Đồ án tốt nghiệp thiết kế phân xưởng sản xuất dicloetan

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Lời nói đầu
Dicloetan có công thức hoá học CH
2
Cl - CH
2
Cl là một chất lỏng ở điều
kiện thờng có nhiệt độ sôi ở 83,7
0
C, là một chất độc đối với ngời tiếp xúc và
sử dụng, dễ gây mê, hít phải hơi dicloetan ít sẽ bị đau đầu, hít nhiều sẽ bị ho
và có thể chết.
Quá trình Clo hóa etylen đợc tiến hành lần đầu tiên vào năm 1795. Cho
đến nay dicloetan đã trở thành những hợp chất hoá học đợc sử dụng với sản l-
ợng lớn. Tốc độ sử dụng phát triển trung bình tăng 10% so với 20 năm trớc
đây. Hiện nay, dicloetan đợc sử dụng nh một vật liệu khởi đầu cho quá trình
sản xuất polyvinylclorua (PVC). Vào năm 1981 85% tổng số sản phẩm
dicloetan đợc sử dụng để sản xuất vinylclorua (VC), 10% sử dụng cho việc
sản xuất các dung môi chứa clo nh 1,1,1 tricloetan, tetracloetan
Do những tính chất và ứng dụng của dicloetan, đặc biệt là ứng dụng của
dicloetan để sản xuất polyvinylclorua, 1 sản phẩm cần thiết trong các ngành
công nghiệp ôtô, xây dựng. Việc lựa chọn phơng pháp sản xuất dicloetan là
hết sức quan trọng.
Mặc dù có nhiều phơng pháp sản xuất nhng hiện nay có 2 công nghệ
chính để sản xuất dicloetan đó là: Clo hoá trực tiếp etylen và công nghệ oxy
clo hoá etylen để sản xuất dicloetan. Ngày nay phơng pháp này đợc cải tiến và
mở rộng nhiều hơn.
Với đồ án tốt nghiệp này em xin đợc trình bày một số tính chất của
dicloetan, nguyên liệu để sản xuất dicloetan và một số công nghệ chính để sản
xuất dicloetan và tính toán những thông số cơ bản của quá trình sản xuất
dicloetan.

Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 1 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
PHầN I : TổNG QUAN
CHơNG I : TíNH CHấT CủA NGUYêN lIệU Và SảN PHẩM
I.Tính chất của Clo : [2], [3]
I.1.Tính chất vật lí :
ở điều kiện thờng Clo là chất khí màu vàng lục, T
nc
= -100
0
C, T
s
=-34
0
C.
Năng lợng liên kết (Cl-Cl), Kj/mol 242
Độ dài liên kết (Cl-Cl), A
o
1,99
Bán kính nguyên tử , A
o
0,99
ái lực electron, eV 3,81
Độ âm điện 3,16
Thế khử chuẩn , V 1,36
Là chất không có cực nên Clo tan rất ít trong nớc, 1 lít nớc ở 25
0
C có thể
hoà tan 6,4g Clo. Khi làm lạnh dung dịch nớc, Clo tách ra dới dạng tinh thể
hydrat Cl

2
.8H
2
O, đây là những hợp chất bao đợc tạo nên nhờ sự xâm nhập của
phân tử Clo vào trong khoảng trống của những tập hợp gồm phân tử H
2
O liên
kết với nhau bằng liên kết hydro.
Clo tan nhiều trong những dung môi hữu cơ nh benzen, cacbondisunfua,
ête và rợu, Clo rất độc và có mùi xốc mạnh.
I.2.Tính chất hóa học :
Tính chất hoá học điển hình của Clo là oxi hoá mạnh
Cl
2
+ H
2
= 2 HCl, nổ khi hơ nóng, H
298
= -92,3 Kj/mol
Clo cho phản ứng nổ khi đợc chiếu sáng, có giàu tia tử ngoại ở nhiệt độ thờng.
Clo có thể tác dụng với muối halogen giải phóng ra halogenua kém hoạt
động hơn
Cl
2
+ 2NaBr = Br
2
+ 2NaCl
Cl
2
+ 2NaI = I

2
+ 2NaCl
Clo gặp nớc cho ra phản ứng
Cl
2
+ 2H
2
O = H
3
O
+
+ HCl
-
+ HOCl
Khi đun nóng Clo ở nhiệt độ cao nó bị phân hủy
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 2 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Cl
2
= 2Cl
Vì Clo rất hoạt động hoá học nên trong thiên nhiên ta chỉ gặp chúng dới
dạng hợp chất mà không gặp ở dạng đơn chất (trừ trờng hợp ở miệng núi lửa).
Phần trăm Clo trong vỏ quả đất là 0,02% , dạng hợp chất của Clo chủ yếu
trong thiên nhiên là NaCl có trong nớc biển, nó là nguyên liệu cơ bản để điều
chế HCl và các hợp chất khác của HCl.
I.3.ứng dụng của Clo:
Clo là nguyên tố phổ biến và có hoạt tính cao, do đó nó đợc sử dụng khá
rộng rãi trong thực tế.
Clo đợc dùng để tẩy trắng vải, giấy, để khử trùng và tiệt trùng trong các
nhà máy nớc, dùng nó để điều chế những chất cũng dùng để tẩy trắng nh

clorua vôi. Một lợng lớn clo dùng để chế tạo axít clohydric, dợc phẩm, thuốc
trừ sâu, chất màu, chất dẻo, tơ sợi và cao su.
I.4.Phơng pháp điều chế Clo:
Trong phòng thí nghiệm Clo đợc điều chế bằng tác dụng của axít
clohydrit với các chất oxi hoá mạnh nh MnO
4
, MnO
2

2KMnO
4
+16HCl = 5Cl
2
+ 2 MnCl
2
+ 2KCl + 8H
2
O
Còn trong công nghiệp Clo đợc điều chế theo phơng pháp điện phân, ngời
ta điện phân dung dịch NaCl trong thùng điện phân có màng ngăn xốp
2NaCl + 2H
2
O Cl
2
+ H
2
+ 2NaOH
II.Tính chất của etylen: [1], [4], [13]
II.1.Tính chất vật lí :
Etylen là một chất khí không màu, không mùi, tan rất ít trong nớc. Sau

đây là các thông số vật lí của etylen :
Nhiệt độ sôi -103,8
o
C
Nhiệt độ nóng chảy -169,2
o
C
Tỉ trọng nhiệt độ sôi 0,75
o
C
Nhiệt độ ngng tụ -103,9
o
C
Nhiệt độ tới hạn -136,1
o
C
áp suất tới hạn 4,95MPa
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 3 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Giới hạn nồng độ nổ với không khí là 3 đến 4% thể tích.Theo các số liệu
trên thì etylen chỉ có thể hóa lỏng ở nhiệt độ thấp, áp suất cao, làm lạnh bằng
NH
3
.
Một số tính chất quan trọng khác của etylen là nó dễ hoà tan trong dung
môi hữu cơ có cực (rợu, ete, axeton )
II.2.Tính chất hoá học :
Etylen là hydrocacbon không no có chứa 1 liên kết đôi C=C trong phân
tử liên kết do sự xen phủ trục của 2 electron lai tạo và 1 liên kết do sự xen
phủ bền của 2 electron p, tất cả các nguyên tử nối với 2 nguyên tử cacbon

đều nằm trên 1 mặt phẳng với 2 cacbon đó và gốc hoá trị ở mỗi cacbon mang
nối đôi bằng 120
0
. Hai trục của 2 electron p song song nhau tạo thành mặt
phẳng thẳng góc với mặt phẳng nói trên. Thực chất của liên kết có mật độ
electron bao phủ cả phía trên lẫn phía dới của 2 nguyên tử cacbon mang nối
đôi
Liên kết đôi có độ dài liên kết bằng 1,33A
o
ngắn hơn so với liên kết
đơn(1,57A
o
), năng lợng liên kết đôi C=C bằng 145,8 Kcal/mol, giả thiết năng
lợng liên kết lớn hơn năng lợng liên kết và bằng 148 - 82,6 = 36,2
Kcal/mol. Nh vậy năng lợng liên kết , độ chênh lệch vào khoảng 20
Kcal/mol, điều này giải thích tính chất kém bền của liên kết và khả năng
phản ứng cao của liên kết đôi. Các phản ứng quan trọng nhất của etylen là
phản ứng cộng, oxi hoá và phản ứng trùng hợp.
II.2.1.Phản ứng cộng :
Các phản ứng đặc trng nhất với etylen là phản ứng cộng liên kết đôi,
trong phản ứng này liên kết đôi thực chất là liên kết bị bẻ gãy và kết hợp với
hai nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử mới tạo ra hợp chất no.
+Cộng clo :
CH
2
=CH
2
+ Cl
2
ClCH

2
CH
2
Cl
Đây là phản ứng quan trọng, nó tạo ra sản phẩm trung gian (EDC) trong
quá trình tổng hợp VC, phản ứng này xảy ra ở T = 40-50
0
C, P=4at với sự có
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 4 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
mặt xúc tác FeCl
3
, CuCl
3
hoặc SbCl
3
, etylen bromic cũng có thể sử dụng nh 1
xúc tác, đây là phản ứng toả nhiệt.
+Cộng Brom : Đây là phản ứng đặc trng để nhận biết các Hydrocacbon
không no vì nó làm cho dung dịch Brom ( đỏ nâu ) thành không màu
CH
2
=CH
2
+ Br
2
BrCH
2
CH
2

Br
Phản ứng cộng xảy ra theo cơ chế electrophil (ion dơng tấn công trớc vào
cacbon mang điện âm)
Giai đoạn chậm:
CH
2

+
= CH
2

-
+ Br
+
- Br
-

+
CH
2
CH
2
Br + Br
-
Giai đoạn nhanh:
+
CH
2
CH
2

Br + Br
-
BrCH
2
CH
2
Br
+Cộng Hydro: xúc tác là Ni, nung nóng, sản phẩm là êtan
CH
2
=CH
2
+ H
2
CH
3
-CH
3
+ 32,8 Kcal
Đây là phản ứng toả nhiệt
+Cộng halogen (HX):
Cộng liên kết đôi của etylen cho các dẫn xuất mono-halogen, phản ứng
xảy ra dễ nhất với HI và khó nhất với HCl.
CH
2
=CH
2
+ HI CH
3
CH

2
I (etyliotdua)
+Tác dụng với dung dịch nớc Clo hoặc Brom cho sản phẩm là các
halogen hydrin trong trờng hợp tác nhân hoạt động là axít hypoclorơ.
CH
2
=CH
2
+ HOCl HOCH
2
CH
2
Cl
+Cộng nớc:
CH
2
=CH
2
+ HOH CH
3
CH
2
OH
Trong đó ta dùng xúc tác là H
2
SO
4
, ZnCl
2
, nếu ở pha khí thì dùng oxít

nhôm, hỗn hợp oxít Mn và Bo.
Khi cộng hợp nớc mà xúc tác là thalium III chloride thì:
CH
2
=CH
2
+ HOH + TlCl
3
ClCH
2
CH
2
OH + TlCl + HCl
II.2.2.Phản ứng oxi hóa :
3CH
2
=CH
2
+ 2KMnO
4
+ 4H
2
O 3CH
2
OHCH
2
OH +2MnO
2
+2KOH
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 5 Trờng ĐHBK Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Dung dịch KMnO
4
đậm đặc, ở nhiệt độ cao, nối đôi C=C bị bẻ gãy
Khi oxi clo hóa etylen cùng với HCl và oxi sẽ thu đợc Dicloetan
CH
2
=CH
2
+ 2HCl +1/2O
2
ClCH
2
CH
2
Cl + H
2
O
Cũng có thể tổng hợp Dicloetan bằng cách clo hóa trực tiếp etylen ở nhiệt
độ cao.
CH
2
=CH
2
+ Cl
2
ClCH
2
CH
2

Cl + nhiệt
Trong công nghiệp ngời ta oxi hóa nhẹ etylen để sản xuất CH
3
CHO ,sử
dụng dung dịch PbCl
3
và CoCl
3
có chứa nớc.
CH
2
=CH
2
+ O
2
CH
3
CHO , H = -218,6 Kj/mol
Oxít etylen cũng là sản phẩm của quá trình oxi hóa etylen bằng oxi hoặc
không khí với xúc tác Ag, đây là phản ứng toả nhiệt và việc điều khiển nhiệt
độ là rất quan trọng.
CH
2
= CH
2
+ 1/2O
2

C250
Ag

0

H
2
C - CH
2
, H = -218,6 Kj/mol
O
Đồng thời cũng có sản phẩm phụ tạo ra do quá trình oxi hóa etylen đó là
cacbon đioxit và nớc.
CH
2
=CH
2
+ 3O
2
2CO + 2 H
2
O , H = -1,42 Kj/mol
Phản ứng này tỏa nhiệt rất mạnh, sự toả nhiệt cao này sẽ làm giảm sản l-
ợng oxit etylen và là nguyên nhân làm giảm hoạt tính của xúc tác.
Trong thời gian gần đây VA đợc sản xuất bằng cách oxi hóa etylen bằng
oxi với 1 tác nhân phản ứng khác là axit axetit cùng với sự có mặt của xúc tác
là paladi.
CH
2
=CH
2
+ CH
3

C - OH + 1/2O
2
CH
2
=CHO-C-CH
3
+H
2
O
|| ||
O O
Quá trình này xảy ra trong pha lỏng, giống nh quá trình oxi hóa etylen
để tạo thành axetaldehit.
Cũng là quá trình oxi hóa nh trên nhng với xúc tác Fe
2
O
3
, nhiệt độ
T=160
0
C và áp suất P=28at thì sản phẩm lại là hỗn hợp của mono và điaxetat
etylen glycol.
2CH
2
=CH
2
+3CH
3
C OH + O
2

CH
3
-COCH
2
CH
2
OH
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 6 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
|| ||
O O
+ CH
3
-COCH
2
CH
2
OCCH
3
+ H
2
O
|| ||
O O
1.1.1.Phản ứng trùng hợp:
Phản ứng trùng hợp là quá trình kết hợp các chất đơn phân (Monome) để
tạo thành các chất đa phân (polime hay chất cao phân tử).
2CH
2
=CH

2
-[CH
2
-CH
2
-]
n
Ngoài ra etylen còn dùng để tổng hợp axit arcrylic, đó là phản ứng trong
pha lỏng của etylen với cacbon oxit và oxi trên Pd
2+
/Cu
2+
làm xúc tác. Hiệu
suất của quá trình tổng hợp so với etylen là 85%, điều kiện của phản ứng là
T=140
0
C, P=75at.
CH
2
=CH
2
+ CO + 1/2O
2
CH
2
=CHCOH
||
O
II.3.Điều chế etylen:
Trong thiên không có etylen nguyên chất mà phải qua quá trình chế biến

hóa học, nguyên liệu để điều chế etylen là khí dầu mỏ, khí cốc, hydrocacbua
no, axetylen.
1.1.2. Lấy etylen từ khí dầu mỏ và khí cốc là phơng pháp đơn giản nhất,
thực hiện quá trình ngng tụ, hấp thụ và tinh luyện để tách riêng etylen
1.1.3.Nhiệt phân etan và propylen:
C
2
H
6
C
2
H
4
+H
2
(1)
C
3
H
8
C
2
H
4
+CH
4
(2)
Phản ứng (1) là phản ứng khử Hydro, phản ứng (2) là phản ứng cracking
bẻ gãy liên kết C-C, nên phản ứng (1) phải thực hiện ở nhiệt độ cao hơn
(900

0
C), phản ứng (2) 700-800
0
C, với điều kiện nh vậy etylen kém bền dễ bị
khử Hydro tiếp tục tạo thành axetylen đứt liên kết tạo thành metan và phân
hủy tiếp tục tạo thành muội than.
Vì vậy phải lấy nhanh khí sản phẩm ra khỏi vùng phản ứng, giảm thời
gian tiếp xúc của etylen và propan, ở vùng nhiệt độ cao. Với etan chỉ cho xúc
tác 0,01 giây ở vùng nhiệt độ 1000
0
C với propan 0,06 giây ở vùng 850
0
C. Nh-
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 7 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
ng nh vậy gặp khó khăn là phải nung nóng khí trong thời gian rất ngắn nên
phải thực hiện chế độ kỹ thuật rất chính xác, nên ngời ta pha loãng khí bằng
hơi nớcđể giảm áp suất riêng phần của khí hydrocacbua hay thực hiện quá
trình dới áp suất thấp.
Nhiệt phân oxi hóa cho thêm vào etan 30% thể tích oxi kĩ thuật, etan bị
oxi hóa tạo thành oxit cacbon, phản ứng tỏa nhiệt để cung cấp nhiệt cho phản
ứng khử hydro, do đó không cần phải nung nóng etan.
C
2
H
6
+ O
2
2CO + 3H
2

+50 Kcal
2C
2
H
6
2C
2
H
4
+ 2H
2
- 42 Kcal
3C
2
H
6
+ O
2
2C
2
H
4
+ 2CO +5H
2
42 Kcal
Trong lò điện phân có để nhiều đệm sứ để tăng bề mặt tiếp xúc và duy trì
áp suất thấp 0,76 0,75 ata, nhiệt độ khí ra khỏi lò là 850
0
C.
1.1.4.Khử nớc rợu etylic :

Phơng này rất ít dùng vì rợu etylic là nguồn nguyên liệu đắt, chỉ dùng ở
các nớc không có các nguồn nguyên liệu khác để điều chế etylen và khi yêu
cầu etylen có độ sạch rất cao. Phản ứng khử nớc rợu etylic có thể tiến hành
theo 2 hớng xúc tác khác nhau.
C
2
H
5
OH C
2
H
4
+H
2
O
C
2
H
5
OH C
2
H
4
+H
2
O
Song song với etylen sản phẩm còn có ête, nhiệt độ của quá trình càng
thấp thì lợng ête tạo thành càng nhiều.
Dùng nhiệt độ 350
0

C trên xúc tác Al
2
O
3
có thể phân hủy rợu hoàn toàn
thành etylen.Tiến hành phản ứng trong thiết bị hình ống, trong có chứa xúc
tác, sản phẩm thu đợc đem làm lạnh, ête, rợu sẽ ngng tụ còn lại etylen đem đi
làm sạch và sấy.
1.1.5.Hydro hóa axetylen :
Phơng pháp này dùng ở các nớc không có dầu mỏ và khí cacbuahydro, so
với phơng pháp khử nớc của rợu etylic thì phơng pháp này kinh tế hơn.
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 8 Trờng ĐHBK Hà Nội
H
2
SO
4
, 170
0
C
Al
2
O
3
, 350-600
0
C
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Phản ứng Hydro hóa axetylen tiến hành ở áp suất thờng nhiệt độ 250
0
C,

dùng xúc tác paladi mang trên silicagel.
C
2
H
4
+ H
2
C
2
H
6
+ 42 Kcal
Phản ứng tỏa nhiều nhiệt, để dễ khống chế nhiệt độ phải pha loãng
axetylen bằng hydro và khí tuần hoàn C
2
H
2
có nồng độ 12% trong hỗn hợp
khí, dùng nớc làm lạnh khí sản phẩm.
II.4.So sánh các phơng pháp điều chế :
Ta thấy rằng phơng pháp tách nớc từ rợu và phơng pháp Hydro hóa
axetylen tuy là đơn giản nhng nguyên liệu là rợu etylic và axetylen là các
nguyên liệu khá đắt tiền nên 2 phơng pháp này không kinh tế.
Phơng pháp tinh luyện để tách etylen và phơng pháp nhiệt phân etan và
propan là phơng pháp khá đơn giản, đăc biệt là nguồn nguyên liệu khá dồi
dào, nên 2 phơng pháp này sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
II.5.ứng dụng của etylen :
Etylen là nguồn nguyên liệu hữu cơ rất quan trọng trong công nghiệp hóa
chất, etylen đợc dùng nhiều trong công nghiệp hữu cơ để điều chế rợu etylic,
axít axetic, chất hóa dẻo polime,

Trùng hợp etylen trong những điều kiện khác nhau cho nhiều loại polime
có giá trị nh polime phân tử thấp có thể dùng làm dầu nhờn.
Đặc biệt etylen cùng với clo hay cùng với HCl và oxi tổng hợp dicloetan,
một sản phẩm trung gian rất cần thiết cho quá trình sản xuất nhựa PVC.
Ngoài ra etylen còn là nguồn nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm
hữu cơ khác nhau: etylen glycol, axetandehit, etylenoxit, etylbenzen, styren,
các alcol bậc 1 không phân nhánh và các sản phẩm đồng trùng hợp 1 số hợp
chất vinyl.
III.Tính chất của sản phẩm : [5], [14]
III.1.Sơ lợc về EDC :
1,2 Dicloetan hay còn gọi là etylen diclorua (EDC) là 1 sản phẩm rất đợc
chú ý khi nhắc đến các sản phẩm nhựa PVC, đặc biệt trong giai đoạn hiện nay
khi mà nền công nghiệp mỏ và dầu khí đang phát triển mạnh. Cùng với sự
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 9 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
phát triển của khoa học kĩ thuật, sản lợng EDC đã tăng rất nhanh trong những
năm gần đây. Trớc đây toàn bộ nguyên liệu trong ngành nhựa của Việt Nam
đều phải nhập khẩu, chính vì vậy mà vấn đề sản xuất EDC không đợc quan
tâm, nhng hiện nay ngành nhựa của Việt Nam có những dấu hiệu đáng mừng.
Công ty PVC ViNa đang đặt tại Đồng Nai, PVC Compound công ty
Autochem đang hoạt động ở phía nam và Lotus chemical Technology đang
hoạt động ở phía bắc và sắp tới công ty liên doanh nhựa và hóa chất Phú Mỹ
(PMPC) hoạt động với công suất 100.000 tấn/năm để sản xuất PVC resin, đây
chính là nơi tiêu thụ khổng lồ nguyên liệu VC nói chung và EDC nói riêng.
Cùng với dây chuyền tiêu thụ lợng nguyên liệu khổng lồ đó là sự ra đời
của các nhà máy nh : nhà máy lọc dầu số1 Dung Quất ( Quảng Ngãi ), nhà
máy lọc dầu số 2 Nghi Sơn (Thanh Hóa) , bên cạnh đó công ty hóa chất Việt
Nam đang có dự án xây dựng nhà máy xút qui mô lớn, với công suất 200.000
tấn/năm, đây là nơi hứa hẹn sẽ cung cấp nguồn nguyên liệu cực kỳ phong phú
cho nhà máy tổng hợp EDC.

Nh vậy nhu cầu về tiêu thụ rất lớn và nguồn nguyên liệu để tổng hợp
cũng rất dồi dào, dự kiến cũng đã đợc đặt ra, nên việc ra đời nhà máy sản xuất
EDC là điều tất yếu và rất cần thiết, vấn đề còn lại là của các nhà công nghệ
phải thiết kế sao cho dây chuyền đi vào hoạt động ổn định và đem lại hiệu quả
kinh tế cao nhất.
III.2.Tính chất vật lí của EDC :
Etylendiclorua (EDC) hay 1,2 Dicloetan là 1 dung dịch không màu, là 1
chất lỏng dễ cháy, nó có công thức hóa học là C
2
H
4
Cl
2
.
Mặc dù phần lớn các hợp chất clo hóa thờng không có khả năng cháy nh-
ng EDC lại có điểm chớp lửa là 13
0
C (55,4
0
F). Khi tiếp xúc trực tiếp với ngọn
lửa hoặc nguồn nhiệt có năng lợng cao sẽ xảy ra hỏa hoạn, thải khí độc và gây
ăn mòn cao. Chính vì lẽ đó mà EDC phải đợc lu giữ và bảo quản hết sức cẩn
thận.
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 10 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Dicloetan độc, dễ gây mê, hít phải hơi dicloetan sẽ bị đau đầu, ho và có
thể gây tử vong, giới hạn nồng độ cho phép EDC trong không khí là 0,05
mg/lít.
Dicloetan không hòa tan trong nớc tuy nó tạo thành với nớc hỗn hợp đẳng
phí, sôi ở 72

0
C có chứa 19,5% nớc.
Dicloetan có 2 dạng đồng phân : 1,2 Dicloetan và 1,1 Dicloetan, nhng
trong kĩ thuật thờng dùng dicloetan ở dạng đối xứng (1,2 Dicloetan).
Khi mắt tiếp xúc với dicloetan sẽ bị đau nhức, chảy nớc mắt và gây bỏng
niêm mạc, khi tiếp xúc với da nó sẽ tẩy nhờn của da và làm cho da khô, rát,
đỏ. Nếu tiếp xúc nhiều có thể làm cháy da và viêm nặng. Nếu ăn uống phải
EDC sẽ gây buồn nôn, mất cảm giác và chết, EDC rất độc với gan, thận
Sau đây là một số thông số vật lí của EDC:
Công thức hóa học CH
2
ClCH
2
Cl
Tên gọi Ethylendichloride, 1,2 Dicloetan,
sym-dichloroethane, cloruaetylen, EDC
Khối lợng phân tử: 98,96
Thành phần các nguyên tố:
Cacbon: 26,27%, Hydro: 4,07%, Clo: 71,66%
Điểm chớp lửa cốc kín : 12,85
0
C (55
0
F)
cốc hở : 18
0
C (64
0
F)
Chỉ số khúc xạ 1,4421 ở 25

0
C
Điểm sôi 83,44
0
C
Điểm đông đặc -35,66
0
C
Giới hạn nổ trong không khí 6-16% thể tích (T=25, P=1 at)
Nhiệt tạo thành (lỏng) H
0
298
= -157,3 Kj/mol
Nhiệt hóa hơi ở 298
0
K 34,7Kj/mol
áp suất tới hạn 5260 Kpa
Sức căng bề mặt ở 20
0
C 3,1.10
-3
N/m
Hằng số điện môi (20
0
C) 10,5
Nhiệt dung riêng (20
0
C) 1,288Kj/kg.k
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 11 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan

III.3.Tính chất hóa học của EDC :
Trong điều kiện không có không khí và hơi nớc thì EDC ổn định đến
160
0
C (320
0
F), nhng khi tiếp xúc với không khí hoặc nớc thì nó bị thủy phân
hoặc oxi hóa chậm để tạo thành HCl, đây là nguyên nhân làm cho EDC trong
các thùng chứa bị đổi màu, EDC ổn định với các kim loại thông thờng, do đó
có thể lu giữ trong các thiết bị làm bằng kim loại thờng trừ : Nhôm, Kẽm, Mg
và hợp kim của chúng.
Tránh tiếp xúc với oxi tinh khiết, kiềm mạnh, kim loại kiềm, nơi có
nguồn nhiệt cao vì nó sẽ phân hủy cho ra HCl và gây ăn mòn cao.
Dicloetan tinh khiết rất bền ngay cả khi có nhiệt độ cao và có mặt xúc tác
sắt, ở nhiệt độ 340
0
C thì EDC bắt đầu phân hủy tạo thành VC, hydroclorua và
1 lợng nhỏ axetylen.
C
2
H
4
Cl
2
C
2
H
3
Cl + HCl
Trong phân tử của dicloetan có 2 nguyên tử clo linh động nên nó tham

gia nhiều phản ứng hóa học: tham gia phản ứng thế Nucleophin tạo ra nhiều
hợp chất đa chức nh glycol (bằng cách thủy phân hoặc tác dụng với kiềm) axit
sucxinic hoặc etylenglycol diacetat, phản ứng với amoniac tạo etylendiamin
và sử dụng dicloetan cho sản xuất các polysunfua.
+ Thủy phân dicloetan ta đợc etylen glycol, quá trình tiến hành ở 200
0
C,
P=15at có Na
2
CO
3
tham gia.
CH
2
Cl CH
2
OH
+ 2H
2
O + 2HCl
CH
2
Cl CH
2
OH
+ Khi cho dicloetan tác dụng với kiềm ta thu đợc VC và đây là nguyên
liệu chính cho quá trình tổng hợp PVC, một sản phẩm đang đợc sử dụng rất
phổ biến và tiện lợi hiện nay.
CH
2

Cl CH
2
Cl + NaOH CH
2
=CHCl + NaCl + H
2
O
+ Tác dụng của dicloetan với amoniac ở nhiệt độ 120
0
C ta đợc
etylendiamin.
CH
2
Cl CH
2
Cl + NH
3
NH
2
-CH
2
-CH
2
-NH
2
+ NH
4
Cl
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 12 Trờng ĐHBK Hà Nội
Na

2
CO
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
+ Khi cho dicloetan tác dụng với tetrasunfitnatri ta đợc cao su tổng hợp
cấu tạo mạch thẳng gọi là cao su sunfit hay thiocol.
S
||
)S
SS
||||
SHCS
SS
||||
SHCS
S
||
SHC(SnNa3ClCHnClCH3
n4242424222
+
+ 6n NaCl
+ Tác dụng dicloetan với NaCN tạo axit sucxinic.
ClCH
2
- CH
2
Cl + 2NaCN CNCH
2
- CH
2

CN + 2NaCl
CNCH
2
- CH
2
CN + 2H
2
O CH
2
- COOH + 2NH
3
CH
2
- COOH
III.4.ứng dụng của EDC :
EDC đợc sử dụng chủ yếu trong các nhà máy sản xuất VC, đây là nguyên
liệu đầu vào trực tiếp để sản xuất PVC, một sản phẩm rất cần thiết cho công
cuộc cải tạo và nâng cấp cơ sở hạ tầng của đất nớc, đây là sản phẩm đợc sử
dụng trong mọi lĩnh vực từ các thiết bị thô sơ đến các thiết bị hiện đại, từ vật
đơn giản đến thiết bị tinh vi đều sử dụng vật liệu này, chính vì thế mà EDC rất
cần thiết trong giai đoạn hiện nay.
EDC còn đợc sử dụng trong công nghiệp tẩy rửa, làm sạch kim loại và
trong công nghiệp dệt cũng nh sử dụng làm hợp chất trung gian trong các nhà
máy sản xuất các hỗn hợp clo hóa và flo hóa.
Trớc đây, dicloetan còn sử dụng trong xăng chì nh một cấu tử để chống
muội khi xăng cháy. Tuy nhiên với sự giảm nhiên liệu chì, với ứng dụng này
sẽ đợc giảm dần và bị huỷ bỏ trong tơng lai.
Ngoài ra EDC còn đợc sử dùng làm dung môi để trích li các chất béo ra
khỏi động vật, khử dầu mỡ và da lông thú, làm sạch kim loại trớc khi mạ
Ni, Cr,

CHơNG II : CáC PHơNG PHáP SảN XUấT EDC
I.Phơng pháp oxiclo hóa: [6,10,11]
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 13 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Oxiclo hóa etylen là 1 công nghệ hiện đại ngày nay trong các nhà máy
sản xuất 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 quá trình này là
clo, etylen và oxi.
Mặc dù có nhiều quá trình oxiclo hóa etylen đang đợc sử dụng nhng
chúng ta có thể phân biệt đợc bởi 2 đặc trng là: nguồn nguyên liệu sử dụng là
oxi nguyên chất hoặc không khí và thiết bị phản ứng là tầng cố định hoặc tầng
sôi.Bảng sau đây nêu vài đặc trng quan trọng của quá trình oxiclo hóa:
Bảng 1: Đặc trng của một số quá trình oxiclo hóa của các hãng
Công ty Nguồn oxi Thiết bị phản ứng tầng
Dow chemical Không khí Cố định
Ethyl corparation Oxi Sôi
BF.Goodrich Oxi Sôi
Mitsuitoatsu Oxi Sôi
PPG Oxi Sôi
Monsanto Oxi hoặc không khí Sôi
R.Phone-Poulenco Không khí Sôi
Stauffer Oxi hoặc không khí Cố định
Toxo soda Không khí Sôi
Vul cal Không khí Sôi
Tất cả các quá trình này đều sử dụng xúc tác Deacon (cho hỗn hợp riêng
HCl khí với oxi qua lớp xúc tác đồng clorua)
I.1.Xúc tác cho quá trình :
Xúc tác thờng dùng là CuCl
2
mang trên oxít nhôm, mặc dù có nhiều chất

mang nh: graphit, silicagel đều có thể sử dụng nhng oxít nhôm vẫn tốt hơn vì
tính năng chịu mài mòn, độ bền đều rất tốt và đặc biệt là có thể điều chỉnh đợc
bề mặt của nó, các muối kim loại khác nh: Kaliclorua, Natriclorua hoặc Nhôm
clorua cũng có thể cho vào để làm cho xúc tác tăng tính chọn lọc và giảm sự
bay hơi của CuCl
2
, mặc khác các muối này hình thành nên hỗn hợp tectic làm
hạ nhiệt độ phản ứng và nó có thể ức chế các phản ứng cộng trực tiếp tạo
thành monocloetan.
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 14 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Xúc tác tầng sôi đợc tạo ra từ oxít nhôm dạng hạt có đờng kính khoảng
20-100àm, còn xúc tác tầng cố định thờng có dạng hình trụ hoặc hình cầu mà
đờng kính khoảng 1/8-1/4 inch.
I.2.Cơ chế quá trình:
Giai đoạn 1: Clo hoá etylen bởi clorua đồng.
C
2
H
4
+2CuCl
2
Cu
2
Cl
2
+ CH
2
Cl- CH
2

Cl
Giai đoạn 2: Muối đồng đợc tái sinh bởi HCl và oxi.
Cu
2
Cl
2
+2HCl +1/2O
2
2CuCl
2
+ H
2
O
I.3.Công nghệ oxi clo hoá tầng sôi của B.F.Goodrich :[10]
I.3.1.Sơ đồ công nghệ:
Hình 1: Công nghệ oxy clo hóa tầng sôi của B.F.Goodrich
1.Thiết bị phản ứng 4.Thiết bị lắng gạn
2. Thiết bị tôi 5. Thiết bị hấp thụ
3. Cột làm lạnh 6. Thiết bị chng tách
I.3.2.Thuyết minh :
Không khí nén, HCl từ công đoạn craking EDC và etylen đợc đun nóng
sơ bộ đến 150
0
C -170
0
C và đa lên trên đỉnh của thiết bị tầng sôi kiểu đơn
rỗng, tác nhân phản ứng khí đợc đa vào phần trên của thiết và sau đó hóa lỏng
xúc tác, nhiệt độ của quá trình đợc điều khiển trực tiếp bởi các ống làm lạnh
nằm trong tầng sôi bởi vì phần sôi cơ bản phải đẳng nhiệt, tất cả các phản ứng
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 15 Trờng ĐHBK Hà Nội

6 5
4
3
2
1
H
2
O
H
2
O
EDC
EDC
Etylen
HCl
Không khí
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
xảy ra ở nhiệt độ nh nhau, cụ thể là vùng nhiệt độ này nằm trong khoảng 220-
225
0
C, áp suất tăng nhẹ (25-35psi ) để tăng hiệu suất của phản ứng và giúp
cho EDC ngng tụ thoát ra.
Điều cần phải nói trớc tiên là việc sử dụng xúc tác Deacon và đồng clorua
là 1 tác nhân xúc tác, xúc tác trên thị trờng đợc sản xuất với 10% lợng CuCl
2.
.
Hãng BF.Goodrich đã đa ra 1giới hạn thích hợp hơn là: 3,5-7 % trọng lợng
đồng hoặc 7,4-19,8% trọng lợng CuCl
2
. Nếu nh lợng đồng lớn hơn hoặc bằng

12% thì tốc độ phản ứng không đợc cải thiện mà xúc tác lại có xu hớng đóng
khối trong thiết bị phản ứng.
Sự mất hoạt tính của xúc tác thờng là không có vấn đề gì có thể thêm xúc
tác vào bù cho sự mất mát do mài mòn hoặc thay xúc tác mới khi xúc tác cũ
mất hoạt tính.
Sự d hệ số tỉ lợng etylen và không khí sẽ đạt đợc sự biến đổi cao của HCl,
chỉ số d này nằm trong khoảng 2-20 % etylen và 10-80% không khí, hầu hết
etylen không phản ứng đợc đa ra mà không cần phải hấp thụ hay ngng tụ gì
cả. không khí d sẽ xúc tiến cho quá trình oxi hóa etylen, điều này sẽ làm giảm
tính chọn lọc của EDC từ etylen.
Phản ứng oxi clo hóa có tính chọn lọc rất cao, sản lợng EDC có thể đạt đ-
ợc ít nhất là 98% so với HCl và 96% so với etylen, chỉ có 1 phần nhỏ của quá
trình clo hóa Hydrocacbon này là các sản phẩm nh Clo, 1,1,2 tricloetan,
cloruafom, cis và trans 1,2 Dicloetan và etylcloric.
Trớc khi ra khỏi thiết bị phản ứng, sản phẩm khí qua 1 xyclon, để tách
xúc tác từ khí nóng và trở lại vùng phản ứng. Toàn bộ HCl và 1 ít nớc sẽ đợc
ngng tụ trong thiết bị làm lạnh, khí không ngng đợc đa trực tiếp sang thiết bị
tôi, tại đây hầu hết EDC đợc ngng tụ, nớc và pha hữu cơ sẽ đợc tách ra ở thiết
bị lắng gạn, pha hữu cơ này còn thô, EDC ẩm , nó sẽ đợc làm khô và làm sạch
trớc khi đa đi cracking.
Hệ thống thu hồi thứ 2 đợc sử dụng để thu hồi lợng EDC còn lại, nó
chiếm khoảng 5% lợng EDC trong dây chuyền sản xuất. EDC đợc hấp thụ từ
khí nóng bởi dung môi chiết (đó là 1 dung môi thơm) trong vùng tái sinh dung
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 16 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
môi, dung môi đợc tuần hoàn trở lại thiết bị hấp thụ và EDC đợc đa đi tách ẩm
và làm sạch.
I.4.Công nghệ tầng cố định của Stauffer : [10]
I.4.1.Sơ đồ :
Hình 2: Công nghệ oxy clo hóa tầng cố định của Stauffer[10]

1. Thiết bị phản ứng chính 3. Thiết bị tách nớc
2. Thiết bị làm lạnh 4. Thiết bị tách khí
I.4.2.Thuyết minh dây chuyền :
Để điều khiển nhiệt độ tỏa ra rất lớn do các phản ứng oxi clo hóa mà các
thiết bị phản ứng đều lắp đặt hệ thống nạp không khí ngay đầu vào. Tiến hành
nạp HCl và etylen tới thiết bị phản ứng và chia không khí giữa các công đoạn
để điều chỉnh hợp lí nhiệt độ phản ứng.
Khí thoát ra ở công đoạn đầu tiên đợc đa trực tiếp vào công đoạn 2, tại đó
chúng đợc trộn lẫn với không khí trớc khi vào thiết bị, quá trình này đợc lặp
lại ở mỗi thiết bị phản ứng chính.
Sự biến đổi của HCl ở công đoạn cuối cùng thông thờng là 99% , để đạt
đợc sự biến đổi cao này các thiết bị đợc thực hiện với sự d hệ số tỉ lợng của
không khí và etylen, sản phẩm chảy ra ở thiết bị clo hóa cuối cùng đợc làm
lạnh để ngng tụ sản phẩm EDC và nớc, còn dòng ra ở đỉnh chứa etylen không
phản ứng đợc đun nóng trở lại và đa đến thiết bị thu hồi etylen, tại đây clo đợc
đa vào, clo sẽ biến đổi các etylen cha phản ứng để cho ra EDC, tăng thêm lợng
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 17 Trờng ĐHBK Hà Nội
Không Khí
Hơi
HCl
Etylen
Nớc
Clo
Xử lí
1
1
1
1
2 2 2
3

4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
sản phẩm, dòng ra khỏi thiết bị thu hồi này đợc đa vào thiết bị làm lạnh ngng
tụ để nâng cao hiệu qủa thu sản phẩm EDC, còn sản phẩm đỉnh chứa chủ yếu
là Nitơ (85-90%), phần nhỏ còn lại là cacbon monoxide, cacbondioxit, oxi cha
phản ứng, argon, etylen, EDC, etylcloric và nớc.
Sản phẩm từ qúa trình clo hóa và etylen thu hồi đợc trung hòa bằng cách
rửa kiềm, sau khi tách pha đợc sản phẩm EDC tinh khiết dùng cho quá trình
nhiệt phân.
Quá trình tinh chế EDC thờng trải qua 2 công đoạn, trớc tiên là chng tách
lợng nớc còn lại và các sản phẩm nhẹ nh VC và etylen. Sau đó tách sản phẩm
EDC khỏi các phần nặng (phần có nhiệt độ sôi cao) thành phần chủ yếu của
phần nặng là 1,1,2 tricloetan.
I.5.Một số quy trình clo hóa đang sử dụng hiện nay: [6]
I.5.1.Quy trình sản xuất EDC bằng phơng pháp oxi clo hóa của
công ty Vin Tec :
Đây là quy trình Vinnolit của công ty Vin Tec dùng để sản xuất EDC
bằng phản ứng tỏa nhiệt giữa các nguyên liệu etylen, HCl khan và oxi, có thể
sử dụng HCl khan từ qúa trình sản xuất VMC hoặc từ các qúa trình khác.
Công nghệ này đã áp dụng tại 13 thiết bị phản ứng ở 10 nhà máy, hoặc
nh 1 nhà máy sử dụng HCl riêng rẽ hoặc nh 1 bộ phận của quy trình VMC cân
bằng. Trong 1 số trờng hợp nó có thể thay thế cho các công nghệ oxi clo hóa
hiện có bằng cách thay đổi thiết bị phản ứng cho phù hợp. Hai dây chuyền sản
xuất theo công nghệ này cũng đang trong giai đoạn hoàn thiện.
Mô tả quy trình :
Có thể sử dụng oxy từ nhà máy tách không khí hoặc từ quy trình hấp phụ
áp suất cao PSA. Quy trình Vinnolit cũng có khả năng dùng cả etylen và /hoặc
HCl khan chứa các dòng khí đuôi từ các quy trình clo hóa trực tiếp,
axetaldehit, monoclo axetic axit,
Phản ứng tỏa nhiệt của quy trình diễn ra trong thiết bị phản ứng tầng sôi

có xúc tác clorua đồng, ở nhiệt độ 200-220
0
C. Nhiệt phản ứng đợc thu hồi để
sinh hơi cao áp (10 bar) hoặc gia nhiệt các chất lỏng truyền nhiệt.
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 18 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Bột xúc tác đợc loại bỏ nhờ bộ lọc xúc tác khí nóng kiểu mới, hoặc bằng
cách xử lí nớc thải sao cho nó đáp ứng các qui định chặt chẽ nhất về giới hạn
hàm lợng đồng, đioxin và furan. Quy trình thân môi trờng này sử dụng khí hồi
lu, nạp nó trở lại thiết bị phản ứng sau khi đã ngng tụ EDC và nớc. Sau khi
loại bỏ EDC, nớc thải của quá trình đáp ứng những yêu cầu chặt chẽ nhất về
môi trờng.
Sau khi loại bỏ CO
2
và cloral/cloetanol, EDC đợc tinh chế trong thiết bị
chng cất EDC, nó có thể sử dụng làm nguyên liệu nạp lò cracking nhiệt phân
hoặc bán ra ngoài.
Những đặc điểm và u điểm quan trọng:
+ Đáng tin cậy: sự khống chế nhiệt độ ổn định, liên kết với thiết bị truyền
nhiệt hiệu quả cao với sự phân phối nhiệt đồng đều (không có các điểm quá
nóng) trong tầng sôi khiến cho dây chuyền thiết bị có thể dễ dàng đạt tỷ lệ
thời gian vận hành trên 99%/năm. Hệ thống phun nguyên liệu đợc thiết kế đặc
biệt cho phép vận hành hai năm không cần bảo dỡng. Diện tích truyền nhiệt
lớn cho phép đạt nhiệt độ và áp suất hơi nớc cao hơn trong các ống xoắn làm
lạnh nhờ đó tăng độ an toàn đối với nhiệt độ giới hạn ở bề mặt, nơi có thể xảy
ra sự ăn mòn do nhiệt độ xuống đến điểm sơng của axít HCl.
+ An toàn: oxy đợc phối trộn với HCl khan bên ngoài thiết bị phản ứng
và đợc nạp vào tầng sôi độc lập với etylen. Hàm lợng oxy trong dòng hồi lu là
khoảng 0,5% (thể tích) ngoài giới hạn cháy nổ.
+ Linh hoạt: thiết bị có thể vận hành ở mức 20% công suất thiết kế và có

thể thay đổi nhanh chóng chế độ nạp liệu.
+ Chi phí sản xuất thấp: xúc tác cho tuổi thọ phục vụ không hạn chế, tỉ lệ
hao hụt thấp nhờ hệ thống xyclon hiệu quả cao (tiêu hao dới 20 gam xúc tác/1
tấn EDC). Hiệu suất phản ứng cao của nguyên liệu (98,5%) đối với etylen và
99% đối với HCl khan, 94% đối với oxy) và khả năng sử dụng oxy giá thành
thấp từ quy trình PSA đảm bảo tính cạnh tranh cao của quy trình này nhờ giá
thành sản xuất thấp.
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 19 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
+ Hiệu quả về môi trờng: Hiệu suất phản ứng 99% là yếu tố then chốt để
giảm sự hình thành các sản phẩm phụ. Hệ thống lọc khí nóng hiệu quả cao
cho phép tách những lợng nhỏ bột xúc tác mịn. Ngoài việc loại bỏ lợng EDC
d trong nớc thải bằng phơng pháp giải hấp với hơi nớc, quy trình này không
cần thiết bị xử lí bổ sung khác cho nớc thải. Nớc thải đạt tiêu chuẩn môi trờng
của EU đối với các nhà máy sản xuất vinyl: hàm lợng EDC < 5g/tấn công suất
tinh chế EDC, hàm lợng Cu < 1g/ tấn công suất oxy clo hóa, các thành phần t-
ơng tự dioxin < 1àg /tấn công suất oxy clo hóa.
Các thông số vận hành chính:
Nhiệt độ vận hành: 220-225
0
C
áp suất vận hành: 2,5-4 bar
áp suất hơi: 10 bar
I.5.2.Sản xuất EDC bằng quy trình oxy clo hoá một bớc của công ty
EVC : [6]
Đây là quy trình VCM cân bằng của công ty EVC, sử dụng oxy sạch và
etylen trong phản ứng oxy-clo hoá để chuyển hoá HCl thành EDC với lợng khí
đuôi thấp nhất, không có các chất gây ô nhiễm cỡ micro, không gây nhiễm
độc kim loại nặng đối với nớc thải, không có sự tích trữ bùn xúc tác để phải
xử lý một cách tốn kém.

Quy trình này đợc vận hành thơng mại từ năm 1979. Từ đó đến nay đã có
18 nhà máy đựơc đa vào vận hành với công suất từ 50.000 đến 600.000
tấn/năm.
Mô tả quy trình:
ở thiết bị phản ứng với tầng xúc tác cố định, vỏ đơn, nhiệt phản ứng đợc
lấy đi để sinh ra hơi nớc cao áp. Phản ứng đợc thực hiện với sự d etylen lớn.
Sự chia tầng xúc tác một cách linh hoạt, sự phân bố nhiệt độ phản ứng thích
hợp và lu lợng nạp liệu cao, cùng với hệ thiết bị phản ứng đơn chiếc là những
yếu tố giúp tạo ra sản lợng tối đa và hạn chế sản phẩm phụ ở mức tối thiểu.
Sau khi ngng tụ và tách sản phẩm phản ứng (EDC và nớc) etylen d đợc nén và
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 20 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
hồi lu trở lại dòng khí đã đợc làm sạch này đựơc rút ra một phần để ngăn ngừa
sự tích tụ các chất trơ. Thông thờng, dòng khí sạch này đợc làm khô và đa đến
bộ phận clo hoá trực tiếp để thu hồi etylen.
Điều kiện vận hành:
Thiết bị phối trộn oxy đợc thiết kế đặc biệt và hệ thống khoá linh động
đảm bảo sự vận hành an toàn ngoài giới hạn cháy nổ. Kiểu thiết kế đơn giản
và quy cách chất lợng cao của vật liệu chế tạo khiến cho thời gian sử dụng
giữa hai lần sửa chữa lên đến 2-3 năm, tỷ lệ thời gian vận hành đạt 96% trong
một năm. Nhiệt phản ứng đợc thu hồi để sinh hơi cao áp (18 bar) sử dụng cho
các bộ phần khác của quy trình VCM (ví dụ nhiệt phân). Nớc thải không chứa
bột xúc tác lơ lửng, vì vậy không cần để lắng xử lý nh nớc thải độc hại. Hàm
lợng đồng trong các dòng nớc thải của tầng xúc tác cố định dới 0,3 ppm, vì
vậy không cần phải xử lý.
Chỉ tiêu tiêu hao nguyên vật liệu:
Quy trình thờng đạt hiệu suất chọn lọc 98% đối với etylen và HCl, hiệu
suất chuyển hoá HCl đạt 99,8%. Do vận hành trong môi trờng giàu etylen,
quy trình chỉ tạo ra khoảng một nửa lợng CO và CO
2

so với các quy trình tầng
sôi thông thờng khác. Chỉ tiêu tiêu hao đối với 1tấn EDC là:
HCl 0,746 tấn
Etylen 0,288 tấn
Oxy 0,170 tấn
Nớc làm lạnh 48 m
3
Điện 50 kWh
Năng lợng làm lạnh 1320 kcal
Hơi sinh ra (17,5 bar) 0,850 tấn
II.Phơng pháp Clo hoá trực tiếp etylen: [11], [12]
EDC là sản phẩm trung gian trong dây chuyền sản xuất VC cũng có thể
tổng hợp từ phản ứng toả nhiệt sau:
CH
2
=CH
2
+ Cl
2
CH
2
Cl-CH
2
Cl
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 21 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Phản ứng này có thể tiến hành ở pha lỏng cũng nh pha khí. Hầu hết các
quá trình trong công nghiệp hiện nay tiến hành ở pha lỏng, nhiệt độ khoảng
50-90
o

C và áp suất thấp khoảng 0,3-0,5.10
6
Pa. Nhiệt độ của phản ứng đợc
quyết định tùy theo phơng pháp tiến hành thu hồi etylen dichlorua. Nếu thu
sản phẩm ở trạng thái lỏng thì nhiệt độ là 50-60
o
C, còn lấy sản phẩm ra khỏi
thiết bị phản ứng ở dạng khí thì nhiệt độ là 85-90
o
C.
II.1.Cơ chế phản ứng:
Những giải thích gần đây về cơ chế của phản ứng FeCl
3
là 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.
FeCl
3
+ Cl
2
FeCl
-
4
. Cl
+
FeCl
-
4
. Cl
+

+ CH
2
=CH
2
FeCl
3
+ CH
2
Cl-CH
2
Cl
ở nhiệt độ cao, hoạt tính của xúc tác theo cơ chế gốc tự do, trong pha
lỏng FeCl
3
có thể thêm để làm môi trờng đặc cho EDC nơi mà clo và etylen sẽ
đợc phun vào.
Sự biến đổi của các tác nhân phản ứng rất cao có thể đạt 100%, và tính
chọn lọc của các tác nhân thì cũng rất cao hơn 99%, cả etylen và clo tham gia
phản ứng với nhau rất tốt, sản phẩm phụ chính là 1,1,2 tricloetan nhng ở nhiệt
độ cao clo etylen cũng có thể tạo thành.
Sự có mặt của oxy trong nguyên liệu clo là 1 tạp chất cần phải quan tâm,
vì nó kìm hãm các phản ứng theo cơ chế gốc tự do làm tăng các dẫn xuất và
cải thiện phù hợp tính chọn lọc của dicloetan.
Ngoài ra dicloetan còn có khả năng làm xúc tác cho phản ứng giữa clo và
etylen. Trong quá trình còn có một số phản ứng tạo ra sản phẩm phụ nh
tricloetan, tetracloetan.
CH
2
=CH
2

+ 2Cl
2
CH
2
Cl-CHCl
2
+ HCl
CH
2
=CH
2
+ 3Cl
2
CHCl
2
-CHCl
2
+ 2HCl
Tuỳ theo sự khống chế nhiệt độ của quá trình mà sản phẩm phụ tạo ra
nhiều hay ít.
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 22 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Tỉ số giữa clo và etylen cũng ảnh hởng nhiều đến sản phẩm phụ, tỉ số
clo/etylen càng lớn thì sản phẩm phụ càng nhiều. Vì vậy mà trong thực tế ngời
ta thờng dùng thiếu clo. Khi lợng etylen d nhiều cần có thiết bị ngng tụ phức
tạp để ngăn ngừa mất mát etylen ở khí cuối
II.2.Công nghệ clo hoá ở nhiệt độ thấp : [1,12]
II.2.1.Công nghệ clo hóa nhiệt độ thấp thu sản phẩm ở dạng lỏng:[1]
Nhiệt độ tiến hành cho quá trình Clo hoá là ở 20 ữ30
0

C.
Thiết bị phản ứng hình trụ có cách khuấy, có thiết bị làm lạnh bên ngoài
và bên trong (bên ngoài có vỏ bọc, bên trong có ống xoắn ruột gà để cho nớc
lạnh tuần hoàn rút nhiệt phản ứng). Sục Clo và Etylen vào Dicloetan có sẵn
trong thiết bị. Cần phải sấy khô Clo là một chất oxy hoá mạnh và có hoạt tính
mạnh, nó oxy hoá kim loại đến mức oxy hoá dơng cao nhất, đặc biệt quá trình
oxy hoá tăng khi ẩm.
a. Sơ đồ quá trình sản xuất Dicloetan bằng phơng pháp Clo hoá trực tiếp
Etylen ở nhiệt độ thấp
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 23 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Hình 3: Dây chuyền công nghệ sản xuất EDC thu sản phẩm dạng lỏng[1]
Chú tích sơ đồ:
1. Thiết bị Clo hoá
2. Thiết bị ngng tụ
3. Thiết bị phân ly
4. Tháp hấp thụ
5. Kính nhìn
6. Thiết bị làm lạnh bằng nớc
7. Tháp hấp thụ HCl
8. Thùng chứa Dicloetan thô
9. Thiết bị trung hoà
10. Thiết bị phân riêng
11.Thùng chứa dung dịch kiềm
12. Thiết bị đung nóng
13. Thùng chứa Dicloetan
14. Tháp tinh luyện
15. Thiết bị làm lạnh hồi lu đỉnh
16. Thiết bị phần riêng
17. Thiết bị đung nóng

18. Tháp tinh luyện
19. Thiết bị làm lạnh hồi lu đỉnh
20. Thiết bị đun nóng hồi lu đáy
21. Thùng chứa polyclorit
22. Thiết bị ngng tụ sản phẩm
23. Thùng chứa sản phẩm Dicloetan
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 24 Trờng ĐHBK Hà Nội
2
3
4
7
5
6
9
10
12
11
8
13
21
23
20
14
18
19
15
16
22
1
5

17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
b. Nguyên lý làm việc của sơ đồ
Hỗn hợp Clo và Etylen (đã sấy khô Clo) qua bộ phận đo lu lợng vào
thiết bị phản ứng (1) theo tỷ lệ 1:1,1. Thiết bị (1) đợc làm lạnh bên trong.
Trong thiết bị (1) duy trì nhiệt độ (20 ữ 30)
0
C. Sản phẩm thô qua kính nhìn (5)
xuống thùng chứa (8). Thoát ra ở thiết bị (1) gồm các loại khí trơ (N
2
, O
2
, CO
2
có trong khí Clo) và một ít HCl tạo thành do phản ứng thế, ngoài ra còn có
một lợng hơi sản phẩm. Khí thoát ra đợc đa vào thiết bị làm lạnh (2) để ngng
tụ. Phần ngng tụ đa xuống thùng chứa (8). Phần khí không ngng tụ cho vào
thiết bị (4) và tới bằng sản phẩm phản ứng. Làm lạnh ở (-10 ữ 15
0
C) ở thiết bị
(6) bằng nớc muối. Cuối cùng cho vào thiết bị (7) dùng nớc tới làm sạch HCl
trớc khi thải ra ngoài.
Để làm sạch DCE thô ta bơm DCE thô từ thùng chứa (8) lên thiết bị hỗn
hợp (9) dung dịch kiềm loãng ở thùng (11) đợc bơm qua thiết bị đun nóng
(12) trớc khi vào thiết bị (9). ở thiết bị (9) DCE và dùng dịch kiềm loãng trộn
với nhau tạo thành dung dịch nhũ tơng. Dung dịch nhũ tơng qua thiết bị phân
riêng (10) làm việc liên tục dung dịch kiềm cho quay lại, một phần dung dịch
kiềm bẩn thải ra cống. Sản phẩm (lớp dới) cho vào thùng chứa (13) đem đi
tinh luyện trong tháp (14). Phần sản phẩm đỉnh tháp (14) một phần đợc hồi lu,
phần còn lại đem đi tinh luyện ở tháp luyện thứ hai (18). Sản phẩm đáy tháp

(18) là sản phẩm phụ của quá trình: Poly Clorit cho vào thùng chứa polyclorit
(21); phần đỉnh tháp (18) hồi lu một phần, phần còn lại qua thiết bị ngng tụ
(22) xuống thùng chứa sản phẩm (23). Đây là sản phẩm Dicloetan (DCE) tinh
khiết.
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 25 Trờng ĐHBK Hà Nội