Hydro peroxit và các hợp chất peroxo

BÁO CÁO TIỂU LUẬN

CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÔ CƠ

CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT HYDROPEROXIT VÀ CÁC HỢP CHẤT PEROXO

2

Nội Dung

1

Tổng quan về hydroperoxit và các hợp chất peroxo

2

Công nghệ sản xuất hydroperoxit

3

Công nghệ sản xuất các hợp chất peroxo

4

13/03/2017

Thảo luận và kiến nghị 3

Mở đầu Lịch sử ra đời Được tìm thấy vào năm 1818 bởi Louis Jacques Thernard khi điều chế BaO2.

Tiến trình phát triển Năm 1894, Richard Wolffenstein đã chiết xuất được 100% H2O2 bằng chưng cất chân không.

Tìm ra CTCT Cuối thế kỷ 19, CTCT chính xác của H2O2 mớ i được tìm ra (HOOH hoặc H2O2).

Sản xuất, Ứng dụng 3,8 triệu tấn/năm. (quy về H2O2 100%).

Sản xuất natri perborat và natri percarbonat.

Chất tẩy trắng, sát trùng, diệt khuẩn.

4

I. HYDROPEROXIT 1.1. Giới thiệu Trạng thái, tính chất

1

- Tẩy trắng bột giấy.

- Sản xuất các chất tẩy rửa và các hợp chất peroxit khác.

Lỏng, nhớt, trong suốt, vừa có tính OXH vừa có tính khử.

- Chất khởi đầu trong phản ứng polymer hóa.

Ứng dụng

4

Mieu ta noi dung

2

Công nghệ sản xuất

• •

- Sát trùng vết thương.

- Tiệt trùng, làm sạch.

- Tạo oxy cho cây thủy sinh.

•

Oxy hóa isopropanol. Điện hóa axit sulfuric hoặc amoni sulfat. Quá trình anthraquinone

- Nhiên liệu cho động cơ tên lửa.

Lưu trữ, vận chuyển

3

t0 mát và tránh chiếu nắng trực tiếp, trong chai lọ, xa tầm tay trẻ em.

5

I. HYDROPEROXIT 1.2. Tình hình sản xuất và nhu cầu tiêu thụ hydroperoxit trên thế giới

13/03/2017

6

I. HYDROPEROXIT 1.3. Công nghệ sản xuất •

Phương pháp oxy hóa

anthraquinone Hơn 99% H2O2 trên thế

1

1

giới được sản xuất theo phương pháp này.

•

Oxy hóa isopropanol

3 quy trình sản xuất chính trong iệhp Cc óô3nqgunygtrhìn

3 3

Lượng axeton sinh ra gấp đôi lượng hydroperoxit, nên phải sản xuất và sử dụng tại chỗ.

13/03/2017

•

2

Điện hóa axit sulfuric hoặc amoni sulfat

Chi phí sản xuất khá cao, do tiêu tốn nhiều năng lượng điện.

7

I. HYDROPEROXIT 1.3. Công nghệ sản xuất •

Phương pháp oxy hóa anthraquinone - Sử dụng công nghệ hydro hóa xúc tác tầng cố định.f t-hNehsữunbgccoônnte gnđts oạn chính:

a) Hydro hóa anthraquinone

b) Oxy hóa anthraquinol tạo thành

c) Chiết tách dung dịch H2O2

d) Tinh chế và cô đặc H2O2

8

I. HYDROPEROXIT 1.3. Công nghệ sản xuất •

Phương pháp oxy hóa anthraquinone

Sơ đồ phản ứng

9

I. HYDROPEROXIT 1.3. Công nghệ sản xuất •

Phương pháp oxy hóa anthraquinone

a) Hydro hóa anthraquinone -

Hỗn hợp gồm: anthraquinol (thường sử dụng 2-ethyl anthraquinone), các chất thơm nặng và tri÷izo octyl phosphate làm dung môi.

-

Xúc tác Ni hoặc Pd trên nền chất mang rắn.

-

Khí H2 ở t0 320K được phun vào tháp hydro hóa theo nguyên lý ngược dòng.

b) Oxy hóa anthraquinol tạo thành - Dung dịch 2-ethylanthraquinol được oxy hóa bởi oxy không khí, đồng thời tái cấu trúc anthraquinone và tạo ra dung dịch H2O2 loãng.

- Hỗn hợp dung dịch ra tháp oxy hóa được đưa sang công đoạn chiết suất và tinh lọc sản phẩm H2O2.

10

I. HYDROPEROXIT 1.3. Công nghệ sản xuất •

Phương pháp oxy hóa anthraquinone

c) Chiết tách dung dịch H2O2 - Dung dịch H2O2 loãng được chiết suất bằng nước khử khoáng trong tháp chiết kiểu đĩa lỗ, thu được sản phẩm H2O2 có nồng độ 27,5%.

- Phần dung dịch thải được xử lý bằng dung dịch kiềm đặc để tách nước, rồi được đưa trở lại công đoạn hydro hoá. Dung dịch kiềm được tách các tạp chất, sau đó cô đặc để tái sử dụng.

d) Tinh chế và cô đặc H2O2 - Dung dịch H2O2 loãng từ thùng chứa qua bơm; lọc; gia nhiệt rồi vào thiết bị bốc hơi kiểu tháp đệm.

- Quá trình cô đặc được thực hiện ở điều kiện chân không.

- Sản phẩm sau khi cô đặc có thể đạt được nồng độ 35%; 50%; 70%.

11

I. HYDROPEROXIT 1.3. Công nghệ sản xuất •

Phương pháp oxy hóa anthraquinone

e) Lưu trữ, vận chuyển - H2O2 tinh khiết vốn dĩ rất bền. Tuy nhiên, nếu nhiễm một chút tạp chất (chủ yếu là các kim loại nặng) nó có thể bị phân hủy. Do đó cần thêm chất ổn định vào sản phẩm điển hình như natri stannat ( Na2Sn(OH)6).

- Lưu trữ trong các silo trong điều kiện t0 mát, tránh chiếu nắng trực tiếp và vận chuyển bằng các thùng chứa lớn lót poly etylen.

12

I. HYDROPEROXIT 1.3. Công nghệ sản xuất •

Phương pháp oxy hóa anthraquinone

A view of the Man Ta Phut petrochemical complex on the Gulf of Thailand.

It is capable of producing over 330 000 tonnes of hydrogen peroxide a year, the largest such plant in the world.

13 http://www.essentialchemicalindustry.org/chemicals/hydrogen-peroxide.html

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO 2.1. Giới thiệu - Được phát hiện bởi Gay Luysac và Thenard vào đầu thế kỷ 19.

- Các hợp chất peroxo gồm ít nhất 1 cặp oxy nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị, liên kết đơn, mỗi nguyên tử oxy có số oxy hóa -1.

liên kết ion

Peroxohydrat PHÂN LOẠI

liên kết cộng hóa trị

CÁC HỢP CHẤT

Hyperoxit

PEROXO liên kết cho nhận

Ozonit vô cơ 14

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO

2.3. Các hợp chất peroxo quan trọng trong công nghiệp Muối peroxodisulfat

Natri peroxoborat

Natri carbonate peroxohydrate 2Na2CO3.3H2O2

NaBO3 . 4 H2O - Chất tẩy trắng quần áo.

- Chất tẩy trắng bột giấy.

- Sản xuất các chất tẩy rửa.

(NH4)2S2O8

Canxi peroxit CaO2

-Tăng tốc độ đông cứng trong lưu hóa

- Gồm muối của

cao su.

natri,kali, amoni.

- Tẩy trắng vàng và

- Chất khởi đầu

bạc khi khai thác.

trong tổng hợp poly

- Tác nhân oxy hóa

acrylonitrin và các

trong sản xuất hợp

polymer khác.

kim nhôm – titan.

- Tẩy trắng, tẩy màu

- Chất làm trắng

hay làm sạch gỗ.

răng, khử trùng.

15

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO 2.3.1. Natri peroxoborat Natri peroxohydrat tồn tại dưới các dạng hexahydrat, tetrahydrat, trihydrat, tinh thể ngậm nước tự do và hợp chất khan.

• Sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp là natri perborat tetrahydrat và natri perborat monohydrat, dùng để tẩy trắng bột giấy .

13/03/2017

• Sản xuất natri perborat tetrahydrat bằng phương pháp oxy hóa khoáng borat bằng H2O2 .

• Bảo quản trong điều kiện lạnh và khô.

• Lưu trữ trong các silo và vận chuyển bằng các thùng chứa lớn lót poly etylen.

16

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO 2.3.1. Natri peroxoborat * Quy trình sản xuất NaBO3 . 4 H2O

H2O2 NaOH Quặng borat

Hòa tan khoáng vô cơ, tách bùn

Dung dịch NaB(OH)4

Kết tinh và Muối ướt tách muối

Tái tuần hoàn dung dịch thải Bể chứa dung dịch thải

Sấy khô

NaBO3 . 4 H2O Dehydrat hóa

NaBO3 . H2O

Bùn thải

13/03/2017

Hình 2.4. Sơ đồ khối công nghệ sản xuất natri peroxoborat

17

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO 2.3.1. Natri peroxoborat * Quy trình sản xuất Bước 1: Na2B4O7 phản ứng với NaOH để thu được dung dịch đặc natri tetrahydroxoborat: Na2B4O7 + 2NaOH + 7H2O → 4 NaB(OH)4 Bước 2: Dung dịch loãng natri tetrahydroxoborat được xử lý với H2O2 rồi làm lạnh xuống dưới 300C, natri perborat tetrahydrat sẽ kết tủa:

2 NaB(OH)4 + 2 H2O2 + 2 H2O → Na2[BO2(OH)2]2.6 H2O. Bước 3: Quá trình kết tinh được thực hiện trong hệ hở, làm lạnh và khuấy đều. Natri perborat tetrahydrat đậm đặc liên tục được lấy ra trong thiết bị li tâm tự động.

13/03/2017

18

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO 2.3.1. Natri peroxoborat * Quy trình sản xuất Bước 4: Sấy khô trong lò quay với không khí ở nhiệt độ 1000C. Trong quá trình sấy chú ý không để nhiệt độ của muối vượt quá 600C để tránh bị nóng chảy.

Bước 5: Làm lạnh ở 250C bằng dòng không khí lạnh. Sản phẩm được tách ra khỏi dòng khí thải bằng máy lọc hơi đốt. Phần dung dịch thải được tái trở lại chu trình sản xuất.

Natri perborat được ổn định hóa bằng cách thêm vào dung dịch MgSO4 hoặc muối silicat của kim loại kiềm, kiềm thổ trước và sau giai đoạn kết tinh.

Natri perborat monohydrat được sản xuất bằng cách dehydrat hóa natri perborat tetrahydrat, nhiệt độ duy trì khoảng 1800C – 2100C.

13/03/2017

19

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO 2.3.2. Natri carbonate peroxohydrate * Giới thiệu Đặc tính

Phương pháp sản xuất Phương pháp kết tinh

Phương pháp phun hỗn hợp Phương pháp khô

13/03/2017

20

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO 2.3.2. Natri carbonate peroxohydrate * Quy trình sản xuất bằng phương pháp kết tinh

Bước 1: Dung dịch natri percarbonat đậm đặc sau lọc được trộn với H2O2, chất ổn định hóa muối magie hoặc silicat của kim loại kiềm được thêm vào dung dịch trước khi vào đi thiết bị kết tinh ở 10 – 200C. Bước 2: kết tinh ở 10 – 200C. thêm một số muối như NaCl, poly phosphat hay polyacrylat đẻ tăng tốc độ kết tinh.

Bước 4: Li tâm để loại bớt nước, Dung dịch sau ly tâm được cô đặc và bổ sung thêm Na2CO3, lọc bỏ tạp chất rồi đưa trở lại quá trình kết tinh.

Bước 5: Sấy bằng dòng khí nóng ở nhiệt độ 75 – 1300C. 13/03/2017

21

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO 2.3.1. Natri peroxoborat * Quy trình sản xuất

13/03/2017

22

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO 2.3.3. Muối peroxodisulfat H2O

H2SO4

(NH4)SCN

O2

H2

NH4+ Màng ngăn a

b c

Quy trình điện phân Lowenstein – Riedel:

d (NH4)2S2O8

e

f NaOH h

NH3

g

a) Anot; b) Catot; c) dòng quá thế; d) TB kết tinh chân không; e) Máy ly tâm; f) Máy sấy; g) trung hòa dung dịch gốc; h) TBPU và giải phóng NH3

Na2S2O8

NH3

Hình 2.6. Sơ đồ công nghệ sản xuất natri peroxodisulfat và amoni peroxodisulfat.

23

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO 2.3.3. Muối peroxodisulfat

Bảng 2.2. Thành phần và chế độ điện phân sản xuất muối amoni peroxodisulfat.

24

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO 2.3.3. Muối peroxodisulfat Bước 1: Trong quá trình điện phân, ion amoni và nước của quá trình hydrat hóa làm giàu catot bằng cách di chuyển qua màng ngăn. Kết quả catot quá bão hòa được trộn với anot để thay thế sự tiêu thụ sulfat.

(NH4)2SO4 + H2SO4 → (NH4)2S2O8 + H2 Bước 2: Sau quá trình kết tinh và tách (NH4)2S2O8, dung dịch còn dư được trung hòa với amoniac, thêm (NH2)2SO4 và H2SO4 rồi đưa trở lại các điện cực. Ưu điểm: không cần các thiết bị đặc biệt để xử lý amoniac.

Hạn chế: việc thiết kế hệ thống điện hóa của natri và kali peroxodisulfat, các điều kiện đặc biệt là mật độ điện cực và thành phần cần phải xem xét để tránh sự hòa tan điện cực và các vấn đề điện phân.

25

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO 2.3.4. Canxi peroxit

13/03/2017

https://en.wikipedia.org/wiki/Calcium_peroxide

26

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO 2.3.4. Canxi peroxit CaO2 được sản xuất bằng cách kết tủa octahydrat từ dung dịch muối hoặc hydroxit sau đó dehydrat hóa ở nhiệt độ trên 1000C. Ca(OH)2 + H2O2 → CaO2 + 2H2O Ca(OH)2 H2O2

Kết tủa octahydrat

Hỗn hợp sau phản ứng

Ly tâm, tách kết tủa Tái tuần hoàn dung dịch thải

Chất rắn ướt

Sấy khô

Dehydrat hóa

Nghiền bột mịn

Bể chứa dung dịch thải CaO2, CaO, Ca(OH)2 và CaCO3.

13/03/2017

Hình 2.7. Sơ đồ công nghệ sản xuất canxi peroxit

27

II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO 2.3.5. Một số hợp chất peroxo khác Natri Tổng hợp NaBO3 . 4 H2O và 2Na2CO3 . 3 H2O2 trước đây

Chỉ được ứng dụng trong sản xuất pháo hoa, nó tạo ra khung hình có màu đỏ.

Stronti peroxit SrO2

Thuốc chữa ợ chua dạ dày và làm chất khử trùng.

Peroxit Na O 2

2

Kali hyperoxit KO2

Peroxo Compounds Kẽm peroxit ZnO2

Magie peroxit MgO2

chất hấp thụ CO2 trong thiết bị dưỡng khí và mặt nạ phòng độc.

Làm tăng độ bền kéo cho hợp chất cao su, làm tác nhân để tổng hợp chất đàn hồi, chất khử trùng vết thương, vùng da hoại tử.

3. THẢO LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1. Độc tính hydro peroxit và các hợp chất peroxo Chất

Kích thích da

Kích thích mắt

Kích ứng da

(thỏ)

(thỏ)

(chuột bạch)

Amoni peroxo disunfat Natri peroxo disunfat Kali peroxo disunfat

Không

Kích thích nhẹ

Kích ứng ( tối ưu)

Không

Không

Kích ứng (tối ưu)

Không

Không

Kali bis(peroxo mono sunfat) bis

Ăn mòn

sunfat Natri percarbonat Natri percarbonat mono hydrat Natri percarbonat tetra hydrat

Kích ứng nhẹ Kích ứng ứng Không kích ứng

Kích thích mạnh/ăn mòn Kích thích mạnh /ăn mòn Kích thích mạnh /ăn mòn Kích thích

Không kích ứng

không kích ứng không kích ứng

3. THẢO LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.2. Các giải pháp phòng ngừa an toàn ✓ Khi tiếp xúc cần mặc trang phục bảo hộ. ✓ Phương pháp lưu trữ: Do hydroperoxit và các hợp chất peroxo dễ phân hủy khi có ánh sáng nên nó cần phải bảo quản trong điều kiện lạnh và tránh chiếu nắng trực tiếp. ✓ Bảo quản trong chai lọ phải có dãn nhãn rõ ràng, xa tầm với của trẻ em.

13/03/2017

30

L/O/G/O

Thank You! For your attention!