Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất vinylaxetat từ axetylen và axit axetic trong pha khí (Khóa luận tốt nghiệp)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.89 MB, 79 trang )
B
GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG
-------------------------------
ISO 9001:2008
KHÓA LU N T T NGHI P
NGÀNH: K THU
Sinh viên
Gi
: Ph
ng d n : ThS.
H I PHÒNG - 2016
NG
ng Chinh H i
B
GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG
-----------------------------------
THI T K DÂY CHUY N CÔNG NGH S N XU T
VINYLAXETAT T AXETYLEN VÀ AXIT AXETIC
TRONG PHA KHÍ
KHÓA LU N T T NGHI
I H C H CHÍNH QUY
NGÀNH: K THU
Sinh viên
Gi
: Ph
ng d n : ThS.
H I PHÒNG - 2016
NG
ng Chinh H i
GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG
--------------------------------------
B
NHI M V
TÀI T T NGHI P
Sinh viên: Ph
Mã SV: 1112301013
L p: MT1501
Ngành: K thu
ng
vinyl
axetylen và axit axetic trong pha khí
NHI M V
TÀI
1. N i dung và các yêu c u c n gi i quy t trong nhi m v
tài t t nghi p
(v lý lu n, th c ti n, các s li u c n tính toán và các b n v ):
2. Các s li u c n thi
thi t k , tính toán:
m th c t p t t nghi p
NG D
CÁN B
TÀI T T NGHI P
ng d n th nh t:
H tên:
ng Chinh H i
H c hàm, h c v : Th c s
i h c Dân l p H i Phòng
N
ng d n: Toàn b
ng d n th
tài
hai:
H tên:
H c hàm, h c v
tài t t ngi
c giao ngày 16 tháng 4
Yêu c u ph
2016
c ngày 8 tháng 7
6
n nhi m v
mv
Sinh viên
ng d n
Ph
ThS.
H i Phòng, ngày ...... tháng 7
HI
NG
N H U NGH
ng Chinh H i
6
NG D
CÁN B
1. Tinh th
TÀI T T NGHI P
c
tài t t ngi p:
ng c a khóa lu n (so v i n i dung yêu c
trong nhi m v
t ra
tài t t nghi p trên các m t lý lu n, th c ti n, tính toán s
li u ...):
.
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
................................................................................................................................
m c a cán b
ng d n (ghi c s và ch ):
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
H i Phòng, ngày
Cán b
tháng
ng d n
(H tên và ch ký)
m 2016
L IC
V i lòng bi
c em xin chân thành c
tài và t
ng Chinh H i
ng d n em trong su t quá trình em th c hi
tài
khóa lu n này.
il ic
t i t t c các th y cô trong khoa K thu t môi
ng và toàn th các th
y em trong su t khóa h c t
H i Phòng.
cg il ic
t
u ki
ib
ng viên và
em trong vi c hoàn thành khóa lu n này.
Do h n ch v th
hi u bi
này không tránh kh i thi u sót. Em r t mong nh
c a các th
b
tài nghiên c u
c s ch b
c hoàn thi
Em xin chân thành c
H i Phòng
Sinh viên
Ph
M CL C
L IM
U .................................................................................................... 11
PH N I: T NG QUAN LÝ THUY T QUÁ TRÌNH T NG H P
VINYLAXETAT ............................................................................................... 13
A.
TÍNH CH T LÝ HÓA C A NGUYÊN LI U.................................. 13
I. TÍNH CH T LÝ HÓA C A AXETYLEN ........................................... 13
1. Tính ch t v t lý............................................................................................. 13
2. Tính ch t hóa h c ........................................................................................ 14
3.
u ch Axetylen ........................................................................................ 18
II.
TÍNH CH T LÝ - HÓA C A AXIT AXETIC (CH3COOH)............. 19
1. Tính ch t v t lý c a CH3COOH.................................................................. 19
2. Tính ch t hóa h c c a Axit axetic .............................................................. 19
n xu t axit axetic........................................................ 21
3.
III. TÍNH CH T LÝ HÓA C A VILYL AXETAT (VA) ................... 22
1. Tính ch t v t lý............................................................................................. 22
2. Tính ch t hóa h c ........................................................................................ 23
3. Tình hình s n xu t Vinyl axetat trên th gi i và ng d ng. ..................... 25
IV. QUÁ TRÌNH T NG H P VINYL AXETAT ...................................... 28
1. Quá trình t ng h p VA t C2H4 và CH3COOH.......................................... 28
2. Quá trình t ng h p VA t Etyliden diaxetat............................................... 31
. .......................................................................... 31
3. M t s
n xu t VA t C2H2 và CH3COOH.................................... 32
4.
B: LÝ THUY T QUÁ TRÌNH T NG H P VA T C2H2 VÀ CH3COOH
TRONG PHA KHÍ.
............................................................................... 35
I. Các y u t
n quá trình t ng h p VA ................................. 35
1.
ng c a xúc tác................................................................................ 35
2.
ng b i nhi
............................................................................... 36
3. V n t c th tích ............................................................................................ 36
4. T l s mol C2H2/CH3COOH. ..................................................................... 36
chuy n hóa CH3COOH ....................................... 36
5.
ng c a m
6.
ng c a nguyên li u........................................................................ 36
7.
ng c a áp su t................................................................................ 36
II.
Các ph n ng x y ra trong quá trình t ng h p VA............................. 37
1. Ph n ng chính............................................................................................ 37
2. Các ph n ng ph ........................................................................................ 37
III.
ch c a ph n ng ............................................................................... 38
IV.
ng h c c a quá trình t ng h p VA .................................................... 38
n ph m .................................................................. 39
V.
PH N II. THIÊT K DÂY CHUY N CÔNG NGH S N XU T VA T
C2H2 VÀ CH3COOH TRONG PHA KHÍ V I CÔNG XU T 25.000
T
.......................................................................................................... 40
DÂY CHUY N CÔNG NGH T NG H P VA T C2H2 VÀ
CH3COOH TRONG PHA KHÍ. ...................................................................... 40
I.
công ngh ........................................................................................... 40
II.
Thuy t minh dây chuy n công ngh . ..................................................... 41
B: TÍNH TOÁN THI T K ............................................................................ 43
I. Tính cân b ng v t ch t ............................................................................... 43
1. TÍNH CÂN B NG V T CH T CHO THI T B PH N
1.1
1.2
NG ............ 45
t b ph n ng.......................................... 45
ng v t ch
ng v t ch t ra kh i thi t b ph n ng................................................ 48
........ 50
2. TÍNH CÂN B NG V T CH T CHO H TH
2.1
ng v t ch
th
2.2
ng v t ch t ra kh i h th
. .............................................. 50
. ............................................ 51
3. TÍNH CÂN B NG V T CH T CHO THI T B
3.1
Cân b ng v t ch t cho thi t b
3.2
Cân b ng cho thi t b
3.3
Cân b ng v t ch
II.
CÂN B NG NHI
Tính nhi
2.2
Tính nhi
............................................. 52
t ch t ............................................... 53
.................................................. 55
NG ................................................................ 56
2. TÍNH CÂN B NG NHI
2.1
.................. 52
NG CHO THI T B PH N
NG....... 59
u vào, Qvào ................................................................ 59
ng
u ra c a thi t b ph n ng ................................... 61
III. TÍNH TOÁN THI T B CHÍNH ........................................................... 64
1. B m
2.
i nhi t c a thi t b ph n ng............................................... 64
ng kính c a thi t b ph n ng...................................................... 65
3. Tính chi u cao c a thi t b ph n ng ......................................................... 66
4. Tính s
a thi t b ph n ng............................................................ 68
5. Tính b dày c a thân thi t b ph n ng...................................................... 70
6.
p thi t b ............................................................................... 72
7.
ng kính c a ng d n..................................................................... 73
8. Ch n m t bích .............................................................................................. 74
9.
và tai treo............................................................................... 75
K T LU N ........................................................................................................ 78
TÀI LI U THAM KH O ................................................................................ 79
KHÓA LU N T T NGHI P
L IM
U
Ngày nay v i s phát tri n c a khoa h c k thu
phát tri n
cao c
i s ng xã h i thì nhu c u s d ng các lo i v t li u k thu t ngày càng
cao. Chính vì th
y quá trình t ng h p các nguyên li u h
tri
t quá trình quan tr ng trong t ng h p các ch t
trung gian ph c v cho vi c t ng h p ra các s n ph m h
i cùng. Nh
i ta có th t ng h
c vinyl axetat t axetylen
t trong nh ng
t hiêu su t
cao. Vinyl axetat (VA) là m t trong nh ng monomer quan tr ng trong công
nghi p ch t d o và s i t ng h p. Khi trùng h
c polyvinyl axetat
là m t polyme d b th
ng ki m t o thành polyvinyl ancol
m t trong s ít polyme có kh
phân h
ng .
Chính vì v
i ta s d
s n xu t ra các s n ph m có kh
phân h y sinh h c thân thi n v
i các s n ph
nh ng polyme truy n th ng.
L n
ng h
i nhà bác h c
c Klatle
nguyên li u axetylen và axit axetic trong pha l ng. Cho
n nay v i nhu c u ngày càng cao c a ch t d o và s i t ng h p, công nghi p
s n xu t vinyl axetat không ng ng phát tri n m nh m và ngày m t hoàn thi n
gi i hi n nay, quá trình t ng h
các ngu n
nguyên li u sau:
-
axetylen và axit axetic
etylen
alhydric axetic và axetaldehyt
m t s nguyên li u khác
i t nguyên li u etylen cho hi u qu kinh t cao nh
m
t ng h
c áp d ng r ng rãi b i
c phát tri n. Tuy nhiên quá trình t ng h
axetylen
v
c s d ng v i m
ng l n trên th gi i, quá trình này chi m 20%
t ng s
ng VA s n xu t ra.
Công ngh s n xu t vinyl axetat trên th gi i ngày càng phát tri
ng
th
c nhi u nhà khoa h c quan tâm nghiên c u nh
t và
hi u qu kinh t . Theo th ng kê cho th
ng VA s n xu t
c M là 960.200 t
;
.000 t
Nh t s n
t 402.930 t
ng s
ng VA s n xu t ra M
Sinh viên: Ph
MT1501
11
KHÓA LU N T T NGHI P
và Châu Âu là 3,8.106 t
nhà máy s n xu
axetylen v
c
t 150.000 t
c ta có ngu n nguyên li u d
u m , khí t
c d u, hóa d u, ch bi
c xây d ng và phát
tri n. Nó s cung c p m t ngu n nguyên li u r t l n cho công nghi p h
phát tri
p s n xu t VA. Cho nên vi c nghiên c
l a ch n ra dây chuy n công phù h
t hi u qu
xây d ng nên nhà
máy s n xu t VA nh m ph c v
ng nhu c u c a kinh t là v
hà
u.
Trong b n khóa lu n t t nghi
vinyl axetat t C2H2 và CH3
t n/
m nh ng n i dung chính sau:
t k dây chuy n công ngh s n xu t
t 25.000
Ph n I: T ng quan lý thuy t quá trình t ng h p VA
Ph n II: Thi t k dây chuy n công ngh s n xu t vinyl axetat t C2H2
và CH3COOH trong pha khí
t 25.000 t
Sinh viên: Ph
MT1501
12
KHÓA LU N T T NGHI P
PH N I: T NG QUAN LÝ THUY T QUÁ TRÌNH
T NG H P VINYLAXETAT
A.
TÍNH CH T LÝ HÓA C A NGUYÊN LI U
I.
TÍNH
CH T
LÝ
HÓA
C A
([IV],[V],[VIII],[X],[IX])
1.
Tính ch t v t lý
u ki n
ng Axetylen là ch t khí không màu,
ng este và
i các h ng s v t lý :
Tr
ng riêng
-
Tr
ng phân t : 26.02 kg/kmol
nhi
c, có mùi
0 C và 760mmHg : 1.171 kg/m3
-
N
AXETYLEN
-83,3
( 1,02 MPa ), nhi
35,5 , áp su t t i h n 6,04 MPa. Axetylen có kh
phân h y t i h n
oh nh pn v i
không khí trong gi i h n r ng 20-81% th tích C2H2 và trong h n h p v i Oxy
2,8-78% C2H2. Nó còn có kh
dàng t o h n h p n v i Clo, F
i
tác d ng c a ánh sáng. Chính vì v
a Axetylen khi v n chuy n.
Axetylen là m t ch t không b n v m t nhi
ng, nó có th phân
h y t o ra Cacbon và Hydro kèm theo hi
ng n . Ph n ng n có th
mào b ng nhi t, b ng th y phân funmiat ho c t n
i áp su t cao. Ph n ng
n t a nhi u nhi t, nhi
có th
C2H2
n 2800 .
2C + H2
u ki
c, khi áp su
hòa
và c
u trong dung môi h
bi t là Axeton.
20 , áp su t khí quy n, m t th tích Axeton hòa tan 24 th
tích Axetylen. Cho nên mu n chuyên ch
c nhi u và tránh nguy
hi m n
i ta cho Axetylen hòa tan trong Axeton
i áp su t cao
( 12 15at ),
áp su
c 300 lit Axetylen.
Khi cháy Axetylen t a ra m
Axetylen b ng 13,387 kcal/m3
lo i.
ng nhi t l n, kh
t c a
c t và hàn kim
Axetylen b h p th trên than ho t tính, silic oxit và zeolit. Các ch t h p th
này có tác d ng tách Axetylen t h n h p
h p th trên b m t
Sinh viên: Ph
MT1501
13
KHÓA LU N T T NGHI P
kim lo i và th y tinh, dung d ch keo c a paladi có th h p th t i 460 mg C2H2 /
1gPd.
2. Tính ch t hóa h c
Axetylen là hydro cacbon không no, ch a liên k t 3 trong phân t g m m t
liên k t
và hai liên k t
thành l p hai m t ph ng vuông góc v i nhau. Có
công th c c u t o :
H C C H
V i c u t o này thì axetylen có ph n
ng h p: c ng h p
v i Hidro, H2O và các halogen
tr ng thái lai hóa s n ph m, liên k t C H
ng l ch v phía Cacbon nhi
có tính axit m nh
n so v i các H C khác cho nên axetylen ngoài kh
ph n ng c ng h p, trùng h p, oxy hóa thì nó còn có th tham gia ph n ng th
nguyên t H b ng kim lo i.
a. Ph n ng c ng
C ng v i H2 : cho ta etylen ho c etan
N u xúc tác
là Pt ho c Pd
HC CH + H2
P= 1at và 250 300
CH2 CH2
N u ph n ng ti n hành trên xúc tác Niken và nhi
HC CH + H2
.
CH3 CH3
Ph n ng c ng v i H2O
nhi
Khi
75-100 C s
HC CH +
ch axit sunfuric loãng có ch a HgSO4,
c axetandehyt.
H2O
CH3CHO
Khi có Oxyt k m và oxyt s t
t o thành Axeton
300 450 , C2H2 tác d ng v
2HC CH + 3H2O
c
CH3 CO CH3 + CO2 + 2H2
Ph n ng c ng halogen: Cl2, F2, Br2
Sinh viên: Ph
MT1501
14
KHÓA LU N T T NGHI P
H
HC CH + Br2
Br
C
Br
C
CHBr2 CHBr2
H
Trans-1,2 dibrometylen
1,1,2,2-Tetrabrommetan
u ki
Khi c ng v i Cl2 pha khí
mãnh li t và t a nhi u nhi t nên d gây ra n
l ng v i xúc tác Antimontriclorua.
ng ph n ng x y ra
i ti n hành trong pha
SbCl3 + Cl2
SbCl5
HC CH + 2 SbCl5
CHCl2 CHCl2 + 2 SbCl3
Ph n ng c ng hydro halogenua
Axetylen tác d ng v i hydro clorua cho ta vinyl clorua (VC)
HC CH + HCl
CH2 CHCl
Quá trình này ti n hành trong pha khí có HgCl2/ than ho t tính tham gia làm
xúc tác, th c hi n 150 180 . Còn trong pha l ng dùng xúc tác CuCl2.
Ph n ng c ng
Ph n ng c ng
u t o thành vilyn ete
u t o vinyl ete có m t KOH
150 160 , P= 4 30 MPa
HC CH + ROH
CH2 CH O R
C ng v i Andehyt formic cho ta butidiol 1,4 ( ch t làm bóng khi m Niken )
HC CH + 2 HCHO
HO CH2 C C CH2 OH
Ph n ng c ng v i axit axetic t o vinyl axetat
HC CH + CH3COOH
CH2 CH OCOCH3
Vinyl Axetat
Xúc tác và nhi
ph thu c vào ph n
pha l ng hay pha khí. Ph n ng này s
c ti n hành trong
ph n sau.
b. Ph n ng trùng h p
Ph n ng Dime hóa
ng axit HCl v i xúc tác CuCl2 và nhi
80 C, C2H2 t o thành vinyl axetylen.
Sinh viên: Ph
MT1501
15
KHÓA LU N T T NGHI P
2 HC CH
Tam h p
benzen.
600 800
CH2 CH C CH
v i s có m t c a xúc tác than ho t tính t o thành
3 HC CH
C6H6
i tác d ng c a xúc tác Niken xianua
60 70 , 20 at, Axetylen trùng
h p nhanh chóng t o thành xyclo otatetran v i hi u su t 70 90%.
HC
4C4H4
CH
HC
CH
HC
CH
HC
CH
Axetylen trùng h p t o thành polyme g i là Cupren
có b
ng, dùng làm ch
n.
n HC CH
CH CH
nhi
200 300 C
n
Cupren
S t o thành polyaxetylen
Khi dùng xúc tác Zegler Na h n h p c a Al(C2H5)3 và Ti(n-OC4Hg)4
su t 0,01 1 MPa tùy thu c vào nhi
áp
ph n ng :
- t > 100 C thì axetylen trùng h p thành trans polymer axetylen
- t < - 75 C thì axetylen trùng h p thành Cis
Sinh viên: Ph
MT1501
polymer axetylen
16
KHÓA LU N T T NGHI P
H
H
H
C
C
C
t >100 C
nC2H2
C
C
C
H
H
H
H
t <-75 C
C
H
C
H
C
C
H
Trans
H
C
C
C
cis
C
H
C
H
H
c. Ph n ng th kim lo i
Do trong liên k t Cn c a Cacbon l
nt
b hút v
Hydro d dàng tách ra và làm cho
axetylen có th tham gia ph n ng th kim lo i.
Khi cho Axetylen và Natri kim lo
150 C ho
d ch l
t o ra d n xu t th Natri axetylua.
HC CH + Na
n 220
HC C Na + 1/2H2
c:
HC C Na + Na
HC CH
Na C C Na
+ NaNH2
+ 1/2H2
CH C Na + NH3
Khi cho Axetylen vào dung d ch AgNO3 trong NH3 s t o ra k t t a b c
Axetylen màu tím.
HC CH
-
v i mu
ng Axetylenua.
Ag C C Ag
ng, t o thành k t t
HC CH
Sinh viên: Ph
g ch c a
Cu C C Cu
MT1501
17
KHÓA LU N T T NGHI P
3.
u ch Axetylen
Trong công nghi p Axetylen ch y
sau :
c s n xu
a. T ng h p t canxi cacbua
T ngu n nguyên li
2500
l
n
nhi
g n
c canxi cacbua. Ph n ng x y ra mãnh li
i ngu n
ng d tr l
u t quy
nh nên giá thành c a s n
ph m.
CaO + 3 C
CaC2 + CO
Canxi cacbua
y phân
CaC2 + 2 H2O
c Axetylen
C2H2 + Ca(OH)2
kj/mol
P
t ng h p t canxi cacbua thông d ng nh t trong công nghi p
và trong phòng thí nghi m.
u ch
am t
ng nh t p ch
i các t p ch t
3, PH3, AsH3
này b ng cách cho h n h
ch Kalibicromat trong axit
u ch
ng
l n, v
. Do v y c n tìm ra m
.
b. T ng h p Axetylen t khí t nhiên
n cracking
Cho Metan
1400 1600 C, t
n c c có
dòng khí 1000 m/s, m
4 CH4
n th m t chi u 8000V, nhi
chuy n hóa kho ng 50%
C2H2 + 3 H2
c làm l nh ngay, trong h n h p khí ch a kho ng 13%
C2H2, 45% H2 và kho ng 1% C2H4 và các khí khác.
Quá trình cracking oxy hóa nhi t
Cho Metan
n ng có nhi
dòng khí r t l n, t l CH4 : O2 = 1: 0,65
6 CH4 + 4 O2
Sinh viên: Ph
1500 C v i t
C2H2 + CO2 + 8 H2 + 3CO + 3 H2O
MT1501
18
KHÓA LU N T T NGHI P
C
c tiên ti n hi n nay s d
u ch
Axetylen v i giá thành gi
ng th i có th chuy n hóa
CO và H2 thành Hydro cacbon nhiên li u theo ph n ng Fischer Strop.
II.
TÍNH CH T LÝ - HÓA C A AXIT AXETIC (CH3COOH)
( [IV],[V],[VIII],[X] )
1. Tính ch t v t lý c a CH3COOH
Axit axetic ( M= 60 kg/kmol ) là m t ch t l ng không màu, có mùi x c, v
chua. Axit axetic khan nóng ch y 16,6 C, nhi
sôi 118 C, áp su t P =
101,3 KPa. T tr ng 1,05 g/cm3.
CH3COOH tan vô h
c, ancol, ete và các dung môi khác. Ngoài
ra nó còn hòa tan t t các ch t h
n xu t halogen. A
là h p ch t r t
a nó không b phân h y 400 C, nhi
t
nóng là 3490 kcal/mol.
Các t p ch
s có m t c
axit 0,2 C.
c
n
c và anhydric axetic, ch t d
c ) có tính hút m m nh,
m nhi
nóng ch y c a
ng ( ch a nh
nh
Axit axetic c, d làm h ng niêm m c m t, CH3COOH n
cao có
th làm b ng da. Axit axetic
c ng d ng r ng rãi trong các công nghi p th c
ph m, d t và trong t ng h p h
2. Tính ch t hóa h c c a Axit axetic
C u trúc phân t c a axit axetic
CH3 C O H
O
Axit axetic là m t axit y u, tính ch t hóa h c c
nhóm ch c Cacboxyl - COOH trong phân t .
c quy
nh b i
a. Tính axit c a axit axetic
Liên k t OH phân c c v phía Oxy nên proton H+ phân ly d dàng và t o
ion cacboxylat có c u t
i, b n,
a
axit axetic.
tính ch t hóa h c c a m
ng
CH3COOH + H2O
CH3COO- + H+
- Tác d ng v i kim lo i
Sinh viên: Ph
MT1501
19
KHÓA LU N T T NGHI P
CH3COOH + Na
CH3COONa
+
1/2 H2
CH3COOK
+H2O
- Tác d ng v i dung dich ki m
CH3COOH + KOH
Mu i t o thành s b phân h y m
-
c.
Tác d ng v
2 CH3COOH + CaO
(CH3COO)2Ca + H2O
b. Ph n ng th nhóm OH
- Ph n ng t o clorua axit
2 CH3COOH + SOCl3
-
Ph n ng v
CH3COCl + H2SO3
u t o thành este ( ph n ng este hóa )
CH3COOH + ROH
c. Ph n ng decacboxyl hóa
CH3COOR + H2O
CH3COOH
CH4
2 CH3COOH
+ CO2
CH3 C CH3
+ H2O + CO2
O
d. Ph n ng t o thành anhydrite axetic
2 CH3COOH
(CH3CO)2O + H2O
e. Ph n ng th vào nguyên t cacbon C
2 CH3COOH
+ Cl2
CH2COOH + HCl
Cl
Ngoài ra trong công ngh t ng h p h
3COOH có nhi u ph n ng
quan tr
t
nguyên li u trùng h
t o nên các polymer dùng trong công nghi p d t,
CH3COOH + HC CH
Sinh viên: Ph
MT1501
CH2 CHOCOCH3
20
KHÓA LU N T T NGHI P
3.
n xu t axit axetic
Axit axetic có r t nhi u ng d ng trong ngành t ng h p h
Axit
u ch axeton , etyl axetat , i - amyl axetat , m t s
c
ph
t di t
c
c dùng r ng rãi trong công nghi p th c ph m và d t, là s n ph m
trung gian quan tr ng trong t ng h p h
c a axit axetic t ng
h p ra nhi u s n ph m quan tr
p VA
c
polymer PVA ). Có nhi
n xu t axit axetic.
a. Oxy hóa pha l ng axetandehyt
Quá trình oxy hóa xúc tác trong pha l ng axetandehyt thành axit axetic b i
oxy ho c không khí v
c s d ng r ng rãi, chi m kho ng 40% s n
xu t trên th gi i.
CH3CHO + 1/2 O2
CH3COOH
Xúc tác Mn(CH3COO)2, Co(CH3COO)2, Cu(CH3COO)2
Tác nhân oxy hóa
Nhi
Áp su t
Chuy n hóa
Không khí
55 - 65 C
0,2 1.106 Pa
91- 92%
Oxi
70 - 80 C
0,15 0,3.106 Pa
96 98%
b. Oxy hóa hidrocacbon
- Hydrocacbon paraffin
T
ph n
nguyên t
1 etan; 100 propan; 500 butan; 1000 n pentan
Oxy hóa n- butan trong pha l ng
C4H10 + 1/2 O2
2CH3COOH + H2O
nhi
th
c : Etylaxetat, metyl etyl axeton, metylvinylxeton
nhi
- Hidrocacbon olefin
n- buten
C4H8
+
2 O2
2 CH3COOH
Xúc tác oxit Van
Nhi
250 - 300 C, 1,5 3.106 Pa
Sinh viên: Ph
MT1501
21
KHÓA LU N T T NGHI P
c. Quá trình cacbonyl hóa axeton
CH3CHO + CO
CH3COOH
Ph n ng x y ra trong pha l ng
- Khi không dùng xúc tác : T = 200 - 250 C, P> 30MPa
- Khi dùng xúc tác :
T = 150 - 200 C, P= 3 7 MPa
Công ngh BASF và MONSANTO
d. T khí t ng h p
CO2
+ 2 H2
T l CO : H2 = 1:1, xúc tác Rh/ch t mang
CH3COOH
Ph n ng trong pha khí T= 250 - 350 C, P= 1 5 MPa
Công ngh c a hãng UNION CARBIDE
III.
TÍNH CH T LÝ HÓA C
( [III],[IV],[V],[X],[XI] )
1. Tính ch t v t lý
Vinyl axetat g i t t là VA, có
ng phân t b ng 86,09. Là ch t l
cháy
trong b ng :
A VILYL AXETAT (VA)
công th c hóa h c CH2CHOCOCH3, kh i
ng không màu, r
ng và d dàng b t
.M ts
t lý c
c cho
B ng 2: Các h ng s v
a Vinyl axetat
Nhi
sôi
72,8 C
Nhi
nóng ch y
-93,2 C
T tr ng
20 C
0,932 g/ml
nh t
20 C
0,43 mPa.s
Nhi
b tl a
-8 C
Nhi
b c cháy
385 C
Gi i h n cháy
23
13,4 % th tích
Nhi t dung riêng
926 kJ/kg
Nhi
79,3 kJ/kg
72,1 C
Nhi t cháy
82,0 kJ/mol
Nhi t ph n ng polymer hóa
1035,8 kJ/kg
Sinh viên: Ph
MT1501
22
KHÓA LU N T T NGHI P
Vinyl axetat hòa tan r
là 2,3% kh
ng.
H nh
c,
20
20
hòa tan c
c
hòa tan c a H2O trong VA là 0,9% kh i
ng khí c a vinyl axetat
C ut 2
ng.
c cho trong b ng sau:
Nhi
% Vinyl Axetat
ng )
( kh
ng phí ( C)
Metanol
58.9
63.4
66.0
92.7
2- propanol
70.8
77.6
Xyclohexan
67.4
61.3
Heptan
72.0
83.5
c
nhi
ng vinyl axetat kém
nh và d b trùng h p t o thành
polyvinyl axetat, là m t polymer r t có giá tr trong nhi
c công nghi p
n xu
a VA có th gây t
n m t b i s th y phân c a nó t o
thành axit axetic và axetaldehyt.
n CH2 CH
CH2 CH
OCOCH3
OCOCH3 n
2. Tính ch t hóa h c
Vinyl axetat, có công th c hóa h c:
H
CH2 C O C CH3
O
Trong phân t có ch a n
i nên Vinyl axetat có kh
ph n ng k t h p và trùng h p. Nó
u
tính ch t hóa h c c a m t este và tính
ch t c a m t h p ch t không no.
a. Tính ch t hóa h c c a m t este
Tham gia ph n ng th y phân
Sinh viên: Ph
MT1501
23
KHÓA LU N T T NGHI P
c dùng là m t axit ho c m t
nl i
n ng tr thành m t chi u do có s trung hòa axit sinh ra b i xúc tác
ki m. S n ph m nh
c là m t axit và m
u.
Ph n ng chuy n este
CH2 CH OCOCH3 + ROH
CH2 CH COOR + CH3OH
Ph n ng t o amit
CH2 CH OCOCH3 + NH3
CH2 CH COONH2 + CH3OH
b. Tính ch t c a h p ch t không no
Tham gia ph n ng c ng h p
- C ng halogen
CH2 CHOCOCH3 + Cl2
CH2 CHOCOCH3
Cl
Cl
- C ng axit axetic
CH2 CHOCOCH3 + CH3COOH
CH3 CH(OCOCH3)2
Etyliden diaxetat
- C ng hydroxianua
CH2 CHOCOCH3 + HCN
CH3 CH OCOCH3
CN
- C ng Ankadien
CH2 CHOCOCH3
+ CH2 CH CH CH2
COOCH3
Xyclo hexan
Sinh viên: Ph
MT1501
24
KHÓA LU N T T NGHI P
Ph n ng trùng h p
n ng quan tr ng nh t c a VA
nCH2 CH
CH2 CH
OCOCH3
OCOCH3
n
nhi
ng quá trình trùng h p t o PVA x y ra r t ch
trùng h p s x
i tác d ng c
khi trùng h p VA v
c ch t d o Vinylit dùng làm màng m
v t li u th m.
c
c bi t
Cl
nCH2 CH
+ n CH2 CH
OCOCH3
Cl
CH2 CH CH CH2
OCOCH3
n
Ph n ng chuy n hóa n i phân t VA
CH2 CH O C CH3
CH3 C C CH3
O
O O
- AV b phân h y nhi
cao: nhi
thành axetandehyt và keten ( C2H2O )
CH2 CHOCOCH
cao vilyn axetat b phân h y
CH3CHO + CH2 C O
3. Tình hình s n xu t Vinyl axetat trên th gi i và ng d ng.
a. Tình hình s n xu t VA trên th gi i
c phát hi n
c Klatte
b i nhà bác h
i
c mô t qua quá trình s n xu t etylen diaxetat t axetylen và axit
n ph m ph không quan tr ng. V i vi c t ng
h
c VA t axetylen và axit axetic trong pha l ng thì quá trình s n xu t
monome vinyl axetat và polyvinyl axetat phát tri n m nh m
n
ng s
s n xu t trên th gi i là 1 tri u t
c
là 3,8 tri u t n.
c nhà máy s n xu t vinyl axetat t
Sinh viên: Ph
MT1501
25
