CH2=CH + CH2 – CH | |
4.2.2.2.4. Oxyclo hóa etylen:
Đầu những năm 60, quy trình oxy-clo hóa được phát triển bởi Dow Chemical, Stauffer và Goodrich ở Mỹ. Tại Nhật, Tosoh ứng dụng quy trình oxyclo hóa vào năm 1966
Từng bậc phản ứng của quy trình oxy clo hóa có thể được thể hiện như dưới đây: CH2=CH2 + Cl2 → CH2Cl – CH2Cl
CH2Cl – CH2Cl →CH2=CHCl + HCl
CH2=CH2 + 2HCl + ½ O2 →CH2Cl – CH2Cl + H2O Phản ứng tổng của quy trình oxy clo hóa cân bằng là: 2CH2=CH2 + Cl2 + ½ O2 →2CH2Cl – CH2Cl + H2O Các bước của quy trình:
(1) Clo hóa trực tiếp (2) Tinh chế EDC (3) Oxy-clo hóa
(4) Phân hủy nhiệt của EDC
(5) Thu hồi HCl từ lỏng và khí thải
Dưới đây là cơng nghệ của Công ty EVC để sản xuất VCM và etylen điclorua (EDC) từ etylen, clo và oxy, áp dụng quy trình oxy-clo hóa với lớp xúc tác tầng cố định, hiệu suất cao Quy trình cơng nghệ này đã giành được giải thưởng Kirkpatrick Chemical Engineering Achievement Award. Trên thế giới, hiện có 52 nhà máy áp dụng cơng nghệ này đang vận hành hoặc đang được xây dựng, với tổng công suất 4,7 triệu tấn VCM/ năm và 11,2 triệu tấn EDC/ năm. Công suất của từng nhà máy nằm trong khoảng từ 10.000 đến 650.000 tấn VCM/ năm.
EDC được sản xuất cả ở cơng đoạn clo hóa bổ sung và cơng đoạn oxy - clo hóa của quy trình. ở cơng đoạn clo hóa bổ sung, etyl và clo phản ứng với nhau trong pha lỏng, tạo thành EDC:
C2H4 + Cl2 → C2H4Cl2 + nhiệt
Nhiệt của phản ứng được sử dụng để chưng cất EDC tạo thành ở cơng đoạn clo hóa trực tiếp và cơng đoạn oxy - clo hóa, nhờ đó tiết kiệm được 0,6 tấn
hơi /tấn VCM so với các quy trình thơng thường. Ở cơng đoạn oxy - clo hóa, etylen, oxy và HCl phản ứng với nhau tạo thành EDC:
C2H4 + 2HCl + 1/2O2 → C2H4Cl2 + H2O
Đây là phản ứng ở pha hơi, diễn ra trong tầng xúc tác cố định, nhiệt phản ứng được sử dụng để sinh hơi cao áp. Bằng việc sử dụng oxy thay cho khơng khí, lượng khí quạt ra giảm 95%, chi phí năng lượng và chi phí đầu tư cũng giảm. EDC được rửa và làm khơ, sau đó được tinh chế trong bộ phận clo hóa trực tiếp.
VCM được tạo ra nhờ cracking EDC hồi lưu đã làm sạch và EDC từ công đoạn clo hóa trực tiếp. Phản ứng cracking này được thực hiện trong lò nhiệt phân:
C2H4Cl2 → C2H3Cl + HCl
Sau khi làm nguội nhanh và thu hồi năng lượng trong một hệ thống đặc biệt, các sản phẩm được tách thành HCl (hồi lưu về công đoạn oxy - clo hóa), VCM có độ tinh khiết cao và EDC chưa phản ứng (hồi lưu về cơng đoạn clo hóa và tinh chế).
Quy trình sản xuất VCM này có thể được điều chỉnh "cân bằng" sao cho nhà máy chỉ sản xuất sản phẩm VCM hoặc nhà máy có thể được thiết kế để sử dụng các dòng EDC hoặc HCl nhập từ ngồi. Quy trình này được tự động hóa để có thể vận hành ổn định, an toàn, với khả năng giảm năng suất khi cần. Ngồi ra, quy trình này cũng được thiết kế để có thể khởi động và ngừng một cách dế dàng. Chi phí nhân cơng, vốn, chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp. Hiệu suất phản ứng đối với etylen và clo đạt trên 98%.
Các ưu điểm chính của quy trình này là:
- Tiết kiệm năng lượng: lượng hơi tiêu hao thực trong nhà máy cân bằng có thể giảm 0,8 tấn /tấn VCM.
- Độ an tồn cao: Cơng ty EVC đã phát triển hệ thống điều khiển và bảo vệ chắc chắn, có khả năng xử lý tất cả các nguy cơ đã biết.
- Hiệu quả sử dụng nguyên liệu cao: thiết bị phản ứng của quy trình HTC chuyển hóa các khí ngun liệu etylen và clo thành EDC sạch với hiệu suất chuyển hóa đạt 98,5% và 99,0% tương ứng.
- Thiết kế đã được thử nghiệm tốt, đáng tin cậy: thiết bị phản ứng HTC không có các bộ phận chuyển động, được chế tạo từ các vật liệu được chọn lọc tốt, đã biểu thị tuổi thọ vận hành cao và nhu cầu bảo dưỡng thấp.
- Lượng nước thải giảm: không cần rửa sản phẩm EDC sản xuất theo quy trình này, vì vậy lượng nước thải cần phải xử lý giảm. Ngoài ra, mức tiêu thụ xút cũng rất thấp