quy trình sản xuất axit acetic

Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT AXETIC I. Giới thiệu chung: 4 I.1. Lịch sử: 4 I.2. Tính chất vật lý: 5 I.3. Tính chất hóa lý của acid axetic: 7 I.3.1. Tính axit: 7 I.3.2. Phản ứng xảy ra ở nguyên tử cacbon của nhóm cacbonyl: 8 I.3.3. Phản ứng decacbonyl hóa: 8 I.3.4. Tác dung với các kim loại tạo muối axetat: 8 I.3.5. Tạo acid peraxetic: 8 I.3.6. Phản ứng thế Halogen vào gốc hydrocacbon: 8 I.3.7. Phản ứng với cid benzoic: 9 I.3.8. Phản ứng với C2H2 tạo thành monome vinyl axetat: 9 I.3.9. Phản ứng loại nước tạo thành anhydric axetic: 9 I.3.10. Acid axetic bền với các tác nhân oxy hóa mạnh như acid cromic, pemanganat: 9 I.3.11. Khi có mặt các muối của acid sunfuric, hơi acid axetic bị phân hủy ở dưới nhiệt độ 300 0C tạo thành metanol và oxit cacbon: 10 I.3.12. Acid axetic còn có thể tạo thành metan, khí cacbonic: 10 I.4. Ứng dụng: 10 II. Các phương pháp sản xuất acid Axetic: 10 II.1. Công nghệ tổng hợp acid axetic từ metanol và cacbon monoxyt: 10 II.1.1. Giới thiệu: 10 II.1.2. Bản chất hoá học và điều kiện phản ứng: 11 II.1.3. Sơ đồ công nghệ của BASF: 12 II.1.4. Công nghệ của hãng Monsanto: 14 II.1.5. Đánh giá phương pháp của BASF và Monsanto: 15 II.2. Sản xuất acid axetic bằng phương pháp oxy hóa các hydrocacbon: 15 II.3. Phương pháp sản xuất acid Axetic từ Axetaldehyt: 17 II.3.1. Bản chất và điều kiện phản ứng: 18 II.3.2 . Quy trình công nghệ sản xuất acid axetic từ axetaldehyt 19 II.4. So sánh các phương pháp sản xuất acid axetic: 20 III. Cơ sở của quá trình tổng hợp acid axetic từ axetaldehyt trong pha lỏng có xúc tác: 20 III.1. Nguyên liệu: 20 III.2. Xúc tác cho phản ứng. 21 III.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình. 22 III.3.1. Ảnh hưởng của nguyên liệu ban đầu. 22 III.3.2. Ảnh hưởng của xúc tác: 23 III.3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ: 23 III.3.4. Ảnh hưởng của áp suất: 24 III.3.5. Ảnh hưởng của hàm lượng nước: 24 Chương II: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID AXETIC 25 I. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA QUY TRÌNH SẢN XUẤT. 25 I.1. Giai đoạn oxy hóa axetaldehyt. 25 I.2. Giai đoạn tinh cất sản phẩm thô ( sản phẩm lỏng): 27 I.3. Giai đoạn làm sạch acid axetic: 27 II. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 28 Chương III: Tính Toán 30 I. Các số liệu ban đầu: 30 II. Tính cân bằng vật chất 30 II.1. Tính thời gian làm việc của thiết bị: 30 II.2. Tính tiêu hao nguyên liệu: 30 II.3. Tính lượng xúc tác lỏng đưa vào: 32 II.4. Tính lượng oxy cần thiết cho vào thiết bị: 32 II.5. Tính lượng các sản phẩm phụ tạo thành: 33 III. Tính cân bằng nhiệt lượng: 35 III.1. Tính nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: 36 III.2. Tính nhiệt lượng cần để đốt nóng nguyên liệu ban đầu đến nhiệt độ phản ứng: 38 III.3. Tính lượng nhiệt do CH3CHO hồi lưu mang trả lại tháp: 39 III.4. Tính lượng nhiệt tỏ ra từ các phản ứng: 39 III.5. Tính lượng nhiệt do sản phẩm mang ra: 41 III.6. Tính lượng nhiệt tách ra khi nâng nhiệt độ Axetaldehyt hồi lưu đến nhiệt độ phản ứng: 42 III.7.Tính nhiệt lượng tổn thất ra môi trường: 42 III.8. Tính nhiệt lượng tách ra khi làm lạnh: 42 III.9. Tính lượng nước cần làm lạnh: 43 IV. Tính thiết bị oxy hoá: 44 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 V.1. Kết quả đạt được 53 V.2. Những hạn chế 53 V.3. Kiến nghị 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn MỤC LỤC Nhóm SVTH Trang 1 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT AXETIC I. Giới thiệu chung: I.1. Lịch sử: Acid axetic được biết đến từ giấm khi cho bia và rượu vang tiếp xúc với không khí, phương pháp sản xuất acid axetic từ vi khuẩn này vẫn được sử dụng trên toàn cầu cho đến ngày nay. Việc sử dụng acid axetic trong thuật giả kim kéo dài cho đến thế kỉ 3TCN, khi nhà triết học Hy Lạp Theophrastus miêu tả cách mà giấm phản ứng với các kim loại tạo ra các chất nhuộm được sử dụng trong nghệ thuật, như chì trắng (chì cacbonat) và verdigris (gỉ đồng xanh), một hỗn hợp của các muối đồng màu xanh gồm đồng(II) axetat. Người La Mã cổ đại đung rượu chua trong các chậu chì tạo ra một loại xi-rô rất ngọt gọi là sapa. Sapa chứa nhiều chì axetat, một chất ngọt cũng gọi là đường chì (sugar of lead) hoặc đường của Saturn, đã làm nhiễm độc chì trong giới quý tộc La Mã. Trong thế kỷ thứ 8, Jabir Ibn Hayyan (Geber) là người đầu tiên cô đọng acid axetic từ giấm bằng cách chưng cất. Trong thời Phục Hưng, acid axetic băng được điều chế bằng cách chưng cất khô các axetat kim loại nhất định (loại phổ biến nhất là đồng(II) axetat). Nhà giả kim thuật Đức thế kỷ thứ 16 Andreas Libavius đã miêu tả cách chưng cất như thế, và ông đã so sánh acid axetic tạo ra bằng phương pháp này với từ giấm. Sự có mặt của nước trong giấm đã làm ảnh hưởng đến tính chất của acid axetic mà đối với các nhà hóa học trong vài thế kỷ đã cho rằng acid axetic băng và acid axetic trong giấm là hai chất khác nhau. Nhà hóa học Pháp Pierre Adet đã chứng minh rằng chúng là một. Năm 1847, nhà hóa học Đức Hermann Kolbe lần đầu tiên đã tổng hợp acid axetic từ các vật liệu vô cơ. Chuỗi phản ứng này gồm quá trình clo hóa cacbon đisulfua thành cacbon tetraclorua, sau đó là quá trình nhiệt phân thành tetracloretylen và clo hóa trong nước tạo thành acid tricloraxetic, và cuối cùng là phản ứng ôxy hóa khử vô cơ bằng cách điện phân tạo thành acid axetic. Nhóm SVTH Trang 2 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn Năm 1910, hầu hết các acid axetic được sản xuất từ việc chưng cất gỗ từ sản phẩm trung gian là rượu chưng cất từ gỗ. Loại rượu này cho tác dụng với canxi hydroxit tạo ra canxi axetat, sau đó cho canxi axetat tác dụng với axit sulfuric thu được acid axetic. Lúc này, Đức sản xuất khoảng 10.000 tấn acid axetic băng, khoảng 30% số này được sản xuất thuốc nhuộm indigo. I.2. Tính chất vật lý: Acid axetic nóng chảy ở 16,6 0 C, sôi ở 117,9 0 C tại 1 atm. Trọng lượng riêng là 1,05g/cm 3 . Acid axetic hòa tan vô hạn trong nước, rượu, axeton. Acid axetic tan tốt trong các xenluloza và các nitroxenluloza. Khi đun nóng acid axetic hòa tan một lượng nhỏ photpho và ột lượng không đáng kể lưu huỳnh, các dẫn xuất của halogen. Acid axetic rất bền, bền ngay ở nhiệt độ 400 0 C hơi acid axetic cũng không bị phân hủy. Acid axetic thường tồn tại ở dạng băng ( chứa <1% nước) là chất hút ẩm mạnh. Sự có mặt của 0.1% trọng lượng nước sẽ làm giảm điểm nóng chảy của acid axetic xuống khoảng 0.2 0 C. Khi làm lạnh, acid axetic kết tinh thành những tinh thể gồm những phiến mỏng không màu. Điểm đông đặc của acid axetic còn dùng để xác định độ tinh khiết của nó. Nhiệt độ đông đặc của dung dịch acid axetic – nước được cho trong bảng 1. Bảng 1: Nhiệt độ đông đặc của dung dịch acid axetic. % khối lượng Nhiệt độ đông đặc 0 C % khối lượng Nhiệt độ đông đặc 0 C 100 16,75 96,8 11,48 99,6 15,84 96,4 10,81 Nhóm SVTH Trang 3 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn 99,2 15,12 96,0 10,17 98,8 14,49 93,46 7,1 98,4 13,86 80,6 -7,4 98,0 13,25 50,6 -19,8 97,6 12,66 18,11 -6,3 Khối lượng riêng của dung dịch acid axetic đạt giá trị cực đại ở nồng độ 77 – 80% trọng lượng tại 15 0 C ( bảng 2). Giá trị cực đại này tương ứng với cấu trúc monohydrate (77 % acid axetic). Bảng 2: Khối lượng riêng của dung dịch acid axetic ở 15 0 C. % Khối lượng D, g/cm 3 % Khối lượng D, g/cm 3 1 1,0070 60 1,0685 5 1,0067 70 1,0733 10 1,0142 80 1,0748 15 1,0214 90 1,0713 20 1,0284 95 1,0660 30 1,0412 97 1,0625 40 1,0523 99 1,0680 50 1,0615 100 1,0550 Khối lượng riêng của acid axetic tinh khiết là một hàm phụ thuộc vào nhiệt độ và được cho trong bảng 3. Bảng 3: Sự phụ thuộc khối lượng riêng của acid axetic vào nhiệt độ. Nhiệt độ, 0 C D, g/cm 3 Nhiệt độ, 0 C D, g/cm 3 26,21 1,0420 97,42 0,9611 34,10 1,0324 106,70 0,9506 42,46 1,0246 117,52 0,9391 51,68 1,0134 129,86 0,9235 63,56 1,0007 139,52 0,9119 74,92 0,9875 145,60 0,9030 85,09 0,9761 156,40 0,8889 Trong pha hơi, các phân tử acid axetic luôn có liên kết hydro, các liên kết hydro thể hiện như sau: Nhóm SVTH Trang 4 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn Cân bằng lỏng hơi trong hệ acid axetic-axit clo axetic đã được xác định do sự kết hợp giữa các phân tử acid. Cân bằng lỏng hơi của hệ các acid axetic và một số chất khác cũng được nghiên cứu. Một số đặc trưng vật lý của acid axetic được cho như sau: Nhiệt dung riêng: Axit hơi, Cp : 1,110 J/g.độ tại 25 0 C. Axit lỏng, Cp : 2,043 J/g.độ tại 19,4 0 C. Axit tinh thể, Cp : 1,470 J/g.độ tại 1,5 0 C. Nhiệt kết tinh : 195,5 J/g. Nhiệt hóa hơi : 394,5 J/g tại nhiệt độ sôi. Độ nhớt : 11,83 mPa.s tại 20 0 C. : 10,97mPa.s tại 25 0 C. : 8,18mPa.s tại 40 0 C. Hằng số điện môi : 6,170 tai 20 0 C (lỏng). : 2,665 tại -10 0 C (rắn). Chỉ số khúc xạ : 1,3719. Ethanpy tạo thành: ∆H o (lỏng, 25 0 C) : -484,50 KJ/mol. ∆H o (rắn,25 0 C) : -432,25 KJ/mol. Nhiệt cháy, ∆H c : -874,8 KJ/mol. Nhiệt độ chớp cháy : 43 0 C (cốc kín). Nhiệt độ tự bốc cháy : 465 0 C. Giới hạn nổ : 4-16%V trong không khí. Áp suất tới hạn : 5,786 MPa. Nhiệt độ tới hạn : 592,71 0 K. I.3. Tính chất hóa học của acid axetic: Acid axetic có công thức phân tử là CH 3 COOH, là acid một lần axit. Các tính chất hóa học của nó phần lớn được quyết định bởi sự có mặt của nhóm cacbonyl trong Nhóm SVTH Trang 5 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn phân tử, đa số phản ứng loại này là sự tấn công nucleophyl của tác nhân vào nguyên tử C ở nhóm cacboxyl, tiếp theo là sự cắt đứt liên kết C - O. Acid axetic là một axit yếu ( pka = 4,76 ở 25 0 C) có thể tạo muối với hầu hết các kim loại. Sau đây là một số tính chất hóa học của acid axetic: I.3.1. Tính axit: Cấu tạo của nhóm cacbonyl còn chưa xác định cụ thể nhưng thông thường được biểu diễn như sau: Do nhóm hydroxyl gắn trực tiếp với nhóm cacbonyl, chụi ảnh hưởng của nhóm cacbonyl , liên kết O – H phân cực về phía oxy nên proton phân ly dễ dàng hơn. Vì vậy acid axetic có tính axit mạnh hơn rượu nhiều: CH 3 – COOH → CH 3 – COO - + H + Acid axxetic tác dụng với bazơ , đẩy acid cacbonic ra khỏi muối của nó: CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa +H 2 O I.3.2. Phản ứng xảy ra ở nguyên tử cacbon của nhóm cacbonyl: • Phản ứng este hóa: CH 3 COOH + SOCl 2 → CH 3 COCl +HCl + SO 2 • Khử hóa acid axetic: CH 3 COOH + 3H 2 → C 2 H 6 + 2H 2 O ( xúc tác Ni) I.3.3. Phản ứng decacbonyl hóa: CH 3 COOH → CH 4 + CO 2 (xúc tác NaOH, CaO) I.3.4. Tác dung với các kim loại tạo muối axetat: 2CH 3 COOH + Mn → (CH 3 COO) 2 Mn + H 2 I.3.5. Tạo acid peraxetic: Một trong các phương pháp điều chế acid peraxetic là oxy hóa acid axetic bằng hydro peraxit: CH 3 COOH + H 2 O 2 → CH 3 COOOH + H 2 O Phản ứng này xảy ra với sự có mặt của xúc tác H 2 SO 4 ( 10 – 20 % trọng lượng). Nhóm SVTH Trang 6 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn I.3.6. Phản ứng thế Halogen vào gốc hydrocacbon: Clo hóa acid axetic ở 90 – 100 0 C với sự có mặt của xúc tác S, I, P: I.3.7. Phản ứng với cid benzoic: Sự tổng hợp duy nhất trên cơ sở acid axetic là sự điều chế axeton phenol khi cho hơi của hỗn hợp acid axetic và acid benzoic đi qua xúc tác ThO 2 , MnO 2 ở 400 – 500 0 C: CH 3 COOH + C 6 H 5 COOH → C 6 H 5 COCH 3 + CO 2 + H 2 O Axeton phenol có mùi dễ chụi được sử dụng trong công nghiệp hương liệu để sản xuất xà phòng thơm. I.3.8. Phản ứng với C 2 H 2 tạo thành monome vinyl axetat: CH 3 COOH + C 2 H 2 → CH 2 =CHOCOCH 3 Tác dụng với axetylen trong sự có mặt của Hg ở nhiệt độ 30 – 85 0 C sẽ tạo thành etyl diaxetat: 2CH 3 COOH + C 2 H 2 → CH 3 CH(OCOCH 3 ) 2 I.3.9. Phản ứng loại nước tạo thành anhydric axetic: Dehydrat hóa 2 phân tử acid axetic trên xúc tác P 2 O 5 đẻ điều chế anhydric axetic, từ đó sản xuất tơ axetat và sợi nhân tạo: Nhóm SVTH Trang 7 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn I.3.10. Acid axetic bền với các tác nhân oxy hóa mạnh như acid cromic, pemanganat: Tính chất này được ứng dụng để tinh chế acid axetic khỏi các tạp chất hữu cơ. Khi cho hơi acid axetic qua xúc tác oxyt hoặc cacbonat Ca, Ba, Mg … ở 400 0 C ta được aceton: 2CH 3 COOH → (CH 3 ) 2 CO + CO 2 + H 2 O I.3.11. Khi có mặt các muối của acid sunfuric, hơi acid axetic bị phân hủy ở dưới nhiệt độ 300 0 C tạo thành metanol và oxit cacbon: CH 3 COOH → CH 3 OH + CO I.3.12. Acid axetic còn có thể tạo thành metan, khí cacbonic: CH 3 COOH → CH 4 + CO 2 I.4. Ứng dụng: Acid axetic có nhiều ứng dụng quan trọng trong đó sản xuất Vyny axetat chiếm 49%, sản xuất axetat xenlulo chiếm 16%, sản xuất dung môi Terephatalic acid, dimetyl Terephatalat ( TPA/DMT) chiếm 12% còn lại là các ứng dụng khác. II. Các phương pháp sản xuất acid Axetic: Để sản xuất axit axetic, người ta có thể đi từ những nguồn nguyên liệu khác nhau, bằng các phương pháp khác nhau như: phương pháp tổng hợp, phương pháp hoá học gỗ, phương pháp vi sinh. Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu sử dụng acid axetic ngày càng lớn thì hiện nay hướng chủ yếu để sản xuất acid axetic là bằng phương pháp tổng hợp. Hướng quan trọng nhất để tổng hợp acid axetic là: - Tổng hợp metanol và CO ( cacbonyl hoá metanol) . - Oxy hoá trực tiếp các HC no. - Quá trình oxy hoá axetaldehyt. Ngoài ra acid axetic còn thu được khi oxy hoá cacbua hydoro, trong đó acid axetic là một sản phẩm phụ. Nhưng phương pháp chủ yếu vẫn là đi từ axetaldehyt. II.1. Công nghệ tổng hợp acid axetic từ metanol và cacbon monoxyt: II.1.1. Giới thiệu: Công nghệ sản xuất acid axetic từ metanol và cacbon monoxyt ở nhiệt độ và áp suất cao được hãng BASF đưa ra từ rất sớm(1913) dựa trên phản ứng: Nhóm SVTH Trang 8 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn CH 3 OH + CO → CH 3 COOH , ∆H 298 = - 138,6 KJ/mol Điều kiện tiến hành khắc nghiệt về nhiệt độ và áp suất cộng với sự có mặt của các chất ăn mòn mạnh (các hợp chất iodua) đã ngăn cản việc thương mại hoá công nghệ này. Năm 1914, các nghiên cứu của REPPE(BASF) cho thấy rằng các kim loại nhóm VIII xúc tác có hiệu quả cho quá trình cacbonyl hoá. Điều này dẫn đến việc ra đời và phát triển công nghệ nhiệt độ và áp suất cao (250 0 C và 70MPa ) với xúc tác coban iodua. Quá trình này được BASF đưa vào áp dụng năm 1960 tại Luwig Shafen (CHLB Đức). Công suất ban đầu là 3.600 tấn/năm. Sau đó tăng lên 10.000 tấn/năm vào năm 1964 và 35.000 tấn/năm vào năm 1970. Năm 1981 công suất đạt 45.000 tấn/năm. Năm 1966, Borden chemical có khởi động xây dựng một nhà máy sản xuất acid axetic trên cơ sơ công nghệ BASF tại Geimak ( Bang Louisiana, Mỹ) với năng suất ban đầu là 45.000 tấn/năm sau đó tăng lên 64.000 tấn/năm vào năm 1981. Năm 1968, Monsanto công bố một khám phá mới. Xúc tác rhodi (Rh) với hoạt tính và độ chọn lọc rất cao cho phản ứng cacbonyl hoá metanol(MeOH) thành acid axetic. Metanol có thể cacbonyl hoá ngay cả ở áp suất thường với hiệu suất chuyển hoá là 99% đối với metanol và 90% đối với cacbon monoxyd. Quá trình có sử dụng xúc tác này được áp dụng năm 1970 tại bang Texas_Mỹ. Công suất ban đầu là 135.000 tấn/năm, sau đó tăng lên 180.000 tấn/năm vào năm 1975. Điều kiện tiến hành quá trình Monsanto mềm hơn so với quá trình BASF (3 MPa và 180 0 C ) . II.1.2. Bản chất hoá học và điều kiện phản ứng: Bản chất hoá học của cả hai quá trình của BASF và Monsanto là tương tự nhau nhưng động học thì khác nhau. Trong cả hai quá trình này có hai dạng xúc tác quan trọng, một liên quan tới xúc tác cacbonyl kim loại và một liên quan đến chất kích hoạt iodua. Quá trình BASF sử dụng cacbonyl coban làm xúc tác với chất kích động iodua CoI 2 được dung để tái sinh tại chỗ Co 2 (CO) 8 và HI. Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào áp suất riêng phần của cacbon monoxit và nồng độ metanol. Hiệu suất thu acid axetic đạt 90% đối với metanol và 70% đối với cacbon monoxit . Nhóm SVTH Trang 9 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn Cơ chế phản ứng như sau: Co 2 (CO) 8 + H 2 O + CO → 2Co(CO) 4 H + CO 2 (1) CH 3 OH + HI CH 3 I + H 2 O (2) HCo(CO) 4 H + + [Co(CO) 4 ] - (3) [Co(CO) 4 ] - + CH 3 I CH 3 Co(CO) 4 + I - (4) CH 3 Co(CO) 4 CH 3 – C – Co(CO) 3 (5) O CH 3 -C-Co(CO) 3 + CO CH 3 -C-Co(CO) 4 (6) O O CH 3 -C-Co(CO) 4 + HI CH 3 COI + H + + [Co(CO) 4 ] - (7) O CH 3 COI + H 2 O → CH 3 COOH + HI (8) Sản phẩm phụ của BASF là CH 4 , CH 3 CHO, C 2 H 5 OH, C 2 H 5 COOH, CO 2 . Khoảng 3,5% CH 3 OH phản ứng mất mát dưới dạng metan, 4,5% dưới dạng sản phẩm phụ lỏng, 2% dưới dạng khí thải. Khoảng 10% CO nguyên liệu bị biến đổi thành CO 2 theo phản ứng chuyển hoá khí hơi nước. CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (9) II.1.3. Sơ đồ công nghệ của BASF: Cacbon monoxit, metanol (chứa 60% dimetyl este), xúc tác tuần hoàn, xúc tác mới, metyl Iodua tuần hoàn (từ tháp rửa) được đến thiết bị phản ứng áp suất cao (2). Một phần của nhiệt phản ứng được dùng để đun nóng sơ bộ nguyên liệu, phần nhiệt còn lại được tiêu tán dọc theo ống phản ứng. sản phẩm được làm lạnh và đưa đến thiết bị phân ly áp suất cao (4). Khí thải được đưa vào tháp rửa (14) phần lỏng được giãn nở tới áp suất 0,5 – 1Mpa trong thiết bị phân ly áp suất trung bình (5). Khí thoát ra cũng được vào tháp rửa (14), phần lỏng từ thiết bị phân ly áp suất trung bình được đưa đến buồng giãn nở (6). khí ra khỏi buồng được đưa đến thiết bị rửa (15). Khí từ thiết bị rửa và tháp rửa là khí thải. Cả thiết bị rửa và tháp rửa đều dùng metanol nguyên liệu để thu hồi metyl Iodua và các hợp chất Iodua dễ bay hơi khác. Dung dịch metanol này được đưa trở lại thiết bị phản ứng. Thành phần khí thải ( % thể tích) CO : 65 – 75%, CO 2 : 15 - 20%, CH 4 : 3 - 5% và hơi metanol. Nhóm SVTH Trang 10 [...]... thiết bị cũng phải thích hợp Nhóm SVTH Trang 22 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn Chương II: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID AXETIC CÁC GIAI ĐOẠN CỦA QUY TRÌNH SẢN XUẤT I Quá trình sản xuất acid axetic từ axetaldehyt được tiến hành qua 3 giai đoạn: - Oxy hóa axetaldehyt Tinh cất sản phẩm thô Làm sạch sản phẩm khỏi tạp chất I.1 Giai đoạn oxy hóa axetaldehyt... Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn II.4 So sánh các phương pháp sản xuất acid axetic: Nói chung các phương pháp sản xuất acid axetic nói trên thì mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng mà dựa vào đó các nhà công nghệ sẽ lựa chọn phương pháp tốt nhất phù hợp với yêu cầu của mình Để so sánh các phương pháp, ta xét về mặt hiệu quả của quá trình và đặc biệt là giá thành sản phẩm... dẫn I.2 Giai đoạn tinh cất sản phẩm thô ( sản phẩm lỏng): Do đặc điểm sản phẩm lỏng đi ra là hỗn hợp của nhiều sản phẩm, vì vậy ta phải tiến hành tinh chế để loại các sản phẩm không cần thiết, thu về sản phẩm acid axetic đậm đặc và tinh khiết dựa vào đặc điểm hóa lý của chúng khác nhau Giai đoạn này được tiến hành trong tháp tinh cất Nhóm SVTH Trang 24 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S... Chương III: TÍNH TOÁN I Các số liệu ban đầu: Năng suất của quy trình sản xuất acid axetic: 30.000 tấn/năm Nguyên liệu ban đầu: Axetaldehyt : 99% trọng lượng Axetatmangan : 6% trọng lượng Nhóm SVTH Trang 27 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn Paradehyt : 2% trọng lượng Nước : 0.3% trọng lượng Hiệu suất chung của quá trình : 97.5% Tổn thất acid axetic : 3% Thành phần của xúc... giờ II.2 Tính tiêu hao nguyên liệu: Từ năng suất thiết kế ta có lượng sản phẩm ( acid axetic tính bằng Kg) được sản xuất trong mỗi giờ là: Năng suất thực tế: Kg/h) Khi tiến hành làm việc trong thiết bị phản ứng diễn ra quá trình oxy hoá với các phản ứng chính sau: CH3CHO + 0,5O2  CH3COOH Nhóm SVTH Trang 28 (1) Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn 2CH3CHO + 1,5O2  CH3COOCH3... CH3COOH Acid không no dễ bị oxy hóa biến đổi thành peraxit Ví dụ khi oxy hóa acid crotonic nhận được CH3COOH và acid oxalic CH3CH=CH-COOH + 2O2  CH3COOH + 9H2C2O4 Sau đó acid oxalic bị đốt nóng để oxy hóa tạo thành khí CO2 và H2O II SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ Nhóm SVTH Trang 25 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn Sơ đồ dây chuyền sản xuất acid axetic bằng phương pháp oxy hoá axetaldehyt... từ tháp làm khô cho qua tháp (4), ở đó acid propinic được tách ra dưới dạng sản phẩm đáy Sản phẩm đỉnh là acid axetic được đưa tới tháp làm sạch cuối cùng (5) Acid axetic có độ tinh khiết cao được lấy ra dưới dạng hơi giữa tháp ,sản phẩm đỉnh và đáy được tuần hoàn lại thiết bị phản ứng Nhóm SVTH Trang 12 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn II.1.5 Đánh giá phương pháp của... ở tháp làm khô được đưa đến tháp làm sạch lần cuối, ở đó acid axetic được lấy ra ở đỉnh tháp, sản phẩm đáy tháp được đưa đén tháp tách cặn(12) Sản phẩm đỉnh của tháp này được đưa tới tháp tách nước, sản phẩm đáy chứa 50% khối lượng acid propinic được đưa đi thu hồi Nhóm SVTH Trang 11 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn II.1.4 Công nghệ của hãng Monsanto: Cacbon monoxit... 6,47(Kg/h) Vậy tổng lượng oxy cần là: Nhóm SVTH Trang 30 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn 3245,44 + 71,4 + 8,65 + 25,96 + 64,9 + 6,47 = 3422,82 (Kg/h) Giả sử oxy dùng cho quá trình là oxy kỹ thuật với nồng độ là 99,5% và mức độ chuyển hoá của oxy trong quá trình là 97% Khi đó lượng oxy kỹ thuật dùng cho quá trình là: 3546,41(Kg/h) Vậy thành phần của oxy kỹ thuật là: O2... được lọc với sản phẩm thô tuần hoàn lại ( sản phẩm thô quay trở lại thiết bị phản ứng) Sản phẩm của thiết bị phản ứng được dẫn vào tháp thu hồi axetaldehyt (2) ( andehyt được tuần hoàn) Sau đó tách metyl axetat ở tháp (3) có nhiệt độ sôi thấp Tại tháp (4) nước được tách ra ở trên đỉnh bằng quá trình chưng cất đẳng phí và sản phẩm đi ra với độ tinh khiết trên 99%, hiệu suất chuyển hóa 96% Sản phẩm phụ . Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn MỤC LỤC Nhóm SVTH Trang 1 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUY TRÌNH . CO 2 . Nhóm SVTH Trang 17 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn II.4. So sánh các phương pháp sản xuất acid axetic: Nói chung các phương pháp sản xuất acid axetic nói trên. axetic. Nhóm SVTH Trang 2 Thiết Kế Quy Trình Sản Xuất Acid Axetic GVHD: Th.S Nguyễn Văn Toàn Năm 1910, hầu hết các acid axetic được sản xuất từ việc chưng cất gỗ từ sản phẩm trung gian là rượu chưng