Tổng quan về Dicloetan

ĐỀ TÀI: TỔNG QUAN VỀ DICLOETAN
(Ethylene dichloride - EDC)
GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền
SVTH: Đặng Thanh Phong
Trần Đình Thanh
Nguyễn Duy Linh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Viện Khoa Học Kỹ Thuật
Bộ môn Công nghệ Hữu Cơ – Hóa Dầu
DICLOETAN
DICLOETAN
•
CTHH: ClCH
2
-CH
2
Cl
•
Được tổng hợp lần đầu tiên
năm 1975,đến nay dicloetan là 1
Hợp chất hóa học được tổng hợp
với qui mô lớn
•
Tốc độ phát triển hiện nay
Tăng 10% so với 20 năm trước
Đây.
Tính chất vật lý
Tính chất vật lý
•
Là chất lỏng có t
0

s
=83,7
0
C, là một dung môi
tốt nhưng được sử dụng hạn chế vì tương đối
độc.
•
Là một chất lỏng dễ cháy, khi cháy có thể
dập tắt dễ dàng bằng nước.
•
Không tan trong nước, tạo dung dịch đẳng
phí sôi ở 72
0
C và có chứa 19,5% nhựa, cao
su, lưu huỳnh, iot và photpho vàng.
•
Tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.
Tính chất hóa học
Tính chất hóa học
•
Dicloetan tinh khiết rất bền ngay khi ở nhiệt
độ cao và có mặt của Fe, ở 340
0
C thì phân
hủy tạo VC, hydroclorua và một lượng nhỏ
axetylen.
•
Tại nhiệt độ thường edc bị phân hủy dần dần
(rất lâu) bởi độ ẩm và tia cực tím thêm các →

chất ổn định, hầu hết là các amin.
•
Quá trình oxy hóa không hoàn toàn, nhiệt
phân chuyển edc HCl, CO.→
•
Trong phân tử edc có 2 ngtử clo linh động
nên có khả năng tham gia nhiều phản ứng
hóa học
•
Thủy phân edc etylenglycol, 200→
0
C, 15 at
Cl-CH
2
-CH
2
-Cl + 2H
2
0 HOCH
2
-CH
2
OH + 2HCl
Etylenglycol được sử dụng nhiều trong công
nghiệp sản xuất sợi tổng hợp, chất nổ.
•
Tác dụng với kiềm VC→
Cl-CH
2
-CH

2
Cl + NaOH CH→
2
=CHCl + NaCl + H
2
O
•
Tác dụng với NH
3
Etylendiamin, 120→
0
C
ClCH
2
-CH
2
Cl + NH
3
H→
2
N-CH
2
-CH
2
-NH
2
+ NH
4
Cl
• Tác dụng với tetrasunfitnatri cao su tổng hợp →

loại mạch thẳng, đgl cao su sunfit hay thiocol
 →
32
CONa
nCl-CH
2
-CH
2
Cl + nNa
2
S
4
CH
2
-S-S-C
2
H
4
-S-S-C
2
H
2
-S-S
S
S
S
S
S
S
•

Tác dụng với NaCN tạo a.Sucxinic
ClCH
2
-CH
2
Cl + NaCN CNCH
2
-CH
2
CN + 2NaCl
CNCH
2
-CH
2
CN + 2H
2
O CH
2
COOH + 2 NH
3
CH
2
COOH
•
Tác dụng với axetanatri Etylenglycoldiaxetat→
CH
3
COOCH
2
-CH

2
COOCH
3
• Tác dụng với clo Vinylydenclorit→
ClCH
2
-CH
2
Cl + Cl
2
→ CH
2
=CCl
2
+ HCl
Phương pháp sản xuất
Phương pháp sản xuất
1,2-Dicloetan là một sản phẩm của pư cộng
hợp khi clo hóa etylen

Yếu tố ảnh hưởng
Yếu tố ảnh hưởng
•
Nhiệt độ : các phản ứng halogen hóa là pư
tỏa nhiệt mạnh(t
0
cao có thể phân hủy các
hc, tạo đkiện cho pư thế clo hình thành
nên cơ chế chuỗi gốc) → khống chế nhiệt pư.
•

Thành phần khí: độ tinh khiết, sự có mặt của
oxy, tỉ lệ Cl:C
2
H
4
…
•
Xúc tác: tăng tốc độ phản ứng, tăng độ chọn lọc
về phía sản phẩm chính
Clo hóa trực tiếp etylen
Clo hóa trực tiếp etylen
trong pha khí
trong pha khí
•
Tiến hành pư clo hóa cùng với nhiệt phân
tách HCl.
•
Cl
2
, C
2
H
4
liên tục được thổi vào tbị. Nhiệt độ,
thời gian phản ứng được duy trì không đổi
trong tbị trong suốt quá trình.
•
Sự truyền nhiệt không đồng đều, vận tốc
phản ứng nhỏ do đó khó khống chế nhiệt độ
pư, tbị phản ứng phức tạp

→ không được sử dụng trong công
nghiệp.
PP
PP


Clo hóa trực tiếp etylen
Clo hóa trực tiếp etylen
trong pha lỏng
trong pha lỏng
•
CH
2
=CH
2
+ Cl
2
→ ClCH
2
-CH
2
Cl
•
Phần lớn trong môi trường dicloetan lỏng.
•
Nguyên liệu:
+ Etylen, clo có độ tinh khiết cao. Sấy clo
trước khi đưa vào tbị pư.
+ Oxy ức chế phản ứng thế của →
dicloetan

•
FeCl
3
, 0,3 – 0,5.10
6
Pa
•
Tỉ lệ Cl
2
/C
2
H
4
= 1
Công nghệ clo hóa nhiệt độ
Công nghệ clo hóa nhiệt độ
thấp (LTC)
thấp (LTC)
•
Thiết bị phản ứng hình trụ có cánh khuấy,
tách nhiệt bằng tuần hoàn làm lạnh ngoài.
•
Trong bộ phận tinh chế, nước được thêm vào
để tăng cường quá trình tách xúc tác FeCl
3
.
•
Ưu: t
0
pư thấp đồng thời tách nhiệt bằng làm

lạnh ngoài nên ít tạo sản phẩm phụ, thiết bị pư
đơn giản, dễ khống chế nhiệt pư. Dicloetan có độ
tinh khiết cao, hiệu suất dicloetan cao, độ
chuyển hóa đạt 100% với clo và độ chọn lọc của
etylen có thể đạt tới 99%.
•
Nhược: Phải tách xúc tác khỏi khối phản ứng,
tốn nhiều năng lượng cho quá trình chưng tách
nước trong sản phẩm
Công nghệ clo hóa nhiệt độ
Công nghệ clo hóa nhiệt độ
cao (HTC)
cao (HTC)
•
Là một xu thế mới trong công nghệ tổng hợp
hc-hd hiện nay do không phải tách xúc tác
khỏi khối pư, nhiệt pư được sử dụng để bốc
hơi dicloetan và chưng tách hỗn hợp pư.
•
Nguyên liệu: có thêm EDC khô từ quá trình
oxyclo hóa hoặc tuần hoàn từ phân đoạn
Vinylclorua
•
Ưu: Hiệu suất của quá trình đạt được có thể so
sánh với clo hóa trực tiếp ở nhiệt độ thấp nhưng
tiêu tốn năng lượng thấp hơn nhờ tận dụng nhiệt
cho quá trình bốc hơi dicloetan. Độ chuyển hóa
hoàn toàn
•
Nhược: thiết kế tbị phản ứng phức tạp,

PP Oxy Clo hóa etylen trong
PP Oxy Clo hóa etylen trong
pha khí
pha khí


•
Tận dụng nguồn HCl từ nhiều quá trình sx clo
hóa
- HCl từ cracking dicloetan: quan tâm tới hàm lượng
axetylen (xu hướng hình thành các sản phẩm phụ clo hóa
cao hơn và nhựa).
- HCl từ quá trình clo hóa các HR khác như 1,1,1-
tricloetan có thể được sdụng nếu chú ý các chất độc xt như
flo và các hợp chất của S.
•
Xúc tác: CuCl
2
/Al
2
O
3
, chất trợ xúc tác là muối clo
kiềm, kiềm thổ, clorua nhôm làm giảm sự bay hơi →
của muối đồng, hình thành nên hỗn hợp đồng Tectic
làm hạ t
0
nc
có lợi cho tốc độ pư, đồng thời hạn chế →

pư tạo monocloetan.
•
Cơ chế phản ứng :
Giai đoạn I: Clo hóa etylen bởi CuCl
2
:
CH
2
=CH
2
+ CuCl
2
→ ClCH
2
-CH
2
Cl + Cu
2
Cl
2
Giai đoạn II: Tái sinh xúc tác
Cu
2
Cl
2
+ 2HCl + 1/2O
2
→ 2CuCl
2
+ H

2
O
Phản ứng tổng:
CH
2
=CH
2
+ 2HCl + 1/2O
2
→ ClCH
2
-CH
2
Cl + H
2
O
- 295 KJ/mol
•
200-300
0
C, 0,1-1Mpa


•
Độ chuyển hóa với HCl và etylen ở 93-97%,
t=0,5-40s, độ chọn lọc của dicloetan ở 91-
96%.
•
Sản phẩm phụ:
- monocloetan: cộng trực tiếp HCl với C

2
H
4
- Vinylclorua: cracking dicloetan
- 1,1,2 tricloetan: clo hóa dicloetan, cộng clo
vinylclorua
….
- sản phẩm oxy hóa: axetaldehyt, clorat,
CO
2
, HCOOH
Số lượng sản phẩm phụ thu được thay đổi
theo điều kiện xúc tác và phản ứng
1 số phương pháp sx khác
1 số phương pháp sx khác
Dicloetan có thể được sản xuất từ một số
pp khác tuy nhiên không được sử dụng trong
công nghiệp
- từ etanol: quá trình được phát triển bởi
công ty Monsanto, tuy nhiên do giá thành
etanol quá cao nên ít được ứng dụng.
- edc cũng là sản phẩm phụ của quá trình
sản xuất Oxyran tuy nhiên do hiệu suất edc
thu được thấp nên qtrình này cũng không
quan trọng trong công nghệ sản suất edc
Ứng dụng
Ứng dụng
•
Khoảng 80% tổng lượng dicloetan tạo ra

được sử dụng để làm nguyên liệu sản xuất
VC
ClCH
2
-CH
2
Cl CH→
2
=CHCl + HCl
HCl tạo ra được tái sử dụng quay lại làm
nguyên liệu cho sản xuất dicloetan thông qua
quá trình oxy clo hóa etylen.
•
Khoảng 10% được sử dụng để sản xuất các
dung môi như 1,1,1-tricloetan, tri và
tetracloethylen
Ứng dụng khác
Ứng dụng khác
•
Có tác dụng gây mê, nồng độ cho
phép trong không khí 0,01%.
•
Được dùng rộng rãi làm dung môi
(trong các quá trình chiết, khử dầu mỡ
ở da và lông thú)
•
Chất tẩy sạch trong công nghiệp dệt,
công nghiệp pha sơn, làm sạch kim
loại trước khi mạ Crom, Niken

•
Là thành phần của hỗn hợp kháng
nổ.
•
Nguyên liệu để điều chế tiocol (một
loại hợp chất tương tự cao su).
•
Dicloetan cũng có thể được thêm vào
xăng pha chì như một chất chống
muội cho nhiên liệu
An toàn
An toàn
•
EDC là một chất độc dễ cháy
và nguy hiểm do vậy cần
phải xử lí cẩn thận.
•
Theo OSHA (The
Occupational Safety and
Health Association): nồng độ
giới hạn cho phép tiếp xúc
ngắn (nồng độ STEL) ở giới
hạn cho phép là 50 ppm.
Tương tự, hiệp hội Vệ sinh
công nghiệp Mỹ (ACGIH) xác
định ở mức 10 ppm.
•
Là chất dễ cháy nên cần phải chú ý trong
quá trình tồn chứa, bảo quản tránh để tiếp
xúc với ngọn lửa hoặc nguồn nhiệt có năng

lượng cao. Khi cháy có thể dập tắt bằng
nước, hóa chất khô, bọt, hoặc CO
2
•
Khu vực làm việc cần phải có các biện pháp
phòng cháy tốt, thông thoáng, thông gió tốt
để giảm thiểu nguy cơ cháy nổ cũng như
gây ngộ độc do sự tăng nồng độ của
dicloetan trong không khí