1. Nguyín liệu: Trước đđy, axetilen được sản xuất bằng câch dùng nước phđn hủy CaC2. Văi chục năm gần đđy, nhiệt phđn metan vă câc đồng đẳng, hoặc câc sản phẩm lỏng của chưng cất dầu mỏ. Bằng nhiệt phđn oxi hóa đưa khí thiín nhiín cùng với oxi văo lò ở nhiệt độ 550-6000C, hăm lượng oxi trong hỗn hợp khí 37-38%, metan tâc dụng với oxi theo phản ứng.
11CH4 + 7O2 2C2H2 + 14H2 + 6CO + CO2 + 6H2O
Phản ứng tỏa nhiệt mạnh, lăm nhiệt độ hỗn hợp khí tăng lín 15000C, vă chây thănh ngọn lửa. Phun nước văo nửa phần dưới thiết bị, hạn chế ngọn lửa lan rộng, trânh phản ứng phđn hủy hiđrocabon thănh cacbon. Hăm lượng axetilen khoảng 8%.
Cracking nhiệt vă cracking điện cũng thu được axetilen 2CH4 C2H2 + 3H2 C2H6 C2H2 + 2H2 Ngoăi ra còn có phản ứng phụ CH4 C + 2H2 C2H2 2C + H2
Quâ trình cracking điện, dưới tâc dụng của hồ quang, nhiệt độ 16000C, tạo thănh 13 - 14% axetilen. Cracking nhiệt thực hiện trong lò tích nhiệt có đệm, đốt nóng lò đến nhiệt độ 1400 - 15000C. Sau đó thổi khí đốt văo, đốt nóng lò trong một phút, ngừng thổi khí đốt, để thổi hiđrocacbon, thực hiện quâ trình cracking cũng trong một phút. Thời gian cho một chu kì lă hai phút. Thông thường dùng hai lò để đảm bảo quâ trình cracking liín tục. Hăm lượng axetilen trong hỗn hợp khoảng 13 - 14%. Axetilen (Kp = - 83,60C), không tâch được ra khỏi etilen (Kp =- 103,60C) bằng chưng cất, vì axetilen - etilen - etan tạo hỗn hợp đẳng phí, trong khoảng nhiệt độ sôi của etilen. Nhờ hiđro hóa chọn lọc trín xúc tâc Pd (xúc tâc dị thể hiđro hóa pha khí, âp suất 0,5 - 2,5 MPa; 60 - 2000C) hoặc phđn đoạn nhờ câc dung môi có tính chọn lọc (như axeton, đimetylfomamit, N- metylpiroliđon) để tâch axetilen.
2. Phản ứng hiđrat hóa axetilen
CH CH + H2O CH3CHO H = - 170 kJ/mol
Phản ứng tiến hănh ở 75 - 95oC, xúc tâc HgSO4 (HgO 0,5 - 1% trong H2SO4 10 -20%). Tăng nhiệt độ vă nồng độ axit sẽ tăng vận tốc phản ứng nhưng tăng sản phẩm phụ, tạo thănh anđehit crotonic vă hóa nhựa sản phẩm phụ.
2CH3 -CHO CH3 - CH(OH) - CH2 - CHO CH3 - CH = CH - CHO nhựa
Vì vậy cần đưa nhanh sản phẩm ra khỏi vùng phản ứng. Ngoăi ra, anđehit axetic có thể khử muối thủy ngđn hóa trị hai thănh thủy ngđn hóa trị 1 vă thủy ngđn kim loại.
CH3CHO + 2Hg2+ + H2O CH3 COOH + 2Hg+ + 2H+ CH3CHO + 2Hg+ + H2O CH3 COOH + 2Hg + 2H+
Để tăng thời gian lăm việc của xúc tâc, người ta tâi sinh xúc tâc nhờ muối sắt hóa trị 3, để oxi hóa Hg+ trở lại Hg2+.
Fe3+ + Hg+ Fe2+ + Hg2+
Xúc tâc Hg2+ độc vă bị tổn thất nhiều, cứ 1 tấn anđehit axetic hao tổn 1,5kg thủy ngđn. Người ta dùng axit photphoric, magie photphat vă kẽm photphat, CdHPO4 vă Ca3(PO4)2 thay thế xúc tâc thủy ngđn. Câc xúc tâc năy kĩm hoạt tính hơn vă chỉ có hoạt tính ở nhiệt độ cao vă trong pha khí.
Phản ứng hiđrat hóa axetilen trong pha khí tiến hănh ở 250-4000C. Ở nhiệt độ cao tạo ra nhiều sản phẩm phụ như etyl axetat, axit axetic, axeton v.v.
3. Dđy chuyền vă thiết bị hiđrat hóa axetilen trong pha lỏng
Hình VIII.3 lă sơ đồ sản xuất anđehit axetic từ axetilen trong pha lỏng. Người ta dẫn axetilen ở nhiệt độ 1000C qua dung dịch HgSO4. Ở đđy 60 - 80% axetilen chuyển thănh anđehit axetic, phần còn lại được tuần hoăn trở lại thiết bị. Một lượng nhỏ thải ra ngoăi cùng với khí trơ. Phần anđehit axetic tạo thănh được tâch ra khỏi nước bằng câch cho nước hấp thụ vă đem đi tinh luyện thu được anđehit axetic kĩ thuật. Từng phần xúc tâc đem tâi sinh. Hiệu suất anđehit axetic đạt được 95% theo lí thuyết. C2H2 Hơi H2O CH3CHO + H2O H2O Khí thải
Hình VIII.3. Hiđrat axetilen trong pha lỏng sản xuất anđehit axetic