SẢN XUẤT ISOPROPANOL VÀ ACETON TỪ PROPYLENE. SẢN XUẤT METANOL TỪ KHÍ TỔNG HỢP. ĐIỀU CHẾ VINYL CHLORIDE TỪ ETHYLENE VÀ CHLORIDE. QUY TRÌNH SẢN XUẤT STYRENE

SẢN XUẤT ISOPROPANOL VÀ ACETONE TỪ PROPYLENE
18.1. Giới thiệu
- Trong bài giảng, chúng tơi nghiên cứu các q trình cơng ngh ệ liên quan đ ến s ản
xuất isopropanol và aceton.
- Isopropanol được sản xuất từ sự hydrat hóa propylene.
- Aceton được sản xuất bằng cách sử dụng quá trình khử hydro của isopropanol.
- Trước tiên chúng ta trình bày các q trình cơng nghệ sản xuất isopropanol.
18.2. Sản xuất isopropanol
18.2.1. Phản ứng
- Phản ứng sulfat hóa:
CH3CHCH2 + H2SO4 (CH3)2CH(OSO3H) (Isopropyl acid sulfat)
- Phản ứng thủy phân:
(CH3)2CH(OSO3H) + H2O Isopropanol + H2SO4
- Như vậy acid sulfuric được hoàn nguyên trong quá trình.
- Phản ứng phụ:
Diisopropyl sulfat + H2O Diisopropyl ete + H2SO4
- Vì thế, phản ứng chính là một phản ứng lỏng khí trong đó propylene được hấp
thụ vào trong tháp tại mâm nhập liệu với acid sulfuric.
- Điều kiện hoạt động: nhiệt độ phòng với áp suất là 20 – 25 atms.
- Là một phản ứng tỏa nhiệt cao.
18.2.2. Quy trình cơng nghệ


- Propylene tinh khiết hoặc hỗn hợp propylene và các thành phần C2, C3 khác có thể
được đưa đến một bình phản ứng.
- Hydrocarbon nhập liệu được nén và đưa đến bình phản ứng tại áp suất khoảng
20 – 25 atms.
- H2SO4 có nồng độ khoảng 70% được cho vào trong chế độ ngược dòng đến mâm
của cột cất nơi mà sự hấp thụ xảy ra mạnh. Tại đây, phản ứng sulfat hóa xảy ra.
- Phản ứng tỏa nhiệt cao và do đó, nước muối làm lạnh được sử dụng để kiểm soát
nhiệt độ trong thiết bị hấp thụ. Sự sắp xếp vỏ bao sẽ được ưu tiên cho mâm cột

hấp thụ để nước muối làm lạnh tuần hoàn trong vỏ bọc làm lạnh.
- Sau phản ứng, phần cất đỉnh khơng phản ứng như các thành phần bão hịa sẽ đi ra
khỏi thiết bị như một dịng khí.
- Dịng chảy sản phẩm sulfat hóa mạnh được đưa đến thiết bị thủy phân kể cả cột
cất nơi mà isopropanol được tạo ra và được là cho bay hơi nhờ vào nhiệt độ cột
cất.
- Nước được cho vào thiết bị thủy phân để tạo điều kiện cho sự biến đổi của sản
phẩm sulfat hóa.


- Isopropanol giàu hơi sẽ đi vào thiết bị rửa bằng kiềm để loại bỏ các tạp ch ất có
tính axit.
- Hơi giàu isopropanol sau đó nhập vào bình ngưng một phần để phân tách
propylene không phản ứng từ hỗn hợp rượu và ete. Tại đây, propylene được tách
như hơi và rượu + ete được tách như các dòng chất lỏng.
- Khí propylene được tách phải được rửa bằng nước một lần nữa để loại bỏ các tạp
chất hòa tan (như ete và rượu). Sau đó, propylene nguyên chất được đưa đến tr ộn
với dòng nhập liệu mới. Trước khi đưa đến thiết bị, propylene được làm mát ở
nhiệt độ phòng để đạt được trạng thái đồng nhất như nguyên liệu mới.
- Rượu và ete đi vào cột ete để tách isopropyl ete nó sẽ được hồn lưu lại bình ph ản
ứng.
- Sản phẩm đáy gồm rượu isopropyl và nước được đưa đến cột rượu isopropyl để
tạo ra nước và phần cất cuối nặng như sản phẩm đáy và 87% hỗn hợp đẳng phí
isopropanol – nước như sản phẩm đỉnh.
- Hỗn hợp đẳng phí được đưa đến cột chưng cất đồng sơi để sử dụng isopropyl ete
như chất đẳng phí để có được 99% isopropanol là sản phẩm đáy. Sản phẩm đỉnh là
hỗn hợp của isopropyl ete và nước. Sản phẩm đỉnh là hỗn hợp đẳng phí có nhiệt độ
sơi thấp. Sự sa lắng của dòng chảy nhờ vào trọng lực sẽ tạo ra isopropyl ete như
sản phẩm đỉnh nó được hồn lưu đến cột đẳng phí. Sản phẩm đáy là hỗn hợp của
isopropanol và nước được tái tuần hoàn trở lại cột rượu isopropyl cùng với các sản

phẩm đáy tạo ra từ cột tách ete.
18.2.3. Ứng dụng của isopropanol
Isopropanol có nhiều ứng dụng, phổ biến nhất là trong cơng nghiệp. Nó được sử
dụng trong dược phẩm bởi vì độc tính thấp. Isopropanol cịn được sử dụng như
sản phẩm hóa học trung gian trong một vài q trình cơng nghi ệp. Ngồi ra, nó
cũng được sử dụng như một phụ gia xăng dầu.
18.2.4. Câu hỏii về kỹ thuật
1. Tại sao nước muối làm lạnh được sử dụng trong bình phản ứng sulfat hóa?
Nhiệt độ phản ứng là nhiệt độ phịng (25 – 300C). Vì thế, chất lỏng làm lạnh được
sử dụng. Nước muối được sử dụng để làm lạnh có vai trị như chất chống đơng và
có thể cho phép dung dịch đạt tới nhiệt độ thấp hơn mà vẫn không đông lại.


2. Tại sao thiết bị ngưng riêng phần chứ không phải thiết bị ng ưng toàn
phần được dùng để tách C3 từ rượu và ete?
Ngồi chi phí ra, thiết bị ngưng tồn phần tạo ra một dịng duy nhất và đi ều này
không sử dụng như propylene phải được tách ra để đẩy đi như khí trở lại bình
phản ứng sulfat hóa.
Tất cả điều này được thực hiện trong thiết bị có một q trình duy nhất bằng cách
sử
3. Tại sao isopropyl ete được hồn lưu trở lại bình phản ứng sulfat hóa?
Để ngăn chặn các phản ứng phụ và do đó sự phân hủy của sulfat hóa làm gi ảm giá
trị sản phẩm.
4. Trình bày nguyên lý làm việc của tháp chưng c ất đẳng phí?
Tháp chưng cất đẳng phí được nhập liệu với hỗn hợp đẳng phí và thành phần khác
tạo thành một hỗn hợp đẳng phí dị thể dễ sôi với sự nhập liệu (hỗn hợp đồng sôi)
các thành phần là một trong những sản phẩm và một hợp chất tinh khiết là sản
phẩm khác. Hỗn hợp đẳng phí có nhiệt độ sơi thấp sẽ được đưa đến thiết bị lắng
trọng lực để gạn các pha dị thể thành hai sản phẩm là chất đẳng phí và hỗn hợp
không tinh khiết của những thành phần ban đầu. Hỗn hợp không tinh khi ết l ập tức

được nạp liệu cho một trong những cột chưng cất trong lưu trình q trình tại một
vị trí để làm cho phù hợp với độ tinh khiết của dòng chảy.
5. Sự hòa tan acid trong nước trong thiết bị thủy phân kể cả cột cất phần nhẹ
xảy ra như thế nào?
Tại đây, dòng chảy là dòng acid yếu được cho vào thiết bị bay hơi nhiều hiệu ứng
để cô đặc dung dịch acid yếu đến dung dịch acid mạnh. Dung dịch acid mạnh sau
đó có thể được dùng như một trong những ngun liệu thơ trong q trình.
6. Ta có thể tích hợp nhiệt cho thiết bị ngưng riêng phần với bình phản ứng
sulfat hóa?
Khơng thể. Lý do là vì phản ứng sulfat hóa tỏa nhiệt cao và cần nhi ệt đ ể chuy ển
động nhanh hơn. Điều này không thể xảy ra khi hơi được sử dụng như dòng chảy
làm mát bởi vì các hệ số trao đổi nhiệt pha khí thấp hơn rất nhi ều so v ới các h ệ s ố
trao đổi nhiệt của pha lỏng.


7. Thiết bị ngưng riêng phần có thể được sử dụng cho cột ete khơng?
Được, lý do là vì ngun tắc không chặt chẽ để mà isopropyl ete được cho vào trong
pha lỏng đến bình phản ứng sulfat hóa. Trên thực tế, nó nên được thêm vào nh ư
một pha hơi duy nhất và vì thế, thiết bị ngưng riêng phần nên được sử dụng thay
cho thiết bị ngưng toàn phần để tiết kiệm chi phí cũng như đáp ứng các quy trình
kỹ thuật.


SẢN XUẤT METHANOL TỪ KHÍ TỔNG HỢP
1. Giới thiệu
- Tổng hợp khí H2 + CO

- Khi khí tổng hợp phải chịu áp suất cao và nhiệt độ vừa phải điều kiện, nó
chuyển đổi thành methanol.
- Tiếp theo đó, methanol được tách ra sử dụng một loạt các dải phân cách

pha
và cột chưng cất.
- Các quy trình cơng nghệ là tương đối đơn giản.
2. Phản ứng
- Phản ứng mong muốn: CO + 2H2  CH3O
- Phản ứng phụ: CO + 3H2  CH4 + H2O
2CO + 2H2  CH4 + CO2
- Các phản ứng trên đều là phản ứng tỏa nhiệt.
- Phản ứng không mong muốn: zCO + aH2  alchohols + hydrocarbons
- Chất xúc tác: Hỗn hợp các chất xúc tác từ oxit Zn, Cr, Mn, Al.
3. Quy trình cơng nghệ

-

H2 và CO được điều chỉnh tỷ lệ mol 2.25.
Hỗn hợp được nén với áp suất là 200 – 350 atms.
Khí tuần hồn (nhập liệu khơng bị phản ứng) cũng được trộn và đưa đến
máy nén.
Cuối cùng sau đó hỗn hợp được cho vào bình phản ứng. Hơi nước được
luân chuyển trong ống nhiệt để duy trì nhiệt độ 300 – 375 0C.


Sau phản ứng, các khí thốt ra được làm mát.
Sau khi làm mát, cho phép phân tách pha. Trong quá trình phân tách pha
này methanol và các hợp chất cao phân tử khác vào pha l ỏng và nhập liệu
không bị phản ứng được xem như là sản phẩm pha khí.
- Dịng pha khí được làm sạch để loại bỏ các thành phần trơ và hầu hết các
dịng khí được đưa đến như hồn lưu lại bình phản ứng.
- Dịng chất lỏng được hạ áp suất xuống khoảng 14 atms cho vào giai đoạn
phân tách thứ hai là sản phẩm khí đốt như các sản phẩm khí và dịng chất

lỏng bị mất đi các thành phần khí đốt giàu thành phần methanol.
- Dịng chất lỏng sau đó đi vào máy trộn nhập liệu với KMnO 4 để loại bỏ
các tạp chất như ketones, aldehydes, v.v…
- Cuối cùng, dòng chất lỏng đi vào cột chưng cất để tách dimethyl ether
như là sản phẩm đỉnh.
- Sản phẩm đáy từ cột chưng cất đầu tiên đi vào tháp tách chi ết để tạo ra
methanol, các rượu có phân tử lượng lớn khác và nước như ba sản phẩm
khác nhau.
4. Câu hỏi về kỹ thuật
4.1.
Tại sao áp suất không giảm cho giai đoạn phân tách đầu tiên?
-

Methanol được tách ra trong dòng chất lỏng bằng cách chỉ làm dịng sản phẩm
trong bình phản ứng. Vì vậy, kể từ khi tách được theo quy luật tự nhiên, nên khơng
cần phải giảm áp suất của dịng. Ngồi ra, nếu áp suất giảm xuống, sau đó m ột lần
nữa rất nhiều áp suất cần phải được cung cấp bằng máy nén.
4.2.

Tại sao áp suất được giảm xuống 14 atms cho giai đoạn phân
tách?

Giai đoạn phân tách thứ hai cần thiết để loại bỏ các thành phần khí đốt hòa tan
trong dòng chất lỏng tại áp suất cao. Nếu điều này khơng thực hiện, sau đó khí
methane sẽ ở lại trong dòng chất lỏng và tháp tách chiết sẽ tạo ra methane giàu
ether mà khơng có giá trị. Mặt khác khí đốt có giá trị hoặc nó có th ể được s ử d ụng
như một loại nhiên liệu để tạo ra năng lượng hơi nước trong nồi đun hoặc lò nung.
4.3.

Tại sao hai máy nén được sử dụng trong sơ đồ quy trình sản xuất

chứ khơng phải là một?

Máy nén chính là máy nén để nhập liệu chỗ nhập liệu được nén đến 3000 – 5000
psi. Máy nén thứ hai được dùng để hồn lưu dịng chảy, nó được đưa đến đầu vào
bình phản ứng với điều kiện áp suất bằng cách tính tốn sự tổn thất áp suất trong
bình phản ứng, thiết bị làm mát và giai đoạn phân tách.


4.4.

Làm thế nào để thu được nhiều sản phẩm từ một cột chưng cất
duy nhất?

Đây là một câu hỏi quan trọng. Bất kỳ cột chưng cất bao gồm cả chất l ỏng trào
ngược dịng. Một mơ phỏng kỹ lưỡng về cột chưng cất sử dụng q trình mơ phỏng
như là ASPEN or HYSYS or PRO II sẽ cung cấp về các thành phần chất l ỏng tại mỗi
mâm. Sử dụng thơng tin này, ta có thể khai thác dù là dòng chất l ỏng bất kỳ là thành
phần của bất kỳ sản phẩm cụ thể. Trong trường hợp như vậy, dịng chất lỏng từ
cột có thể được đưa ra (như một dòng được bơm xung quanh trong cột chưng cất
dầu thơ) và sự cân bằng có thể được làm mát và được đưa trở lại một phần trên
thiết bị chưng cất. Ngồi ra, khơng bơm xung quanh chúng ta cũng có thể v ận hành
cột, nhưng cơ bản vẫn có thể giữ bơm xung quanh hoặc không dựa vào sự chảy
ngược chất lỏng vận tốc dòng trên một mâm riêng biệt.
4.5.

Có thể tích hợp nhiệt được thực hiện trong sơ đồ quy trình sản
xuất?

Có thể. Sản phẩm bình phản ứng ở nhiệt độ cao và có thể là năng lượng tích hợp
với dịng nhập liệu sau khi nén. Ngồi ra thực tế cho thấy rằng quá trình nén

thường làm tăng nhiệt độ và dịng nhập liệu có thể phải chịu thêm nhiệt sau quá
trình nén.
4.6.

Từ quan điểm kỹ thuật, điều gì là khó khăn nhất trong sơ đồ quy
trình sản xuất?

Thiết kế và vận hành bình phản ứng ở áp suất cao là khó khăn nhất. Để chịu được
áp suất cao, độ dày vỏ bình phản ứng cần phải được thiết kế. Các vật liệu khác của
sự xây dựng cần phải trông thật tốt để bảo vệ giúp cho tuổi thọ của bình phản ứng
được lâu dài.


ĐIỀU CHẾ VINYL CHLORIDE TỪ ETHYLENE VÀ CHLORIDE
1. Giới thiệu

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 vinyl chloride từ etylen.
Phương pháp sản xuất vinyl chloride từ etylen la phương pháp mới đang được áp
dụng rất rộng rãi vào sản xuất.
• Ưu điểm:
Tiêu tốn ít năng lượng do tận dụng được nhiệt tỏa ra của phản ứng
Tận dụng được HCl tạo thành, sản phẩm thu được khơng có HCl
Khơng dùng axetylen nên chi phí cho q trình gi ảm, giá thành s ản ph ẩm
giảm từ 25-30%.
• Nhược điểm:
Sản phẩm thu được có nhiều sản phẩm phụ, độ chọn lọc khơng cao
Thiết bị phức tạp, điều khiển q trình khó khăn
2. Tính chất

a. Tính chất vật lý:
Vinyl chloride ở nhiệt độ và áp suất thường là chất khí khơng màu, có mùi
như ete. Vinyl chloride rất dễ bắt lửa, có điểm bốc cháy th ấp do đó sẽ t ạo h ỗn h ợp
nổ với oxi khơng khí. Nó ít tan trong nước chủ yếu tan trong dung môi h ữu c ơ nh ư:
axeton, etylic, hydrocacbon thơm, hydrocacbon thẳng,… Nó có tính gây mê nh ư ete,
tuy nhiên độ độc hại của nó khơng cao bằng CCl4, clopren.
b. Tính chất hóa học:

Vinyl chloride có cơng thức cấu tạo: CH 2 = CHCl. Do trong phân tử vinyl

chloride có chứa một liên kết đơi và có ngun tử clo linh động nên các ph ản ứng
chính của vinyl chloride là phản ứng cộng và phản ứng thế nguyên tử clo.
• Phản ứng chính là cộng và thế ngun tử clo
Khi có xúc tác AlCl3, FeCl3 thì VC phản ứng với HCl
CH2 = CHCl + HCl → ClCH2-CH2Cl
Tác dụng với H2:
CH2 = CHCl + H2 → CH3-CH2-Cl
• Ngồi ra cịn có phản ứng oxi hóa và phản ứng tự phân hủy.
2CH2= CHCl + 5/2O2 → 2CO2 + 2HCl + 2H2O
4500C


CH2 = CHCl → CH ≡ CH + HCl
CH2=CHCl + CH ≡ CH → CH2=CCH=CH2
Cl
3. Cơ chế phản ứng:

Ethylene và clo kết hợp trong một phản ứng xúc tác đồng nhất đ ể tạo thành
EDC.
Thông thường, tốc độ phản ứng được kiểm soát bởi khối lượng chuy ển

nhượng, với sự hấp thụ của ethylene như các yếu tố hạn chế. Do tính ch ọn l ọc cao,
sắt clorua là chất xúc tác chung của lựa ch ọn cho clo hóa c ủa ethylene. Các ph ản
ứng xúc tác sử dụng một lực điện tử cơ chế bổ sung. Các chất xúc tác phân cực ch ất
clo (eqn. 5) và sau đó là phân cực phân tử clo đóng vai trị nh ư m ột ch ất ph ản ứng
electrophin thêm Cl- để liên kết đơi của ethylene.
4. Qui trình sản xuất Ethylene dichloride
a. Phương trình phản ứng

-

C2H4 + Cl2
C2H4Cl2
Sản phẩm khơng mong

muốn:

Propylene

dichloride

và

Polychloroethanes
- Phản ứng xảy ra trong lị phản ứng pha lỏng với ethylene dichloride
phục vụ như là môi trường lỏng và chất phản ứng phản ứng pha lỏng
- Chất xúc tác là FeCl3 hoặc Ethylene dibromid


b. Sơ đồ qui trình cơng nghệ điều chế ethylen dichloride

Thuyết minh qui trình:
-

C2H4 và Cl2 được cho vào bình phản ứng và đưa đến các lò phản ứng

-

pha lỏng.
Ở đây, các hỗn hợp nhập liệu bọt khí thơng qua môi trường s ản ph ẩm

-

dichloride ethylene
Điều kiện vận hành lò phản ứng là 50 oC và 1,5-2 atm.
Các phản ứng tỏa nhiệt. Do đó, năng lượng được lấy ra được sử dụng

-

làm mát hoặc trao đổi nhiệt bên ngoài.
Để thuận tiện cho chuyển hóa tốt hơn, các lị phản ứng tuần hoàn

-

được sử dụng.
FeCl3 cũng được thêm vào để làm chất xúc tác
Các sản phẩm được làm mát bằng hơi nước để sản xuất hai sản
phẩm cụ thể là một sản phẩm hơi và một sản phẩm dạng lỏng. Các
sản phẩm dạng lỏng là một phần hoàn lưu trở lại lị phản ứng để duy
trì nồng độ mơi trường lỏng.

-

Các sản phẩm hơi được đưa đến một thiết bị làm lạnh để làm mát
hơn trong đó sẽ tiếp tục trích xuất ethylene dichloride vào pha l ỏng và

-

làm cho các khí ở pha hơi bị đuổi ra khỏi sản phẩm.
Các sản phẩm dạng lỏng là ethylene dichloride thơ có lẫn HCl. Do đó,
làm sạch axit được tiến hành đầu tiên với pha lỗng dung d ịch NaOH
để có được ethylene dichloride thô. Một bể lắng được dùng đ ể tách

-

dung dịch NaOH và C2H4Cl2 thô (cũng như chất lỏng).
Các ethylene dichloride thô cuối cùng vào m ột cột chưng cất phân

-

cách dichloride ethylene từ các sản phẩm nặng cuối cùng khác.
Các dòng pha hơi được đưa đến một dung dịch loãng NaOH đ ể loại b ỏ
HCl và sản xuất dung dịch NaOH . Khí ra bao gồm H2, CH4, C2H4 và

C2H6.
5. Sơ đồ qui trình sản xuất Vinyl chloride
a.

Phương trình phản ứng:
C2H4Cl2

CH2CHCl + HCl

Than được sử dụng như là chất xúc tác
Phản ứng này là phản ứng thuận nghịch pha khí
b. Sơ đồ qui trình cơng nghệ điều chế vinyl chloride


Qui trình sản xuất vinyl clorua
-

Ethylene dichloride ban đầu hóa hơi bằng sử dụng m ột thi ết b ị trao đ ổi

-

nhiệt kết hợp với quá trình hơi nước
Hơi Ethylene sau đó nhập vào một máy sấy mà loại bỏ các dấu vết của các

-

phân tử nước
Sau khi sấy, hơi nhập một lò nhiệt phân hoạt đ ộng ở 4 atm và 500 oC. Các lò
tương tự như một sự sắp xếp vỏ và ống khí vào bên ống và khí nóng đi qua

-

các ống ở phía bên ngồi vỏ.
Hơi sản phẩm cuối cùng đưa vào một tháp làm nguội trong đó ethylene

-

dichloride lạnh được sử dụng để làm nguội các sản phẩm khí và để nguội.
Các chất khí từ tháp làm nguội sau đó nhập vào một bình ngưng một ph ần
trong đó là sản phẩm HCl là một chất khí và dịng h ơi ch ất l ỏng g ồm vinyl

-

clorua, sản phẩm phụ là ethylene dichloride và polyclorua.
Các dòng hơi chất lỏng từ tháp làm nguội cũng như bình ngưng được đưa vào
thiết bị chưng cất vinyl nơi sản xuất sản phẩm vinyl clorua. Sản phẩm đ ược
ổn định bằng cách sử dụng chất ổn định như vinyl clorua có tính ho ạt đ ộng

-

cao cho phản ứng không ổn định.
Các sản phẩm dưới cùng của thiết bị chưng cất vinyl được đưa vào một cột
chưng cất để tách ethylene dichloride từ polychlorides. H ơi ethylene
dichloride được hồn lưu trở lại vào lị cracking và ethylene dichloride l ỏng

được đưa đến tháp làm nguội để làm nguội chất lỏng.
6. Câu hỏi:
Câu 1: Khái quá phản ứng của pha khí trong pha lỏng.
Phản ứng pha khí bên trong lòng pha lỏng xảy ra v ới s ự định hướng c ủa pha
lỏng. Khi pha lỏng di chuyển hay bị xáo trộn thì pha khí cũng di chuy ển và xáo tr ộn.
Do đó các cấu tử của pha khí có thể phản ứng được với nhau. Sau khi phản ứng x ảy
ra thì sản phẩm được hịa tan vào pha lỏng.


Câu 2: Tại sao lại lắp một dòng nước làm nguội trước thiết bị làm lạnh?
Việc sử dụng duy nhất một thiết bị làm lạnh sẽ làm tăng chi phí v ề năng

lượng. Lắp một dòng nước làm mát trước thiết bị làm lạnh sẽ giảm được một
lượng lớn năng lượng. Và trên lý thuyết, ta có thể sử dung dòng nước trên đ ể gia
nhiệt để làm giảm năng lượng cho thiết bị phản ứng.
Câu 3: Vì sao ta cần một bể lắng sau khi rửa HCl khỏi ethylene dichloride
thô?
Chúng ta cho HCl và ethylene dichloride hấp thụ vào pha l ỏng. T ạo thành h ệ
nhũ tương. Dựa vào cơ chế lắng ta có thể phân riêng ethylene dichloride m ột cách
dễ dàng.
Câu 4: Tại sao cần phải sấy khô ethylene dichloride trước khi cho vào
cracking?
Phản ứng cracking ethylene dichloride là phản ứng có tính chọn l ọc cao. Để
đạt được tính chọn lọc cao ta cần phải có ethylene dichloride sạch. Vì v ậy đ ể tránh
tạo ra các hợp chất trong quá trình cracking ta cần phải làm khô ethylene
dichloride trước khi cho vào phản ứng.
Câu 5: Tại sao cần phải làm nguội sản phẩm sau cracking?
Phản ứng cracking ethylene dichloride là phản ứng thuận nghịch. Ta ch ỉ
mong muốn phản ứng thuận xảy ra, có nghĩa là phản ứng tạo ra vinyl chlorua
chiếm ưu thế. Vì vậy ta cần phải xác tiến hành làm nguội.
Câu 6: Gia nhiệt có thể được kết hợp thực hiện trong q trình hay
khơng?
Trên lý thuyết ta có thể làm được. Nhưng trong thực tế thì ta khơng làm nh ư
vậy. Vì nếu như q trình làm nguội khơng diễn ra tốt thì vinyl chlorua sẽ chuy ển


hóa thành ethylene dichloride. Mặc dù ta có sẵn nguồn nhi ệt nhưng ta không ti ến
hành gia nhiệt.
Câu 7: Có thể lắp một bộ ngưng hồi lưu trong cột chưng cất cuối cùng
để phục vụ cho quá trình làm nguội, chưng cất và sản xuất hơi cho dichloride
ethylene hay không?
Việc lắp thêm một bộ ngưng hồi lưu sẽ đáp ứng tốt các nhu c ầu c ủa tồn q

trình. Nhưng việc lắp đặt phụ thuộc vào yêu cầu của tháp làm nguội.
Câu 8: Ảnh hưởng của áp suất lên quá trình làm nguội?
Làm nguội là quá trình dùng để làm giảm nhiệt độ. Áp suất ch ỉ ảnh hưởng
nhiều đến quá trình hấp thu. Vì vậy, ảnh hưởng của áp su ất đ ến q trình làm
nguội là khơng đáng kể.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT STYRENE
1. Giới thiệu
- Trong bài giảng này, chúng tơi trình bày các quy trình cơng ngh ệ s ản xu ất

styrene và pthalic anhydride.
- Styrene được sản xuất từ benzene thông qua con đường ethylbenzen bằng sự
khử hydro.
- Pthalic anhydride được sản xuất từ naphthalene và o-xylene.
- Đầu tiên chúng ta trình bày quy trình sản xuất styrene.
2. Phản ứng
Alkyl hóa benzene:
-

Benzene + ethylene ethyl benzene
Chất xúc tác: hạt nhỏ AlCl3
C2H5Cl cung cấp hydro và clo gốc tự do
Điều kiện vận hành: 950C và áp suất 1 atm
Phản ứng tỏa nhiệt.

Khử hydro của ethylbenzen:


3.

Ethylbenzen styrene + hydro
Phản ứng tỏa nhiệt
Chất xúc tác: SnO hoặc FeO
Điều kiện vận hành: 8000C.
Quy trình cơng nghệ


-

-

-

-

-

-

-

-

Quá trình bao gồm hai hệ thống riêng biệt phản ứng – phân tách – hồn lưu
trong đó một hệ thống tương ứng với sơ đồ quy trình sản xuất ethylbenzen
và một hệ thống khác tương ứng với sơ đồ quy trình sản xuất styrene.
Đầu tiên chúng ta sẽ tìm hiểu về sơ đồ quy trình sản xuất ethylbenzen.
Bước 1: Benzene (ướt) trước tiên được đưa đến thiết bị chưng cất đẳng phí
để tách nước và tạo ra benzene khơ. Benzen khô là cần thiết để tránh các
phản ứng không cần thiết trong bình phản ứng alkyl hóa cũng như chất xúc

tác như nhơm có thể hình thành.
Dry Benzene + Ethylene + Ethyl chloride + AlCl3 đi vào chất xúc tác trong bình
alkyl hóa.
Bình phản ứng có thể một tháp có vỏ bọc tại đó nước được sử dụng như một
dịng làm mát trong vỏ bọc để kiểm sốt nhiệt độ bình phản ứng.
Bình phản ứng tạo ta hai sản phẩm cụ thể là các khí khơng ngưng tụ được và
tạo ra chất lỏng trong đó phức AlCl3 sẵn có. Phức này cần được phục hồi và
được đưa trở lại bình alkyl hóa.
Sản phẩm bình alkyl hóa được đưa đến thiết bị làm mát để làm mát đến
400C nhằm tách dòng phức AlCl3 từ dòng sản phẩm. Dòng khác từ thiết bị
làm lạnh là dòng sản phẩm giàu ethylbenzen.
Dòng AlCl3 được hồn lưu một phần đến bình alkyl hóa để duy trì yêu cầu
điều kiện cần thiết về chất xúc tác. Phần khác của phức AlCl 3 được đưa đến
thiết bị khơng alkyl hóa trong đó nhập liệu được gia nhiệt đến 2000C. Bởi
làm như vậy, các polyethylbenzen hình thành trong bình alkyl hóa được
chuyển thành benzene và ethylbenzen (phản ứng cracking).
Benzene và ethylbenzen được đưa trở lại thiết bị làm mát.
Bình khơng alkyl hóa tạo ra sản phẩm dư bao gồm hỗn hợp hắc ín và AlCl 3.
Từ hỗn hợp này, AlCl3 đượcc thu hồi sử dụng trích ly nước như AlCl3 được
hòa tan trong nước. Từ AlCl3 được thu hồi từ nước và hoàn lưu trở lại binh
alkyl hóa.
Dịng sản phẩm từ thiết bị làm lạnh bao gồm ethylbenzen là hỗn hợp với
50% NaOH để loại bỏ các tạp chất axit. Cuối cùng, sau khi gi ải quy ết ch ất
thải được loại bỏ.
Ethylbenzen tinh khiết sau đó đi vào cột cất để tách ethylbenzen và benzene
từ các polyalkylbenzen. Các polyalkylbenzen được đưa đến cột chưng cất
polyalkyl để tách benzene và ethylbenzen từ các polyalkylbenzen (s ản ph ẩm
đáy). Cột cất polyalkyl được hoạt động dưới áp suất chân khơng. Các
polyalkylbenzene được nhập liệu vào bình khơng alkyl hóa và dịng giàu
benzene và ethylbenzen được đưa vào thiết bị tích hợp trao đổi nhiệt để

-

-

chiết xuất nhiệt từ từ khí lỗ thơng hơi và sau đó cuối cùng vào bình phản ứng
alkyl hóa.
Sản phẩm đỉnh từ cột cất ethylbenzen và benzene và nó cho vào cột chưng
cất benzene để tách benzene ướt từ ethylbenzen thơ. Benzene ướt được hồn
lưu lại mấy sấy khơ đẳng phí tại đó nó được trộn với benzene ướt mới để đi
vào máy sấy khơ đẳng phí.