Hoá học và công nghệ sản xuất vinylclorua từ etylen và clorua Tiểu luận Tiểu luận Hoá học và công nghệ sản xuất Hoá học và công nghệ sản xuất vinylclorua từ etylen và clovinylclorua từ etylen và clo G[.]
Tiểu luận: Hố học cơng nghệ sản xuất vinylclorua từ etylen clo Giáo viên hướng dẫn:PGS_TS.Trần Công Khanh Sinh viên thực hiện: Mai Thị Lệ Thu & Lê Thị Thanh Phương Mơn : Cơng nghệ tổng hợp hố dầu Mở đầu • Các monme Vinyl hợp chất ban đầu quan trọng có khả phản ứng trùng hợp thành polyme có giá trị cao.trước phương pháp sản xuất chủ yếu từ Axetylen đến chủ yếu sản xuất từ etylen propylen Vinylclorua(VCM) monome quan trọng để sản xuất PVC _một số polime có ứng dụng lớn cơng nghiệp đời sống Ở điều kiện nhiệt độ áp suất thường, VCM chất khí khơng màu dễ cháy, dễ nổ • Nhiệt độ nóng chảy:-153,70C • Nhiệt độ sơi: - 13,90C • Tỉ trọng hơi: 2,15 (khơng khí = 1) Để thuận tiện cho việc vận chuyển bảo quản, VCM thường nén áp suất khoảng kg/cm2.Tại áp suất VCM chất lỏng suốt, khơng màu,có tỉ trọng 0,92 g/ml (ở 250C) VCM tan nước,dễ hồ tan dung môi hữu Một số thông số kỹ thuật sản phẩm VCM thương mại : • • • • • • • • • Vinyl clorua, hàm lượng tối thiểu: 99,99% Axit clohydric (HCl), tối đa: ppm Sắt (Fe), tối đa: ppm Hợp chất axetylen, tối đa: 10 ppm Hợp chất clorua(Cl-), tối đa: 100 ppm Nước, tối đa: 100 ppm 1,3-Butadien, tối đa: 10 ppm Chất ức chế, tối đa: ppm Chất không bay hơi, tối đa : ppm Công nghệ sản xuất VCM • - Từ Axetylen kết hợp với HCl • - Từ Etylen : 1.cho clo hố Etylen tạo 1,2 Dicloetylen 2.Cracking 1,2Dicloetylen EDC sản xuất cơng đoạn clo hố cơng đoạn oxy-clo hố quy trình.Nhiệt phản ứng clo hố dùng để chưng EDC tạo thành cơng đoạn clo hố trực tiếp cơng đoạn oxy-clo hố.Trong ph ạm vi tiểu luận nghiên cứu việc sản xuất VCM từ Etylen 1.Q trình clo hố Etylen • Phản ứng :TS = 850C, Entanpy la -220kj/mol CH2=CH2+ • Cl2 -> CH2Cl-CH2Cl khí khí lỏng Phản ứng khí lỏng : sục etylen clo vào 1,2DCE lỏng hoà tan FeCl3 0,5% vơí vai trị xúc tác Phản ứng xảy pha lỏng nhiệt độ thường theo chế iơn: + • CH2=CH2+ Cl2+ FeCl3 -> CH2 Cl= CH2 + + [FeCl4 ] _ -> CH2Cl=CH2Cl + FeCl3 Quá trình thường dùng xúc tác axit lewis (FeCl )Xúc tác có khả hút điện tử phân cực phân tử Cl-Cl tăng cường tạo phức electron etylen clo tích điện tích dương Để tăng mức độ tinh khiết sản phẩm etylen trước đưa vào sản xuất phải làm hạn chế tối thiểu hàm lượng propan propen chất bị clo hố gây khó khăn cho việc phân tách EDC Thêm vào làm brom oxy khỏi clo nguyên liệu Quá trình có đặc trưng dị thể khí -lỏng toả nhiều nhiệt tiến hành nhiệt độ thường Ở nhiệt độ cao xaỷ phản ứng phụ clo tiếp thành tricloetan theo chế chuỗi gốc -> CH2Cl- CH2* + Cl* • CH2 =CH2+ Cl2 • CH2 Cl-CH2 Cl + Cl* -> C*HCl-CH2 Cl + HCl • C*HCl-CH2 Cl + Cl2 -> CHCl2 –CH2Cl + Cl* Công nghệ chế biến cơng nghiệp thực tế có tiến hành trường hợp: • 1/ Clo hố nhiệt độ thấp (LTC) • 2/ Clo hố nhiệt độ cao (HTC) Trong trình LTC etylen clo phản ứng tạo 1,2dicloetan nhiệt độ (20-700C) nhiệt độ sôi EDC.Nhiệt phản ứng trao đổi làm lạnh trao đổi nhiệt trog thiết bị phản ứng Q trình có lợi clo phản ứng nhiệt độ thấp : hình thành sản phẩm phụ chậm , tốn lượng mức độ chuyển hoá clo 100%, etylen 99%,tuy nhiên khơng kinh tế HTC tốn lượng để tinh chế sản phẩm Trong trình HTC phản ứng clo hoá nhiệt 85-200 0C tận dụng nhiệt phản ứng để tách EDC bổ sung cho trình oxy_EDC chuyển hố EDC thành VC Sơ đồ q trình clo hố nhiệt độ cao (HTC) gồm có: • a Thiết bị phản ứng • b Thiết bị làm lạnh • C Làm lạnh ngưng tụ đỉnh tháp • d Tháp tách sản phẩm nặng • e Thiết bị đun nóng đáy tháp Cơng nghệ cũ giải nhiệt phản ứng nước Đến phản ứng phụ theo chế chuỗi gốc hạn chế bằng: • Dùng xúc tác FeCl • Dùng clo có chứa oxi: clo thu • • trình điện phân muối ăn thường chứa lượng nhỏ oxi phân tử oxi kết hợp với Cl* tạo thành phân tử không hoạt động chuỗi clo hóa: Cl* + 02 -> Cl-0-0* Vì tiến hành nhiệt độ cao hơn.và sử dụng nhiệt phản ứng lớn để tách sản phẩm dạng khơng bị lẫn xúc tác Mơ tả quy trình: • Thiết bị phản ứng có thiết kế độc đáo với chữ U nối với bình tách lỏng - khí nằm ngang Các khí phản ứng nạp vào đáy chữ U này, chúng hòa tan liên kết với áp suất tĩnh đủ lớn để ngăn ngừa sôi vùng phản ứng Trên vùng này, nhiệt phản ứng tạo bong bóng lên vào bình phản ứng nằm ngang Sự chênh lệch mật độ hai nhánh chữ U đảm bảo tuần hoàn tự nhiên EDC Các ưu điểm quy trình HTC là: - Tiết kiệm lượng: lượng tiêu hao thực nhà máy cân giảm 0,8 /tấn VCM - Sản phẩm sạch: EDC sản xuất theo quy trình sử dụng trực tiếp lị phản ứng cracking bán ngồi • - Độ an tồn cao: Cơng ty EVC phát triển hệ thống điều khiển • • • bảo vệ chắn, có khả xử lý tất nguy biết - Hiệu sử dụng nguyên liệu cao: thiết bị phản ứng quy trình HTC chuyển hóa khí nguyên liệu etylen clo thành EDC với hiệu suất chuyển hóa đạt 98,5% 99,0% tương ứng - Thiết kế thử nghiệm tốt, đáng tin cậy: thiết bị phản ứng HTC khơng có phận chuyển động, chế tạo từ vật liệu chọn lọc tốt, biểu thị tuổi thọ vận hành cao nhu cầu bảo dưỡng thấp - Lượng nước thải giảm: không cần rửa sản phẩm EDC sản xuất theo quy trình này, lượng nước thải cần phải xử lý giảm Ngoài ra, mức tiêu thụ xút thấp Q trình oxiclo hóa etylen: • • • • • • Phản ứng: C2H4 +2 HCl +1/2 O2 -> C2H4Cl2 + HCl Xúc tác CuCl /chất mang Là q trình pha khí xúc tác rắn toả nhiều nhiệt Tpư:200-3000C, áp suất :0,4 – 0,6 MPa, Áp dụng công nghiệp từ 1960,khi bắt đầu sản xuất vinyclorua từ etylen Đây phản ứng pha hơi, diễn tầng xúc tác cố định, nhiệt phản ứng sử dụng để sinh cao áp Bằng việc sử dụng oxy thay cho khơng khí, lượng khí quạt giảm 95%, chi phí lượng chi phí đầu tư giảm DCE rửa làm khơ, sau tinh chế phận clo hóa trực tiếp Phản ứng xảy ra: Các sản phẩm phụ có:1,1,2 tricloetan ;1,1 dicloetan ;tetracloetylen ; q trình oxi hố sâu có CO CO ,cốc • HCl lấy từ q trình crăcking EDC có chứa lượng • lớn sản phẩm phụ q trình clo hoá, chất gây ngộ độc xúc tác Xúc tác dùngCuCl kiềm, AlCl … • Sơ đồ cơng nghệ q trình oxiclo hoá sản xuất EDC: a.Thiết bị phản ứng b.Làm lạnh c.Tách sản phẩm d.Máy nén Sơ đồ cụ thể : • • • • • a Máy nén b Trao đổi nhiệt c Thiết bị phản ứng d Tháp làm nguội e Làm lạnh f, tách khí g, thiết bị tách nước h,tháp rửa j, tháp chưng tách EDC Thiết bị phản ứng tầng sôi : ... bay hơi, tối đa : ppm Công nghệ sản xuất VCM • - Từ Axetylen kết hợp với HCl • - Từ Etylen : 1.cho clo hoá Etylen tạo 1,2 Dicloetylen 2.Cracking 1,2Dicloetylen EDC sản xuất công đoạn clo hố cơng... polyme có giá trị cao.trước phương pháp sản xuất chủ yếu từ Axetylen đến chủ yếu sản xuất từ etylen propylen Vinylclorua( VCM) monome quan trọng để sản xuất PVC _một số polime có ứng dụng lớn... vi tiểu luận nghiên cứu việc sản xuất VCM từ Etylen 1.Q trình clo hố Etylen • Phản ứng :TS = 850C, Entanpy la -220kj/mol CH2=CH2+ • Cl2 -> CH2Cl-CH2Cl khí khí lỏng Phản ứng khí lỏng : sục etylen