SẢN XUẤT VINYL CLORUA (VC) VÀ POLY VINYL CLORUA (PVC)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HỮU CƠ - HÓA DẦU

ĐỀ TÀI:

SẢN XUẤT VINYL CLORUA (VC) VÀ POLY VINYL CLORUA
(PVC)

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Liên
SVTH:
1.Lê Phương Thảo
2. Lê Thanh Tùng

20109786
20149507

3.Lương Xuân Quyền

20103300

4.Nguyễn Thị Phương

20113209

5.Phạm Hoàng Hải

SV Cao học

1

Nội dung

Chương 1

•

Công nghệ sản xuất VC

Chương 2

•

Công nghệ sản xuất PVC

Chương 3

•

Kết luận
2


Chương 1
Công nghệ sản xuất VC


Tính chất của vinyl clorua (vc)
1.Tính chất vật lý

 Trọng lượng phân tử M= 62,5 Kg/mol
 Nhiệt độ đóng rắn = -153,7oC
 Nhiệt độ ngưng tụ = -13,9 oC
 Nhiệt độ tới hạn = 142 oC
 Nhiệt bốc cháy = 415 kcal/kg
 Nhiệt nóng chảy = 18,4 kcal/kg
 Trọng lượng riêng = 0,969 g/cm3
 Tỷ trọng ở 25oC là 0.9014

4


Thủy phân

Tính chất của vinyl clorua (vc)
2. Tính chất hóa học
PHẢN ỨNG NỐI ĐÔI

o
o

Với HCl: CH2=CHCl + HCl → ClCH2 – CH2Cl
Với H2 : CH2=CHCl + H2 → CH3– CH2Cl

o n CH =CHCl → – [ CH – C(Cl)H ] –
2
2
n
PHẢN ỨNG CỦA NGUYÊN TỬ CLO

o 2CH2=CHCl + NaOH → CH≡CH + NaCl + H2O
o CH2=CHCl + RONa → CH2= CHOR + NaCl
o CH2=CHCl + Mg → CH2=CH – Mg – Cl
PHẢN ỨNG OXI HÓA

PHẢN ỨNG TỰ PHÂN HỦY
5


CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VINYL CLORUA (VC)

Sản xuất VinylClorua từ Axetylen

Sản xuất VinylClorua từ Etylen

Sản xuất VinylClorua từ EDC

6


SẢN XUẤT VC TỪ AXETYLEN

1. Cơ sở quá trình

o Phản ứng chính
CH≡CH + HCl → CH2 = CHCl ∆H = -100kj/mol

o Sản phẩm phụ: phản ứng tạo diclo-Etan, trùng hợp sản phẩm VinylClorua vừa tạo thành,...
o Xúc tác của quá trình: các muối Hg2+ và Cu2+.
2. Công nghệ

1

Công nghệ pha lỏng

2

Công nghệ pha khí
7


SẢN XUẤT VC TỪ AXETYLEN

3. Điều kiện công nghê trong pha khí



Nhiệt độ 100 – 170oC



Áp suất 0,1 - 0,3.106 Pa



Pha khí



Xúc tác HgCl2 có thể được mang trên chất mang than hoạt tính, graphit hay silicat...



Sản phẩm phụ của quá trình thường là Axetaldehyt tạo thành do phản ứng của Axetylen với vết nước có
trong nguyên liệu và 1,1-dicloeten do HCl lại phản ứng tiếp với VinylClorua

4.





Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến độ chuyển hóa
Nồng độ xúc tác
Nhiệt độ
Tỉ lệ nguyên liệu
Vận tốc thể tích

8


SẢN XUẤT VC TỪ AXETYLEN

9


SẢN XUẤT VC TỪ ETYLEN

1. Một số sơ đồ sản xuất

 Chỉ dùng nguồn Clo là HCl, kết hợp với oxyclo hóa với nhiệt phân EDC

 Kết hợp Clo hóa với Oxiclo hóa và nhiệt phân EDC

10


SẢN XUẤT VC TỪ ETYLEN

1. Một số sơ đồ sản xuất



Kết hợp Clo hóa với Oxi hóa và nhiệt phân EDC, tận dụng nhiệt phản ứng Clo hóa tinh chế EDC của Oxiclo hóa

 Kết hợp Oxiclo hóa với nhiệt phân EDC, dùng nguyên liệu đầu là 1,2 – EDC:

11


SẢN XUẤT VC TỪ ETYLEN
2. Công nghệ kết hợp Clo hóa với Oxiclo hóa và nhiệt phân EDC
2.1. Cơ sở của quá trình
Quá trình sản xuất VC từ etylen là sự kết hợp của ba quá trình:
- Cộng hợp trực tiếp clo và etylen tạo ra 1,2-dicloetan
CH2=CH2

+ Cl2 → Cl – CH2 – CH2 – Cl

- Dicloetan thực hiện cracking HCl tạo thành vinyl clorua.

2Cl – CH2 – CH2 – Cl → 2CH2=CHCl + HCl
- Oxy clo hoá etylen tạo thành 1,2-dicloetan.
CH2=CH2 + 2HCl + 0,5O2 —› Cl-CH2-CH2-Cl + H2O
=> CH2=CH2 + Cl2 + 0,5O2 → CH2=CHCl + H2O

2.2. Điều kiện công nghệ

 Nhiệt độ: clo hóa: 50 – 120oC; oxiclo hóa: 300oC và nhiệt phân EDC: 300 - 550oC
 Lượng oxi đưa vào phản ứng phải thấp hơn lượng oxi cần thiết để tránh xảy ra phản ứng tạo CO,
CO2

 Chất xúc tác sử dụng cho quá trình này là các muối kim loại chuyển tiếp. Ở đây thường sử dụng
CuCl2, FeCl3 làm xúc tác cho quá trình

 Sản phẩm phụ : dicloetylen, tricloetylen, tetracloetylen

12


SẢN XUẤT VC TỪ ETYLEN

13


Thiết bị clo hóa trực tiếp etylen

14


SẢN XUẤT VC TỪ EDC

Kiềm hóa để dehydro hóa trong pha lỏng với phản ứng chính

•

Cl-CH2-CH2-Cl + NaOH → CH2=CHCl + NaCl + H2O

Nhiệt phân trong pha hơi với phản ứng chính

•

Cl-CH2-CH2-Cl → CH2=CHCl + HCl

∆H = 100.2 kJ/mol

15


SẢN XUẤT VC TỪ EDC

1. Cơ sở quá trình
-

o
o
Phản ứng bắt đầu xảy ra ở 300 C nhưng phản ứng chỉ đạt tốc độ cao ở khoảng nhiệt độ 400-550 C. Phản ứng xảy ra theo cơ

chế gốc.

 Khơi mào:

Cl-CH2-CH2-Cl → Cl-CH2=C*H2 + Cl*

 Phát triển mạch:
Cl* + Cl-CH2-CH2-Cl → Cl-CH2-C*H-Cl + HCl
Cl-CH2-C*H-Cl → CH2=CHCl + Cl*

 Đứt mạch:


Cl* + Cl-CH2-C*H2 → CH2=CHCl + HCl

Để tránh phải tiến hành phản ứng ở nhiệt độ cao, tạo ít sản phẩm phụ (từ quá trình polyclohoá, quá trình phân huỷ, quá trình
cốc hoá), người ta thường dùng xúc tiến cho phản ứng là như: Clo, Brôm, Oxi... để tạo thuận lợi cho quá trình chuyển hoá
chính.

- Ngoài ra, người ta còn dùng một số hệ xúc tác như: than hoạt tính, muối Clo kim loại... Tuy nhiên thời gian sống của xúc tác thấp
và các khó khăn về công nghệ làm cho quá trình cracking DCE có xúc tác không được sử dụng trong công nghiệp.

16


SẢN XUẤT VC TỪ EDC

17


SO SÁNH CÔNG NGHỆ

VC từ Axetylen

•

Ít được sử dụng do dùng xúc tác
HgCl2 (clorua thủy ngân) rất độc
hại và gây ô nhiễm môi trường

•

VC từ EDC

VC từ Etylen

•

Tiêu tốn ít năng lượng do tận dụng

•

được nhiệt toả ra của phản ứng.

•

Tận dụng được HCl tạo thành, sản
phẩm thu được không có HCl.

•

Không dùng axetylen nên chi phí

Giá thành đắt, nguyên liệu khó

cho quá trình giảm, giá thành sản

kiếm

phẩm giảm từ 25 đến 30%.

•

Không sử dụng xúc tác nên tiết
kiệm chi phí, giá thành thấp

•
•

Thiết bị nhiệt phân dễ chế tạo
Độ chuyển hóa cao

Sản phẩm thu được có nhiều sản
phẩm phụ, độ chọn lọc không cao.

•

Thiết bị phức tạp, điều khiển quá
trình khó khăn.

18

Chương 2
Công nghệ sản xuất PVC


TỔNG QUAN VỀ POLY VINYL CLORUA(PVC)

1. Giới thiệu chung





Lịch sử phát triễn:

•

Polyvinyl clorua (PVC) có lịch sử phát triễn hơn 100 năm.

•

Năm 1835 tổng hợp được vinyclorua.

•

Các nghiên cứu về sự tạo thành PVC công bố vào năm 1912.

•

Năm 1937, PVC mới được sản xuất trên quy mô công nghiệp

Quy mô phát triễn:

Sản lượng PVC của
thế giới
năm 2008
20


TỔNG QUAN VỀ POLY VINYL CLORUA(PVC)

Nhu cầu tiêu thụ PVC ở Việt Nam.

21


TỔNG QUAN VỀ POLY VINYL CLORUA(PVC)

Khả năng cung cầu PVC ở Việt Nam quá các năm

22


TỔNG QUAN VỀ POLY VINYL CLORUA(PVC)

2.Tính chất của PVC.
2.1. Cấu tạo.



PVC có cấu tạo phân tử mạch thẳng, rất ít nhánh.



Khối lượng phân tử 18.000 ÷ 30.000 đơn vị




Công thức cấu tạo
2 dạng chủ yếu: đầu nối đuôi và đầu nối đầu

Các dạng kết nối
trong phân tử
PVC thực

23


TỔNG QUAN VỀ POLY VINYL CLORUA(PVC)

Tính chất của PVC.

2.2. Tính chất vật lý.



PVC là một loại polymer

Tính chất

Giá trị

Tg

o
78 – 80 C

d

3
1.38 – 1.4 (g/cm )

δk

2
400 – 600 (KG/cm )

δu

2
900 – 1200 (KG/cm )

δn

2
800 – 1600 (KG/cm )

ε

10 – 25% ( Độ dãn dãn dài khi

vô định hình ở dạng bột màu trắng
hoặc hơi vàng nhạt.



Cách điện tốt.



Mềm, dẻo, dai (có chất hóa dẻo).




đứt)
Độ bền va đập

2
70 – 160 (KG/cm )

Độ bền nhiệt

o
65 – 70 C

Độ bền va đập kém.
Dễ gia công.

(Mactanh)

Nhiệt độ giòn

o
-10 C
24


TỔNG QUAN VỀ POLY VINYL CLORUA(PVC)

Tính chất của PVC.
2.3. Tính chất hóa học.



PVC cứng bền với axit và bazơ cũng như dầu, acohol, và hydrocacbon no. Nhưng nhạy với hydrocacbon thơm và
hydrocacbon chứa clo, este, và có thể trương trong xeton.



PVC mềm rất nhạy với tác nhân khí quyển và ánh sáng.



PVC hoạt động hoá học khá lớn do có nguyên tử Clo và thường kéo theo các nguyên tử hydro ở Cacbon bên cạnh phản
ứng.



Một số phản ứng đặc trưng:



Phân hủy nhiệt.

25