2. CLO HÓA OLEFIN: chia làm 2 quá trình cộng Cl vào nối đôi (Cl2 , HCl, HOCl): → phổ biến
2.3.2. Quá trình clo hóa C2H
C2H4 rẻ hơn C2H2 từ 2 đến 3 lần. Các quá trình gần đây đều áp dụng công nghệ Clo hóa hay Oxyclo hóa C2H4 hay áp dụng cả 2 quá trình này để sản xuất 1,2 - DCE sau đó sẽ crackinh 1,2 - DCE để tổng hợp VC.
Phản ứng : (1) CH2 = CH2 + Cl2 → CH2Cl - CH2Cl ∆H298= - 52 kcal/mol (2) CH2Cl - CH2Cl → CH2 = CHCl + HCl ∆H298= + 16 kcal/mol
+ Phản ứng (1): có thể tiến hành trong pha khí, tuy nhiên quá trình trong pha lỏng với xúc tác clorua kim loại phổ biến hơn. Môi trường lỏng ở đây là DCE hồi lưu.
Yêu cầu đối với nguyên liệu:
- C2H4 có độ sạch cao để tránh sản phẩm phụ vì các halogenua của C3, C3= rất khó tách khỏi VCM
- Cl2 phải sạch và được pha loãng bằng không khí để ức chế các phản ứng Clo hóa sâu hơn tạo ra triclo...
Hình 5: Sơ đồ công nghệ clo hóa Etylen sản xuất VCM
Một vài thông số:
+ Thiết bị phản ứng: t = 40 ÷ 50oC, p = 5 bars, xúc tác là FeCl3
+ Độ tinh khiết của 1,2-DCE sau thiết bị phản ứng là 99% và đạt đến 99,97% sau khi tinh chế
+ Hiệu suất quá trình rất cao: 98% so với C2H4 cũng như Cl2.
Công nghệ mới: (sơ đồ HTC) công nghệ phổ biến nhất hiện nay là công nghệ clo hóa nhiệt độ cao (HTC). Thiết bị phản ứng làm việc ở nhiệt độ 100oC và không có sự giải nhiệt mà kết hợp nhiệt phản ứng dùng để bốc hơi DCE và chưng tách hỗn hợp phản ứng. Tháp phản ứng được gọi là tháp CD (distillation and catalisation).
+ Phản ứng (2): có thể tiến hành bằng 2 phương pháp
- dùng xúc tác: Al2O3 có bổ sung NH4Cl trên than hoạt tính ở nhiệt độ 200 ÷ 300oC - không dùng xúc tác: phản ứng xảy ra ở nhiệt độ 400 ÷ 500oC → phổ biến hơn
TBPƯ nhiệt là loại lò ống; p = 2 ÷ 3MPa; τlưu = 10 ÷ 20 giây; %C = 50 ÷ 60%; ηVCM = 95 ÷ 99%
2 HCl + 0,5 O2 → Cl2 + H2O∆H298= - 13,7 kcal/mol - xúc tác : CuCl2 có bổ sung các clorua kim loại đất hiếm
- nhiệt độ : 350 ÷ 400oC - áp suất : 1 ÷ 2 bars - %C khoảng 75% - TBPƯ loại tầng sôi
Sơ đồ Công nghệ Clo hóa hiện đại HTC
Hình6: Sơ đồ công nghệ Clo hóa Etylen HTC