(a) (b) (c) - loại (a), (b): thiết bị loại thùng, có cánh khuấy, có vỏ áo làm lạnh, có ống xoắn - loại (c): có hệ thống làm lạnh ngoài, có bơm tuần hoàn thay cho cơ cấu khuấy + Thiết bị làm việc liên tục (a) (b) - loại (a): thiết bị làm việc liên tục với sự làm lạnh bên trong - loại (b): thiết bị làm việc liên tục với sự làm lạnh ngược dòng 2. Công nghệ pha khí: Khi tiến hành trong pha khí thì nhiệt độ quá trình cao nên xảy ra nhiều phản ứng phụ, do đó sản phẩm tạo thành là một hỗn hợp phức tạp. Hỗn hợp này thường được cho qua thiết bị ngưng tụ, sau đó đi phân riêng thành các hợp chất khác nhau theo các phương pháp thông thường. Một số thiết bị phản ứng : 6 sản phẩm HCl RH Cl 2 sản phẩm HCl RH Cl 2 - thiết bị ống chùm: với lớp xúc tác cố định đặt trong ống - thiết bị nhiệt: (hình a) Loại này không dùng xúc tác mà dùng nhiệt để khơi mào phản ứng với nhiệt độ phản ứng khoảng 300 ÷ 400 o C. Do đó thiết bị phải được lót gạch chịu lửa. - thiết bị lớp sôi: (hình b) Loại này có tuần hoàn chất rắn, chất rắn này có thể là chất mang nhiệt hoặc là xúc tác. (a) (b) 3. Chuẩn bị chất phản ứng và xử lý hỗn hợp khí sản phẩm 3.1. Chuẩn bị chất phản ứng - hóa hơi Clo lỏng - tách ẩm - làm sạch kim loại hoặc muối kim loại - làm sạch các hợp chất lưu huỳnh bằng Hydro hóa (quá trình HDS) 3.2. Xử lý hỗn hợp khí sản phẩm - thu hơi sản phẩm bằng 2 cách: hoặc là + làm lạnh bằng dung dịch muối hoặc nước 7 lớp đệm để giữ nhiệt phản ứng RH Cl 2 sản phẩm nhiệt độ sản phẩm hạt rắn đi xuống lưới RH + Cl 2 + hấp thụ bằng dung môi, tốt nhất là cho hấp thụ bằng chính dòng sản phẩm phụ có nhiệt độ sôi cao từ chính quá trình sản xuất này - tách HCl từ khí: + đối với phản ứng cộng hợp: lượng HCl ít nên người ta rửa khí bằng nước và thải vào hệ thống thải + đối với phản ứng thế: lượng HCl thu được lớn, cần được hấp thụ bằng nước sẽ thu được HCl 20 ÷ 30%. Khí còn lại có thể loại bỏ. - Xử lý sản phẩm lỏng đã ngưng tụ: sản phẩm lỏng sau khi tách khí vẫn còn chứa một lượng HCl cần làm sạch và sau đó phân riêng sản phẩm + Làm sạch HCl: có nhiều phương pháp theo các thiết bị phản ứng sau (a) (b) (c) - loại (a): đối với trường hợp dẫn xuất halogen thu được có độ bay hơi thấp (như clorua parafin, clorua benzen ) thì tách HCl bằng cách thổi không khí hoặc N 2 . - loại (b): đối với trường hợp cần tách kỹ HCl: rửa bằng H 2 O → rửa bằng dung dịch kiềm → rửa lại một lần nữa bằng H 2 O. Nhược: tạo ra một lượng nước thải lớn - loại (c): hiện đại: tách HCl và lượng RH dư bằng chưng cất có hồi lưu Ưu: không có sự rửa → không có nước thải 8 RH RCl HCl RH RCl HCl RH, RCl không khí hoặc N 2 không khí, HCl sản phẩm RH, RCl, HCl NaOH RH, RCl H 2 O RCl HCl RH dd HCl thải + tách sản phẩm : có thể dùng các phương pháp thông thường như kết tinh, chưng cất 9 §2. CÁC QUÁ TRÌNH CLO HÓA Thường chia làm 2 loại: - clo hóa các hydrocacbon mạch thẳng (không vòng) - clo hóa các hydrocacbon thơm I. CLO HÓA CÁC HYDROCACBON MẠCH THẲNG - Mục đích: chủ yếu sản xuất các hợp chất trung gian monome trong công nghiệp để sản xuất các sản phẩm như nhựa, dung môi, thuốc trừ sâu, chất tải nhiệt từ các nguồn nguyên liệu: CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 2 H 4 , C 2 H 2 mà các hydrocacbon này có thể thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau: khí tự nhiên, khí đồng hành, khí của các quá trình chế biến thứ cấp như FCC, RC - Chia làm 2 quá trình : + Clo hóa parafin + clo hóa olefin 1. CLO HÓA PARAFIN 1.1. Đặc điểm - quá trình clo hóa parafin được thực hiện theo phản ứng thế với cơ chế gốc tự do - trong công nghiệp: CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 được sử dụng nhiều nhất, quá trình thường được tiến hành trong pha khí và ở các nhiệt độ khác nhau của chất tham gia phản ứng, không có sự cắt mạch C - C. - với các parafin nặng hơn, thường dùng các phân đoạn C 10 - C 13 , C 14 - C 17 , C 20 - C 38 được tiến hành trong pha lỏng, ở nhiệt độ thấp 80 ÷ 100 o C và có thể xảy ra sự cắt mạch C - C, trong trường hợp đó gọi là quá trình Clorolyse. - quá trình clo hóa các parafin là quá trình toả nhiệt mạnh nhưng lượng nhiệt toả ra nhỏ hơn quá trình flo hóa và lớn hơn quá trình brom hóa. Quá trình Iot hóa là quá trình thu nhiệt. - khi phân tử lượng của parafin lớn thì quá trình Clo hóa xảy ra chậm hơn; do đó để tăng tốc độ phản ứng có thể dùng các giải pháp: + dùng ánh sáng 10 . nguyên liệu: CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 2 H 4 , C 2 H 2 mà các hydrocacbon này có thể thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau: khí tự nhiên, khí đồng hành, khí của các quá trình chế biến thứ cấp. trình clo hóa các parafin là quá trình toả nhiệt mạnh nhưng lượng nhiệt toả ra nhỏ hơn quá trình flo hóa và lớn hơn quá trình brom hóa. Quá trình Iot hóa là quá trình thu nhiệt. - khi phân tử. làm 2 quá trình : + Clo hóa parafin + clo hóa olefin 1. CLO HÓA PARAFIN 1.1. Đặc điểm - quá trình clo hóa parafin được thực hiện theo phản ứng thế với cơ chế gốc tự do - trong công nghiệp: CH 4 ,