ Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN DẦU MỎ
Nguồn gốc : động – thực vật
Xác sinh vật biển, xác động thực vật trên mặt đất  biển  biến đổi hàng triệu năm  dầu mỏ
Thành phần HH: chủ yếu H – C: 50-98%, C1  C60, C1 – C4 Khí C5 – C60 Dầu n=prrapis – Isoparafin, xiclo parafin hay naphtalen H-C
2-50% h/c dị nguyên tố chứa O, N, S …
Đầu mỏ khác nhua về thành phần hoá học song thành phần chủ yếu là các nguyên tố C, H gần nhau: 83-87%, H : 11-14%.
ý nghĩa:
Cung cấp nhiên liệu và nguyên liệu cho công nghiệp ngày nay (đóng vai trò chính)
Cung cấp xăng cho các loại động cơ, cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp tạo ra các sản phẩm phục vụ công nghiệp, nông nghiệp và tiêu dùng như các loại sợi tổng hợp, chất dẻo, cao su nhân tạo, chất tẩy rửa tổng hợp, thuốc trừ sâu…
II. CHẾ BIẾN DẦU MỎ
1. Chuẩn bị dầu thô trước khi đưa vào chế biến
Tách khí và ổn định dầu: Dầu dưới mặt đất chịu một áp suất lớn  một phần khí và xăng nhẹ hoà tan vào dầu. Để tránh mất mát một lượng khí và xăng nhẹ trong quá trình bảo quản và vận chuyển, cần tách bằng đun nóng nhẹ hoặc giảm P.
Tách nước lẫn trong dầu bằng cách đun nóng dầu thô
Tách các muối khoáng, đất, cát … bằng cách lắng lọc nhiều lần và chiết tách…
2. Chế biến giữ nguyên cấu tạo
Đó là quá trình chứng cất dưới P thường hoặc trong chân không dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau cảu các phân đoạn
3. Chế biến khử cấu tạo
Là quá trình chuyển hoá hoá học dầu mỏ từ các chất có phân tử lượng cao, cấu tạo phức tạp thành các sản phẩmn có phân tử lượng thấp, cấu tạo đơn giản hơn nhờ vào nhiệt độ (Crắc kinh nhiệt) và xúc tác (Crắc kinh xúc tác). Gọi là quá trình Crắc kinh. Gần đây còn tiến hành Refoocming xúc tác và hiđro crắc kinh dầu mỏ để sản xuất ra nhiều xăng hơn và chất lượng xăng cao hơn.
a. Crắc kinh nhiệt
Phản ứng cơ bản là phản ứng phân huỷ
Phản ứng phụ: phản ứng đóng vòng, phản ứng đồng phân hoá, phản ứng ngưng tụ thứ cấp.
Sản phẩm Khí hiđrocacbon (C1-C4)
Sản phẩm lỏng là xăng
Sản phẩm cặn crắc kinh
Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào nguyên liệu, điều kiện nhiệt độ, P crắc kinh .
Các phương pháp crắc kinh:
áp suất cao (12-70atm) nhiệt độ = 5400C (nhiệt độ thấp)
áp suất thấp (2-5atm) nhiệt độ < 6000C
áp suất thường, nhiệt độ cao 670-7200C
Với nguyên liệu là hiđrocacbon nặng thì điều kiện nhiệt độ P< hơn.
b. crắc kinh xúc tác
phản ứng chính: phân huỷ mạnh các bon
phản ứng điện phân hoá  hiđrocacbon nhánh  tăng chỉ số octan của xăng
CH3(CH2)3CH3  (CH3)2CH – CH2 – CH3
Phản ứng hiđrô hoá
C2H2 + H2  C2H4 , C2H4 + H2  C2H6
Phản ứng ankyl hoá phản ứng giảm hiệu suất khí (nhiệt độ thấp)
Phản ứng ankyl xảy ra ở nhiệt độ cao  tạo nhiều khí
CH3(CH2)4CH3  C6H6 + 4H2
C6H12  C6H6 + 3H2
Phản ứng trùng hợp ở nhiệt độ thấp, áp suất cao đối với H – C không no
Phản ứng ngưng tụ xảy ra với H – C đa vòng phản ứng này tạo cốc bám trên bề mặt xúc tác  giảm hoạt tính.
Phản ứng phụ:
Tốc độ ankyl xúc tác > crắc kinh nhiệt (hàng trăm ngàn lần) và nhờ độ chọn lọc xúc rác cho phép quá trình xảy ra theo xu hướng tạo sản phẩm mong muốn.
Xúc tác crắc kinh.
Aluminosilicat tổng hợp: 89,5% SiO2 + 10%Al2O3
Aluminosilicat tự nhiên: 73,8% SiO2 + 17%Al2O3 + 2/3Fe2O3
Cao lanh : 53% SiO2 + 45%Al2O3 + 0,3Fe2O3
Zeolit :
c. Qúa trình Rifoocming xúc tác MoO2/Al2O3 hoặc PT/Al2O3
Nguyên liệu: xăng chưng cất trực tiếp, xăng của quá trình cốc hoá, xăng crắc kinh nhiệt  sản phẩm có chất lượng cao, nhiều H – C thơm và farafin, hiđrocacbon olepis < 3%, hiđrocacbon napyitaten < 10%. Hiđrôcacbon thơm là C6H6, C6H5CH3 (CH3)2 C6H4 là nguyên liệu tổng hợp.
d. Qúa trình hiđro crắc kinh
Xúc tác là hợp chất chứa Ni, Co, Pt, Mo chất mang Al2O3, SiO2…
VD:
Nguyên liệu : xăng nhẹ, xăng khí, cặn dầu năng
Nguyên tắc: No hoá sản phẩm = hiđrô, làm bão hoà olepis + H- C thơm  sản xuất nhiều xăng chất lượng cao.
Chương ix.

Tổng hợp

một số hợp chất hữu cơ cơ bản


I. SẢN XUẤT ETANOL
1. Tính chất và ứng dụng
Dùng làm dung môi, dùng trong y học và trong công nghiệp, đ/c este clorofom, đietylete, CH3CHO, CH3COO, cao su buna
Lỏng nhiệt tạo với KK HH đẳng phí 95,6%, rượu nhiệt độ S = 78,10C
2. Các phương pháp sản xuất
a. Lên men đường, tinh bột
(C6H10O5)n + xH2O  C6H12O6
C6H12O6  C2H5OH + CO2
Nhiệt độ ủ: 25 – 300c, thời gian = 50h.
1 tấn ngũ cốc  280kg etanol + 260kg CO2
HH phản ứng chứa 8 – 12% etanol
Rượu có C cao CO2 sản xuất nước đá khô,
Rượu vang: men từ nước hoa quả 10-12% rượu
Rượu cần: không chưng cất
Bia: 3,5-5% rượu, lên men từ mầm đại mạch
b.Phương pháp phân gổ (50% xenlulô)
gỗ  C6H12O6  C2H5OH
3. Phương pháp tổng hợp
a. Đi từ CH3CHO
CH3CHO + H2  C2H5OH
Xúc tác: Ni/ chất mang Cu (Cu – Co, W)
Nhiệt độ: 180-2200C
H: 100%
Ư - N: rượu có C cao song giá thành đắt
b. C2H6
2 C2H6+ O2  2C2H5OH
P< 1atm
Nhiệt độ: 2700C
H: 37%
Sản phẩm phụ: CH3OH, HCHO, HCOOH, CH3CHO, CH3COOH
H thấp và etan rẻ tiền
c. Etylen
C2H4 + H2O = C2H5OH
TH1: Phương pháp gián tiếp dùng xúc tác H2SO4
Giai đoạn 1: Tạo este
C2H4 + H2SO4  C2H5OS2OH
2C2H4 + H2SO4  (C2H5O)2SO2
P riêng phần C2H4 = 15atm, nhiệt độ = 70-800C
CH2SO4 = 97-98%, Khi C bé H thấp, Ccao sản phẩm phụ lớn
Giai đoạn 2: Thuỷ phân este
este + H2O  C2H5OH + H2SO4
sản phẩm phụ (C2H5)2O để giảm sản phẩm phụ tách C2H5OH khỏi phản ứng Nhiệt độ = 90-1000C
Không dùng dư nhiều H2O  CH2SO4 giảm. Cần tính toán sao cho sau phản ứng CH2SO4 = 50-60%
TH2: Phương pháp trực tiếp C2H4 + H2O  C2H5OH
Nhiệt độ = 280-3000C
P = 70atm
Xúc tác: H3PO4, WO3 xúc tác làm việc 400-500h sau giảm hoạt tính  thay xúc tác
Pha hơi, thuận nghịch
Chu trình tuần hoàn H = 95%, C2H4 dư tạo ete, 2% tạo polime, tạo andehit
C2H5OH  CH3CHO
C2H4  PE
C2H5OH  (C2H5)2O
4. Dây truyền tổng hợp (sgk)
II. SẢN XUẤT CH3CHO
1. Tính chất và ứng dụng:
- Chất lỏng, dễ bay hơi,
- Là bán sản phẩm trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ, sản xuất CH3CHO
2. Sản xuất từ C2H2
a. Sản xuất từ C2H2
b. Sản xuất CH3CHO
C2H2 + H2O  CH3CHO + 170KJ/mol
Nhiệt độ 75-950C, xúc tác : HgSO4 (H9O 0,5-1% trong HgSO4 10-20%)
Nếu nhiệt độ tăng và CH2SO4  V tăng, song tăng sản phẩm phụ là andehit crotonic.
để giảm sản phẩm phụ cần đưa CH3CHO ra khỏi vùng phản ứng
III. SẢN XUẤT CH3COOH
1. Tính chất: Là hoá chất cơ bản trong ngành tổng hợp hữu cơ.
Nhiệt độ nung chảy = 16,60C, nhiệt độ S 1180C, tan vô hạn trong nước
Sản xuất thuốc trừ cỏ dại (CH2ClCOOH) este, axetat (dm) PVA, (CH3CO)2O dùng sản xuất xenlubazơ, axitat.
2. Các phương pháp sản xuất:
Đi từ CH3CHO
3. Phương pháp sản xuất CH3COOH từ CH3CHO
Phản ứng
Hoặc 2CH3CHO +O2  (CH3CO)2O + H2O
(CH3CO)2O + H2O  2CH3COOH
Điều kiện phản ứng: nhiệt độ = 50-800C
Xúc tác : Mn(OOCCH3)2 0,05-0,1% theo KL andehit, P = 3-4atm
Sản phẩm phụ: etylaxetat, HCOOH…
để sản phẩm (CH3CO)2O tạo thành nhiều cần dùng xúc tác là HH (CH3COOH)2 Mn với Ni, Mn và Cu, Co và Cu để dùng lại ở giai đoạn tạo (CH3CO)2O cần lấy nước ra khỏi HH phản ứng .
Chương x.

Sản xuất

một số hợp chất cao phân tử

I. KHÁI NIỆM VỀ HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ
Là danh từ dùng để chỉ các hợp chất có phân tử lượng cao (> 5000đvC) trong thiên nhiên và tổng hợp (tinh bột, xenlulô, cao su buna… )
Có 4 phương pháp tổng hợp:
1. Trùng hợp dây chuyền (TH mạch)
Cơ chế phản ứng dây chuyền (gốc tự do, cation, amion)
Không tạo sản phẩm phụ đơn phân nào
Thành phần mắt xích giống monome ban đầu
NM  (M)n
PE, PVC…
Khi có 2 loại monome trở lên  đồng TH
2. TH phân bậc:
VD:
Mắt xích giống monome
Phản ứng xảy ra từng bậc  h/c trung gian tạo thành bền vững có thể tách ra được.
3. Trùng ngưng: 2 nhóm chức trở lên
VD: Rượu đa chức, amin đa chức, axít đa chức, oxit axit, omino axit.
4. Chuyển hoá hoá học của polime:
Polime A  Polime B có tính chất thay đổi có nhiều ưu điểm hơn so với A (lưu hoá cao su…) đáp ứng yêu cầu sử dụng.
II. SẢN XUẤT PVC:
1. Tính chất và ưu điểm
Nhựa nhiệt dẻo  bền với a xít loãng, kiềm có C <= 20%  ống dẫn, thùng đựng ….
Có tính dẻo kéo thành màng bọc gói, kéo sợi được …
2. Phản ứng tạo PVC
Nguyên liệu là VC
Phản ứng trùng hợp theo cơ chế gốc với chất khơi mào là:
Peroxit benzoyl: (C6H5COO)2  2C6H5COO  2C6H5 + 2CO2.
Phương pháp :
Phương pháp nhủ tương
Phương pháp huyền phù trong H2O
Trùng hợp trong dung môi
Trùng hợp khối
III. NHỰA PHENOL FOOCMAN ĐEHIT
1. Tích chất và ứng dụng:
- Là loại vật liệu kết cấu dùng:
+ Sản xuất ô tô, máy bay
+ Sản xuất keo dán Urê Foocman dehit
+ Làm sơn tẩm, sản xuất dưới dạng bột ép, vật liệu sợi ép
+ Sản phẩm dưới dạng phao lít, là sản phẩm của nhựa zezol với phụ gia cát sông, xi măng, grafit…. Dùng chế tạo chi tiết trong đường ống trong chông nghiệp hoá chất.
2. Nguyên liệu:
Nguyên liệu chính : phê nol có từ 2 C hoạt động trở lên và andehit.
Ngoài ra còn có Urotrpin (CH2)6N4 có vai trò đóng rắn nhựa.
CH2 – N = CH2
đ/c từ HCHO và NH3
phenol: phenol và họ phenol : 0,m – perezol
xilennol (CH3)2 C6H3OH
andehit (HCHO, CH3CHO)…
3. Phản ứng nhựa phê nol foocmandehit = phản ứng TN
Nhựa novô lắc (mạch thẳng, nhiệt dẻo)
Nhựa rezol (mạch không gian, nhiệt rắn)