Tiểu Luận Công Nghệ Sản Xuất Nguyên Liệu Axetylene

Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu Lời nói đầu Công nghệ tổng hợp hữu cơ- hoá dầu ngành công nghiệp có bớc thay đổi phát triển không ngừng, đặc biệt vào năm cuối kỷ 20 Công nghệ hữu cơ- hoá dầu trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn, bên cạnh phát triển không ngừng số nguyên liệu ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ- hoá dầu, song không nhắc đến nguyên liệu axêtylene , nguyên liệu có đặc tính quan trọng để tổng hợp vinylaxêtat Axêtylene đợc sử dụng phổ biến cho ngành tổng hợp hoá dầu ngành công nghiệp khác Nguyên liệu axêtylene góp phần tạo thay đổi lớn cấu phát triển chủng loại chất lợng sản phẩm ngành tổng hợp hữu hoá dầu Ngày nguyên liệu axêtylene đợc sử dụng với mục đích chủ yếu làm nguyên liệu cho tổng hợp sản phẩm hữu hoá dầu ngành công nghiệp khác Do nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm có sẵn thiên nhiên dễ sử dụng quy mô công nghiệp đại, nên nhu cầu sử dụng nguyên liệu axêtylene ngày tăng nhanh Cùng với phát triển đất nớc nói chung, nh phát triển không ngừng ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ- hoá dầu nói riêng, nguyên liệu axêtylene đợc ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, công nghiệp sản xuất khác nguyên liệu thiếu trình tổng hợp vinylaxêtat sản phẩm hữu khác vv Vấn đề đợc đặt nay, phải có đầu t để phát triển khoa học kỹ thuật cải tiến dây chuyền công nghệ sản xuất nguyên liệu axêtylene Cho nên vấn đề phát triển khoa học - kỹ thuật, hoàn thiện dây chuyền công nghệ để sản xuất nguyên liệu axêtylene từ nguyên liệu sẵn có nớc cần thiết Không đáp ứng đợc nhu chất lợng số lợng sản phẩm cho ngành công nghiệp mà đem lại lợi nhuận cao trình sản xuất, góp phần đẩy nhanh tăng trởng phát triển kinh tế quốc dân Song để nguyên liệu axêtylene, thực bớc vào vận hội ngành công nghệ tổng hợp hữu -hoá dầu Việt Nam hội nhập với ngành công nghiệp khác khu vực giới, vấn đề nghiên cứu, triển khai công nghệ sản xuất axêtylene từ nguyên liệu sẵn có nớc cần thiết Từ ta tạo dây chuyền công nghệ thiết bị hợp lý để sản xuất nguyên liệu Phạm Hải Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu axêtylene đáp ứng đợc yêu cầu chất lợng sản phẩm nh tiêu kỹ thuật nhằm phục vụ nhu cầu lâu dài nớc hớng tới xuất sang nớc khu vực giới I.thành phần tính chất axêtylene: Axêtylene chất khí không màu, dạnh tinh khiết có mùi ete yếu, ngng tụ T = - 83,80C, P=102 Mpa Nhiệt độ tới hạn T0=35,50C, áp suất tới hạn P=6,04 Mpa Nó có giới hạn nổ hỗn hợp với không khí lớn từ : 20-81% thể tích C 2H2 hỗn hợp với ôxy là:2,8-7,8% thể tích C2H2 Độ nguy hiểm nổ axêtylene gia tăng phân rã thành chất đơn giản toả nhiều nhiệt C2H2 Phạm Hải 2C +H2 H298= -226,7 Kj / mol Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu Để phòng tránh nổ ngời ta thờng giới hạn áp suất sản xuất axêtylene ngành tổng hợp khác Giới hạn không nguy hiểm 0.2 Mpa bắt buộc phải làm việc dới áp suất, ngời ta làm loãng axêtylene cách cho Nitơ vào, chất phản ứng Khi nén axêtylene ngời ta dùng máy nén khí axêtylene đặc biệt, có vận tốc chuyển dịch thấp, mức độ nén nhỏ nhiệt độ khí sau bậc máy nén khí không 100 0C Khi tính toán thiết bị ống dẫn cần ý đến hệ số an toàn độ bền Tính chất quan trọng khác axêtylene khả hoà tan lớn nhiều so với khí hydrocacbon khác.Trong thể tích nớc điều kiện 200C hoà tan đợc thể tích axêtylene, 60 0C hoà tan 0.37 thể tích, độ hoà tan giảm dung dịch muối Ca(OH)2, độ hoà tan axêtylene tăng nhiều chất lỏng hữu 200C áp suất không khí Nó tan ( theo thể tích axêtylene thể tích dung môi) : Trong metanol : 11.2 , Dimetylformamid : 32 Trong axeton : 23 , p-metylpirolidin : 37 Độ tan axêtylene có tính chất quan trọng để điều chế tách khỏi hỗn hợp với khí khác II sản xuất axêtylene: Có phơng pháp sản xuất axêtylene là: Phơng pháp từ cacbuacanxi Phơng pháp hydrocacbon 1.Chế biến axêtylene từ cacbuacanxi: Cacbuacanxi thu đợc từ ôxit canxi cốc lò hồ quang điện phản ứng thu nhiệt mạnh mẽ đòi hỏi nguồn lợng điện dự trữ lớn phần tử qui định giá thành axêtylene sản xuất Khi phân rã cacbuacanxi nớc theo phản ứng toả nhiệt ta thu đợc axêtylene Phạm Hải CaO + 3C CaC2 + CO CaC2 +2H2 C2H2 + Ca(OH)2 H298=-127,1 KJ/mol Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu Từ 1Kg cacbuacanxi kỹ thuật có chứa tạp chất cốc, ôxit canxi chất khác thu đợc: 230-280 Lít axêtylene Mà theo lý thuyết từ 1Kg CaC cần tạo thành 380 Lít C2H2 Khi phân rã CaC2 cần phải tuân thủ số điều kiện trình thực bình thờng Phản ứng phản ứng không đồng nhất, vận tốc phụ thuộc vào khích thớc hạt cacbua, đặc biệt tăng dùng cacbua kích thớc hạt nhỏ bụi cacbua Khối phản ứng phải khuấy trộn hạt cacbua tạo thành lớp ngăn phân rã cacbua dẫn đến cháy cục Cần phải hút nhiệt khỏi vùng phản ứng đặn để đảm bảo cho axêtylene khỏi khả bị polyme hoá bị phân rã Chế biến axêtylene từ hydrocacbon: Ngời ta thu đợc axêtylene từ CH4 parafin khác cách nhiệt phân nhiệt độ cao theo phản ứng: 2CH4 C2H2 + 3H2 -H0298=-376 Kj/mol C2H6 C2H2 + 2H2 -H0298= -311 Kj/mol Đây phản ứng thu nhiệt cân chúng, đợc chuyển dịch bên phải T0=1000-13000C Trong thực tế với mục đích tăng vận tốc phản ứng phải cần nhiệt độ lớn 1500-16000C CH4 với hydrocacbon lỏng 12000C Chế biến axêtylene phơng pháp tơng đối phức tạp xảy phản ứng phụ chủ yếu phân huỷ C 2H2 thành C H, phản ứng phụ mãnh liệt nhiệt độ T0=10000C đạt vận tốc lớn 1200-16000C nghĩa đạt tới nhiệt độ yêu cầu để có đợc axêtylene Kết tạo thành phản ứng liên tiếp, axêtylene tạo thành bị phân huỷ thành H C (muội than) 2CH4 3H2 C2H2 + 3H2 2C +H2 III giới thiệu chung vinylaxetat: Lần vinylaxetat đợc công bố sáng chế vào năm 1952, miêu tả trình sơ chế điều chế ethyldine khỏi axêtylene axit axêtic Vinylaxêtat vốn sản phẩm phụ trình sản suất, ứng dụng monomer polyvinylaxêtat công nghiệp phát triển vào năm 1925 trình sản xuất đợc tiến hành Việc sản xuất vinylaxêtat nhanh chóng phát triển mạnh giới vào khoảng năm 1950 Phạm Hải Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu Vinylaxêtat có công thức hoá học CH 2=CHOCOCH3 gọi tắt VA, monomer quan trọng công nghiệp chất dẻo sợi tổng hợp vinylon, VA đợc dùng để sản xuất sơn, keo dán có độ bền cao, bền với hoá chất chất ôyxy hoá Công nghiệp sản xuất VA giới không ngừng tăng lên, chẳng hạn Nhật vào: Năm 1960 sản xuất : 72.000 VA Năm 1965 : 120.000 VA Năm 1970 : 160.000 VA 1.Tính chất vật lý vinylaxetat : VA chất lỏng không màu, dễ cháy, ngửi có mùi thơm dễ chịu ngửi lâu có mùi mạnh gây sốc VA có nhiệt độ sôi T=730C, nhiệt độ đóng rắn T=-840C, trọng lợng riêng:0,9343 tan nớc (2,5%) tan rợu etylic dietyl ete.ở nhiệt độ thờng VA ổn định dễ bị trùng hợp Các tính chất lý học VA đợc thể bảng sau: Tính Chất Giá Trị Nhiệt độ sôi (0C) 72,7 Nhiệt độ chảy (0C) -100 ữ -93 Trọng lợng (20/20) 0,9338 Chỉ số khúc xạ 1,3952 Độ nhớt (0C, Cp) 0,42 Nhiệt độ cháy (0F) 15-23 Độ bốc hơi(7200C,Cal/g) 90,6 Độ polyme hoá (Kcal/mol) 21,3 Nhiệt độ tới hạn(0C) 252 Phạm Hải Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu áp suất tới hạn(Psi) 609 Tỷ trọng(g/ml) 0,324 nhiệt độ 200C dung dịch VA đợc hoà tan nớc là: 2,0-2,4% Trong lợng nớc hoà tan VA : 0,9-1% nhiệt độ 500C tính hoà tan nớc VA > 0,1% so với nhiệt độ 20 0C Tuy nhiên tính hoà tan nớc VA lại tăng gấp đôi khoảng: 2% Tính chất hoá học vinylaxetat: Phản ứng hoá học quan trọng VA polyme hoá gốc tự (free-radical polymerization): VA trùng hợp cho ta polyvinyl axetat monome có giá trị nCH2= CHOCOCH3 {-CH2- CH-}n OCOCH3 Khi đồng trùng hợp VA với vinyl clorua ta thu đợc loại chất dẻo vinylit dùng làm màng mỏng , sơn , vật liệu vv Thuỷ phân poly VA có axit tham gia ta thu đợc rợu polyvinylic polyvinylaxetat + -{CH2-CHOCOCH3-}n +nH2O H -{CH2- CHOH-}n +nCH3COOH Ta thuỷ phân phần (ví dụ 50% nhóm axetat) sản phẩm dùng làm màng vật liệu giả da Khi thuỷ phân hoàn toàn ta đợc rợu polyvinylic dùng để sản xuất sợi tổng hợp vinylon(vinol) Quá trình polymer hoá đợc thực oxít hữu vô cơ, có sử dụng chất hoạt động bề mặt azo thực hệ thống redox(gồm chất hữu kim loại ).Với điều kiện ánh sáng xạ lợng cao Theo số thống kê polymer hoá thực nhờ chế anion cation nhng phơng pháp không phổ biến hiệu Phạm Hải Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu trình cha cao Trong trình polymer bị kìm hãm phát triển chủ yếu hydrocacbon thơm, hợp chất nitro, hợp chất amin hay ôxi hoá, muối đồng hay poly olefin liên hợp VA đợc polymer hoá khối phản ứng dạng dung dịch hoà tan nhũ tơng VA polymer hoá mạnh với vài monomer, chất khác không phản ứng Các phản ứng hoá học khác VA đợc thực phản ứng từ este từ hợp chất chứa liên kết đôi Do lợng acohol có este Tuy nhiên lại tạo đặc tính riêng biệt mà este thờng vốn không có, VA bị thuỷ phân tạo axit axêtic có mặt xúc tác H+ + -{CH2-CHOH-}n +nCH3COOH n{-CH2-CHOCOCH3-}n +nH2O H IV sản xuất vinylaxêtat: Có phơng pháp để sản xuất VA: Phơng pháp thứ 1: dùng axêtylene làm nguyên liệu, có bổ sung axit axetic, phơng pháp đợc sử dụng rộng rãi lâu nhất: CH3COOH + HC CH CH3COOCH=CH2 Phơng pháp đợc tiến hành pha lỏng pha Nhng công nghiệp trình sản xuất VA chủ yếu đợc tiến hành pha Phơng pháp thứ dùng ethylene làm nguyên liệu, có bổ sung axit axetic, có mặt xúc tác Pd ôxy tham gia trình phản ứng: CH3-COOH +H2C=CH2 +0.5O2 CH3COOCH=CH2 +H2O Phơng pháp đợc thực pha pha lỏng Phơng pháp thứ trình hai bớc Trong axetic anhydrit đợc kết hợp với acetaldehyle để tạo ethylidene diaxetate chất sau đợc nhiệt phân trình sản xuất VA Phạm Hải CH3CHO + (CH3CO)2O CH3CH(OCOCH3)2 CH3CH(OCOCH3)2 CH2=CHOCOCH3 +CH3COOH Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu Cho đến cách vài năm công nghiêp điều chế VA theo phơng pháp từ axetylene, phản ứng đợc tiến hành pha lỏng hay pha khí Quá trình tiến hành pha lỏng có mặt H 2SO4 sulfat thuỷ ngân, với sản phẩm VA, trình tạo sản phẩm phụ etyliden diaxetat: CH CH + CH3COOH CH3COO-CH=CH2 +28,3Kcal CH2=CH-O-COCH3 +CH3COOH CH3-CH(OCOCH3)2 +6,2Kcal Ngoài có nhiều sản phẩm phụ khác, để giảm bớt phản ứng phụ ngời ta dùng số xúc tác khác nh sulfor axit hữu muối thuỷ ngân chúng, cho thêm BF3 vào để tăng hoạt tính khả lựa chọn xúc tác, hạ thấp nhiệt độ phản ứng số nớc ngời ta dùng xúc tác có thành phần : HgO 4g BF3=1-1,5g HF=0,5g Trong 1Kg axit axetic tham gia phản ứng Nhiệt độ phản ứng trì khoảng 60-750C, nhiệt độ thấp vận tốc phản ứng nhỏ ,VA tạo thành bị giữ lại dung dịch xúc tác trùng hợp Nhiệt độ cao sản phẩm phụ tạo thành nhiều Quá trình tổng hợp VA pha lỏng tiến hành thiết bị dạng tháp đợc làm thép không rỉ , hỗn hợp axit axetic khan anhydric axêtic cho vào tháp, axêtylene đợc thổi từ đáy tháp lên VA với C 2H2 cha phản ứng sản phẩm phụ thoát đỉnh tháp đem ngng tụ tinh luyện Quá trình tổng hợp VA pha lỏng có nhiều nhợc điểm: hao tốn xúc tác, xúc tác độc, ăn mòn thiết bị hiệu suất thấp, lợng etyliden diaxêtat tạo thành tơng đối nhiều , ngày phơng pháp tổng hợp VA pha lỏng hầu nh không dùng công nghiệp Để khắc phục nhợc điểm trên, ngời ta tiến hành tổng hợp VA pha khí Các xúc tác đợc nghiên cứu sử dụng là: sulfat thuỷ ngân, sulfat kiểu sulfat cadmia, axêtat thuỷ ngân, axêtat kẽm, axêtat cadmia cromat kim loại Nhng tốt axetat kẽm , axetat cadmia mang than hoạt tính oxyt nhôm hay silicagen cho ta hiệu suất cao dễ khống chế trình Xúc tác axetat kẽm đợc chuẩn bị theo phơng pháp khô 100 phần trọng lợng than tẩm 70 phần dung dịch muối kẽm đem sấy khô.Than hoạt tính có kích Phạm Hải Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu thớc hạt từ :1,5-2,5 mm hay từ 1,5-3,5 mm Lợng axêtat kẽm than nh lợng xúc tác dùng cho 1lít C 2H2 ảnh hởng nhiều đến hoạt tính xúc tác, khả chuyển hoá axit axetic Khi tăng lợng xúc tác từ 10- 30g cho lít C 2H2 hiệu suất chuyển hoá axit axetic tăng, nhng lợng xúc tác 10g hiệu suất chuyển hoá nhỏ lớn 30g hiệu suất chuyển hoá trình giảm Các nguyên nhân làm giảm hoạt tính xúc tác axetylene VA trùng hợp tạo thành polyme bao phủ bề mặt xúc tác, trùng hợp phản ứng toả nhiều nhiệt gây đun nóng cục làm cho xúc tác bị phân huỷ, axetylene không có lẫn chất gây ngộ độc xúc tác Phạm Hải Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu Sự phụ thuộc % chuyển hoá CH3COOH vào lợng xúc tác % CH3COOH chuyển hoá 100 90 80 70 60 50 10 20 30 g xt/lít C2H2 Nhiệt độ phản ứng ảnh hởng nhiều đến phần trăm chuyển hoá axit axêtic Nhiệt độ thích hợp cho xúc tác axêtat kẽm từ : 180-2300C Sự phụ thuộc % chuyển hoá CH3COOH vào nhiệt độ % CH3COOH chuyển hóa 100 90 80 70 60 0C 170 180 190 Phạm Hải 200 10 nhiệt độ phản ứng Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu Tỷ số C2H2/CH3COOH khống chế từ :3,5-5,1 nh trình pha lỏng, phản ứng pha khí tạo thành sản phẩm phụ etyliden diaxetat nhng hơn, có axêton phân huỷ axit axetic: 2CH3-COOH CH3-CO-CH3 + CO2 +H2O axetaldehyt tạo thành vinylaxetat bị nớc phân huỷ sản phẩm trùng hợp axetylene vinylaxetat Cơ chế phản ứng tác dụng axetylene với axit axêtic pha khí có xúc tác muối axetat kẽm mang than hoạt tính đợc giải thích : axetylene tác dụng với muối kẽm tạo thành phức trung gian sau chuyển hoá thành VA hoàn nguyên xúc tác : OH CH CH + Zn2+ CH CH +CH3COOH {CH=CH O=C-CH3} Zn2+ Zn2+ CH2=CH-OCOCH3 + Zn2+ Quá trình sản xuất VA pha dùng nguyên liệu axetylene, axetylene đợc phun qua axit axetic nhiệt độ đảm bảo cho chất phản ứng trạng thái Thông thờng, trình sản xuất đợc thực nhiệt độ: T0=70-800C áp suất P=4-5Psi Thiết bị bay đợc gia nhiệt điều kiện nhiệt độ T=180-2100C trớc cho qua chất phản ứng có tham gia xúc tác Nhiệt độ gia nhiệt sơ phụ thuộc vào tuổi thọ chất xúc tác, nhiệt độ cao giai đoạn cuối chất xúc tác,chất xúc tác đợc cho qua thiết bị phản ứng mà trình trao đổi nhiệt xảy Phản ứng xảy áp suất 2-3Psi vận tốc không gian từ :300-400 hr-1 để chuyển hoá 80% axit axetic Trong suốt trình diễn phản ứng nhiệt độ tăng từ :5-100C hiệu suất đạt đợc là:92-98% axetylene 95-99% axit axetic đợc chuyển hoá, tuổi thọ chất xúc tác vài tháng Sản phẩm VA đợc lọc nhờ chng cất thiết bị phản ứng, thiết bị có vai Phạm Hải 11 Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu trò tách axetylene cha phản ứng axit axetic để đem tái sinh, sản phẩm phụ trình acetaldehyde ethylidene diacetate Thiết bị phản ứng đợc làm thép không rỉ điều kiện hoạt động chất phản ứng ăn rỉ Trong trình hoạt động ta phải tránh cho kim loại đồng tiếp xúc trực tiếp với monomer sau chng cất, tính kìm hãm đồng trình polyme hoá Tuy nhiên nồi cất đồng đợc sử dụng để kìm hãm trình polyme hoá thời gian chng cất Muối cacmi(Cd) đợc dùng làm chất xúc tác trình phản ứng có sử dụng nguyên liệu ban đầu acetylene axit acetic pha có sử dụng chất mang khác: silicagel, nhôm hoạt tính Trong trình tổng hợp VA từ acetylene, mà khí acetylene đợc thổi vào phản ứng sản phẩm VA bị acetylene cha phản ứng đợc chuyển đến vùng riêng biệt Nhất thiết phải tránh để VA lâu vùng phản ứng tiếp tục phản ứng để tạo sản phẩm phụ là: ethylidene diacetat Ethylidene diacetat đợc tạo dù chiếm từ 10-30% nhng điều mà không mong muốn trình phản ứng V chế trình tổng hợp va từ axetylene: Khi tổng hợp VA từ axetylene có mặt axit axêtic xúc tác cho trình axêtat kẽm chất mang than hoạt tính Quá trình đợc thực pha khí nhiệt độ T=170-2200C Cơ chế phản ứng bao gồm giai đoạn hấp phụ hoá học exetylene để tạo thành phức với ion kẽm, sau công phân tử axetylene đợc hoạt hoá ion axetat cuối tác dụng với axit acetic CH CH + CH3COOH CH2=CHOCOCH3 Chất xúc tác trình là: axetat kẽm chất mang than hoạt tính Chất xúc tác: Zn2+(OAC)-2/C* Giai đoạn1: Chất xúc tác hấp phụ hoá học axetylene để tạo thành phức Zn2+(OAC)-2 Zn2+(OAC)-2 + C2H2 Tại phức axêtat: Phạm Hải HC CH có chuyển vị để phân tử axetylene đợc hoạt hoá ion 12 Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu Zn2+(OAC)-2 HC CH Zn+OAC* CH = CHOAC Giai đoạn2: Sau chuyển vị tác dụng với phân tử ACOH để tạo sản phẩm hoàn nguyên lại xúc tác Zn+OA*C CH = CHOAC + ACOH CH2= CHOAC + Zn2+(OAC)-2 Giai đoạn đầu xảy với vận tốc lớn nhiều so với giai đoạn thứ hai.Tuy nhiên cần phải có lợng d axetylene so với axetic để hạn chế tối đa tạo thành etyiden diaxetat Một sản phẩm phụ khác trình axetaldehyd, đợc tạo thuỷ phân axetylene Ngoài có lợng axeton sinh trình xêton hoá axít: 2CH3- COOH CH3-CO-CH3 + CO2 + H2O Để tránh phát triển mạnh phản ứng phụ để tăng mạnh suất thiết bị phản ứng cần phải giữ độ chuyển hoá axit axetic mức độ vừa phải (60%) hiệu suất VA đạt từ :95-98% tính theo axit axetic 92-95% tính theo axetylene O O Trong : AC : CH3- C OAC : CH3- C O VI sơ đồ công nghệ trình tổng hợp va từ axêtylene: Phạm Hải 13 Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu C2H2 p AcOH n ớc mềm nhẹ AcOH C2H2 tuần hoàn VA chất ổn định hydroquinol sản phẩm nặng EDA AcOH tuần hoàn Thiết bị tạo hỗn hợp C2H2 +ACOH (tỷ lệ C2H2/ACOH =4:1) điều kiện làm việc tháp :T=750C, P=1,5 at Thiết bị phản ứng ống chùm Nồi hơi_tận dụng nhiệt phản ứng gia nhiệt phản ứng Thùng chứa sản phẩm lỏng Tháp làm lạnh hấp thụ VA ACOH_C2H2 phản ứng Tháp tách sản phẩm nhẹ axetaldehyt_C2H2 phản ứng Tháp tách sản phẩm VA Tháp tách ACOH phản ứng Thuyết minh dây chuyền công nghệ: Axêtylene axetylene tuần hoàn đợc cho vào thiết bị trộn hỗn hợp (1) sang thiết bị phản ứng ống chùm (2), sau cho sang thiết bị bốc axit axetic (3) để tận dụng nhiệt phản ứng, axit axetic axit axetic tuần hoàn đợc trộn lẫn Phạm Hải 14 Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu thiết bị (1) Trong thiết bị (1) trì mức cố định nhiệt độ 75 0C, áp suất 1,5 at Sau thổi axetylene qua axit axetic với vận tốc điều chỉnh sẵn cho axetylene bão hoà axit axetic với tỷ số cần thiết Hỗn hợp khí đun nóng cho qua thùng chứa sản phẩm lỏng (4), dùng khí sản phẩm nóng để cung cấp nhiệt, sau đa vào thiết bị làm lạnh hấp thụ (5), dùng chất làm lạnh để khống chế nhiệt độ Khí sản phẩm qua thiết bị (4) cho vào thiết bị tách sản phẩm nhẹ axetaldehyt (6) để phân riêng bụi xúc tác.VA sản phẩm khác dùng phơng pháp hấp thụ hay ngng tụ bậc để tách riêng, thiết bị ( ) làm lạnh nớc, sau thiết bị ( ) ( ) dùng nớc muối để làm lạnh đến 150C -200C Việc làm lạnh bậc cho phép tiết kiệm chất làm lạnh nhiệt độ thấp Phần ngng tụ lấy thiết bị (4) đa vào thiết bị (5) tách riêng axetylene, dùng bơm tuần hoàn để bơm vào thiết bị trộn (1), phần khí tuần hoàn đem làm trình có tích tụ khí trơ VA ngng tụ đa vào thùng chứa đa tinh luyện Để tránh VA trùng hợp cần cho thêm hydroquinol trớc tinh luyện Trớc hết ta cần tách sản phẩm có nhiệt độ sôi thấp (axetaldehyt, axeton) sau tách VA khỏi axit axetic đem sử dụng Còn đáy tháp (8 ) sản phẩm nặng EDA Hiệu suất VA đạt cao 95-99% so với axit axetic 92-95% so với axetylene Để sản xuất VA cần 0.333 axetylene 0.750 axit axetic Cách không lâu Liên Xô phát minh phơng pháp tổng hợp VA từ etylene, phơng pháp có nhiều triển vọng từ etylene nguyên liệu rẻ tiền axêtylene, trình phản ứng đơn giản CH2=CH2 + CH3- COOH + 0.5O2 CH3-COO-CH=CH2 +H2O Phản ứng tiến hành môi trờng axit axetic, dùng xúc tác PdCl2 Sản phẩm phụ etyliden diaxêtat CH2=CH2 +2CH3- COOH CH3=CH(OCOCH3)2 + 2H+ Phạm Hải 15 Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu Và axetatdehyt tạo thành tác dụng etylene với nớc phản ứng điều chế VA sinh CH2=CH2 +H2O CH3-CHO + 2H+ Ngoài xúc tác clorua palladi, số xúc tác khác đợc đề nghị sử dụng nh : clorua liti, clorua đồng, axetat liti, axetat palladi mang chất mang vv số nớc ngời ta điều chế VA từ axetaldehyt anhydric axetic qua giai đoạn trung gian tạo thành etyliden diaxetat CH3CHO + (CH3CO)2O CH3-CH(OCOCH3)2 CH3-CH(OCOCH3)2 135 C CH2=CHOCOCH3 +CH3COOH So sánh phơng pháp sản xuất VA ta thấy phơng pháp trực tiếp điều chế VA từ etylene phơng pháp kinh tế nhanh chóng đợc áp dụng rộng rãi công nghiệp Kết luận Trên em trình bày số chế sơ đồ công nghệ tổng hợp VA từ nguyên liệu ban đầu axetylene có tham gia axit axetic đợc áp dụng giới Từ sơ đồ công nghệ ta lựa chọn sơ đồ công nghệ thích hợp cho việc tổng hợp sản phẩm VA sản phẩm khác Việt Nam, nh vấn đề tiềm nguyên liệu công nghệ sản xuất ngành tổng hợp hữu cơ- hoá dầu Việt Nam Với tiềm nguyên liệu sẵn có nớc việc thiết kế dây chuyền công nghệ thích hợp sản xuất hy vọng đem lại nguồn lợi kinh tế cho đất nớc Trong phạm vi tiểu luận em xin đa số kết luận về: Tầm quan trọng sản phẩm VA đợc sản xuất từ axetylene công nghệ tổng hợp hữu cơ- hoá dầu, nh việc sử dụng sản phẩm VA làm nhiên liệu phục vụ cho ngành công nghiệp khác phục vụ cho nhu cầu đời sống hàng ngày Phạm Hải 16 Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu Từ đó, mang lại nguồn lợi kinh tế góp phần vào tăng trởng phát triển kinh tế quốc dân đất nớc Tài liệu tham khảo Wolfgang- Gerhartz Ullmans Encyclopedia of Industrial Chemistry NXB VCH:Verlagsgsells Chaft MBH D-6940 Weinheim ,1987 The Research Association for C1 Chemistry Progress in C1 Chemistry in Japan-394 trang NXB: Toranomon, Minato-Ku,Tokyo-1989 Hydrocarbon Processing, vol 77- no- 4, April 1998 Tổng hợp hữu cơ- hoá dầu NXB: Đại Học Bách Khoa- Thành Phố Hồ Chí Minh Tác giả : Phan Minh Tân- tập Tổng hợp hữu cơ- hoá dầu NXB: Đại Học Bách Khoa- Thành Phố Hồ Chí Minh Tác giả : Phan Minh Tân- tập Phạm Hải 17 Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu Phạm Hải 18 [...]... tổng hợp sản phẩm VA và các sản phẩm khác ở Việt Nam, cũng nh các vấn đề về tiềm năng nguyên liệu và các công nghệ sản xuất trong ngành tổng hợp hữu cơ- hoá dầu ở Việt Nam Với tiềm năng về nguyên liệu sẵn có trong nớc thì việc thiết kế các dây chuyền công nghệ thích hợp trong sản xuất hy vọng đem lại nguồn lợi về kinh tế cho đất nớc Trong phạm vi một bài tiểu luận em chỉ xin đa ra một số kết luận về:... pháp sản xuất VA ta thấy phơng pháp trực tiếp điều chế VA đi từ etylene là phơng pháp kinh tế nhất do đó rất nhanh chóng nó sẽ đợc áp dụng rộng rãi trong công nghiệp Kết luận Trên đây em đã trình bày một số cơ chế và sơ đồ công nghệ tổng hợp VA từ nguyên liệu ban đầu là axetylene có sự tham gia của axit axetic đang đợc áp dụng trên thế giới Từ sơ đồ công nghệ đó ta có thể lựa chọn sơ đồ công nghệ thích... trọng của sản phẩm VA đợc sản xuất từ axetylene trong công nghệ tổng hợp hữu cơ- hoá dầu, cũng nh trong việc sử dụng sản phẩm VA làm nhiên liệu phục vụ cho các ngành công nghiệp khác và phục vụ cho nhu cầu đời sống hàng ngày Phạm Hải 16 Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu Từ đó, mang lại những nguồn lợi về kinh tế góp phần vào sự tăng trởng và phát triển của nền kinh tế quốc dân và của đất nớc Tài liệu tham... : do axetylene tác dụng với muối kẽm tạo thành phức trung gian và sau đó chuyển hoá thành VA và hoàn nguyên xúc tác : OH CH CH + Zn2+ CH CH +CH3COOH {CH=CH O=C-CH3} Zn2+ Zn2+ CH2=CH-OCOCH3 + Zn2+ Quá trình sản xuất VA trong pha hơi dùng nguyên liệu là axetylene, axetylene đợc phun qua axit axetic ở nhiệt độ đảm bảo cho các chất phản ứng luôn trong trạng thái hơi Thông thờng, quá trình sản xuất. .. axetic và đem đi sử dụng Còn ở đáy tháp (8 ) là sản phẩm nặng EDA Hiệu suất của VA đạt rất cao 95-99% so với axit axetic và 92-95% so với axetylene Để sản xuất 1 tấn VA cần 0.333 tấn axetylene và 0.750 tấn axit axetic Cách đây không lâu ở Liên Xô đã phát minh ra phơng pháp tổng hợp VA từ etylene, đây là phơng pháp có nhiều triển vọng vì đi từ etylene là nguyên liệu rẻ tiền hơn axêtylene, quá trình phản... phản ứng ống chùm 3 Nồi hơi_tận dụng nhiệt phản ứng và gia nhiệt phản ứng 4 Thùng chứa sản phẩm lỏng 5 Tháp làm lạnh hấp thụ VA bằng ACOH_C2H2 về phản ứng 6 Tháp tách sản phẩm nhẹ axetaldehyt_C2H2 về phản ứng 7 Tháp tách sản phẩm VA 8 Tháp tách ACOH về phản ứng Thuyết minh dây chuyền công nghệ: Axêtylene mới và axetylene tuần hoàn đợc cho vào thiết bị trộn hỗn hợp (1) rồi sang thiết bị phản ứng ống... tuần hoàn đợc trộn lẫn Phạm Hải 14 Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu trong thiết bị (1) Trong thiết bị (1) duy trì mức cố định và nhiệt độ 75 0C, áp suất 1,5 at Sau đó thổi axetylene đi qua axit axetic với vận tốc đã điều chỉnh sẵn sao cho hơi axetylene bão hoà axit axetic với tỷ số cần thiết Hỗn hợp khí đun nóng và cho qua thùng chứa sản phẩm lỏng (4), dùng khí sản phẩm nóng để cung cấp nhiệt, sau.. .Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu Tỷ số C2H2/CH3COOH khống chế từ :3,5-5,1 cũng nh trong quá trình pha lỏng, phản ứng trong pha khí tạo thành sản phẩm phụ etyliden diaxetat nhng ít hơn, ngoài ra còn có axêton do phân huỷ axit axetic: 2CH3-COOH CH3-CO-CH3 + CO2 +H2O và axetaldehyt tạo thành do vinylaxetat bị nớc phân huỷ sản phẩm trùng hợp của axetylene và vinylaxetat Cơ chế của phản ứng tác dụng axetylene. .. ứng nhiệt độ sẽ tăng từ :5-100C hiệu suất đạt đợc là:92-98% axetylene và 95-99% axit axetic đợc chuyển hoá, tuổi thọ của chất xúc tác là vài tháng Sản phẩm VA đợc lọc nhờ chng cất trong các thiết bị phản ứng, những thiết bị này có vai Phạm Hải 11 Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu trò tách axetylene cha phản ứng và axit axetic để đem tái sinh, sản phẩm phụ của quá trình chính là acetaldehyde và ethylidene... Giai đoạn1: Chất xúc tác sẽ hấp phụ hoá học axetylene để tạo thành phức Zn2+(OAC)-2 Zn2+(OAC)-2 + C2H2 Tại phức axêtat: Phạm Hải HC CH có sự chuyển vị để phân tử axetylene đợc hoạt hoá bằng ion 12 Tiểu luận tổng hợp hữu cơ-hoá dầu Zn2+(OAC)-2 HC CH Zn+OAC* CH = CHOAC Giai đoạn2: Sau khi chuyển vị nó sẽ tác dụng với phân tử ACOH để tạo sản phẩm và hoàn nguyên lại xúc tác Zn+OA*C CH = CHOAC + ACOH