Thiết kế phân xưởng sản xuất vinyl axetat từ axetylen với axit axetic trên xúc tác axetat kẽm trên than hoạt tính

Bộ giáo dục và đào tạo Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Trường đại học bách khoa Hà Nội Độc lập tự do hạnh phúc
Khoa công nghệ hóa học
Bộ môn công nghệ hữu cơ hóa dầu

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên : Phạm Đình Thạnh
Lớp : CHHCHD-K49QN

Đề tài:
Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat (VA) từ Axetylen với Axit
axetic trên xúc tác Axetat kẽm trên than hoạt tính với năng suất
80.000 tấn/năm.

1.Các thông số ban đầu:
- Thời gian làm việc: 340 ngày.
- Axetylen kỹ thuật (% thể tích).
+ C
2
H
2
: 96%
+ N
2
: 2,6%
+ O
2
: 0,4%
+ Vinylaxetylen: 1%.

- Mức độ chuyển hóa: 95% (trong đó 92% C
2
H
2
tạo thành VA, 8% tạo thành
Etylendiaxetat).
- Tổn thất 2%.
- Axit axetic kỹ thuật 98%.

2. Nội dung các phần lý thuyết và tính toán.
- Lý thuyết chung của qua trình.
- Tính toán
+ Cân bằng vật chất.
+ Cân bằng nhiệt lượng.
+ Thiết bị chính.
- Tính toán xây dựng.
- Tính toán kinh tế.
- An toàn lao động
-Tự động hóa.

3. Các bản vẽ.
- Sơ đồ dây chuyền sản xuất ( A
0
).
- Thiết bị chính (A
1
).
- Mặt bằng phân xưởng ( A
0
).

4.Ngày nhận nhiệm vụ thiết kế: 16/03/2009.

5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 05/07/2009.
Ngày….. tháng…..năm 2006

Chủ nhiệm bộ môn Cán bộ hướng dẫn
LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu, nhờ sự nỗ lực của bản thân và sự hướng dẫn
tận tình của thầy giáo GS.TS Đào Văn Tường, cho đến bây giờ em đã hoàn thành
bản đồ án tốt nghiệp.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới GS.TS. Đào Văn Tường, Bộ
môn công nghệ tổng hợp hữu cơ - hóa dầu, khoa công nghệ hóa đã cho em nhiều
ý kiến, đống góp quý báu, tận tình giúp đỡ
em một lượng kiến thức để hoàn thành
đồ án tốt nghiệp này.
Qua đây em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn đã giúp em
hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn.


LỜI MỞ ĐẦU

Công nghệ dầu khí và hoá dầu đã đang và sẽ là ngành công nghiệp rất quan
trọng nó quyết định đến sự lớn mạnh của nền kinh tế thế giới vì sản phẩm của nó
dễ sử dụng, dễ tự động hoá, sạch vì hầu như không có tro và xỉ. Ngày nay có
khoảng 70% nguồn năng lượng trên thế giới sử dụng đều là sản phẩm của ngành
công nghiệp dầu khí. Xét về
mặt giá trị kinh tế cũng như giá tri sử dụng, các sản

phẩm phi năng lượng từ dầu mỏ có giá trị cao hơn do độ tinh khiết cao, giá thành
thấp so với các nguyên liệu khác. Điều này càng được khẳng định khi khoảng 90%
nguyên liệu của ngành công nghiệp hoá học đi từ nguồn dầu khí.
Trước khi dầu mỏ được công nhận là nguồn nguyên liệu chính trong ngành
công nghiệp hóa chất, vinylaxetat đã có phần vượt trộ
i trong việc xây dựng nên
khối công nghiệp hữu cơ. Còn ngày nay với sự phát triển của các công nghệ hóa
dầu so với lọc dầu, axetylen đã trở thành một nguyên liệu quan trọng trong ngành
công nghiệp hóa học, với các số liệu như sau: mức sản xuất vinylaxetat ở Mỹ 1960
là 500.000 tấn gấp 2,5 lần so với năm 1954. Ở Nhật năm 1958 là 1004 nghìn tấn ,
năm 1960 là 1133 nghìn tấn. Ngoài ra ở Pháp, YÙ, Liên Xô cũ, Đức công nghiệp
vinylaxetat cũng phát tri
ển mạnh. Năm 1957 Tây Đức sản xuất 185 nghìn tấn
vinylaxetat. Ở nước ta có nhiều than đá do đó công nghiệp sản xuất phải đi từ con
đường cacbuacanxi, công nghiệp vinylaxetat phát triển sẽ mở ra triển triển vọng to
lớn cho ngành công nghiệp nước ta.
Việc tạo ra các quá trình công nghệ mới dựa trên nguyên liệu rẻ hay dễ kiếm
thường là nhờ các phát minh những phản ứng mới và gây nên ảnh hưởng có tính
cách mạng
đối với sự phát triển của công nghệ.
Vinyl hoá là một quá trình quan trọng trong công nghệ tổng hợp các chất
trung gian phục vụ cho việc tổng hợp ra các sản phẩm hữu cơ cuối cùng. Vinyl
axetat (VA) là một trong những monome quan trọng để chế tạo chất dẻo và sợi
tổng hợp, laứm chaỏt nhuừ hoaự vaứ chaỏt taờng ủoọ nhụựt cho caực dung dũch
nửụực hay laứm vải gia
ỷ da. Ngoài ra vinyl axetat còn được ứng dụng trong việc
sản xuất sơn keo dán có độ bền cao, bền với hoá chất và các chất oxi hoá.
Ngành công nghiệp tổng hợp hoá dầu và chế biến khí trên thế giới phát triển
mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu đời sống xã hội ngày càng cao thì càng có nhiều
phương pháp tổng hợp vinylaxetat được tìm ra và ứng dụng. Sản xuất vinyl axetat

chủ yếu đi từ các nguồn nguyên liệu sau:
- Đi từ axetylen và axit axetic.
- Đi từ etylen.
- Đi từ một số nguyên liệu khác.
(Sản xuất đi từ etylen là có hiệu quả kinh tế nhất)
Ở Việt Nam, từ nguồn nguyên liệu dồi dào như than đá, dầu mỏ, khí tự
nhiên…Các nhà máy lọc hoá đầu, chế biến khí đang
được xây dung và phát triển.
Nó sẽ là nguồn nguyên liệu dồi dào cho công nghiệp tổng hợp hữu cơ phát triển,
trong đó có công nghiệp sản xuất vinyl axetat.

PHẦN I
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP VA
A- TÍNH CHẤT HOÁ-LÝ CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM
I. TÍNH CHẤT LÝ HỌC VÀ HOÁ HỌC CỦA AXETYLEN: C
2
H
2

I.1. Tính chất vật lý
[1,2,9,11,12]

Axetylen là một chất khí không màu, ở dạng tinh khiết có mùi ete yếu,
ngưng tụ ở - 83,8
o
C (0,102 MPa), nhiệt độ tới hạn 35,5
o
C, áp suất tới hạn 6,04
MPa, ít tan trong nước tan được trong một số dung môi hữu cơ, đặc biệt axetylen
tan khá nhiều trong axeton. Khi có mặt của nước thì axetylen tạo hydrat rắn

C
2
H
2
.6H
2
O hydrat này bị phân hủy ở nhiệt độ từ -15,4
0
C dưới áp suất khí quyeồn.
Axetylen tan rất ít trong dung dịch canxihydroxit, do đó người ta tận dụng tính chất
này trong việc vận chuyển, chứa đựng và sản xuất axetylen.
Baỷng 1: Tính tan của axetylen trong các dung môi hữu cơ (ở 25
o
C và áp
suất thường)
Dung môi Công thức Thể tích C
2
H
2
/1 thể tích
Hexametyl focmamid
[
(CH
3
)
2
H
]
3
PO

43
Dimetyl focmanmid HCOH(CH
3
)
2
33,5
Metyl axetat CH
3
COOCH
3
19,5
Axeton CH
3
COCH
3
18

Độ tan của axetylen có ý nghĩa quan trọng để điều chế và tách nó ra khỏi hỗn
hợp với khí khác.
Khi phân huỷ có thể xảy ra phản ứng nổ, nhiệt độ tăng lên đến 2800
o
C
C
2
H
2
2C + H
2
, UH
O

298
= 226,7 KJ/Mol .
Sự dễ nổ của axetylen sẽ giảm khi nó được thêm vào khí hoặc hơi trơ như N
2
,
NH
3
… Chúng tích nhiệt của sự phân rã đầu tiên và ngăn cản sự phân hoá nổ của
axetylen. Do đó để tránh cháy nổ người ta thường pha trộn thêm các khí trơ, hydro
amoniac… vào thùng chứa khi vận chuyển. Axetylen không bị phân hủy ở nhiệt độ
thường và áp suất khí quyển.
Axetylen có khả năng tạo hỗn hợp nổ với không khí trong giới hạn rộng từ 20
÷ 80% thể tích. Giới hạn áp suất nguy hiểm là 0,2 Mpa. Axetylen cũng rất dễ dàng
t
ạo hỗn hợp nổ với flo, clo ... nhất là khi có mặt ánh sáng. Sự dễ nổ của axetylen
càng tăng nếu có mặt những kim loại có khả năng tạo thành axetylen (cacbua) (ví
dụ: Cu
2
Cl
2
) những kim loại này cần phải có khi chọn nguyên liệu thiết kế.
Khi cháy C
2
H
2
toả ra một lượng nhiệt lớn, khả năng sinh nhiệt của axetylen
bằng 13.387 kcal/m
3
. Do đó có thể dùng axetylen để cắt và hàn kim loại.
*Một số thông số vật lý của axetylen:

+ Khối lượng phân tử, M = 26,038.
+ Nhiệt nóng chảy 5,585 kj/mol
+ Nhiệt hóa hơi 15,21kj/mol
+ Nhiệt độ ngưng tụ ở áp suất 0,102 Mpa là 83,3
0
C
+ Nhiệt độ phân hủy tới hạn 135,5
0
C
+ Áp suất phân hủy tới hạn là 6,04 Mpa
+ Nhiệt dung riêng: C
P
= 42,7 J.mol
-1
.K
-1

+ Độ nhớt đông học : 9,43
μ
.Pa.S
+ Độ dẫn điện: 0,0187 W/m.K
I.2. Tính chất hoá học[1,2,9,10,11]
Axetylen là một hợp chất hydrocacbon không no.
C
2
H
2
có công thức phân tử là CH ≡ CH, liên kết 3 trong phân tử gồm 1 liên
keỏt σ và 2 liên kết π. Khi tham gia phản ứng hoá học liên kết 3 bị phá vỡ do đó
liên kết đôi và các hợp chất bão hoà.

I.2.1. Phản ứng thế
- Khi tác dụng với kim loại kiềm Cu, Ag…taùo axetylenit kim loại rất dễ nổ:
CH≡CH + 2Cu → Cu – C ≡C- Cu + H
2

- Khi cho axetylen đi qua Na kim loại đun nóng ở 150
o
C:
HC≡CH + Na → HC≡C- Na + 1/2 H
2
Đun tiếp đến 220
o
C ta được :
HC≡C- Na + Na → Na – C ≡ C – Na + 1/2H
2
- Khi cho axetylen đi qua dung dịch đồng clorua trong NH
3
tạo hợp chất có khả
năng vô định hình màu đỏ gạch của đồng axetylua:
CH≡CH → Cu-C≡C-Cu ↓
I.2.2. Phản ứng cộng hợp
- Axetylen cộng hợp với H
2
cho ta etylen hoaởc etan:
+ Xúc tác paladin, p = 1 at, nhiệt độ 250÷300
o
C
CH≡ CH + H
2

→
CH
2
= CH
2
, UH = -41,7 kcal/mol.
+ Xúc tác là Niken, nhiệt độ:
CH ≡ CH + 2 H
2

→
CH
3
- CH
3

- Axetylen tác dụng với nước khi có xúc tác là Hg, H
2
SO
4
tạo thành
axetatdehyt:
CH ≡ CH + H
2
O
→
CH
3
- CHO, UH = -38,8 kcal/mol.
- Khi có oxit kẽm và oxit sắt ở 360÷ 450

o
C, axetylen tác dụng với hơi nước tạo
thành axeton:
2 CH ≡ CH + 3H
2
O


→
CH
3
- CO- CH
3
+ CO
2
+ 2 H
2
- Phản ứng cộng hợp với rượu được vinyl ete xúc tác laứ KOH, nhiệt độ là
150÷160
0
C, áp suất là 4÷20 at:
CH ≡ CH + ROH
→
CH
2
= CH- O - R
- Tác dụng với mercaptan ta được vinylthioete:
CH ≡ CH + RSH
→
CH

2
= CHSR
- Khi kết hợp với clo tạo thành tetracloetan :
CH ≡ CH + 2Cl
2

→
CHCl
2
- CHCl
2

- C
2
H
2
tác dụng với Hydro clorua cho ta vinylclorua :
CH ≡ CH + HCl
→
CH
2
= CHCl
Cu(NH
3
)
2
Pd,t
o
Ni,t
o

Hg
++
75 ÷100
0
C
Quá trình này tiến hành trong pha khí có HgCl
2
tham gia làm xúc tác, thực
hiện ở 150 ÷ 180
0
C.
- Cộng với H
2
SO
4
tạo thành vinylsunfo:
CH ≡ CH + H
2
SO
4

→
CH
2
= CH - OSO
3
H
- Ở nhiệt độ 80
0
C có CuCl

2
, C
2
H
2
tác dụng với HCN cho ta acrylonitril:
HC ≡ CH + HCN
→
H
2
C = CH - C
- Cộng hợp của C
2
H
2
với Halogen rất dễ dàng:


- Cộng hợp với muối halogen tạo hợp chất đồng phân cis - trans:



- Axetylen tác dụng với các axit hữu cơ có xúc tác than tham gia cho ta este:
CH ≡ CH + RCOOH → CH
2
= CH –OCOR
I.2.3. Phản ứng trùng hợp
- Ở nhiệt độ 200 ÷300
0
C có mặt bột đồng, axetylen trùng hợp tạo thành

Kypren:
nCH ≡ CH → (CH)
2n

Kypen được dùng làm chất cách điện rất hiệu quả.
- Trong môi trường HCl tạo thành vinyl axetylen:


Mức độ chuyển hoá qua một quá trình khoảng 14%, hiệu suất tính theo
axetylen là 80%.Vinyl axetylen là bán thành phẩm để sản xuất cao su tổng hợp
clopron.
- Trùng hợp ở 600
0
C:


I.3. Sản xuất axetylen [1,3,4,9,10,11]
Trong công nghiệp axetylen chủ yếu được sản xuất theo 2 phương pháp sau:
B
r

CH ≡ CH + Br
2
C = C

H

H

Br

Br
2
CHBr
2
- CHBr
2
CH ≡ CH + HgCl
2
C = C

H

Cl

H

HgCl

C = C

H

HgCl

H
Cl

cis

2HC ≡ CH
CuCl
2
80
0
C
CH
2
= CH - C ≡ CH

than hoạt
3C
2
H
2
xt
C
6
H
6
Xt
80
o
C
- Tổng hợp từ cacbua canxi.
CaC
2
+ 2H
2
O

→
C
2
H
2
+ Ca(OH)
2
+ Q
- Tổng hợp từ hydro cacbon.
+ Đi từ metan.


Hoặc oxy hoá metan.


Nhận xét: Axetylen sản xuất theo phương pháp cacbuacanxi chi phí năng
lượng lớn và vốn đầu tư cao do ủoự phương pháp điều chế axetylen đi từ đất đèn
chủ yếu được dùng trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp trước đây, hiện
nay phương pháp này chỉ dùng trong lĩnh vực hàn cắt kim loại. Còn trong công
nghiệp hiện nay đều dùng phương pháp nung nhanh mêtan v
ới một lượng nhỏ oxi
và oxi đốt cháy một phần metal cung cấp nhiệt cho phản ứng và do đi từ phương
pháp này thu được axetylen sạch hơn phương pháp đi từ đất đèn và có lẫn tạp các
tạp chất khác như H
2
S, NH
3
, PH
3
... Đồng thời phương pháp này xảy ra một giai

đoạn nên vốn đầu tư và chi phí năng lượng ít hơn và thời gian hoàn vốn nhanh,
nhưng có nhược điểm là có nồng độ loãng hơn.
II. TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ HOÁ HỌC CỦA AXIT AXETIC:
CH
3
COOH
II.1. Tính chất vật lý của CH
3
COOH [1,2,9,10,11]
Axit axetic là một chất lỏng không màu, có mùi xốc, vũ chua, tan nhiều trong
nước, rượu, axeton và các dung môi khác. Đông đặc ở 16
0
C tạo thành tinh thể như
nước đá, axit axetic khan nóng chảy ở 16,6
0
C. Được dùng làm dấm ăn ở dung dịch
5÷8%. Axit axetic có thể hoà tan được nhiều chất hữu cơ, vô cơ (hoà tan P, S). Nó
là hợp chất rất ổn định, hơi của nó không bị phân huỷ ở nhiệt độ 400
0
C, nhiệt
lượng đốt nóng là 3490 kcal/mol. Axit axetic (CH
3
COOH) tan vô hạn trong nước.
Axit axetic được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, dệt và
trong tổng hợp hữu cơ.
Axit axetic có nhiệt độ sôi cao hơn rượu có cùng khối lượng phân tử do giữa
các phân tử axit có liên kết hydro bền vững. Ngoài ra axit axetic còn có khả năng
400 ÷ 600
0
C

4CH
4
Ni
C
2
H
2
+ 3H
2
4CH
4
+ O
2

1500
0
C
2C
2
H
2
+ 2CO
2
+ 4H
2

hút ẩm từ không khí, với nồng độ cao có thể gây bỏng da, ngửụứi ta coự thể đánh
giá độ tinh khiết của axit axetic qua nhiệt độ đông đặc. Nhiệt độ đông đặc của dung
dịch axit axetic được cho bảng sau:
Bảng 2: Nhiệt độ đông đặc của dung dịch axit axetic

% Khối lượng Nhiệt độ đông đặc,
o
C % Khối lượng Nhiệt độ đông đặc,
o
C
100
99,2
98,4
98,0
97,6
97,2
16,75
15,12
13,86
13,25
12,66
12,09
96,8
96,4
93,46
80,6
50,6
18,11
11,48
10,83
7,1
-7,4
-19,8
-6,3
Tỷ trọng của dung dịch 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 sản phẩm.
Bảng 3: Hằng số phân ly axit axetic
Nhiệt độ,
o
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.
Nhiệt cháy, ∆ H
c
(lỏng) : -874,8 KJ/mol.
Điểm tự bốc cháy : 465
0
C.

Tỷ trọng 1,049 g/cm
3
(ở 20
0
C).
Nhiệt độ sôi t
0
s
=118,6
0
C.
Nhiệt độ kết tinh 16,63
0
C
II.2. Tính chất hoá học [1,2,3,4,10,11]
Axit axetic có công thức phân tử CH
3
COOH là axit một lần axit. Các tính chất
hoá học của nó được quyết định bởi nhóm chức cacboxyl trong phân tử. Axit
axetic là một axit yếu, hằng số điện ly ở 18
0
C là 1,82 mol/lit. Cũng như các axit
khác axitaxetic có khả năng trung hoà các bazơ, các oxit bazơ.
CH
3
COOH → CH
4
+ CO
2

CH
3
COOH → CH
3
CHO + H
2
O
- Tác dụng với kim loại:
2CH
3
COOH + 2Na → 2CH
3
COONa + H
2

- Phản ứng este hoá:

- Sự tạo thành anhydrit axetic:


- Phản ứng thế halogen vào gốc hydrocacbon:

- Phản ứng với hợp chất halogen
CH
3
COOH + PCl
5

→
CH

3
- C = O + POCl
3
+ HCl

- Phản ứng decaboxyl hoá:


CH
3
COOH có nhiều phản ứng quan trọng trong tổng hợp hữu cơ để tạo thành
các monome: axetatxenlulo, vinylaxetat…
CH
3
COOH + CH ≡ CH → CH
2
= CHOCOCH
3

- Anhyđric axetic là chất lỏng linh động có mùi đặc trưng của axit axetic. Hơi
của nó có tác dụng mạnh lên cơ niêm mạc và đường hô hấp. Nó phản ứng với nước
tạo thành axit axetic.
(CH
3
CO)
2
O + H
2
O → 2 CH
3

COOH
- Khi cho hỗn hợp hơi axit axetic và hyđro lên Fe, Ni, Cu hoặc hơi axit axetic
trên Zn nghiền mịn tạo thành axetatdehyt:
CH
3
COOH + H
2
→ CH
3
CHO + H
2
O
CH
3
COOH + Zn → CH
3
CHO + ZnO
- Sự khử đến axetaldehyl cũng xảy ra khi nung nóng muối của nó với muối
của axit formic:
CH
3
COONa + HCOONa → CH
3
CHO + CO
2
+ H
2
O
H
2

SO
4
CH
3
COOH + ROH CH
3
COOR + H
2
O
xt P
2
O
5
2CH
3
COOH (CH
3
CO)
2
O + H
2
O
90÷100
0
C
CH
3
COOH + Cl
2
ClCH

2
COOH + HCl
MnO
2
, t
0
2CH
3
COOH CH
3
-CO -CH
3
+ H
2
O + CO
2


Cl
- Hơi axit axetic cháy trong không khí với ngọn lửa màu xanh:
CH
3
COOH + 3O
2
→ 2CO
2
+ 2 H
2
O + Q
- Dưới tác dụng của dòng điện, axit axetic bị phân huỷ thành cacbonic, hyđro,

etan:
2 CH
3
COOH → C
2
H
6
+

2 CO
2
+ H
2

Axit axetic tạo với các muối vô cơ các phức chất:
+ Với AlCl
3
tạo thành CH
3
COOH.4AlCl
3

+ Với MgCl
2
tạo thành CH
3
COO.MgCl
2
(hợp chất này có tính axit mạnh,
được ứng dụng để axetat hoá xenluloza).

+ Với SnCl
4
tạo thành 2CH
3
COO.SnCl
4
hay H
2
[SnCl
4
(CH
3
COO)
2
]. Axit
axetic có thể được giải phóng khỏi phức chất này bằng pyridin.
H
2
[SnCl
4
(CH
3
COO)
2
] + pyridin → 2 CH
3
COOH + SnCl
4
.pyridin
- Axit axetic tạo với các axit mạnh các hợp chất kép dạng CH

3
COOHX với X
là cation axit với axit sunfuric tạo thành axit sunfoaxetic:
- Axit axetic phản ứng với peaxithydro tạo thành peaxetic hay hyđropeaxetyl:



II.3. ệÙng dụng
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 trị kinh tế cao trong công nghiệp:
thuốc trừ cỏ, làm dung môi, axetatxelulo, este, sợi tổng hợp, chất kết dính,
nhuộm...
II.4. Phương pháp sản xuất axit axetic [1,3,4,10,11]
- Điều chế từ C
2
H
2
hoặc C
2
H
4
:
CH ≡ CH + H
2
O +1/2O
2
→ CH
3
CHO + 1/2O
2

→ CH
3
COOH
- Oxy hoá n-butan trong pha lỏng:
CH
3
- CH
2
- CH
2
- CH
3
+ 1/2O
2
→ 2CH
3
COOH + H
2
O
(Do phức tạp việc phân tách hỗn hợp đa cấu tử nên ít nước sử dụng được
phương pháp này)
- Tổng hợp tửứ metanol và oxit cacbon:
CO + 2H
2
→ CH
3
OH → CH
3
COOH
CH

3
COOH + H
2
O
2

↔
CH
3
- C - O – OH + H
2
O
||
O
- Đi từ than đá:
2C + 4H
2
O → 2CH
3
OH
CH
3
OH + O
2
→ CH
3
COOH
- Lên men rượu etylic:
CH
3

- CH
2
- OH + O
2
→ CH
3
COOH + H
2
O
III. TÍNH CHẤT VẬT LÝ - HOÁ HỌC CỦA VINYL AXETAT
III.1. Tính chất vật lý [1,2,3,4,9,10,11]
Vinyl axetat có công thức CH
2
= CHCOOCH
3
, gọi tắt là VA, M = 86,09. Là
chất lỏng không maứu, có mùi ete, rất linh động và dễ dàng bắt cháy. Ít hoà tan
trong nước (ở 20
0
C tan được 2,5g VA trong 100g nước, còn ở 50
0
C thì có thể hoà
tan 2,1g VA trong 100g nước). Hoà tan tốt trong rượu etylic và dietyl ete. Ở nhiệt
độ thường vinyl axetat kém ổn định và dễ bị trùng hợp tạo thành polivinyl axetat
đây là một sản phẩm có giá trị trong nhiều lĩnh vực. Hơi của VA có thể tổn thương
đến mắt bởi sự thủy phân của nó tạo thành axit axetic và axetaldehyt.



Một số tính chất vật lý của VA:

Nhiệt độ sôi ở 760mmHg : 72,7
0
C
AÙp suất hơi ở 20
0
C : 92mmHg
Tỷ trọng: + d
20
20
= 0,9338.
+ d
20
4
= 0,9312.
Nhiệt độ nóng chảy : -92,8
0
C
Nhiệt độ đông đặc : -100,2
0
C
Nhiệt dung riêng: + 20
0
C : 0,46cal/g
+ 60
0
C : 0,48cal/g
Điểm chớp cháy:
Cốc kín : 18
0
F

Cốc hở : 30
0
F
Nhiệt độ tới hạn : 140,8
0
C
Áp suất tới hạn : 45,67atm
nCH
2
= CH
⏐
OCOCH
3
-CH
2
-CH
2
-
⏐
OCOCH
3
n
t, xt
Men
Nhiệt độ tự bốc cháy : 427
0
C
Nhiệt hóa hơi : 7,8Kcal/mol
AÙp suất hơi của VA phụ thuộc vào nhiệt độ được xác định theo công thức:

091,8
3443305223,0
log −
×
=
T
P
m

VA có thể hòa tan trong nhiều chất hữu cơ nhưng với nước nó hòa tan rất hạn
chế. ễÛ 20
0
C dung dịch bão hòa VA trong nước chiếm 2 ÷2,5% về khối lượng
nhưng cũng tại nhiệt độ đó dung dịch bão hòa của nước trong VA chiếm 0,9 ÷1%
nước. Tại 50
0
C khả năng hòa tan của VA trong nước tăng lên 0,1% so với khả
năng hòa tan tại nhiệt độ 20
0
C nhưng ngược lại khả năng hòa tan của nước trong
VA lại tăng lên gấp đôi khoảng 2%.
VA còn có khả năng tạo hỗn hợp đẳng phí với một số chất như: nước,
metanol, 2- propanol, xyclohexan, heptan.
Bảng 4
: Hỗn hợp đẳng phí của VA với một số chất
Cấu tử đẳng phí Điểm đẳng phí,
0
C Thành phần VA, % (k.lượng)
Nước
Metanol

2-Propanol
Xyclohexan
Heptan
66,0
58,9
70,8
67,4
72,0
92,7
63,4
77,6
61,3
83,5

III.2. Tính chất hoá học [1,2,3,4,10,11]
Trong phân tử vinyl axetat, CH
3
COOCH = CH
2
có nối đôi nên có đầy đủ tính
chất hoá học của hợp chất không no.
- Tham gia phản ứng thuỷ phân:
Vì là một este nên nó bị thủy phân trong môi trường H
+
. Thủy phân vinyl
axetat có axit tham gia ta được rượu polyvinylic và polycinyloxetat.
Tuỳ vào mức độ thuỷ phân sản phẩm mà có thể làm vật liệu giả da hay thủy
phân hoàn toàn ta được polivinylic dùng làm chất sợi vinylon.

- CH
2
- CH -
-CH
2
-CH -
⏐

OH

n
⏐

OCOCH
3
n
+ nH
2
O
H
+
+ nCH
3
COOH
- Khi đồng trùng hợp vinylaxetat với vinylclorua ta được loại chất dẻo vinylic
dùng làm màng mỏng, sơn, vật liệu tẩm…
- Phản ứng quan trọng nhất của VA là phản ứng trùng hợp theo cơ chế gốc tự
do. VA nguyên chất ở nhiệt độ thông thường trùng hợp rất chậm nhưng nếu có tác
dụng của ánh sáng hay các peroxit thỡ phản ứng trùng hợp xảy ra nhanh. VA trùng

hợp cho ta poly vinylaxetat (PVA) là một chất dẻo có giá trị.




Quá trình trùng hợp có thể theo phương pháp huyền phù, nhũ tương, dung
dịch. Từ PVA ta điều chế ra rượu polyvinylic bằng cách cho PVA tác dụng với
kiềm hay axit trong môi trường rượu.





Rượu polyvinylic là bán sản phẩm dùng sản xuất sợi vinyl lỏng, keo dán, chất
dẻo polyvinyl axetat...
- VA còn có khả năng đồng trùng hợp với nhiều monome khác cho ta những
loại polyme có giá trị.




Ví dụ: Khi đồng trùng hợp VA với vinyl clorua ta thu được loạ
i chất dẻo
vinylit loại chất dẻo này dùng làm màng mỏng, sơn, vật liệu tấm.
VA tác dụng với CH
3
COOH với sự có mặt của xúc tác là PdCl
2
và muối axetat
CH

3
COONa:


CH
2
= CH



OCOCH
3

+ CH
3
COOH
PdCl
2
CH
3
COONa
CH
3
CH(OCOCH
3
)
2
+ 6,2kcal
CH
2

= CH


OCOCH
3


+ nCH
2
=CH

Cl
T.H
[-CH
2
-CH -CH
2
- CH -]
n


Cl OCOCH
3

[-CH
2
- CH-]
n

OCOCH

3

[-CH
2
- CH-]
n

OCOCH
3

[-CH
2
- CH-]
n


OCOCH
3

+ROH


H
+
hoặc OH
-
nCH
3
COOR + [-CH - CH -]
n

OH
Rượu polyvinylic

VA tác dụng với nhiều axit, xúc tác là muối Hg
2+


CH
3
OCO - CH= CH
2
+ RCOOH → RCOO CH= CH
2
+ CH
3
COOH
- Tham gia phản ứng cộng hợp với:
+ Halogen.
+ HX (X: halogen).
+ Axit axetic.
+ Hydro xianua.
+ Hydro peroxit.
- Vinyl axetat bị phân hủy ở nhiệt độ cao.Ở nhiệt độ cao thì vinyl axetat phân
hủy tạo thành axetaldehyt và keten (C
2
H
2
O).

- Một số phản ứng khác:
+ Trong môi trường axit mạnh:




+Trong môi trường axit mạnh và xúc tác là muối thủy ngân.

CH
3
OCO - CH= CH
2
+ ROH CH
3
- CH + CH
3
- CH - OR

- Với Mercaptan.
CH
2
=CH-OCOCH
3
+ C
4
H
9

→ C
4
H
9
SCH
2
CH
2
-OCH
3

- Với NH
3
phản ứng xảy ra ở nhiệt độ phòng.
CH
2
=CH- OCOCH
3
+ NH
3
→ CH
3
CH(OH)NH
2
+ CH
3
CONH
2

- Nhưng nếu tiến hành ở 130
0
C thì sản phẩm tạo thành theo phản ứng.
CH
3
COOH = CH
2
CH
3
CHO + CH
2
= C
t
0

O

Hg
2+
, H
+

BF
3

CH
3
OCO-CH=CH
2

+ ROH

H
2
SO
4


OR

ROOC - CH
3
+ CH
3
- CH + CH
3
- CH – OR

OR OCO-CH
3

|
OR
|
OOC - CH
3

HgOBH, BF
2

III
.
3. Phân loại, tiêu chuẩn và bảo quản VA
III.3.1. Phân loại
VA được phân làm ba loại tùy theo lượng chất ức chế đưa vào. Chất ức chế
thường dùng là hyđroquinon hoặc diphenylamin.
- Loại 1: Nếu VA được đem sử dụng ngay mà không tồn chứa thì lượng
hyđroquinon đưa vào từ 3 ÷7ppm.


- Loại 3: ệÙng với chất ức chế sử dụng là diphenylamin thì hàm lượng 200
÷300ppm. Loại này có thể tồn chứa trong thời gian dài mà VA không bị biến chất.
Trước khi sử dụng lo
ại VA này để trùng hợp cần phải loại bỏ chất ức ức chế
diphenyl anim, với loại 1 và 2 điều này không cần thiết.
III.3.2. Tiêu chuẩn
VA thương phẩm có những tiêu chuẩn sau:

Vinylaxetat, % : 99,8 , min.

Nhiệt độ sôi,
0
C : 72,3÷73,0.

Hàm lượng axit axetic, % : 0,007, max

Hàm lượng axetalđehit, %: 0,013, max.

Hàm lượng nước, % : 0,04, max.


Màu sản phẩm, hệ APHA : 0 ÷5.

Hàm lượng chất lơ lửng : không.
III.
3.3. Bảo quản
VA thường tồn chứa và bảo quản trong các bể chứa làm bằng thép cacbon,
nhôm, thép tráng men, thép không gổ. Người ta không dùng vật liệu đồng làm bể
chứa vì đồng dễ làm nhiễm màu VA và làm biến chất chaỏt ức chế. Trong quá
trình tồn chứa và bảo quản cần chú ý giới hạn cháy nổ của VA với không khí. Giới
hạn cháy nỗ của hơi VA với không khí là 2,6÷13,4% thể tích. Tại nhiệt độ thường
- Loại 2: Nếu VA được sử dụng sau 4 tháng thì lượng chất ức chế đưa
vào từ 12
÷
17ppm hyđroquinon.
VA có thể dễ dàng tạo hỗn hợp nỗ với không khí trong khoảng không gian bể
chứa. Để ngăn chặn khả năng này người ta cho thêm Nitơ vào bể chứa.

Khi bảo quản tất cả các đường ống và bể chứa được nối đất và có thiết bị
phòng chống cháy nổ.
Các nghiên cứu để chỉ ra rằng sự ức chế khả năng biến chất của VA tạo các
phản ứng phụ trong khi bảo quản của chất ức chế hoạt động tốt nhất tại nhiệt độ
thường (< 100
0
F).Với các bể chứa VA nổi trên mặt đất cần phải làm lạnh bằng
nước hoặc được sơn trắng bên ngoài để giảm nhiệt độ bề mặt bể trong mùa hè
tránh hiện tượng cháy nổ và sự biến chất của VA.
III.4. Tình hình sản xuất và sử dụng VA [9,10,11]

III.4.1. Tình hình sản xuất VA.

VA được phát hiện vào năm 1912 bởi nhà bác học Klatte (Đức), với việc tổng
hợp được VA từ axetylen và axit axetic trong pha lỏng. Đến năm 1925 quá trình
sản xuất VA và PVA được phát triển mạnh mẽ, sản lượng VA trên thế giới tăng
nhanh vào năm1965 trên thế giới có 10
6
tấn/năm VA được sản xuất ra, còn vào
năm 1984 đạt 2,7.10
6
tấn/năm. Vào năm 1990 coự 800000 taỏn VA được sản xuất
ở Mỹ, ụỷ Nhaọt laứ 550000 taỏn vaứ ụỷ Taõy AÂu laứ 660000 taỏn. Phương pháp
sản xuất VA từ axetylen dần được thay thế vì axetylen rất đắt tiền. Ngày nay trong
công nghiệp axetylen được thay thế bằng etylen. Khoảng 80% VA trên thế giới
được sản xuất từ etylen, còn lại 20% VA được sản xuất từ axetylen trong pha khí.
Do tính kinh tế của nguồn nguyên liệu mà ngày nay trong công nghiệ
p sản
xuất VA đi từ metyl axetat hay dimetyl ete với CO và H
2
đang được nghiên cứu và
hoàn thiện.
Sản lượng VA năm 1986 ở một số nước trên thế giới như sau:
Bảng 5
: Sản lượng VA sản xuất được năm 1986 ở một số nước
Nước Sản lượng, tấn/năm
Mỹ
Canada
Châu Mỹ Latinh
Tây Âu
Đông Âu
Châu Phi
Trung Đông

Nhật Bản
Châu AÙ và Đông A
1,15.10
6

0,05.10
6

0,09.10
6

0,56.10
6
>0,16.10
6

-
-
0,58.10
6

0,15.10
6


Bảng 6
Tình hình sử dụng các nguồn nguyên liệu để sản xuất VA vào 1984 ở
các nước.
Sản xuất,% Tây Âu Mỹ Nhật Bản
Axetylen

Etylen
43
57
-
100
19
81

III.4.2. Tình hình sử dụng VA.
VA là một monomer cho quá trình trùng hợp, đồng trùng hợp. VA được sử
dụng cho các quá trình sau:
- Trong quá trình trùng hợp tạo polyvinyl axetat, lượng VA tiêu tốn cho quá
trình này chiếm từ 55 ÷ 60% tổng lượng VA sản xuất ra.
- Sản xuất polyvinylalcol, lượng này chiếm 13 ÷15%.
- Quá trình đồng trùng hợp giữa VA và etylen chiếm 8%.
- Trùng hợp tạo polyvinyl butyrat, lượng này chiếm 15%.
- Dùng trong phụ gia dầu nhờn, trong đồng trùng hợp, với acrylonitryl tạo sợi
acylic.
- Dùng trong các quá trình khác.
VA có thể hòa tan trong rượu etylic và dietyl ete. ễÛ nhiệt độ thường VA kém
ổn định và dễ bị trùng hợp cho sản phẩm polyvinyl axetat. Đây là một sản phẩm có
giá trị kinh tế cao trong nhiều lĩnh vực.
Polyvinyl axetat có tính bám dính cao, được ứng dụng trong sản xuất keo dán
và vecni, các dẫn xuất của nó như: polyninyl alcol, polyvinyl butyrat. Khi thủy
phân polyvinyl axetat sẽ thu được một polymer rất thông dụng đó là polyvinyl
alcol, polymer này được sử dụng làm chất nhũ hóa và làm chất tăng độ nhớt cho
dung dịch nước.Thủy phân một phần polyvinyl axetat sẽ thu được một polymer dễ
tạo màng, chất này có thể dùng làm vải giả da. Ngoài ra các copolyme của vinyl
axetat, vinyl clorua và các monomer khác cũng được ứng dụng rộng raừi trong kỹ
thuật.

Bảng 7
Tình hình sử dụng VA ở một số nước:
Sử dụng, % Tây Âu Mỹ Nhật Bản
Etylen-Vinyl axetat 4 7 11
Polyvinyl Axetat 60 58 16
Polyvinyl Alcol 17 21 71
Polyvinyl Butarat 3 7 -
Copolymevinyl clorua 11 4 1
Các loại khác 5 3 1


III.5. Các phương pháp sản xuất vinyl axetat [3,9,10,11]
Có các phương pháp sau:
+ Từ axit axetic và axetylen (trong pha lỏng và pha khí).
+ Từ diaxetyl ete và axetaldehyt.
+ Từ etylen và axit axetic và O
2
.
- Từ metyl axetat hoặc dimetyl ete với CO và H
2
trong pha lỏng có mặt của xúc
tác đồng thể như muối Rh hoặc kim loại quý như Pt cho ta etylen diaxetat sau đó
thuỷ phân cho ta vinylaxetat và CH
3
COOH.
Năm 1912 vinylaxetat được tổng hợp đầu tiên ở Đức do nhà bác học Klatte
tiến hành theo phản ứng sau:
CH ≡ CH + CH
3
COOH

→
CH
2
= CH- OCOCH
3
+ 28.3 kcal.
Phản ứng được tiến hành trong pha lỏng, đồng thời luôn xảy ra nphản ứng phụ
tạo etylen diaxetat (EDA)

CH
2
=CH-OCOCH
3
+ CH
3
COOH
→
CH
3
– CH + 6,2Kcal
OCOCH
3

OCOCH
3



Phát minh của Klate là dựa trên cơ sở của phản ứng hydro hóa C
2

H
2
bằng
H
2
SO
4
loãng có xúc tác là muối Hg
2+
. Phản ứng qua giai đoạn trung gian tạo thành
rượu vinylic kém bền dễ bị đồng phân hóa thành Axetaldehyl.
CH≡CH + HOH
→
CH
2
=CH-OH
→
CH
3
CHO
Trong phản ứng tổng hợp VA, Klate đã thay (-OH) linh động bằng nhóm (-
OCOCH
3
) nên VA tạo thành tương đối bền vững không xảy ra phản ứng đồng
phân hóa.
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều phương pháp sản xuất VA nhưng có 3
phương pháp chính được nhiều nước sử dụng là:
+ Phương pháp cổ điển nhất là đi từ Axetylen (C
2
H

2
) và Axit axetic
(CH
3
COOH) được tiến hành trong pha lỏng hoặc pha hơi.
CH
3
COOH + CH≡CH
→
CH
2
= CHOCOCH
3
,
U
H
o
298
=-118 KJ/mol
+ Phương pháp mới nhất là oxy hóa cộng hợp Axit axetic (CH
3
COOH) vào
etylen (C
2
H
4
) trong công nghiệp được thực hiện trong cả pha lỏng và hơi.
CH
3
COOH + 1/2O

2

→
CH
3
OCOCH=CH
2
+ H
2
O
+ Phương pháp đi từ Axetaldehyl (CH
3
CHO) và Anhydrit axetic (CH
3
CO)
2
O
ban đầu Anhydrit axetic cộng vào axetaldehyl tạo thành etylidenđiaxetat sau đó
EDA thủy phân cho VA và axit axetic. Do ủó quá trình này còn gọi là quá trình 2
giai đọan:
CH
3
CHO + (CH
3
CO)
2
O
2

→

CH
3
CH(OCOCH
3
)
2

CH
3
CH(OCOCH
3
)
2

→

CH
2
=CHOCOCH
3
+ CH
3
COOH
Trong các phương pháp trên thì phưụng pháp sản xuất VA đi từ Etylen, axit
axetic và oxy ủửụùc sửỷ dụng rộng rãi ở vùng Bắc Mỹ còn ở Tây AÂu và đặc biệt
là ở Châu AÙ thì phương pháp sản xuất VA đi từ Axetylen và Axit axetic lại được
sử dụng nhiều hơn.
Ngày nay các phương pháp sản xuất VA trong pha lỏng ít được sử dụng và dần
được thay thế bằng các phương pháp sản xuất trong pha khí, bởi vì các phương
pháp tiến hành trong pha lỏng thường có hi

ệu suất thấp, gây hao mòn xúc tác, xúc
tác đôi khi rất độc gây ăn mòn phá hỏng thiết bị phản ứng
B- QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP VINYL AXETAT

I. Khái niệm chung [3,4,9,10,11]

Phản ứng tổng hợp VA từ C
2
H
2
và CH
3
COOH với xúc tác là muối của các
kim loại chuyển tiếp (Hg, Zn, Cd…) trên chất mang là than hoạt tính, được tiến
hành trong pha khí. Phản ứng tạo ra sản phẩm là một mononme quan trọng phản
ứng xảy ra như sau:
C
2
H
2
+ CH
3
COOH → CH
2
= CHOCOCH
3
+ 28,3 Kcal /mol.
Phản ứng được tiến hành ở nhiệt độ 170÷220
0
C và áp suất khí quyển trong

thiết bị dạng ống chùm và làm lạnh bằng nước. Hơi nước sinh ra được sử dụng để
naõng nhiệt độ phản ứng do phản ứng tỏa nhiệt lớn nên cần tách nhiệt tốt để đảm
bảo cho quá trình, tránh tạo nhiều sản phẩm phụ và sự phân huỷ của xúc tác. Hiệu
suất sản phẩm VA rất cao từ 95 ÷ 99% tính theo độ chuyển hoá của CH
3
COOH và
92 ÷95% tính theo C
2
H
2
.
Ưu điểm của quá trình này là khắc phục được những nhược điểm của tổng
hợp vinyl axetat trong pha lỏng như:
+ Chống được sự ăn mòn thiết bị.
+ Tạo ít sản phẩm phụ.
+ Hiệu suất phaỷn ửựng cao.
II. Các phản ứng xảy ra trong quá trình trùng hợp VA [1,2,3,4,9,10,11]
- Phản ứng trùng hợp VA :
CH ≡ CH + CH
3
COOH → CH
2
= CHOCOCH
3

- Phản ứng tạo thành Etyliden diaxetat (EDA):
CH
2
≡ CHOCOCH
3

+ CH
3
COOH → CH
2
= CH (OCOCH
3
)
2

- Phản ứng phân hủy CH
3
COOH tạo thành axeton:
2CH
3
COOH → CH
3
- CO - CH
3
+ CO
2
+ H
2
O
- Phản ứng thuỷ phân VA (Phản ứng này tăng khi có mặt của H
2
O và H
+
). Vì
vậy cần làm khô nguyên liệu.
CH

2
= CHOCOCH
3
+ H
2
O → CH
3
COOH + CH
3
CHO
- Các phản ứng tạo nhựa :
nCH ≡ CH → [- HC = CH -]n



Nguyên nhân gây ra những phản ứng phụ này có thể là do lượng xúc tác dùng
cho 1 lít C
2
H
2
nằm ngoài khoảng khống chế cho phép hoặc do tỷ lệ tác nhân và
nhiệt độ không thích hợp. Khi lượng xúc tác (g/lit C
2
H
2
trong 1 giờ) tăng hay giảm
quá giới hạn cho phép sẽ gây nên phản ứng phụ trùng hợp C
2
H
2

và VA tạo thành
các polymer bám vào bề mặt xúc tác gây phân hủy xúc tác và dẫn tới hoạt tính xúc
tác bị giảm. Để hạn chế các phản ứng phụ ta phải chú ý đến các yếu tố ảnh hưởng
đến quá trình tổng hợp và nâng cao chất lượng của nguyên liệu vào.
III. Động học của quá trình tổng hợp VA
C
2
H
2
+ CH
3
COOH → CH
2
= CHOCOCH
3

(xúc tác axetat Zn/ than hoạt tính).
Khi nghiên cứu các phản ứng trong ống có xúc tác tương tự ở nhiệt độ từ 165
÷ 210
0
C:
COOH
3
CH
2
H
2
C
P.P.k=ω

So sánh các kết quả tính toán động học trong điều kiện tính ở áp suất 120
mmHg và nhiệt độ 160
0
C với kết quả tính toán sự hấp phụ C
2
H
2
và CH
3
COOH trên
xúc tác axetat Zn/than hoạt tính các tác giả đã đưa ra phương trình tốc độ phản
ứng.

COOHCH
COOHCHHC
3
322
pK
PPk
ω
⋅
⋅⋅
=

Một trong những nguyên nhân gây nên sự khác nhau của các kết quả tính
toán động học rất có thể là tính đẳng nhiệt của lớp xúc tác không được ủảm bảo.
Những sự khác nhau có thể xác định trong các điều kiện khác nhau như thay đổi
nhiệt độ, nồng độ cấu tử.
Hiệu ứng nhieọt của phản ứng có giá trị
mol/kcal18,22H

0
298
−=Δ

IV. Xúc tác của quá trình tổng hợp VA [3,4,10,11]
Người ta nghiên cứu xúc tác cho các trình tổng hợp vinyl axetat từ C
2
H
2
và
CH
3
COOH trong pha khí là các muối axetat của Zn, Cd, Bi, Hg hay Fe, Co, Ni,
Be, Ca, Ag trên chất mang là than hoạt tính. Vận tốc phản ứng của các axetat kim
loại trên được đo bằng phương pháp dòng tuần hoàn. Các xúc tác đã được dùng
nCH
2
= CHOCOCH
3
→ [- CH
2
- CH - ]n
OCOCH
3
trong quá trình tổng hợp vinyl axetat trong công nghiệp pha khí là: sunfat thủy
ngân, axetat kẽm… nhưng tốt hơn cả là axetat kẽm. Xúc tác được chuẩn bị bằng
cách ngâm tẩm axetat kẽm lên than hoạt tính có kích thước từ 3
÷
5 mm. Cứ 100
phần trọng lượng than ngâm 15 phần trọng lượng kim loại kẽm. Sau đó sấy khô ở

160
÷
170
0
C và đem sử dụng. Sau một thời gian hoạt động, hoạt tính của nó sẽ
giảm dần do một lượng nhựa bám trên bề mặt, vì vậy cần phải nâng nhiệt độ lên
210
÷
220
0
C. Nhưng nếu tăng nhiệt độ quá 230
0
C thì

xúc tác gần như bị mất hoạt
tính hoàn toàn.
V. Cơ chế phản ứng
C
2
H
2
+ CH
3
COOH
→
CH
2
= CHOCOCH
3

Do C
2
H
2
tác dụng với Zn thành phức chất
π
trung gian, và sau đó phức
π

trung gian này chuyển hoá thành VA và hoàn nguyên xúc tác.





Đây là quá trình xúc tác dị thể, sản phẩm cuối cùng là vinyl axetat, vinyl
axetat có khả năng kết hợp tiếp tục với axit axetic tạo thành etylen diaxetan, do vậy
sẽ xuất hiện một hệ phản ứng song song nối tiếp.


Giai đoạn đầu xảy ra với vận tốc lớn hơn nhiều so với giai đoạn thứ hai
VI. Phương pháp tách sản phẩm
Trong quá trình tổng hợp vinyl axetat từ C
2
H
2
và CH
3
COOH ngoài sản phẩm
chính là VA ra còn có những sản phẩm phụ và các tác nhân phản ứng (C

2
H
2
và
CH
3
COOH) chưa chuyển hoá hết. Do vậy cần phải tiến hành tách các sản phẩm
phụ và các tác nhân phản ứng. Người ta dùng phương pháp hấp thụ hay ngưng tụ
từng bậc để tách riêng C
2
H
2
ra khỏi hỗn hợp rồi cho tuần hoàn trở lại phản ứng.
Còn phần lỏng thu được sẽ chuyển qua hệ thống chưng cất, tại đây ta sẽ thu được
phân đoạn nhẹ, VA, CH
3
COOH dư (được tuần hoàn lại để phản ứng).

CH ≡ CH CH
2
= CHOCOCH
3
CH
3
- CH(OCOCH
3
)
+ HOOCH
3
+ CH

3
COOH
Zn
2+
(OCOCH
3
)
2
HC ≡ CH [CH = CHOCOCH
3
] →
→ Zn
2+
(OCOCH
3
)
2
-
+ CH
2
= CHOCOCH
3
+ C
2
H
2
Zn
2+
(OCOCH
3

)
2
-
Zn
+
OCOCH
3
-
Etylendiaxetat và cặn không bay hơi được đem đi xử lý. Để tránh được sự trùng
hợp của vinyl axetat cần cho thêm vào hydroquinol-trans khi đem tinh luyện.
VII. Thiết bị chính (thiết bị phản ứng)
Thiết bị phản ứng có chức năng thực hiện phản ứng vinyl hoá, đưa nhóm
vinyl vào phân tử axit axetic trên xúc tác là kẽm axetat mang trên than hoạt tính,
lớp xúc tác được đặt trong ống có đệm với kích thước các hạt đã định sẵn. Hỗn hợp
C
2
H
2
và CH
3
COOH được đưa vào thiết bị bốc hơi axetic. Sau đó đưa vào thiết bị
trao đổi nhiệt để đun nóng đến nhiệt độ cần thiết trước khi đưa vào thiết bị phản
ứng.
♦ Nguyên lý làm việc:
Hỗn hợp phản ứng đi từ trên xuống có nhiệt độ vào từ 180
÷
200
0
C, nửụực
laứm maựt coự T

vaứo
= 20
÷
25
0
C và T
ra
= 40
÷
45
0
C. Chọn thiết bị phản ứng dạng
ống chùm chế tạo bằng thép X18H10T (hình vẽ). Loại này tách nhiệt phản ứng
tốt, tránh hiện tượng quá nhiệt cuùc boọ, hiệu suất sản phẩm cao, dễ khống chế các
điều kiện nhiệt động, cấu tạo đơn giản, giá thành đầu tư rẻ.
Hình 3: thiết bị phản ứng