Download miễn phí Đề tài Thiết kế phân xưởng sản xuất dicloetan năng xuất 20.000 tấn/năm
MỤC LỤC
Lời mở đầu 5
Chương I: Tổng quan lý thuyết 6
A. Tổng quan về DE 6
I. Giới thiệu về DE 6
I.1. Tính chất vật lý 6
I.2. Tính chất hoá học 7
I.2.1. Nhận xét về phân tử dicloetan 7
I.2.2. Phản ứng thế nucleophyl 8
I.2.3. Phản ứng thế nucleophyl 9
I.2.4. Một số phản ứng hoá học khác 9
II. Cơ chế phản ứng clo hoá etylen 9
III. Nguyên liệu sản xuất dicloetan 10
III.1. Etylen 10
III.1.1. Tính chất vật lý 10
III.1.2. Tính chất hoá học 11
III.1.3. Ứng dụng của etylen 14
III.1.4. Điều chế etylen 14
III.2 Clo 14
III.2.1. Tính chất vật lý 14
III.2.2. Tính chất hoá học 15
III.2.3. Ứng dụng của clo 17
III.2.4. Điều chế clo 18
IV. Các yếu tố ảnh hưởng 18
IV.1.Ảnh hưởng của nhiệt độ 18
IV.2 Ảnh hưởng của thành phần khí 19
IV.3 Ảnh hưởng của xúc tác 20
V. Ứng dụng của dicloetan 20
B. Các phương pháp sản xuất DE 21
I. Phương pháp clo hoá trực tiếp etylen 21
I.1 Clo hoá trực tiếp etylen trong pha lỏng 21
I.1.1. Nguyên liệu 21
I.1.2. Phản ứng quá trình 21
I.1.3. Công nghệ clo hoá nhiệt độ thấp (LTC) 22
I.1.4. Công nghệ clo hoá nhiệt độ cao (HTC) 23
I.2 Clo hoá trực tiếp etylen trong pha khí 24
II. Phương pháp oxyclo hoá etylen 26
II.1. Phương pháp oxyclo hoá etylen trong phan khí 26
II.1.1. Xúc tác quá trình 26
II.1.2. Cơ chế phản ứng 26
II.1.3. Đặc trưng công nghệ và sản phẩm 27
II.1.4. Nguyên liệu28 28
III. Phương pháp oxyclo hoá etan 30
IV. Các quá trình khác sản xuất DE 30
C. Lựa chọn phương pháp sản xuất 30
I. So sánh các quá trình sản xuất DE 30
II. Lựa chọn và thuyết minh dây chuyền 31
II.1. Lựa chọn dây chuyền 31
II.2. Thuyết minh dây chuyền 32
Chương II: Tính toán 33
A. Tính cân bằng vật chất 33
I. Cân bằng vật chất cho quá trình clo hoá 33
I.1. Lượng chất đi vào thiết bị clo hóa 34
I.1.1. Lượng etylen cần để tạo thành DE và TCE 34
I.1.2. Lượng clo cần để tạo thành DE, TCE và DCP 35
I.2. Lượng chất đi ra khỏi thiết bị clo hoá 36
B. Cân bằng nhiệt của thiết bị clo hóa 37
I. Lượng nhiệt do nguyên liệu mang vào 38
I.1. Lượng nhiệt do etylen kỹ thuật mang vào 38
I.2. Lượng nhiệt do etylen kỹ thuật mang vào 38
II. Lượng nhiệt do các phản ứng clo hóa 39
II.1. Lượng nhiệt do phản ứng (1) tạo thành 39
II.2. Lượng nhiệt do phản ứng (2) tạo thành 39
II.3. Lượng nhiệt do phản ứng (3) tạo thành 40
III. Lượng nhiệt do sản phẩm mang ra 40
III.1. Lượng nhiệt do sản phẩm khí mang ra 40
III.2. Lượng nhiệt do sản phẩm lỏng mang ra 41
IV. Lượng nhiệt mất ra môi trường 42
V. Lượng nhiệt do tác nhân làm lạnh 42
C. Kích thước thiết bị chính 43
I. Thể tích thiết bị 43
II. Kích thước thiết bị 44
Kết luận 46
Tài liệu tham khảo 47
http://s1.liketly.com/flash/edoc/web-viewer.html?file=jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-demo-2016-02-05-de_tai_thiet_ke_phan_xuong_san_xuat_dicloetan_nang_xuat_2000_t9zMv0PBsK.png /tai-lieu/de-tai-thiet-ke-phan-xuong-san-xuat-dicloetan-nang-xuat-20-000-tannam-87674/ Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn. Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
e phân tử lượng lớn có thể gia công bằng nhiệt và cán thành tấm, thành màn mỏng cũng như chế tạo các vận dụng khác nhau. Cùng với PVC và Polystyren, Polyetylen là loại chất dẻo được sản suất với chất lượng lớn.
Ngoài ra, etylen còn là nguồn nguyên liệu sản suất ra các sản phẩm hữu cơ khác nhau: etylenglycol, oxitetylen, andehytaxetic, etylbenzen, styren, vinylclorua, vinylaxetat, etylenclorua, các ancol bậc một không phân nhánh có từ 4-20 nguyên tử cacbon và các sản phẩm đồng trùng hợp một số hợp chất vinyl.
III.1.4 Điều chế etylen [9]
Người ta thường điều chế etylen băng cách tách nước từ rượu Etylic khi tác dụng với axit H2SO4 đặc ở điều kiện 160-170oC.
Ngày nay, người ta điều chế etylen bằng cách sử dụng phương pháp nhiệt phân hydrocacbon (sản suất 50% từ naphta, 25-30% từ etan, propan, còn lại là từ gasoil và một số phân đoạn khác).
Naphta thu được bởi quá trình chưng cất dầu thô, khoảng sôi, tỷ trọng và thành phần biến đổi rộng theo nguồn gốc của dầu thô và điều kiện nhà máy lọc dầu, điểm sôi đầu từ 30-100oC, điểm sôi cuối từ 65-200OC.
Etan thu được từ khí tự nhiên béo và khí thải các nhà máy lọc dầu.
Propan thu được từ khí tự nhiên béo, xăng tự nhiên và khí thải nhà máy lọc dầu.
Butan thu được từ xăng tự nhiên và khí thải các nhà máy lọc dầu.
Một hỗn hợp của các hydrocacbon nhẹ như propan, iso-butan và n- butan thông thường được gọi là khí hoá lỏng (LPG) thu được từ xăng tự nhiên và khí thải của nhà máy lọc dầu, nó vẫn được sử dụng làm nguyên liệu.
Gasoil thu được bởi quá trình chưng cất dầu thô, khoảng sôi và tỷ trọng thay đổi theo nguồn gốc của dầu thô và điều kiện của nhà máy lọc dầu.
III.2. Clo [3], [11]
III.2.1 Tính chất vật lý
clo là một chất khí có mầu vàng lục, có mùi hắc, nặng gấp 2,5 lần không khí. Các tính chất vật lý của clo được thể hiện ở bảng sau.
Bảng 4. Tính chất vật lý của clo.
Số nguyên tử – Z
17
Tỷ lệ với khối lượng nguyên tử
35,453
Đồng vị bền
35 (71,53%)
Nhiệt độ nóng chảy
172,1oK (-100,98oC)
Nhiệt độ nóng chảy
239,1oC (-34,,05oC)
Tỷ trọng tới hạn
565kg/m3
Nhiệt độ tới hạn Tc
417,15oK (144oC)
áp suất tới hạn Pc
7,71083MPa
Độ tới hạn liên quan đến khí
2,48
Enanpy nóng chảy
90,33kj/kg
Entanpy hoá hơi
287,1kj/kg
Điện cực tiêu chuẩn (E)
1,359V
Entanpy định hướng
239,44kj/mol
ái lực điện tử
364,25kj/mol (3,77Ev)
Tại 20OC một thể tích nước hoà tan được 2,3 lần thể tích Clo.
Dung dịch clo trong nước gọi là nước clo. Clo là chất khí độc khi hít thở nhiều clo thì bị ngạt hay có thể chết.
III.2.2. Tính chất hoá học của Clo [4].
a. Đối với các hợp chất vô cơ.
Liên kết giữa clo và các halogen khác chủ yếu là liên kết hoá trị, clo rất hoạt động có thể kết hợp với hầu hết các nguyên tố trừ N2, O2 và C.
Tác dụng với kim loại.
Natri nóng chảy trong clo tạo thành natriclorua.
2Na + Cl2 = 2NaCl
Nếu rắc bột sắt đã nung nóng vào lọ chứa đầy clo, bột sắt cháy tạo thành khói màu nâu gồm những hạt rất nhỏ sắt (III) clorua.
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
Tác dụng với hydro.
Khí clo không phản ứng với hydro ở nhiệt độ thường. Chỉ trong điều kiện ánh sáng nhân tạo (khoảng 470mm) hay nhiệt độ lớn hơn 250oC thì hydro cháy trong clo với ngọn lửa mờ, xanh nhạt, khí hydrocacbon được tạo thành.
Cl2 + H2 = 2HCl
Giới hạn nổ của hỗn hợp khí tinh khiết nằm trong khoảng 8% thể tích khí hydro và 14% thể tích clo. Giới hạn này phụ thuộc vào áp suất nhưng khi ta thêm khí trơ như N2, CO2 thì giới hạn này giảm.
Tác dụng với nước.
Clo tác dụng với nước tạo thành axit clo hydric và axit hypoclorơ
Cl2 + H2O = HCl + HClO
HClO là hợp chất không bền, dễ bị phân huỷ và giải phóng oxy nguyên tử khi bị chiếu sáng.
Tổng hợp các phản ứng trên ta có:
Cl2 + 2H2O = 4HCl + O2
Oxy nguyên tử hoạt động hoá học rất mạnh, nó oxy hoá phẩm nhuộm và phá huỷ chúng. Clo ẩm có tính tẩy màu.
Tác dụng với amoniac.
Lượng clo dư với sự có mặt của các muối amoniac tạo thành tricloruanitro NCl3 (hỗn hợp nổ)
3Cl2 + 4NH3 = NCl3 + 3NH4Cl
Tác dụng với oxit nitơ.
Với sự có mặt của xúc tác Br, clo phản ứng với oxit nitơ tạo thành cloruanitrosyl (NOCl) theo phản ứng.
1/2Cl2 + NO = NOCl
Tác dụng với SO2
Với sự có mặt của ánh sáng, xúc tác cacbon hoạt tính, clo phản ứng với SO2 tạo thành cloruasunfuryl
Cl2 + SO2 = SO2Cl2
Tác dụng với CO.
Dưới những điều kiện trên, clo phản ứng với CO tạo thành cacboniclorau (phosgen) không màu, có độ độc tính cao.
Cl2 + CO = COCl2
Tác dụng với natrithiosunfat.
Phản ứng này dùng để loại bỏ clo tự do khỏi dung dịch.
4Cl2 + Na2S2O3 + 5H2O = 2NaHSO4 + 8HCl
Tác dụng với cacbondisunfit.
Clo tác dụng với cacbondisunfit tạo thành cacbontetraclorua và disunfuadiclorua.
3Cl2 + CS2 = CCl4 + S2Cl2
Tác dụng với photpho.
Tạo thành Photphotriclorua
2Cl2 + 2P = 2PCl2
Tạo thành Photphopentaclorua.
5Cl2 + 2P = 2PCl5
Tác dụng với muối của Brôm và Iốt.
1/2Cl2 + KBr = KCl + 1/2Br2
Ngoài ra, clo còn phản ứng mãnh liệt với iốt, phốt pho đỏ, arsen, antimoan, thiếc và bitmut.
b. Đối với các hợp chất hữu cơ.
Trong các hợp chất hữu cơ thì liên kết Cl-Cl là hoá trị. Do đó, clo có thể phản ứng với các hydrocacbon theo phản ứng thế hay phản ứng cộng.
Trong các hydrocacbon bão hoà, clo tham gia phản ứng thế hydro một phần hay hoàn toàn để tạo thành hydrocacbon chứa cacbon và clohydro.
Trong công nghiệp, người ta tăng tốc độ phản ứng bằng cách sử dụng ánh sáng, nhiệt hay xúc tác.
Trong các hydrocacbon thơm, phản ứng thế và cộng có thể xảy ra phụ thuộc vào điều kiện (ánh sáng, nhiệt độ, áp suất, xúc tác).
Phản ứng của clo với các hợp chất hữu cơ đặc biệt là các hydrocacbon no có thể xảy ra mãnh liệt dưới các điều kiện tương tự và phân huỷ hoàn toàn thành cacbon tự do.
III.2. 3. ứng dụng của Clo [3].
Clo là nguyên tố thứ 11 phổ biến rộng rãi và có hoạt tính cao.
Clo được dùng để tẩy trắng vải, giấy và điều chế những chất cũng dùng để tẩy trắng như clorua vôi. Một lượng lớn clo được dùng để chế tạo axit clohydric, dược phẩm, thuốc trừ sâu, chất màu, chất dẻo, tơ sợi và cao su.
Trong tự nhiên, clo chỉ ở trạng thái tự do trong phakhí phun ra từ núi lửa. Những hợp chất của clo như NaCl, KCl, MgCl2 phổ biến trong tự nhiên có nhiều trong nước biển, hồ.
III. 2.4. Điều chế Clo [3].
Clo được tạo thành là do quá trình oxy hoá axit HCl hay clorua bằng các hợp chất như: dioxitmangan, pemanganat, diclomat, axitnitric, clorat hay NO2.
Trong phòng thí nghiệm clo được điều chế bằng phản ứng của axit clohydric với một lượng chất oxy hoá mạnh như MnO2.
4HCl + MnO2 = MnCl2 + Cl2 + 2H2O
Trong công nghiệp, clo được điều chế bằng quá trình clo-kiềm, trong quá trình điện phân clo-kiềm dung dịch natriclorua bị phân huỷ trực tiếp tạo ra Cl2, H2 và NaOH theo phản ứng sau:
2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl 2 + H2O
Hiện nay, trên thế giới 95% sản lượng clo nhận được từ quá trình clo-kiềm. Công suất clo trên thế giới vượt quá 40.106 tấn/năm nhưng với mức tiêu thụ hiện năng lượng điện hàng năm khoảng 1011KW.h là vấn đề cần quan tâm.
IV. Các yếu tố ảnh hưởng.
IV.1. ảnh hưởng của nhiệt độ.
Đặc trưng của quá trình halogen hoá là toả nhiệt nên quá trình tổng hợp 1,2 Dicloetan toả nhiệt rất lớn
CH2 = CH2 + Cl2 ClCH2= ClCH2 – 220 Kj / mol
Do toả nhiệt làm cho trong hỗn hợp phản ứng tăng lên nhanh, nếu nhiệt độ cao quá sẽ dẫn đến sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ, mặt khác sẽ tạo điều kiện cho phản ứng thế clo hình thành cơ chế chuỗi gốc. Vì vậy, quá trình điều chế dicloetan cần khống chế nhiệt độ thấp vừa phải. Để thuận lợi cho phản ứng cộng bằng cách lấy nhiệt phản ứng ra ngoài, đòi hỏi thiết bị phản ứng phải có hệ thống làm lạnh.
Mặt khác khi nhiệt độ tăng nên thi phản ung thế cũng xảy ra. Nhiệt độ càng tăng thì phản ứng thế càng chiếm ưu thế. Người ta định nghĩa nhiệt độ tới hạn là nhiêt độ tại đó phản ứng thế trội hơn phản ứng cộng. Đối với etylen nhiệt độ tới hạn trong khoảng 270 -3500C. Sự phụ thuộc của thành phần sản phẩm clo hoá vào nhiệt độ như sau:
Dẫn xuất clo
-250C
00C
200C
Dicloetan
93
69
20
Ticloetan
2
21
53
Tetracloetan
1
4
6
Polyclorit
3
4
13
Bảng 5: Thành phần sản phẩm clo hoá ở các nhiệt độ khác nhau
IV. 2. ảnh hưởng của thành phần khí.
Như trên đã nói có thể biến đổi thành phần sản phẩm nếu cho vào môi trường phản ứng một lượng oxy tự do, lượng sản phẩm phụ tạo thành do phản ứng thế sẽ ít đi và có thể không có. Điều đó có thể giải thích bằng sự đứt mạch của phản ứng thế khi có oxy.
Vì thế khi thêm oxy vào cho phép ta tiến hành phản ứng ở nhiệt độ khoảng 30oC, quá trình kỹ thuật sẽ đơn giản rất nhiều, không cần làm lạnh bằng nước muối mà có thể làm lạnh bằng bằng nước thường, thiết bị sẽ đơn giản hơn do đó giá thành Dicloetan sẽ giảm.
Tỷ số giữa clo và etylen cũng ảnh hưởng nhiếu đến lượng sản phẩm phụ, tỷ số clo/etylen càng lớn sản phẩm phụ càng nhiều. Vì vậy, trong thực tế người ta thường dùng thiếu clo.
IV.3. ảnh hưởng của xúc tác.
Xúc tác có vai trò quan trọng trong quá trình phản ứng. Trong quá trình clo hoá etylen thường dùng xúc tác là FeCl3 hay AlCl3. Nó có tác dụng thúc đẩy quá trình phản ứng, tăng...
