Thực đơn
Ethylen oxide
Ethylen oxide là một trong những nguyên liệu quan trọng nhất được sử dụng trong sản xuất hóa chất quy mô lớn. Hầu hết ethylen oxide được sử dụng để tổng hợp Ethylen glycol, bao gồm diethylen glycol và triethylen glycol, chiếm tới 75% lượng tiêu thụ toàn cầu. Các sản phẩm quan trọng khác bao gồm ether ethylen glycol, ethanolamin và etoxylat. Trong số các glycol, ethylen glycol được sử dụng làm chất chống đông, trong sản xuất polyester và polyethylen terephthalat (PET - nguyên liệu cho chai nhựa), chất làm mát lỏng và dung môi.
Polyethylen glycol được sử dụng trong nước hoa, mỹ phẩm, dược phẩm, chất bôi trơn, chất pha loãng sơn và chất làm dẻo. Ether ethylen glycol là một phần của dầu phanh, chất tẩy rửa, dung môi, sơn mài và sơn.
Ethanolamins được sử dụng trong sản xuất xà phòng và chất tẩy rửa và để lọc khí tự nhiên. Etoxylat là sản phẩm phản ứng của ethylen oxide với rượu, acid hoặc amin cao hơn. Chúng được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt, chất nhũ hóa và chất phân tán.[95]
Trong khi tổng hợp ethylen glycol là ứng dụng chính của ethylen oxide, tỷ lệ phần trăm của nó rất khác nhau tùy thuộc vào khu vực: từ 44% ở Tây Âu, 63% ở Nhật Bản và 73% ở Bắc Mỹ đến 90% ở phần còn lại của châu Á và 99 % ở Châu Phi.[96]
Ethylen glycol được sản xuất công nghiệp bằng cách hydrat hóa ethylen oxide không xúc tác ở nhiệt độ 200 °C (392 °F) và áp suất 1,5–2 MPa (220–290 psi):[97]
(CH2CH2)O + H2O → HOCH2CH2OH
Sản phẩm phụ của phản ứng là diethylen glycol, triethylen glycol và polyglycol với tổng số khoảng 10%, được tách ra khỏi ethylen glycol bằng cách chưng cất ở áp suất giảm.[98]
Một phương pháp tổng hợp khác là phản ứng của ethylen oxide và CO 2 (nhiệt độ 80–120 °C (176–248 °F) và áp suất 5,2 MPa (750 psi) ) tạo ra ethylen carbonat và quá trình thủy phân tiếp theo của nó với quá trình khử carboxyl:[99]
( CH 2 CH 2 ) O + CO 2 ⟶ ( O − CH 2 CH 2 − O ) C = O ethylene carbonate → − CO 2 + H 2 O HOCH 2 CH 2 OH {\displaystyle {\ce {(CH2CH2)O{}+CO2->{\overset {ethylene\ carbonate}{(O-CH2CH_{2}-O)C=O}}->[{\ce {+H2O}}][{\ce {-CO2}}]HOCH2CH2OH}}}
Công nghệ sản xuất ethylen glycol hiện đại bao gồm các công nghệ sau.[100] Công nghệ Shell OMEGA (Only Mono-Ethylen Glycol Advantage) là tổng hợp hai bước của ethylen carbonat sử dụng một chất xúc tác là phosphonium halogenua. Hiệu suất tạo glycol là 99–99,5%, với các glycol khác thực tế không có. Ưu điểm chính của quy trình là sản xuất ethylen glycol tinh khiết mà không cần phải tinh chế thêm. Nhà máy thương mại đầu tiên sử dụng phương pháp này đã được khai trương vào năm 2008 tại Hàn Quốc.[101] Dow MEtherOR (Công nghệ hiệu quả nhất cho các phản ứng với ethylen oxide) là một công nghệ tích hợp để sản xuất ethylen oxide và quá trình thủy phân tiếp theo của nó thành ethylen glycol. Hiệu suất tạo glycol là 90–93%. Ưu điểm chính của quy trình là tương đối đơn giản, sử dụng ít công đoạn hơn và ít thiết bị hơn.
Chuyển đổi thành ethylen glycol cũng là phương tiện mà chất thải ethylen oxide được tẩy rửa trước khi thải ra môi trường. Thông thường, EtO được cho qua chất nền có chứa acid sunfuric hoặc kali permanganat.
Các estercông nghiệp chính của mono-, di- và triethylen glycol là methyl, ethyl và ether butyl thông thường, cũng như acetat và phthalat của chúng. Quá trình tổng hợp bao gồm phản ứng của rượu thích hợp với ethylen oxide:[102]
(CH2CH2)O + ROH → HOCH2CH2OR(CH2CH2)O + HOCH2CH2OR → HOCH2CH2OCH2CH2OR(CH2CH2)O + HOCH2CH2OCH2CH2OR → HOCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2ORPhản ứng của monoestervới một acid hoặc anhydrit của nó dẫn đến sự hình thành các este:
CH3CO2H + HOCH2CH2OR → ROCH2CH2OCOCH3 + H2O
Trong công nghiệp, các ethanolamin (mono-, di- và trietanolamin) được sản xuất bằng cách cho amoniac phản ứng với ethylen oxide trong môi trường khan ở nhiệt độ 40–70 °C (100–160 °F) và áp suất 1,5–3,5 MPa (220–510 psi) MPa:[103]
(CH2CH2)O + NH3 → HOCH2CH2NH22 (CH2CH2)O + NH3 → (HOCH2CH2)2NH3 (CH2CH2)O + NH3 → (HOCH2CH2)3NCả ba ethanolamin đều được sản xuất trong quá trình này, còn amoniac và một phần methylamin được tái chế. Các sản phẩm cuối cùng được tách bằng phương pháp chưng cất chân không. Các hydroxyalkylamin được sản xuất theo một quy trình tương tự:
(CH2CH2)O + RNH2 → HOCH2CH2NHR2 (CH2CH2)O + RNH2 → (HOCH2CH2)2NRCác sản phẩm đơn phân được tạo thành bằng cách cho một lượng dư lớn amin phản ứng với ethylen oxide khi có nước và ở nhiệt độ dưới 100 °C (212 °F). Sản phẩm chưng cất thu được với một lượng dư nhỏ ethylen oxide, ở nhiệt độ 120–140 °C (250–280 °F) và áp suất 0,3–0,5 MPa (44–73 psi).[104][105]
Công nghiệp sản xuất etoxylat được thực hiện bằng phản ứng trực tiếp của rượu, acid hoặc amin cao hơn với ethylen oxide với sự có mặt của chất xúc tác kiềm ở nhiệt độ 120–180 °C (250–360 °F). Các nhà máy hiện đại sản xuất ethoxylate thường dựa trên công nghệ lò phản ứng BUSS LOOP,[106] dựa trên quy trình liên tục ba giai đoạn. Trong giai đoạn đầu tiên, chất khơi mào hoặc chất xúc tác của phản ứng và nguyên liệu thô được đưa vào thùng chứa, nơi chúng được trộn, làm nóng và làm khô chân không. Sau đó, phản ứng được thực hiện trong một lò phản ứng cách nhiệt đặc biệt trong môi trường trơ (nitơ) để ngăn chặn sự nổ có thể xảy ra của ethylen oxide. Cuối cùng, hỗn hợp phản ứng được trung hòa, khử khí và tinh chế.[107]
Hiện nay, hầu hết acrylonitril (90% năm 2008) được sản xuất theo phương pháp SOHIO, dựa trên xúc tác oxy hóa propylen với sự có mặt của amoniac và bismuth phosphomolybdat. Tuy nhiên, cho đến năm 1960, một quy trình sản xuất quan trọng là bổ sung hydrogen cyanide vào ethylen oxide, tiếp theo là khử nước tạo thành cyanohydrin:[108][109]
( CH 2 CH 2 ) O + HCN ⟶ HOCH 2 CH 2 CN → − H 2 O CH 2 = CH − CN {\displaystyle {\ce {(CH2CH2)O + HCN -> HOCH2CH2CN ->[][{\ce {-H2O}}] CH2=CH-CN}}}
Phản ứng cộng acid hydrocyanic vào ethylen oxide được thực hiện với sự có mặt của chất xúc tác ( natri hydroxide và diethylamin ), và sự khử nước của xyanohydrin xảy ra trong pha khí khi có xúc tác của nhôm oxide.[110]
Thực đơn
Ethylen oxideLiên quan
Tài liệu tham khảo
WikiPedia: Ethylen oxide