MỤC LỤC
1
LỜI MỞ ĐẦU
Dichloroethane có công thức hóa học Cl-CH
2
-CH
2
-Cl là một hợp chất hóa
học được điều chế và sử dụng để làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp các
polyvinyl. Ngoài ra, nó còn được sử dụng tổng hợp etyldiamin, làm dung môi,
chất tẩy rửa chì trong xăng bị nhiễm chì.
Ngày nay, các ngành công nghiệp như tự động, công nghiệp xây dựng, ôtô,
… phát triển mạnh mẽ, kèm theo nó là nhu cầu tiêu thụ polyvinylchloride tăng
lên, vì vậy, những phương pháp sản xuất dichloroethane đạt năng suất cao nhất
và chất lượng tốt nhất được quan tâm phát triển. Có nhiều phương pháp sản
xuất nhưng hiện nay có hai công nghệ chính là: clo hóa trực tiếp ethylene và
oxy clo hóa ethylene.
Tuy nhiên, các nhà máy tổng hợp dichloroethane đã và đang được xây dựng
chủ yếu ở những nước đang phát triển để sử dụng nguyên liệu từ các quá trình
chế biến dầu mỏ, ở các nước có trữ lượng dầu lớn vì qua đó sẽ kết hợp được
giữa các nhà máy lọc dầu và nhà máy sản xuất dichloroethane để quá trình đạt
hiệu quả cao nhất. Do đó, nhóm chúng em thực hiện đề tài “Nghiên cứu và
thiết kế phân xưởng sản xuất 1,2- dichloroethane bằng phương pháp
oxyclo hóa ethylene” để có thể tìm hiểu và nghiên cứu sâu hơn về
dichloroethane.
2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM
Oxyclo hóa ethylene (chloro-oxidation of ethylene) là phương pháp được sử
dụng nhiều trong các nhà máy sản xuất EDC vì phương pháp này sử dụng
nguồn HCl có giá thành rẻ. Ngoài ra, phương pháp này còn có thể tận dụng khí
HCl thải ra từ nhà máy sản xuất vinylchloride và phân xưởng clo hóa.

Acid hydrochloric là một acid đơn chức và khi tan trong nước thì tạo ra H
+
và Cl
-
3
HCl + H
2
O
H
3
O
+
+ Cl
-
Do phân ly hoàn toàn trong nước nên acid hydrochloric được xếp vào nhóm
acid mạnh.
Trong số 6 axít vô cơ mạnh phổ biến, nó là một trong những acid mạnh ít
độc hại nhất khi tiếp xúc bằng tay.
Như các loại acid khác, HCl có khả năng tác dụng với:
• Kim loại : Giải phóng khí hydro và tạo muối clorua (trừ các kim loại đứng sau
hydro trong dãy hoạt động hóa học như Cu, Hg, Ag, Pt, Au).
Fe + 2 HCl
FeCl
2
+ H
2
• Oxit bazơ: Tạo muối clorua và nước.
ZnO + 2 HCl
ZnCl
2

Ethylene là hydrocacbon có chứa một liên kết đôi C = C, là một liên kết
kém bền, dễ bị đứt ra trong các phản ứng hóa học.
Liên kết đôi có độ dài liên kết đôi bằng 1,33A
o
ngắn hơn so với liên đơn
(1,57 A
o
), năng lượng liên kết đôi C=C bằng 145,8 kcal/mol, giả thiết năng
lượng liên kết σ lớn hơn năng lượng liên kết π và bằng 148 -82,6 = 36,2
kcal/mol. Như vậy liên kết π độ chênh lệch vào khoảng 20 kcal/mol. Điều này
giải thích sự kém bền của liên kết π và khả năng phản ứng cao của liên kết đôi.
Các phản ứng quan trọng nhất của ethylene là phản ứng cộng, oxi hóa và phản
ứng trùng hợp.
• Phản ứng cộng
5
• Phản ứng oxi hóa

Dung dịch KMnO
4
đậm đặc, ở nhiệt độ cao nối đôi C=C bị bẻ gãy khi oxi clo
hóa etylene cùng với HCl và oxi sẽ thu được Dichloroethane

Cũng có thể tổng hợp dichloroethane bằng cách clo hóa trực tiếp etylene ở
nhiệt độ cao.

Trong công nghiệp người ta oxi hóa nhẹ etylen để sản xuất CH
3
CHO, sử
dụng dung dịch PbCl
3


• Phản ứng trùng hợp
Phản ứng trùng hợp là quá trình kết hợp các hợp chất đơn phân (monomen)
để tạo thành các hợp chất đa phân (polymen hay chất cao phân tử).

Ngoài ra etylen còn dùng để tổng hợp axit acrylic, đó là phản ứng trong pha
7
lỏng của etylene với cacbon oxit và oxit trên Pd
2+
/Cu
2+
làm xúc tác. Hiệu suất
của quá trình tổng hợp so với etylen là 85%, điều kiện phản ứng là nhiệt độ
140
0
C áp suất 75at

Ứng dụng: sản xuất nhựa PE, sản xuất các chất hữu cơ: vinylacetat,
vinylclorua
3. 1,2-Dichloroethane
3.1. Tình hình sản xuất
Quá trình tổng hợp Dichloetane từ phương pháp Chlo hóa Ethylene đạt
được lần đầu tiên vào năm 1795. Từ khoảng năm 1955 bắt đầu sản xuất ở quy
mô công nghiệp, và từ năm 1973 tới 1977 thì trên thế giới đã sản xuất được 6.3
triệu tấn.[5] Cho tới nay thì dichloetane đã trở thành một trong những hợp chất
hóa học được sản xuất với tốc độ nhanh. Tốc độ phát triển hiện tại tăng từ 10
đến 20% so với năm trước.[6] Những năm gần đây 20 triệu tấn được sản xuất
tại Mỹ, Châu Âu và Nhật Bản. Ứng dụng chủ yếu của dicloentan chủ yếu là để
sản xuất inylchloride (VC) chiếm tới 80-90%, ngoài ra nó còn được làm dung
môi nhưng ít được sử dụng vì nó là một chất có độc tính mạnh.[6]

o
C
Điểm chớp lửa cốc kín: 12,85
o
C cốc hở: 18
o
C
Độ nhớt ở 20
o
C :0,84.10
-3
Pas
Nhiệt hóa hơi: 34,7 Kj/mmol
Áp suất tới hạn: 5260 Kpa
Sức căng bề mặt: 3,1.10
-3
N/m
EDC là một chất lỏng dễ cháy, khi cháy có thể dể dàng dập tắt bằng nước.
Tan nhiều trong các dung môi hữu cơ, nhưng không tan trong nước, tạo dung
dịch đẳng phí sôi ở 72
o
C và có chứa 19.5% nhựa, cao su,lưu huỳnh, iod và
photpho vàng.
3.3. Tính chất hóa học
Trong điều kiện không có không khí và hơi nước, dichloroetane ổn định tới
khoảng nhiệt độ t < 160
o
C, lúc này việc phá vỡ diclhoroetane là rất khó khăn.
Nhưng khi tiếp xúc với không khí hoặc nước, nó sẽ bị oxy hóa chậm và sinh ra
HCl. Dichloroetane không phản ứng với các kim loại thường như Fe, Cu tuy

2
CO
3
+ Dichloroetane tác dụng với tetrasulfide natri Na
2
S
4
thu cao su tổng hợp
cấu tạo mạch thẳng
3n Cl-CH
2
-CH
2
-Cl + 3n Na
2
S
4
S S
S S S S
CH
2
-S-S-C
2
H
4
-S-S-C
2
H
2
-S-S

tính chọn lọc của xúc tác và giảm mất mát xúc tác nhưng đồng thời nó cũng làm
tăng hàm lượng sản phẩm phụ monochloethane.[7]
2. Quá trình tổng hợp
Clo hóa ethylene bởi đồng clorua (CuCl
2
):
Sau khi chuyển thành dạng phức đồng thì tiếp tục tham gia phản ứng tách
CuCl
2:
Phương trình tổng quát:
12
Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ 200 - 300
0
C và áp suất 0,1 - 1 MPa, ∆H= -295
kJ/mol. Độ chuyển hóa HCl và ethylene là ở 93 - 99%, tốc độ chuyển hóa từ 0,5
- 40s, độ chọn lọc của 1,2-dichloetane là 91-96%.
3. Các công nghệ chính
Phương pháp oxyclo hóa tạo 1,2-dichloetane thường sử dụng hai công nghệ
chính là:
+ Công nghệ oxyclo hóa với thiết bị phản ứng cố định
+ Công nghệ oxyclo hóa với thiết bị phản ứng tầng sôi
3.1. Thiết bị phản ứng tầng sôi
Hình 1: Sơ đồ công nghệ sản xuất 1,2 – Dicholoroethane bằng phương pháp
oxyclo hóa xúc tác tầng cố định
1. Thiết bị oxy clo hóa 6. Thiết bị tái sinh Alkylbenzen
2. Thiết bị tôi nóng 7. Thiết bị thu hồi HCl
13
3. Thiết bị lắng 8. Thiết bị tách nước
4. Thiết bị làm lạnh 9.Thiết bị tách sản phẩm nhẹ
5. Thiết bị hấp thụ EDC 10. Thiết bị tách sản phẩm nặng

Khí thải trên đỉnh tháp đưa ra ngoài, một phần khí được đua qua máy nén tái sử
dụng hỗn hợp. Snar phẩm dưới đáy thiết bị khử khí đưa vào thiết bị tách nước
(4), sau đó, dòng sản phẩm chuyển sang tháp rửa làm sạch bằng NaOH (5) để
loại bỏ clorat. Sản phẩm EDC ướt ở tháp rửa được chuyển sang làm khô ở tháp
14
sấy hỗn hợp đồng sôi (6). Cặn của tháp là sản phẩm nặng một phần đưa hoàn
lưu để tăng hiệu suất của quá trình, một phần đưa ra ngoài. Sản phẩm đỉnh được
đưa qua bình chứa ra ngoài và cho hồi lưu một phần. Đỉnh bình chứa là nước
được đưa vào lại tháp tách nước (4).[8]
Hình 2: Sơ đồ công nghệ sản xuất 1,2 – Dicholoroethane bằng phương pháp
oxyclo hóa xúc tác tầng cố định.
1. Lò cố định 6. Tháp làm khô hỗn hợp đồng sôi
2. Tháp tôi 7. Thiết bị nén
3. Thiết bị khử khí 8. Thiết bị đun nóng
4. Thiết bị tách 9. Thiết bị làm lạnh
5. Tháp rửa
15
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 . Lê Mậu Quyền – Hóa Học Vô Cơ, NXB Khoa Học Kĩ Thuật – 1999.
2. Hoàng Nhâm – Hóa học vô cơ. NXB giáo giục – 1999.
3. Hoàng Trọng Yến, Nguyễn Đăng Quang – Hóa hữu cơ – Trường Đại Học
Bách Khoa Hà Nội – 1998.
4. Nguyễn Trọng Thọ - Hóa hữu cơ – Hydrocacbon, NXB giáo dục 1999.
5. John S. Drury, Anna S. Hammons. Investigations of selected
environmental pollutants: 1,2-dichloroethane. 1979.
6. Nguyễn Mai Liên - Bộ môn kỹ thuật hữu cơ - Tổng hợp hữu cơ cơ bản -
Trường ĐH bách khoa thành phố Hồ Chí Minh
7. Alain Chauvel – Petrochemical Process, Gulf Publishing Compay 1989.
8. Wolgang Gehartx – Ullmann’s encyclopedia os industrial chemistry 1997
vol A6