Thiết kế phân xưởng sản xuất vinyl axetat từ etylen với công suất 55.000 tấn/năm

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

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
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
CHƯƠNG II : Giới thiệu về sản phẩm vinyl axetat.---------------------- 27
I- Giới thiệu chung [4,12].-------------------------------------------------- 27
II- Tính chất vật lý [4,10,12].----------------------------------------------- 27
III- Tính chất hoá học [4,10,12].------------------------------------------- 29
IV-Phân loại, tiêu chuẩn, và bảo quản vinyl axetat [12].-------------- 33
V- Tình hình sản xuất và sử dụng vinyl axetat -------------------------- 35
1- Tình hình sản xuất vinyl axetat [4,10,11].---------------------- 35

2- Tình hình sử dụng vinyl axetat [4,11].--------------------------- 36
CHƯƠNG III : Giới thiệu các phương pháp sản xuất vinyl axetat------ 37
I- Giới thiệu chung [12].----------------------------------------------------- 37
II- Phương pháp tổng hợp VA từ etylen và axit axetic [10,12] ------- 37
1- Công nghệ tổng hợp VA từ C2H4 và CH3COOH trong
pha lỏng [10,12].-------------------------------------------------------38
1.1- Các phản ứng chính xảy ra trong quá trình.------------- 39
1.2- Các thông số kỹ thuật của quá trình.--------------------- 39
1.3- Sơ đồ công nghệ và nguyên lý hoạt động.-------------- 39
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 1 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

2- Công nghệ tổng hợp VA từ C2H4 và CH3COOH trong
pha khí (USI Chemicals) [10,12].------------------------------------ 41
2.1- Các thông số kỹ thuật của qúa trình.--------------------- 41
2.2- Sơ đồ công nghệ và nguyên lý hoạt động.-------------- 42
3- Công nghệ tổng hợp VA từ C2H4 và CH3COOH trong
pha khí (Hãng Hoechst – Bayer) [11]------------------------------- 44
Các thông số kỹ thuật của quá trình--------------------------------- 44
III- Phương pháp tổng hợp VA từ C2H2 và CH3COOH [12].----------- 44
1- Công nghệ tổng hợp VA từ C2H2 và CH3COOH trong
pha lỏng [4,10].--------------------------------------------------------- 45
2- Công nghệ tổng hợp VA từ C2H2 và CH3COOH trong
pha khí [1,4].------------------------------------------------------------ 48

IV-Các phương pháp sản xuất VA khác.---------------------------------- 55
1- Công nghệ tổng hợp VA từ etyliden diaxetat [10,11,12].----- 55
2- Công nghệ tổng hợp VA từ metyl axetat, CO2, và H2 [11].- - - 57
3- Phương pháp nhiệt phân etylen glycol diaxetat [11].---------57
4- Phương pháp tổng hợp VA từ CH3CHO và CH3COCl.--------- 58
5- Phương pháp tổng hợp VA từ CH2 = CH − Cl và CH3COONa. 58
6- Phương pháp tổng hợp VA từ isopropyl axetat và CH3CHO. 58
7- Phương pháp tổng hợp VA từ ClCH2 − CH2Cl và CH3COOH. 58
V-Lựa chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ.------------------- 58
Lựa chọn dây chuyền công nghệ.------------------------------------ 59
Thuyết minh dây chuyền công nghệ.-------------------------------- 59
VI- Kết luận tổng quan.---------------------------------------------------- 60
PHẦN II : Tính toán công nghệ.----------------------------------------------- 62
CHƯƠNG I : Tính cân bằng vật chất thiết bò phản ứng ------------------ 62
I- Các thông số kỹ thuật để tính toán ------------------------------------- 62
II- Xác đònh thời gian làm việc và năng suất của phân xưởng-------- 63
III- Tính lượng vật chất đi vào thiết bò phản ứng.----------------------- 64
IV- Tính lượng vật chất đi ra khỏi thiết bò phản ứng ------------------- 68
CHƯƠNG II : Tính cân bằng nhiệt lượng thiết bò phản ứng------------- 70
I- Tính nhiệt lượng mang vào thiết bò phản ứng: Qvào------------------- 71
1- Tính nhiệt dung riêng của các cấu tử đi vào
thiết bò phản ứng ở 1600C.----------------------------------------- 71
2- Tính nhiệt lượng mang vào thiết bò phản ứng: Qvào------------ 72
2.1- Nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào Q1--------------- 72
2.2- Nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang vào Q2-------------- 74
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 2 -

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

2.3- Nhiệt lượng do các phản ứng toả ra trong thiết bò
phản ứng Q3-------------------------------------------------- 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 Qra-------------------- 76
1- Tính nhiệt dung riêng của các sản phẩm ra khỏi thiết bò phản
ứng ở 1800C.------------------------------------------------------------- 76
2-Tính nhiệt lượng đi ra khỏi thiết bò phản ứng Qra---------------- 77
2.1-Nhiệt lượng do hỗn hợp khí sản phẩm đi ra Q4---------- 78
2.2- Nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang ra Q5---------------- 79
2.3- Nhiệt lượng toả ra môi trường xung quanh Q6---------- 79
CHƯƠNG III : Tính toán thiết bò chính.------------------------------------ 81
1- Xác đònh bề mặt truyền nhiệt cuả thiết bò phản ứng.--------- 81
2- Tính số ống truyền nhiệt.------------------------------------------ 83
3- Tính số ngăn của thiết bò phản ứng.----------------------------- 85
4- Tính đường kính trong thiết bò phản ứng.----------------------- 87
5- Tính bề dày của thân thiết bò phản ứng.------------------------- 87
6- Tính đáy và nắp thiết bò phản ứng.-----------------------------90
7- Tính chiều cao của thiết bò phản ứng.--------------------------- 91
8- Tính đường kính của ống dẫn.------------------------------------ 91
9- Chọn bích.----------------------------------------------------------- 92
PHẦN III : Thiết kế xây dựng ------------------------------------------------- 93
I - Giới thiệu chung.---------------------------------------------------------- 93
II- Các yêu cầu đối với đòa điểm xây dựng.------------------------------ 93
1- Yêu cầu chung về chọn đòa điểm xây dựng.-------------------- 93
2- Các yêu cầu về khu đất xây dựng.------------------------------- 94

3- Các yêu cầu về bảo vệ môi trường.------------------------------ 94
III- Phân tích tổng mặt bằng nhà máy.------------------------------------ 95
1- Nguyên tắc phân vùng.-------------------------------------------- 95
2- Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.------------------------------------98
3- Thiết kế nhà sản xuất.--------------------------------------------- 98
PHẦN IV : Tự động hoá trong phân xưởng.--------------------------------- 100
I - Mục đích và ý nghóa.----------------------------------------------------- 100
II- Các ký hiệu dùng trong tự động hoá.---------------------------------- 100
1- Các dạng tự động hoá.---------------------------------------------- 101
2- Cấu tạo của một số thiết bò tự động hoá.------------------------ 104
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 3 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

PHẦN V : An toàn lao động và phòng chống cháy nổ.-------------------- 106
1- Yêu cầu vệ sinh đối với mặt bằng nhà máy.------------------- 106
2- Yêu cầu về phòng chống cháy nổ trong nhà máy.------------- 106
3- Yêu cầu về an toàn giao thông trong nhà máy.---------------- 107
4- Những yêu cầu khác.----------------------------------------------- 108
Kết luận
---------------------------------------------------------------- 109
Tài liệu tham khảo -------------------------------------------------------------110
Phụ lục
 1 bảng vẽ dây chuyền chính.
 1 bảng vẽ thiết bò chính.

 1 bảng vẽ mặt bằng nhà máy.
 1 bảng vẽ mặt bằng và mặt cắt nhà sản xuất chính.

Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 4 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

MỞ ĐẦU

N

**

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.
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 5 -

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

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 3,8.106 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
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]
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 6 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

Etylen có công thức cấu tạo CH 2 = CH2, khối lượng phân tử M=28,052,
trên phạm vi thế giới etylen là một chất chiếm thể tích lớn nhất trong việc
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 nổi lên ở 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]
Etylen là một chất khí đứng đầu trong dãy đồng đẳng anken, không
màu, không mùi, hầu như không tan trong nước (ở 0 oC, 100 thể tích nước hòa
tan 0,25 thể tích khí etylen). Etylen hóa lỏng ở –105oC, tỷ trọng d420 =0,566.
Etylen có một số tính chất vật lý sau:
Nhiệt độ nóng chảy

: –169,15oC

Nhiệt độ sôi

: –103,71oC

Nhiệt độ tới hạn Tc

: 9,90oC

Áp suất tới hạn Pc

: 5,117Mpa

Tỷ trọng tới hạn

: 0,21g/cm3

Tỷ trọng
ở nhiệt độ sôi

: 0,57g/cm3

ở 0oC

: 0,34g/cm3

Tỷ trọng khí tại Tc và Pc

: 1,2603g/L

Tỷ trọng so với không khí

: 0,9686

Thể tích phân tử gam ở Tc và Pc

: 22,258L

Nhiệt nóng chảy

: 119,5KJ/Kg

Nhiệt trò

: 47,183KJ/Kg

Nhiệt hóa hơi
ở nhiệt độ sôi

: 488KJ/Kg

ở 0oC

: 191KJ/Kg

Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 7 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

Tỷ nhiệt
của chất lỏng tại nhiệt độ sôi

: 2,63KJ/Kg.K

của khí tại Tc

: 1,55

KJ/Kg.K

Entapi tạo thành

:

52,32KJ/mol

Entropi

:

0,220KJ/mol.K

ở nhiệt độ nóng chảy

:

36.10-4mPa.s

ở 0oC

:

93.10-4mPa.s

ở 150oC

:

143.10-4mPa.s

Độ nhớt của khí

Áp suất hơi
ở –150oC

: 0,002Mpa

ở nhiệt độ sôi

: 0,102Mpa

ở –50oC

: 1,10Mpa

ở 0oC

: 4,27Mpa

Điểm bốc cháy

: 425÷527oC

3-Tính chất hóa học:[5,17]
Etylen là một hrocacbon không no, lai hóa sp2 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.
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 H2:
Etylen cộng với H2 có xúc tác Pd tạo ra etan, phản ứng tỏa nhiệt.
CH2 = CH2 + H2

CH3 − CH3

0
∆H 298
= −30 Kcal

3.1.2-Cộng Br2:
Etylen cộng Br2 tạo ra đibrom etan, phản ứng tỏa nhiệt, hiệu suất 85%.
CH2 = CH2 + Br2

BrCH2 − CH2Br

0
∆H 298
= −27 Kcal

3.1.3-Cộng axit:
 Cộng axit HCl:
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 8 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

CH2 = CH2 + HCl

CH3 − CH2Cl

 Cộng axit H2SO4:
CH2 = CH2 + H2SO4

CH3 − CH2 − OSO3H

2CH2 = CH2 + H2SO4

(C2H5O)2SO2

 Cộng axit HOCl, HOBr:
CH2 = CH2 + HOCl

ClCH2 − CH2OH
Etylen clohiđrin

CH2 = CH2 + HOBr

BrCH2 − CH2OH
Etylen bromhiđrin

3.1.4-Cộng H2O:
Etylen cộng nước có H2SO4 làm xúc tác, nhiệt độ nhỏ hơn 170 0C tạo ra rượu
etylic.
CH2 = CH2 + H2O

H2SO4

<170oC

CH3 − CH2OH

Etylen cộng nước có γ-Al2O3 làm xúc tác, nhiệt độ 250÷260oC và áp suất
50÷80at tạo ra rượu etylic.
CH2 = CH2 + H2O
3.1.5-Cộng benzen:
CH2 = CH2 + C6H6

γ-Al2O3

250÷260oC
50÷80at

CH3 − CH2OH

AlCl3

C6H5CH2CH3
C6H5CH = CH2
-H2
80÷1000C
Quá trình thực hiện với sự có mặt của xúc tác ở dạng phức lỏng chứa
10÷12% AlCl3, 50÷60% benzen, 25÷30% polyankyl benzen. Nhiệt độ phản
ứng 80÷1000C.
3.1.6-Cộng Cl2:
 Tạo 1,2-dicloetan:
Cộng hợp etylen với clo được 1,2-dicloetan. Phản ứng xảy ra ở pha lỏng và
thường có FeCl3 làm xúc tác:
CH2 = CH2 + Cl2

0
ClCH2 − CH2Cl ∆H 298 = −185Kj / mol

Ngoài ra cũng có thể nhận được 1,2-dicloetan bằng phản ứng clo-oxy hóa
etylen và có mặt của xúc tác.
CH2 = CH2 + 2HCl + 0,5O2
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

0
ClCH2 − CH2Cl + H2O ∆H 298 = 240 Kj / mol

Trang - 9 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

 Tạo vinyl clorua.

+NaOH
CH2 = CHCl
-NaCl, -H2O
Phản ứng được thực hiện ở pha lỏng trong dung môi etanol, nhưng tiêu

CH2 = CH2 + Cl2

ClCH2 − CH2Cl

tốn NaOH và C2H5OH, đồng thời đòi hỏi 1,2-dicloetan phải có độ tinh khiết

cao 99,9%.
Nếu đun nóng ở 400 0C, CaCl2 nóng chảy làm xúc tác tạo được vinylclorua
với hiệu suất 65 ÷ 67%.
CH2 = CH2 + Cl2
3.2-Phản ứng oxy hóa:

4000C CH = CHCl + HCl
2
CaCl2 nc

3.2.1- Oxy hóa hoàn toàn:
CH2 = CH2 + 3O2

2CO2 + 2H2O

0
∆H 298
= −135KJ / mol

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.
CH2 = CH2 + 2KMnO4 + 2KOH

CH2 − CH2 + 2K2MnO4
OH

OH

 Oxy hóa etylen thành axetalđehit:

Etylen bò oxy hóa đến axetalđehit trong dung dòch HCl pha loãng chứa PdCl 2
và CuCl2. Thủy phân phức này cho axetalđehit và kim loại Pd.
C2H4 + PdCl2
Pd + CuCl2

[C2H4.PdCl2] +H O
2

CH3−C−H + Pd + 2HCl
O

2CuCl + PdCl2

Để có CuCl2 thì oxy hóa CuCl trong không khí hoặc oxy.
2CuCl + 2HCl + 0,5O2

2CuCl2 + H2O

Phản ứng tổng quát:
C2H4 + 0,5O2

CH3 − C −H

 Phản ứng oxy hóa etylen tạo

O

0
∆H 298
= −562 KCal / mol

etylen oxit:

xt Ag
0
200÷300
C
Phạm Hữu Linh lớp HD
K44 QN
0,7÷1,0Mpa
O

O

Trang - 10 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

CH2=CH2 + 0,5O2

0
CH2 − CH2 ∆H 298 = −108KJ / mol

5CH2=CH2

+ 5O2

4CH2 − CH2 + 2CO2 + H2O
O
 Phản ứng oxy hóa bởi SeO2:
CH2=CH2 + SeO2

OHC−CHO + H2Se
Glioxal

 Phản ứng oxy hóa bởi O3:
CH2=CH2 + O3

O
H2 C

+H2O

O

2HCHO + H2O2

CH2

O
 Phản ứng oxy hóa có mặt CH3COOH:
CH2=CH2 + CH3COOH + 0,5O2

CH2 = CHOCOCH3 + H2O
0
∆H 298
= −180 KJ / mol

3.3-Phản ứng trùng hợp:
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.
nCH2 = CH2

[ −CH2 − CH2− ]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:H2 =1:1) đi qua etylen ở nhiệt độ 50 ÷ 1000C và áp
suất 10Mpa với xúc tác Coban, phản ứng tỏa nhiệt mạnh.
CH2 = CH2 + CO + H2

CH3 − CH2 − CHO

∆Η 0298 = −117 Kj / mol

4-Phương pháp điều chế: [4] Có 4 phương pháp sản xuất etylen:
- Lấy etylen từ khí dầu mỏ và khí cốc.
- Nhiệt phân etan và propan.
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 11 -

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

- 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.
4.2-Nhiệt phân etan và propan:
Etan và propan bò nhiệt phân thành etylen theo phản ứng:
C2H6

C2H4 + H2

C3H8

C2H4 + CH4

(1)
(2)

Phản ứng (1) là phản ứng khử hydro, phản ứng (2) là phản ứng cracking bẻ
gãy liên kết C−C. Vì liên kết C−H bền hơn liên kết C−C nên phản ứng (1)
phải thực hiện ở nhiệt độ cao 900÷10000C. Phản ứng (2) thực hiện ở nhiệt độ
700÷8000C. Với điều kiện như vậy etylen kém bền dễ bò khử hro tiếp tục
biến thành axetylen, đứt liên kết C−C tạo thành metan và phân hủy tiếp tục
thành muội than.
Vì vậy phải lấy nhanh khí sản phẩm ra khỏi vùng phản ứng, giảm thời

gian tiếp xúc của etan và propan ở vùng nhiệt độ cao. Với etan chỉ cho xúc
tác 0,01giây ở vùng 10000C, với propan 0,06giây ở vùng 8500C. Nhưng như
vậy nung nóng khí trong thời gian ngắn rất khó khăn, thực hiện chế độ kỹ
thuật rất chính xác, nên người ta phải pha loãng khí để giảm áp suất riêng
phần của khí cacbuahro hay thực hiện quá trình dưới áp suất thấp.
Có 3 phương pháp nhiệt phân:
 Nhiệt phân đun nóng bên ngoài: tiến hành trong các lò ống, giống thiết bò
cracking nhiệt dầu mỏ, ống lò làm bằng thép chòu nhiệt crôm −molipden.
Hiệu suất chuyển hóa là 70% tính theo etylen. Sản phẩm đi ra dùng các tia
nước tưới vào để làm nguội đến 40 0C. Khí etylen đem làm sạch và khi cần
thiết phải đem phân riêng.

Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 12 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

 Nhiệt phân oxy hóa: cho thêm vào etan 30% thể tích oxy kỹ thuật, etan bò
oxy hóa tạo thành oxit cacbon. Phản ứng tỏa nhiệt để cung cấp nhiệt cho
phản ứng khử hro, do đó không cần nung nóng etan. Phản ứng:
C2H6

+ O2

2CO

+ 3H2 + 50Kcal

2C2H6

2C2H4 + 2H2 − 42Kcal

3C2H6 + O2

2C2H4 + 5H2 + 2CO + 8Kcal

Trong lò nhiệt phân có nhiều dây điện đốt nóng để tăng bề mặt tiếp xúc và
duy trì ơ û áp suất thấp 0,6 ÷ 5atm, nhiệt độ khí etylen ra khỏi lò là 8500C.
 Nhiệt phân dùng lớp đệm nung nóng chuyển động: lớp đệm có tác dụng là
chất mang nhiệt để cung cấp cho phản ứng nhiệt phân. Ưu điểm của phương
pháp này là khí tiếp xúc với vùng nhiệt độ cao trong thời gian rất ngắn.
Trong công nghiệp ít khi dùng etan hay propan nguyên chất để nhiệt
phân mà thường dùng hỗn hợp khí etan-propan. Sản phẩm thu được ở dạng
hỗn hợp khí, thành phần tùy thuộc nguyên liệu đem dùng, nhiệt độ và áp suất
khống chế trong thiết bò.

Bảng 1: Thành phần nguyên liệu và các thông số của quá trình.[4]
Thông số của
quá trình

Nguyên liệu
Hỗn hợp

Etan

Etan và oxy

Propan

Nhiệt độ, C

800

880

780

Etan-Propan
770

Áp suất, atm

2

0,5

2

3

H2

35,9

27,0

12,1

10,1

CH4

3,9

8,0

28,1

23,1

C2H4

33,1

31,0

25,2

23,8

C2H6

25,7

17,0

0,6

23,3

31,2

9,4

0

Thành phần khí,
(%thể tích)

C3H6
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 13 -


Đồ án tốt nghiệp
C3H8

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4
 1,4

CO

4,0

0,7

8,7

12,0

4.3-Khử nước của rượu etylic:
Phương pháp này hiện hay ít dùng vì rượu etylic là nguồn nguyên liệu
đắt tiền, chỉ dùng ở các nước không có các nguồn nguyên liệu khác để điều
chế etylen và yêu cầu etylen có độ sạch rất cao. Phản ứng khử nước của rượu
etylic có thể tiến hành theo 2 hướng: tạo thành etylen và tạo thành ete.
C2H5OH

C2H4 + H2O

2C2H5OH

C2H5OC2H5 + H2O

Nhiệt độ quá trình càng thấp thì lượng ete tạo ra càng nhiều. Khi dùng xúc
tác γ-Al2O3, nhiệt độ 350÷6000C thì rượu etylic phân hủy hoàn toàn thành
etylen.
Nếu dùng xúc tác H2SO4 và nhiệt độ lớn hơn 1700C cũng sẽ tạo thành etylen.
Tiến hành phản ứng trong thiết bò hình ống trong có chứa xúc tác. Sản phẩm
thu được đem làm lạnh, nước, ete, rượu sẽ ngưng tụ còn lại etylen đem đi làm
sạch và sấy.

Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 14 -

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

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 0C,
dùng xúc tác là Pd mang trên silicagen.
C2H2 + H2

C2H4 + 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 2H4 có nồng độ 12% trong hỗn hợp
khí. Dùng nước làm sạch etylen.
Trong khí sản phẩm gồm:
C2H2

: 0,2%

C2H6

: 3,0%

C2H4

: 63%

H2

: 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:
CH3 − CH2−Cl KOH đặc

CH2 = CH2

+ HCl

Br − CH2− CH2− Br + Zn

CH2 = CH2 + ZnBr2

CH2 = CH − COOH

CH2 = CH2 + CO2

5-Ứng dụng:[5,18]
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,PA,PVA,AS
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 15 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

(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÷200C.
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 3COOH, 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
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 0C, nhiệt độ sôi 117,90C 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
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 16 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

có mặt của nước ở nồng độ nhỏ hơn 0,1% thể tích làm giảm nhiệt độ nóng
chảy của axit axetic khoảng 0,20C.
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 0C.
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 2: Nhiệt độ đông đặc của dung dòch axit axetic. [7]
%khối
%khối
Nhiệt độ đông đặc,0C
Nhiệt độ đông đặc,0C
lượng
lượng
100
16,75
96,8
11,48
99,6
15,84
96,4
10,83
99,2
15,12
66,0
10,17
98,8
14,49
93,46
7,1
98,4
13,86
80,6
-7,4
98,0
13,25

50,6
-19,8
97,6
12,66
18,11
-6,3
97,2
12,09
Tỷ trọng của dung dòch axit axetic đạt cực đại ở khoảng nồng độ
77÷78% trọng lượng tại nhiệt độ 15 0C. Tỷ trọng của axit axetic tinh khiết là
một hàm phụ thuộc vào nhiệt độ và được cho trong bảng sau:
Bảng 3: Tỷ trọng của dung dòch axit axetic ở 1500C. [7]
%khối lượng
1
5
10
15
20
30
40
50

ρ,g/cm3
1,0070
1,0067
1,0142
1,0214
1,0284
1,0412
1,0523

1,0615

%khối lượng
60
70
80
90
95
97
99
100

ρ,g/cm3
1,0685
1,0733
1,0748
1,0713
1,0660
1,0625
1,0580
1,0550

Bảng 4: Sự phụ thuộc tỷ trọng axit axetic tinh khiết vào nhiệt độ. [7]
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 17 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

Nhiệt độ,0C
26,21

ρ,g/cm3
1,0420

Nhiệt độ,0C
97,42

ρ,g/cm3
0,9611

34,10

1,0324

106,70

0,9506

42,46

1,0246

117,52

0,9391

51,68

1,0134

129,86

0,9235

63,56

1,0007

139,52

0,9119

74,92

0,9875

145,60

0,9030

85,09

0,9761

156,40

0,8889

Bảng 5: Áp suất hơi axit axetic tinh khiết phụ thuộc vào nhiệt độ. [7]
Nhiệt độ,0C
0

P,mbar
4,7

Nhiệt độ,0C
150

P,mbar
2461,1

10

8,5

160

3160

20

15,7

170

4041

30

26,5

180

5091

40

45,3

190

6333

50

74,9

200

7813

60

117,7

210

9612

70

182,8

220

11733

80

269,4

230

14249

90

390,4

240

17057

100

555,3

250

20210

110

776,7

260

23854

118,2

1013

270

28077

130,0

1386,5

280

32801

140,0

1841,1

Bảng 6: Sức căng bề mặt của axit axetic phụ thuộc vào nhiệt độ. [7]
Nhiệt độ,0C
σ,mN/m

20,1
27,57

23,1
27,25

Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

26,9
26,96

42,3
25,36

61,8
23,46

87,5
20,86

Trang - 18 -

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

Bảng 7: Hằng số phân ly axit axetic. [7]
Nhiệt độ,0C
0
25
PKa
4,78
4,76
Một số tính chất vật lý của axit axetic.

50
4,79

Nhiệt dung riêng,Cp
Dạng khí ở 250C

: 1,110 J/g.K

Dạng lỏng ở 19,40C

: 2,043 J/g.K

Dạng tinh thể ở 1,50C

: 1,470 J/g.K

ở –175,80C

: 0,783 J/g.K

Độ nhớt
ở 200C

: 11,83 mPa.s

ở 250C

: 10,97 mPa.s

ở 400C

: 8,18 mPa.s

Entanpi tạo thành
∆H0(lỏng,250C)

: −484,50 KJ/mol

∆H0(hơi,250C)

: −432,25 KJ/mol

Nhiệt cháy,∆Hc(lỏng)

: −874,8 KJ/mol

Entropi

S0(lỏng,250C)

: 159,8 J/mol.K

S0(hơi,250C)

: 282,5 J/mol.K

Điểm chớp cháy cốc kín

: 430C

Điểm tự bốc cháy

: 4650C

Áp suất tới hạn,Pc

: 5,786 Mpa

Nhiệt độ tới hạn,Tc

: 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.

Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 19 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

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:
CH3−COOH + HOH

CH3COO− + H3O+

So với axit vô cơ, axit axetic là axit yếu, có hằng số axit:
[CH 3COO − ].[H 3O + ]
Ka =
= 1,76.10 −5
[CH 3COOH ]
Phản ứng với NaOH:
CH3COOH + NaOH

CH3COONa + H2O

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
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.
CH3COOH

+ C2H5OH

CH3COOC2H5 + H2O
Este etyl axetat

3.2.2-Tạo thành clorua axetyl:

Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 20 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

Axit axetic tác dụng với pentaclorua photpho, triclorua photpho, thionyl
clorua sẽ tạo thành clorua axetyl do sự thế nhóm −OH bằng nhóm −Cl.
CH3COOH + SOCl2
CH3COCl + SO2 + HCl
CH3COOH

+ PCl5

CH3COCl + POCl3 + HCl

3CH3COOH + PCl3

3 CH3COCl + H3PO3

3.3-Phản ứng decacboxyl hóa:
 Đối với axit axetic, khi đun nóng muối natri của nó với vôi tôi xút cho
metan.
CH3COOH

NaOH
CaO

CH4 + CO2

Dưới tác dụng của nhiệt độ, xúc tác MnO2 tạo ra axeton.
4000C
2CH3COOH

MnO2 CH3COCH3 + CO2 + H2O
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.
CH3COOH + Br2

P đỏ

BrCH2COOH + HBr

90÷1000C
ClCH2COOH + HCl
S
Tác dụng của photpho đỏ là làm chuyển hóa axit axetic thành α-bromua
CH3COOH + Cl2

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.
O
CH3oCOOH
+ NH3 axetic: CH3 − C
3.6-Tạ
thành anhrit

O
−H2O

CH3 − C

 Khi đun nóng ở nhiệt độ 700 ÷ 8000C với chất hút nước mạnh P 2O5, hai
4
phân tử axit axetic mất 1 phân tử nước tạo ra ONH
anhrit
axetic.
NH2

2CH3COOH

P2O5

(CH3CO)2O + H2O
700 ÷ 8000C

Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 21 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

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.
CH3COOH + Na

CH3COONa + 0,5H2

2CH3COOH Mn

(CH3COO)2Mn

+ H2

3.8-Tạo axit peraxetic:
Oxy hóa axit axetic bằng H2O2 tạo ra axit peraxetic.
CH3COOH

+ H2O2

CH3COOOH

+ H2O

Phản ứng này xảy ra với sự có mặt của xúc tác H 2SO4 (10 ÷ 20% trọng
lượng). Hiện nay người ta dùng axit peraxetic để điều chế các hợp chất
epoxy.
3.9-Tạo ra axeton phenol:
Khi cho hơi của hỗn hợp axit axetic và axit bezoic đi qua xúc tác ThO 2 hoặc
MnO2 ở 400 ÷ 5000C tạo ra axetôn phenol.
CH3COOH + C6H5COOH

C6H5COCH3 + CO2 + H2O

3.10-Tác dụng với axetylen:
 Axit axetic tác dụng với axetylen khi có mặt của xúc tác Hg ở 70 ÷ 800C sẽ
tạo thành etyliden diaxetat.
2CH3COOH + C2H2

CH3CH(OCOCH3)2

Khi đốt nóng etyliden diaxetat có mặt của xúc tác sẽ phân hủy thành
axetalđehit và anhrit axetic.
CH3CH(OCOCH3)2

CH3CHO + (CH3CO)2O

 Từ axit axetic và axetylen tạo ra este không no là vinyl axetat.
0
CH3COOH + C2H2
CH2 = CHOCOCH3 ∆H 298 = −28,3Kcal
3.11-Tác dụng với etylen:
Axit axetic tác dụng với etylen có mặt của oxy tạo thành vinyl axetat.

Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 22 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

CH3COOH + C2H4 + 0,5O2

CH2 = CHOCOCH3 + H2O

0
∆H 298
= −180 KJ / mol

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 8: Tình hình sử dụng axit axetic trên thế giới. [11]
Sử dụng,%
Anhrit axetic

Tây Âu
8

Axetat xenlulo

12

Este(EA,BA,AA

16

)

9

Mono cloaxetat

6

ATP

37

Vinyl axetat

12

Dệt, nhuộm
Các loại khác

Mỹ
6

Nhật Bản
4
18

10

9

12

5

2

11

10

27

52

26

3
5

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
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 23 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

Bảng 9: Tình hình sản xuất axit axetic ở các nước trên thế giới. [11]
Sản xuất,%
Oxy hóa axetalđehit
Oxy hóa butan và naphta
Từ etanol
Từ metanol
Các phương pháp khác
Sản phẩm(103 tấn/năm)
Khả

năng

sản

xuất(103

tấn/năm)

Tây Âu

Mỹ

Nhật Bản

45

20

52

16

17

6

5

-

-

34

62

42

-

1

-

955

1,200

330

1,245

1,450

540

960
1,175
330
Mức tiêu thụ(103 tấn/năm)
Vào năm 1984 thế giới đã sản xuất ra 4,4.10 6 tấn/năm axit axetic. Đến năm
1986 sản xuất ra 4,6.106 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:
CH3CHO

+ 0,5O2

CH3COOH

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,CO2).
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 ÷ 800C, 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 800C, để duy trì nhiệt độ như vậy trong tháp có đặt các
ống xoắn làm lạnh.
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 24 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

Quá trình oxy hóa axetalđehit xảy ra theo cơ chế gốc chuỗi tự do.
O
(1). CH3 − C

+ R

O

CH3 − C• + RH

•

H
O
(2).CH3 − C• + O2

O
CH3 − C

O

O

(3).CH3 − C

+ CH3 − C

OO•

O

OOH

O

CH3 − C

H

O
(4).CH3 − C

OO•

O

+ CH3 − C

CH3 − C

H

+

CH3 −C•

OOH
O
CH3 OH
C

O − O

H

+

+

O

O

OH
CH3 − C

+ CH3 − O

OH

O−

C

CH3 − C

+

O−

OH
5.2 -Oxy hóa n−butan trong pha lỏng:

CH3 − C

H

O

O
C4H10 + 5/ 2 O2

O
0
1800C
H 298
= −420 KJ / mol
+ H−2OO −∆C
CH3 − C 2CH3COOH
+ CH
2CH3 − C
3
4,5 ÷ 5MPa
OH
H
Sản phẩm oxy hó
a có thành phần phức tạp,ngoài axit axetic còn có axit
OH
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:
Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN

Trang - 25 -