Bài giảng Hóa chất và nguyên liệu chính trong sản xuất keo dán gỗ

1. TẬP ĐOÀN TH CÔNG TY CỔ PHẦN LÂM NGHIỆP THÁNG NĂM HOÁ CHẤT VÀ NGUYÊN LIỆU CHÍNH TRONG SẢN XUẤT KEO DÁN GỖ GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG HẢI HIỀN CHỨC VỤ: CHUYÊN GIA – QUẢN LÝ XƯỞNG KEO 0963.166.239

2. 1. URE Côngthứcphântử

3. 1. URE • Lịchsửvàsựliênquangiữaurevàcơthểsống • Urê được Hilaire Rouelle phát hiện năm 1773. Nó là hợp chất hữu cơ được tổng hợp nhân tạo đầu tiên từ các chất vô cơ, được Friedrich Woehler thực hiện vào năm 1828 bằng cách cho kali xyanua phản ứng với amoni sunfat.

4. 1. URE • Lịchsửvàsựliênquangiữaurevàcơthểsống • Trong một số động vật, các phân tử urê được tạo ra từ CO2 và nước,muối aspartat và amonia trong quá trình trao đổi chất được biết đến như là chu trình urê - một chu trình đồng hóa. • Các động vật sống dưới nước không sản sinh ra urê; khi sống trong môi trường nhiều nước, chúng chỉ đơn giản là thải amonia ngay lập tức khi nó vừa được tạo ra. Các loài chim, với sự hạn chế hơn nhiều so với các động vật khác trong tiêu thụ nước, tạo ra axit uric, một hợp chất ít độc hại hơn urê. Cơ thể người sản xuất ra ít axit uric do kết quả của sự phân hủy purin, do việc sản xuất axit uric dư thừa có thể dẫn đến một loại chứng viêm khớp gọi là bệnh gút.

5. 1. URE TÍNH CHẤT VẬT LÝ • Khốilượngphântử: 60,05416 g/mol • Tồntạidạng: Rắn • Khốilượngriêng: 1,33 g/cm3 • Độ tan: 108 g/100 ml (20 °C), thu nhiệt khi hoà tan • Nhiệt nóng chảy: 133 °C (406 K) bịphânhủy

6. 1. URE TÍNH CHẤT HOÁ HỌC • Urethểhiệntínhbazơcủanhóm NH3 • Dung dịchureLàmđổimàuchấtchỉthị • Uretácdụngđượcvớicáchợpchấtcótính axit • Tácdụngvớiandehytđểtạophảnứngtrùngngưng (sảnxuấtnhựa)

7. 1. URE TÍNH CHẤT HOÁ HỌC • Hòa tan trongnước, thủyphânrấtchậmđểtạothànhCacbamatamôn (NH2COONH4) vàđioxitcacbonđâycũnglàcơsởđểsửdụngurelàmphânbón. • Trongmôitrườngđấtẩm (môitrườngnước), UrephảnứngvớinướctạoCacbondioxit (CO2) vàAmoni hydroxyl NH4OH (Bazơ). NH2 – CO – NH2 + 3H2O → CO2 + 2NH4OH.

8. 1. URE TÍNH CHẤT HOÁ HỌC • Trongmôitrườngkhôngkhíẩm, uretácdụngvới NO, O2Giảiphóng N2, CO2. NH2– CO – NH2 + 2NO + 1/2O2 = 2N2 + H2O + CO2 • Đóngvaitrònhưmộtchấtcơsởđơnvàtạoracácmuốicócác axit. • Cùngvới acid nitric nótạoranitrature CO(NH2)2.HNO3, hợpchấtnàysẽphânhủynổkhibịđốt nóng. • Trongmôitrườngchânkhông ở nhiệtđộ 180 – 1900C, UresẽthănghoavàchuyểnhóathànhXianuaamôn NH4OCN. • Ở điềukiệnnhiệtđộthấp, ápsuấtcaoUrebịchuyểnhóathành biuret. 2 NH2 – CO – NH2 → NH2 – CO – NH – CO – NH2 + NH3

9. 1. URE TÍNH CHẤT HOÁ HỌC • Phảnứngvới Formaldehyde tạoracácMonomethylolureavàdimethylolurea, phảnứng chia làm 02 giaiđoạn.

10. 1. URE TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

11. 1. URE Ứngdụng • Nguyên liệu cho sản xuất chất dẻo, đặc biệt là nhựa urê-formalđêhít. • Như là một thành phần của phân hóa học và chất bổ sung vào thức ăn cho động vật, nó cung cấp một nguồn đạm cố định tương đối rẻ tiền để giúp cho sự tăng trưởng. • Như là chất thay thế cho muối (NaCl) trong việc loại bỏ băng hay sương muối của lòng đường hay đường băng sân bay. Nó không gây ra hiện tượng ăn mòn kim loại như muối. • Như là một thành phần bổ sung trong thuốc lá, nó được thêm vào để tăng hương vị. • Đôi khi được sử dụng như là chất tạo màu nâu vàng trong các xí nghiệp sản xuất bánh quy. • Như là một thành phần của một số dầu dưỡng tóc, sữa rửa mặt, dầu tắm và nước thơm. • Nó cũng được sử dụng như là chất phản ứng trong một số gạc lạnh sử dụng để sơ cứu, do phản ứng thu nhiệt tạo ra khi trộn nó với nước. • Thành phần hoạt hóa để xử lý khói thải từ động cơ diesel 

12. 1. URE SẢN XUẤT • Trong tự nhiên, phân đạm tồn tại trong nước tiểu của các loài động vật và con người. Trong công nghiệp, phân đạm được sản xuất bằng khí thiên nhiên hoặc than đá. • Quy trình đơn giản của quá trình tổng hợp phân đạm (công nghệ Snampogetti của Ý) • Phảnứngtổnghợpnhưsau N2 + H2↔ NH3 NH3 + CO2↔ (NH2)2CO

13. 1. URE SẢN XUẤT • Tại Việt Nam, nhu cầu phân đạm hàng năm khoảng 2 triệu tấn. Trước đây phải nhập khẩu hoàn toàn. Hiện tại, Việt Nam đã có các nhà máy sản xuất phân đạm: nhà máy phân đạm Hà Bắc thuộc tỉnh Bắc Giang sử dụng than đá làm nguyên liệu, công suất 100.000 tấn/năm; nhà máy phân đạm Phú Mỹ tại Khu công nghiệp Phú Mỹ tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu sử dụng khí thiên nhiên làm nguyên liệu, có công suất 800.000 tấn/năm. Các nhà máy đang được triển khai thiết kế hoặc xây dựng: nhà máy phân đạm Cà Mau thuộc Dự án Khí - Điện - Đạm Cà Mau có công suất 800.000 tấn năm (đang đấu thầu xây dựng); nhà máy phân đạm Ninh Bình và nhà máy phân đạm Dung Quất,… • NgoàiraphânđạmtạiViệt Nam cònđượcnhậpkhẩutừNga, Ucraina, Indonesia, TrungQuốc,…. • Có 2 côngnghệsảnxuấtchínhđểtạorađạmhạtđụcvàhạttrong, ngoàiracòncóđạmcôngnghiệp (khôngdùngtrongnôngnghiệp)

14. 1. URE SẢN XUẤT 1. Đạmhạttrong

15. SẢN XUẤT Đạmhạttrong - SảnxuấtAmoniac 1. URE • Bước 1: Làm sạch khí nguyên liệu. Tại đây, khí thiên nhiên có chứa tạp chất được khử lưu huỳnh tới 0,05ppm (phần triệu) thể tích trong lò phản ứng với xúc tác và qua tháp hấp thụ H2S. • Bước 2: Quá trình Reforming sơ cấp: Khí thiên nhiên sạch cùng hơi nước được đun nóng lên 533oC, áp suất 35 bar, rồi đưa vào lò phản ứng có xúc tác để chuyển hóa thành hỗn hợp CO, CO2 và H2. • Bước 3: Quá trình Reforming thứ cấp: nhằm chuyển hóa hoàn toàn lượng Mêtan còn dư sau phản ứng Reforming sơ cấp, trong điều kiện: Xúc tác: Niken, Nhiệt độ khoảng 700 -900 0C,Ap suất : 33 Bar, thành khí CO, CO2 và hơi nước • Bước 4: Chuyển hóa khí CO với xúc tác: Fe3O4 + Cr2O3/Fe3O4 + CuO, Nhiệt độ: Cao/Thấp = 360/1900C, Áp suất: 35 Bar, với hơi nước tạo thành CO2 và H2. • Bước 5: Khí phản ứng được tách CO2 bằng công nghệ rửa với dung dịch Metyl Dietanol Amin (MDEA – công nghệ của BASF) • Bước 6: Chuyển hóa Metan : lượng CO và CO2 còn sót lại được chuyển hóa thành Metan. • Bước 7: Tổng hợp Amôniắc (NH3) : • - Khí Nitơ (N2) từ không khí qua thiết bị tách N2 có độ tinh khiết đến 99,99%. • - Khí Nitơ tác dụng với Hydro trong điều kiện xúc tác: Fe, Nhiệt độ :2540C, Áp suất 140 bar tạo thành khí Amoniăc (NH3) • Bước 8: Làm lạnh và thu hồi Ammoniac

16. 1. URE SẢN XUẤT Đạmhạttrong - SảnxuấtPhânđạm • Bước 1: Tổng hợp Ure. Khí CO2 nén lên 157 bar, Ammoniac lỏng bơm lên áp suất 220 bar được đưa vào lò phản ứng, rồi qua tháp tách sản phẩm, làm sạch, hồi lưu… • Bước 2: Phân hủy và thu hồi Ure • Bước 3: Cô đặc Ure • Bước 4: Tạo hạt Ure trong tháp tạo hạt cao khoảng 100 m

17. 1. URE

18. 1. URE SẢN XUẤT 2. Đạmhạtđục (Cà Mau)

19. 1. URE SẢN XUẤT 2. Đạmhạtđục - SảnxuấtAmoniac

20. 1. URE SẢN XUẤT 2. Đạmhạtđục - SảnxuấtPhânđạm • Bước 1: Tổng hợp Ure. Khí CO2 nén lên 157 bar, Ammoniac lỏng bơm lên áp suất 220 bar được đưa vào lò phản ứng, rồi qua tháp tách sản phẩm, làm sạch, hồi lưu… • Bước 2: Phân hủy và thu hồi Ure • Bước 3: Cô đặc Ure • Bước 4: Tạo hạt Ure công nghệ của Toyo Engieering Corp. (TEC), TEC sở hữu công nghệ tạo hạt có tên gọi là “Spout-Fluid Bed Granulation” ( tạo hạt tầng sôi ) được phát triển và vận hành thành công xưởng tạo hạt đạm với công suất cao.

21. 2. FORMALDEHYT TỔNG QUAN • Hợp chất hữu cơ focmanđêhít (formaldehyde) (còn được biết đến như là mêtanal), ở điều kiện bình thường là một chất khí có mùi hăng mạnh. Nó là anđêhít đơn giản nhất.  • Công thức hóa học của nó là H2CO. Focmanđêhít lần đầu tiên được nhà hóa học người Nga Aleksandr Butlerov tổng hợp năm 1859 nhưng chỉ được Hoffman xác định chắc chắn vào năm 1867. • Focmanđêhít có thể được tạo ra từ sự cháy không hoàn toàn của các vật liệu chứa cacbon. Có thể tìm thấy nó có mặt trong khói của các đám cháy rừng, trong khí thải ô tô và trong khói thuốc lá. • Trong khí quyển Trái Đất, focmanđêhít được tạo ra bởi phản ứng của ánh sáng mặt trời và oxy đối với methan và các hyđrocacbon khác có trong khí quyển. • Một lượng nhỏ focmanđêhít được tạo ra như là sản phẩm phụ trong quá trình trao đổi chất của phần lớn các sinh vật, trong đó có con người.

22. TỔNG QUAN 2. FORMALDEHYT

23. 2. FORMALDEHYT TỔNG QUAN • Fomanđêhít là một chất khí ở nhiệt độ phòng, nó rất dễ hòa tan trong nước và chủ yếu được bán ra dưới dạng dung dịch 37% trong nước được gọi theo tên thương phẩm là foocmalin hay foocmôn. • Dung dịchfomanđêhít bị pôlyme hóa tạothànhParaformaldehytkhigặpnhiệtđộthấp.Đểhạnchếđóngparforngười ta thườngsửdụng methanol đểlàmchậmquátrìnhnày. • Fomanđêhít có các thuộc tính hóa học chung của hợpchất anđêhít (sẽtrìnhbàytrongphầntínhchấthoáhọc) • Fomanđêhít dễ dàng bị oxy hóa bởi oxy trong khí quyển để tạo ra acid formic. Dung dịch fomanđêhít vì thế phải đóng nắp chặt để ngăn không cho tạo ra chất này trong quá trình lưu trữ. • Andehytvàxetonđượcxếpchung 1 nhómlàhợpchấtcacbonyl

24. Kháiniệmvềhợpchấtcacbonyl. • Hợp chất cacbonyl là các hợp chất hữu cơ trong phân tử có chứa nhóm cacbonyl C=O. Nhóm này còn gọi là nhóm oxo do đó hợp chất cacbonyl còn gọi là hợp chất oxo. • Phân loại + Nếu nhóm C=O có liên kết với nguyên tử H thì ta có andehit + Nếu nhóm C=O lên kết với 2 gốc hydrocacbon thì ta có hợp chất xeton + Tùy theo bản chất của gốc hydrocacbon là no, không no, thơm…mà ta có andehit hoặc xeton tương ứng + Tùy theo số lượng nhóm cacbonyl trong phân tử mà ta được hợp chất mono, đi …policacbonyl

25. Cấutrúcphântử • Trongphântửhợpchấtcacbonyl, nguyêntửcacboncủanhóm C=O ở trạngtháilaihóa sp2, nguyêntửcacbonsửdụng 3AO laihóa sp2 xenphủvớicácocbitalcủa C, O hoặc H đểtạothànhliênkếtxicma, còn 1 ocbital p có 1 e xenphủbênvới AO p củanguyêntử O tạothànhliênkết pi. • Do oxicóđộâmđiệnlớn do đóliênkết C=O luônluônphâncựcvềphíaoxivànguyêntửcacbon ở C=O mangmộtphầnđiệntíchdươnglàtrungtâmcủaphảnứngcộngnucleophin.

26. Danhpháp. 1. Gọitênandehyd. • a. Tênthôngthường. Tênthườngcủa axit cacboxylictươngứng, thay “axit “ bằngchữ “andehit”. Hoặcđổitiếpvịngữ “ic” trongtêncủa axit bằngthuậtngữ “andehit”. VịtrícủanhómthếxácđịnhbằngchữcáiHylạp: ,,… • Vídụ : CH3CH=O (CH3)2CH- CH=O Andehitaxeticandehitisobutyric Axetandehitisobutyrandehit

27. b. Tênquốctế: gọitheotêncủahidrocacbon Tênaldehyd = tênhidrocacbon + al. • Chọnmạchchínhdàinhấtchứanhómandehit, cacboncủanhóm –CHO luôncósốthứtựlà 1.tên củaandehitlàtêncủahidrocacbonmạchchính. • Vídụ

28. Đốivớicácandehitphứctạphơnmàcónhóm –CHO gắnvàovòng, sửdụngtiếpvịngữ : -cacbandehitvàotêncủahidrocacbonmạchvònghoặccoinónhưlàdẫnxuấtcủahidrocacbon , khiđónhóm CHO gọilànhómfomyl (Focmylxiclohexan) (2-focmylnaphtalen)

29. Gọitênxeton. a. Tênthôngthường. • Gọitêncácgốchydrocacbonliênkếtvớigốc C=O vàthêmtiếpvịngữ “xeton” . • NhómthếđượckýhiệutheomẫutựHylạp, bắtđầutừnguyêntửcacbonliênkếtvớinhóm C=O. • Vídụ : , ’-Diclo dietyl xeton

30. b. Tên IUPAC. • Gọitheotên hydrocarbon tươngứngvớimạchdàinhấtchứanhóm C=O, thêmtiếpvịngữ “on” kèmtheovịtrícủanhóm C=O trongmạch. • Đánhsốthứtựmạchcacbon, ưutiênnhóm C=O cóchỉsốnhỏnhất. • Vídụ :

31. Lưu ý • Mộtvàixeton, đượccôngnhậntheodanhpháp IUPAC, vẫncótênthôngthường. • Vídụ : • Khicoinhóm RCO- làmộtnhómthế, kháiniệmaxylsửdụngvàthêmtiếpvịngữ –yl .Vídụ: -CH3CO gọilànhómaxetyl, -CHO gọilànhóm formyl, ArCO- gọilànhómaroyl.

32. Nếucónhữngnhómchứckháctrongphântử, cóđôiưutiênhơnthìliênkếtđôi C=O đượccoilàmộtnhómthế, sửdụngtiếpđầungữ –oxo. • Vídụ:

33. Tínhchấtvậtlý. • Nhómcacbonylphâncực, vìvậynhiệtđộ sôi caohơn so vớihợpchấtkhôngphâncựccónguyêntửlượngtươngđương. Do khôngliênkết hydro, nênnhiệtđộ sôi thấphơn so vớinhiệtđộ sôi củaancolvà axit tươngứng. • Cáchợpchất C<5 hòa tan khátốttrongnước, cóthể do tạothànhliênkết hydro vớiphântử dung môi. Đồngđẳng (C>5) tan íthoặckhông tan trongnước, tan trong dung môihữucơthôngthường. • Mùithườngkhácnhau: andehitcómùixốc, xetoncómùithơm. • Ở điềukiệnthườngandehyd formic làchấtkhí, cácđồngđẳngtrungbìnhlàchấtlỏng, cácxetonthấplàchấtlỏng, đồngđẳngcaolàchấtrắn.

34. Tínhchấthóahọc • Cácphảnứngcộngquantrọngcủaandehitvàxetonlàcộngnucleophin. Cáctácchấtnucleophintấncôngđếnnguyêntử C mangmộtphầnđiệntíchdươngcủanhóm C=O theohướngvuônggócvớimặtphẳngcủa orbital sp2 cacbonyl

35. Cơchế: Phảnứng qua 2 giaiđoạn, giaiđoạnchậmlàgiaiđoạntácnhânnucleophintấncôngvàonguyêntửcacbonmangmộtphầnđiệntíchdươngcủa C=O tạothànhmột anion (oxanion) • Tấtcảcácyếutốlàmtăngmậtđộđiệntíchdương ở cacbonvàthểtíchcủacácnhómthếliênkếtvớinhóm C=O khônglớnđềulàmtăngkhảnăngphảnứng. Vìvậy CCl3-CHO > HCHO > CH3 CHO > R-CHO > CH3-CO-CH3 > CH3-CO-R> R-CO-R

36. TÍNH CHẤT HÓA HỌC1. Phảnứngcộnga. Phảnứngkhử

37. b. Phảnứngcộngnướcvàcộnghiđroxianua

38. c. Cộng NaHSO3

39. d. Cộngvới H2O

40. Mộtsốphảnứngcụthể • Cộngnucleophincủa HCN (Cyanohydrin).

41. Cộngnucleophincủahợpchất Grignard:tạothànhalcol.

42. Cộngnucleophincủa ion hydrua: (phảnứngkhử ).

43. 2.2. Phảnứngngưngtụ aldol

44. 3. Phảnứngoxihóa– Khửa. Phảnứngoxihóakhônghoàntoàn (chỉxảyrađốivớianđehyt) Oxihoábởioxikhôngkhí

45. Phảnứngoxihóa- khử a) Phảnứngkhử: Tùytheobảnchấtcủachấtkhửmàphảnứngkhửchosảnphẩmkhácnhau + Nếukhửbằngchấtkhửlà H2/Ni xúctác, hoặc LiAlH4, NaBH4 thìtừandehitthuđượcancolbậc 1 cònxetonthuđượcancolbậc 2 • + Nếudùngchấtkhửlà HI/P đỏhoặcchấtkhửlà H mớisinh do Zn+ HCl… thuđượchidrocacbon no R-CHO + [H] → R-CH3 + H2O R-CO-R’ + [H] → R-CH2-R’ + H2O

46. b) Phản ứng oxi hóa Andehitvàxe ton cókhảnăngbịoxihóarấtkhácnhau b1) OxihóaandehitCácandehitdễbịoxihóabằngnhiềuloạitácnhânoxihóakhácnhautạothành axit cacboxyliccómạchkhôngđổi • Cóthểdùngcácchấtoxihóamạnhnhư axit cromic, kalipemanganat, axit nitric, hỗnhợpsunfocromic K2Cr2O7 + H2SO4… • Ngaycảcácchấtoxihóayếunhư OxihóaandehitbằngthuốcthửTolens (phảnứngtránggương) Hoặcvới Cu(OH)2

47. Người ta còn hay dùngtácnhânJone,(CrO3trong H2SO4) vìsựôxyhoábằngtácchấtJonenhanh, thựchiện ở nhiệtđộphòngchosảnphẩmhiệusuấtcao.

48. b2) Oxi hóa xeton • Cácxetonrấtkhóbịoxihóa, Cácchấtoxihóamạnhnhưhỗnhợp H2SO4+ KMnO4, K2Cr2O7 + H2SO4…khiđun nóng sẽoxihóaxeton, khiđómạchcacbon-cacbon ở haiphíacủanhõm C=O bịbẻgãy, tạohỗnhợpcác axit cómạchngắnhơn. • Vídụ [O] CH3-CH2 CH2-CO-CH2CH3 → CH3-CH2 CH2-COOH + CH3COOH + CH3CH2COOH

49. 3.6.6. Phản ứng oxi hóa khử dị hóa • a) Phản ứng Cannizaro (1853). Lưu ý : Phản ứng Canizaro xãy ra với các andehyt không có H ở cacbon anpha

50. - Tácdụngvới dung dịchBrôm (làmmấtmàu dung dịch Br2) - Tácdụngvớibạcnitrattrong dung dịchamoniac - Tácdụngvớiđồnghyđroxyt b. Phảnứngoxihóahoàntoàn (cháy)