Download miễn phí Tính chất của nguyên liệu và sản phẩm
Ở đây ta đặt giả thiết về dây chuyền sản xuất VC là 24/24. Và trong một năm sẽ có khoảng thời gian nhất định để bảo dưỡng, sửa chữa và đại tu lại các thiết bị sản xuất.
* Nghỉ vì lý do gặp sự cố: Thời gian là hết 15 ngày sửa chữa lớn.
* Nghỉ vì lý do gặp sự cố, sửa chữa nhỏ: Thời gian hết 5 ngày.
Do vậy, trong 1 năm sẽ có tổng cộng là 20 ngày nghỉ để sửa chữa và bảo dưỡng.
Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.
Ketnooi -
You must be registered for see links
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ketnooi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
oá nhiệt 1,2 - diCloetan thành Vinyl Clorua.
Quá trình Clo oxi hoá etylen thành 1,2 - diCloetan với sự tham gia của HCl tạo ra khi dehydro Clo hoá.
CH2 = CH2 + Cl2 đ ClCH2 = CH2Cl
2ClCH2 - CH2Cl đ 2CH2 = CHCl + 2HCl
CH2 = CH2 + 2HCl + 0,5 O2 đ ClCH2 - Ch2Cl + H2O
2CH2 = CH2 + Cl2 + 0,5O2 đ 2CH2 = CHCl + H2O
Theo kết quả từ etylen, Clo và Oxi sẽ nhận được VC. Trong đó clo được sử dụng hoàn toàn và không tạo thành HCl. ở phương pháp này không cần sử dụng Axetylen đắt tiền, do vậy đây là phương pháp kinh tế nhất để tổng hợp VC. Giá thành mônome nhận được giảm từ 25 á 30% so với phương pháp hidrô Clo hoá Axetylen.
Các phản ứng clo hoá và oxi Clo hoá etylen là hai phản ứng phát nhiệt nên người ta thường kết hợp nó với phản ứng thu nhiệt là phản ứng dehydro clo hoá 1,2 dicloetan. Và để đảm bảo năng suất tạo thành VC từ quá trình tổng hợp trực tiếp VC từ etyloen ta phải tiến hành với một lượng dư etylen ở mức thấp và nhiệt độ của quá trình tổng hợp không được quá cao mà chỉ được giới hạn trong khoảng từ 300 á 6000C và hiệu suất VC cao nhất ở khoảng 350á4500C. Với các quá trình này. Xúc tác thường được sử dụng là xúc tác muối kim loại chuyển tiếp. Do vậy khi tiến hành ở nhiệt độ cao sẽ khử mất hoạt tính của xúc tác và bản thân etylen sẽ bị oxi hoá sâu tạo nên CO và CO2 làm giảm năng suất của quá trình.
Còn đối với những phần nguyên liệu dư, etylen sẽ được đưa sang thiết bị oxiclohoá ở nhiệt độ cao và biến đổi thành 1,2 dicloetan và trở về phản ứng. Do quá trình tiến hành tổng hợp VC từ etylen là rất khó kiểm soát và khốgn chế, do đó trong quá trình tiến hành người ta thường tách trung gian 1,2 dicloetan tạo ra và đưa trở lại phản ứng.
ở đây quá trình diễn ra khá phức tạp nếu ta không tiến hành tách trung gian thì phản ứng cộng etylen, VC, Clo và hydroClo xảy ra với mức độ thấp hưon nhiều so với phản ứng khử ở nhiệt độ cao để tạo ra các sản phẩm di - tri - tetra Cloetan.
2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất VC đi từ etylen .
ở trong thiết bị (1) etylen và Clo phản ứng với nhau trong pha lỏng tạo DCE. Trong quá trình này nhiệt toả ra từ phản ứng sau đó được thu hồi dùng cho quá trình chưng cất (3) thu DCE và dùng để phân huỷ DCE thu hồi sau khi làm sạch sản phẩm VC. DCE tinh khiết được chuyển sang thiết bị Cr-acking (4) và tạo VC và HCl. Lúc này sản phẩm đi ra từ (4) được làm lạnh rồi cho qua thiết bị chưng luyện (6) (7) tách VC và HCl. HCl sau khi thu được từ đỉnh tháp (6) sau đó cho đi vào thiết bị oxi háo (2), những DCE chưa bị nhiệt phân sẽ được tách ra ở (7) và tuần hoàn lại ở thiết bị (3), từ đẫyn VC tu được từ (7) sẽ cho tuần hoàn lại thiết bị (3), còn VC thu được từ (7) cũng cho tuần hoàn lại (3), sản phẩm VC thu được từ (7) đều rất là tinh khiết (nồng độ 99,9%).
Trong thiết bị oxi clo hoá, HCl được tuần hoàn và kết hợp với etylen và oxi trong thiết bị tầng sôi tạo 1,2 dicloetan và nước sinh ra do phản ứng từ đây chúng được dùng cho chưng cất VC và DCE. Sau khi làm sạch sản phẩm trong thiết bị (8) thì ta loại bỏ nước. Sau đó DCE được cho qua thiết bị (10) làm khô và tách khí rồi cho qua thiết bị (3) chưng cất và làm sạch. Lúc này tách khí rồi cho qua thiết bị (10) đưa vào (11) để thu hồi Clo. Tại thiết bị Clo hoá 912) ta chuyển C2H2 trong HCl từ (6) thành etylen nhằm nâng cao độ sạch của sản phẩm và hiệu suất của quá trình.
III. Phương pháp liên hợp sản xuất VC.
Thông thường thì ngoài các phương pháp sản xuất VC đi từ dicloetan và HCl hoá Axetylen, người ta còn dùng phương pháp liên hợp để sản xuất VC. Điển hình là phương pháp oxi clo hoá etylen thành dicloetan và nhiệt phân dicloetan.
2HCl + O2 đ H2O + Cl2
CH2 = CH2
Quá trình nhiệt phân dicloetan tinh khiết 99,9% được tiến hành ở nhiệt độ là 300 á 10000C và có khoảng 63% xúc tác là than hoạt tính, hay là bọt thì hàm lượng VC tạo thành là 90%.
Để Clo hoá etylen, trước tiên ta tiến hành khử HCl của dicloetan và dùng HCl để hydro Clo hoá Axetylen.
CH2 = CH2 + Cl2 đ ClCH2 - CH2Cl
ClCH2 - CH2Cl đ CH2 = CHCl + HCl
CH º CH + HCl đ CH2 = CHCl + HCl.
CH2 = CH2 + CH º CH + Cl2 đ 2CH2 = CHCl
Thông thường các phương pháp này đều sử dụng những nguyên liệu dễ kiếm như Axetylen hay etylen, trong quá trình điều chế VC bằng phương pháp liên hợp từ Axetylen và etylen có thể thu được bằng phương pháp riêng biẹt (Ví dụ: Axetylen ta thu được từ khí tự nhiên còn etylen ta thu được từ dầu hoả), hay ta thu được từ quá trình chưng hay Cr-acking dầu mỏ để có hỗn hợp khí Axetylen và etylen từ đó ta có thể hấp thu và tách riêng chúng ra.
Từ lâu các phương pháp này đã được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, và từ những năm 1962 ở Mỹ quá trình tổng hợp VC đã được phân chia một cách chính xác và cẩn thận như sau: chỉ được phép sử dụng 41% Axetylen và 28% etylen, ở Nhật từ dicloetan bằng phương pháp liên hợp năm 1964 người ta đã tổng hợp được 15% VC và đến 1965 là 25% VC.
IV. Phương pháp clo hoá etan.
Hiện nay ở nước ta nền công nghiệp khai thác dầu mỏ đang trên đà phát triển. Do đó việc tận dụng các sản phẩm dầu mỏ để đưa vào sản xuất một số nguyên liẹu và rất có lợi thế điển hình là phương pháp clo hoá etan, với nguồn nguyên liệu etan rẻ tiền và khá phong phú nên đã góp phần làm giảm giá của sản phẩm VC.l Do vậy việc chuyển hoá etan thành VC được thực hiện theo các phương pháp sau:
1. Clo hoá nhiệt độ cao:
C2H6 + 2Cl2 đ C2H3Cl + 3HCl
2. Oxi hidrô hoá ở nhiệt độ cao.
C2H6 + HCl + O2 đ 2C2H3Cl + 3H2O
3. Oxi clo hoá.
2C2H6 + Cl2 + 3/2O2 đ 2C2H3Cl + 3H2O
Với các xúc tác phù hợp để lựa chọn điềukiệnpu tối ưu, đòi hỏi độ chuểyn hoá theo phương pháp 2 có thể đạt 96% nhưng hiệu suất thu VC lại thấp 20 % 50%. Các sản phẩm chủ yếu gồm etylen, Cloruaetan và CO.
Cũng có thể tiến hành Clo hoá hỗn hợp etan - etylen nhằm tránh tạo thành hỗn hợp nổ và giảm sự tạo thành các sản phẩm phụ. Tuy đây là phương pháp có nhiều ưu điểm về nguyên liệu như nguồn nguyên liệu rẻ và sẵn có song vì quá trình cho hiệu suất VC thấp nên hiện nay vấn đề này vẫn nằm trong phạm vi nghiên cứu và chưa được áp dụng trong công nghiệp.
V. Sản xuất vynylclorua từ Axetylen
Quá trình sản xuất VC đi từ Axetylen là phương pháp khá phổ biến trong công nghiệp, nhất là đối với những nước mà có nền công nghiệp chưa phát triển. Còn đối với nước ta do nền công nghiệp dầu mỏ chưa phát triển mạnh như các nước khác, do vậy để sản xuất VC đi từ Axetylen đang còn khó khăn và hạn hẹp, song ngược lại nước ta lại có lợi thế, điều kiện và tiềm năng về than và đá vôi nên rất thuận tiện cho việc sản xuất Axetylen.
* Cơ sở của quá trình sản xuất VC đi từ Axetylen.
CH = CH + HCl đ CH2 = CHCl.
ở áp suất thường do không có xúc tác, nên phản ứng không được tiến hành do vậy đòi hỏi ta phải tiến hành ở áp suất cao hơn, nhưng do ở áp suất cao các sản phẩm phụ tạo ra nhiều (1,1 dicloetan và VC bị trùng hợp) mà những sản phẩm phụ này đều không có lợi cho việc thu sản phẩm cũng như bảo quản thiết bị. Do đó trong quá trình sản xuất đòi hỏi ta phải có những phương pháp mới, đó là phương pháp xúc tác.
Sản xuất VC đi từ Axetylen có thể được tiến hành ở pha lỏng hỏng pha khí.
* Cơ chế của quá trình sản xuất VC đi từ Axetylen.
Xét phản ứng cộng HCl và hyđrô nhằm Axetylen đ
Quá trình Clo oxi hoá etylen thành 1,2 - diCloetan với sự tham gia của HCl tạo ra khi dehydro Clo hoá.
CH2 = CH2 + Cl2 đ ClCH2 = CH2Cl
2ClCH2 - CH2Cl đ 2CH2 = CHCl + 2HCl
CH2 = CH2 + 2HCl + 0,5 O2 đ ClCH2 - Ch2Cl + H2O
2CH2 = CH2 + Cl2 + 0,5O2 đ 2CH2 = CHCl + H2O
Theo kết quả từ etylen, Clo và Oxi sẽ nhận được VC. Trong đó clo được sử dụng hoàn toàn và không tạo thành HCl. ở phương pháp này không cần sử dụng Axetylen đắt tiền, do vậy đây là phương pháp kinh tế nhất để tổng hợp VC. Giá thành mônome nhận được giảm từ 25 á 30% so với phương pháp hidrô Clo hoá Axetylen.
Các phản ứng clo hoá và oxi Clo hoá etylen là hai phản ứng phát nhiệt nên người ta thường kết hợp nó với phản ứng thu nhiệt là phản ứng dehydro clo hoá 1,2 dicloetan. Và để đảm bảo năng suất tạo thành VC từ quá trình tổng hợp trực tiếp VC từ etyloen ta phải tiến hành với một lượng dư etylen ở mức thấp và nhiệt độ của quá trình tổng hợp không được quá cao mà chỉ được giới hạn trong khoảng từ 300 á 6000C và hiệu suất VC cao nhất ở khoảng 350á4500C. Với các quá trình này. Xúc tác thường được sử dụng là xúc tác muối kim loại chuyển tiếp. Do vậy khi tiến hành ở nhiệt độ cao sẽ khử mất hoạt tính của xúc tác và bản thân etylen sẽ bị oxi hoá sâu tạo nên CO và CO2 làm giảm năng suất của quá trình.
Còn đối với những phần nguyên liệu dư, etylen sẽ được đưa sang thiết bị oxiclohoá ở nhiệt độ cao và biến đổi thành 1,2 dicloetan và trở về phản ứng. Do quá trình tiến hành tổng hợp VC từ etylen là rất khó kiểm soát và khốgn chế, do đó trong quá trình tiến hành người ta thường tách trung gian 1,2 dicloetan tạo ra và đưa trở lại phản ứng.
ở đây quá trình diễn ra khá phức tạp nếu ta không tiến hành tách trung gian thì phản ứng cộng etylen, VC, Clo và hydroClo xảy ra với mức độ thấp hưon nhiều so với phản ứng khử ở nhiệt độ cao để tạo ra các sản phẩm di - tri - tetra Cloetan.
2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất VC đi từ etylen .
ở trong thiết bị (1) etylen và Clo phản ứng với nhau trong pha lỏng tạo DCE. Trong quá trình này nhiệt toả ra từ phản ứng sau đó được thu hồi dùng cho quá trình chưng cất (3) thu DCE và dùng để phân huỷ DCE thu hồi sau khi làm sạch sản phẩm VC. DCE tinh khiết được chuyển sang thiết bị Cr-acking (4) và tạo VC và HCl. Lúc này sản phẩm đi ra từ (4) được làm lạnh rồi cho qua thiết bị chưng luyện (6) (7) tách VC và HCl. HCl sau khi thu được từ đỉnh tháp (6) sau đó cho đi vào thiết bị oxi háo (2), những DCE chưa bị nhiệt phân sẽ được tách ra ở (7) và tuần hoàn lại ở thiết bị (3), từ đẫyn VC tu được từ (7) sẽ cho tuần hoàn lại thiết bị (3), còn VC thu được từ (7) cũng cho tuần hoàn lại (3), sản phẩm VC thu được từ (7) đều rất là tinh khiết (nồng độ 99,9%).
Trong thiết bị oxi clo hoá, HCl được tuần hoàn và kết hợp với etylen và oxi trong thiết bị tầng sôi tạo 1,2 dicloetan và nước sinh ra do phản ứng từ đây chúng được dùng cho chưng cất VC và DCE. Sau khi làm sạch sản phẩm trong thiết bị (8) thì ta loại bỏ nước. Sau đó DCE được cho qua thiết bị (10) làm khô và tách khí rồi cho qua thiết bị (3) chưng cất và làm sạch. Lúc này tách khí rồi cho qua thiết bị (10) đưa vào (11) để thu hồi Clo. Tại thiết bị Clo hoá 912) ta chuyển C2H2 trong HCl từ (6) thành etylen nhằm nâng cao độ sạch của sản phẩm và hiệu suất của quá trình.
III. Phương pháp liên hợp sản xuất VC.
Thông thường thì ngoài các phương pháp sản xuất VC đi từ dicloetan và HCl hoá Axetylen, người ta còn dùng phương pháp liên hợp để sản xuất VC. Điển hình là phương pháp oxi clo hoá etylen thành dicloetan và nhiệt phân dicloetan.
2HCl + O2 đ H2O + Cl2
CH2 = CH2
Quá trình nhiệt phân dicloetan tinh khiết 99,9% được tiến hành ở nhiệt độ là 300 á 10000C và có khoảng 63% xúc tác là than hoạt tính, hay là bọt thì hàm lượng VC tạo thành là 90%.
Để Clo hoá etylen, trước tiên ta tiến hành khử HCl của dicloetan và dùng HCl để hydro Clo hoá Axetylen.
CH2 = CH2 + Cl2 đ ClCH2 - CH2Cl
ClCH2 - CH2Cl đ CH2 = CHCl + HCl
CH º CH + HCl đ CH2 = CHCl + HCl.
CH2 = CH2 + CH º CH + Cl2 đ 2CH2 = CHCl
Thông thường các phương pháp này đều sử dụng những nguyên liệu dễ kiếm như Axetylen hay etylen, trong quá trình điều chế VC bằng phương pháp liên hợp từ Axetylen và etylen có thể thu được bằng phương pháp riêng biẹt (Ví dụ: Axetylen ta thu được từ khí tự nhiên còn etylen ta thu được từ dầu hoả), hay ta thu được từ quá trình chưng hay Cr-acking dầu mỏ để có hỗn hợp khí Axetylen và etylen từ đó ta có thể hấp thu và tách riêng chúng ra.
Từ lâu các phương pháp này đã được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, và từ những năm 1962 ở Mỹ quá trình tổng hợp VC đã được phân chia một cách chính xác và cẩn thận như sau: chỉ được phép sử dụng 41% Axetylen và 28% etylen, ở Nhật từ dicloetan bằng phương pháp liên hợp năm 1964 người ta đã tổng hợp được 15% VC và đến 1965 là 25% VC.
IV. Phương pháp clo hoá etan.
Hiện nay ở nước ta nền công nghiệp khai thác dầu mỏ đang trên đà phát triển. Do đó việc tận dụng các sản phẩm dầu mỏ để đưa vào sản xuất một số nguyên liẹu và rất có lợi thế điển hình là phương pháp clo hoá etan, với nguồn nguyên liệu etan rẻ tiền và khá phong phú nên đã góp phần làm giảm giá của sản phẩm VC.l Do vậy việc chuyển hoá etan thành VC được thực hiện theo các phương pháp sau:
1. Clo hoá nhiệt độ cao:
C2H6 + 2Cl2 đ C2H3Cl + 3HCl
2. Oxi hidrô hoá ở nhiệt độ cao.
C2H6 + HCl + O2 đ 2C2H3Cl + 3H2O
3. Oxi clo hoá.
2C2H6 + Cl2 + 3/2O2 đ 2C2H3Cl + 3H2O
Với các xúc tác phù hợp để lựa chọn điềukiệnpu tối ưu, đòi hỏi độ chuểyn hoá theo phương pháp 2 có thể đạt 96% nhưng hiệu suất thu VC lại thấp 20 % 50%. Các sản phẩm chủ yếu gồm etylen, Cloruaetan và CO.
Cũng có thể tiến hành Clo hoá hỗn hợp etan - etylen nhằm tránh tạo thành hỗn hợp nổ và giảm sự tạo thành các sản phẩm phụ. Tuy đây là phương pháp có nhiều ưu điểm về nguyên liệu như nguồn nguyên liệu rẻ và sẵn có song vì quá trình cho hiệu suất VC thấp nên hiện nay vấn đề này vẫn nằm trong phạm vi nghiên cứu và chưa được áp dụng trong công nghiệp.
V. Sản xuất vynylclorua từ Axetylen
Quá trình sản xuất VC đi từ Axetylen là phương pháp khá phổ biến trong công nghiệp, nhất là đối với những nước mà có nền công nghiệp chưa phát triển. Còn đối với nước ta do nền công nghiệp dầu mỏ chưa phát triển mạnh như các nước khác, do vậy để sản xuất VC đi từ Axetylen đang còn khó khăn và hạn hẹp, song ngược lại nước ta lại có lợi thế, điều kiện và tiềm năng về than và đá vôi nên rất thuận tiện cho việc sản xuất Axetylen.
* Cơ sở của quá trình sản xuất VC đi từ Axetylen.
CH = CH + HCl đ CH2 = CHCl.
ở áp suất thường do không có xúc tác, nên phản ứng không được tiến hành do vậy đòi hỏi ta phải tiến hành ở áp suất cao hơn, nhưng do ở áp suất cao các sản phẩm phụ tạo ra nhiều (1,1 dicloetan và VC bị trùng hợp) mà những sản phẩm phụ này đều không có lợi cho việc thu sản phẩm cũng như bảo quản thiết bị. Do đó trong quá trình sản xuất đòi hỏi ta phải có những phương pháp mới, đó là phương pháp xúc tác.
Sản xuất VC đi từ Axetylen có thể được tiến hành ở pha lỏng hỏng pha khí.
* Cơ chế của quá trình sản xuất VC đi từ Axetylen.
Xét phản ứng cộng HCl và hyđrô nhằm Axetylen đ
Tags: sản xuất VC từ etylen