Đồ án tốt nghiệp thiết kế phân xưởng sản xuất VINYL AXETAT từ C2H4

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

PHẦN I
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I:

GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
VINYL AXETAT TỪ ETYLEN

I-Giới thiệu,tính chất vật lý,tính chất hóa học,các phương pháp
sản xuất và ứng dụng của Etylen:
1-Giới thiệu:[9]
Etylen có công thức cấu tạo CH2 = 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.Nếu amoniac được xem như là một chất hóa dầu bởi vì nguyên
tử hidro của nó thường được lấy từ khí thiên nhiên,thì etylen là hợp chất thứ
hai.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 tái sinh từ cốc,thậm chí
từ khí và một số nguồn khác.Etylen nỗi 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 đã sản xuất etylen đạt 17543000 tấn và
cũng năm này cả thế giới đã sản xuất được 47565000 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
PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 1 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

Tỷ trọng so với không khí
Thể tích phân tử gam ở Tc và Pc

Nhiệt nóng chảy
Nhiệt trò
Nhiệt hóa hơi
ở nhiệt độ sôi
ở 0oC
Tỷ nhiệt
của chất lỏng tại nhiệt độ sôi
của khí tại Tc
Entapi tạo thành
Entropi
Độ nhớt của khí
ở nhiệt độ nóng chảy
ở 0oC
ở 150oC
Áp suất hơi
ở –150oC
ở nhiệt độ sôi
ở –50oC
ở 0oC
Điểm bốc cháy

:
:
:
:

0,9686
22,258L
119,5KJ/Kg
47,183KJ/Kg

: 488KJ/Kg
: 191KJ/Kg
: 2,63KJ/Kg.K
: 1,55KJ/Kg.K
: 52,32KJ/mol
: 0,220KJ/mol.K
:
:
:

36.10-4mPa.s
93.10-4mPa.s
143.10-4mPa.s

:
:
:
:
:

0,002Mpa
0,102Mpa
1,10Mpa
4,27Mpa
425÷527oC

3-Tính chất hóa học:[5,17]
Etylen có công thức cấu tạo CH2=CH2 ,nó 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.
0
∆H 298
= −30 Kcal
CH2 = CH2 + H2
CH3 − CH3

3.1.2-Cộng Br2:

Etylen cộng Br2 tạo ra đibrom etan,phản ứng tỏa nhiệt,hiệu suất 85%.
PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 2 -


Đồ án tốt nghiệp
CH2 = CH2 + Br2

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4
BrCH2 − CH2Br

0
∆H 298
= −27Kcal

3.1.3-Cộng axit:

♦Cộng axit HCl:

CH2 = CH2 + HCl
♦Cộng axit H2SO4:
CH2 = CH2 + H2SO4
2CH2 = CH2 + H2SO4
♦Cộng axit HOCl,HOBr:
CH2 = CH2 + HOCl
CH2 = CH2 + HOBr

CH3 − CH2Cl

3.1.4-Cộng H2O:

CH3− CH2 − OSO3H
(C2H5O)2SO2
ClCH2 − CH2OH
BrCH2 − CH2OH

Etylen cộng nước có H 2SO4 làm xúc tác,nhiệt độ nhỏ hơn 170 0C tạo ra rượu
etylic.
H2SO4
CH2 = CH2 + H2O

CH3 − CH2OH
<170oC
Etylen cộng nước có γ-Al2O3 làm xúc tác,nhiệt độ 250÷260 oC và áp suất
50÷80at tạo ra rượu etylic.
γ-Al2O3
CH2 = CH2 + H2O
CH3 − CH2OH
250÷260oC
3.1.5-Cộng Benzen: 50÷80at
AlCl3
CH2 = CH2 + C6H6
C6H5CH2CH3
-H2
80÷1000C

C6H5CH=CH2

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-Phản ứng clohiđrin hóa:
Đây là phản ứng của etylen với halogen(chủ yếu là clo) trong nước để tạo
thành các dẫn xuất halogen hiđrin nghóa là tạo ra sản phẩm vừa có nhóm clo
vừa có nhóm OH trong phân tử,sau đó nếu có xúc tác KOH sẽ tạo ra oxit
etylen.
KOH
CH2 = CH2 + Cl2 + H2O-HCl
ClCH2− CH2OH
CH2 − CH2

Etylen clohiđrin
O

3.1.7-Cộng Cl2:

♦Tạo 1,2-dicloetan:

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 3 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

Cộng hợp etylen với clo được 1,2-dicloetan.Phản ứng xẩy ra ở pha lỏng và
thường có FeCl3 làm xúc tác:
0
CH2 = CH2 + Cl2
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.
0
CH2 = CH2 + 2HCl + 0,5O2
ClCH2 − CH2Cl + H2O ∆H 298 = 240 Kj / mol
♦Tạo vinyl clorua.
CH2 = CH2 +Cl2

ClCH2 − CH2Cl

+NaOH CH = CHCl
2
-NaCl, -H2O

Phản ứng được thực hiện ở pha lỏng trong dung môi etanol, nhưng tiêu tốn
NaOH và C2H5OH, đồng thời đòi hỏi 1,2-dicloetan phải có độ tinh khiết cao
99,9%.
Nếu đun nóng ở 4000C, CaCl2 nóng chảy làm xúc tác tạo được
vinylclorua với hiệu suất
65 ÷67%.
0
400
C
CH2 = CH2 +Cl2
CH2 = CHCl + HCl
CaCl2 nc

3.2-Phản ứng oxy hóa:
3.2.1-Oxy hóa hoàn toàn:
CH2 = CH2 + 3O2

2CO2 + 2H2O

0
∆H 298
= −135KJ / mol

3.2.2-Oxy hóa không hoàn:
♦Etylen bih oxy hóa bởi tác nhân oxy hóa mạnh kalipemanganat trong dung

dòch KOH tạo ra etylen glycol.
CH2 = CH2 + 2K2MnO4
CH2 = CH2 + 2KMnO4 + 2KOH
OH

OH

♦Oxy hóa etylen thành axetalđehit:
Etylen bò oxy hóa đến axetalđehit trong dung dòch HCl pha loãng chứa
clorua Pd và clorua Cu.Thủy phân phức này cho axetalđehit và kim loại Pd.
C2H4 + PdCl2
[C2H4.PdCl2] +H O
CH3−C−H + Pd + 2HCl
2

O
Pd + CuCl2
2CuCl + PdCl2
Để có CuCl2 thì oxy hóa CuCl trong không khí hoặc oxy.
2CuCl + 2HCl + 0,5O2
2CuCl2 + H2O
Phản ứng tổng quát:
0
∆H 298
= −562 KCal / mol
C2H4 + 0,5O2
CH3−C−H
O
PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 4 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

♦Phản ứng oxy hóa etylen tạo etylen oxit:
xt Ag
0
CH2=CH2 + 0,5O2
CH2 = CH2 ∆H 298 = −108KJ / mol
0
200÷300 C
O
0,7÷1,0Mpa
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
O
H2C

O

+H2O

2HCHO + H2O2

CH2

♦Phản ứng oxy hóa CH3COOH:
CH2=CH2 + CH3COOH + 0,5O2
0
∆H 298
= −180 KJ / mol

CH2 = CHOCOCH3 + H2O

3.3-Phản ứng trùng hợp:
Một trong những phản ứng quan trọng nhất trong kó thuật hiện nay là phản
ứng trùng hợp tạo ra các polyme. Quá trình tỏa nhiệt mạnh, etylen tỏa nhiệt
lớn nhất trong trường hợp ở thể khí là 800 cal/g.
nCH2 = CH2
[ −CH2 − CH2− ]n
(Poly etylen)
Polyme này có giá trò cao trong đời sống: Nhựa, vải tổng hợp...

3.4-Phản ứng tổng hợp oxo:
Tổng hợp oxo là tổng hợp các anđehit hay xêton từ oxit cacbon và
hiđro.Etylen thực hiện phản ứng tổng hợp oxo tạo ra andehit propanic bằng
cách phóng khí than ướt(CO:H 2 =1:1) đi qua etylen ở nhiệt độ 50 ÷ 1000C và
áp suất 10Mpa với xúc tác Coban,phản ứng tỏa nhiệt mạnh.

CH2 = CH2 + Co + H2
CH3 − CH2 − CHO ∆Η 0298 = −117Kj / mol

3-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.
- Khử nước của rượu etylic.
- Hydro hóa axetylen.
3.1-Lấy etylen từ khí dầu mỏ và khí cốc:
PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN
O

Trang - 5 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

Phương pháp này đơn giản nhất, thực hiện các quá trình ngưng tụ,hấp thụ và
tinh luyện để tách riêng etylen.

3.2-Nhiệt phân etan và propan:
Etan và propan bò nhiệt phân thành etylen theo phản ứng:
C2H6
C2H4 + H2 (1)
C3H8
C2H4 + CH4 (2)
Phản ứng (1) là phản ứng khử hydro, phản ứng (2) là phản ứng crackiang 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,giản 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 gây khó khăn cho việc nung nóng khí trong thời gian rất ngắn,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 đung 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.70%
etan tham gia phản ứng sau khi đi vào thiết bò.Sản phẩm đi ra dùng các tia
nước tưới vào để làm nguội đến 400C.Khí etylen đem làm sạch và khi cần
thiết phải đem phân riêng.
♦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
2C2H6

2CO + 3H2 + 50Kcal
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.

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 6 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

♦Nhiệt phân dùng lớp điện nung nóng chuyển động:lớp điện 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 khi 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
Nhiệt độ,0C
p suất,atm
Thành phần khí,
%thể tích
H2
CH4
C2H4
C2H6
C3H6

C3H8
CO

Etan

Nguyên liệu
Etan và oxy Propan

800
2

880
0,5

780
2

Hỗn hợp
Etan-Propan
770
3

35,9
3,9
33,1
25,7

27,0
8,0
31,0

17,0

 1,4

4,0
12,0

12,1
28,1
25,2
0,6
31,2
0,7

10,1
23,1
23,8
23,3
9,4
8,7

3.3-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.

3.4-Hro hóa axetylen:
PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 7 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

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
2500C,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.
Thiết bò hro hóa hình trụ,đường kính 2,8m cao 8,4m,trong đặt 3 tấm
lưới,trên lưới đổ lớp xúc tác dày 20÷25cm. Sau 3÷4 tháng làm việc,axetylen
bò trùng hợp bao phủ trên bề mặt xúc tác làm cho nó giảm hoạt tính.Dùng
hơi và không khí nóng 6000C thổi vào để tái sinh xúc tác.

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 = CH − COOH

CH2 = CH2 + ZnBr2
CH2 = CH2 + CO2

4-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 cản 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 xẩy
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 monomer 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
(nhựa
Acrylonitril
Styren),ABS(nhựa
Acylonitril butadien),
PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 8 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

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 lữa sáng hơn ngọn lữa mêtan,tạo thành khí CO 2
và hơi nước.Hỗn hợp etylen và oxy là hỗn hợp nỗ 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 ở18÷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 công thức hóa học CH 3COOH,có trọng 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 gấm 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 axtic tổng hợp nhiều nhất là Mỹ,Tây
Âu,Nhật Bản,Canada và Mexico.Tổng công suất của các nhà máy sản xuất
axit axêtic tại các nước này đạt 4 triệu tấnnăm.Axit axêticđược 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:[3,7]
Axit axêtic có nhiệt độ nóng chảy 16,66 0C,nhiệt độ sôi 117,90C ở áp suất
101,3Kpa. Axit axêtic 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 axêtic đóng rắn(chứa<1% nước) có tính hút ẩm mạnh.Sự có
mặt của nước ở nồng độ nhỏ hơn 0,1% thể tích làm giảm nhiệt độ nóng chảy
của axit axetic khoảng 0,20C.
Axit axêtic 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.
PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 9 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

Axit axêticcó 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 dạng 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
Nhiệt độ đông
Nhiệt độ đông đặc,0C %khối lượng
lượng
đặc,0C
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 150C.Tỷ trọng của axit axetic tinh khiết là một hàm
phụ thuộc vào nhiệt độ và được cho trong bảng sản phẩm.

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 10 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

Bảng 3:Tỷ trọng của dung dòch axit axetic ở 150C [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].
Nhiệt độ,0C
26,21
34,10
42,46
51,68
63,56
74,92
85,09

ρ,g/cm3
1,0420
1,0324
1,0246
1,0134
1,0007
0,9875
0,9761

Nhiệt độ,0C
97,42

106,70
117,52
129,86
139,52
145,60
156,40

ρ,g/cm3
0,9611
0,9506
0,9391
0,9235
0,9119
0,9030
0,8889

Bảng 5:Áp suất hơi axit axetic tinh khiết phụ thuộc vào nhiệt độ [7].
Nhiệt độ,0C
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110

118,2
130,0
140,0

P,mbar
4,7
8,5
15,7
26,5
45,3
74,9
117,7
182,8
269,4
390,4
555,3
776,7
1013
1386,5
1841,1

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Nhiệt độ,0C
150
160
170
180
190
200

210
220
230
240
250
260
270
280

P,mbar
2461,1
3160
4041
5091
6333
7813
9612
11733
14249
17057
20210
23854
28077
32801

Trang - 11 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

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

20,1

23,1

26,9

42,3

61,8

87,5

27,57

27,25

26,96

25,36

23,46

20,86

Bảng 7:Hằng số phân ly axit axetic [7].
Nhiệt độ,0C
PKa

0
4,78

25
4,76

50
4,79

Một số tính chất vật lý của axit axetic.
Nhiệt dung riêng,Cp
Dạng khí ở 250C
Dạng lỏng ở 19,40C
Dạng tinh thể ở 1,50C
ở –175,80C
Độ nhớt
ở 200C
ở 250C
ở 400C
Entanpi tạo thành
∆H0(lỏng,250C)
∆H0(hơi,250C)
Nhiệt cháy,∆Hc(lỏng)
Entropi
S0(lỏng,250C)

S0(hơi,250C)
Điểm chớp cháy cốc kín
Điểm tự bốc cháy
Áp suất tới hạn,Pc
Nhiệt độ tới hạn,Tc

: 1,110 J/g.K
: 2,043 J/g.K
: 1,470 J/g.K
: 0,783 J/g.K
: 11,83 mPa.s
: 10,97 mPa.s
: 8,18 mPa.s
: −484,50 KJ/mol
: −432,25 KJ/mol
: −874,8 KJ/mol
: 159,8 J/mol.K
: 282,5 J/mol.K
: 430C
: 4650C
: 5,786 Mpa
: 592,71K

3-Tính chất hóa học:[3,5]
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:

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 12 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

♦Phản ứng kéo theo sự đứt liên kết O−H.
♦Phản ứng xẩy ra ở nguyên tử C của nhóam cacboxyl.Đa số phản ứng loại
này là sự tấn công nucleophyl của tác nhân X vào nguyên tử cacbon của
nhóm cacboxyl,tiếp theo xẩy ra sự đứt liên kết C− H tạo thành este,akyl
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 cô 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

CH3COOONa + H2O

3.2-Phản ứng xẩy 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 axxetat

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 13 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

3.2.2-Tạo thành clorua axetyl:
Axit axetic tác dụng với pentaclorua photpho,triclorua photpho,thionyl
clorua sẽ tạo thành clorua axetyl do sự thế nhóm −OH bằng nhóm −Cl.

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
mêtan.Vôi tôi xút có tác dụng làm bình thủy tinh không bò vở do phản ứng
tỏa nhiệt mạnh.
NaOH
CH3COOH
CH4 + CO2
CaO
Dưới tác dụng của nhiệt0 độ,xúc tác MnO2 tạo ra Axetôn.
T
2CH3COOH
CH3COCH3 + CO2 + H2O
MnO2
♦Khi có mặt xúc tác Liti-nhôm hro,có thể khử hóa axit axetic tạo thành
rượu etylic.
LiAlH4
CH3COOH
CH3CH2OH
+
H ,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
0
CH3COOH + Cl2 90÷100 CClCH2COOH + HCl
S
Tác dụng của Photpho đỏ là làm chuyển hóa axit axetic thành α-bromua
axetyl,chất này dưới tác dụng của xúc tác axit tạo điều kiện cho halogen tấn
công vào.

3.5-Tạo thành Axetamit:
Khi đung nóng axit axetic với amoniac tạo thành muối amoni axetyl,sau đó
phản ứng tiếp theo tạo thành axetamit.

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 14 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4
O

CH3COOH + NH3

CH3 − C

ONH4

O
−H2O

CH3 − C

NH2

3.6-Tạo thành Anhrit axetic:
♦Khi đung nóng ở nhiệt độ 700 ÷ 8000C với chất hút nước mạnh P 2O5,hai
phân tử axit axetic mất 1 phân tử nước tạo ra anhrit axetic.
2CH3COOH

P2O5

(CH3CO)2O + H2O
700 ÷ 800 C
♦Khi cho hơi axit axetic qua xúc tác oxyt hay cacbonat Ca,Ba,Mg... ở nhiệt
độ 4000C ta được axetôn.
2CH3COOH
(CH3)2CO + CO2 + H2O
0
400 C
0

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 xẫy 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 Axetôn phenol:
Khi cho hơi của hỗn hợp axit axetic và axit bezoic đi qua xác tác ThO 2 hoặc
MnO2 ở 400 ÷ 5000C tạo ra axetôn phenol.
CH3COOH + C6H5COOH
C6H5COCH3 + CO2 + H2O
Axetôn phenol có mùi dễ chòu được sử dụng trong công nghiệp hương liệu
để sản xuất xà phòng.

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 15 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

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.
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
Axetat xenlulo
Este(EA,BA,AA)
Mono cloaxetat
ATP
Vinyl axetat
Dệt,nhuộm
Các loại khác

Tây Âu
8
12
16
9
6
37

12

Mỹ
6
10
12
2
10
52
3
5

Nhật Bản

4
18
9
5
11
27

26

5-Điều chế axit axetic:[3,4,7,11]
Axit axetic được dùng rộng rãi trong công nghiệp,đời sống và y học.Công
nghiệp sản xuất axit axêtic 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

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 16 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

càng lớn đòi hỏi phải sản xuất theo phương pháp tổng hợp.Có các phương
pháp chính sau:
♦Oxy hóa axetalđehit.
♦Tổng hợp từ oxit cacbon và rượu metylic.
♦Oxy hóa hro cacbon butan,naphta.

Bảng 9:Tình hình sản xuất axit axetic ở các nước trên thế giới [11]

Sản xuất,%
Tây Âu
Mỹ
Nhật Bản
Oxy hóa axetalđehit
45
20
52
Oxy hóa butan và naphta
16
17
6
Từ etanol
5
Từ metanol
34
62
42
Các phương pháp khác
1
Sản phẩm(103 tấn/năm)
955
1,200
330
Khả
năng
sản

xuất(103
1,245
1,450
540
tấn/năm)
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
Cơ chế:
♦Đầu tiên tạo thành peroxit axetyl.
O
CH3CHO + O2 CH3 − C
− OH
Peroxyt axetyl kém bền dễ phân hủy thành O
axit
axetic.
O
CH3 − C
CH3 COOH + O

O − OH

Oxy nguyên tử tiếp tục oxy hóa axetalđhit thành axit axetic.
CH3CHO + O
CH3COOH
Phản ứng phân hủy peroxyt axetyl tỏa nhiệt mạnh có thể gây nổ.Vì vậy
trong thời gian oxy hóa axetalđehit không nên để tích tụ nhiều peroxyt
axetyl mà phải tính toán các yếu tố sau:trạng thái pha,xúc tác,nhiệt độ,áp
suất,độ sạch của nguyên liệu và vật liệu làm thiết bò.

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 17 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

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 xẩy 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 xẩy 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.
Cơ chế :
Quá trình oxy hóa axetalđehit xẩy ra theo cơ chế gốc chuỗi tự do.

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 18 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4
O

O

(1). CH3 − C

+ R

CH3 − C

•

H
O
•
(2).CH3 − C + O2

O
CH3 − C

O
(3).CH3 − C
O
(4).CH3 − C

OO

OO•

O
+ CH3 − C
•

O

O

O

CH3 − C

+ CH3 −C
OOH
O
CH3 OH
CH3 − C

C
O −O
H

H

O
+ CH3 − C
OOH
H

O
CH3 − C

+ RH

•

O
+ CH3 − O
−

OH

CH3 − C

C
H +

•

OH

+ CH3 − C
+ OH
O
−

O
O
+ CH3 − O − C
H

CH3 − C
OH

5.2-Đi từ Axetylen,Etylen:
CH ≡ CH

+

H2O

CH2 = CH2 + 0,5O2
CH2 = CH2 + H2O

O
2CH3 −C
OH

CH3CHO

+ 0,5O2

CH3COOH

CH3CHO

+ 0,5O2

CH3COOH

CH3CH2OH

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

− H2

CH3CHO

+ 0,5O2

CH3COOH

Trang - 19 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

5.3-Oxy hóa n−Butan trong pha lỏng:
1800C
0
C4H10 + 5/ 2 O24,5 ÷ 5MPa 2CH3COOH + H2O ∆H 298 = −420 KJ / mol
Sản phẩm oxy hóa có thành phần phức tạp,ngoài axit axetic còn có axit
fomic,axit propanoic ... các hợp chất chứa oxy khác.Hiệu suất CO x:17% ;
este và xêton:22% ; axit axetic : 57% ; axit axetic và propanoic :4%.

5.4-Sản xuất axit axetic từ Oxit cacbon và Metanol:
♦Năm 1913,hãng BASF đã thiết kế quá trình sản xuất axit axetic từ metanol
và CO ở nhiệt độ phản ứng là 2500C,áp suất 70Mpa.
0
∆H 298
= −138,6 KJ / mol
CH3OH + CO
CH3COOH
Xúc tác cho quá trình :Co(CO)8 ,xúc tác chứa Co này được hoạt hóa bằng
axit HI.
BASSF đã sử dụng xúc tác phức Co thu được axit axetic vào các năm như
sau:
1960 : 3600 tấn/năm.
1964 : 10000 tấn/năm.
1970 : 35000 tấn/năm.
1981 : 45000 tấn/năm.
Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào hiệu suất hơi riêng phần của CO và nồng độ
metanol.Hiệu suất chuyển hóa axit axetic đạt 90% với metanol và 70% đối
với CO.
Cơ chế:
(1).Co2(CO)8 + H2O + CO

2Co(CO)4H + CO2
(2).CH3OH

+ HI

(3).HCo(CO)4

CH3I
H+

(4).[Co(CO)4]− + CH3I
(5).CH3Co(CO)4
O
(6).CH3 − C

+ CO

O
(7).CH3 − C

+ HI

+ H2 O

+ [Co(CO)4]−

CH3Co(CO)4 + I−
CH3CO − Co(CO)3
O

Co(CO)3

Co(CO)4

CH3 − C

CH3COI

Co(CO)4
+ H+ + [Co(CO)4]−

Sản phẩ
m phụ
của quá+trình
này là CH4,CHCH
(8).CH
COI
H2 O
COOH
+ HI 2,C2H5COOH,
3CHO,C
2H5OH,CO
3
3
PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 20 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

alkyl axetat,2− etyl− 1− butanol.Khoảng 3,5% nất mát dưới dạng CH 4;4,5%
ở dạng sản phẩm lỏng;2% ở dạng khí thải;khoảng 10%CO nguyên liệu biến
đổi thành CO2 theo phản ứng:
(9).CO + H2O
CO2 + H2
♦Đến năm 1968 hãng Monsanto công bố khám phá mới là sản xuất axit
axetic từ oxit cacbon và metanol dùng xúc tác phức Rh,axit HI làm chất hoạt
hóa,quá trình này tiến hành ở điều kiện êm dòu là nhiệt độ phản ứng
1800C,áp suất 3Mpa,hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác cao gấp 100 lần so
với dùng xúc tác Co.Qúa trình sử dụng xúc tác này vào năm 1970 ở thành
phố Texas−Mỹ với năng suất thu được axit axetic là 135000 tấn/năm.Đến
năm 1975 tăng năng suất lên 180000 tấn/năm.
Ở áp suất thường,hiệu suất chuyển hóa là 99% với metanol và 90% với
oxit cacbon.

III-Tính chất vật lý,tính chất hóa học,vai trò trong công nghiệp
và phương pháp điều chế Oxi:[16]
1-Tính chất vật lý:
Phân tử oxi ở trạng thái khí,lỏng và rắn đều ở trạng thái thuận từ.Do đó
0
0
trong phân tử có electron độc thân.Phân tử oxi ít bò phân cực, tnc = −218,9 C
0
0
và ts = −183 C .Ở điều kiện thường oxi là khí không màu,không mùi,không
vò,hơi nặng hơn không khí.Ở trạng thái lỏng oxi có màu xanh lam và nặng
hơn nước.Khí oxi tan ít trong nước nhưng tan nhiều trong một số dung môi

hữu cơ.Một lít nước ở 200C hòa tan 31ml khí oxi,độ hòa tan của oxi trong
nước giảm xuống khi nhiệt độ tăng lên.Khí oxi còn có thể tan trong một số
kim loại nóng chảy nà độ tan của oxi ở trong đó cũng giảm xuống khi nhiệt
độ tăng lên.

2-Tính chất hóa học:
Oxi là một trong những nguyên tố phi kim điển hình.Nó tác dụng trực tiếp ở
nhiệt độ thường và ở nhiệt độ cao với hầu hết các nguyên tố trừ halogen,khí
hiếm,và một số kim loại q.Tuy nhiên một số nguyên tố phản ứng mãnh
liệt với oxi ở nhiệt độ cao lại không phản ứng với oxi ở nhiệt độ thấp vì lý
do độ bền của phân tử oxi.Muốn thực hiện được những phản ứng đó phải đốt
nóng nguyên tố đến những nhiệt độ nhất đònh để phản ứng bắt đầu xẩy ra và
sau đó tự duy trì nhờ nhiệt độ do phản ứng phát ra.Nhiệt độ đó gọi là nhiệt
độ tự bốc cháy
.Nhiệt độ bốc cháy trong oxi nguyên chất thấp hơn trong
không khí khoảng 500C.Phản ứng cháy trong oxi nguyên chất thấp hơn trong
không khí vì trong trường hợp sau một phần nhiệt đã được đốt nóng những
phân tử Nitơ không tham gia vào phản ứng.
Oxi cũng có thể đốt cháy nhiều hợp chất hữu cơ.Những phản ứng cháy
đó phát nhiệt nhiều,sinh ra ngọn lữa sáng.Tuy nhiên cũng có những phản
PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 21 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

ứng cháy xẩy ra chậm trong các điều kiện thường.Ví dụ như quá trinh gó của

kim loại hay qúa trình thối rữa các chất hữu cơ của sinh vật.

3-Vai trò của Oxi trong công nghiệp:

Trong kỹ thuật Oxi chủ yếu được sử dụng cùng với hiđro và nhất là
Axetylen trong việc tạo ra nhiệt độ cao để hàn cắt kim loại.Đèn xì HiđroOxi có nhiệt độ 25000C và đèn xì Axetylen- Oxi có nhiệt độ 30000C.
Oxi cũng được dùng nhiều trong ngành công nghiệp hóa học và y
học.Ngày nay Oxi được sử dụng nhiều để cho thêm vào không khí thổi vào
các lò luyện gang và lò luyện thép.

4-Điều chế:

Trong công nghiệp,Oxi cùng với Hiđro có thể điều chế bằng cách điệân phân
nước.Tuy nhiên phương pháp công nghiệp được sử dụng phổ biến là chưng
cất phân đoạn không khí lỏng.Sản phẩm thu được là Nitơ,Oxi và các khí
hiếm.
Không khí mới được hóa lỏng vào gần cuối thế kỹ 19.Trước khi hóa
lỏng,không khí được làm sạch ở áp suất 100 ÷ 200atm(trong máy nén) rồi
chia làm 2 phần:một phần không khí nén được làm lạnh bằng cách giảm đột
ngột áp suất,không khí lạnh này được dùng để làm lạnh phần không khí nén
còn lại(trong máy trao đổi nhiệt).Quá trình nén khí rồi dãn khí như vậy được
lặp đi lặp lại nhiều lần trong một thiết bò hoạt động liên tục làm cho không
khí hóa lỏng.
Để tách riêng Oxi và Nitơ ở trong không khí lỏng,người ta dùng cột
chưng cất phân đoạn.Chức năng của cột đó là tạo nên một dòng hơi đi lên
trên và một dòng lỏng chảy từ trên xuống.Nhờ cấu tạo của các đóa ở trong
cột chưng cất phân đoạn,dòng hơi và dòng lỏng tiếp xúc mật thiết với
nhau,đảm bảo sự trao đổi thường xuyên của các phân tử.Những phân tử của
chất có nhiệt độ sôi thấp hơn(ở đây là Nitơ) đi vào dòng lỏng.Cột làm việc
liên tục và với cột có nhiều đóa,việc tách riêng hai chất càng hoàn toàn.Ở

đây khí Nitơ bay ra ở phía trên của cột,còn oxi lỏng chảy ra phía dưới.

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 22 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

CHƯƠNG II

GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VINYL AXETAT

I-Giới thiệu chung:[4,15]
Vinyl axetat có công thức cấu tạo CH 2 = CH − O −COCH3,khối lượng phân
tử M=86,091,gọi tắt là VA,là một trong những monomer quan trọng trong
công nghiệp chất dẻo và sợi tổng hợp vinylen.VA còn được dùng để sản
xuất sơn,keo dáng có độ bền cao,bền với hóa chất và các chất oxy hóa khác.
VA được biết vào năm 1912 trong quá trình điều chế etyliđen điaxetat
từ axetylen và axit axetic.Công nghiệp sản xuất VA xuất hiện đầu tiên vào
năm 1925 và từ đó đến nay công nghệ sản xuất VA ngày càng hoàn
thiện,phát triển mạnh mẽ.Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sản xuất
VA đã làm cho sản lượng VA trên thế giới không ngừng tăng lên vào những
năm 1950.Năm 1968 ở Mỹ đã sản xuất được 708 triệu pound và cũng năm
này một số lượng lớn VA được sản xuất ra ở Nhật Bản và Châu ÂU .

II-Tính chất vật lý:[3,10,15]
VA là chất lỏng cháy được,khi cháy có mùi đặc trưng nhẹ,không màu,rất

linh động.Hơi của VA có thể gây tổn thương đến mắt bởi sự thủy phân của
nó tạo thành axit axetic và axetalđehit.Nó không tồn tại ở điều kiện thường.
Một số tính chất vật lý quan trọng của VA:
Nhiệt độ sôi ở 760mmHg
: 72,70C
Áp suất hơi ở 200C
: 92mmHg
Tỷ trọng hơi
: 2,97
Tỷ trọng chất lỏng
d 420
: 0,9312g/ml
Tỷ trọng
20/200C
: 0,9342
0
10/20 C
: 0,9455
Nhiệt độ nóng chảy
: −92,80C
Nhiệt độ đông đặc
: −100,20C
Nhiệt dung riêng
200C
: 0,46cal/g
0
60 C
: 0,48cal/g
Điểm cháy
Cốc kín

: 180F
Cốc hở
: 300F
Nhiệt dung của VA hơi ở
PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 23 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

200C
: 22,5cal/sec.cm.0C
1000C
: 27,3cal/sec.cm.0C
Nhiệt độ tới hạn
: 140,80C
Áp suất tới hạn
: 45,67atm
Nhiệt độ tự bốc cháy
: 4270C
Nhiệt nóng chảy
: 495Kcal/mol
Nhiệt hóa hơi
: 7,8Kcal/mol
Thể tích tới hạn
: 0,265lít/mol
Tỷ trọng tới hạn

: 0,324g/ml
Áp suất hơi của VA phụ thuộc vào nhiệt độ được xác đònh theo công thức:
0,05223 * 34433
log Pm =
− 8,091
T
VA có thể hòa tan trong nhiều chất hữu cơ nhưng với nước nó hòa tan rất
hạn chế.Ở 200C dung dòch bão hòa VA trong nước chiếm 2 ÷ 2,5% về khối
lượng nhưng cũng tại nhiệt độ đó dung dòch bão hòa của nước trong VA
chiếm 0,9 ÷ 1% nước.Tại 500C khả năng hòa tan của VA trong nước tăng lên
0,1% so với khả năng hòa tan tại nhiệt độ 20 0C 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 10:Hỗn hợp đẳng phí của VA với một số chất.
Cấu tử đẳng phí
Nước
Metanol
2−Propanol
Xyclohexan
Heptan

Điểm đẳng phí,0C

Thành phần VA,%(k.lượng)

66,0
58,9
70,8

67,4
72,0

92,7
63,4
77,6
61,3
83,5

III-Tính chất hóa học:[4,10,15]
Trong công thức cấu tạo của VA có liên kết đôi trong phân tử nên VA có
đầy đủ tính chất qua trọng của hợp chất hrocacbon không no như:
♦Phản ứng cộng.
♦Phản ứng oxi hóa.
♦Phản ứng trùng hợp,đồng trùng hợp.

1-Phản ứng cộng:

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 24 -


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4

♦Cộng halogen(Cl2,Br2):tạo thành dihalogen etyl axetat.
CH2 = CHOCOCH3 + Cl2

ClCH2 − CHCl

CH2 = CHOCOCH3

OCOCH3
Diclorua etyl axetat
BrCH2 − CHBr

+ Br2

OCOCH3
Dibromua etyl axetat

♦Cộng với HX(HCl,HBr):tạo thành 1 hay 2− halogen etyl axetat.
CH3 − CH − Cl
OCOCH3
1-Clorua etyl axetat

CH2 = CHOCOCH3 + HCl

ClCH2 − CH2
OCOCH3
2- Clorua etyl axetat

C
ng rượu ROH:

CH2 = CHOCOCH3 + ROH

KOH

CH3CHO + CH3COOR

♦
ộ
−V
A
tác

Hiệu suất 90%

dụng với rượu trong môi trường kiềm.

CH2 = CHOCOCH3 + ROH

H2SO4

OR
CH3COOR + CH3 − CH

+ CH3 −CH − OR

OR

OCOCH3

−VA tác dụng với rượu trong môi trường axit.

PHẠM HỮU LINH LỚP HD K44 QN

Trang - 25 -