Kỹ thuật tổng hợp một số chất hữu cơ

10.1 Sản xuất etanol (rượu etylic C2H5OH)

10.1.1 Khái niệm về etanol

Etanol là chất lỏng, sôi 78,30C, tan vô hạn trong nước

Nguyên liệu để điều chế axetandehit, etylen, etylaxetat, etylclorua, etylamin, 1,3-butadien…

Dùng làm dung môi dược phẩm, nước hoa, pha xăng

Rượu etylic sản xuất từ ngũ cốc được dùng làm thực phẩm, pha chế nước uống

10.1.2 Các phương pháp sản xuất

Phương pháp lên men

Nguyên liệu là tinh bột, rỉ đường, nước ép uả, dung dịch thải của nhà máy hoa uả

Phản ứng xảy ra trong khoảng 50 giờ

1 tấn ngũ cốc cho 250kg etanol và 260kg CO2, hỗn hợp chứa 8 – 12% etanol

Sau đó chưng cất thành rượu

CO2 là sản phẩm phụ

Bia chứa 3,5 – 5% rượu lên men từ đại mạch, hoa huflong, men

Rượu vang chứa 10 – 12% rượu lên men từ nước hoa uả

Phương pháp thủy phân gỗ

Gỗ có 50% xenloluzơ dùng H2SO4 để thủy phân thành glucozơ sau đó lên men thành rượu

Phương pháp tổng hợp

Tổng hợp rượu etylic từ aldehit axetic

CH3CHO + H2 → CH3CH2OH

Xúc tác là Ni/ chất mang đồng, nhiệt độ 180 – 2200C, hiệu suất chuyển hóa gần 100%

Rượu có nồng độ cao, giá thành đắt

Tổng hợp etylic từ etan

2C2H6 + O2 → 2C2H5OH

Áp suất thấp hơn khí uyển, nhiệt độ 2700C, hiệu suất 37%

Có nhiều sản phẩm phụ: metanol, anhydricfomic..

Tổng hợp etylic từ etylen

CH2=CH2 + H2O → C2H5OH

Etylen là sản phẩm cracking dầu mỏ

Công nghệ hydrat hóa gián tiếp có axit sunfuaric

Giai đoạn 1

C2H4 + H2SO4 → C2H5OSO2OH    monoetylsunfat

2C2H4 + H2SO4 → (C2H5O)2SO3    dietylsunfat

Phản ứng trong tháp hấp thụ 50 – 600C, 10 – 35at, nồng độ H2SO4 94 – 98%. Xúc tác Ag2SO4

Giai đoạn 2

C2H5-O-SO2 + H2O → C2H5OH + H2SO4

(C2H5O)2SO2 + H2O → 2C2H5OH + H2SO4

Thủy phân ở nhiệt độ 70 – 1000C, axit tạo ra có nồng độ 45 – 60%

Nhiệt độ cao hình thành sản phẩm phụ dietylete

C2H5-O-SO2 + C2H5OH → (C2H5)2O + H2SO4

(C2H5O)SO2 + C2H5OH → 2(C2H5)2O + H2SO4

Giảm sản phẩm phụ tách nhanh rượu ra hoặc dư nước để thủy phân ete. Xúc tác H2SO4

C2H5OC2H5 + H2O → 2C2H5OH

Hiệu suất đạt 86%

Công nghệ hydrat hóa trực tiếp etylen

CH2=CH2 + H2O → C2H5OH

Pha khí nhiệt độ 3000C, áp suất 70at, xúc tác H3PO4/SiO2 hoặc WO3

Sản phẩm là dung dịch rượu 15%, hiệu suất 97%

Sản phẩm phụ là andehyt và dietylete, oligom etylen

10.2 Sản xuất formandehit (andehit fomic HCHO)

10.2.1 Nguyên liệu

Nguyên liệu chủ yếu là metanol

Metanol được tổng hợp từ CO và H2

CO + H2 ⇋ CH3OH

Tỷ lệ CO/H2 là ½; nhiệt độ 350 – 4000C, áp suất 200 – 350at, xúc tác ZnO/Cr2O3

10.2.2 Sản xuất formandehit từ metanol

Phản ứng oxy hóa không hoàn toàn metanol

CH3OH + 0,5O2 → HCHO + H2O

Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ 600 – 7200C, xúc tác Ag hoặc Cu

uá trình có phản ứng phụ

HCHO + 1/2O2 → HCOOH

HCOOH + 1/2O2 → CO2 + H2O

Ngăn phản ứng phụ làm lạnh nhanh sản phẩm hấp thụ bằng nước tạo thành formandehit chứa 30 – 35% formandehit và 1 – 3% metanol