Bài giảng Tổng hợp hữu cơ & hóa dầu - Bài 7: Hóa học trên cơ sở benzene - Đào Thị Kim Thoa

Nội dung text: Bài giảng Tổng hợp hữu cơ & hóa dầu - Bài 7: Hóa học trên cơ sở benzene - Đào Thị Kim Thoa

1. TỔNG HỢP HỮU CƠ & HÓA DẦU GV: ĐÀO THỊ KIM THOA Bộ môn CNCB Dầu khí, Khoa CNHH, ĐH Bách Khoa Tp. HCM
2. I. Giới thiệu _ Nguồn : + Reforming xúc tác, cracking xúc tác, steam cracking. + Trích ly bằng dung môi chọn lọc: sulfolane, ethylene glycol: BTX và EB. Sau đó phân tách bằng chưng cất phân đoạn, kết tinh và isomer hóa. _ Hoạt tính của C6, C7, C8 aromatics chủ yếu là nhờ vòng benzene. _ Phản ứng: thế ái điện tử : tác dụng với tác nhân ái điện tử. Ví dụ: alkyl hóa, nitro hóa, chlor hóa. _ Benzene là aromatic quan trọng nhất : là nguồn nguyên liệu cho khá nhiều hóa chất là sản phẩm cuối cùng hay trung gian. Ví dụ: Hydro hóa benzene tạo cyclohexane. Oxy hóa cyclohexane tạo cyclohexanone Cyclohexanone dùng để tổng hợp caprolactam để sản xuất nylon.
3. Boiling point Freezing point oC oC Benzene 80.1 5.5 Toluene 110.8 -94.9 O-xylene 144.4 -25 M-xylene 139.1 -47.9 P-xylene 138.3 13.3 Ethylbenzene 136.2 -94.4
4. II. Alkyl hóa benzene: * Benzene có thể được alkyl hóa với sự có mặt của xúc tác Lewis. Tác nhân alkyl hóa: olefins: ethylene, propylene và C12 –C14 - olefins. Sản phẩm: benzene alkylates: giá trị thương mại cao.
5. 1. Ethyl benzene: o o _ Ethylbenzene (EB) là một dung dịch aromatic không màu, T s 136.2 C, rất gần với p-xylene. Rất khó tách ra khỏi hỗn hợp aromatics thu được từ quá trình reforming xt. _ EB: 2 nguồn: reforming xt (ít) tổng hợp (chủ yếu): alkyl hóa benzene. + CH2=CH2 CH2-CH3 _ Xúc tác: AlCl3 -HCl Phản ứng pha lỏng To : 40-100oC P: 2-8 atm _ Sản phẩm phụ: diethylbenzene và polyalkyl benzene: tuần hòan để dealkyl hóa cho ra EB. Quy trình Badger: thương mại hóa năm 1980.
6. + Oxy hóa kết hợp toluene stilbene tái phân bố styrene + benzene CH CH 2 CH O 2 H O 3 + 2 + 2 stilbene CH=CH2 + To cao , HS thấp.
7. 3. Linear alkylbenzene: _ Linear alkylbenzene (LAB) dùng để sản xuất chất tẩy rửa anion có khả năng phân hủy sinh học. _ Tác nhân alkyl hóa: + olefins C12 - C14 + mono-chloroalkanes (chlor hóa n-paraffin tương ứng) _ Trong công nghiệp, alkyl hóa bằng linear mono-olefin được ưa thích hơn. _ Giới thiệu QTCN: Quy trình Detal: kết hợp dehydro hóa n-paraffin và alkyl hóa benzene. _ Mono-olefins từ cụm dehydro hóa đi đến TBPƯ alkyl hóa tầng cố định với xúc tác dị thể.
8. III. Chlor hóa benzene: _ Phản ứng thế ái điện tử _ Cl+: tác nhân ái điện tử _ Xt: acid FeCl3 _ Sản phẩm: + hỗn hợp mono- và di-chlorobenzene (ortho & para phổ biến hơn meta) + Tỷ lệ mono-chloro/dichloro phụ thuộc: tỷ lệ benzene/Cl2 thời gian lưu. + Tỷ lệ isomers: o-/p-/m- tùy thuộc to pư , thời gian lưu. Cl Cl Cl Cl 5Cl 5 HCl 3 + 2 + + + Cl
9. IV. Nitro hóa benzene: _ Giống như phản ứng alkyl hóa và chlor hóa benzene, phản ứng nitro hóa benzene cũng là phản ứng thế ái điện tử. + _ Tác nhân nitro hóa: NO2 _ Phản ứng pha lỏng Xt: HNO3 đđ + H2SO4 đđ To : 50o C _ H2SO4 đđ: có 2 chức năng: + phản ứng với HNO3 tạo nitronium ion + hấp thụ nước tạo thành của phản ứng giúp phản ứng xảy ra theo chiều thuận. _ + H SO HSO H O NO2+ HNO3 + 2 4 2 4 + 3 + NO2 + + NO2+ + H _ Ứng dụng: 97% nitrobenzene dùng để sản xuất aniline.
10. V. Oxy hóa benzene: _ Oxy hóa benzene là phương pháp cũ dùng để sản xuất maleic anhydride. _ Ngày nay, con đường chủ yếu để thu được maleic anhydride là quá trình mới, oxy hóa butane. VII. Hydro hóa benzene: _ Tạo cyclohexane _ Xt: Ni/alumina, Ni/Pd _ To: 160 - 220oC _ P: 25 - 30 atm 3 H + 2 Phản ứng tỏa nhiệt mạnh Thể tích giảm To, P ảnh hưởng mạnh đến cân bằng phản ứng.