Bài giảng chế biến khí : QUÁ TRÌNH OXY HÓA part 10 pot

8 ÷ 10%. Lượng không khí còn lại sau khi được đốt nóng trong thiết bị TĐN (3) bằng hỗn hợp khí phản ứng sẽ được trộn với không khí bão hòa hơi naphtalen và đưa vào TBPƯ (4). TBPƯ (4) được làm lạnh bằng hỗn hợp muối nóng chảy tuần hoàn và dùng nó để sinh hơi áp suất cao (≈ 5 MPa) trong thiết bị sinh hơi (5). Còn hỗn hợp khí phản ứng sau khi qua thiết bị sinh hơi (3) và thiết bị làm lạnh (5) được cho vào hệ thống ngưng tụ (7). Hệ thống (7) gồm 2 thiết bị ngưng tụ làm việc song song: tại đây AP sẽ bám vào thành ống dưới dạng rắn; khi lượng AP tích tụ đủ lớn sẽ chuyển hỗn hợp khí phản ứng qua thiết bị ngưng tụ thứ hai; còn AP được lấy ra ở dạng lỏng bằng cách đốt nóng nhờ hệ thống dầu nóng tuần hoàn. Sau đó AP sẽ cho vào thùng chứa (8) và được làm sạch trong các cột chưng (9), (10). Ở (9) : tách các chất dễ bay hơi Ở (10): tách AP tinh khiết Còn khí không ngưng ở hệ thống (7) sẽ được đem đi đốt. Trong trường hợp dùng sơ đồ này để tổng hợp AP từ o-xylen thì khí không ngưng của (7) sẽ được đưa đi hấp thụ bằng H 2 O để thu hồi AM dưới dạng a.maleic. 3. Sản xuất AM từ benzen: Sơ đồ tổng hợp AM từ quá trình oxy hóa xúc tác dị thể benzen như sau - Giống như AP, AM cũng khó bị oxy hóa tiếp tục, nên quá trình có thể tiến hành với độ chuyển hóa gần như hoàn toàn của Benzen, sản phẩm phụ duy nhất là CO 2 . + xúc tác : hỗn hợp V 2 O 5 + Mo 2 O 3 trên chất mang Al 2 O 3 + nhiệt độ : t = 350 ÷ 400 o C + hiệu suất AM : 70 ÷ 75% - Sơ đồ công nghệ: tương tự như sản xuất AP chỉ khác giai đoạn tách sản phẩm . 46 + 4,5O 2 - 2CO 2 - 2H 2 O HC HC CO CO O V. Quá trình oxy hóa tại nối đôi của olefin Điển hình cho quá trình này là quá trình oxy hóa etylen để sản xuất etylen oxyt 1. Tính chất của etylen oxyt: là một sản phẩm trung gian quan trọng - ở điều kiện thường: là một chất khí không màu có t s = 11 o C; t nc = -112,5 o C; d = 0,896 - tan trong các dung môi hữu cơ và nước - rất dễ cháy - tạo hỗn hợp nổ với không khí trong giới hạn: 3 ÷ 80% V - Ứng dụng: OE là một trong những HCTG rất quan trọng trong công nghiệp THHC được sản xuất với qui mô lớn. Các ứng dụng cơ bản của OE: + trong tổng hợp glycol như etylen glycol, polyetylen glycol, etanol amin + diệt côn trùng, tạo khói - Phương pháp sản xuất: + Clo hóa C 2 H 4 qua giai đoạn trung gian tạo etylen clohydrin Đây là phương pháp đầu tiên tổng hợp OE nhưng do tiêu hao Clo và kiềm nhiều đồng thời tạo ra một lượng lớn muối nên phương pháp này hiện nay đã bị loại bỏ. + oxy hóa etylen : phổ biến 2. Phương pháp oxy hóa etylen tổng hợp etylenoxyt - Điều kiện công nghệ 47 CH 2 - CH 2 O + H 2 O HOCH 2 - CH 2 OH etylen glycol CH 2 - CH 2 O HOCH 2 - CH 2 - O - CH 2 - CH 2 OH dietylen glycol CH 2 = CH 2 + 1/2O 2 CH 2 - CH 2 O CH 2 = CH 2 + 1/2O 2 CH 2 - CH 2 O + 33 Kcalo CH 2 = CH 2 + Cl 2 + H 2 O OH - CH 2 - CH 2 - Cl HCl + Ca(OH) 2 - CaCl 2 CH 2 - CH 2 O + xúc tác : Ag trên chất mang là SiO 2 hoặc Al 2 O 3 hoặc hỗn hợp SiO 2 + Al 2 O 3 có chứa một phần nhỏ lưu huỳnh hoặc halogen. Thực tế khi thêm 0,01 ÷ 0,02% khối lượng các hợp chất này thì độ chọn lọc tăng khoảng 5%. + nhiệt độ : t = 220 ÷ 280 o C + áp suất: p = 1 ÷ 3MPa + Thiết bị phản ứng: dùng loại thiết bị xúc tác tầng sôi hoặc có thể dùng loại ống chùm + tác nhân oxy hóa : O 2 hoặc không khí - Sơ đồ công nghệ oxy hóa etylen bằng không khí Hình 13: Sơ đồ tổng hợp Etylenoxyt bằng oxy hóa etylen bằng không khí 1,4- Thiết bị TĐN; 2,5- TBPƯ; 3,6- Thiết bị hấp thụ; 7-Máy nén * Đặc điểm: gồm 2 thiết bị phản ứng và 2 tháp hấp thụ EO, thực hiện 2 giai đoạn + hỗn hợp khí phản ứng sau khi ra khỏi thiết bị phản ứng thứ nhất sẽ vào tháp hấp thụ thứ nhất. Khí không hấp thụ một phần lớn được tuần hoàn và phần còn lại được đưa đi oxy hóa tiêp tục. 48 + hỗn hợp khí phản ứng sau khi ra khỏi thiết bị phản ứng thứ hai sẽ vào tháp hấp thụ thứ hai, khí không hấp thụ sẽ thải ra ngoài + Còn dung dịch EO từ cả 2 tháp hấp thụ được kết hợp lại và đưa đi xử lý. + hiệu suất sản phẩm : 60% tính theo etylen + độ chọn lọc: ≈ 65% + độ chuyển hóa tổng của etylen ≈ 90% * Một số thông số: + Hỗn hợp khí vào (2): 4 ÷ 6%V C 2 H 4 ; 6 ÷ 8% O 2 ; 8 ÷ 10% CO 2 ; còn lại N 2 + τ tx trong (2) = 1 ÷ 4 giây → độ chuyển hóa : 30 ÷ 40% - Sơ đồ công nghệ oxy hóa etylen bằng oxy : Hình 14: Sơ đồ công nghệ điều chế Etylenoxyt theo phương pháp oxy hóa bằng oxy 1- TBPƯ; 2,8,10- Thiết bị TĐN; 3- Thiết bị sinh hơi; 5,6,13- Thiết bị hấp thụ; 15-Bơm 4- Sinh hàn; 7- Máy nén; 9- Thiết bị giải hấp; 11- Tháp bốc hơi; 16- Van chỉnh áp; 12,14- Tháp chưng phân đoạn; 17- Thiết bị ngưng tụ; 18- Bình tách;19- Bộ cấp nhiệt 49 K 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O 2 KHCO 3 * Đặc điểm: + chỉ có một thiết bị phản ứng + Etylen được lấy dư so với oxy với độ chuyển hóa của C 2 H 4 khoảng 10% + có sự tuần hoàn của khí không hấp thụ + có sự tạo thành CO 2 khá lớn → cần phải có giai đoạn làm sạch CO 2 bằng dung dịch K 2 CO 3 : Thuyết minh: Khí tuần hoàn có chứa CO 2 được nén đến áp suất cần thiết (khoảng 2MPa), được đốt nóng trong bộ trao đổi nhiệt (2) nhờ nhiệt của khí phản ứng rồi trộn với etylen và oxy mới. Hỗn hợp khí thu được có thành phần 20 ÷ 30%V C 2 H 4 ; 7 ÷ 8% O 2 ; 4,5%CO 2 ; còn lại N 2 sẽ đi vào thiết bị phản ứng. Hỗn hợp khí sản phẩm chứa 1,8 ÷ 2%V Etylen oxyt sẽ được làm lạnh trong thiết bị trao đổi nhiệt (2), sinh hàn (4) và sau đó đi vào thiết bị hấp thụ (5). Tại đây, etylen oxyt và CO 2 sẽ bị hấp thụ bởi nước. Hỗn hợp khí còn lại sẽ chia làm 2 dòng: một dòng đi trực tiếp vào hệ thống hồi lưu và một dòng đi vào thiết bị hấp thụ (6) để làm sạch CO 2 bằng dung dịch Cacbonat Kali. Khí sạch CO 2 sẽ được tuần hoàn lai thiết bị phản ứng. Dung dịch nước của etylenoxyt và CO 2 từ đáy của thiết bị hấp thụ (5) được chỉnh áp suất đến 0,5MPa và sau đó đưa vào thiết bị bốc hơi (11) qua bộ trao đổi nhiệt (10). Tại đây người ta tách etylenoxyt, CO 2 và một phần nước. Phần lớn lượng nước lấy ra ở đáy và sau khi làm lạnh ở (10) được đưa trở lại thiết bị hấp thụ (5). Hỗn hợp hơi etylenoxyt, CO 2 và một phần nước được đưa qua tháp chưng phân đoạn (12) để thu etylenoxyt ở đáy tháp. Phần Etylenoxyt lẫn trong CO 2 sẽ được thu hồi bằng hấp thụ nước trong tháp (13). 50 . 2H 2 O HC HC CO CO O V. Quá trình oxy hóa tại nối đôi của olefin Điển hình cho quá trình này là quá trình oxy hóa etylen để sản xuất etylen oxyt 1. Tính chất của etylen oxyt: là một sản phẩm trung. ÷ 4 giây → độ chuyển hóa : 30 ÷ 40% - Sơ đồ công nghệ oxy hóa etylen bằng oxy : Hình 1 4: Sơ đồ công nghệ điều chế Etylenoxyt theo phương pháp oxy hóa bằng oxy 1- TBPƯ; 2,8 ,10- Thiết bị TĐN; 3-. AM từ benzen: Sơ đồ tổng hợp AM từ quá trình oxy hóa xúc tác dị thể benzen như sau - Giống như AP, AM cũng khó bị oxy hóa tiếp tục, nên quá trình có thể tiến hành với độ chuyển hóa gần như hoàn