Tiểu luận Sản xuất Vinyl Clorua từ Etylen

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện Kỹ thuật Hóa học

TIỂU LUẬN
SẢN SUẤT VINYL CLORUA TỪ ETYLEN

Giảng viên hướng dẫn:
PGS.TS Phạm Thanh Huyền
Trưởng phịng Truyền thơng và Thương hiệu - ĐHBKHN
PGS.TS Khoa Kỹ thuật Hóa học - ĐHBKHN
Trưởng nhóm Vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ Quốc tế Việt - Nhật
Chủ biên - Tạp chí Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam

Họ tên nhóm sinh viên:
1.
2.
3.
4.
5.

Hồng Thị Hồn – 20180738- Trưởng nhóm
Nguyễn Huy Dương - 20180679
Phạm Xuân Nhật - 20180882
Phạm Thị Huyền Trang - 20180982
Nguyễn Bịng Quả - 20175095
Lớp: Cơng nghệ Hữu cơ Hóa dầu K63
Học phần: Cơng nghệ tổng hợp Hữu cơ Hóa dầu
Mã học phần: CH4040
Mã lớp: 129764
NĂM HỌC 2021-2022

MỤC LỤC
I.

TỔNG QUAN
THỊ TRƯỜNG VINYL CLORUA
NGUỒN NGUYÊN LIỆU ETYLEN
ỨNG DỤNG CỦA VINYL CLORUA
TÍNH CHẤT HĨA LÍ CỦA ETYLEN VÀ VC
PHƯƠNG PHỨC TỒN TRỮ VÀ BẢO QUẢN, AN TỒN MƠI TRƯỜNG
CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM
II. SẢN SUẤT VINYL CLORUA
1. GIỚI THIỆU CHUNG
2. SẢN XUẤT EDC
1.
2.
3.
4.
5.
6.

2.1 Q trình clo hóa trực tiếp etylen tạo EDC
2.1.1 Xúc tác và cơ chế phản ứng.
2.1.2 Cơng nghệ clo hóa trực tiếp etylen ở nhiệt độ thấp
2.1.3 Cơng nghệ clo hóa trực tiếp etylen ở nhiệt độ cao
2.2 Q trình oxyclo hóa etylen tạo EDC
2.2.1 Xúc tác và cơ chế phản ứng
2.2.2 Công nghệ sản xuất EDC bằng phương pháp oxyclo hóa etylen
với thiết bị xúc tác tầng sôi
2.2.3 Công nghệ sản xuất EDC bằng phương pháp oxyclo hóa etylen

với thiết bị xúc tác cố định
2.3 So sánh
3. Quá trình cracking EDC tạo VC
4. Một số phương pháp sản xuất VC khác
4.1. Sản xuất VC từ axetyle
4.2. Liên hợp clo hóa etylen, tách HCl và hydroclo hóa C2H2
5. Đánh giá các phương pháp
5.1. Phương pháp liên hợp clo hóa, oxyclo hóa etylen và cracking EDC
5.2. Phương pháp sản xuất VC từ axetylen


I – Tổng quan
1. Thị trường Vinyl clorua
- Thị trường monome vinyl clorua dự kiến sẽ phát triển mạnh trong giai đoạn 20202025.
- Yếu tố chính thúc đẩy sự tăng trưởng của thị trường là nhu cầu cao từ lĩnh vực xây
dựng đối với các ứng dụng khác nhau. Năm 2019, chi tiêu toàn cầu cho ngành xây
dựng lên tới khoảng 11 nghìn tỷ USD và ước tính đến năm 2025, con số này sẽ đạt
khoảng 14 nghìn tỷ USD, tổng chi phí xây dựng chiếm 13% GDP của thế giới, do đó
tạo ra lợi nhuận cho thị trường vinyl clorua monome.
- Hơn nữa, nhu cầu gia tăng đối với vinyl clorua monome trong lĩnh vực chăm sóc sức
khỏe được dự đoán sẽ làm tăng nhu cầu sản phẩm hơn nữa.
- Mặt khác, các điều kiện bất lợi phát sinh do sự bùng phát đột ngột của COVID-19
được dự đoán sẽ tác động đến sự tăng trưởng của thị trường đã được nghiên cứu.

Hình 1: Thị trường monome vinyl clorua tồn cầu năm 2019
-

Khu vực Châu Á - Thái Bình Dương chiếm thị phần nổi bật trong thị trường monome
vinyl clorua trên toàn cầu và dự kiến sẽ thống trị thị trường trong giai đoạn 20202025. Đến cuối năm 2020, khu vực này được dự báo sẽ dẫn đầu về chi tiêu cho xây

dựng, chiếm gần 46% thị phần trên toàn cầu với các quốc gia như Trung Quốc, Ấn
Độ, Indonesia có đóng góp lớn trong ngành.

Hình 2: Tỉ lệ phát triển theo khu vực của thị trường vinyl clorua monome
giai đoạn 2020-2025
2. Nguồn nguyên liệu
Nguồn nguyên liệu để sản xuất VC là etylen. Trong các olefin, đây là hợp chất được sử
dụng nhiều nhất tron ngành tổng hợp hữu cơ hóa dầu. Etylen được gọi là “vua của các
hydrocacbon” bởi những ưu điểm vượt trội như:





Cấu tạo đơn giản, hoạt tính cao
Tương đối rẻ tiền
Dễ sản suất với hiệu suát cao
Các phản ứng đi từ nguyên liệu etylen tạo thành ý sản phẩm phụ hơn so với phản
ứng đi từ olefin khác

Etylen chủ yếu được sản xuất từ quá trình steam cracking với nhiều nguồn nguyên liệu
khác nhau: từ các hydrocacbon khác như etan, propan, butan, naphtha, khí hóa lỏng LPG và
gasoil.
3. Ứng dụng của Vinyl clorua
 VC được ứng dụng trong công nghiệp chủ yếu được dùng làm monome trong quá trình
polyme hố để tổng hợp thành polivinylclorua, khoảng 95% tổng lượng VC dùng để tổng
hợp PVC và các polime khác.

 PVC là chất dẻo có nhiều tính chất mà ta mong muốn như độ ổn định hoá học cao, ít bị
ăn mòn( bị phá huỷ bởi các axit mạnh như H2SO4, HCl) có khả năng co giãn và độ bền
tương đối lớn, cách điện tốt, không thấm nước, không bị phá huỷ khi tiếp xúc với nước
và có một số tính năng ưu việt khác.
Do có những tính chất tốt như vậy, PVC được dùng để sản xuất các loại ống dẫn nước,
xăng dầu, khí , làm vật liệu lót bên trong các thiết bị hố học làm việc ở nhiệt độ thấp, để
thay thế thép không gỉ và các hợp kim đắt tiền, làm đồ gia dụng
 Các ngành công nghiệp chủ yếu của PVC là : Xây dựng, điện tử, bao bì, giày dép, chăm
sóc sức khỏe,…
4. Tính chất lý hóa của ngun liệu và sản phẩm
4.1. Tính chất lý hóa của etylen
a) Tính chất vật lý
Etylen (M = 28,052 đvC). Tại điều kiện thường, etylen là chất khí khơng màu, khơng mùi,
hầu như khơng tan trong nước. Trong quá trình sản xuất và sử dụng etylen cần phải quan tâm tới
an tồn vì etylen dễ tạo hỗn hợp nổ, phản ứng cháy tỏa nhiệt mạnh. Khi hít phải etylen cũng như
các olefin thấp khác sẽ gây ngộ độc. Nồng độ cho phép của etylen trong không khí ở nơi sản
xuất và sử dụng cần được quy định chặt chẽ và kiểm tra nghiêm ngặt.
Bảng 1: Các thơng số vật lý của Etylen.
Thơng số
Nhiệt độ hóa lỏng
Nhiệt độ đông đặc
Nhiệt độ sôi

Đơn vị
°C
°C
°C

Mật độ

g/cm3

Giới hạn nổ dưới
Giới hạn nổ trên

-

Giá trị
-105
-169,15
-103,71
tại -169,15°C, d=0,58
tại 0°C, d= 0,34
2,75 hoặc 34,6
28,6 hoặc 360,1

b) Tính chất hóa học
Tổng qt thì C2H4 tác dụng được với rất nhiều chất ở nhiều dạng khác nhau như: khí oxy,
dung dịch brom, phản ứng trùng hợp của etylen C2H4,...
Etylen có có cơng thức cấu tạo : viết gọn là CH2=CH2
Trong phân tử etylen C2H4 có 1 liên kết đôi giữa 2 nguyên tử cacbon là liên kết kém bền,
dễ dàng đứt khi tiến hành phản ứng hóa học.


• Phản ứng cháy và phản ứng oxi hóa
+ Khi đốt trong oxy, etylen cháy tạo thành khí CO2 và H2O, tỏa nhiều nhiệt.
C2H4 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O + Q
+ Etylen làm mất màu dung dịch KMnO4
3CH2=CH2 + 2 KMnO4 + 4 H2O → 3 C2H4(OH)2 + 2 MnO2 + 2 KOH
Phản ứng làm mất màu dung dịch thc tím kali pemanganat được dùng để nhận ra sự có

mặt liên kết đơi của anken.
• Phản ứng cộng:
+ Cộng Brom: CH2=CH2 + Br2 → Br-CH2-CH2-Br
+ Cộng với Clo: CH2=CH2 + Cl2 → Cl-CH2-CH2-Cl (1,2-đicloetan, ts = 83,5°C)
+ Cộng với H2: CH2=CH2 + H2 (xt,t)→ CH3-CH3
+ Cộng axit: axit hydro halogenua (HCl, HBr, HI). axit sunfuric đặc...
CH2=CH2 + HClk → CH3CH2Cl
CH2=CH2 + H-OSO3H → CH3CH2OSO3H
+ Ở nhiệt độ thích hợp và có xúc tác axit, etylen có thể cộng với nước
CH2=CH2 + H-OH (H+,t) → HCH2-CH2OH
• Phản ứng trùng hợp:
Ở điều kiện thích hợp (t,p,xt) liên kết kém bền trong phân tử etylen bị đứt ra. Khi đó, các
phân tử etylen kết hợp lại với nhau tạo thành phân tử có kích thước và khối lượng rất lớn, gọi là
polyetylen (PE).(Xt: peoxit t=100-300°C p=100atm)
n CH2=CH2 (p,t,xt)→ (-CH2-CH2-)n
Polyetylen là chất rắn, khơng tan trong nước, khơng độc. Nó là ngun liệu quan trọng
trong cơng nghiệp chất dẻo.
4.2. Tính chất lý hóa của Vinyl clorua
4.21. Tính chất vật lý.
Vinyl Clorua (VC), ở nhiệt độ thấp và áp suất thường là chất khí, có mùi ete. Tạo với
khơng khí hỗn hợp nổ trong giới hạn 4-21,7% thể tích.
VC khơng tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ như: axeton, rượu etylic,
hydrocacbon lỏng....


VC có tính độc, tiếp xúc nhiều sẽ gây ung thư. Nồng độ cho phép của nó lúc làm việc là 1
ppm trong thời gian là 8h một ngày sản xuất. Khi tiếp xúc nồng độ cao thì nó gây chống, hơn
mê, bị bỏng da nếu tiếp xúc trực tiếp.
Bảng 2: Các thông số vật lý của Vinyl Clorua
Thông số

Đơn vị
Trọng lượng riêng
g/cm3
o
Nhiệt độ sơi
C
Khối lượng phân tử
Kg/mol
Nhiệt độ đóng rắn
°C
Nhiệt độ ngưng tụ
°C
Nhiệt độ tới hạn
°C
Nhiệt độ bốc cháy
KCal/kg
Nhiệt độ nóng chảy
KCal/kg
Nhiệt độ bốc hơi ở 25°C
KCal/kg
Nhiệt trùng hợp
Kcal/kg
Nhiệt dung riêng của VC lỏng ở 25°C
Kcal/kg độ
Nhiệt dung riêng của VC hơi ở 25°C
Kcal/kg độ
Hệ số khúc xạ của VC lỏng
Nhiệt tạo thành
Kcal/kg
Tỷ trọng: Cơng thức tính tỷ trọng của VC lỏng được xác định như sau:

Giá trị
0,969
-13
62,5
-159
-13,9
142
415
18,4
78,5
-366,5
0,83
0,207
No = 1,83
-83,8

d = 0,9471 – 0,176. 102.t – 0,324. 105.t2
Trong đó:

d – tỷ trọng của VC lỏng, g/cm2

t – nhiệt độ của VC lỏng, °C.
4.2.2. Tính chất hóa học:
Cơng thức hóa học : CH2=CHCl
Cơng thức cấu tạo :

Do có liên kết đơi và ngun tử Clo linh động ( Clo có độ âm điện lớn ) nên các phản ứng
hóa học của VC là phản ứng của liên kết đôi và phản ứng của nguyên tử Clo linh động.
Dưới đây là những phản ứng VC có khả năng tham gia:

4.2.2.1. Phản ứng nối đôi (phản ứng cộng hợp).


Trong điều kiện khô, nhiệt độ 140-150°C hoặc ở 80°C và chiếu sáng xúc tác là SbCl 3 thì
VC tác dụng với Clo cho ta 1,2-dicloetan. Khi có xúc tác AlCl 3, FeCl3 thì VC phản ứng với HCl.
H2C=CHCl + HCl → H2CCl‒CH2Cl
Tác dụng với H2:

H2C=CHCl + H2 → H3C‒CH2Cl

Do phân tử có chứa nối đơi nên VC có thể tham gia phản ứng trùng hợp tạo PVC, một sản
phẩm quan trọng.
n CH2=CHCl → [CH2‒CH2]n‒Cl
4.2.2.2. Phản ứng của nguyên tử Clo.
Trong phân tử VC có sự liên hợp p-p của cặp electron không chia ở Clo với nối đôi C=C
theo hướng ngược chiều với sự phân cực kiểu phản ứng liên hợp Cd+ và CdDo có hiệu ứng liên hợp p-p, độ dài liên kết C-Cl ở VC nhỏ ở etylclorua, dẫn đến giảm
momen lưỡng cực, liên kết C-Cl bền. Vì vậy, phản ứng thế Nu là rất khó khăn. Muốn phản ứng
thế Nu xảy ra đòi điều kiện khắc nghiệt.
Thủy phân: Khi đun nóng với kiềm HCl bị tách khỏi VC cho ra axetylen:
H2C=CHCl + NaOH → HC≡CH + NaCl + H2O
Tác dụng với alcolat hay fenolat cho ta este vinylic:
H2C=CHCl + R‒ONa → H2C=CHOR + NaCl
Tạo hợp chất cơ kim: H2C=CHCl + Mg → H2C=CH‒Mg‒Cl
4.2.2.3. Phản ứng Oxi hóa.
Q trình đốt VC trong khơng khí tạo ra CO2 và HCl.
2 H2C=CHCl + 5/2 O2 → 2 CO2 + 2 HCl + 2 H2O
Trong phản ứng oxi hóa VC ở nhiệt độ 50÷150°C có mặt HCl dễ dàng tạo ra mono
axetandehit.
H2C=CHCl + 1/2 O2 → H2CCl‒CHO
4.2.2.4. Phản ứng tự phân hủy.

Trong điều kiện khơng có oxy khơng khí, khơ, vinyclorua tinh khiết khá ổn định về mặt
hóa học.
VC trong điều kiện khơng có khơng khí ở 450°C có thể bị phân hủy tạo thành axetylen và
HCl, do phản ứng dime hóa axetylen có thể phản ứng tiếp tục tạo ra một lượng nhỏ 2-Cl-1,3Butadien.


H2C=CHCl → HC≡CH + HCl
H2C=CHCl + HC≡CH → H2C=CH‒CH=CH2
5. Phương pháp tồn trữ và bảo quản, an tồn mơi trường.
5.1. Phương pháp tồn trữ và bảo quản.
Trước đây, VC được bảo quản và vận chuyển với sự có mặt của một lượng nhỏ phenol để
ức chế phản ứng polyme hóa . Ngày nay, VC được sản xuất với độ tinh khiết đủ cao và không
cần thiết ức chế trong bảo quản đồng thời do được làm sạch nước, VC không gây ăn mịn có thể
bảo quản và tồn trữ trong các thùng thép cacbon thường.
5.2. An tồn mơi trường.
VC được thải ra bởi các ngành cơng nghiệp hoặc được hình thành do sự phân hủy của các
hóa chất clo khác có thể xâm nhập vào khơng khí và nguồn cung cấp nước uống. Ở trong khơng
khí nó sẽ phá vỡ các liên kết hóa học khác như formyl clorua và formaldehyt trong 2 tới 3 ngày.
Mặc dù, hầu hết VC lan tỏa trong khơng khí, khi phát ra từ đất nó cũng sẽ bốc hơi hoặc ngấm
vào trong nước các mạch nước ngầm. Nó sẽ nhanh chóng bốc hơi nếu lượng hơi nước tiếp xúc
với nó ít. Ở trên bề mặt nước nó có thể khơng bị vi khuẩn phân hủy và tồn tại trong nhiều tháng
tới nhiều năm. Vinyl clorua là chất gây ơ nhiễm phổ biến được tìm thấy gần các bãi chơn lấp rác
Ngồi những ảnh hưởng trên, VC còn gây nguy hiểm tới sức khỏe con người. Khi VC xâm
nhập vào cơ thể con người qua đường hô hấp, ăn uống.. sẽ dẫn đến hôn mê, ảnh hưởng cơ quan
hô hấp, tạo ra sự biến đổi lớn trong cơ thể và dẫn đến tử vong. Ở mức độ thấp, dẫn tới triệu
chứng nhức đầu, hoa mắt chóng mặt, tiếp xúc trực tiếp có thể gây tổn thương da,mắt. Ảnh
hưởng trong thời gian dài có thể là nguyên nhân gây rối loạn tim mạch và dẫn đến ung thư.
6. Chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm
Bảng 3: Chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm VC
Thông số

Độ tinh khiết VCM
H2O
Tính axit (HCl)
Fe
Dư lượng khơng bay hơi
1,3-Butadien
Axetylen
Methyl clorua
Vinyl axetylen

Đơn vị
%wt
ppm wt
ppm wt
ppm wt
ppm wt
ppm wt
ppm wt
ppm wt
ppm wt

Tối thiểu
99.98
-

Tối đa
_
100
1.0
0.40

50.0
8.0
0.40
60.0
15.0


Phần cất nặng cuối
Hình thức

ppm wt
50.0
Trong suốt, khơng màu, khơng có chất lơ lửng

II Cơng nghệ sản xuất VC
1. Khái qt cơng nghệ sản xuất VC
Ở những nước có dầu mỏ đang được khai thác và chế biến, nguồn nguyên liệu etylen có
nhiều rất phù hợp với phương pháp sản xuất VC từ etylen. Phương pháp sản xuất VC từ etylen
là phương pháp mới đang được áp dụng rất rộng rãi vào sản xuất.
Quá trình sản xuất VC từ etylen là sự kết hợp của 3 quá trình:
– Cộng hợp trực tiếp clo và etylen tạo thành EDC
– Oxyclo hóa etylen tạo thành EDC
– Cracking EDC tạo thành VC

Hình 1: Sơ đồ q trình liên hợp
Trong q trình clo hóa trực tiếp cũng như q trình oxyclo hóa, EDC được tạo ra. Cả hai
phản ứng đều tỏa nhiệt.
Để đạt chất lượng tốt hơn, EDC được sản xuất bằng clo hóa trực tiếp (1) có thể được sử
dụng trực tiếp để cracking, trái lại EDC từ q trình oxy clo hóa (2) phải trải qua giai đoạn làm
sạch (Chưng cất EDC) trước khi cracking. Chưng cất EDC (3) gồm ba tháp chưng. Ở tháp đầu

tiên, nước và các sản phẩm phụ có nhiệt độ sơi thấp được lấy ra ở đỉnh tháp. Sản phẩm đáy của
tháp cùng với EDC chưa chuyển hóa được tuần hồn lại từ lị cracking sẽ sang tháp thứ hai. Các
sản phẩm phụ có nhiệt độ sơi cao được tách ra ở đáy tháp hai. Sản phẩm đỉnh tháp thứ hai (high-


boil column) được trộn với dòng EDC tạo ra từ q trình clo hóa vào thiết bị cracking, cịn sản
phẩm đáy được chuyển vào tháp chưng chân không để thu được nồng độ cao các sản phẩm phụ
có nhiệt độ sôi cao. Để giảm thiểu tắc nghẽn reboiler, tháp này được hoạt động dưới áp suất
chân không. Sản phẩm đỉnh tháp được sử dụng như là nguyên liệu EDC, trong khi sản phẩm đáy
với hàm lượng các chất có nhiệt độ sôi cao chiếm > 95% được đưa vào thiết bị đốt.
Trong bộ phận cracking EDC (4), EDC được cracking nhiệt, thu được VC và HCl. Sản
phẩm VC, HCl và EDC chưa phản ứng sẽ được phân tách trong bộ phận chưng VC (5). Trong
tháp chưng đầu tiên, tháp HCl, sản phẩm đỉnh HCl được đưa vào quá trình oxyclo hóa như là
ngun liệu thơ. Sản phẩm đáy, hỗn hợp của EDC và VC, được phân tách trong tháp VC. Một ít
HCl cịn lại trong sản phẩm VC được tách bởi VC stripper và tuần hoàn trở về tháp HCl. Sản
phẩm cuối cùng VC được đưa qua bể chứa VC để vận chuyển hoặc sử dụng cho nhà máy PVC.
Các sản phẩm phụ có nhiệt độ sơi thấp đi cùng EDC chưa phản ứng (từ đáy tháp VC) được clo
hóa trong tháp clo hóa Benzene và Cloropren trở thành các sản phẩm phụ có nhiệt độ sơi cao và
được tách ở tháp chưng EDC.
Nước thu được từ quá trình này được xử lý trong các phân xưởng làm sạch nước. Các sản
phẩm phụ (khí và lỏng) được đưa vào quá trình đốt cháy (7) để thu hồi HCl.
Khí HCl được thu hồi và tái sử dụng để sản xuất axit HCl hoặc cho q trình oxy clo hóa.
Điều này mang lại sự sử dụng tuyệt đối Cl2 đầu vào.


Hình 2: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất VC của Vinnolit
2. Các phương pháp sản xuất EDC.
2.1. Phương pháp clo hóa trực tiếp etylen.
Dicloetan là sản phẩm trung gian ta thu được trong quá trình sản xuất vinylclorua tổng hợp
từ phản ứng tỏa nhiệt sau:

CH2 = CH2 + Cl2 → ClCH2 – CH2Cl, ∆H298 = –220 kJ/mol
Phản ứng này có thể tiến hành ở pha lỏng cũng như pha khí. Hầu hết các q trình trong
cơng nghiệp hiện nay tiến hành ở pha lỏng, nhiệt độ khoảng 50 – 90oC và áp suất thấp khoản 0,3
– 0,5.106 Pa. Thu sản phẩm ở trạng thái lỏng nhiệt độ thiết bị phản ứng khoảng 20 – 30oC.
2.1.1. Xúc tác.
Xúc tác có vai trị quan trọng trong q trình phản ứng. Trong q trình clo hóa etylen
thường dùng xúc tác FeCl3 hay AlCl3. Nó có tác dụng thúc đẩy q trình phản ứng tăng độ chọn
lọc về phía tạo sản phẩm chính. Đối với cơng nghệ điều chế EDC bằng cách clo hóa etylen sử
dụng xúc tác FeCl3, nó được đưa vào khối phản ứng ở dạng muối khan hoặc là tạo thành trong
thiết bị phản ứng do clo tác dụng với thành thiết bị. Quá trình sử dụng xúc tác FeCl 3 tiến hành ở
nhiệt độ sôi của khối phản ứng 83 – 95oC, tùy thuộc vào áp suất trong thiết bị và hàm lượng các


hợp chất trong EDC. Khi đó nhiệt phản ứng được lấy đi bốc hơi sản phẩm. Sau khi ngưng tụ và
tách khí thải thì EDC bán thành phẩm đưa đi tách HCl hịa tan trong nó.
2.1.2. Cơ chế phản ứng.
Phương pháp này thường sử dụng xúc tác là FeCl3 và cơ chế quá trình được tiến hành theo
cơ chế phân cực, do tính chất và khả năng phân cực của clo quyết định khả năng tấn công vào
liên kết đôi của etylen.
FeCl3 + Cl2 FeCl4–….Cl+
FeCl-4….Cl+ + CH2 = CH2 → FeCl3 + ClCH2 – CH2Cl
Ở nhiệt độ cao, xúc tác hoạt động theo cơ chế gốc tự do, trong pha lỏng FeCl 3 có thể thêm
vào q trình và lúc này chủ yếu là sản phẩm EDC vì vậy ta phải bơm ngay nguyên liệu clo và
etylen vào. Tuy nhiên trong một số trường hợp, nó có thể được tạo ra tại chỗ bằng phản ứng của
clo với thành thiết bị.
Sự biến đổi của các tác nhân phản ứng rất cao có thể đạt 100% và tính chọn lọc của các tác
nhân cũng cao hơn 99%, cả etylen cũng như clo. Sản phẩm phụ chủ yếu là 1,1,2-tricloetan
nhưng ở nhiệt độ cao hơn cloetan và cloetylen cũng có thể được tạo thành. Sự có mặt của oxy
trong nguyên liệu clo là một thành phần cần phải quan tâm, vì nó kìm hãm các phản ứng gốc tự
do tạo ra các dẫn xuất này và do đó cải thiện độ chọn lọc của dicloetan.

Ngồi ra dicloetan cịn có khả năng làm xúc tác cho phản ứng clo và etylen. Trong quá
trình cịn có một số phản ứng tạo ra sản phẩm phụ như tricloetan.
CH2=CH2 + 2Cl2 → Cl2CH-CH2Cl + HCl
CH2=CH2 + 3Cl2 → Cl2CH-CHCl2 + 2HCl
Tùy theo sự khống chế nhiệt độ của quá trình mà sản phẩm phụ tạo ra nhiều hay ít. Tỉ số
giữa clo và etylen cũng ảnh hướng nhiều đến sản phẩm phụ, tỉ số clo/etylen càng lớn thì sản
phẩm phụ càng nhiều. Vì vậy mà trong thực tế người ta thường dùng thiếu clo. Khi lượng etylen
dư nhiều cần có thiết bị ngưng tụ phức tạp để ngăn ngừa mất mát etylen ở phân đoạn xử lí phần
cuối.
2.1.3 Cơng nghệ clo hóa trực tiếp etylen ở nhiệt độ cao
a) Dây chuyền cơng nghệ clo hóa ở nhiệt độ cao


Về cơ bản dây chuyền cơng nghệ clo hóa ở nhiệt độ cao giống ở nhiệt độ thấp đặc biệt là
cơng đoạn làm sạch EDC, q trình làm sạch ở 2 công nghệ là như nhau chỉ khác một phần nhỏ
ở cạnh thiết bị phản ứng chính.

Hình 3: Sơ đồ sản xuất EDC bằng cách oxy hóa etylen nhiệt độ cao
Chú thích:
1. Thiết bị phản ứng
2. Cột hồi lưu
3. Thùng chuẩn bị xúc tác
4. Thiết bị ổn định
5. Lò nung


b) Thuyết minh dây chuyền.
Khi phản ứng xảy ra ở 85 – 90oC thì sản phẩm được lấy ra ở thể khí, điều này có tiện lợi là
tránh được sự kéo theo của xúc tác, cho phép lấy nhiệt của phản ứng bằng pha khí, nhưng nó có
hạn chế là sản pẩm EDC vẫn còn tạp chất (5% trọng lượng là tạp chất) do đó cần phải làm sạch.

Chính điều này mà các thiết bị phản ứng đều có cột hồi lưu, pha lỏng được tách đồng thời tuần
hoàn sản phẩm nặng, đưa đến thiết bị làm sạch.
Sản phẩn khí của q trình chưng tách này đưa đi nung nóng và EDC thô được đưa đi ổn
định nhờ thiết bị chưng cất, cịn phần khí thu hồi trên đỉnh được đưa đến phần cất ngọn.
Sản phẩm ra khỏi thiết bị chưng cất được đưa sang dây chuyền làm sạch để thu được EDC
tinh khiết, các công đoạn giống như trong dây chuyền clo hóa nhiệt độ thấp.
2.1.4. Cơng nghệ clo hóa trực tiếp etylen ở nhiệt độ thấp.
a) Cơng nghệ clo hóa trực tiếp etylen ở nhiệt độ thấp thu sản phẩm dạng lỏng.
Nhiệt độ tiến hành cho quá trình clo hóa là 20 – 30oC. Thiết bị phản ứng hình trụ có cánh
khuấy, có thiết bị làm lạnh bên ngồi và bên trong (bên ngồi có vỏ bọc, bên trong có ống xoắn
ruột gà để cho nước lạnh tuần hoàn rút nhiệt phản ứng). Sục clo và etylen vào dicloetan có sẵn
trong thiết bị. Cần phải sấy khơ clo là một chất oxy hóa mạnh và có hoạt tính mạnh, nó oxy hóa
kim loại đến mức oxy hóa dương cao nhất, đặc biệt q trình oxy hóa tăng khí ẩm.
 Sơ đồ cơng nghệ clo hóa trực tiếp etylen nhiệt độ thấp thu sản phẩm dạng lỏng
 Chú thích sơ đồ:
1. Thiết bị clo hóa
2. Thiết bị ngưng tụ
3. Thiết bị phân ly
4. Tháp hấp thụ
5. Kính nhìn
6. Thiết bị làm lạnh bằng nước muối
7. Tháp hấp thụ HCl
8. Thùng chứa dicloeatan thơ
9. Thiết bị trung hịa
10. Thiết bị phân riêng

12. Thiết bị đun nóng
13. Thùng chứa dicloetan xử lí sơ bộ
14. Tháp tinh luyện
15. Thiết bị làm lạnh hồi lưu đỉnh

16. Thiết bị phân li
17. Tháp chưng
18. Thiết bị đun nóng hồi lưu đáy
19. Thùng chứa polyclorit
20. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm
21. Thùng chứa sản phẩm dicloetan
22. Thùng chứa dung dịch kiềm


 Nguyên lý làm việc của dây chuyền:
Hỗn hợp clo và etylen (đã sấy khô clo) qua bộ phận đo lưu lượng vào thiết bị phản ứng (1)
theo tỷ lệ 1: 1,1. Thiết bị (1) được làm lạnh bên trong. Trong thiết bị (1) duy trì nhiệt độ 20 –
30oC. Sản phẩm thô được đưa xuống thùng chứa EDC thô (8). Thốt ra ở thiết bị (1) gồm các
loại khí trơ (N2, O2, CO2 có trong khí clo) và một ít HCl tạo thành do phản ứng thế, ngoài ra cịn
có một lượng hơi sản phẩm. Khí thốt ra ở đỉnh được đưa vào thiết bị làm lạnh (2) để ngưng tụ.
Phần ngưng tụ qua thiết bị phân li (3) trộn với dòng sản phẩm ở thiết bị (1) được lấy ra ở cửa
bên hông đưa xuống thùng chứa (8). Một phần quay lại thiết bị chứa xúc tác (4). Phần khí khơng
ngưng cho vào thiết bị (6) và tưới bằng sản phẩm phản ứng. Làm lạnh ở –10 – 15oC ở thiết bị (6)
bằng nước muối, rồi cho phần khí này vào thiết bị (7) dùng nước tưới làm sạch HCl trước khi
thải ra ngoài. Để làm sạch EDC thô ta bơm EDC thô từ thùng chứa (8) lên thiết bị trung hòa (9).
Ở thiết bị (9) EDC và dung dịch kiềm loãng trộn với nhau tạo thành dung dịch nhũ tương qua
thiết bị phân riêng (10) làm việc liên tục, dung dịch kiềm cho quay lại một phần dung dịch kiềm
bẩn thải ra ngoài. Sản phẩm lớp dưới cho vào thùng chứa (13) rồi đem đi tinh luyện trong tháp
(14). Phần sản phẩm đỉnh tháp (14) được ngưng tụ ở thiết bị (15) sau đó một phần được hồi lưu
lại, phần còn lại được đưa qua thiết bị phân li (16) trước khi đưa xuống thùng chứa. Sản phẩm
đáy của tháp một phần hồi lưu lại, phần còn lại đem đi chưng ở thiết bị (17). Sản phẩm đáy tháp
(17) là sản phẩm phụ của quá trình: polyclorit cho và thùng chứa polyclorit (19), phần đỉnh tháp
(17) được hồi lưu một phần, phần còn lại qua thiết bị làm lạnh hồi lưu đỉnh (15) một phần hồi
lưu lại đỉnh tháp, phần còn lại cho qua thiết bị ngưng tụ sản phẩm rồi xuống thùng chứa sản
phẩm (21). Đây là sản pầm dicloetan (EDC) tinh khiết

b) Công nghệ clo hóa trực tiếp etylen ở nhiệt độ thấp thu sản phẩm dạng hỗn hợp.
Nguyên liệu clo và etylen đưa cùng lúc vào thiết bị có chứa sẵn dung dịch EDC có lẫn xúc
tác FeCl3 để tạo mơi trường cho phản ứng và tránh hiện tượng nổ xẩy ra. Phản ứng tạo sản phẩm
tỏa nhiệt nhiều mà quá trình xảy ra ở nhiệt độ tương đối thấp 50 – 60oC, nên thuận lợi cho q
trình tạo sản phẩm. Cơng nghệ này có hiệu suất tạo sản phẩm rất cao trên 98% tiến hành ở nhiệt
độ thấp do đó vật liệu chế tạo đơn giản hơn, chi phí đầu tư thấp, hiệu quả kinh tế mang lại sẽ
cao. Bên cạnh các ưu điểm trên cơng nghệ này có hạn chế lớn là sản phẩm sau khi tạo ra cần cho
qua ngay thiết bị tách khí – lỏng đề phịng hiện tượng nổ xảy ra.
 Sơ đồ cơng nghệ clo hóa ở nhiệt độ thấp thu EDC dạng hỗn hợp.


 Chú thích sơ đồ:
1. Thiết bị oxy hóa
2. Thiết bị tách lỏng – khí
3. Thiết bị phản ứng thứ cấp
4. Thiết bị ngưng tụ
5. Thùng chứa xúc tác
6. Thiết bị ổn định
7. Lị đốt
8. Bơm
9. Thiết bị đun nóng đáy tháp
10. Bồn chứa nước
 Thuyết minh sơ đồ

11. Tháp rửa
12. Thiết bị trung hòa
14. Tháp tách EDC/ nước
15. Thiết bị tách EDC
16. Tháp tách sản phẩm nặng
17. Thiết bị xử lí khí

18. Bể chứa EDC
19. Bể chứa sản phẩm nặng

Nguyên liệu etylen và clo được sục vào thiết bị clo hóa (1) có chứa xúc tác FeCl 3 trong môi
trường EDC, phản ứng tiến hành ở nhiệt độ 50 – 60oC, áp suất 0,3 – 0,5 MPa. Nhiệt phản ứng
được tách và điều khiển bằng cách cho môi trường phản ứng tuần hoàn qua bộ phận trao đổi
nhiệt, làm lạnh bên trong tháp cũng như thiết bị trao đổi nhiệt đặt ngoài tháp. Sản phẩm thu


được ở dạng hỗn hợp khí/lỏng được đưa qua tháp tách khí/lỏng (2) làm việc trong mơi trường
phản ứng khí trơ (nitơ) để tránh cháy nổ.
Khí sản phẩm ra khỏi tháp (2) được bổ sung clo và đưa vào thiết bị phản ứng thứ cấp (3),
sản phẩm EDC của thiết bị thứ cấp sẽ được dùng làm môi trường cho phản ứng clo hóa và điều
chế xúc tác FeCl3.
Sản phẩm lỏng ra khỏi tháp tách khí/lỏng (2) được gia nhiệt và ổn định nhờ tháp ổn định
(6), phần khí tách ra được đốt bỏ tại thiết bị đốt khí thải (7) cùng với sản phẩm khí thu được ở
đỉnh tháp của thiết bị phản ứng thứ cấp (3), để loại bỏ khí thải và thu hồi HCl
Sản phẩm lỏng được đưa ra bộ phận tinh chế và tháp rửa/lắng (11), tại đây ta thêm nước
nhằm tạo điều kiện dễ dàng cho sự tách xúc tác FeCó lẫn một lượng nhỏ EDC hòa tan được đưa
sang tháp tách EDC ra khỏi nước (13) và tuần hoàn lại tháp lắng. Lớp lỏng phía dưới giàu EDC
được đưa sang bộ phận trung hịa bằng amoniac (12), sau đấy được sấy l 3. Pha lỏng thu được ở
phía trên tháp lắng chứa nhiều nước c bằng chưng chất đẳng phí tại tháp tách nước ra khỏi EDC
(14). Phía trên tháp (14), EDC sau khi qua thùng lắng nặng hơn nước sẽ được hồi lưu tại tháp,
phần nước còn lẫn một phần EDC được tuần hoàn lại tháp tách nước (13). EDC khan thu được ở
đáy tháp (14) được đưa qua tháp tách EDC (15) để tách EDC ra khỏi các sản phẩm nặng như
tricloetan, diclopropan… Các sản phẩm nặng có thể được tách tại tháp tách phân đoạn nặng (16)
và sử dụng làm dung mơi.
2.1.4. Một số dây chuyền cơng nghệ clo hóa trực tiếp etylen ngày nay đang sử dụng
Bảng. Các quy trình sản xuất EDC bằng phương pháp clo hóa
Quy trình

Oxy Vinyls
Pha lỏng,
nhiệt độ cao

Inovyl
Pha lỏng,
nhiệt độ cao

Mitsui
Pha lỏng,
nhiệt độ cao

Vinolit
Pha lỏng,
nhiệt độ thấp

Nhiệt độ phản ứng, oC

124

129

123

60

Áp suất, kg/cm2

3,1

3,0

3,0

3,2

Hiệu suất chuyển hóa
C2H4

99%

99%

99%

99,3%

FeCl3 trong
EDC

FeCl3 trong
EDC

FeCl3 trong
EDC

FeCl3

Đặc trưng quy trình

Xúc tác

2.2. Phương pháp oxyclo hóa etylen.


Oxy clo hóa etylen là một cơng nghệ hiện đại ngày nay trong các nhà máy sản xuất
vinylclorua (VC), quá trình này đã sử dụng HCl trong dây chuyền cracking tạo VC để tổng hợp
EDC hiệu quả hơn.
Nguồn nguyên liệu chính cho q trình này là HCl, Etylen và Oxi.

Cơng nghệ oxyclo hóa etylen
2.2.1 Xúc tác cho q trình.
Xúc tác sử dụng cho quá trình là: kim loại hai chức (lưỡng tính). Xúc tác thường dùng là
Clorua đồng (CuCl2) mang trên oxit nhơm, mặc dù có nhiều chất mang như: graphit, silicagel
đều có thể sử dụng nhưng oxit nhơm vẫn tốt hơn vì tính năng chịu mài mịn, độ bền đều rất tốt
và đặc biệt là có thể điều chỉnh được bề mặt của nó, ngồi ra diện tích bề mặt riêng của Al 2O3
cao (150 ÷ 300 m2/g) nên được dùng làm chất mang; các muối kim loại khác như: kaliclorua,
natriclorua hoặc nhơm clorua cũng có thể cho vào để làm cho xúc tác tăng tính chọn lọc và giảm
sự bay hơi của CuCl2. Mặc khác các muối này hình thành nên hỗn hợp etecti làm hạ nhiệt độ
phản ứng và nó có thể ức chế các phản ứng cộng trực tiếp tạo thành monocloetan.
Có một số nghiên cứu đã khẳng định một số muối đất hiếm (hỗn hợp nguyên tố đất hiếm)
được dùng như một chất trợ xúc tác hoặc dùng Na/(NH4)HS. Clorua canxi có nồng độ từ 3 ÷
12% trọng lượng, lượng muối kiềm thêm vào gấp đơi lượng clorua canxi, muối đất hiếm có
nồng độ 1 ÷ 10% wt.


EP375202 mơ tả một chất xúc tác oxyclo hóa bao gồm một hỗn hợp các clorua kim loại
được vận chuyển trên một phần đệm, trong đó hỗn hợp nói trên bao gồm chủ yếu là hỗn hợp
đồng clorua, magiê clorua, và clorua kali. Nó cũng mơ tả oxyclo hóa của etylen đến 1,2dicloetan bằng cách sử dụng như một thành phần chất xúc tác.

Ví dụ: (Theo EP375202) Các clorua kim loại được ngâm tẩm trên một chất hỗ trợ alumina
từ Sasol với nhãn Catalox SCCa 25/200. Trong xúc tác thành phần kim loại là 4,3% wt Cu, 1,3%
wt Mg, 1,1% wt K.
DD90127 mô tả phương pháp sản xuất 1,2-dicloetan bằng oxyclo hóa etylen với HCl và
khơng khí. Xúc tác được sử dụng có chứa clorua đồng (II) như là thành phần chính và cácchất
hổ trợ chứa clorua của các muối kim loại bạc, magiê, canxi, kali, xeri và mangan.
Ví dụ: (Theo DD90127) Các clorua kim loại được ngâm tẩm trên một chất nền alumina từ
Sasol với nhãn Catalox SCCa 25/200. Thành phần kim loại là 4,3% wt Cu, 1,2% wt K,1,0% wt
Mn.
2.2.2. Cơ chế của quá trình.
Giai đoạn 1: Clo hoá etylen bởi clorua đồng.
C2H4 + 2CuCl2 → Cu2Cl2 + CH2Cl-CH2Cl
Giai đoạn 2: Muối đồng được tái sinh bởi HCl và oxi.
Cu2Cl2 + 2HCl + 1/2O2 → 2CuCl2 + H2O
� Phản ứng tổng cộng:
CH2=CH2 + 2HCl + 1/2O2 → CH2Cl-CH2Cl + H2O
2.2.3. Đặc trưng của công nghệ và sản phẩm của q trình.
Đặc trưng của cơng nghệ:
– Cơng nghệ oxyclo hóa trong pha khí với sự có mặt của xúc tác CuCl 2/Al2O3, nhiệt độ
phản ứng từ 230 – 300 oC, áp suất từ 0,3 – 1,5 MPa (thường ở 0,4 – 0,6 MPa).
– Độ chuyển hóa đối với HCl và Etylen ở 93 – 97%, thời gian tiếp xúc từ 0,5 – 40s với độ
chọn lọc của dicloetan ở 91 – 96%.
Sản phẩm của quá trình:
– Monocloetan do phản ứng cộng trực tiếp HCl với etylen.


– Vinylclorua từ quá trình cracking dicloetan.
– Trong một số nhà máy, các sản phẩm phụ chủ yếu: Cloetan, 1,1,2 – tricloetan thì được thu
hồi và bán sử dụng làm ngun liệu cho q trình clo hóa hydrocacbon khác như sản xuất
1,1 – dicloetan.

– Số lượng sản phẩm phụ thu được thay đổi theo điều kiện xúc tác và phản ứng.
2.2.4. Thiết bị phản ứng.
Cơng nghệ oxyclo hóa etylen trong pha khí có 2 kiểu thiết bị phản ứng:
– Thiết bị phản ứng tầng sôi.
– Thiết bị phản ứng tầng cố định.
Bảng 1.4. Đặc trưng của một số quá trình oxiclo hóa của các hãng
Cơng ty
Dow chemical
Ethyl corparation
BF. Goodrich
Mitsuitoatsu
PPG
Monsanto
R. Phone - Poulenco
Stauffer
Toxo soda

Nguồn oxi
Khơng khí
Oxi
Oxi
Oxi
Oxi
Oxi hoặc khơng khí
Khơng khí
Oxi hoặc khơng khí
Khơng khí

Thiết bị phản ứng
Cố định

Tầng sơi
Tầng sơi
Tầng sơi
Tầng sơi
Tầng sơi
Tầng sơi
Cố định
Tầng sơi

a) Cơng nghệ oxyclo hóa etylen với thiết bị xúc tác tầng sôi.
Nhiệt độ của quá trình thay đổi trong khoảng 200 – 240oC thấp hơn trong thiết bị xúc tác
cố định. Áp suất trong thiết bị tầng sôi tăng lên 0,2 – 0,5 MPa. Bột xúc tác Al 2O3 có bề mặt riêng
lớn (200 m2/g) hoặc đất trắng màu được sử dụng làm chất mang. Hàm lượng CuCl 2 trên xúc tác
là 7 – 20% khối lượng. Nếu dùng nồng độ cao hơn khơng có lợi vì khơng cải thiện được vận tốc
phản ứng và xúc tác bị thiêu kết trong thiết bị phản ứng.
Do giới hạn nhiệt độ không cao nên thiết bị phản ứng có thể được làm bằng thép khơng gỉ
nếu tránh được sự ngưng tụ (sự hình thành HCl ngậm nước). Thiết bị sục khí ở cửa vào của thiết
bị phản ứng yêu cầu các ống dẫn, vòi phun và các linh kiện phải làm bằng hợp kim niken vì
chúng cần chống lại sự kích thích ăn mịn của clo.
Nhiệt của phản ứng được sử dụng để sản xuất hơi nước hoặc được đưa tới hệ thống dầu
nóng bằng thiết bị ống xoắn làm lạnh bên trong, đặt trong tầng sôi.


Thiết bị xúc tác tầng sơi của q trình oxyclo hóa
Khơng khí nén, HCl, etylen và oxy được đưa vào thiết bị phản ứng xúc tác tầng sơi (1)
dạng hình trụ đứng làm bằng thép hợp kim, được lắp ống xoắn ruột gà để tách nhiệt của phản
ứng, nhiệt độ tầng sôi cơ bản phải đẳng nhiệt, cụ thể nhiệt độ nằm trong khoảng 220 – 225 oC, áp


suất 0,2 – 0,5 MPa và tăng nhẹ để tăng hiệu suất của phản ứng và giúp cho EDC ngưng tụ thoát

ra. Sản phẩm được đưa qua xyclon để tách bụi xúc tác sau đó nhanh chóng được làm lạnh xuống
khoảng 90oC trong tháp tơi nóng (2) nhờ dịng nước nóng 80oC vàdịng nước lạnh 10oC để tách
HCl. Sau đó dịng sản phẩm được trung hồ bằng NH3 và làm lạnh trong tháp tôi lạnh (4) bằng
nước lạnh 10oC trong môi trường kiềm để thu hồi một số sản phẩm phụ. Sản phẩm lỏng của hai
tháp tôi được qua tháp lắng (3) tách làm hai pha: pha hữu cơ có lẫn nước và pha nước có lẫn
chất hữu cơ. Dịng sản phẩm khí từ tháp tơi lạnh chứa lượng đáng kể EDC sẽ được làm lạnh và
đưa vào tháp hấp thụ (5) bằng dung mơi ankylbenzen. Khí khơng hấp thụ được đưa đi xử lý
hoặc một phần được nén và tuần hồn lại thiết bị oxyclo hóa dùng làm tác nhân oxy. Sau đó hỗn
hợp qua tháp nhả hấp thụ (6) để sản phẩm ra khỏi dung mơi và dịng này cùng với dòng sản
phẩm từ hai tháp lắng đi vào hai cột chưng tách EDC khỏi nước là (7) và (8). Hỗn hợp tiếp tục
được đi qua tháp (9) để tách sản phẩm nhẹ và tháp chưng (10) để tách sản phẩm nặng và thu
EDC.
Với cơng nghệ này thì sản lượng EDC có thể đạt được ít nhất là 98% so với HCl và 96%
so với etylen. Các sản phẩm phụ của quá trình như , 1,1,2 tricloetan, cloruafom, cis và trans 1,2
dicloetan và etylcloric...
b) Cơng nghệ oxyclo hóa etylen với thiết bị lớp xúc tác cố định.
Thiết bị phản ứng loại ống chùm, xúc tác đặt trong ống, chất tải nhiệt đi ngoài ống. Dùng
xúc tác CuCl2/Al2O3 do CuCl2 ở nhiệt độ cao dễ bay hơi nên người ta cho thêm KCl vào để làm
giảm độ bay hơi. Để giảm nhiệt độ lớn nhất trong thiết bị phản ứng, nhất là lớp tĩnh bằng cách
pha loãng xúc tác có chứa 8,2% CuCl2/Al2O3 bằng graphit (chất có khả năng dẫn nhiệt tốt) hoặc
dùng xúc tác có hàm lượng CuCl2 khác nhau từ thấp đến cao, phân bố từ đầu vào tới đầu ra.
Cơng nghệ có thể sử dụng một thiết bị phản ứng hoặc một hệ thống khoảng hai đến ba lò phản
ứng nối tiếp nhau. Các ống thường được chế tạo bằng kim loại của Ni, thiết bị phản ứng được
chế tạo bằng thép cacbon.


Hỗn hợp nguyên liệu được đưa vào thiết bị phản ứng dạng ống chùm (1), phải gồm hai
thiết bị phản ứng để tránh quá nhiệt cục bộ, chất tải nhiệt được tuần hoàn bên ngoài ống chứa
xúc tác để tách nhiệt phản ứng và để sản xuất hơi nước. Điều kiện phản ứng khắc nghiệt hơn so
với quá trình của thiết bị xúc tác tầng sôi, nhiệt độ từ 230-300 oC, áp suất từ 0,3 – 1,5 MPa. Sản

phẩm sau khi đi qua thiết bị dập tắt phản ứng (2) thì được tách ra làm hai pha. Phần khí được
làm lạnh bằng nước lạnh có pha amoniac để hấp thụ cloral. Phần lỏng được tuần hoàn vào thiết
bị lắng để thu hồi EDC còn lẫn trong pha lỏng. Phân đoạn khí tiếp tục được làm lạnh, ngưng tụ
bằng cách cho qua thiết bị trao đổi nhiệt, sau đó đưa vào thiết bị tách khí/lỏng (3). Phần lỏng
được trung hịa bằng ammoniac và đưa vào thiết bị lắng. Sau đó qua tháp chưng (7) và (8) để
tách nước ra khỏi EDC. Sau đó tách các sản phẩm nhẹ và nặng cịn lẫn để thu EDC bằng các
tháp chưng (9), (10). Phần sản phẩm khí ra khỏi tháp tách khí/lỏng đi vào thiết bị sấy (4), sau đó
chuyển hóa phần etylen chưa chuyển hóa ở tháp clo hóa (5). Q trình được tiến hành trong
dung môi EDC, môi trường phản ứng được tuần hoàn qua bộ phận trao đổi nhiệt, làm lạnh đặt
ngoài tháp để tách nhiệt phản ứng. Sản phẩm EDC của q trình clo hóa được tách bằng cách
làm lạnh tới –25 oC bằng các thiết bị trao đổi nhiệt và thiết bị tách (6) đặt nối tiếp. Khí khơng


ngưng được đốt và đưa đi xử lý tách HCl trước khi thải ra môi trường, EDC được đưa vào bộ
phận tinh chế.
c) Một số quy trình oxyclo hóa đang sử dụng hiện nay
Bảng 1.5. Các quy trình sản xuất EDC bằng phương pháp oxyclo hóa
Quy trình
Oxy Vinyls
Inovyl
Đặc trưng q trình
Tầng sơi
Tầng sơi
o
Nhiệt độ phản ứng, C
225
220 – 237
2
Áp suất, kg/cm
3,5

5,0 – 6,4
Hiệu suất chuyển hóa C2H4
97,8%
95,5%
Xúc tác
CuCl2
CuCl2
2.3. So sánh và lựa chọn phương pháp sản xuất.

Mitsui
Tầng sôi
230
3,0
97,5%
CuCl2

Vinnolit
Tầng sôi
225
3,5
97,8%
CuCl2

Bảng: So sánh 2 phương pháp sản xuất EDC.
Phương pháp
Ưu điểm

Clo hóa trực tiếp etylen
– Nhiệt độ phản ứng tương đối thấp
–

–
–
–

Nhược điểm

từ 20 – 90oC.
Cấu tạo thiết bị đơn giản.
Chi phí đầu tư thấp.
Nguyên liệu cần độ tinh khiết cao.
Chất tham gia phản ứng và sản

phẩm tạo thành có độ độc hại lớn.
– Dễ cháy nổ trong q trình sản

Oxyclo hóa etylen
Đối với những nước có giá
thành HCl rẻ thì hiệu quả hơn
phương pháp clo hóa trực tiếp
–
–
–
–

Độ chuyển hóa thấp.
Độ chọn lọc thấp.
Sản phẩm phụ nhiều.
Tăng tốc độ tuần hoàn và
làm tăng chi phí sản xuất

xuất

Bảng: So sánh 2 cơng nghệ oxyclo hóa
Với thiết bị xúc tác tầng sơi
– Điều kiện phản ứng ít nghiêm
ngặt hơn.
– Hiệu suất thu hồi EDC cao hơn.
– Dễ thu hồi và điều khiển nhiệt
Ưu
điểm

phản ứng.
– Bề mặt truyền nhiệt lớn, tăng trao
đổi nhiệt với thành thiết bị.
– Xúc tác làm việc liên tục không

Nhược

phải ngừng để tái sinh.
– Không bị quá nhiệt cục bộ.
– Cần thiết bị tách xúc tác và làm

Với thiết bị lớp xúc tác cố định
– Cấu tạo thiết bị đơn giản dẫn đến
–
–
–
–

chi phí đầu tư và vận hành thấp.

Khơng cần thiết bị tách xúc tác.
Yêu cầu xúc tác không quá cao.
Tiêu tốn ít năng lượng hơn.
Sản phẩm thu được ở pha khí, vì
vậy khơng kéo theo xúc tác.

– Phải ngừng hoạt động khi tái sinh