Cumene (isopropylbenzene) là một arene ở thể lỏng trong điều kiện thường, có mùi dễ chịu. Cumene được sản xuất từ quá trình chưng cất nhựa than đá và các phân đoạn dầu mỏ hoặc bằng cách alkyl hoá benzene với propene, xúc tác là acid.
Khoảng 95% cumene được sử dụng làm chất trung gian trong sản xuất phenol và acetone. Các ứng dụng khác như trong sản xuất styrene, α-methylstyrene, acetophenone, chất tẩy rửa; làm chất pha loãng cho sơn; làm dung môi cho chất béo và nhựa; in ấn và sản xuất cao su. Một lượng nhỏ được sử dụng trong pha chế xăng và là thành phần của nhiên liệu hàng không có chỉ số octane cao.
Đã có bằng chứng rõ rệt về khả năng gây ung thư của cumene đối với chuột, ở người, cumene thuộc nhóm có thể gây ung thư. Cumene được thải ra từ quá trình đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu hoá thạch từ các phương tiện giao thông, dầu tràn, vận chuyển và phân phối nhiên liệu hoá thạch hoặc bốc hơi từ các trạm xăng. Ngoài ra, các nguồn thải khác từ việc sử dụng cumene làm dung môi, từ các nhà máy dệt và kể cả từ khói thuốc lá,… cũng là một trong những nguyên nhân gây nên bệnh ung thư ở người.
Bảng sau đây thống kê một số nguồn sản sinh cumene trong đời sống, sinh hoạt, sản xuất.
(Sửa đơn vị dòng cuối cùng trong bảng từ pg/h thành μg/h)
a) Bộ chuyển đổi xúc tác trong động cơ xăng có khả năng giảm thiểu tối đa bao nhiên phần trăm cumene so với trường hợp không có bộ chuyển đổi xúc tác?
b) Có bao nhiêu tấn cumene tối đa phát thải từ 100000 xe ô tô chạy động cơ xăng (có bộ chuyển đổi xúc tác) trong 1 năm (365 ngày)? Giả sử bình quân một ngày mỗi xe ô tô chạy 100km.
c) Một cửa hàng có 3 máy photocopy. Bình quân mỗi máy hoạt động liên tục 12 giờ/ngày. Trong một tháng (30 ngày), có bao nhiêu gam cumene tối đa phát thải từ 10000 cửa hàng có quy mô như trên?
d. Thị trường tiêu thụ phenol trên toàn thế giới khoảng 11,37 triệu tấn trong năm 2021, dự kiến sẽ tăng lên 14,07 triệu tấn vào năm 2029. Phenol được sử dụng để sản xuất nhiều loại hoá chất như bisphenol A, nhựa phenolformaldehyde, picric acid và các chất khác. Khoảng 90% lượng phenol được sản xuất từ cumene (bằng phương pháp cumene, chu trình cumene,…). Để cung cấp đủ sản lượng tiêu thụ của phenol trong năm 2021, khối lượng cumene đã dùng để sản xuất phenol là bao nhiêu? (Chỉ tính trên lượng phenol đã tiêu thụ, không bao gồm lượng cumene thực tế sản xuất phenol chưa tiêu thụ).
Câu trả lời tốt nhất
(a) Động cơ xăng có bộ phận chuyển đổi xúc tác sẽ phát thải ít nhất là 0,0002 g/km
—> Độ giảm tối đa = (0,002 – 0,0002)/0,002 = 90%
(b)
mCumene tối đa = 100000 xe × 365 ngày × 100 km/ngày × 0,0009 g/km = 3285000 gam = 3,285 tấn
(c)
mCumene tối đa = 10000 cửa hàng × 3 máy/cửa hàng × 30 ngày × 12h/ngày × 220 μg/h = 2376000000 μg = 2376 gam
(d)
Sơ đồ sản xuất: C6H5CH(CH3)2 —> C6H5OH
mC6H5CH(CH3)2 = 11,37.90%.120/94 = 13,06 triệu tấn