C. sản xuất VC từ axetylen và HCl
a. ảnh hởng của xúc tác: Khi nồng độ HgCl2 trên than hoạt tính tăng thì hiệu suất chuyển hoá axetylen thành VC tăng:
suất chuyển hoá axetylen thành VC tăng:
Bảng 2 : ảnh hởng của nồng độ xúc tác tới hiệu suất chuyển hoá
+ HCl - H+
CH CH + HCl CH CH Cl CH2 = CHCl + Hg2+
Hg2+ Hg2+
HgCl2/C*
HgCl2/C* ( % ) Hiệu suất chuyển hoá ( % ) 5 69,6 10 86,7 20 92,3 40 95,4 60 96,8
Theo nh bảng trên thì ta sẽ thấy đợc độ chuyển hoá tăng khi nồng độ HgCl2
tăng. Quá trình có độ chuyển hoá tăng nhanh khi nồng độ HgCl2 tăng từ 5 đến
10% và sau đó tăng chậm. Khi nồng độ HgCl2 lớn hơn 20% thì độ chuyển hoá
vẫn tăng chậm nhng đồng thời khi đó quá trình toả rất nhiều nhiệt ( nhiệt của
phản ứng ). Làm cho xúc tác bị đốt nóng cục bộ dẫn đến HgCl2 bị thăng hoa,
đồng thời Axetylen trùng hợp bao phủ trên bề mặt làm cho xúc tác mất hoạt tính nhanh chóng. Vì vậy trên thực tế, trong công nghiệp ngời ta dùng xúc tác HgCl2
10% ngấm trên than hoạt tính.
b. ảnh hởng của nguyên liệu
Nguyên liệu trớc khi đa vào phản ứng có thể chứa những tạp chất có hại cho quá trình nh:
- Làm ngộ độc xúc tác
Khi trong thành phần của nguyên liệu có chứa các tạp chất nh : H2S, H3P Thì…
những chất này sẽ tác dụng với xúc tác làm giảm hoạt tính của xúc tác H2S + HgCl2 → HgS + 2HCl
2H3P + 3HgCl2 → Hg3P2 + 6HCl
Để loại bỏ những tạp chất gây ngộ độc xúc tác này hơi axetylen trớc khi đi vào thiết bị phản ứng đợc cho đi qua tháp chứa dung dịch K2Cr2O7 ( tại đây
xảy ra phản ứng oxy hoá khử nhằm loại bỏ H2S và H3P ) H2S + K2Cr2O7 → K2SO4 + H2Cr2O3
H3P + K2Cr2O7 → K3PO4 + H2Cr2O3
- Làm tăng phản ứng phụ
Nếu trong thành phần khí nguyên liệu có chứa clo sẽ xảy ra phản ứng của Axtylen với clo tạo sản phẩm phụ là tetraclo etan
CH≡ CH + 2Cl2 → (Cl)2CH- CH(Cl)2
Tetraclo etan
Do HgCl2 cũng chính là xúc tác cho phản ứng của axetylen với nớc, vì vậy nếu trong nguyên liệu ban đầu có chứa nhiều hơi nớc thì sẽ làm cho phản ứng phụ này xảy ra. Kết quả sinh ra sản phẩm phụ là axetan dehit.
Chính vì những yếu tố nguyên liệu trên sẽ làm giảm hiệu suất chuyển hoá của quá trình đồng thời sản phẩm thu đợc có chứa nhiều sản phẩm phụ, dẫn đến tốn kém trong việc phân tách để thu đơc VC tinh khiết. Yêu cầu đặt ra đối với khí nguyên liệu trớc khi đa vào thiết bị phản ứng phải đơc qua công đoạn xử lý để đạt những tiêu chuẩn cho phép. Cụ thể đối với nguyên liệu khí HCl và C2H2 ở đây phải đạt tiêu chuẩn :
- Khí C2H2 phải có nồng độ phần trăm > 99%; H2O < 0,03%; không có chất gây ngộ độc xúc tác nh : H2S; H3P…
- Khí HCl phải có nồng độ > 99%; H2O < 0,03%; không có oxy, clo …
c. ảnh hởng của thành phần nguyên liệu
Để đảm bảo cho C2H2 phản ứng hết phải cho d HCl. Trong thực tế ngời ta th- ờng khống chế tỷ số C2H2/HCl = 1/1,1 (mol). Tỷ số C2H2/HCl có ảnh hởng trực tiếp tới hiệu suất chuyển hoá thể hiện :
Bảng 3 : ảnh hởng của thành phần nguyên liệu tới hiệu suất chuyển hoá
Tỷ lệ C2H2/HCl Hiệu suất chuyển hoá (%)
1/1,09 91,05
1/1,1 96,95
1/1,2 97,75
Qua bảng trên ta thấy khi HCl d càng nhiều thì hiệu suất chuyển hoá C2H2 thành VC càng cao. Tuy nhiên khi đó lại xảy ra những phản ứng phụ không mong muốn.
HgCl2
CH CH + H2O CH3CHO Axetan dehit
Ví dụ : CH≡ CH + 2HCl → CH3 CHCl2
Chính vì vậy mà ngời ta ngời thờng khống chế tỷ lệ C2H2/HCl = 1/1,1 và khí tuần hoàn.