đồ án tốt nghiệp thiết kế phân xưởng sản xuất Dicloetan

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Lời Cảm Ơn
Em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô giáo trong Bộ môn Tổng
hợp Hữu cơ - Hoá dầu, đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Đoàn
Tân Hào đã trực tiếp hớng dẫn tận tình trong thời gian em làm đồ án tốt
nghiệp.
Qua bản đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong
Khoa công nghệ hoá học, trong bộ môn hoá dầu đã hớng dẫn tận tình trong
thời gian học tập cũng nh thời gian làm đồ án tốt nghiệp. Cũng qua bản đồ án
này em xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các anh, chị cùng các bạn đồng nghiệp đã
tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này.
Trong thời gian làm đồ án, do kiến thức cha sâu, kinh nghiệm còn hạn
chế cộng với thời gian có hạn nên bản đồ án này không tránh khỏi sự thiếu
sót. Do vậy em kính mong sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2004
Sinh viên
Trần Quang Trí
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
1
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, nhiều ho và có thể

chết.
Quá trình clo hoá etylen để sản xuất là phơng pháp thông dụng nhất.
Quá trình này 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 tốc độ 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 với 85% tổng số sản phẩm dicloetan đ-
ợc 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 Ngoài ra còn tổng hợp
vinylidenclorit, etylendiamin, cao su thiocol,
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, dicloetan còn đợc sử dụng nh một dung môi để trích ly các
chất béo ra khỏi mỡ động vật, thực vật, khử dầu mỡ và da ở lông thú, một vật
liệu ban đầu trong việc sản xuất etylenglycol hoặc chất dẻo polyetylensunpit.
Do những tính chất và ứng dụng của dicloetan, đặc biệt là ứng dụng của
dicloetan để sản xuất polyvinylclorua là 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.
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
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.
Trong thời gian làm đồ án này, do kiến thức cha sâu, kinh nghiệm còn
hạn chế, cộng với thời gian có hạn nên bản đồ án thiết kế này không tránh
khỏi những thiếu sót. Do vậy, em kính mong sụ chỉ bảo, giúp đỡ của các thầy
cô giáo và các bạn đồng nghiệp để bản đồ án này đợc hoàn thiện hơn.
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
PHầN I: Lý thuyết
Chơng i: TổNG quan về dicloetan (DcE).
I. GiớI THIệU CHUNG Về Dicloetan
Dicloetan là một chất lỏng, có nhiệt độ sôi ở 83,7
o
C, là một chất độc.
Quá trình tổng hợp Dicloetan từ phơng pháp Clo hoá Etylen đạt đợc lần
đầu tiên vào năm 1795. Cho đến nay, Dicloetan đã trở thành một trong những
hợp chất hoá học đợc sản xuất với tốc độ lớn. Tốc độ phát triển hiện nay tăng
10% so với 20 năm trớc đây. Dicloetan đợc sử dụng nh một vật liệu khởi đầu
cho quá trình sản xuất Polyvinylclorua (PVC).
Dicloetan là một dung môi tốt nhng nó lại sử dụng hạn chế vì tơng đối
độc. Nó dùng làm bán sản phẩm cho quá trình sản xuất Vinylclorua (PV),
Tricloeytan, Vinylidenclorit, Ety lendiamin, cao su thiocol
ii. tính chấy vật lý của Dicloetan
Dicloetan là chất lỏng có nhiệt độ sôi 83,7
o
C, nhiệt độ nóng chảy ở
-35,3
o
C, không hoà tan trong nớc tuy nó tạo với nớc thành hỗn hợp đẳng phí
sôi ở 72

o
C và có chứa 19,5% nhựa, cao su, lu huỳnh, iốt và phốt pho vàng.
Dicloetan là chất khó cháy nhng khi xẩy ra quá trình cháy thì dễ dàng dập tắt
bằng nớc.
Một số tính chất của Dicloetan đợc thể hiện ở bảng sau.
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Bảng 1: Tính chất vật lý của Dicloetan
Khối lợng phân tử 98,97
Nhiệt độ nóng chảy -35,3
o
C
Nhiệt độ sôi ở 101,3Kpa 83,7
o
C
Khối lợng riêng ở 20
o
C 1,253g/cm
3
áp suất hơi ở
0
o
C
20
o
C
30
o
C

50
o
C
70
o
C
80
o
C
3,330KPa
8,530KPa
13,300KPa
32,000KPa
66,650KPa
93,310KPa
Nhiệt tạo thành (lỏng) H
o
298
-157,3kj/mol
Nhiệt dung riêng (lỏng ở 20
o
C) 1,288kj/kg
-1
k
-1
Nhiệt hoá hơi ở 298
o
k 34,7kj/mol
Nhiệt hoá hơi 563
o

K
áp suất tới hạn
5360KPa
Tỷ trọng ở 20
o
C
0,84.10
-3
Pa.s
Sức căng bề mặt ở 20
o
C
31,4.10
-3
N/m
Hằng số điện môi 10,5
Điểm chớp cháy (cốc kín) 17
o
C
Điểm chớp cháy (cốc hở) 21
o
C
Nhiệt độ bắt lửa 413
o
C
Giới hạn nổ với không khí ở 25
o
C 6,2-15,6vol%Dicloetan
Độ tan trong nớc ở 25
o

C 0,86%kl
Độ tan của nớc trong Dicloetan ở 20
o
C 0,16%kl
Dicloetan là một chất lỏng sạch, nhiệt độ thờng nó tan với tất cả quá
trình clo hoá Hydrrocacbon và tốt nhất là trong dung môi hữu cơ.
Các hỗn hợp đẳng phí với hai cấu tử Dicloetan đợc thể hiện ở bảng sau
Bảng 2: Hỗn hợp đẳng phí của Dicloetan.
Phần trăm khối lợng Thành phần Điểm sôi hỗn hợp đẳng
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
5
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
(%kl) phí,
o
C
18,0 2-propen-1-ol 79,9
38,0 Axit formic 77,4
37,0 Etanol 70,3
19,5 1,1-Dicloetan 72,0
43,5 2-propanol 74,7
32,0 Metanol 61,0
19,0 1-propanol 80,7
79,0 Tetra cloruaetan 75,6
18,0 Tri cloetan 82,9
8,2 Nớc 70,5
iii. tính chất hoá học của Dicloetan:
Dicloetan tinh khiết rất bền ngay cả khi có nhiệt độ cao và có mặt của
sắt, ở nhiệt độ 340
o
C thì Dicloetan bắt đầu phân huỷ tạo thành VC,

Hydroclorua, và một lợng nhỏ Axetylen.
Tại nhiệt độ thờng Dicloetan bị phân huỷ dần dần (rất lâu) bởi độ ẩm và
tia cực tím. Để hạn chế quá trình này ngời ta thêm vào các chất ổn định, hầu
hết là dẫn xuất của amin.
Quá trình oxy hoá không hoàn toàn, nhiệt phân, oxy hoá cảm quang
chuyển Dicloetan thành HCl, CO và fosgen (COCl
2
)
Cả hai nguyên tử Clo trong Dicloetan có thể tham gia phản ứng thế
Nucleophyl tạo ra nhiều hợp chất đa chức nh Glycol (bằng cách thuỷ phân
hoặc là tác dụng với kiềm) Axit sucxilic hoặc Etylenglycol diacetat. Phản ứng
với amoniac tạo Etylendiamin và sử dụng Dicloetan cho sản xuất các
Polysunfua là một ứng dụng quan trọng trong công nghiệp.
Sắt và kẽm không gây ăn mòn khi sử dụng Dicloetan, trong khi đó
nhôm thì bị hoà tan. Hàm lợng nớc tăng cùng với sự tăng độ ăn mòn của sắt và
kẽm, tuy nhiên nhôm hoà tan với lợng ít không đáng kể.
Trong phân tử của Dicloetan có hai nguyên tử Clo linh động nên có khả
năng tham gia với nhiều phản ứng hoá học.
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Thuỷ phân Dicloetan ta thu đợc Etylenglycol, quá trình này đ-
ợc tiến hành ở nhiệt độ 200
o
C,và áp suất P = 15 at có mặt của Na
2
CO
3
tham
gia.

Cl- CH
2
- CH
2
- Cl + 2H
2
O

32
CONa
HOCH
2
- CH
2
OH + 2HCl
Với Etylenglycol đợc sử dụng nhiều trong công nghiệp nh sản xuất sợi
tổng hợp, trong quân sự dùng để sản xuất chất nổ.
Khi cho Dicloetan tác dụng với kiềm ta thu đợc VC và từ đây
ta dùng để điều chế ra PVC. Ngày nay thì PVC đợc sử dụng nhiều trong đời
sống cũng nh trong lĩnh vực công nghiệp.
ClCH
2
- CH
2
Cl + NaOH CH
2
= CHCl + NaCl + H
2
O
Tác dụng Dicloetan với Amoniac dới áp suất tại nhiệt độ

120
o
C ta thu đợc Etylendiamin.
ClCH
2
- CH
2
Cl + 4NH
3
NH
2
- CH
2
- CH
2
- NH
2
+ 4NH
4
Cl
Tác dụng Dicloetan với Tetrasunfitnatri ta thu đợc loại 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

Tác dụng Dicloetan với Axetatnatri thu đợc
Etylenglycoldiaxetat
(CH
3
COOCH
2
- CH
2
COOCH
3
)
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
7
§å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt Dicloetan
• T¸c dơng Dicloetan víi Clo thu ®ỵc Vinylydenclorit.
22
HCl
22222
CClCHClCHClCHClClCHClCH = →−→+−
−
Ngoµi ra Dicloetan cßn dïng lµm dung m«i ®Ĩ trÝch ly c¸c chÊt bÐo ra
khái ®éng vËt vµ thùc vËt, khư dÇu mì ë da vµ l«ng thó, lµm s¹ch kim lo¹i tríc
khi m¹ Cr«m vµ Niken.
IV. øng dơng cđa dicloetan
Hiện nay tốc độ sản xuất dicloetan là chất hoá học được sản xuất với
tốc độ cao nhất. Tốc độ phát triển trung bình tăng 10% so với 20 năm trước
đây. Hiện nay 1,2 dicloetan được sử dung rộng rãi trong các ngành công
nghiệp chủ yếu là sử dụng làm nguyên liệu.
Ứng dụng quan trọng nhất của 1,2dicloetan là dùng làm nguyên liệu
chủ yếu cho quá trình sản xuất monovinylclorua. Vào năm 1981 đến 85%

tổng sè s¶n phẩm dicloetan được sủ dụng để sản xuất vinylclorua.
Trong các quy trình sản xuất vinylclorua hiệu suất chuyển hoá của
1,2 dicloetan là khoảng 50÷60% còn lại là t¹o ra các sản phẩm phụ và sự
tạo cốc hoá. Càng ngày hiệu xuất chuyển hoá của dicloetan càng tăng, với
tốc độ chuyển hoá này thì lượng sản phẩm vinylclorua đạt được là
95÷99%. Qúa trình chuyển hoá dicloetan thường thực hiện bằng quy trình
cracking 1,2 dicloetan trong lò cracking. Hầu hết sản phẩm vinylclorua
phát triển bởi sự độc quyền về công nghệ lò phản ứng cho hiệu xuất tốt
nhất và hạn chế sự t¹o cèc trong đường ống.
Qúa trình cracking 1,2dicloetan có thể dùng quy trình cracking xúc
tác hay không dùng xúc tác. Độ chuyển hoá 1,2dicloetan có xúc tác không
cao bằng độ chuyển hoá cracking không sử dụng xúc tác.Độ chuyển hoá
SV: TrÇn Quang TrÝ - Ho¸ DÇu K44 QN - Trêng §HBK Hµ Néi
8
§å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt Dicloetan
chỉ khoảng 60÷70%. Vinylclorua được sản xuất từ 1,2dicloetan theo phản
ứng quang hóa, phản xảy ra theo cơ chế chuỗi gốc.
C
2
H
4
Cl
2
+ hγ → (C
2
H
4
Cl
2
) trạng thái kích thích.

(C
2
H
4
Cl
2
) → C
2
H
4
Cl + [Cl]
[Cl] + C
2
H
4
Cl
2
→ C
2
H
3
Cl
2
+ HCl
C
2
H
3
Cl
2

→ C
2
H
3
Cl + [Cl]
Qúa trình clo hoá là quá trình toả nhiệt, tốc độ chuyển hoá cũng như
tốc độ chọ lọc cao, giảm năng lượng tiêu tốn nhưng phương pháp này chưa
được phát triển trong công nghiệp. Hiện nay hầu hết vinylclorua là sản
phẩm của quá trình tích hợp xảy ra theo 3giai đoạn.
+ Clo hoá trực tiếp etylen
+ Oxy clo hoá etylen
+ Cracking 1,2dicloetan
Ngoài ra dicloetan còn được sử dụng như một nguyên liệu cho việc
sản xuất dung môi chứa clo như 1,1,1tricloetan, tricloetylen và
tetracloetylen. Khoảng 10% lượng dicloetan sản xuất ra được dùng vào
mục đích này.Dicloetan còn dùng cho quy trình chính để tổng hợp
etylendiamin đồng thời dicloetan còn được sử dụng như là một dung môi
đơn thuần, hơn nửa dicloetan còn được sử dụng trong xăng chì như là một
cấu tử để chống kích nổ khi xăng cháy. Tuy nhiên trong tương lai do việc
hạn chế sử dụng xăng chì nên ứng dụng này của dicloetan có thể giảm.
Ngoài ra 1,2 dicloetan còn được sử dụng như một dung môi để trích ly các
chất beo ra khỏi động vật, thực vật, khử dầu mỡ ở da lông thú, len, làm
sạch kim loại trước khi mạ crôm, niken hay 1,2dicloetan được sử dụng như
SV: TrÇn Quang TrÝ - Ho¸ DÇu K44 QN - Trêng §HBK Hµ Néi
9
§å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt Dicloetan
một vật liệu ban đầu trong việc sản xuất etylenglycol hoặc chất dẻo
polyetylensunfit và đặt biệt là polyvinylclorua (PVC) là một chất rất cần
thiết trong các ngành công nghiệp ôtô, ngành xây dựng.
Dung tích sản xuất ở Nam Mỹ là 10.10

6
tấn, ở Bắc Âu cũng là 10.10
6
tấn và 3.5.10
6
tấn ở Nhật Bản. Với mục đích thương mại cao như vậy nên
từ năm 1985÷1995 sản lượng dicloetan tăng từ 2÷5% tức là việc sử dụng
dicloetan ngày càng cao với số lượng lớn. Các kế hoạch sản xuất dicloetan
ngày càng được hoàn thiện hơn ở tất cả các nước phát triển cùng với việc
nhập dicloetan tăng lên và trong các nước sản xuất dầu thì việc sử dụng
dicloetan ngày càng cao và đôi khi nó là cơ sở chính cho ngành công
nghiệp hoá chất ở các nước.
Do đó dicloetan là một chất được sử dụng rộng rãi, là một chất
không thể thiếu trong sự phát triển của các ngành công nghiệp quan trọng
cho nên cần phải tăng sản lượng dicloetan trong tương lai.
Giới thiệu một số sơ đồ công nghệ ứng dụng DCE
Sơ đồ công nghệ sản xuất Percloetylen từ DCE.
C
2
H
4
Cl
2
+ 3Cl
2
→ C
2
Cl
4
+ 4HCl

SV: TrÇn Quang TrÝ - Ho¸ DÇu K44 QN - Trêng §HBK Hµ Néi
10
§å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt Dicloetan


Nguyên liệu Xúc tác :Silica –ôxit Nhôm
DCE Pha :Hơi
Cl
2
loại thiết bò : Tầng sôi
Sản phẩm phụ Nhiệt độ : 425÷440
o
C
HCl Áp suất :15÷20 Psi
C
2
Cl
6

V. Nguyªn liƯu ®Ĩ s¶n xt Dicloetan.
V.1. Nguyªn liƯu Etylen
Etylen cã c«ng thøc CH
2
= CH
2
, lµ chÊt rÊt quan träng trong c«ng
nghiƯp h÷u c¬ ho¸ dÇu vµ ®ỵc s¶n xt nhiỊu nhÊt trªn thÕ giíi. Etylen thêng
kh«ng ®ỵc sư dơng trùc tiÕp mµ ®ỵc sư dơng nh mét hỵp chÊt trung gian.
Etylen nỉi lªn nh mét chÊt trung gian vµo nh÷ng n¨m nh 1940 khi US.Oil vµ
SV: TrÇn Quang TrÝ - Ho¸ DÇu K44 QN - Trêng §HBK Hµ Néi

11
HCl đã tách sáp COCl
2
HCl thô + C
2
Cl
4
thô
EDC sạch


HCl thô
C
2
Cl
4
thô

Cl
2
COCl
2
và EDC EDC
Tuần hoàn nguyên liệu từ quá trình sản xuất percloetylen
Thiết bò
phản ứng
Thiết bò
ngưng tụ và
phân tách

Thiết bò
rửa khí
HCl


§å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt Dicloetan
c¸c c«ng ty ho¸ chÊt kh¸c b¾t ®Çu ph©n t¸ch nã tõ khÝ th¶i tinh chÕ vµ s¶n xt
tõ etan. Sau ®ã th× etylen ®ỵc thay thÕ dÇn bëi axetylen trong nhiỊu qu¸ tr×nh
tỉng hỵp.
V.1.1. TÝnh chÊt vËt lý cđa Etylen
Etylen lµ mét chÊt khÝ, ho¸ láng ë 105
o
C, kh«ng mµu, kh«ng mïi, hÇu
nh kh«ng tan trong níc.
C¸c tÝnh chÊt vËt lý cđa etylen ®ỵc thĨ hiƯn trong b¶ng sau.
B¶ng 3. TÝnh chÊt vËt lý cđa etylen
§iĨm nãng ch¶y -169,15
o
C
§iĨm s«i -103,71
o
C
NhiƯt ®é tíi h¹n (T
c
) 990
o
C
¸p st tíi h¹n (P
c
)

5,117Mpa
Tû träng tíi h¹n 0,21g/cm
3
NhiƯt nãng ch¶y 111,5kj/kg
NhiƯt ch¸y 47,183Mj/kg
NhiƯt ho¸ h¬i
+ ë ®iĨm s«I
+ ë 0
o
C
488kj/kg
191kj/kg
¸p st h¬I
+ ë –150
o
C
+ ë ®iĨm s«I
+ ë 0
o
C
0,002Mpa
0,102Mpa
4,270Mpa
Entanpy
52,32kj.mol
Entropy 0,220kj.mol
-1
.K
-1
Giíi h¹n nỉ trong kh«ng khÝ ë

0,1MPa vµ 20
o
C
+ Giíi h¹n díi
+ Giíi h¹n trªn
2,75%VOL hc 34,6g/cm
3
28,6%VOL hc 360,1g/cm
3
Từ bảng trên chỉ thấy rằng etylen chỉ có thể hoá lỏng ở nhiệt độ
thấp,áp suất cao và lµm lạnh bằng NH
3
sôi. Etylen có nhiệt độ sôi thấp hơn
etan 15
o
C, tính chất nay được áp dụng để tinh chế etylen khỏi các
hydrocacbon bằng phương pháp chưng cất phân đoạn. Etylen chỉ bền ở
SV: TrÇn Quang TrÝ - Ho¸ DÇu K44 QN - Trêng §HBK Hµ Néi
12
§å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt Dicloetan
nhiệt độ < 350
o
C, trên nhiệt độ này nó bắt đầu phân hủy thành CH
4
và
C
2
H
2
, ở nhiệt độ cao hơn etylen phân hủy thành C

2
H
2
và H
2
. Đáng chú ý
nữa là trong quá trình sản xuất và sử dụng cần phải quan tâm tới an toàn
lao động vì etylen dễ tao với không khí hỗn hợp nổ nguy hiểm, etylen cũng
gây mê man cho hệ thần kinh và còn tác hai lâu dài về sau. Do vậy trong
quá trình sản xuất, vận chuyển etylen cần tuân thủ mọi yêu cầu về an toàn
lao động.
V.1.2. TÝnh chÊt ho¸ häc cđa Etylen
Phân tử etylen được cấu tao bởi liên kết C=C được tạo bởi hai
nguyên tử cacbon ở trạng thái lai hoá sp
2
, tức là kiểu lai hoá tam giác.
Trong liên kết đôi có một liên kết σ do sự xen phủ của hai electron p. Các
nguyên tử hydro nối với hai nguyên tử cacbon mang nối đôi nằm trên một
mặt phẳng với hai cacbon đó và góc hoá trò của mỗi cacbon mang nối đôi
bằng 120
o
. Hai trục của hai electron p tạo thành mặt phẳng π thẳng góc với
mặt phẳng nói trên. Thực chất các liên kết π tạo thành là do obitan liên kết
π có mật độ electron bao phủ cả phía trên và phía dưới hai nguyên tử
cacbon mang nối đôi. Liên kết đôi có độ dài 1.34A
o
, liên kết đơn 1.54A
o
.
Năng lượng liên kết đôi C=C bằng 145.8kcal/mol, trong khi đó năng lượng

liên kết đơn C-C bằng 82.6kcal/mol. Các phản ứng quan trọng nhất của
etylen là phản ứng cộng, phản ứng oxy hoá và phản ứng trùng hợp.
V.1.2.1. Ph¶n øng céng
C¸c ph¶n øng céng th× liªn π bÞ ®øt ra ®Ĩ hai nhãm míi g¾n thªm vµo
vµ cho mét hỵp chÊt no
CH
2
= CH
2
+ X-Y → X- CH
2
- CH
2
- Y
SV: TrÇn Quang TrÝ - Ho¸ DÇu K44 QN - Trêng §HBK Hµ Néi
13
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Cộng halogen:
- Cộng Brôm: Dẫn khí C
2
H
2
qua dung dịch nớc Brôm có màu đỏ nâu thì
dung dịch sẽ mất màu.
CH
2
= CH
2
+ Br CH
2

Br- CH
2
Br
1,2 - DiBrometa
Xúc tác cho phản ứng là các dung môi phân cực, thành bình, AlCl
3
, FeCl
3
.
- Cộng Clo: Phản ứng cộng clo và etylen để điều chế Dicloetan (DE)
cũng đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp. Để tăng thêm tốc độ phản
ứng ngời ta thờng dùng thêm các chất xúc tác nh FeCl
3
bản thân DE đợc dùng
ngay làm dung môi cho phản ứng.
CH
2
= CH
2
+ Cl
2
CH
2
Cl CH
2
Cl
Khi ở nhiệt độ cao có thể xảy ra trờng hợp Clo thay thế hydro ở cacbon
của nối đôi.
CH
2

= CH
2
+ Cl
2
CH
2
= CHCl + HCl
- Cộng iot: CH
2
= CH
2
+ I
2
CH
2
I CH
2
I
1,2 Diiotetan
Nếu nh phản ứng đợc tiến hành trong điều kiện có ánh sáng thì các
phản ứng cộng halogen vào etylen thờng kèm theo các phản ứng thế, kết quả
sẽ hình thành các sản phẩm phụ Tri, Tetra hay Polyhalogen.
Cộng Hydro tạo thành etan:
Khi có mặt chất xúc tác Ni hoặc Pt nung nóng, Etylen cộng Hydro vào
liên kết đôi tạo thành Ankan tơng ứng, khi ấy liên kết bị đứt ra.
CH
2
= CH
2
+ H

2

0
t
Ni

CH
3
- CH
3
+ 32,8Kcal
Cộng Axit.
Một số axit mạnh nh HI, HBr, HCl, H
2
SO
4
có thể cộng vào liên kết đôi
của Etylen tơng tự Br.
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
14
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
CH
2
= CH
2
+ HCl CH
3
- CH
2
- Cl

Khả năng phản ứng với Etylen của HI > HCl > HF.
Cộng nớc.
CH
2
= CH
2
+ H
2
O C
2
H
5
OH
Cộng Axit Hypohalogenơ (HOCl).
Axit Hypohalogenơ cộng hợp vào nối dôi C=C của Etylen cho ra
Etylenclohydrin.
CH
2
= CH
2
+ Cl- OH OH- CH
2
- CH
2
- Cl
V.1.2.2. Tổng hợp oxo
Với sự có mặt của các hợp chất cacboncacbonyl nh CO
2
(CO)
3

,
HCo(CO)
3
PR
3
hoặc các phức chất của Rodi (R
3
P)
3
RHCl, etylen phản ứng với
cacbonmonoxit và hydro để cho các Andehyt có một nguyên tử cacbon nhiều
hơn hợp chất đầu.
CH
2
= CH
2
+ CO + H
2
CH
3
- CH
2
- CHO
V.1.2.3. Phản ứng trùng hợp.
Tại nhiệt độ thấp, áp suất cao có mặt chất xúc tác có thể tham gia phản
ứng hợp thành những phân tử mạch dài, có khối lợng phân tử lớn.
n(CH
2
= CH
2

) (- CH
2
- CH
2
- )
n
V.1.2.4. Phản ứng oxi hoá.
- Etylen cháy trong không khí sinh ra khí CO
2
, H
2
O và toả nhiệt.
CH
2
= CH
2
+ 3O
2
2CO
2
+ 2 H
2
O + 1423Kj
- Oxy hoá bằng oxy không khí với chất xúc tác là Ag ở nhiệt độ 250
o
C,
thời gian tiếp xúc từ 1- 4s.
CH
2
= CH

2
+ 1/2O
2

C250
Ag
0

H
2
C - CH
2

O
- Oxy hoá etylen với xúc tác PdCl
2
/CuCl
2
để sản suất Andehyt Axetic.
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
15
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
CH
2
= CH
2
+ 1/2O
2

2

2
CuCl
PdCl

CH
3
CHO
- Phản ứng làm mất màu thuốc tím.
3CH
2
= CH
2
+ 2KMnO
4
+ 4H
2
O 3CH
2
OH- CH
2
OH + 2MnO
2
+2KOH
v.1.3. ứng dụng của Etylen
Etylen là nguồn nhiên liệu hữu cơ rất quan trọng trong công nghiệp hoá
học. Năm 1975, tổng sản lợng etylen thu đợc trên toàn thế giới là 30 triệu tấn.
Etylen đợc dùng nhiều trong công nghiệp hữu cơ để điều chế rợu etylic, Axit
Axetic, chất dẻo ApolyEtylen (PE), Dicloetan (dung môi) , ngoài ra etylen
còn dùng để kích thích cho hoa quả mau chín.
Trùng hợp etylen trong những điều kiện khác nhau cho nhiều loại

Polyme có giá trị nh các Polyme phân tử thấp có thể dùng làm dầu nhờn,
Polyme phân tử lợng lớn có thể gia công bằng nhiệt và cán thành tấm, thành
màn mỏng cũng nh chế tạo các vận dụng khác nhau. Cùng với PVC và
Polystyren, Polyetylen là loại chất dẻo đợc sản suất với chất lợng lớn.
Ngoài ra, etylen còn là nguồn nguyên liệu sản suất ra các sản phẩm hữu
cơ khác nhau: Etylenglycol, OxitEtylen, Andehytaxetic, Etylbenzen, Styren,
Vinylclorua,Vinylaxetat, Etylenclorua, các Ancol bậc một không phân nhánh
có từ 4-20 nguyên tử cacbon và các sản phẩm đồng trùng hợp một số hợp chất
Vinyl.
V.1.4. Sản xuất Etylen
Ngời ta thờng điều chế Etylen băng cách tách nớc từ rợu Etylic khi tác
dụng với Axit H
2
SO
4
đặc ở điều kiện 160-170
o
C
C
2
H
5
OH
C170160
ặcĐSOH
0
42
ữ

C

2
H
4
+ H
2
O
V.1.4.1. Quá trình hydro hoá Axetylen thành Etylen
Phơng pháp sản xuất Etylen từ axetylen đợc phát triển ở Đức và đợc ứng
dụng rộng rãi trong chiến tranh thế giới lần II. Quá trình hydro hoá axetylen
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
16
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
thành etylen đợc tiến hành bằng cách cho hỗn hợp hơi H
2
và C
2
H
2
đi qua xúc
tác bằng bơm tuần hoàn. Thiết bị đợc chia làm 3 khu vực chính nh hình vẽ,
xúc tác nằm trên các lới, chiều cao mỗi lớp xúc tác khoảng 23 ữ 33cm. Giữa
các lớp xúc tác đợc làm lạnh, chất làm lạnh chủ yếu là nớc thoát ra từ khí.
Bằng cách này nhiệt độ của quá trình toả nhiệt đợc kiểm soát ở các mức định
trớc trong khoảng 180 ữ 320
0
C tuỳ thuộc vào thời gian làm việc và hoạt tính
của xúc tác. Nhiệt độ của khí và xúc tác trong thiết bị đợc điều khiển bằng cặp
nhiệt điện. áp suất khoảng 0,5atm. Trong thực tế, hai thiết bị đợc đặt song
song với nhau và hỗn hợp khí đợc tuần hoàn bằng bơm.
Khoảng 35000m

2
khí đi qua 2 thiết bị trong một giờ. Khi hệ thống đã
đạt trạng thái cân bằng thì 500m
3
khí đa ra trong một giờ đợc lấy ra và 500m
3
hỗn hợp C
2
H
2
và H
2
đợc đa vào. Khi hoạt tính xúc tác cao thờng trong giai
đoạn đầu của quá trình thì H
2
phải cho d một lợng không đáng kể so với lý
thuyết. Tốc độ dòng khí C
2
H
2
không đợc vợt quá 0,8%. Nhiệt độ phản ứng th-
ờng tiến hành ở 200
0
C để xúc tác làm việc đợc lâu dài. Trong quá trình, lợng
H
2
và nhiệt độ phải đợc nâng lên khi hoạt tính của xúc tác giảm, không để
hàm lợng axetylen trong khí cuối vợt quá mức cho phép. Lợng hydro d khoảng
50-100% so với lợng lý thuyết.
Sản phẩm thu đợc chứa 50-60% Etylen thô, 3% etan thô, 3% etan,

4ữ6% các hydrocacbon, 0,8% axetylen và nhiều hydrocacbon từ C
3
trở lên.
Nếu hỗn hợp khí sản phẩm chứa lớn hơn 0,8% axetylen thì đợc đa qua thiết bị
III có chứa xúc tác mới để tiếp tục chuyển hoá, còn không thì đợc lấy qua van.
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Sơ đồ nguyên lý của quá trình hydro hoá một phần axetylen thành Etyeln
trên xúc tác Paladi của hãng B.I.O.S
Sản phẩm thu đợc có lẫn hơi nớc đợc hấp thụ bằng silicagetl và sau đó
đợc nén đa đi tách sản phẩm bằng quá trình Linde. ở giữa tháp thứ nhất có lẫn
một lợng nhỏ sản phẩm lỏng và ở đáy tháp là các hydrocacbon C
4
-C
8
. H
2
, N
2
metan và Etylen và một lợng nhỏ hydrocacbon C
3
đợc đa vào đỉnh tháp II. H
2
,
N
2
, metan đi ra. Còn Etylen và etan giữ lại dới đáy tháp. Phần còn lại ở dới
đáy tiếp tục đa vào tháp thứ III. Trong tháp thứ III, Etylen thô đợc sản xuất và
ở dới còn lại etan, các hydrocacbon C

3
. Nếu trong sản phẩm khí từ dới đáy
tháp đi ra vẫn còn chứa axetylen cha phản ứng hết đợc tuần hoàn trở lại nh là
nguyên liệu ban đầu của quá trình sản xuất Etylen.
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
Hỗn hợp H
2
+C
2
H
2
Buồng xúc tác I Buồng xúc tác II
Trao đổi nhiệt
Bơm tuần hoàn
Buồng xúc tác III
1
2
1,2 - Sản phẩm C
2
H
4
và H
2
18
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
V.1.4.2. Sản xuất Etylen từ các hydrocacbon lỏng
Sơ đồ công nghệ sản xuất Etylen
V.2. Nguyên liệu Clo:
V.2.1. Tính chất vật lý
clo là một chất khí có mầu vàng lục, có mùi hắc, nặng gấp 2,5 lần

không khí. Các tính chất vật lý của clo đợc thể hiện ở bảng sau.
Bảng 4: Tính chất vật lý của clo.
Số nguyên tử Z 17
Tỷ lệ với khối lợng nguyên tử 35,453
Đồng vị bền 35 (71,53%)
Nhiệt độ nóng chảy 172,1
o
K (-100,98
o
C)
Nhiệt độ nóng chảy 239,1
o
C (-34,,05
o
C)
Tỷ trọng tới hạn 565kg/m
3
Nhiệt độ tới hạn Tc 417,15
o
K (144
o
C)
áp suất tới hạn Pc
7,71083MPa
Độ tới hạn liên quan đến khí 2,48
Enanpy nóng chảy 90,33kj/kg
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
Nhiệt
phân
Trao đổi

nhiệt
Thiết bị
tôi đầu
Tách sơ
bộ
Nén
khí
Tách khí
axit
Nén
khí
Sấy
khí
Tách
Metan
Tách
Etan
Hydro
hoá C
2
H
2
Chứng tách
Etylen
Tách
Propan
Hydro
hoá C
3
H

4
Chứng tách
Propen
Tách
Butan
C
4
+
Gasoline nhiệt phân
C
2
H
4
và C
3
H
6
tuần
hoàn
19
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Entanpy hoá hơi 287,1kj/kg
Điện cực tiêu chuẩn (E) 1,359V
Entanpy định hớng 239,44kj/mol
ái lực điện tử
364,25kj/mol (3,77Ev)
Tỷ trọng ở 300
0
C thờng cao hơn so với khí lý tởng bởi vì ở nhiệt độ đó
là những phân tử phức tạp nh Cl

4
.
Bảng 4.1: Nhiệt dung riêng của Clo thay đổi theo nhiệt độ
t
0
C 0 100 200 500 1000
C
v
J/mol 24,9 26,4 28,1 28,9 29,7
Bảng 4.2: Nhiệt dung riêng của Clo trong khoảng nhiệt độ -90
0
C đến 0
0
C
t
0
C -99 -70 -50 -30 0
C (J.kg
-1
.K
-1
) 0,9454 0,9404 0,9341 0,9270 0,9169
C (J.mol
-1
.K
-1
) 67,03 66,70 66,23 65,73 65,02
Bảng 4.3: Sức căng bề mặt của Clo thay đổi theo nhiệt độ
t
0

C -50 -25 0 25 50
MJ/m
2
29,4 25,2 20,9 16,9 13,4
Khí Clo có thể xuất hiện ra một lợng đáng kể trong than bùn và
silicagen. Tính chất này để thu đợc nồng độ Clo cao hơn từ hỗn hợp khí chứa
Clo. Clo hoà tan trong nớc lạnh, thờng xuyên không nh một dung dịch ngậm
nớc. Clo có thể hoà tan trong dung dịch nớc muối. Clo hoà tan rất tốt trong
axit hydrocacbon và làm tăng nồng độ axit. Trong dung dịch ngậm nớc thì độ
hoà tan của Clo không phụ thuộc vào độ pH. ở 10
0
C Clo tạo thành hydrat và
sau đó tách ra tạo thành những tinh thể màu vàng xanh, Clo hoà tan tốt nhất ở
trong nớc tại 28,7
0
C.
- Clo hoà tan trong hợp chất sulfur clorua và có thể sử dụng nh là một
dung môi trong công nghiệp. Hợp chất disulfur diclorua S
2
Cl
2
đợc chuyển hoá
tạo thành Sunfua diclo SCl
2
và sunfua tetraclorua SCl
4
. Một vài clorua kim loại
và oxit clorua là dung môi tốt cho Clo. Một vài hợp chất chứa Clo hoà tan tốt
Clo nh photphoryl clorua, tetra clorua cacbon, tetracloruaetan,
pentacloruaetan. Độ hoà tan của Clo đợc đa ra theo bảng sau:

SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
20
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Bảng 5: Độ hoà tan của Clo
Dung môi Nhiệt độ Độ hoà tan %
Sulfuryl clorua 0 12,0
Disunfua diclorua 0 58,5
Photphoryl clorua 0 19,0
Tetraclorua silicon 0 15,6
Titanium tetraclorua 0 11,5
Benzen 10 24,7
Clorofan 10 20,0
Dimetyl fecmamide 0 123 g/100 cm
3
Axit axetic 99,84% 15 11,6 g/100 cm
3
Clo rất độc khi thở, nhiều Clo thì bị ngạt và có thể chết: ở 20
0
C một thể
tích nớc hoà tan 2,3 lần thể tích Clo tạo thành nớc.
V.2.2 Tính chất hoá học
V.2.2.1. Với các hợp chất vô cơ
Clo là một nguyên tố phi kim, thuộc phân nhóm 7 trong bảng hệ thống
tuần hoàn hay Clo thuộc nhóm các nguyên tố halogen khác chủ yếu là các liên
kết cộng hoá trị. Nh hợp chất CIF và CIF
3
có đặc trng là liên kết với anion Clo
và hợp chất ICl
3
ICl có đặc trng liên kết với anion Clo. Clo rất hoạt động, nó

có thể kết hợp trực tiếp với các nguyên tố khác chỉ trừ nitơ, oxy và cacbon. Clo
với sự có mặt của NH
3
tạo thành hỗn hợp nổ nitro Triclorua NCl
3
. Hypoclorit
phản ứng với amoniac tạo sản phẩm NH
2
Cl và NHCl
2
. Oxy và Clo tạo thành
clorua oxit. Clo không phản ứng với hydro ở nhiệt độ thờng dới tác dụng của
ánh sáng, dới ánh sáng mặt trời hay ánh sáng có tần số 470nm.
Tác dụng với kim loại:
Natri nóng chảy trong clo tạo thành natriclorua.
2Na + Cl
2
= 2NaCl
Nếu rắc bột sắt đã nung nóng vào lọ chứa đầy clo, bột sắt cháy tạo
thành khói màu nâu gồm những hạt rất nhỏ sắt (III) clorua.
2Fe + 3Cl
2
= 2FeCl
3
Tác dụng với hydro:
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
21
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Khí clo không phản ứng với hydro ở nhiệt độ thờng. Chỉ trong điều kiện
ánh sáng nhân tạo (khoảng 470mm) hoặc nhiệt độ lớn hơn 250

o
C thì hydro
cháy trong clo với ngọn lửa mờ, xanh nhạt, khí hydrocacbon đợc tạo thành.
Cl
2
+ H
2
= 2HCl
Giới hạn nổ của hỗn hợp khí tinh khiết nằm trong khoảng 8% thể tích
khí hydro và 14% thể tích clo. Giới hạn này phụ thuộc vào áp suất nhng khi ta
thêm khí trơ nh N
2
, CO
2
thì giới hạn này giảm.
Tác dụng với nớc:
Clo tác dụng với nớc tạo thành axit clo hydric và axit hypoclorơ
Cl
2
+ H
2
O = HCl + HClO
HClO là hợp chất không bền, dễ bị phân huỷ và giải phóng oxy nguyên
tử khi bị chiếu sáng.
[ ]
OHCl
as
HClO +
Tổng hợp các phản ứng trên ta có:
2Cl

2
+ 2H
2
O = 4HCl + O
2
Oxy nguyên tử hoạt động hoá học rất mạnh, nó oxy hoá phẩm nhuộm
và phá huỷ chúng. Clo ẩm có tính tẩy màu.
Tác dụng với amoniac:
Lợng clo d với sự có mặt của các muối amoniac tạo thành tricloruanitro
NCl
3
(hỗn hợp nổ)
3Cl
2
+ 4NH
3
= NCl
3
+ 3NH
4
Cl
Tác dụng với oxit nitơ:
Với sự có mặt của xúc tác Br, clo phản ứng với oxit nitơ tạo thành
cloruanitrosyl (NOCl) theo phản ứng.
1/2Cl
2
+ NO
2
Br
NOCl

SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
22
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Với sự có mặt của ánh sáng, xúc tác cacbon hoạt tính, clo phản ứng với
SO
2
tạo thành cloruasunfuryl
Cl
2
+ SO
2

as
SO
2
Cl
2
- Với điều kiện trên, clo phản ứng với CO tạo thành cacboniclorua
(phosgen) không màu, độ độc cao
Cl
2
+ CO = COCl
2

Clo tác dụng với natricianua (NaCN) và natrithiocianat tạo thành clorua
cianuagen và clorua thiocianuagenclorua. Tác dụng với natrithiossunfat.
Phản ứng này dùng để loại bỏ clo tự do khỏi dung dịch.
4Cl
2
+ Na

2
S
2
O
3
+ 5H
2
O = 2NaHSO
4
+ 8HCl
Tác dụng với cacbondisunfit. Tạo thành cacbondisunfit và disunfuadiclorua.
3Cl
2
+ CS
2
= CCl
4
+ S
2
Cl
2
Tác dụng với photpho.Tạo thành Photphotriclorua hoặc photphopentaclorua
Cl
2
+ P = PCl
2
photpho triclorua
5Cl
2
+ 2P = 2PCl

5
photpho pentaclorua
Tác dụng với muối của Brôm và Iốt:
1/2Cl
2
+ KBr = KCl + 1/2Br
2
1/2Cl
2
+ KI = KCl + 1/2I
2
Ngoài ra, clo còn phản ứng mãnh liệt với Iốt, Phốt pho đỏ, Arsen,
Antimoan, Thiếc và Bitmut.
V.2.2.2. Đối với các hợp chất hữu cơ.
Trong các hợp chất hữu cơ thì liên kết Cl-Cl là hoá trị. Do đó, clo có thể
phản ứng với các hydrocacbon theo phản ứng thế hoặc phản ứng cộng.
Trong các hydrocacbon bão hoà, clo tham gia phản ứng thế hydro một
phần hoặc hoàn toàn để tạo thành hydrocacbon chứa cacbon và clohydro.
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
23
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Trong công nghiệp, ngời ta tăng tốc độ phản ứng bằng cách sử dụng ánh
sáng, nhiệt hoặc xúc tác.
Trong các hydrocacbon thơm, phản ứng thế và cộng có thể xảy ra phụ
thuộc vào điều kiện (ánh sáng, nhiệt độ, áp suất, xúc tác).
Phản ứng của clo với các hợp chất hữu cơ đặc biệt là các hydrocacbon
no có thể xảy ra mãnh liệt dới các điều kiện tơng tự và phân huỷ hoàn toàn
thành cacbon tự do.
V.2.3. ứng dụng của Clo
Một ứng dụng đầu tiên trong công nghiệp là Clo đợc ứng dụng để làm

tác nhân tẩy rửa dùng để tẩy trắng vải, giấy và dùng để điều chế những chất
cũng dùng để tẩy trắng nh clorua vôi. Clo cũng là tác nhân phản ứng trong
nhiều quá trình hoá học.
Từ năm 1950 Clo đợc dùng làm vật liệu chính cho hoá học tổng hợp
hữu cơ. Thờng Clo đợc sử dụng ở dạng Clo tự do và sử dụng trực tiếp Clo cho
nhiều quá trình tổng hợp nh tổng hợp vinylclorua, dicloetan
Clo đợc sử dụng để sản xuất axit HCl tinh khiết, đồng thời Clo cũng
dùng để sản xuất clorua kim loại nh AlCl
3
, Silicon tetraclorua, titanium
tetraclorua. Clo còn đợc dùng để sản xuất đợc phẩm, thuốc trừ sâu, chất độc,
chất dẻo, tơ sợi và cao su.
Trên thế giới sản xuất vinylclorua từ Cl
2
chiếm khoảng 20% tổng lợng
Clo trên thế giới. Ngoài ra tổng hợp các hợp chất hydrocacbon cũng rất quan
trọng. Clo phản ứng với metan tạo ra dung môi metyclorua, clorofom và
cacbon tetraclorua, Clo hoá etylen tạo ra 1,2 dicloetan và đây là một hoạt động
ban đầu quan trọng cho việc sản xuất vinylclorua, etylen oxit, etylenglycol.
Ngoài ra Clo còn phản ứng với cacbonhydro thơm nh benzen tạo ra
diclobenzen,
SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
24
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Trong thiên nhiên Clo chỉ tồn tại ở trạng thái tự do trong khí phun ra từ
núi lửa. Những hợp chất của Clorua kim loại nh NaCl, KCl, MgCl
2
có mặt
rộng rãi ở trong tự nhiên nh trong nớc biển, nớc ngọt
V.2.4. Sản xuất Clo

Clo đợc sản xuất và điều chế bằng nhiều quy trình khác nhau.
Trong phòng thí nghiệm Clo đợc điều chế bằng phản ứng của axit
clohydric với một lợng chất oxy hoá mạnh nh MnO
2
.
4HCl + MnO
2
= MnCl
2
+ Cl
2
+ H
2
O
Các quy trình sản xuất Clo trong công nghiệp đợc đa ra cụ thể một số
phơng pháp chính sau:
- Điện phân axit HCl: Điện phân axit HCl ngậm nớc đợc sử dụng để sản
xuất H
2
và Cl
2
. Quy trình này đợc thực hiện đầu tiên vào năm 1942 tại Đức và
sau đó từ năm 1964 phát triển mạnh ở châu Âu và ở Mỹ nâng cao tổng hiệu
suất đến 510.000tấn/năm. Điện phân hoàn toàn axit HCl tạo ra H
2
và Cl
2
là
những sản phẩm làm nguyên liệu chính trong các quá trình tổng hợp hữu cơ.
Điện phân HCl tạo ra H

2
và Cl
2
tinh khiết không lẫn tạp chất và năng lợng
dùng trong quá trình nhỏ. Nhiệt độ trong quá trình sản xuất khoảng 65ữ 80
0
C
và nồng độ HCl thờng dùng là 22%.
Clo đợc sản xuất theo phơng pháp oxy hoá HCl bởi oxy có mặt của xúc
tác. Yêu cầu xúc tác cho quá trình là phải có độ hoạt tính cao, xúc tác có thể
làm việc ở nhiệt độ thấp, hầu hết các xúc tác là các oxit hay clorua của kim
loại. Bằng phơng pháp này chủ yếu đợc thực hiện theo 2 quy trình chính là:
+ Quy trình KEL đợc phát triển bởi KELLOG sử dụng axit sunfuric
nồng độ 80% và 1% nitro sunfuric nh một xúc tác. Với quy trình này Clo đợc
sản xuất khoảng 600 tấn/ngày. Các phản ứng chính của quá trình:
HCL + H
2
SO
4
2NO
2
+ Cl
2
Sau đó tăng nhiệt độ lên và xảy ra các phản ứng ở thể khí
2NOCl + O
2
2NO
2
+ Cl
2

SV: Trần Quang Trí - Hoá Dầu K44 QN - Trờng ĐHBK Hà Nội
25