Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl axetat từ etylen năng suất 48 000 tấn.Doc

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU
5
PHẦN I : Tổng quan lý thuyết 6
CHƯƠNG I : Giới thiệu về nguyên liệu của quá trình sản xuất
Vinyl axetat từ etylen. 6
I- Giới thiệu, tính chất vật lý, tính chất hoá học, các phương pháp
sản xuất, và ứng dụng của etylen 6
1- Giới thiệu [9] 6
2- Tính chất vật lý [5,9] 6
3- Tính chất hoá học [5,17] 7
4- Phương pháp điều chế [4] 11
5- Ứng dụng [5,18] 14
6- Tồn chứa bảo quản 15
II- Giới thiệu, tính chất vật lý, tính chất hoá học các phương pháp
sản xuất, và ứng dụng của axit axetic. 15
1- Giới thiệu [7] 15
2- Tính chất vật lý [4,7] 15
3- Tính chất hoá học [4,5] 18
4- Ứng dụng [4,11] 22
5- Phương pháp điều chế [2,4,7,11] 22
6- Tồn chứa bảo quản[4] 25
CHƯƠNG II : Giới thiệu về sản phẩm vinyl axetat 25
I- Giới thiệu chung [4,12] 25
II- Tính chất vật lý [4,10,12] 25
III- Tính chất hoá học [4,10,12] 27

IV-Phân loại, tiêu chuẩn, và bảo quản vinyl axetat [12] 32
V- Tình hình sản xuất và sử dụng vinyl axetat 33
1- Tình hình sản xuất vinyl axetat [4,10,11] 33
2- Tình hình sử dụng vinyl axetat [4,11] 36
CHƯƠNG III : Giới thiệu các phương pháp sản xuất vinyl axetat 35
I- Giới thiệu chung [12] 35
II- Phương pháp tổng hợp VA từ etylen và axit axetic [10,12] 36
1- Công nghệ tổng hợp VA từ C
2
H
4
và CH
3
COOH trong
pha lỏng [10,12]
37
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
1.1- Các phản ứng chính xảy ra trong quá trình 37
1.2- Các thông số kỹ thuật của quá trình 38
1.3- Sơ đồ công nghệ và nguyên lý hoạt động 38
2- Công nghệ tổng hợp VA từ C
2
H
4
và CH
3

COOH trong
pha khí (USI Chemicals) [10,12] 39
2.1- Các thông số kỹ thuật của qúa trình 40
2.2- Sơ đồ công nghệ và nguyên lý hoạt động 41
3- Công nghệ tổng hợp VA từ C
2
H
4
và CH
3
COOH trong
pha khí (Hãng Hoechst – Bayer) [11] 42
Các thông số kỹ thuật của quá trình 42
III- Phương pháp tổng hợp VA từ C
2
H
2
và CH
3
COOH [12] 43
1- Công nghệ tổng hợp VA từ C
2
H
2
và CH
3
COOH trong
pha lỏng [4,10] 43
2- Công nghệ tổng hợp VA từ C
2

H
2
và CH
3
COOH trong
pha khí [1,4] 46
IV-Các phương pháp sản xuất VA khác 53
1- Công nghệ tổng hợp VA từ etyliden diaxetat [10,11,12] 53
2- Công nghệ tổng hợp VA từ metyl axetat, CO
2
, và H
2
[11] 55
3- Phương pháp nhiệt phân etylen glycol diaxetat [11]
55
4- Phương pháp tổng hợp VA từ CH
3
CHO và CH
3
COCl 56
5- Phương pháp tổng hợp VA từ CH
2
= CH − Cl và CH
3
COONa. 56
6- Phương pháp tổng hợp VA từ isopropyl axetat và CH
3
CHO. 56
7- Phương pháp tổng hợp VA từ ClCH
2

− CH
2
Cl và CH
3
COOH. 56
V-Lựa chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ 56
Lựa chọn dây chuyền công nghệ 56
Thuyết minh dây chuyền công nghệ 57
VI- Kết luận tổng quan 58
PHẦN II : Tính toán công nghệ 60
CHƯƠNG I : Tính cân bằng vật chất thiết bò phản ứng 60
I- Các thông số kỹ thuật để tính toán 60
II- Xác đònh thời gian làm việc và năng suất của phân xưởng 61
III- Tính lượng vật chất đi vào thiết bò phản ứng 62
IV- Tính lượng vật chất đi ra khỏi thiết bò phản ứng 67
CHƯƠNG II : Tính cân bằng vật chất thiết bò phản ứng 69
I- Tính cân bằng cho thiết bò hấp thụ T102 69
II- Tính cân bằng cho thiết bò rửa khí thải T103 70
III-Tính cân bằng cho thiết bò T104 và T105 72
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
IV-Tính cân bằng cho tháp chưng T106 72
CHƯƠNG III : Tính cân bằng nhiệt lượng thiết bò phản ứng 73
I- Tính nhiệt lượng mang vào thiết bò phản ứng: Q
vào
74
1- Tính nhiệt dung riêng của các cấu tử đi vào

thiết bò phản ứng ở 160
0
C 74
2- Tính nhiệt lượng mang vào thiết bò phản ứng: Q
vào
76
2.1- Nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào Q
1
77
2.2- Nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang vào Q
2
78
2.3- Nhiệt lượng do các phản ứng toả ra trong thiết bò
phản ứng Q
3
74
a- Nhiệt lượng do phản ứng chính tạo ra 74
b- Nhiệt lượng do phản ứng phụ tạo ra 74
II- Tính nhiệt lượng đi ra khỏi thiết bò phản ứng Q
ra
76
1- Tính nhiệt dung riêng của các sản phẩm ra khỏi thiết bò phản
ứng ở 180
0
C 76
2-Tính nhiệt lượng đi ra khỏi thiết bò phản ứng Q
ra
77
2.1-Nhiệt lượng do hỗn hợp khí sản phẩm đi ra Q
4

81
2.2- Nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang ra Q
5
83
2.3- Nhiệt lượng toả ra môi trường xung quanh Q
6
83
CHƯƠNG III : Tính toán thiết bò chính 84
1- Xác đònh bề mặt truyền nhiệt cuả thiết bò phản ứng 85
2- Tính số ống truyền nhiệt 86
3- Tính số ngăn của thiết bò phản ứng 88
4- Tính đường kính trong thiết bò phản ứng 90
5- Tính bề dày của thân thiết bò phản ứng 91
6- Tính đáy và nắp thiết bò phản ứng
93
7- Tính chiều cao của thiết bò phản ứng 94
8- Tính đường kính của ống dẫn 94
9- Chọn bích 95
PHẦN III : Thiết kế xây dựng 96
I - Giới thiệu chung 96
II- Các yêu cầu đối với đòa điểm xây dựng 97
1- Yêu cầu chung về chọn đòa điểm xây dựng 97
2- Các yêu cầu về khu đất xây dựng 97
3- Các yêu cầu về bảo vệ môi trường 98
III- Phân tích tổng mặt bằng nhà máy 99
1- Nguyên tắc phân vùng 99
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H

4
2- Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
101
3- Thiết kế nhà sản xuất 102
PHẦN IV : Tự động hoá trong phân xưởng 104
I - Mục đích và ý nghóa 104
II- Các ký hiệu dùng trong tự động hoá 104
1- Các dạng tự động hoá 105
2- Cấu tạo của một số thiết bò tự động hoá 107
PHẦN V : An toàn lao động và phòng chống cháy nổ 110
1- Yêu cầu vệ sinh đối với mặt bằng nhà máy 110
2- Yêu cầu về phòng chống cháy nổ trong nhà máy 110
3- Yêu cầu về an toàn giao thông trong nhà máy 111
4- Những yêu cầu khác 112
PHẦN VI : Tính Toán Kinh Tế 113
I - Mục đích và nhiệm vụ 113
II – Nội dung tính toán kinh tế 113
III – Xác đònh kết quả 118
IV – Kết luận phần tính toán 119
Kết luận 120
Tài liệu tham khảo
121
Phụ lục
 1 bản vẽ dây chuyền chính.
 1 bản vẽ thiết bò chính.
 1 bản vẽ mặt bằng nhà máy.
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H

4
MỞ ĐẦU
**
ghiên cứu để tìm ra một sản phẩm có giá trò cao phục vụ cho xã hội là
thành tựu lớn lao của các nhà khoa học, ứng dụng và đưa vào sản xuất
các sản phẩm này có tầm quan trọng rất lớn, đòi hỏi người nghiên cứu thiết
kế phải có vai trò và trách nhiệm lớn đối với công việc. Cùng với sự phát
triển mạnh mẽ của nền kinh tế quốc dân dưới sự lãnh đạo của đảng và nhà
nước, ngành công nghiệp hoá học đã có những đóng góp to lớn cho nền kinh
tế, đặc biệt là ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ – lọc hoá dầu, chế biến
khí.
N
Từ nguồn nguyên liệu dồi dào sẵn có như dầu mỏ, khí tự nhiên, than
đá Quá trình tổng hợp hữu cơ đã tạo ra được nhiều sản phẩm có giá trò ứng
dụng trong thực tiễn như : cao su, thuốc nhuộm, dược phẩm, sơn, sợi Đầu
thế kỹ 20 nhà bác học Klatte đã tổng hợp ra vinyl axtat từ axetylen và axit
axetic trong pha lỏng. Và từ đó đến nay công nghiệp sản xuất vinyl axetat
đang ngày càng phát triển mạnh mẽ, xuất hiện thêm rất nhiều công trình
nghiên cứu tổng hợp vinyl axetat nhằm làm cho quá trình tổng hợp vinyl
axetat càng phong phú hoàn thiện hơn. Hiện nay do sự phát triển mạnh mẽ
của ngành công nghiệp lọc hoá dầu, nên thế giới đã thay thế phương pháp
sản xuất vinyl axetat từ axetylen bằng etylen. Ở Bắc Mỹ vinyl axetat được
sản xuất dựa vào quá trình axit axetic/etylen với công nghệ tầng cố đònh
trong pha khí và lượng vinyl axetat tạo thành được dùng chủ yếu để tạo ra
polyvinyl axetat. Nhưng ở Tây Âu và Châu Á thì lại sử dụng quá trình axit
axetic/ axetylen và lượng vinyl axetat tạo thành được dùng chủ yếu để tạo
polyvinyl alcol. Trên thế giới hiện nay sản lượng vinyl axetat được sản xuất
từ etylen chiếm khoảng 80%, còn từ axetylen chiếm 20%. Năm 1985 lượng
vinyl axtat được sản xuất ở Mỹ là 960.200 tấn/năm, ở Đông Âu 200.000
tấn/năm, ở Nhật 402.930 tấn/năm, đến năm 1994 tổng sản lượng ở Châu Âu

và Mỹ là 3,8.10
6
tấn/năm. Gần đây năm 1997 ở Đông Nam Á đã xây dựng
một nhà máy sản xuất vinyl axetat từ etylen với năng suất 150.000 tấn/năm.
Ở Việt Nam mặt dù ngành tổng hợp hữu cơ – hoá dầu chưa phát triển
mạnh, nên nhà máy sản xuất vinyl axetat chưa được xây dựng. Song cùng với
sự phát triển đất nước, tiến hành công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước để
đến năm 2020 nước ta trở thành một nước công nghiệp. Khi đó nhà máy lọc
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 5
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
dầu số 1, số 2 … ra đời, là nơi cung cấp nguyên liệu cho nhà máy sản xuất
vinyl axetat. Cho nên nhà máy sản xuất vinyl axetat nhất thiết ra đời để đáp
ứng các yêu cầu của nền kinh tế.
PHẦN I
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I:
GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH SẢN
XUẤT VINYL AXETAT TỪ ETYLEN
I-Giới thiệu, tính chất vật lý, tính chất hóa học, các phương pháp sản
xuất và ứng dụng của Etylen:
1-Giới thiệu:[9]
Etylen có công thức cấu tạo CH
2
= CH
2
, khối lượng phân tử M=28,052,
trên phạm vi thế giới etylen là một chất chiếm thể tích lớn nhất trong tổng

hợp hóa dầu. Etylen không được sử dụng một cách trực tiếp mà etylen được
sử dụng như là một chất trung gian để sản xuất ra các chất khác với số lượng
lớn trong hóa học. Từ năm 1930 ở Châu Âu, etylen được sản xuất từ cốc,
thậm chí từ khí và một số nguồn khác. Etylen bắt đầu ứng dụng rộng từû giữa
năm 1940 khi U.S oil và các công ty hóa học bắt đầu tách được etylen từ khí
thải tinh chế trong nhà máy lọc dầu, sản xuất từ etan trong nhà máy lọc dầu
bởi sản phẩm ở dạng hơi và từ khí thiên nhiên. Từ đó etylen đã dần thay thế
axetylen trong việc tổng hợp hữu cơ. Năm 1984 ở Mỹ sản lượng etylen đạt
17.543.000 tấn và cũng năm này cả thế giới đã sản xuất được 47.565.000 tấn
etylen.
2-Tính chất vật lý:[5,9,2]
Etylen là một chất khí đứng đầu trong dãy đồng đẳng anken, không
màu, không mùi, hầu như không tan trong nước (ở 0
o
C, 100 thể tích nước hòa
tan 0,25 thể tích khí etylen). Etylen hóa lỏng ở –105
o
C, tỷ trọng d
4
20
=0,566.
Etylen có một số tính chất vật lý sau:
Nhiệt độ nóng chảy : –169,15
o
C
Nhiệt độ sôi : –103,71
o
C
Nhiệt độ tới hạn T
c

: 9,90
o
C
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
Áp suất tới hạn P
c
: 5,117Mpa
Tỷ trọng tới hạn : 0,21g/cm
3
Tỷ trọng
ở nhiệt độ sôi : 0,57g/cm
3
ở 0
o
C : 0,34g/cm
3
Tỷ trọng khí tại T
c
và P
c
: 1,2603g/L
Tỷ trọng so với không khí : 0,9686
Thể tích phân tử gam ở T
c
và P
c

: 22,258L
Nhiệt nóng chảy : 119,5KJ/Kg
Nhiệt trò : 47,183KJ/Kg
Nhiệt hóa hơi
ở nhiệt độ sôi : 488KJ/Kg
ở 0
o
C : 191KJ/Kg
Tỷ nhiệt
của chất lỏng tại nhiệt độ sôi : 2,63KJ/Kg.K
của khí tại T
c
: 1,55 KJ/Kg.K
Entapi tạo thành : 52,32KJ/mol
Entropi : 0,220KJ/mol.K
Độ nhớt của khí
ở nhiệt độ nóng chảy : 36.10
-4
mPa.s
ở 0
o
C : 93.10
-4
mPa.s
ở 150
o
C : 143.10
-4
mPa.s
Áp suất hơi

ở –150
o
C : 0,002Mpa
ở nhiệt độ sôi : 0,102Mpa
ở –50
o
C : 1,10Mpa
ở 0
o
C : 4,27Mpa
Điểm bốc cháy : 425÷527
o
C
3-Tính chất hóa học:[5,17,2]
Etylen là một hrocacbon không no, lai hóa sp
2
trong cấu tạo có 1 liên
kết π, 1 liên kết σ, liên kết π kém bền so với liên kết σ, nên có những phản
ứng quan trọng như: cộng, oxy hóa, trùng hợp.
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 7
Etylen clohiđrin
Etylen bromhiđrin
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
3.1-Phản ứng cộng :
Các phản ứng đặc trưng nhất của etylen là phản ứng cộng vào liên kết
đôi.
Trong phản ứng này, liên kết đôi thực chất là liên kết π bò bẻ gãy và kết hợp

với 2 nguyên tử hoặc 2 nhóm nguyên tử khác tạo ra hợp chất no.
3.1.1-Cộng H
2
:
Etylen cộng với H
2
có xúc tác Pd tạo ra etan, phản ứng tỏa nhiệt.
CH
2
= CH
2
+ H
2
CH
3
− CH
3

KcalH 30
0
298
−=∆
3.1.2-Cộng Br
2
:
Etylen cộng Br
2
tạo ra đibrom etan, phản ứng tỏa nhiệt, hiệu suất 85%.
CH
2

= CH
2
+ Br
2
BrCH
2
− CH
2
Br
KcalH 27
0
298
−=∆
3.1.3-Cộng axit:
 Cộng axit HCl:
CH
2
= CH
2
+ HCl CH
3
− CH
2
Cl
 Cộng axit H
2
SO
4
:
CH

2
= CH
2
+ H
2
SO
4
CH
3
− CH
2
− OSO
3
H
2CH
2
= CH
2
+ H
2
SO
4
(C
2
H
5
O)
2
SO
2

 Cộng axit HOCl, HOBr:
CH
2
= CH
2
+ HOCl ClCH
2
− CH
2
OH
CH
2
= CH
2
+ HOBr BrCH
2
− CH
2
OH
3.1.4-Cộng H
2
O:
Etylen cộng nước có H
2
SO
4
làm xúc tác, nhiệt độ nhỏ hơn 170
0
C tạo ra rượu

etylic.
CH
2
= CH
2
+ H
2
O CH
3
− CH
2
OH
Etylen cộng nước có γ-Al
2
O
3
làm xúc tác, nhiệt độ 250÷260
o
C và áp suất
50÷80at tạo ra rượu etylic.
CH
2
= CH
2
+ H
2
O CH
3
− CH
2

OH
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 8
<170
o
C
H
2
SO
4
250÷260
o
C
50÷80at
γ-Al
2
O
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
3.1.5-Cộng benzen:
CH
2
= CH
2
+ C
6
H
6

C
6
H
5
CH
2
CH
3
C
6
H
5
CH = CH
2
Quá trình thực hiện với sự có mặt của xúc tác ở dạng phức lỏng chứa
10÷12% AlCl
3
, 50÷60% benzen, 25÷30% polyankyl benzen. Nhiệt độ phản
ứng 80÷100
0
C.
3.1.6-Cộng Cl
2
:
 Tạo 1,2-dicloetan:
Cộng hợp etylen với clo được 1,2-dicloetan. Phản ứng xảy ra ở pha lỏng và
thường có FeCl
3
làm xúc tác:
CH

2
= CH
2
+ Cl
2
ClCH
2
− CH
2
Cl
molKjH /185
0
298
−=∆
Ngoài ra cũng có thể nhận được 1,2-dicloetan bằng phản ứng clo-oxy hóa
etylen và có mặt của xúc tác.
CH
2
= CH
2
+ 2HCl + 0,5O
2
ClCH
2
− CH
2
Cl + H
2
O
molKjH /240

0
298
=∆

 Tạo vinyl clorua.
CH
2
= CH
2
+ Cl
2
ClCH
2
− CH
2
Cl CH
2
= CHCl
Phản ứng được thực hiện ở pha lỏng trong dung môi etanol, nhưng tiêu tốn
NaOH và C
2
H
5
OH, đồng thời đòi hỏi 1,2-dicloetan phải có độ tinh khiết cao
99,9%.
Nếu đun nóng ở 400
0
C, CaCl
2
nóng chảy làm xúc tác tạo được vinylclorua

với hiệu suất 65 ÷ 67%.
CH
2
= CH
2
+ Cl
2
CH
2
= CHCl

+ HCl
3.2-Phản ứng oxy hóa:
3.2.1- Oxy hóa hoàn toàn:
CH
2
= CH
2
+ 3O
2
2CO
2
+ 2H
2
O
molKJH /135
0
298
−=∆
3.2.2- Oxy hóa không hoàn toàn :

 Etylen bò oxy hóa bởi tác nhân oxy hóa mạnh kalipemanganat trong dung
dòch KOH tạo ra etylen glycol.
CH
2
= CH
2
+ 2KMnO
4
+ 2KOH + 2K
2
MnO
4
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 9
-H
2
AlCl
3
80÷100
0
C
+NaOH
-NaCl, -H
2
O
CaCl
2
nc
400
0
C

CH
2
− CH
2


OH
OH
+H
2
O
Glioxal
H
2
C CH
2
O
+H
2
O
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
 Oxy hóa etylen thành axetalđehit:
Etylen bò oxy hóa đến axetalđehit trong dung dòch HCl pha loãng chứa PdCl
2
và CuCl
2
. Thủy phân phức này cho axetalđehit và kim loại Pd.

C
2
H
4
+ PdCl
2
[C
2
H
4
.PdCl
2
] CH
3
−C−H + Pd + 2HCl
Pd + CuCl
2
2CuCl + PdCl
2
Để có CuCl
2
thì oxy hóa CuCl trong không khí hoặc oxy.
2CuCl + 2HCl + 0,5O
2
2CuCl
2
+ H
2
O
Phản ứng tổng quát:

C
2
H
4
+ 0,5O
2
CH
3
− C −H
molKCalH /562
0
298
−=∆

 Phản ứng oxy hóa etylen tạo etylen oxit:
CH
2
=CH
2
+ 0,5O
2
CH
2
− CH
2

molKJH /108
0
298
−=∆

5CH
2
=CH
2
+ 5O
2
4CH
2
− CH
2
+ 2CO
2
+ H
2
O
 Phản ứng oxy hóa bởi SeO
2
:
CH
2
=CH
2
+ SeO
2
OHC−CHO + H
2
Se
 Phản ứng oxy hóa bởi O
3
:

CH
2
=CH
2
+ O
3
O O 2HCHO + H
2
O
2
 Phản ứng oxy hóa có mặt CH
3
COOH:
CH
2
=CH
2
+ CH
3
COOH + 0,5O
2
CH
2
= CHOCOCH
3
+ H
2
O

molKJH /180

0
298
−=∆
3.3-Phản ứng trùng hợp:
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 10
O
O
O
O
xt Ag
200÷300
0
C
0,7÷1,0Mpa
O
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
Một trong những phản ứng quan trọng nhất trong kỹ thuật hiện nay là
phản ứng trùng hợp tạo ra các polyme. Quá trình tỏa nhiệt mạnh, etylen tỏa
nhiệt lớn nhất trong trùng hợp ở thể khí là 800 cal/g.
nCH
2
= CH
2
[ −CH
2
− CH
2

− ]
n



(Poly etylen)
Polyme này có giá trò cao trong đời sống: được dùng để sản xuất nhựa, vải
tổng hợp
3.4-Phản ứng tổng hợp oxo:
Tổng hợp oxo là tổng hợp các anđehit hay xeton từ oxit cacbon và hiđro.
Etylen thực hiện phản ứng tổng hợp oxo tạo ra andehit propanic bằng cách
phóng khí than ướt (CO:H
2
=1:1) đi qua etylen ở nhiệt độ 50 ÷ 100
0
C và áp
suất 10Mpa với xúc tác Coban, phản ứng tỏa nhiệt mạnh.
CH
2
= CH
2
+ CO + H
2
CH
3
− CH
2
− CHO
molKj /117
0

298
−=∆Η
4-Phương pháp điều chế: [4,2] Có nhiều phương pháp sản xuất etylen:
- Lấy etylen từ khí dầu mỏ và khí cốc.
- Cracking hơi nước
- Khử nước của rượu etylic.
- Hydro hóa axetylen.
4.1-Lấy etylen từ khí dầu mỏ và khí cốc:
Phương pháp này đơn giản nhất, thực hiện các quá trình ngưng tụ, hấp thụ
và tinh luyện để tách riêng etylen từ các q trình FCC trong nhà máy lọc dầu
nhưng sản lượng rất ít.
4.2-Cracking hơi nước:[ 2]
Cracking hơi nước là q trình sản xuất olefin thấp bằng cách nhiệt phân nhiệt
phân các hydrocacbon no từ khí tự nhiên và các phân đoạn dầu mỏ với sự có mặt
của hơi nước. Các phản ứng chính của q trình Cracking hơi nước bao gồm:
dehydro hóa , nhiệt phân , dehydro vòng hóa và deakyyl hóa . Etylen được sản
xuất chủ yếu từ q trình này.( Ở Mỹ 52% etylen được sản xuất từ etan , ở Nhật
và Tây Âu 71% etylen được sản xuất từ phân đoạn naphta của chưng cất dầu thơ
,11% từ phân đoạn gasoil, 11% từ LPG ).Do các nhà máy sản xuất etylen theo
phương pháp này có chi phái xây dựng thấp hơn, hoạt động đơn giản hơn , cho
hiệu suất cao hơn và ít sản phẩm phụ hơn.
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 11
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
Etylen tọa ra dựa trên các phản ứng sau :
C
n+m
H

2(n+m)+2
C
m
H
m
+ C
n
H
2n+2
(1)
C
p
H
2p+2
C
p
H
2p
+ H
2
(2)
Các phản ứng này đều thu nhiệt mạnh và tăng thể tích nên phải cung cấp nhiệt
cho phản ứng và giảm áp suất riêng phần bằng cách pha lỗng bằng hơi nước và
thời gian phản ứng ngắn để giảm phản ứng phụ.
Đối với các ngun liệu nặng q trình diễn ra theo cơ chế chuỗi gốc phức tạp
nhưng vẫn là cắt mạch C-C tạo ra một paraffin và một olefin như phản ứng (1).
Tốc độ Cracking lớn ở nhiệt độ trên 700
0
C. Phản ứng dehydro hóa chỉ xảy ra
mạnh ở nhiệt độ 800- 850

0
C .Các q trình tạo cốc , hydrocacbon thơm đa vòng
xảy ra mạnh ở nhiệt độ 900- 1000
0
C . Thời gian lưu dài cũng làm tăng các hợp
chất hydrocacbon nặng trong q trình sản xuất olefin bằng phản ứng cracking
Các thong số cơng nghệ của q trình
-Nhiệt độ phản ứng : Thay đổi từ 700-900
0
C tùy thuộc vào loại ngun liệu .
Đối với ngun liệu là etan thì tiến hanh trong khoảng 800- 850
0
C còn với các
ngun liệu nặng như naphta thì tiến hành ở nhiệt đọ thấp hơn
- Thời gian lưu: thời gian lưu nằm trong khoảng 0,2- 1,2 giây. Về măt lý thuyết
thì thơi gian lưu ngaứn sẽ tăng độ chọn lọc tạo etylen và prolylen, tuy nhiên thời
gian lưu lại ảnh hưởng tơi một số yếu tố kinh tế , kỹ thuật như đọ bền vật liệu
ống, giá thành lò phản ứng… do vậy người ta chỉ khơng chế giá trị dưới là 0,2
giây
- Áp suất riêng phần hydrocacbon và vai trò của nước: khi pha lỗng hơi nước
về mặt nhiệt động học là thích hợp vì phản ứng thích hợp ở áp suất thấp. Nhưng
về mặt động học khi đó áp suất riêng phần của hydrocacbon giảm do vậy vận tốc
tổng cộng của phản ứng giảm ,tuy nhiên độ chọn lọc tạo thành olefin lại tăng
Như vậy hơi nước có các vai trò sau :
+ Làm giảm áp suất riêng phần của hydrocacbon ( có lợi cho phản ứng tăng
thể tích) và làm tăng hiệu suất tạo thành olefin.
+ Giảm phản ứng phụ polymer hố lượng cốc tạo thành trong ống phản ứng.
+ Giảm nhiệt cung cấp cho một đơn vị chiều dài dài ống do hiệu ứng pha
lỗng .
+ Cung cấp nhiệt cho phản ứng khi pha trộn

Tuy nhiên việc dung nước pha lỗng cũng có một số hạn chế sau đây:
+ Hơi nước phải được gia nhiệt tới nhiệt đọ phản ứng, do vậy tốn nhiệt năng.
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 12
KOH đặc
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
+ Sự có mặt của hơi nước làm tăng thể tích phản ứng dẫn tăng giá lò nhiệt
phân .
+ Việc tác hơi nước ra khỏi sản phẩm tương đối tốn kém.
Tỉ lệ hơi nước ( khối lượng hơi nước / khối lượng ngun liệu ) phụ thuộc vào
khối lượng phân tử của ngun liệu . Đối với etan là 0,2 - 1 , đối với naphta là
1 - 1,2
4.3-: Phương Pháp MTO
4.4-Hro hóa axetylen:
Phương pháp này dùng ở các nước không có dầu mỏ và khí cacbua hro. So
với phương pháp khử nước của rượu etylic thì phương pháp này kinh tế hơn.
Phản ứng hro hóa axetylen tiến hành ở áp suất thường, nhiệt độ 250
0
C,
dùng xúc tác là Pd mang trên silicagen.
C
2
H
2
+ H
2
C
2

H
4
+ 42Kcal
Phản ứng tỏa nhiệt mạnh, để dễ dàng khống chế nhiệt độ phải pha loãng
axetylen bằng hro và khí tuần hoàn để C
2
H
4
có nồng độ 12% trong hỗn hợp
khí. Dùng nước làm sạch etylen.
Trong khí sản phẩm gồm:
C
2
H
2
: 0,2%
C
2
H
6
: 3,0%
C
2
H
4
: 63%
H
2
: 30%
Khí trơ và hrocacbua cao: 2,7%

Hiệu suất etylen đạt 80÷85%.
 Ngoài các phương pháp điều chế chính như trên còn có các phương pháp
phụ sau:
CH
3
− CH
2
−Cl CH
2
= CH
2
+ HCl
Br − CH
2
− CH
2
− Br + Zn CH
2
= CH
2
+ ZnBr
2
CH
2
= CH

− COOH CH
2
= CH
2

+ CO
2
5-Ứng dụng:[2,18]
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 13
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
Etylen được xem là ”vua của công nghiệp hóa dầu”. Năng lực sản xuất
công nghiệp hóa dầu của một số nước được đánh giá bằng năng lực sản xuất
etylen. Sở dó như vậy vì etylen là một nguyên liệu có khả năng thực hiện
phản ứng cộng dễ dàng với nhiều vật liệu rẻ tiền như oxy, clo, hro clorua
và nước để có nhiều sản phẩm rất q, đa dạng, trong khi đó phản ứng lại xảy
ra trong điều kiện tương đối ôn hòa nhưng hiệu suất lại rất cao. Etylen có khả
năng thực hiện phản ứng thế để tạo ra các monome vinyl trong sản xuất chất
dẻo PVC cũng như có khả năng trùng hợp để cho polietylen. Vì vậy trên 65%
etylen được sử dụng để sản xuất các loại chất dẻo: PE,PS,PVC,,PVA,AS
(nhựa acrylonitril styren), ABS(nhựa acylonitril butadien),SBR(cao su tổng
hợp styren butadien) ,10% etylen dùng để sản xuất chất chống băng, còn lại
được dùng để sản xuất các hóa chất cho nhiều ngành khác, trong đó quan
trọng hơn cả là sản xuất chất hoạt động bề mặt và dung môi.
Etylen cháy với ngọn lửa sáng hơn ngọn lửa mêtan, tạo thành khí CO
2
và hơi nước. Hỗn hợp etylen và oxy là hỗn hợp nổ mạnh vì phản ứng đốt
cháy tỏa nhiều nhiệt. Do đó có thể dùng etylen với oxy để hàn cắt kim loại.
Ngoài ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ với rất nhiều sản phẩm q,
etylen còn dùng để giấm quả xanh vì etylen có tác dụng kích thích sự họat
động của các men làm quả mau chín. Do đó có thể dùng etylen để giấm cà
chua, chanh, chuối với nồng độ rất loãng ở 18÷20
0

C.
6 – Tồn chứa,bảo quản[18]
Etylen tại các cơ sở sản xuất được nén hoặc hóa lỏng trong các bình chứa
bằêng thép dày có độ an toàn cao, có các thiết bò an toàn chiết nạp, và phòng
chống cháy nổ nghiêm ngặt . Khi cần lượng khí vào các thiết bò sản xuất với
vận tốc chậm người ta xả khí vào các bể chứa dạng phao hình cầu ,trụ, hoặc
cho qua thiết bò giảm áp như van tiết lưu.
II-Giới thiệu, tính chất vật lý, tính chất hóa học, các phương pháp điều
chế và ứng dụng của axit axetic:
1-Giới thiệu:[7]
Axit axetic có công thức hóa học CH
3
COOH, khối lượng phân tử
M=60,05, là chất lỏng không màu, có tính ăn mòn. Axit axetic có mùi hăng
và chất nguy hiểm với da. Axit axetic được tìm thấy trong dung dòch loãng
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 14
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
của nhiều loại động thực vật. Trong giấm có khoảng 4÷12% axit axetic và
được sản xuất bằng phương pháp lên men rượu. Nó được tìm thấy cách đây
hơn 5000 năm trước.
Hiện nay các nước sản xuất axit axetic tổng hợp nhiều nhất là Mỹ, Tây
Âu, Nhật Bản, Canada và Mexico.Tổng công suất của các nhà máy sản xuất
axit axetic tại các nước này đạt 4 triệu tấn/năm. Axit axetic được sử dụng
trong nhà máy sản xuất vinyl axetat và anhric axetic. Vinyl axetat được sử
dụng trong quá trình sản xuất nhựa latic làm phụ gia cho sơn, keo dán, giấy
bọc và trong công nghiệp dệt. Anhric axetic được sử dụng để sản xuất sợi
xenlulo axetat, đầu lọc thuốc lá, và nhựa xelulo.

2-Tính chất vật lý:[4,7]
Axit axetic có nhiệt độ nóng chảy 16,66
0
C, nhiệt độ sôi 117,9
0
C ở áp
suất 101,3Kpa. Axit axetic ở nhiệt độ thường là một chất lỏng không màu,
trong suốt, thường lẫn các tạp chất như nước, anhric axetic và các chất dễ
oxy hóa khác. Axit axetic đóng rắn (chứa<1% nước) có tính hút ẩm mạnh. Sự
có mặt của nước ở nồng độ nhỏ hơn 0,1% thể tích làm giảm nhiệt độ nóng
chảy của axit axetic khoảng 0,2
0
C.
Axit axetic tan vô hạn trong nước, là dung môi tan tốt trong các chất hữu
cơ, vô cơ. Nó là hợp chất rất ổn đònh, hơi của nó không phân hủy ở 400
0
C.
Axit axetic có mùi hăng chua, là chất độc, dễ làm hỏng niêm mạt mắt, làm
hỏng da khi ở dạng đặc. Khi bò làm lạnh đóng rắn thành tinh thể không màu
dạng lá mỏng. Người ta có thể đánh giá độ tinh khiết của axit axetic qua
nhiệt độ đông đặc. Nhiệt độ đông đặc của dung dòch axit axetic được cho
bảng sau:
Bảng 1: Nhiệt độ đông đặc của dung dòch axit axetic. [7]
%khối
lượng
Nhiệt độ đông đặc,
0
C
%khối
lượng

Nhiệt độ đông đặc,
0
C
100
99,6
99,2
98,8
98,4
98,0
16,75
15,84
15,12
14,49
13,86
13,25
96,8
96,4
66,0
93,46
80,6
50,6
11,48
10,83
10,17
7,1
-7,4
-19,8
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 15
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2

H
4
97,6
97,2
12,66
12,09
18,11 -6,3
Tỷ trọng của dung dòch axit axetic đạt cực đại ở khoảng nồng độ
77÷78% trọng lượng tại nhiệt độ 15
0
C. Tỷ trọng của axit axetic tinh khiết là
một hàm phụ thuộc vào nhiệt độ và được cho trong bảng sau:
Bảng 2: Tỷ trọng của dung dòch axit axetic ở 150
0
C. [7]
%khối lượng ρ,g/cm
3
%khối lượng ρ,g/cm
3
1
5
10
15
20
30
40
50
1,0070
1,0067
1,0142

1,0214
1,0284
1,0412
1,0523
1,0615
60
70
80
90
95
97
99
100
1,0685
1,0733
1,0748
1,0713
1,0660
1,0625
1,0580
1,0550
Bảng 3: Sự phụ thuộc tỷ trọng axit axetic tinh khiết vào nhiệt độ. [7]
Nhiệt độ,
0
C ρ,g/cm
3
Nhiệt độ,
0
C ρ,g/cm
3

26,21
34,10
42,46
51,68
63,56
74,92
85,09
1,0420
1,0324
1,0246
1,0134
1,0007
0,9875
0,9761
97,42
106,70
117,52
129,86
139,52
145,60
156,40
0,9611
0,9506
0,9391
0,9235
0,9119
0,9030
0,8889
Bảng 4: Áp suất hơi axit axetic tinh khiết phụ thuộc vào nhiệt độ. [7]
Nhiệt độ,

0
C P,mbar Nhiệt độ,
0
C P,mbar
0
10
20
30
4,7
8,5
15,7
26,5
150
160
170
180
2461,1
3160
4041
5091
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 16
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
40
50
60
70
80

90
100
110
118,2
130,0
140,0
45,3
74,9
117,7
182,8
269,4
390,4
555,3
776,7
1013
1386,5
1841,1
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
6333
7813
9612

11733
14249
17057
20210
23854
28077
32801
Bảng5: Sức căng bề mặt của axit axetic phụ thuộc vào nhiệt độ. [7]
Nhiệt độ,
0
C 20,1 23,1 26,9 42,3 61,8 87,5
σ,mN/m 27,57 27,25 26,96 25,36 23,46 20,86
Bảng 6: Hằng số phân ly axit axetic. [7]
Nhiệt độ,
0
C 0 25 50
PK
a
4,78 4,76 4,79
Một số tính chất vật lý của axit axetic.
Nhiệt dung riêng,C
p

Dạng khí ở 25
0
C : 1,110 J/g.K
Dạng lỏng ở 19,4
0
C : 2,043 J/g.K
Dạng tinh thể ở 1,5

0
C : 1,470 J/g.K
ở –175,8
0
C : 0,783 J/g.K
Độ nhớt
ở 20
0
C : 11,83 mPa.s
ở 25
0
C : 10,97 mPa.s
ở 40
0
C : 8,18 mPa.s
Entanpi tạo thành
∆H
0
(lỏng,25
0
C) : −484,50 KJ/mol
∆H
0
(hơi,25
0
C) : −432,25 KJ/mol
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H

4
Nhiệt cháy,∆H
c
(lỏng) : −874,8 KJ/mol
Entropi
S
0
(lỏng,25
0
C) : 159,8 J/mol.K
S
0
(hơi,25
0
C) : 282,5 J/mol.K
Điểm chớp cháy cốc kín : 43
0
C
Điểm tự bốc cháy : 465
0
C
Áp suất tới hạn,P
c
: 5,786 Mpa
Nhiệt độ tới hạn,T
c
: 592,71K
3-Tính chất hóa học:[4,5]
Axit axetic thuộc loại axit cacboxylic đơn chức no, trong cấu tạo có
nhóm cacboxyl (−COOH) nên thể hiện đầy đủ tính chất của một axit hữu cơ.

Có các phản ứng chính sau:
 Phản ứng kéo theo sự đứt liên kết O−H.
 Phản ứng xảy ra ở nguyên tử C của nhóm cacboxyl.
Đa số phản ứng loại này là sự tấn công nucleophyl của tác nhân X vào
nguyên tử cacbon của nhóm cacboxyl, tiếp theo xảy ra sự đứt liên kết C− H
tạo thành este, alkyl clorua.
 Phản ứng decacboxyl hóa.
 Phản ứng thế của nguyên tử cacbon α.
Dưới đây nghiên cứu từng loại phản ứng.
3.1-Tính axit:
Trong dung dòch nước, axit axetic phân ly tạo ra anion, cation:
CH
3
−COOH + HOH CH
3
COO
−
+ H
3
O
+
So với axit vô cơ, axit axetic là axit yếu, có hằng số axit:

5
3
33
10.76,1
][
]].[[
−

+−
==
COOHCH
OHCOOCH
Ka
Phản ứng với NaOH:
CH
3
COOH + NaOH CH
3
COONa + H
2
O
3.2-Phản ứng xảy ra ở nguyên tử C của nhóm cacboxyl:
Nguyên tử C của nhóm cacboxyl tích một phần điện dương, do sự phân
cực của nối đôi cacbonyl (−CO), do sự chuyển dòch điện tử không chia của
oxy trong nhóm hroxyl (−OH) mà một phần điện tích dương trên nguyên tử
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 18
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
C của nhóm cacboxyl nhỏ hơn so với trường hợp nguyên tử C của nhóm
cacbonyl trong anđehit. Thường các phản ứng này dùng axit vô cơ làm chất
xúc tác.Vai trò của axit vô cơ là làm tăng mật độ điện tích dương trên nguyên
tử C của nhóm cacboxyl tạo điều kiện cho sự tấn công nucleophyl của tác
nhân X. Tiếp đó là đứt liên kết C−OH, hoàn nguyên lại xúc tác và cho sản
phẩm cuối.
3.2.1-Phản ứng este hóa:
Axit axetic khi tác dụng với rượu etylic có mặt xúc tác axit vô cơ tạo ra este.

Đây là phản ứng thuận nghòch.
CH
3
COOH + C
2
H
5
OH CH
3
COOC
2
H
5
+ H
2
O
Este etyl axetat
3.2.2-Tạo thành clorua axetyl:
Axit axetic tác dụng với pentaclorua photpho, triclorua photpho, thionyl
clorua sẽ tạo thành clorua axetyl do sự thế nhóm −OH bằng nhóm −Cl.
CH
3
COOH + SOCl
2
CH
3
COCl + SO
2
+ HCl
CH

3
COOH + PCl
5
CH
3
COCl + POCl
3
+ HCl
3CH
3
COOH + PCl
3
3 CH
3
COCl + H
3
PO
3
3.3-Phản ứng decacboxyl hóa:
 Đối với axit axetic, khi đun nóng muối natri của nó với vôi tôi xút cho
metan.
CH
3
COOH CH
4
+ CO
2

Dưới tác dụng của nhiệt độ, xúc tác MnO
2

tạo ra axeton.
2CH
3
COOH CH
3
COCH
3
+ CO
2
+ H
2
O
3.4-Phản ứng của nguyên tử cacbon α:
Do hiệu ứng siêu liên hợp với nhóm cacbonyl (−CO), nguyên tử hro α
trong axit axetic dễ bò thay thế bởi halogen. Phản ứng tiến hành tốt nhất khi
có lượng photpho đỏ.
CH
3
COOH + Br
2
BrCH
2
COOH + HBr
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 19
NaOH
CaO
400
0
C
MnO

2
P đỏ
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
CH
3
COOH + Cl
2
ClCH
2
COOH + HCl
Tác dụng của photpho đỏ là làm chuyển hóa axit axetic thành α-bromua
axetyl, chất này dưới tác dụng của xúc tác axit tạo điều kiện cho halogen tấn
công vào.
3.5-Tạo thành axetamit:
Khi đun nóng axit axetic với amoniac tạo thành muối amoni axetyl, sau đó
phản ứng tiếp theo tạo thành axetamit.
3.6-Tạo thành anhrit axetic:
 Khi đun nóng ở nhiệt độ 700 ÷ 800
0
C với chất hút nước mạnh P
2
O
5
, hai
phân tử axit axetic mất 1 phân tử nước tạo ra anhrit axetic.
2CH
3

COOH (CH
3
CO)
2
O + H
2
O
3.7-Tác dụng với kim loại tạo muối axetat:
Axit axetic khi phản ứng với kim loại như Mn, Zn,Cu,Na tạo ra muối
axetat.
Các loại muối này có giá trò sử dụng lớn: axetat Zn, axetat Cu được sử dụng
để sản xuất bột màu. Ngoài ra còn có axetat Fe, axetat Na, axetat Mn dùng
làm xúc tác cho quá trình tổng hợp hữu cơ.
CH
3
COOH + Na CH
3
COONa + 0,5H
2
2CH
3
COOH Mn (CH
3
COO)
2
Mn + H
2
3.8-Tạo axit peraxetic:
Oxy hóa axit axetic bằng H
2

O
2
tạo ra axit peraxetic.
CH
3
COOH + H
2
O
2
CH
3
COOOH + H
2
O
Phản ứng này xảy ra với sự có mặt của xúc tác H
2
SO
4
(10 ÷ 20% trọng
lượng). Hiện nay người ta dùng axit peraxetic để điều chế các hợp chất
epoxy.
3.9-Tạo ra axeton phenol:
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 20
90÷100
0
C
S
O
O
CH

3
COOH + NH
3
CH
3
− C CH
3
− C
ONH
4

NH
2

−H
2
O
P
2
O
5
700 ÷ 800
0
C
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
Khi cho hơi của hỗn hợp axit axetic và axit bezoic đi qua xúc tác ThO
2

hoặc
MnO
2
ở 400 ÷ 500
0
C tạo ra axetôn phenol.
CH
3
COOH + C
6
H
5
COOH C
6
H
5
COCH
3
+ CO
2
+ H
2
O
3.10-Tác dụng với axetylen:
 Axit axetic tác dụng với axetylen khi có mặt của xúc tác Hg ở 70 ÷ 80
0
C sẽ
tạo thành etyliden diaxetat.
2CH
3

COOH + C
2
H
2
CH
3
CH(OCOCH
3
)
2
Khi đốt nóng etyliden diaxetat có mặt của xúc tác sẽ phân hủy thành
axetalđehit và anhrit axetic.
CH
3
CH(OCOCH
3
)
2
CH
3
CHO + (CH
3
CO)
2
O
 Từ axit axetic và axetylen tạo ra este không no là vinyl axetat.
CH
3
COOH + C
2

H
2
CH
2
= CHOCOCH
3

KcalH 3,28
0
298
−=∆
3.11-Tác dụng với etylen:
Axit axetic tác dụng với etylen có mặt của oxy tạo thành vinyl axetat.
CH
3
COOH + C
2
H
4
+ 0,5O
2
CH
2
= CHOCOCH
3
+ H
2
O
molKJH /180
0

298
−=∆
4-Ứng dụng:[7,11]
Axit axetic có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ.
Từ axit axetic đem tổng hợp tạo ra các polyme có giá trò kinh tế cao trong
công nghiệp: thuốc trừ cỏ, làm dung môi, axetat xelulo, este, sợi tổng hợp,
chất kết dính, nhuộm
Bảng 7: Tình hình sử dụng axit axetic trên thế giới. [11]
Sử dụng,% Tây Âu Mỹ Nhật Bản
Anhrit axetic
Axetat xenlulo
Este(EA,BA,AA
8
12
16
6
10
12
4
18
9
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 21
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
)
Mono cloaxetat
ATP
Vinyl axetat

Dệt, nhuộm
Các loại khác
9
6
37
12
2
10
52
3
5
5
11
27
26
5-Điều chế axit axetic:[2,4,7,11]
Axit axetic được dùng rộng rãi trong công nghiệp, đời sống và y học.
Công nghiệp sản xuất axit axetic phát triển từ sau đại chiến thế giới thứ hai
và hiện nay đang phát triển mạnh mẽ. Có rất nhiều phương pháp điều chế
axit axetic, trước đây người ta điều chế bằng phương pháp lên men và chưng
khô gỗ, oxy hóa rượu etylic. Nhưng trước những yêu cầu sử dụng axit axetic
ngày càng lớn đòi hỏi phải sản xuất theo phương pháp tổng hợp.
Có các phương pháp chính sau:
 Oxy hóa axetalđehit.
 Tổng hợp từ oxit cacbon và rượu metylic.
 Oxy hóa hro cacbon butan, naphta
Bảng 8: Tình hình sản xuất axit axetic ở các nước trên thế giới. [11]
Sản xuất,% Tây Âu Mỹ Nhật Bản
Oxy hóa axetalđehit
Oxy hóa butan và naphta

Từ etanol
Từ metanol
Các phương pháp khác
Sản phẩm(10
3
tấn/năm)
Khả năng sản xuất(10
3
tấn/năm)
Mức tiêu thụ(10
3
tấn/năm)
45
16
5
34
-
955
1,245
960
20
17
-
62
1
1,200
1,450
1,175
52
6

-
42
-
330
540
330
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 22
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
Vào năm 1984 thế giới đã sản xuất ra 4,4.10
6
tấn/năm axit axetic. Đến năm
1986 sản xuất ra 4,6.10
6
tấn/năm axit axetic.
5.1-Oxy hóa axetalđehit:
Phương pháp oxy hóa axetaldehit để điều chế axit axetic được dùng
rộng rãi trong công nghiệp ở nhiều nước. Phản ứng tổng quát:
CH
3
CHO + 0,5O
2
CH
3
COOH
Phản ứng oxy hóa axetalđehit tiến hành trong pha lỏng hay pha hơi. Phản ứng
tiến hành trong pha hơi không cần xúc tác nhưng do phản ứng tỏa nhiệt nên
dễ gây ra đun nóng cục bộ làm cho phản ứng tạo nhiều sản phẩm phụ do

axetalđehit bò oxy hóa sâu (metyl axetat,etyliden diaxetat,axit fomic,CO
2
).
Mặt khác hơi axetaldehit tạo với không khí một hỗn hợp nỗ trong giới hạn
rộng. Vì các lý do đó trong thực tế ít dùng phương pháp này. Trong công
nghiệp hay dùng phương pháp oxy hóa axetalđehit trong pha lỏng, xúc tác là
axetat Mn (0,05 ÷ 0,1% trọng lượng tính theo axetalđehit), nhiệt độ phản ứng
50 ÷ 80
0
C, áp suất 3 ÷ 4at, dùng oxy kỹ thuật, hiệu suất thu được axit axetic
là 96%.
Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến quá trình. Nếu nhiệt độ thấp sẽ xảy ra tích
tụ peroxyt axetyl trong phản ứng dẫn đến hiện tượng nỗ. Nếu nhiệt độ quá
cao thì cần phải tăng áp suất và dễ xảy ra phản ứng oxy hóa sâu. Do đó hay
tiến hành ở nhiệt độ 80
0
C, để duy trì nhiệt độ như vậy trong tháp có đặt các
ống xoắn làm lạnh.
Quá trình oxy hóa axetalđehit xảy ra theo cơ chế gốc chuỗi tự do.
5.2 -Oxy hóa n−butan trong pha lỏng:
C
4
H
10
+ 5/ 2 O
2
2CH
3
COOH + H
2

O
molKJH /420
0
298
−=∆

Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 23
180
0
C
4,5 ÷ 5MPa
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H
4
Sản phẩm oxy hóa có thành phần phức tạp,ngoài axit axetic còn có axit
fomic, axit propanoic các hợp chất chứa oxy khác. Hiệu suất CO
x
:17% ;
este và xeton: 22%; axit axetic: 57%; axit axetic và propanoic: 4%.
5.3-Sản xuất axit axetic từ oxit cacbon và metanol:
 Năm 1913, hãng BASF đã thiết kế quá trình sản xuất axit axetic từ
metanol và CO ở nhiệt độ phản ứng là 250
0
C, áp suất 70Mpa.
CH
3
OH + CO CH
3
COOH

molKJH /6,138
0
298
−=∆
Xúc tác : Co(CO)
8
, xúc tác chứa Co này được hoạt hóa bằng axit HI.
Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào hiệu suất hơi riêng phần của CO và nồng độ
metanol. Hiệu suất chuyển hóa axit axetic đạt 90% với metanol và 70% đối
với CO.
Sản phẩm phụ của quá trình này là CH
4
, CH
3
CHO,C
2
H
5
OH,
CO
2
,C
2
H
5
COOH, alkyl axetat, 2− etyl− 1− butanol. Khoảng 3,5% mất mát
dưới dạng CH
4
; 4,5% ở dạng sản phẩm lỏng; 2% ở dạng khí thải; khoảng 10%
CO nguyên liệu biến đổi thành CO

2
theo phản ứng:
(9).CO + H
2
O CO
2
+ H
2
Ở áp suất thường, hiệu suất chuyển hóa là 99% với metanol và 90% với
oxit cacbon.
5.4-Đi từ axetylen, etylen:
CH ≡ CH + H
2
O CH
3
CHO CH
3
COOH
CH
2
= CH
2
+ 0,5O
2
CH
3
CHO CH
3
COOH
CH

2
= CH
2
+ H
2
O CH
3
CH
2
OH CH
3
CHO CH
3
COOH
6 –Tồn chứa , bảo quản [4]
Axitaxetic là chất gay ăn mòn , và dễ tạo muối với một số kim lọai hoạt
động nên việc tồn chứa bảo quản rất khó khăn, thông thường tại các cơ sở
sản xuất chứa Axitaxectic vào các bể chứa bằng thép không gỉ có mạ và sơn
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 24
+ 0,5O
2
+ 0,5O
2
− H
2
+ 0,5O
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C
2
H

4
phủ cẩn thận bằng các chất chống ăn mòn ,hoặc chứa trong các bể thủy tinh
với những nơi tồn chứa với dung tích nhỏ.
CHƯƠNG II:
GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VINYL AXETAT
I-Giới thiệu chung:[4,2,12]
Vinyl axetat có công thức cấu tạo CH
2
= CH − O −COCH
3
, khối lượng
phân tử M=86,091, gọi tắt là VA, là một trong những monomer quan trọng trong
công nghiệp chất dẻo và sợi tổng hợp vinylen. VA còn được dùng để sản xuất
sơn, keo dáng có độ bền cao, bền với hóa chất và các chất oxy hóa khác.
VA được biết vào năm 1912 trong quá trình điều chế etyliđen điaxetat từ
axetylen và axit axetic. Công nghiệp sản xuất VA xuất hiện đầu tiên vào
năm 1925 và từ đó đến nay công nghệ sản xuất VA ngày càng hoàn thiện,
phát triển mạnh mẽ. Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sản xuất VA đã
làm cho sản lượng VA trên thế giới không ngừng tăng lên vào những năm
1950. Năm 1968 ở Mỹ đã sản xuất được 708 triệu pound và cũng năm này
một số lượng lớn VA được sản xuất ra ở Nhật Bản và Châu Âu .
II-Tính chất vật lý:[4,10,12]
VA là chất lỏng cháy được, khi cháy có mùi đặc trưng nhẹ, không màu,
rất linh động. Hơi của VA có thể gây tổn thương đến mắt bởi sự thủy phân
của nó tạo thành axit axetic và axetalđehit. Nó không tồn tại ở điều kiện
thường.
Một số tính chất vật lý quan trọng của VA:
Nhiệt độ sôi ở 760mmHg : 72,7
0
C

Áp suất hơi ở 20
0
C : 92mmHg
Tỷ trọng hơi : 2,97
Tỷ trọng chất lỏng
20
4
d
: 0,9312g/ml
Tỷ trọng
20/20
0
C : 0,9342
10/20
0
C : 0,9455
Nhiệt độ nóng chảy : −92,8
0
C
Trần Nhật Trung- Hóa Dầu-2 – K50 Trang- 25