Vinyl clorua Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHN

Vinyl clorua Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHN Vinyl clorua Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHN Vinyl clorua Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHN Vinyl clorua Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHN Vinyl clorua Tiểu luận Công nghệ tổng hợp hợp chất trung gian Nguyễn Hồng Liên ĐHBKHN

Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan Vinyl Clorua………………………… 1.1 Lịch sử hình thành Vinyl Clorua…………………………… 1.2 Cung cầu sản lượng Vinyl Clorua giới .5 1.3 Tính chất vật lý Vinyl Clorua………………………… 1.4 Tính chất hóa học Vinyl Clorua……………………… 10 1.4.1 Phản ứng nối đôi……………………………………… 10 1.4.2 Phản ứng nguyên tử Clo………………………… 10 1.4.3 Phản ứng oxy hóa……………………………… 11 1.4.4 Phản ứng tự phân hủy……………………………… 11 Chương Các trình sản xuất Vinyl Clorua…………… 13 2.1 Tổng quan sản xuất Vinyl Clorua…………………… 13 2.2 Phương pháp cộng HCl vào Axetylen 15 2.2.1 Nguyên liệu 16 2.2.2 Các yếu tố 16 2.3 Phương pháp Clo hóa etylen cracking EDC 21 2.3.1 Sản xuất EDC phương pháp Clo hóa Etylen 21 2.3.2 Cracking EDC để sản xuất VC 24 2.4 Quá trình kết hợp nguyên liệu Etylen Axetylen .26 2.5 Quá trình sản xuất VC phương pháp Oxy clo hóa .30 2.5.1 Qúa trình chuyển hóa axit HCl thành Cl2 31 2.5.2 Quá trình oxyclo hóa 31 Chương 3: Kết luận 49 Tài liệu tham khảo .52 Nhóm Công nghệ tổng hợp HCTG Nhóm GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên LỜI MỞ ĐẦU Đất nước ta có nhiều than dầu mỏ, có tài nguyên khoáng sản phong phú, lại giàu thực vật nhiệt đới, nguyên liệu dồi để phát triển công nghiệp hoá chất Cùng với tiến khoa học kĩ thuật giới, đất nước ta đẩy mạnh phát triển ngành công nghiệp mũi nhọn, ngành nghành hoá chất Trong năm qua, hàng trăm nhà máy hoá chất xây dựng, nhiều sở đào tạo cán sở nghiên cứu khoa học phát triển không ngừng lớn mạnh với nhịp độ xây dựng chủ nghĩa xã hội nước nhà Cùng với phát triển ngành khai thác dầu khí, ngành công nghiệp hoá chất nói chung ngành công nghiệp chế biến sản phẩm dầu mỏ nói riêng không ngừng lớn mạnh Song song phát triển với ngành hoá dầu nay, ngành polyme lâng lên tầm cao Các sản phẩm polyme ứng dụng rộng rãi công nghiệp đời sống Đặc biệt coi nguyên liệu để sản xuất vật liệu có tính đáp ứng yêu cầu ngành kĩ thuật cao mà nguyên liệu khác đáp ứng Một polyme có ý nghĩa to lớn polyvinylclorua Poly-vilylclorua (PVC) loai chất dẻo có nhiều tính chất tốt: ổn định hoá học cao, bị ăn mòn phá huỷ H2SO4 , HCl có khả co dãn độ bền tương đối lớn, có tính cách điện, không thấm nước, không bị phá huỷ gặp nước, lại dể nhuộm Do tính chất tốt vậy, PVC dùng để sản xuất loại ống dẫn chất hoá học, làm vật liệu lót bên thiết bị hoá học làm việc nhiệt độ thấp thay thép không dỉ hợp kim Trong công nghiệp điện PVC dùng sản xuất loại dây bọc, dụng cụ cho vô tuyên điện PVC dùng xây dựng dể lát sàn, tường cách âm, Nhóm Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên dụng cụ gia đình, bàn, ghế, tủ PVC gia công với loại chất hoá dẻo cho ta loại màng mỏng dùng làm áo mưa, vải bọc v v Để sản xuất PVC cần phải có vinylclorua Khoảng 95 vinylclorua giới sử dụng để tổng hợp PVC, phần lại ứng dụng trình sản xuất dung môi đặc biệt, chất làm lạnh, công nghiệp tổng hợp hoá chất Đồng trùng hợp VC với monome khác vinilydenclorit CH = CCl2, vinyl axetat CH2 = CHOCOCH3, acrylnitril CH2 = CHCN tạo thành polyme giá trị Vinylclorua dùng để sản xuất sợi hoá học clorin, sơn chịu ăn mòn Với tính quan trọng trên, ngành sản xuất vinylclorua không ngừng mở rộng cải tiến trình công nghệ Hiện sản xuất nhiều Mỹ nước Tây Âu Nhóm Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VINYL CLORUA 1.1 Lịch sử hình thành Vinyl clorua Vinylclorua sản phẩm thông dụng quan trọng công nghệ hoá học Người ta sử dụng vinyl clorua (VC) làm chất trung gian để trùng hợp thành polyvinyl clorua (PVC) hay đồng trùng hợp với monome khác để tạo sản phẩm polyme khác Quá trình điều chế VC vào năm 1830-1834 mà V.Regnault tiến hành thực phản ứng khử HCl Dicloetan môi trường kiềm rượu khả trùng hợp vinylclorua tác dụng ánh sáng phát vào năm 1872 Baumann Vào năm 1911 hai nhà bác học F.klatte Rollet nghiên cứu phản ứng C2H2 HCl sau năm nhờ phản ứng điều chế xúc tác HgCl2 Griesheim – Elektron, sản phẩm PVC công nghiệp vào năm 1930 theo phương pháp F.Klatte sử dụng phản ứng C2H2 HCl để tạo VC Thời gian gần đây, nguồn cung cấp cao su tự nhiên sẵn có giá thành rẻ khoa học chưa phát triển nên VC có ứng dụng hạn chế Trong chiến tranh giới thứ hai, nguồn cung cấp cao su tự nhiên giảm VC cần để tổng hợp thành PVC phát triển thành qui mô lớn Anh Mỹ Quá trình sản xuất VC từ C2H2 đòi hỏi cung cấp nhiều lượng để sản xuất nguyên liệu axetylen Do nhà hoá học nghiên cứu phương pháp sản xuất VC từ nguyên liệu rẻ tiền hơn, nguyên liệu Etylen vào năm 1940-1945 Ngày nay, 90% trình sản xuất VC từ etylen sử dụng trình liên hợp: etylen-điclo etan- oxy-điclo etan - Vinyl clorua Vì trình thuận lợi điều kiện tiến hành điều kiện kinh tế Nhóm Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên 1.2 Cung cầu sản lượng Vinyl Clorua giới  Thị trường giới - Sản lượng VC giới: Trong thập kỉ qua thị trường VC giới phát triển nhanh chóng gắn liền với thị trường PVC Sản lượng VC toàn cầu vào năm 2000 33,4 triệu tấn, công suất tăng lên 40 triệu năm 2009 Dự báo sản lượng VCM năm 2020 đạt 47 triệu tăng 14% Hình 1: Sản lượng VC giới qua năm - Nhu cầu VCM giới: Nhu cầu VCM toàn giới năm 2000 đạt 20,7 triệu Với tốc độ tăng trưởng từ năm 2000 đến năm 2009 3,8% sản lượng VCM năm 2009 đạt 29 triệu Dự kiến tốc độ tăng trưởng nhu cầu VCM từ năm 2009 đến năm 2020 5,4% Nhóm Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Hình 2: Nhu cầu VC giới qua năm Hình 3: Nhu cầu VC theo khu vực năm 2010 Năm 2010 nhu cầu châu Á - Thái Bình Dương lớn nhất, Bắc Mỹ Nhu cầu VC châu Á - Thái Bình Dương năm 2010 16,4 triệu chiếm 56,4% Nhu cầu VC Bắc Mỹ 5,9 triệu chiếm 20,3% Châu Âu có nhu cầu 4,8 triệu VC, Nam Trung Mỹ, với nhu cầu 1,2 triệu Nhóm Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Trung ông 0,8 triệu Nhu cầu VC phụ thuộc nhiều vào sản lượng nhu cầu PVC có 95% VC dùng để sản xuất PVC  Thị trường nước Tại Việt Nam nhu cầu VC chủ yếu để sản xuất PVC Hiện có hai nhà máy sản xuất PVC : + TPC Vina (tiền thân Mitsui Vina) thành lập năm 1998 Công suất TPC Vina 100000 tấn/năm Dây chuyền sản xuất thứ hai TPC Vina vào hoạt động từ cuối năm 2008 với công suất 90000 tấn/ năm + Nhà máy sản xuất PVC thứ hai (Liên doanh Petronas Malaysia với Bà Rịa – Vũng Tàu) có công suất 100000 tấn/năm Hình 4: Biểu đồ cung- cầu PVC nước ta Như vậy, năm 2011 Việt Nam phải nhập PVC nhu cầu tiếp tục tăng năm Mặt khác nguồn nguyên liệu VC để sản xuất PVC chủ yếu dựa vào nguồn nhập Như tiềm để phát triển ngành hóa dầu nói chung sản xuất VC nói riêng lớn Nhóm Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên 1.3 Tính chất vật lý Vinylclorua Khối lượng phân tử : 62,5 Khối lượng riêng 14,20C : 0,969g/cm3 200C áp suất -300C : 0,91g/cm3 : 51 kPa -200C : 78 kPa -100C : 115 kPa 00C : 165 kPa 100C : 243 kPa 200C : 333 kPa 300C : 451 kPa 400C : 600 kPa 500C : 756 kPa Nhiệt phản ứng H0298 (khí) : 35,2kJ/mol Nhiệt dung riêng Nhóm lỏng, 200C : 1,352 kJ/kg.0K hơi, 200C : 0,86kJ/kg.0K Nhiệt hoá 259,80K : 20,6kJ/mol áp suất tới hạn : 5600kPa Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Nhiệt độ tới hạn : 429,80K độ nhớt -400C : 0,34 x10-3Pa.s -100C : 0,25 x10-3Pa.s 200C : 0,19 x10-3Pa.s Hằng số điện môi 17,20C : 6,26 sức căng bề mặt -300C : 23,87 dyn/cm -200C : 23,87 dyn/cm -100C : 23,87 dyn/cm ẩn nhiệt hoá : 79,53 cal/g Nhiệt nóng chảy : 18,14 cal/g Điểm nóng chảy : -153,70C Giới hạn nổ không khí 250C :  22 V Độ tan nước 200C : 0,11kl Nước tan VC -150C : 300g/kg Điểm sôi 760mmHg : -13,90C Vinylclorua nhiệt độ áp suất thường chất khí không màu, có mùi ete VC dẽ bắt lửa, có điểm bốc cháy thấp dẽ tạo hỗn hợp nổ với oxi không khí Nó tan nước chủ yếu tan dung môi hữu như: axeton, etylic, hydrocacbon thơm, hydrocacbon thẳng Nó có tính gây mê ete, nhiên độ độc hại không cao CCl4, clopren Nhóm 10 Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên  Xúc tác sử dụng có độ chọn lọc cao, lượng xúc tác sử dụng thấp, lượng xúc tác bị theo sản phẩm ít,nhiệt thu hồi cao  Ít gây ô nhiễm môi trường, cần thổi khí  Độ tin cậy cao, bảo trì thấp + Quá trình cracking EDC  Hiệu suất chuyển hóa cao, gây ô nhiễm môi trường  Lượng nhiệt cung cấp thấp, trình thu hồi nhiệt cao nhiệt độ thấp hơm Thời gian giũa hai lần đốt cốc lớn Sơ đồ công nghệ: a Công nghệ Shin-Etsu Chemical Shin-Etsu Chemical công ty có thị phần sản lượng PVC lớn giới Việc sản xuất PVC thường kèm với sản xuất nguồn nguyên liệu EDC VCM Quy trình sản xuất VCM với đặc trưng công nghệ sử dụng thiết bị xúc tác cố định trình oxy-clo hóa, tác nhân oxy hóa không khí oxy cho thiết bị oxy-clo hóa Đặc điểm: Nhóm 40 Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên - Sơ đồ sản xuất đơn giản - Quá trình clo hóa áp dụng công nghệ HTC có độ chuyển hóa hiệu suất cao - Sản phầm có độ tinh khiết cao, tận dụng HCl cho trình oxy-clo hóa - Tiết kiệm lượng Quá trình oxy clo hóa sử dụng thiết bị xúc tác cố định tốn diện tích chi phí chế tạo Sơ đồ công nghệ Thuyết minh: Quá trình sản xuất VCM gồm hai giai đoạn chính: Giai đoạn sản xuất EDC hai trình song song: etylen pha trộn với clo để sản xuất EDC phương pháp clo hóa trực tiếp nhiệt độ cao Và trình oxy-clo hóa tận dụng HCl từ giai đoạn trình từ trình khác khu vực Quá trình oxy clo hóa etylen sản xuất EDC sử dụng hai thiết bị xúc tác cố định Tại thiết bị thứ sử dụng tác nhân oxy hóa không khí không đòi hỏi tuần hoàn lại khí chưa phản ứng Tại thiết bị thứ với tác nhân oxy hóa oxy đòi hỏi phải dùng dư etylen để tránh tạo hỗn hợp nổ tránh trình oxy hóa sâu Khí etylen chưa phản ứng tách tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng Nguồn EDC thô từ hai trình clo hóa oxy-clo hóa đưa tinh chế, trước tiên rửa sau tách sản phẩm nhẹ sản phẩm nặng (sản phẩm phụ trình) Nhóm 41 Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Giai đoạn thứ hai: EDC đưa vào lò cracking nhiệt độ cao ộ chuyển hóa trình 50% Sản phẩm HCl sinh từ trình cracking EDC tách tháp tách HCl đưa tuần hoàn lại trình oxy-clo hóa Lượng EDC chưa phản ứng tách tháp tách EDC tuần hoàn lại thiết bị rửa Sản phẩm VCM đưa vào bể chứa sản phẩm đưa sang trình sản xuất PVC bán I Thiết bị phản ứng loại lớp xúc tác tầng sôi a Công nghệ Mitsui công ty Mitsui Chemical – Nhật Bản Quy trình sản xuất VCM kết hợp công nghệ Mitsui sử dụng công nghệ clo hóa nhiệt độ cao (HTC) kết hợp công oxyclo hóa sử dụng thiết bị xúc tác tầng sôi với tác nhân oxy hóa oxy tinh khiết Sơ đồ công nghệ: Thuyết minh: Quá trình sản xuất EDC: - Etylen oxy tinh khiết HCl từ trình cracking EDC đưa vào thiết bị xúc tác tầng sôi Nhiệt phản ứng tách sản xuất nước áp suất cao EDC thô đưa qua tháp lạnh làm kiềm trước qua thiết bị lắng đưa vào bể chứa - Quá trình sử dụng oxy nguyên chất n n dùng lượng dư etylen lớn, etylen dư tách nén cho tuần hoàn lại thiết bị phản ứng + EDC thô từ bể chứa đưa sang thiết bị tách nước để làm khô với EDC từ trình clo hóa trực tiếp EDC đưa tinh chế Quá trình tinh chế EDC: Nhóm 42 Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên - EDC thô đầu ti n đưa sang thiết bị tách sản phẩm nhẹ sau đưa sang thiết bị tách EDC Tại thiết bị EDC, EDC đỉnh đưa sản xuất VCM - Một phần EDC sản phẩm nặng từ thiết bị tách EDC đáy tháp đưa sang thiết bị tách sản phẩm nặng Sản phẩm nặng tách đáy EDC tách tuần hoàn trở lại Quá trình sản xuất VCM: - EDC tinh khiết đưa vào lò cracking EDC sản xuất VCM Nhiệt độ lò khoảng 500oC ÷ 550oC độ chuyển hóa 50%÷60% Sản phẩm đưa làm lạnh, qua thiết bị tách HCl tuần hoàn làm nguyên liệu cho trình oxy-clo hóa - EDC chưa phản ứng VCM đưa sang tháp tách VCM EDC tách đáy cho tuần hoàn trở lại trình tinh chế VCM đưa qua tháp rửa kiềm b Công nghệ Vinnolit công ty Vinnolit Gmbh & Co KG Vinnolit Gmbh & Co KG thành lập vào năm 1993 liên doanh hai công ty Hoechst AG Wacker Chemie GmbH có 60 năm kinh nghiệm lĩnh vực sản xuất vinyl Năm 2000 Advent International Công ty lớn giới quản lý đầu tư công ty mua lại Vinnolit Công nghệ Vinnolit sản để sản xuất VCM etylen điclorua (EDC) từ etylen, clo oxy, áp dụng quy trình oxy-clo hóa với lớp xúc tác tầng sôi Sơ đồ công nghệ Vinnolit: Nhóm 43 Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên - Thiết bị clo hóa trực tiếp 2.Thùng chứa EDC 3.Thiết bị cracking EDC 4.Thiết bị bốc 5.Tháp 6.Tách nhanh 7.Chưng tách HCl 8.Chưng tách VCM 9.Tách HCl 10.Thiết bị oxyclo hóa 11.Trao đổi nhiệt bên 12.Lọc xúc tác 13.Tháp 14.Tách khí 15.Thùng chứa 16.Tách nước 17.Tách sản phẩm nhẹ 18.Tách sản phẩm nặng 19.Gia nhiệt đáy 20.Ngưng tụ 21.Thiết bị trao đổi nhiệt Thuyết minh: - Nguyên liệu etylen clo trộn đưa vào thiết bị clo hóa trực tiếp (1) có thiết kế độc đáo với chữ U nối với bình tách lỏng - khí nằm ngang Phản ứng xảy nhiệt độ 120oC áp suất khoảng 1÷2,5 bar, tạo thành EDC với độ tinh khiết cao 99,5%, sau EDC ngưng tụ, đưa vào thùng chứa để tách khí dư khỏi EDC, chuẩn bị đưa vào thiết bị cracking - Quá trình oxy clo hóa Vinnolit sử dụng oxy từ trình tách oxy từ không khí Trong thiết bị oxy clo hóa (10), khí HCl tuần hoàn, oxy etylen sục vào lớp xúc tác Khí oxy vừa đủ thiết bị phản ứng đảm bảo cho nồng độ khí tuần hoàn nằm giới hạn cháy nổ Một lượng nhỏ khí thải khí trơ CO2 lẫn HCl tuần hoàn từ trình tách HCl (7) Hỗn hợp phản ứng bao gồm C2H4, HCl O2 chuyển hóa thiểt bị phản ứng tầng sôi tạo thành EDC, phản ứng tỏa nhiệt mạnh, nhiệt độ 200oC÷230oC áp suất từ 2-5 bar Giải nhiệt phản ứng vòng làm lạnh bên thu hồi để sản xuất nước thiết bị trao đổi nhiệt (11) Khí phản ứng qua thiết bị lọc xúc tác (12), xúc tác dạng bột tách Hỗn hợp khí phản ứng nóng đưa vào tháp (13), lượng lớn nước tách nhờ ngưng tụ tháo đáy EDC từ tháp làm lạnh, ngưng tụ (14) để tách khí thải EDC với axit nước sau tách khí đưa vào thùng lắng(15) EDC nặng lấy dưới, nước HCl tách tuần hoàn lại đỉnh tháp (13) - EDC thô đưa qua tổ hợp tinh chế EDC gồm tháp chưng tách nước (16), chưng tách phần nhẹ (17), chưng tách phần nặng (18) để đạt độ tinh khiết yêu cầu trước đưa vào thiết bị craking - Dòng EDC từ trình clo hóa trực tiếp với dòng EDC từ trình oxy clo hóa vừa làm trộn với trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm sau craking từ đỉnh tháp (5) nhằm tận dụng nhiệt trước vào thiết bị cracking Trong thiết bị craking, nguyên liệu EDC gia nhiệt sơ bộ, bốc thiết bị bốc (4) EDC gia nhiệt nhiều lần hóa bên nên giảm đáng kể hình thành cốc Sau quay lại thiết bị phản ứng lúc phản ứng cracking xảy nhiệt độ 520oC, với độ chuyển hóa tạo thành VC 60% theo EDC - Sau hỗn hợp phản ứng trao đổi nhiệt với chất tải nhiệt thiết bị bốc (4) đưa vào tháp (5) Tại EDC sản phẩm nặng tách đáy tuần hoàn lại tháp chưng (17),VC lấy từ đỉnh làm lạnh, ngưng tụ nhiều Nhóm 44 Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên lần đưa vào tháp chưng tách HCl (7) HCl lấy phần lớn đỉnh đưa tuần hoàn lại thiết bị oxy clo hóa (10), h n hợp sản phẩm từ đáy (7) đưa vào tháp chưng tách VCM, EDC sản phẩm phụ tiếp tục tách tuần hoàn lại (17) hỗn hợp phản ứng chủ yếu VC qua tháp chưng tách HCl nhằm tách triệt để HCl xuống < 1ppm Trong tháp chưng tách HCl, hỗn hợp đỉnh tách ẩm để tránh ăn mòn quay trở lại tháp chưng HCl, VCM có độ tinh khiết cao 99% lấy đáy Ưu điểm: - Thiết bị xúc tác tầng sôi không sợ nhiệt cục - Cấu tạo thiết bị đơn giản, lò phản ứng dây làm mát chế tạo thép cacbon có độ bền cao - Chi phí sản xuất thấp: xúc tác có tuổi thọ phục vụ không hạn chế, tỷ lệ hao hụt thấp nhờ hệ thống xyclon hiệu cao (ti u hao 20 gam xúc tác/ EDC) - Hiệu suất phản ứng cao: (98,5% etylen, 99% HCl khan, 94% oxy) - An toàn: oxy phối trộn với HCl khan bên thiết bị phản ứng nạp vào tầng sôi độc lập với etylen Hàm lượng oxy dòng hồi lưu khoảng 0,5% (thể tích), giới hạn cháy nổ Thiết bị phản ứng oxy-clo xúc tác tầng sôi Thiết bị phản ứng xúc tác tầng sôi làm việc T = 200oC ÷ 230oC, P = 0,2 ÷ 0,5 MPa Nhiệt phản ứng tách để sản xuất nước thể dòng nhiệt khỏi thiết bị Nguyên liệu vào thiết bị phản ứng phụ thuộc vào lượng HCl tuần hoàn từ trình cracking EDC Tỷ lệ HCl/etylen 1,8 O2/ etylen 0,45 Quá trình sử dụng oxy tinh khiết dùng dư etylen, etylen dư tách tuần hoàn lại thiết bị phản ứng Thiết bị cracking EDC tạo VC Nhóm 45 Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Quá trình cracking EDC sản xuất VCM tiến hành pha khí xúc tác với nhiệt độ áp suất cao (T= 530oC, P=2025 kPa) Dòng nguyên liệu vào ban đầu trao đổi nhiệt với dòng khỏi thiết bị phản ứng nhằm tận dụng nhiệt điều chỉnh nhiệt độ lò phản ứng Quá trình tiến hành lò cracking nhiệt với nhiên liệu khí nhiên liệu nhà máy - Thiết bị clo clo hóa etylen sản xuất EDC theo công nghệ Vinnolit II Nhóm So sánh công nghệ 46 Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên a So sánh công nghệ sử dụng thiết bị xúc tác cố định xúc tác tầng sôi: Công nghệ với thiết bị Công nghệ với thiết bị xúc xúc tác tầng sôi tác cố định Ưu điểm -điều kiện phản ứng mềm -cấu tạo thiết bị đơn giản, dễ điều khiển -nhiệt độ đồng hơn, -chi phí đầu tư ban đầu thấp tránh nhiệt cục -dễ tách nhiệt phản ứng -ít sản phẩm phụ -độ chuyển hóa nguyên liệu độ chọn lọc cao Nhược điểm -thiết bị phản ứng phức -điều kiện phản ứng khắc tạp nghiệt -xúc tác chế độ tầng sôi -dễ bị nhiệt cục vì đòi hỏi độ đồng cần có biện pháp phân độ bền học cao bố nhiệt -chi phí đầu tư ban đầu -sử dụng nhiều thiết bị phản cao ứng tốn diện tích vốn đầu tư lớn -khó tách nhiệt phản ứng -nhiều sản phẩm phụ hơn, độ chuyển hóa độ chọn lọc thấp Do ưu điểm công nghệ sử dụng thiết bị xúc tác tầng sôi công nghiệp trình sản xuất EDC phương pháp Oxy-clo hóa chủ yếu sử dụng công nghệ b So sánh công nghệ trường hợp xúc tác tầng sôi Nhóm 47 Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Công nghệ sản xuất VC đảm bảo thu sản phẩm EDC VC có độ tinh khiết cao với nguyên liệu đầu etylen Quy trình công nghệ tối ưu sản xuất EDC VC dự án trình sản xuất VC theo phương pháp liên hợp clo hóa trực tiếp, oxy clo hóa etylen cracking EDC Quy trình liên hợp đảm bảo việc thu hai sản phẩm EDC VCM đạt ti u kĩ thuật với dây truyền sản xuất qua tối ưu hóa sản xuất chi phí Tiêu chí lựa chọn công nghệ sản xuất VC liên hợp :  Hiệu suất thu hồi EDC cao  EDC thu từ trình sản xuất có độ tinh khiết cao làm nguyên liệu cho cracking sản xuất VCM đạt ti u kĩ thuật EDC thương phẩm mà tốn lượng cho trình tinh chế  Sản phẩm VCM có độ tinh khiết cao  Có khả thích hợp với thay đổi thành phần nguyên liệu  Chi phí đầu tư chi phí vận hành thấp  Tiết kiệm lượng  Quá trình vận hành ổn định, độ an toàn cao  Ít gây ô nhiễm môi trường  Công nghệ có quyền kiểm chứng Các công nghệ phổ biến nhà cung cấp quyền tối ưu hóa hiệu suất chất lượng sản phẩm chính, tiêu tốn lượng chi phí sản xuất Kết luận: Từ trình trình bày ta lựa chọn công nghệ Vinnolit sản xuất EDC VCM có ưu điểm sau: Công nghệ Vinnolit thuộc quyền công ty Vinnolit Gmbh & Co KG có thị phần lớn giới - Tiêu tốn lượng tận dụng nhiệt toả phản ứng clo hóa trực tiếp oxy clo hóa; tận dụng HCl tạo thành nên xử lý môi trường; không dùng axetylen phí cho trình giảm từ 2530% - Đặc biệt công nghệ Vinnolit có nhiều ưu điểm so với công nghệ khác: - Độ an toàn hoạt động cao, hệ thống điều khiển đại - Hiệu kinh tế cao: - Vốn đầu tư, chi phí vận hành bảo trì thấp - Điều kiện phản ứng tối ưu; tiêu thụ lượng thấp Nhóm 48 Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên số hoạt động cao (số ngày hoạt động/ năm) - Chỉ tiêu kĩ thuật: - Hiệu suất, độ chuyển hóa trình cao: clo hóa (98,5% theo clo); oxy clo hóa (99% theo etylen) - Sản phẩm có độ tinh khiết cao: EDC (99,9%), VCM (99%, HCl < 1ppm) - Độ linh hoạt cao (khả thích ứng với công suất vượt công suất tối đa thiết kế) - Mức độ ô nhiễm thấp, lượng nước thải với hàm lượng EDC/VC < ppm Nhóm 49 Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN Ngành công nghiệp hoá chất ngày phát triển không ngừng cung cấp cho sản phẩm cho đời sống ngành khoa học kĩ thuật khác Quá trình sản xuất Vinylclorua cung cấp cho nghành vật liệu polyme mà nguyên liệu để sản xuất sợi hoá học Clorin (sợi chịu ăn mòn ), sản xuất dung môi hữu cơ, hợp chất hữu cơ, thuốc trừ sâu Trong thập niên 1998 – 2008 sản lượng VC Trung Quốc tăng 500% Ngày nay, Trung Quốc quốc gia sản xuất tiêu thụ VC lớn giới, sau Mỹ Tây Âu Năm 2009, số nhà máy VC dự kiến xây dựng Trung Đông, Nga Trung Quốc, khủng hoảng kinh tế toàn cầu làm trì hoãn hủy bỏ nhều dự án số Từ năm 2005, tiêu thụ VC Trung Quốc vượt mức tiêu thụ hợp chất Bắc Mỹ Tây Âu, đồng thời tiếp tục tăng nhanh (Theo UNE, 08/2013)  VC ứng dung công nghiêp chủ yếu làm monomer qúa trình polime hóa để tổng hợp thành polivinylclorua, khoảng 95% tổng hợp VC để tổng hợp PVC polymer khác  Tiêu thụ PVC toàn cầu đat knoảng 32 triệu tấn/ năm Sản xuất PVC tăng trưởng tốt châu Á nhu cầu xây dựng hà tầng nhu cầu xây dựng khác tăng nhanh Tại đây, tốc độ tăng trưởng sản xuất PVC đạt khoảng 7% gần tốc độ tăng trưởng GDP trung bình châu lục Trong đó, dự báo sản xuất PVC Mỹ Châu Âu tới tăng 3% / năm Vì vậy, đến năm 2010 tổng mức tiêu thụ PVC châu Á lớn so với châu Âu Mỹ  Từ năm gần đây, nước ta quan tâm đến vấn đề Giúp chúng chủ động sản xuất VC PVC nước, giảm bớt tình trạng nhập VC Đó việc nhà máy lọc dầu số I Dung Quất vào hoạt động năm 2009, hang loạt nhà máy khác Nghi Sơn, Phú Yên, Nhơn Hội…  Trên giới công nghệ sản xuất VC từ HCl Và C2H2 áp dụng công nghệ đơn giản, lợi ích từ việc giảm giá thành sử dụng trước yêu cầu sử dụng nguyên liệu thô hidrocacbon đăt tiền sử dụng công nghệ phù hợp Việt Nam vì: + Nguyên liệu acetylene phong phú có trữ lượng tự nhiên lớn, núi đá vôi nhiều => hạn chế nhập ngoại nguyên liệu Nhóm 50 Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Tình hình ngành công nghiệp sản xuất VC số quốc gia giới Việt Nam Kế hoạch sản xuất VCM Wilhelmshayen (CHLB Đức) European Vinyls Corporation (EVC) công ty xây dựng kế hoạch bán thương mại sản xuất VC từ etan với suất 1000 tấn/năm có quy mô lớn Wilhelmshayen Công nghệ sản xuất VCM Kertech (Malaysia) Tập đoàn Vinyl Chloride Malaysia Sdn Bhd kết hợp công ty Mitsusi (Nhật) công ty hóa dầu Nasional Berhah (Petronas) the nationalized (Malaysia) Nhiệm vụ công ty xây dựng diều khiển hoat động thiết bị VCM Kertech VCM để sản xuất PVC, 50% sản phẩm công ty xuất Tình hình sản xuất PVC ViệtNam - Sản lượng nhựa tăng mạnh nhu cầu xã hội sản phẩm nhựa thi hiếu người tiêu dung đa dạng sản phẩm, độ tiện dụng, bền, rẻ - Chỉ số chất dẻo sản xuất tính đầu người nước ta thấp so với nhiều nước khác giới, năm 1996 5,58 kg, năm 2000 11,57 kg, năm 2005 14kg/ đầu người, năm 2010 30kg/ đầu người ,thành phố HCM 100kg/ đầu người - Ngành nhựa nước ta ngành kinh tế kĩ thuật gia công chất dẻo, chưa có khả sản xuất nguyên vật liệu nhựa, gần toàn ngiên liệu phải nhập từ nước - Ưu điểm ngành nhựa là: + Công nghệ cập nhập đại + Tốc độ quay vòng nhanh, sử dụng lao động kỹ thuật + Sản phẩm đa dạng, phục vụ nhiều đối tượng, lĩnh vực công nghiệp, tiêu dùng xã hội Theo UNDP (Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc ( United Nations Development Programme), 70% nhu cầu vật chất cho đời sống người làm nhựa - Năm 2007, dự án hợp tác đầu tư 400 triệu USD xây dựng tổ hợp Vinyl Bà Rịa- Vũng Tàu tổng công ty hóa chất Việt Nam TPC (Thái Lan) khu công nghiệp Phú Mỹ II với công suất VCM 345.000 tấn/ năm, etylen diclorua (EDC) công suất 300000 tấn/ năm, mang lại 4000 hội việc làm cho người Việt Nam Nhóm 51 Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên - Liên doanh VN- Malaysia Phú Mỹ với công suất 200.000 PVC/ năm Vinylclorua đóng vai trò to lớn ngành công nghiệp nên trình sản xuất VC có giá trị quan trọng Trên giới, công nghệ sản xuất VC có nhiều cải tiến để giảm giá thành sản phẩm, điều kiện Việt Nam công nghệ sản xuất VC từ axetylen axit clohydric áp dụng Vì công nghệ đơn giản, phù hợp với công nghiệp hạn chế, đồng thời nguyên liệu sản xuất axetylen từ than đá đá vôi dồi Trong trình nghiên cứu tìm hiểu, chúng em phần hiểu rõ công nghệ sản xuất VC giới Việt Nam Trong phạm vi thời gian có hạn, tầm hiểu biết hạn chế nên việc làm tiểu luận có nhiều thiếu sót, chúng em mong đóng góp ý kiến cô để tiểu luận hoàn chỉnh Nhóm 52 Công nghệ tổng hợp HCTG GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Tài liệu tham khảo Phạm Thanh Huyền, Nguyễn Hông Liên Công nghệ Tổng hợp Hữu hóa dầu 2006 NXB Khoa học Kỹ thuật Alain Chauvel, Gilles Lefebvre Petrochemical Processes (Volume 2) 1989 Imprimerie Nouvelle 3.Ullmann's.Encyclopedia.Of.Industrial.Chemistry.7th.Edition.UEIC7PDF Release.2007-VCHiSO GBI Research GBICH0031MR Vinyl Chloride Monomer (VCM) Global Supply Dynamics to 2020 - Production from Coal Derivatives Emerging as a Cheaper Alternative in China (11-2010) http://vietbao.vn/Kinh-te/Se-dau-tu-hon-400-trieu-USD-xay-dung-To-hopVinyl-tai-Ba-Ria-Vung-Tau/410130210/87 http://luanvan.co/luan-van/do-an-mon-hoc-quy-trinh-san-xuat-vinyl-clorua51988 Nhóm 53 Công nghệ tổng hợp HCTG Nhóm GVHD: PGS.TS Nguyễn Hồng Liên 54