Mô phỏng dây truyền crackinh MTBE tạo isobutane của IFP bằng phần mềm HYSYS

MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE1

MỤC LỤC
MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN...................................................................................1
SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE............................................................................1
CHƯƠNG I – TỔNG QUAN HÓA CHẤT THAM GIA PHẢN ỨNG....................4
1. Nguyên liệu Toluen.............................................................................................4
1.1. Tính chất vật lý..........................................................................................4
1.2. Tính chất hóa học.......................................................................................4
2.3. Ứng dụng ..................................................................................................6
2. Nguyên liệu Clo...............................................................................................7
2.1. Tính chất vật lý..........................................................................................7
2.2. Tính chất hóa học.......................................................................................8
2.3. Ứng dụng của Clo....................................................................................10
2.4. Điều chế Clo...............................................................................................11
3. Sản phẩm chính Benzyl Cloride.....................................................................11
3.1. Tính chất vật lý........................................................................................11
3.2. Ứng dụng và các phản ứng......................................................................12
3.3. Phương pháp điều chế..............................................................................13
3.4. An toàn khi sử dụng.................................................................................13
4. Tính chất của axit HCl...................................................................................14
4.1. Tính chất vật lý........................................................................................14
4.2. Tính chất hóa học.....................................................................................14
4.3. Các phương pháp sản xuất axit HCl phổ biến trên thế giới....................16
CHƯƠNG II – MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE20
1. Mô phỏng dây chuyền phản ứng tạo Benzyl Cloride.....................................20
1.1. Thuyết minh dây chuyền:........................................................................20
1.2. Quá trình mô phỏng dây chuyền..............................................................23


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE2

2. Biện luận quá trình mô phỏng........................................................................33
3. Xác định các thông số của tháp chưng...........................................................38
4. Tuần hoàn lại dòng Toluen.............................................................................40
5. Tính toán cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng....................................45


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE3

CHƯƠNG I – TỔNG QUAN HÓA CHẤT THAM GIA
PHẢN ỨNG
1. Nguyên liệu Toluen
1.1.

Tính chất vật lý.
- Toluen dễ bắt cháy (do nhiệt độ chớp cháy thấp), cháy tạo ra nhiều muội.
- Toluen có khả năng hòa tan trong benzene, etanol, các xeton và phần lớn
dung môi hữu cơ, rất ít tan trong nước.
Tính chất vật lí của Toluen.
Tính chất

1.2.

Giá trị

Khối lượng phân tử (đvC)

92.14

Nhiệt độ sôi (oC)

110-111ºC

Nhiệt độ đông đặc (oC)

-93ºC

Điểm chớp cháy (oC)

4.4ºC

Tỷ trọng (g/mL) tại 25oC

0.865

Độ nhớt (N.s/m2)tại 25oC

0.56

Áp suất bão hòa (mm Hg) tại 20oC

22

Chỉ số khúc xạ tại 20oC

1.496

Tính chất hóa học.
Công thức hóa học : C6H5-CH3

MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE4

Công thức cấu tạo :
2.2.1. Phản ứng thế vào electrophin vào nhân thơm.
Nhóm thế CH3 là nhóm thế loại I với ảnh hưởng của hiệu ứng liên hợp và
siêu liên hợp đến electron π trong vòng benzene làm mật độ e trong vòng benzene
tăng lên ở các vị trí ortho và para, đồng thời làm tăng tốc độ phản ứng thế.
2.2.2. Phản ứng tại nhóm thế CH3
- Phản ứng halogen hóa:
C6H5-CH3 + Cl2 →

C6H5-CH2– Cl

- Tham gia phản ứng với brom khan cho ra bromtoluen và axit HBr.

- Phản ứng với khí clo tạo ra diclometan và axit HCL


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE5

- Phản ứng cộng với H2 tạo ra metylxiclohexan

- Phản ứng oxy hóa với nhóm metyl
- Phản ứng oxi hóa với các điều kiện thích hợp :

hoặc

C6H5-CH3 +

O2 →

C6H5-CHO

C6H5-CH3 +

O2 →

C6H5-COOH

Toluen tương đối dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng và
bền vững với các chất oxi hóa. Đó cũng còn gọi là tính thơm bởi vì đó là tính chất
hóa học đặc trưng chung của các hiđrocacbon thơm
2.3.

Ứng dụng .

- Trong công nghiệp và đời sống thì toluene đóng một vai trò quan trọng:
 Là thành phần cấu từ làm tăng trị số octan, nâng cao giá trị của xăng, đặc
biệt trong hoàn cảnh hiện nay khi phụ gia chì đã gần như không còn sử
dụng do làm ô nhiễm môi trường thì tầm quan trọng của toluene ngyaf
càng lớn.


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE6

 Bên cạnh đó toluen còn là nguyên liệu chính sản xuất thuốc nổ TNT, ứng
dụng trong các lĩnh vực quốc phòng, xây dựng, khai thác quặng …
 Trong công nghiệp hóa chất, toluene đa phần sử dụng để sản xuất
benzene, ngoài ra còn sự dụng làm dung môi, sản xuất sơn.

2. Nguyên liệu Clo
Trong tự nhiên clo chỉ được tìm thấy trong dạng các ion clorua (Cl -). Các
clorua tạo ra các loại muối hòa tan trong nước biển — khoảng 1,9% khối lượng
của nước biển là các ion clorua. Trong nước của biển Chết và các mỏ nước mặn
ngầm thì nồng độ của các ion clorua còn cao hơn nữa.
Phần lớn các muối clorua hòa tan trong nước, vì thế các clorua rắn thông
thường chỉ tìm thấy trong những vùng khí hậu khô hoặc ở sâu dưới đất. Trong lớp
vỏ Trái Đất, clo có giá trị trung bình khoảng 126 ppm, chủ yếu ở dạng halit (muối
mỏ) (natri clorua), sylvit (kali clorua) và cacnalit (magiê clorua, kali clorua ngậm
sáu phân tử nước). Có hơn 2000 hợp chất của clo vô cơ tồn tại trong tự nhiên
2.1.

Tính chất vật lý
Clo, khí hóa lỏng dưới áp suất 8 bar ở nhiệt độ phòng. Kích thước cột chất

lỏng là ca. 0.3x 3 cm. Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, hai nguyên tử clo hình
thành các phân tử có hai nguyên từ Cl2. Đây là một chất khí màu vàng xanh có mùi
đặc biệt mạnh mẽ của nó, mùi thuốc tẩy. Sự gắn kết giữa hai nguyên tử là tương
đối yếu (chỉ 242,58 ± 0,004 kJ/ mol), mà làm cho phân tử Cl2 phản ứng cao.
Điểm sôi bầu không khí thường xuyên là khoảng -34˚C, nhưng nó có thể
được hóa lỏng ở nhiệt độ phòng với áp lực trên 8 atm. Nguyên tố này là thành viên
của nhóm halôgen tạo ra một loạt các muối và được tách ra từ các clorua thông qua
quá trình ôxi hóa hay phổ biến hơn là điện phân. Clo là một khí có khả năng phản


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE7

ứng ngay lập tức gần như với mọi nguyên tố. Ở 10 °C một lít nước hòa tan 3,10 lít
clo và ở 30 °C chỉ là 1,77 lít.
- Clo là chất khí, màu vàng lục, mùi hắc.

- Clo nặng gấp 2,5 lần không khí và tan được trong nước.
- Ở 20oC, một thể tích nước hòa tan 2,5 thể tích khí clo.
- Clo là khí độc.
2.2.

Tính chất hóa học
Ngoài những tính chất hóa học của một phi kim như tác dụng với hầu hết

kim loại tạo thành muối Clorua, tác dụng với Hiđro tạo khí hiđro clorua. Phương
pháp Clo hóa là sử dụng khí Clo mới sinh (khí Clo mới sinh có khả năng hoạt hóa
rất cao hơn hẳn khí Clo đã được cất giữ trong các bình chứa một thời gian) tác
dụng trực tiếp với đối tượng cần Clo hóa như các kim loại, oxit kim loại hoặc các
hợp chất hữu cơ (benzen, toluen...), với nước, bazơ,...
a) Tác dụng với kim loại
Các halogen hoạt động hoá học mạnh do phân tử của chúng phân li tương
đối dễ dàng thành nguyên tử, nguyên tử có tính chất hoá học rất mạnh.
Phản ứng kết hợp halogen với kim loại xảy ra đặc biệt nhanh và thoát ra
nhiệt lượng lớn.
Na + Cl2 → NaCl


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE8

Khi kết hợp với kim loại, các halogen oxi hoá các kim loại đến hoá trị cực
đại của kim loại.
Cl2(k) + Fe(r) → FeCl3(r)
(Nếu Fe dư: Fe dư + 2FeCl3 → 3FeCl2)
Cl2(k) + Cu(r) →CuCl2(r)
Clo tác dụng với hầu hết các kim loại tạo thành muối clorua.
b) Tác dụng với hiđro

Cl2(k) + H2(k) →→ 2HCl(k)
Khí HCl tan nhiều trong nước tạo thành dung dịch axit hiđrocloric.
Clo có những tính chất hóa học của phi kim. Clo là một phi kim hoạt động
hóa học mạnh, clo không trực tiếp phản ứng với oxi.
a) Tác dụng với nước
Cl2(k) + H2O(l) ⇌ HCl(dd) + HClO(dd)
(phản ứng xảy ra theo 2 chiều ngược nhau).
Nước clo là dung dịch hỗn hợp các chất HCl, HClO và Cl 2 nên có màu vàng
lục, mùi hắc của khí clo. Nếu cho quì tím vào dd đó, lúc đầu quì tím hóa đỏ, sau đó
nhanh chóng bị mất màu là do tác dụng oxi hóa mạnh của axit hipoclorơ HClO.
b) Tác dụng với dung dịch NaOH


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE9

Cl2(k) + 2NaOH(dd) → NaCl(dd) + NaClO(dd) + H2O(l)
Dung dịch hỗn hợp gồm NaCl (natri clorua) và NaClO (natri hipoclorit)
được gọi là nước Gia-ven. Dung dịch này có tính tẩy màu vì tương tự như HClO,
NaClO có tính oxi hóa mạnh.
2.3.

Ứng dụng của Clo
Clo là một hóa chất quan trọng trong làm tinh khiết nước, trong việc khử

trùng hay tẩy trắng và là khí gây ngạt (mù tạc).
Clo được sử dụng rộng rãi trong sản xuất của nhiều đồ vật sử dụng hàng ngày.
 Sử dụng (trong dạng axít hipoclorơ HClO) để diệt khuẩn từ nước uống và
trong các bể bơi. Thậm chí một lượng nhỏ nước uống hiện nay cũng là được
xử lý với clo.
 Sử dụng rộng rãi trong sản xuất giấy, khử trùng, thuốc nhuộm, thực phẩm,

thuốc trừ sâu, sơn, sản phẩm hóa dầu, chất dẻo, dược phẩm, dệt may, dung
môi và nhiều sản phẩm tiêu dùng khác.
Trong hóa hữu cơ chất này được sử dụng rộng rãi như là chất ôxi hóa và chất
thế vì clo thông thường tạo ra nhiều thuộc tính có ý nghĩa trong các hợp chất hữu
cơ khi nó thây thế hiđrô (chẳng hạn như trong sản xuất cao su tổng hợp).
Clo cũng được sử dụng trong sản xuất các muối clorat, clorofom, cacbon
tetraclorua và trong việc chiết xuất brôm
Ngoài ra Clo còn được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:
- Khử trùng nước sinh hoạt;


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE10

- Tẩy trắng vải, sợi, bột giấy;
- Điều chế nước Gia-ven, clorua vôi, ...
- Điều chế nhựa PVC, chất dẻo, chất màu, caosu, ...
2.4. Điều chế Clo
2.4.1. Điều chế trong phòng thí nghiệm
4HCl(dd đặc) + MnO2(r) → MnCl2(dd) + Cl2(k) + 2H2O(l)
2.4.2. Điều chế trong công nghiệp
Điện phân dung dịch bão hòa NaCl, có màng ngăn xốp:
2NaCl(dd) + 2H2O(l) → 2NaOH(dd) + Cl2(k) + H2(k)
3. Sản phẩm chính Benzyl Cloride
3.1. Tính chất vật lý
Benzyl Cloride hay α-chlorotoluen, là một hợp chất hữu cơ với công thức
C6H5CH2Cl.
Cấu tạo phân tử như hình dưới:

Đây là một chất lỏng không màu, có khả năng phản ứng cao và có ứng dụng
rộng rãi trong công nghiệp hóa chất.

MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE11


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE12

Các tính chất hóa học của benzyl chloride được thể hiện bảng dưới:
M

126.58

t0 s

1790C

Nhiệt nóng chảy

-390C

Giới hạn nổ với không khí

>1.1 %V

Độ tan trong nước

Hầu như không tan trong nước

Nhiệt độ chớp cháy
Tỷ trọng

3.2.

670C
1.1 g/cm3

Ứng dụng và các phản ứng
Về mặt công nghiệp, benzyl clorua là tiền thân của este benzyl được sử dụng

làm chất làm dẻo, hương vị, và nước hoa. Axit phenylacetic, tiền thân của dược
phẩm, được sản xuất từ benzyl cyanide, được tạo ra bằng cách xử lý benzyl
chloride với sodium cyanide. Muối amoni bậc bốn, được sử dụng làm chất hoạt
động bề mặt, dễ dàng được hình thành bằng cách alkyl hóa các amin bậc ba với
benzyl clorua.
Trong quá trình tổng hợp hữu cơ, benzyl clorua được sử dụng để đưa vào
nhóm bảo vệ benzyl trong phản ứng với cồn, tạo ra ete benzyl tương ứng, axit
carboxylic, và ester benzyl. Benzoic acid (C6H5COOH) có thể được điều chế bằng
cách oxy hóa benzyl clorua với sự hiện diện của kiềm KMnO4:
C6H5CH2Cl + 2 KOH + 2 [O] → C6H5COOK + KCl + H2O
Benzyl clorua có thể được sử dụng trong tổng hợp các loại thuốc
amphetamine, và vì lý do này, việc bán benzyl clorua được theo dõi bởi Cục
Quảnlý Thuốc Phép thuốcMỹ.


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE13

Benzyl clorua cũng phản ứng dễ dàng với magiê kim loại để tạo ra một chất
thử Grignard. Tốt hơn benzyl bromide để điều chế thuốc thử này, vì phản ứng của
bromua với magiê có xu hướng hình thành sản phẩm khớp nối Wurtz 1,2diphenylethane.
3.3.

Phương pháp điều chế
Benzyl clorua được điều chế công nghiệp bằng phản ứng quang phổ pha khí

giữa toluene với chlorine:
C6H5CH3 + Cl2 → C6H5CH2Cl + HCl
Bằng cách này, khoảng 100.000 tấn được sản xuất hàng năm. Phản ứng tiến
triển theo quá trình tự do của gốc tự do, liên quan đến sự liên kết các nguyên tử clo
tự do. Các sản phẩm phụ của phản ứng bao gồm benzal clorua và benzotrichloride.
Các phương pháp sản xuất khác tồn tại, chẳng hạn như chloromethylation
Blanc của benzen. Benzyl clorua lần đầu tiên được điều chế từ việc xử lý rượu
benzyl với axit clohiđric.
3.4.

An toàn khi sử dụng
Benzyl clorua là một chất alkylating. Chỉ số phản ứng cao của nó (so với

alkyl chlorides), benzyl clorua phản ứng với nước trong phản ứng thủy phân để tạo
thành benzyl alcohol và acid hydrocloric. Khi tiếp xúc với màng nhầy, thủy phân
tạo ra axit clohiđric. Do đó, benzyl clorua là một dụng cụ lachrymator và đã được
sử dụng trong chiến tranh hóa học. Nó cũng rất gây kích ứng với da.
Nó được phân loại là chất có tính độc hại cao tại Hoa Kỳ như được định
nghĩa trong Mục 302 của Luật Hoa Kỳ về Kế hoạch Khẩn cấp và Luật Quyền


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE14

Cộng đồng (42 USC 11002) và phải tuân theo các yêu cầu báo cáo nghiêm ngặt
của các cơ sở sản xuất, Hoặc sử dụng nó với số lượng đáng kể.
4. Tính chất của axit HCl

4.1.

Tính chất vật lý
Ở điều kiện thông thường (nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, chiếu sáng), dung

dịch Axit clohydric thường được quan sát thấy là một chất lỏng không màu, trong
suốt hoặc vàng nhạt (do lẫn hợp chất), có thể bốc khói, hơi nhớt, nặng hơn nước.
Hydro clorua là một khí không màu, mùi hắc gây kích thích niêm mạc, rất
độc. Trong không khí ẩm, HCl kết hợp với hơi nước tạo khói, HCl tan mạnh trong
nước, nó ở dạng khan không ăn mòn kim loại, là một khí bền nhiệt chỉ bị phân
hủy nhẹ ở nhiệt độ trên 15000C.
4.2.

Tính chất hóa học
Axit clohiđric là axit một nấc, tức nó có thể phân ly cho ra một ion H+ và ion

clo, Cl−. Khi hòa tan trong nước, H+ liên kết với phân tử nước tạo thành ion
hydronium, H3O+:
HCl + H2O → H3O+ + Cl−
Do phân ly hoàn toàn trong nước nên axit clohiđric được xếp vào nhóm axit
mạnh. Các axit monoproton có một hằng số điện ly, Ka, cho thấy mức độ phân ly
của nó trong nước. Đối với các axit mạnh tương tự như HCl, thì Ka có giá trị lớn,
và bên cạnh đó, cũng đã có nhiều nghiên cứu lý thuyết để xác định giá trị Ka đối
với HCl. Giá trị Ka thường được tính thông qua pKa, giá trị pKa của HCl, tùy theo
nguồn, dao động trong khoảng -3 đến -7, thậm chí đến -9,3.


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE15

Khi cho các muối clorua như NaCl vào dung dịch HCl thì chúng không ảnh

hưởng đến giá trị pH, điều này cho thấy rằng ion Cl− là một gốc bazơ liên hợp cực
kỳ yếu và HCl bị phân ly hoàn toàn trong dung dịch. Đối với các dung dịch axit
clohiđric trung bình đến mạnh, người ta cho rằng số mol H + bằng với số mol HCl,
với độ tin cậy 4 chữ số thập phân.
Trong số sáu axit vô cơ mạnh phổ biến, axit clohiđric là một axit
monoproton ít có khả năng tạo phản ứng giảm số oxy hóa. Nó là một trong những
axit mạnh ít độc hại nhất khi tiếp xúc bằng tay; ngoài tính axit, nó còn bao gồm các
ion clo không phản ứng và không độc hại. Các dung dịch axit clohiđric trung bìnhmạnh thì khá ổn định khi lưu trữ.
Axit clohiđric thường được dùng phổ biến trong việc chuẩn độ dung dịch
bazơ. Các axit chuẩn độ mạnh cho các kết quả chính xác hơn do có điểm cuối rõ
ràng. Axit clohiđric dạng hỗn hợp đẳng phí (gần 20,2%) có thể được dùng như một
tiêu chuẩn cơ bản trong phân tích định lượng, mặc dù nồng độ chính xác của nó
phụ thuộc vào áp suất khí quyển khi điều chế nó.
Axit clohiđric thường được dùng trong việc chuẩn bị mẫu trong hóa phân
tích. Axit clohiđric đặc có thể hòa tan một số kim loại, tạo ra các khí hydro và clo.
Nó phản ứng với các hợp chất bazơ như canxi cacbonat hoặc đồng(II) ôxít, tạo
thành các dung dịch hòa tan có thể dùng để phân tích.
Như các loại axit khác, HCl có khả năng tác dụng với:
 Kim loại: Giải phóng khí hiđrô và tạo muối clorua (trừ các kim loại đứng
sau hiđro trong dãy hoạt động hóa học các kim loại như Cu, Hg, Ag, Pt, Au).
Fe + 2HCl → FeCl2+ H2


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE16

 Ôxít bazơ: Tạo muối clorua và nước.
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O
 Bazơ: Tạo muối clorua và nước.
NaOH + HCl → NaCl + H2O
 Muối: tác dụng với các muối có gốc anion hoạt động yếu hơn tạo muối mới

và axit mới.
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
Ngoài ra, trong một số phản ứng HCl còn thể hiện tính khử bằng cách khử
một số hợp chất như KMnO4(đặc), MnO2, KClO3 giải phóng khí clo.
2KMnO4(đặc) + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8 H2O
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
4.3.

Các phương pháp sản xuất axit HCl phổ biến trên thế giới
a. Ngọn lửa tổng hợp HCl trong lò

Quá trình này tổng hợp trực tiếp từ khí clo và hiđro cho ra sản phẩm có độ tinh
khiết cao.
H2 + Cl2 → 2 HCl
(ΔH= -184,74 KJ/mol)
Phản ứng diễn ra trong buồng đốt được cung cấp khí clo và hyđro ở nhiệt độ
trên 2000 °C có mặt ngọn lửa. Để đảm bảo rằng phản ứng diễn ra hoàn toàn, người
ta cung cấp lượng hyđro cao hơn clo một chút (1-2%) để không còn clo trong sản


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE17

phẩm. Hỗn hợp của hyđro và clo có khả năng gây nổ do đó cần những thiết bị đặc
biệt có khả năng chịu nhiệt cao, và một điểm không thuận lợi là các chất phản ứng
có chi phí cao.
b. Phản ứng với clorua kim loại
Phản ứng với clorua kim loại, đặc biệt là natri clorua (NaCl), với axitsulfuric
H2SO4) hoặc hydro sulfat: Quá trình này được sử dụng chủ yếu trong thế kỷ 18 hay
còn gọi là quy trình Leblanc dùng trong sản xuất natri cacbonat. Phản ứng diễn ra
gồm 2 giai đoạn: giai đoạn 1 ở nhiệt độ khoảng 150-250 °C, và giai đoạn 2 ở nhiệt

độ khoảng 500 đến 600 °C:
NaCl + H2SO4 đặc → NaHSO4 + HCl↑
NaCl + NaHSO4 → Na2SO4 + HCl↑
Phản ứng tổng có thể được viết như sau:
2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl↑
Chiều cân bằng phản ứng diễn ra theo hướng tạo khí HCl vì khí này được
lấy ra liên tục. Phương pháp cho phép tạo ra các sản phẩm tinh khiết, thường được
dùng trong phòng thí nghiệm. Phương pháp này không được dùng trong sản xuất
thương mại vì axit sulfuric đắt hơn axit clohiđric.


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE18

c. Sản phẩm clo hóa trong sản xuất chất hữu cơ
Các phản ứng chính:
 Nhiệt phân 1,2-dicloretan tạo thành vinyl clorua, 90% lượng axit clohiđric
đường sản xuất ở Mỹ dùng phương pháp clo hóa này:
C2H4 + Cl2 → C2H4Cl2
C2H4Cl2 → C2H3Cl + HCl
 Clorua hóa ankan
Cl2 + RH → RCl + HCl
với R-là gốc hydrocacbon.
 Phản ứng trao đổi gốc clo với HF. Phản ứng này được dùng để chuyển sản
phẩm clo hóa (RCl) tạo ra HCl.
RCl + HF → RF + HCl
 Tổng hợp tetrafloreten từ việc nhiệt phân Clodiflomêtan:
2 CHF2Cl → CF2=CF2 + 2 HCl
 Từ đốt rác thải hữu cơ clo:
C4H6Cl2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O + 2HCl
d. Hydrat hóa clorua kim loại nặng

2FeCl3 + 6H2O → Fe2O3 + 3H2O + 6HCl
Sau quá trình tạo khí HCl, dòng khí chứa HCl đưa qua tháp hấp thụ, ở đây
HCl lỏng đậm đặc được tạo ra bằng cách hấp thụ hơi HCl vào trong dung dịch axit


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE19

clohiđric yếu và được tách ra. Trong khi đó, dòng khí cuối cùng được đưa tới thiết
bị làm sạch để loại HCl tự do trước khi thải ra ngoài không khí.


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE20

CHƯƠNG II – MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
BENZYL CLORIDE
1.

Mô phỏng dây chuyền phản ứng tạo Benzyl Cloride
1.1. Thuyết minh dây chuyền:
Dòng hỗn hợp sản phẩm được trộn lẫn giữa dòng Toluen, dòng Toluen tuần

hoàn và dòng Clo với lưu lượng lần lượt là 60, 11.65 và 30 kgmole/h và có cùng
nhiệt độ là 30oC. dòng hỗn hợp này được gia nhiệt lên 110 oC tại thiết bị gia nhiệt
E-100 trước khi được đưa vào thiết bị phản ứng CRV-100.
Tại thiết bị phản ứng xảy ra phản ứng chính là
C6H5CH3 + Cl2 C6H5CH2Cl + HCl
Dòng đỉnh ra khỏi thiết bị phản ứng có lưu lượng 57.05 kgmole/h với thành
phần chính là Toluen và HCl, một lượng nhỏ Benzyl CLoride. Dòng sản phẩm này
sẽ được làm mát xuống -35 oC và đi vào thiết bị tách pha.
Tại thiết bị tách pha dòng đỉnh tháp gồm phần lớn là HCl và một phần

Toluen có lưu lượng là 30.87 kgmole/h, dòng này sẽ được đưa vào thiết bị tách cấu
tử với mục đích là tách hoàn toàn HCl nhằm tránh gây ăn mòn thiết bị cho việc sử
dụng sau này. dòng đáy tháp tách pha sẽ được hòa trộn với dòng sản phẩm sau thiết
bị phản ứng.
Dòng HCl thoát ra từ thiết bị tách cấu tử sẽ được sử dụng với mục đích khác,
còn dòng đáy có nhiệt độ 110 oC được trộn với dòng Toluen từ tháp tách pha và
tuần hoàn lại thiết bị.
Dòng sản phẩm ra khỏi đáy thiết bị phản ứng sau khi hòa trộn với dòng đáy
tháp tách pha sẽ có lưu lượng là 70.78 kgmole/h. Tuy nhiên trong dòng sản phẩm


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE21

sẽ có một lượng HCl nhất định. Để tránh gây ăn mòn thiết bị, dòng hỗn hợp này
được đưa sang thiết bị trung hòa Neutralizer.
Tại thiết bị trung hòa, dòng sản phẩm được trung hòa bằng NaOH 30% với
lưu lượng 5kgmole/h. Điều này cho phép lượng HCl được trung hòa hoàn toàn với
hiệu suất phản ứng đạt 100%, tât cả lượng muối NaCl được lấy ra dưới đáy thiết bị
cùng với một lượng NaOH, dòng đỉnh sau khi được trung hòa sẽ được giảm nhiệt
xuống 130 oC và đi vào tháp chưng tách tinh chế Benzyl Cloride.
Tại đỉnh tháp chưng tách, dòng đỉnh được chia làm 2 dòng, một dòng nhằm
lấy hơi nước thoát ra và dòng còn lại chứa lượng lớn Toluen, dòng Toluen sau đó
sẽ được hòa trộn với dòng Toluen đi ra từ thiết bị tách cấu tử X-100. Sau khi đi qua
hệ thống làm mát và tăng áp bằng với điều kiện dòng nguyên liệu, dòng toluene sẽ
được tuần hoàn lại thiết bị phản ứng.
Sơ đồ dây chuyền được thể hiện ở trang bên.


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE22

MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE23

1.2.

Quá trình mô phỏng dây chuyền

Các cấu tử cho quá trình mô phỏng


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE24

Tạo cấu tử giả cho NaCl:

Trong môi trường mô phỏng:
Dòng Toluen:


MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BENZYL CLORIDE25

Dòng Clo: