Tổng hợp etylen oxit và sản xuất etylen glycol

TỔNG HỢP ETYLEN OXIT
VÀ SẢN XUẤT ETYLEN GLYCOL


ETYLEN OXIT

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ETYLEN OXIT
I.

CẤU TẠO PHÂN TỬ
Etylen oxit là hợp chất hữu cơ có công thức là C2H4O, còn có tên gọi khác là
oxiran
Về nguồn gốc Etylen oxit lần đầu tiên được tìm ra vào năm 1859 bởi bởi nhà hóa

học người Pháp Charles-Adolphe Wurtz, xuất phát từ phản ứng:
Cl–CH2CH2–OH + KOH → (CH2CH2)O + KCl + H2O

Etylen oxit có cấu tạo dạng mạch vòng (một nguyên tử oxy liên kết với hai nguyên tử
cacbon của ankan, tạo thành một vòng)
Vì có cấu tạo đặc biệt nên EO dễ có phản ứng mở vòng và phản ứng trùng hợp
II.

TÍNH CHẤT VẬT LÝ

Etylen oxit là chất khí ở 25°C, không màu, không mùi nhưng có vị ngọt, dễ cháy ở
nhiệt độ thường. Dễ hòa tan trong nước và các dung môi hữu cơ.
Độ nhớt của chất lỏng etylen oxit ở 0 ° C thấp hơn so với nước khoảng 5,5 lần.


Là 1 chất độc hại, có thể gây ngộ độc, kích ứng da và có thể gây ung thư. Rất nguy
hiểm khi sử dụng và tiếp xúc trực tiếp

Dễ gây cháy nổ, dung dịch 4% trong nước có thể cháy.
Các thông số vật lý của etylen oxit

III.

TÍNH CHẤT HÓA HỌC
1. Phản ứng tự phân hủy:
Tự phân hủy ở khoảng 400oC tạo sản phẩm chính CO, CH4 cùng C2H6,
C2H4, H2, C, CH3CHO.
Vì tính chất này mà việc bảo quản và vận chuyển phải được tiến hành đặc
biệt


Thiết bị bằng thép không gỉ.
Thiết bị chứa phải bơm vào N2
2. . Phản ứng với hợp chất chứa Hydro linh động
-

3. Phản ứng với nước

Etylen oxit phản ứng với nước trong điều kiện có xúc tác H+
Tạo EG là hợp chất có quan trọng nhất. Sản phẩm của phản ứng phụ thuộc tỷ
lệ EO/H2O
(CH2CH2)O + H2O → HO–CH2CH2–OH
2 (CH2CH2)O + H2O → HO–CH2CH2–O–CH2CH2–OH
3 (CH2CH2)O + H2O → HO–CH2CH2–O–CH2CH2–O–CH2CH2–OH
n (CH2CH2)O + H2O → HO–(CH2CH2–O–)nH
4. Phản ứng tạo Ethylene Glycol Ether (EGE):
(CH2CH2)O + ROH → HOCH2CH2OR
(CH2CH2)O + HOCH2CH2OR → HOCH2CH2OCH2CH2OR

(CH2CH2)O + HOCH2CH2OCH2CH2OR→ HOCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OR

5. Phản ứng tạo Ethanolamine:

CH2CH2O

+ NH3 → HOCH2CH2NH2

2(CH2CH2)O + NH3 → (HOCH2CH2)2NH
3(CH2CH2)O + NH3 → (HOCH2CH2)3N
IV.

ỨNG DỤNG
Tuy là một chất độc hại nhưng EO có vai trò quan trọng trong việc tổng hợp các

hóa chất trong công nghệ hóa học như các chất tẩy rửa, chất làm đặc, dung môi, in ấn,
nhuộm…


EO tinh khiết còn được dùng để khử trùng các thiết bị y tế như bông băng, chỉ
khâu, dụng cụ phẫu thuật…trong bệnh viện.
Vì có khả năng diệt vi khuẩn và nấm mốc nên EO còn được dùng để bảo quản
thực phẩm
Khi phân hủy Etylen Oxit sẽ tạo ra 1 năng lượng rất lớn, khi kết hợp với
nitromethane sẽ có thể ứng dụng trong động cơ phản lực.
Đây là biểu đồ biểu thị các sản phẩm được sản xuất ra từ Etylen Oxit

Từ biểu đồ trên ta thấy rằng Etylen Oxit chủ yếu được dùng để tổng hợp Etylen
glycol khi chiếm đến 65% tổng sản lượng.
Ứng dụng của các chất khác được sản xuất từ Etylen Oxit

• Monoethylene Glycol:
Sử dụng làm hóa chất chống đông, sản xuất PET, chất tải nhiệt…


•

Diethylene Glycol:
Sử dụng sản xuất Polyurethanes, Polyesters, chất làm mềm, chất làm dẻo, sử
dụng trong sấy khí, dung môi..

•

Triethylene Glycol:
Sử dụng sản xuất sơn, làm dung môi, chất làm mềm, chất giữ độ ẩm…

•

Poly Ethylene Glycol:
Sử dụng làm thuốc mỡ, dầu bôi trơn, dung môi (trong sơn, thuốc…), sử dụng

•

trong mỹ phẩm…
Ethylene Glycol Ether:
Sản xuất chất hoạt động bề mặt, thuốc tẩy, dung môi, dầu phanh, dung môi
để loại SO2, H2S, CO2.
Sản xuất Alcohol Ethoxysulfates (AES) theo phản ứng:
R(OC2H4)nOH + SO3 → R(OC2H4)nOSO3H

Ethanolamine:
Sử dụng trong công nghiệp dệt, mỹ phẩm, xà phòng, thuốc tẩy…
• Sản phẩm quá trình Ethoxyl hóa:
Sản phẩm phản ứng của EO với rượu béo, amin béo, alkyl phenol… sử dụng
•

V.

làm chất hoạt động bề mặt, chất phân tán, chất tẩy rửa thân thiện môi trường…
TÌNH HÌNH SẢN XUẤT SỬ DỤNG


Tình hình sản xuất etylen oxit trên thế giới năm 2004

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT
1. Quá trình Etylen Clohydrin:
Cl2 + H2O ↔ ClOH + HCl


CH2=CH2 + ClOH ↔ CH2OH-CH2Cl
2. Quá trình oxy hóa trực tiếp etylen
a. Hóa học quá trình:

b. Xúc tác:

Xúc tác được sử dụng là Ag (7-20%) trên chất mang.
Chất mang: đường kính mao quản lớn, bề mặt riêng nhỏ, người ta dùng αAl2O3, SiO2 – Al2O3…
Ngoài ra còn có các chất phụ trợ: hợp chất kim loại kiềm, kiềm thổ (100500mg/kg).
Các hợp chất của Cl (EDC, VC…) giảm các phản ứng cháy.
Độ chọn lọc của quá trình lên đến 90%.

c. Nguyên liệu

Có 2 nguyên liệu chính là Etylen và khí oxi với các điều kiện:
Trong etylen : Hàm lượng C2H2, S, CO < 2 ppm. Để có thể thỏa mãn điều kiện trên
người ta lựa chọn Etylen từ quá trình steam cracking
Đối với oxi thì đơn giản hơn khi có thể dùng Oxy tinh khiết hoặc không khí.
d. Điều kiện phản ứng
- Nhiệt độ: 260-290oC
- Áp suất: 1-3 Mpa
- Thời gian phản ứng: 1-4s
- Tỉ lệ phản ứng: phụ thuộc dùng oxy hay không khí

Phải duy trì nồng độ etylen < 3% thể tích dưới giới hạn nổ nên dùng khí
trơ: N2, CH4.
e. Thiết bị phản ứng


-

Phản ứng pha khí xúc tác rắn.
Thiết bị ống chùm:
+
Đường kính 12-50mm
+
Chiều dài 12m
+
Bằng thép không gỉ
Tách nhiệt phản ứng bằng dòng kerosen chảy ngoài ống
f. Các sản phẩm phụ
Sản phẩm phụ của quá trình chủ yếu là CO2, ngoài ra còn Etylen Glycol,

formaldehit, Axetaldehit.
g. Các công nghệ sản xuất trên thế giới

-

Các công nghệ được chia ra theo tác nhân oxi hóa
Sử dụng Oxy là tác nhân oxy hóa có các công nghệ sản xuất chính là:
Chemische Werke-Huls, Japan Catalytic, Shell, SD 2, SNAM Progetti
Sử dụng không khí: các công nghệ thực hiện là:
Distillers, IG Farben, SD, UN


Thuyết minh công nghệ:
-

Công nghệ với nguyên liệu là etylen và không khí:
Ban đầu, dòng khí gồm C2H4, không khí, chất ức chế và dòng khí hồi lưu từ tháp
(h) được đưa vào tháp phản ứng sơ cấp (g); tạitháp (g) phản ứng diễn ra sau đó sản
phẩm được trao đổi nhiệt với dòng nguyên liệu rồi được đưa tới tháp hấp thụ EO sơ
cấp (h). Tại tháp (h), dòng khí trên đỉnh là phần nguyên liệu chưa phản ứng, có thể có
lẫn EO và sản phẩm phụ được đưa quay lại tháp (g); Dòng đáy tháp là sản phẩm được
đưa tớitháp nhả hấp thụ (k) . Tại đây, dòng trên đỉnh tháp (k) là sản phẩm được đưa
đến tháp tách sản phẩm nhẹ (l) rồi đưa đến tháp tinh chế EO (m); dòng đáy tháp (k)
được đưa quay lại tháp hấp thụ (h) và tháp hấp thụ thứ 2( j) để thực hiện hoàn toàn
phản ứng sau đó được quay lại để thực hiện quá trình tinh chế EO như trên.

-

Công nghệ với nguyên liệu là etylen và oxi tinh khiết:
Ban đầu, nguyên liệu gồm C2H4, O2 (tinh khiết 99%), chất ức chế được đưa vào

tháp phản ứng(a); tại đây phản ứng diễn ra. Sau đó, dòng sản phẩm được trao đổi


nhiệt với nguyên liệu rồi đưa đến tháp hấp thụ EO (b); trên đỉnh tháp là dòng khí
nguyên liệu chưa phản ứng, CO2, khí trơ, một phần nhỏ sản phẩm được đưa đến tháp
tách CO2 (c), (d) rồi được tuần hoàn trở lại tháp (a); phần đáy tháp là sản phẩm được
đưa đến tháp nhả hấp thụ (k). Tại đây, dòng trên đỉnh tháp (k) là sản phẩm được đưa
đến tháp tách sản phẩm nhẹ (l) rồi đưa đến tháp tinh chế EO (m); dòng đáy tháp chứa
1 lượng nhỏ EO được thủy phân trong nước để thu Glycol. (Tháp (k), phần sản phẩm
có thể có lẫn CO2, khí trơ làm ảnh hưởng đến hiệu suất nên được đưa đến tháp tách
EO (b) rồi đi qua tháp hấp thụ và nhả hấp CO2 rồi quay lạitháp (k) thực hiện quá trình
nhả hấp thụ EO.)
 Công nghệ Shell

Thuyết minh công nghệ:
Nguyên liệu gồm hỗn hợp khí chứa 10-40% etylen với tỷ lệ mol giữa hai nguyên
liệu chính có thể thay đổi từ 7 đến 1kết hợp với dòng khí hồi lưu; hỗn hợp khí này qua
thiết bị trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm sau đó được đưa vào thiết bị phản ứng. Hỗn


hợp sản phẩm đi đến tháp hấp thụ tại đây dòng khí được tách ra phía trên tháp gồm
metan, etylen dư, CO2, sản phẩm phụ và một phần EO có thể bị lẫn ở đây, dòng khí
này được đưa vào tháp hấp thụ CO2 rồi quay lại hồi lưu với dòng nguyên liệu, dòng đi
dưới đáy tháp hấp thụ đến tháp nhả hấp thụ. Tại tháp nhả hấp thụ, dòng ở đáy tháp
gồm EO dư được qua thiết bị thủy phân oxit dư thành glycol để chuyển hết thành EG,
dòng đỉnh tháp là sản phẩm được đưa đến thiết bị tách sản phẩm nhẹ. Sau đó, dòng
sản phẩm qua tháp tách nước đến tháp tinh chế thu được EO có độ tinh khiết cao.

ETYLEN GLYCOL
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ETYLEN GLYCOL

Ethylene Glycol (EG) lần đầu tiên được điều chế vào năm 1859 bởi nhà
hóa học người Pháp Charles-Adolphe Wurtz bằng cách cho phản ứng giữa 1,2dibromoethan với CH3COOAg để tạo sản phẩm dietylen acetat este,sau đó sử
dụng H2O phân huỷ este đó thành Etylenglycol. Đến năm 1860 các nhà khoa học
đã điều chế được EG từ phản ứng thủy phân Ethylene Oxide.
Trước chiến tranh thế giới lần thứ nhất EG hầu như không được sản xuất để
phục vụ cho mục đích thương mại, nó chỉ được sản xuất ở Đức (tổng hợp từ
ethylene dichloride) để sử dụng như một chất thay thế cho Glyxerol trong công


nghiệp chế tạo vật liệu nổ (Etylen glycol dinitrate) và sau này thành một trong
những sản phẩm công nghiệp quan trọng.

I.

CẤU TẠO PHÂN TỬ

Etylen glycol có công thức cấu tạo : HOCH 2 CH 2 OH tên thường gọi là Glycol là
một rượu hai nhóm chức đơn giản nhất. Còn theo IUPAC là : etan 1, 2-diol.

Công thức cấu tạo

Cấu trúc dạng rỗng


Cấu trúc dạng đặc
II.

TÍNH CHẤT VẬT LÝ
E.G là chất lỏng không màu không mùi và có vị ngọt nó rất háo nước và có

thể tan hoàn toàn trong rất nhiều dung môi phân cực như nước, rượu, E.O và
axeton. Tuy nhiên đối với các dung môi không phân cực như Benzen,Toluen,
Diclo Etan, chloroform khả năng hoà tan của E.G với chúng không phải là cao
lắm. EG là chất độc đối với người và động vật, môi trường.
Etylen Glycol rất khó để kết tinh bởi dịch của nó có tính nhớt rất cao,tuy
nhiên khi ta làm quá lạnh,dung dịch sẽ đóng rắn tạo thành sản phẩm có trạng thái
giống thuỷ tinh.
Dưới đây là các thông số của Etylen glycol
Nhiệt độ điểm sôi (tại 101325 Pa): 197.60 °C
Điểm nóng chảy

: –13.00 °C

Khối lượng riêng tại 20 °C

: 1.1135 g/cm3

Tỷ trọng , n D

20

:1.4318

Nhiệt hoá hơi (101.3 kPa)

: 52.24 kJ/mol

Nhiệt cháy

:19.07 MJ/kg

Các giá trị tới hạn:
Tc

:372 °C

Pc

:6515.73 kPa

Vc

: 0.186 L/mol

Điểm chớp cháy thấp nhất :111 °C
Nhiệt độ bắt cháy

:410°C

Giới hạn nổ dưới

: 3.2 % thế tích

Giới hạn nổ trên

:53 % thể tích

Độ nhớt tại 20 °C

: 19.83 Ns/m

19.83 mPa • s

Hệ số nở khối 20 °C

: 0.62×10–3 K–1


Ethylen Glycol ngoài Mono Ethylene Glycol ( thường gọi chung cho EG) còn có diethyleneglycol, tri-ethyleneglycol, tetra-ethylenglycol, polyethyleneglycol.
Dưới đây là một số thông số vật lý của các loại ethylene Glycol

III.

TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Etylen Glycol là rượu đa chức trong phân tử chứa 2 nhóm –OH nên có đầy đủ
những tính chất của rượu thông thường (rượu đơn chức) và những tính chất của rượu
đa chức.
1. Các phản ứng thế của nhóm – OH
•

Phản ứng với Natri kim loại
Ở điều kiện 500C EG có thể phản ứng với Na tạo ra Natri etyleneglycolat hay
dinatri etylenglycolat
Na,500 C

CH 2OH - CH2OH

CH 2OH - CH2ONa
- 1/2 H 2

•

Phản ứng tạo phức với Cu(OH)2

NaOCH2 - CH 2ONa
Dinatri etylen glicolat


Ethylene Glycol có thể phản ứng làm mất màu xanh của Cu(OH)2 tạo phức không
màu: Đồng (II) etylen glicolat .
CH2

CH2OH

2

Cu(OH) 2

+
CH 2OH

•

2

CH 2

O
O

Cu

CH2OH
+

O
O

CH2
+ 2 H 2O
CH2

H

Phản ứng với H3BO3
CH2

B(OH) 3

O

CH2

CH 2OH

•

H

O

B

CH2

O

CH2

O

H

+ 3 H 2O

Phản ứng với axit tạo este vô cơ và hữu cơ

VD : với HCl tạo 2-metyletanol → diclo etan.
CH2OH
•

CH2OH

HCl
- H2O

CH2Cl

CH2OH

HCl,2000C
- H2O

CH2Cl

CH2Cl

Phản ứng dehydrat hóa

Do có 2 nhóm –OH trong phân tử nên có thể tách nước từ EG tạo axetandehit
CH2OH

CH2OH

ZnCl2 khan,to
- H2O

CH 2 = CH OH

CH3CHO

2. Các phản ứng hay sử dụng trong công nghiệp :
a. Phản ứng ôxy hoá:
E.G rất dễ dàng bị ôxy hoá bởi các tác nhân ôxy hoá như O 2,HNO3 …cho ta một
loạt các sản phẩm như : HOCH2CHO, HOCH2COOH, HOOCCOOH, HCOCOOH,
CHOCHO, HCOOH.
Ví dụ :
(CH 2OH)2 + O2 → (CHO)2 + 2H2O
b. Phản ứng tạo 1,3-dioxolan:
Phản ứng giữa ethylene glycol và orthofomates

Hoặc với dialkyl carbonates

c. Phản ứng tạo 1,4-dioxolan
Ethylene glycol có thể thực hiện phản ứng dehydrat hóa để tạo 1,4-dioxolan
với xúc tác axit sunfuric.

d. Phản ứng tạo Ete và Estes
Do có 2 nhóm –OH trong phân tử nên EG nên có thể thực hiện phản ứng ankyl
hóa tạo ete hoặc thực hiện phản ứng acyl hóa tạo este. Do có 2 nhóm hydroxyl
trong phân tử nên sản phẩm tạo thành có thể là mono- , di- ete hoặc mono-, di-este
tùy thuộc và tỷ lệ của các chất phản ứng được đưa vào lúc đầu.
phản ứng este hóa của EG với axit telephtalic tạo polyester (nhựa PET) có ứng
dụng quan trọng trong công nghiệp và đời sống.
(PET : Polyetylenglycoltelephtalat)


e. Phản ứng Epoxy hóa (Ethoxylation)
EG có thể phản ứng với Etylen oxit để tạo thành các mono-, di-, tri- , tetra- và
poly etylen glycol.
Lượng sản phẩm thu được tùy thuộc và xúc tác được sử dụng và phụ thuộc vào
tỷ lệ chất phản ứng ban đầu.

Phản ứng này hiện nay không còn được ứng dụng trong công nghiệp.
g. Phản ứng phân hủy với kiềm
Etylen Glycol là một chất tương đối bền ở nhiệt độ phòng, tuy nhiên khi được đưa lên
nhiệt độ hơn 2500C thì bắt đầu có phản ứng.
Đây là phản ứng tỏa nhiệt với

ΔH =−90 đến −160 kJ/kg

ỨNG DỤNG

IV.

Ứng dụng lớn nhất của E.G là sử dụng làm chất chống đông vì nó có khả
năng hạ nhiệt độ đông đặc xuống thấp hơn 00C khi hoà trộn nó với nước.
EG còn được sử dụng làm chất trung gian sản xuất nhựa
o

Nhựa polyeste dùng trong sản xuất tàu thuyền, nguyên liệu ngành xây

dựng, thân máy bay, dệt, bao bì.
o Nhựa poly etylen terephtalate dùng sản xuất vỏ chai, thùng chứa.
Một số ứng dụng khác:
- Dung môi hoạt hoá cho dung môi cơ bản dùng cho sơn phủ
- Chất kết dính cho nhũ nước công nghiệp
- Dung môi chính cho các dung môi hòa tan trong mực in nước
- Chất kết nối và dung môi cho chất tẩy rửa trong nhà và tẩy rửa công
nghiệp, chất tẩy rỉ, làm sạch bề mặt cứng, chất tẩy uế.
- Dung môi hòa tan cho thuốc trừ sâu trong nông nghiệp


CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT
Có nhiều phương pháp để sản xuất EG, song những phương pháp chủ yếu được sử
dụng như sau
1. Oxy hóa trực tiếp Etylen:

Quá trình oxy hoá trực tiếp etylen được đưa vào sản xuất từ rất sớm, với tác nhân

ôxy hoá là oxy trong phân tử axit acetic, nhưng phương thức này sớm kết thúc sử
dụng do vấn đề ăn mòn quá lớn. Hiệu suất của quá trình này lớn hơn là sản xuất qua
Etylen oxit, khoảng >90%.
Phản ứng xảy ra:

Việc phát triển hệ xúc tác được sử dụng trên cơ sở tổ hợp xúc tác Pd(II). Hỗn hợp LiCl
được trộn giữa PdCl 2 NaNO3 vào dung dịch axit axêtic và anhydrit axetic cho kết quả
khoảng 95% độ chọn lọc tạo thành mono 100 °C, 3.04 – glycol so với glycol diaxetat.


Điều kiện phản ứng 60 MPa. Trong quá trình phản ứng, Pd (II) bị khử xuống thành Pd(0).
Sự ngưng tụ lại xúc tác đã mất hoạt tính sẽ được ngăn ngừa bởi quá trình hoàn nguyên
bằng ion nitrat ,như vậy sẽ tạo một hệ xúc tác và hoàn nguyên xúc tác hoàn chỉnh.
Cho CH 3CN hoà tan vào – NO2 – Nếu sử dụng hệ xúc tác PdCl axitacetic ,thì sản phẩm
cho hiệu suất tạo etylenglycol mono axetat khoảng 50%, etylenglycol di axetat khoảng
7%. Nghiên cứu đồng vị phóng xạ cho thấy NO2 cũng có chức năng như một tác nhân
oxy hoá.Vynyl acetat được tạo thành như sản phẩm phụ khoảng 20%.Tuy nhiên hệ xúc
tác nhanh chóng bị mất hoạt tính do sự kết tụ của các hơp chất Paladi.
Nếu hệ CuOCOCH3 ¬ được đưa vào sử dụng trong công – CuCl2 – xúc tác PdCl2
nghiệp,thì quá trình phản ứng sẽ xảy ra ở điều kiện mềm hơn rất nhiều với nhiệt độ
khoảng 65 °C và áp suất là 0.5 MPa với độ chuyển hoá trên 95%.Trong những năm gần
đây, đã có nhiều nghiên cứu được đầu tư và tập trung cho hệ xúc tác Pd(II) cho phản ứng
oxy hoá trực tiếp etylen thành etylen glycol,tuy nhiên nó vẫn chưa thực sự được đưa vào
sản xuất trong công nghiệp.
2. Sản xuất Etylen Glycol từ C1

Trong thời gian dài ,giá dầu thô càng ngày càng tăng,việc sản xuất etylenglycol cần
thiết phải có được những nguồn nguyên liệu rẻ hơn ,trong đó thì tổng hợp từ CO
và khí tổng hợp là những quá trình rất quan trọng.
Có thể phản ứng trực tiếp dưới t0=230 0C ,P=340Mpa, xúc tác Rh theo phản ứng

sau:
3H2 + 2CO = HOCH2CH2OH
Tuy nhiên, dưới điều kiện khắc nghiệt như trên,công nghệ kèm theo sẽ tốn kém
cho chế tạo các thiết bị phản ứng phức tạp.
Quá trình khác của DUPONT xảy ra với điều kiện mềm hơn to = 1100C
,P=4000psi.
Xúc tác sử dụng RhPPh3.
HCHO + CO +H2 = HOCH2CHO (glycol andehit)


Phản ứng tổng cộng:
HOCH2CHO + H2 = HOCH2CH2OH

Sơ đồ tổng quát cho các quá trình sản xuất Etylen glycol đi từ nguyên liệu đầu là CO
Các quá trình tương đối phức tạp điều kiện phản ứng khá khắc nghiệt,tuy
nhiên về lâu dài, đây là con đường sản xuất E.G rất đáng lưu tâm khi những nguồn
nguyên liệu từ dầu thô càng ngày càng đắt.
3. Thủy phân Etylen oxit

Công nghệ này hiện nay vẫn đang được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để
sản xuất E.G hiệu quả.Công nghệ này dựa trên thuỷ phân etylen oxyt -sản phẩm
sau quá trình oxy hoá trực tiếp etylen với không khí hoặc với oxy tinh khiết (~95100% TT).Quá trình này thực hiện có thể không cần tới xúc tác mà vẫn cho độ
chuyển hoá và chọn lọc cao.Sản phẩm phụ của quá trình là di-,tri-,tetra- và các
poly-etylenglycol khác với hiệu suất tạo thành tương ứng của chúng giảm dần.


Dưới đây là sơ đồ quy trình công nghệ đơn giản nhất sản xuất EG

Sơ đồ thủy phân etylen oxyt sản xuất etylen glycol
a.Thiết bị phản ứng

b, c, d, e: các tháp chưng luyện ,
f. thiết bị đun sôi đáy tháp
Nước và etylen oxit được gia nhiệt bởi dòng nước hồi lưu(lấy từ tháp
chưng) đi vào thiết bị phản ứng, tại đây phản ứng thủy phân etylen oxit xảy ra,
dòng sản phẩm được dẫn vào tháp chưng luyện(chia thành 2 phần, hơi nước bay
hơi lên trên và hồi lưu lại thiết bị phản ứng, dòng sản phẩm phía dưới được dẫn
qua hệ thống chưng luyện có thiết bị đun sôi đáy tháp nhằm gia nhiệt cho hỗn hợp
(dễ dàng tách các thành phần cấu tử), qua mỗi thiết bị chưng luyện, nhiệt độ khác
nhau mà các sản phẩm di-,tri-,tetra- và các poly-etylenglycol được tách ra.....
• Phương pháp này đơn giản nhưng có một số nhược điểm sau:
-Nguyên liệu Etylen oxit có độ chuyển hóa thấp 80%
-Sản phẩm 10% chuyển thành các sản phẩm phụ
-Sản phẩm đi vào thiết bị chưng cất chứa một lượng nước lớn nên tiêu tốn nhiều
năng lượng để chưng cất sản phẩm.
Việc tổng hợp chọn lọc của etylen glycol thông qua chất trung gian ethylene cacbonat
(1,3 – dioxlan-2-one) thì cho năng suất cao(98%).


Dưới đây là một quy trình công nghệ cụ thể dung trong công nghiệp :

Thuyết minh quy trình công nghệ : ethylene oxide và hơi nước đưa vào thiết bị trộn
nguyên liệu đầu để chúng có thể trộn lẫn vào nhau. Hỗn hợp được trao đổi nhiệt
với dòng hơi nước ngưng từ vùng sấy để làm nóng hỗn hợp nguyên liệu. Hỗn hợp
tiếp tục được gia nhiệt đến nhiệt độ khoảng 200 0C được đưa vào thiết bị hydrat
hóa. Tại thiết bị Hydrat hóa các phản ứng tạo EG xảy ra. Sản phẩm đi ra khỏi thiết
bị là hỗn hợp các etylen glycol (mono-, di-, tri-, polyetylen glycol ) và nước.


Dòng sản phẩm được đưa vào vùng sấy có hút chân không để tách phần lớn lượng
nước ( vì lượng nước đưa vào ban đầu tương đối nhiều so với Etyle Oxit). Ở vùng

sấy bao gồm các thiết bị là các tháp bay hơi có thiết bị gia nhiệt ở đáy tháp (gia
nhiệt bằng thiết bị gia nhiệt đáy tháp hoặc trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm của
thiết bị trước đó). Dòng sản phẩm đi ra khỏi vùng sấy là một phần nhỏ nước và
hỗn hợp các etylen glycol.
Sản phẩm tiếp tục được đưa vào thiết bị dehydrat hóa (thiết bị là tháp chưng luyện )để
tách triệt để nước ở đỉnh tháp. Nước được tuần hoàn về thiết bị trộn ban đầu. ở đáy
tháp bao gôm hỗn hợp các EG.
Hỗn hợp được chuyển qua tháp tách monoetylenglycol thong qua bơm ly tâm. ở đáy
thiết bị có thiết bị gia nhiệt đáy tháp nâng nhiệt độ lên cao (198 0Chóa hơi mono-EG và ngưng tụ thu ở đỉnh tháp. Sản phẩm đáy tháp là rafinat (di-,
tri-, polyEG) được chuyển qua tháp tách di-EG và được gia nhiệt đáy tháp đến
nhiệt độ thích hợp (2440Cđáy được đưa qua tháp tách tri-EG được gia nhiệt tới nhiệt độ phù hợp (> 288 0C)
để tách tri-EG. Phần đáy gồm các poly-EG được lấy ra ở đáy tháp.
Thành phần các sản phẩm lấy ra ngoài các điều kiện công nghệ còn phụ thuộc chặt
chẽ vào tỷ lệ Nước/Etylen Oxit cho vào ban đầu.