Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Lời nói đầu
Dicloetan có công thức hoá học CH
2
Cl - CH
2
Cl là một chất lỏng ở điều
kiện thờng có nhiệt độ sôi ở 83,7
0
C, là một chất độc đối với ngời tiếp xúc và
sử dụng, dễ gây mê, hít phải hơi dicloetan ít sẽ bị đau đầu, hít nhiều sẽ bị ho
và có thể chết.
Quá trình Clo hóa etylen đợc tiến hành lần đầu tiên vào năm 1795. Cho
đến nay dicloetan đã trở thành những hợp chất hoá học đợc sử dụng với sản l-
ợng lớn. Tốc độ sử dụng phát triển trung bình tăng 10% so với 20 năm trớc
đây. Hiện nay, dicloetan đợc sử dụng nh một vật liệu khởi đầu cho quá trình
sản xuất polyvinylclorua (PVC). Vào năm 1981 85% tổng số sản phẩm
dicloetan đợc sử dụng để sản xuất vinylclorua (VC), 10% sử dụng cho việc
sản xuất các dung môi chứa clo nh 1,1,1 tricloetan, tetracloetan
Do những tính chất và ứng dụng của dicloetan, đặc biệt là ứng dụng của
dicloetan để sản xuất polyvinylclorua, 1 sản phẩm cần thiết trong các ngành
công nghiệp ôtô, xây dựng. Việc lựa chọn phơng pháp sản xuất dicloetan là
hết sức quan trọng.
Mặc dù có nhiều phơng pháp sản xuất nhng hiện nay có 2 công nghệ
chính để sản xuất dicloetan đó là: Clo hoá trực tiếp etylen và công nghệ oxy
clo hoá etylen để sản xuất dicloetan. Ngày nay phơng pháp này đợc cải tiến và
mở rộng nhiều hơn.
Với đồ án tốt nghiệp này em xin đợc trình bày một số tính chất của
dicloetan, nguyên liệu để sản xuất dicloetan và một số công nghệ chính để sản
xuất dicloetan và tính toán những thông số cơ bản của quá trình sản xuất
dicloetan.
2
.8H
2
O, đây là những hợp chất bao đợc tạo nên nhờ sự xâm nhập của
phân tử Clo vào trong khoảng trống của những tập hợp gồm phân tử H
2
O liên
kết với nhau bằng liên kết hydro.
Clo tan nhiều trong những dung môi hữu cơ nh benzen, cacbondisunfua,
ête và rợu, Clo rất độc và có mùi xốc mạnh.
I.2.Tính chất hóa học :
Tính chất hoá học điển hình của Clo là oxi hoá mạnh
Cl
2
+ H
2
= 2 HCl, nổ khi hơ nóng, H
298
= -92,3 Kj/mol
Clo cho phản ứng nổ khi đợc chiếu sáng, có giàu tia tử ngoại ở nhiệt độ thờng.
Clo có thể tác dụng với muối halogen giải phóng ra halogenua kém hoạt
động hơn
Cl
2
+ 2NaBr = Br
2
+ 2NaCl
Cl
2
+ 2NaI = I
clorua vôi. Một lợng lớn clo dùng để chế tạo axít clohydric, dợc phẩm, thuốc
trừ sâu, chất màu, chất dẻo, tơ sợi và cao su.
I.4.Phơng pháp điều chế Clo:
Trong phòng thí nghiệm Clo đợc điều chế bằng tác dụng của axít
clohydrit với các chất oxi hoá mạnh nh MnO
4
, MnO
2
2KMnO
4
+16HCl = 5Cl
2
+ 2 MnCl
2
+ 2KCl + 8H
2
O
Còn trong công nghiệp Clo đợc điều chế theo phơng pháp điện phân, ngời
ta điện phân dung dịch NaCl trong thùng điện phân có màng ngăn xốp
2NaCl + 2H
2
O Cl
2
+ H
2
+ 2NaOH
II.Tính chất của etylen: [1], [4], [13]
II.1.Tính chất vật lí :
Etylen là một chất khí không màu, không mùi, tan rất ít trong nớc. Sau
đều nằm trên 1 mặt phẳng với 2 cacbon đó và gốc hoá trị ở mỗi cacbon mang
nối đôi bằng 120
0
. Hai trục của 2 electron p song song nhau tạo thành mặt
phẳng thẳng góc với mặt phẳng nói trên. Thực chất của liên kết có mật độ
electron bao phủ cả phía trên lẫn phía dới của 2 nguyên tử cacbon mang nối
đôi
Liên kết đôi có độ dài liên kết bằng 1,33A
o
ngắn hơn so với liên kết
đơn(1,57A
o
), năng lợng liên kết đôi C=C bằng 145,8 Kcal/mol, giả thiết năng
lợng liên kết lớn hơn năng lợng liên kết và bằng 148 - 82,6 = 36,2
Kcal/mol. Nh vậy năng lợng liên kết , độ chênh lệch vào khoảng 20
Kcal/mol, điều này giải thích tính chất kém bền của liên kết và khả năng
phản ứng cao của liên kết đôi. Các phản ứng quan trọng nhất của etylen là
phản ứng cộng, oxi hoá và phản ứng trùng hợp.
II.2.1.Phản ứng cộng :
Các phản ứng đặc trng nhất với etylen là phản ứng cộng liên kết đôi,
trong phản ứng này liên kết đôi thực chất là liên kết bị bẻ gãy và kết hợp với
hai nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử mới tạo ra hợp chất no.
+Cộng clo :
CH
2
=CH
2
+ Cl
2
ClCH
Br
Phản ứng cộng xảy ra theo cơ chế electrophil (ion dơng tấn công trớc vào
cacbon mang điện âm)
Giai đoạn chậm:
CH
2
+
= CH
2
-
+ Br
+
- Br
-
+
CH
2
CH
2
Br + Br
-
Giai đoạn nhanh:
+
CH
2
CH
2
2
I (etyliotdua)
+Tác dụng với dung dịch nớc Clo hoặc Brom cho sản phẩm là các
halogen hydrin trong trờng hợp tác nhân hoạt động là axít hypoclorơ.
CH
2
=CH
2
+ HOCl HOCH
2
CH
2
Cl
+Cộng nớc:
CH
2
=CH
2
+ HOH CH
3
CH
2
OH
Trong đó ta dùng xúc tác là H
2
SO
4
, ZnCl
2
, nếu ở pha khí thì dùng oxít
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Dung dịch KMnO
4
đậm đặc, ở nhiệt độ cao, nối đôi C=C bị bẻ gãy
Khi oxi clo hóa etylen cùng với HCl và oxi sẽ thu đợc Dicloetan
CH
2
=CH
2
+ 2HCl +1/2O
2
ClCH
2
CH
2
Cl + H
2
O
Cũng có thể tổng hợp Dicloetan bằng cách clo hóa trực tiếp etylen ở nhiệt
độ cao.
CH
2
=CH
2
+ Cl
2
ClCH
2
CH
2
0
H
2
C - CH
2
, H = -218,6 Kj/mol
O
Đồng thời cũng có sản phẩm phụ tạo ra do quá trình oxi hóa etylen đó là
cacbon đioxit và nớc.
CH
2
=CH
2
+ 3O
2
2CO + 2 H
2
O , H = -1,42 Kj/mol
Phản ứng này tỏa nhiệt rất mạnh, sự toả nhiệt cao này sẽ làm giảm sản l-
ợng oxit etylen và là nguyên nhân làm giảm hoạt tính của xúc tác.
Trong thời gian gần đây VA đợc sản xuất bằng cách oxi hóa etylen bằng
oxi với 1 tác nhân phản ứng khác là axit axetit cùng với sự có mặt của xúc tác
là paladi.
CH
2
=CH
2
+ CH
3
CH
3
-COCH
2
CH
2
OH
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 6 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
|| ||
O O
+ CH
3
-COCH
2
CH
2
OCCH
3
+ H
2
O
|| ||
O O
1.1.1.Phản ứng trùng hợp:
Phản ứng trùng hợp là quá trình kết hợp các chất đơn phân (Monome) để
tạo thành các chất đa phân (polime hay chất cao phân tử).
2CH
2
=CH
hóa học, nguyên liệu để điều chế etylen là khí dầu mỏ, khí cốc, hydrocacbua
no, axetylen.
1.1.2. Lấy etylen từ khí dầu mỏ và khí cốc là phơng pháp đơn giản nhất,
thực hiện quá trình ngng tụ, hấp thụ và tinh luyện để tách riêng etylen
1.1.3.Nhiệt phân etan và propylen:
C
2
H
6
C
2
H
4
+H
2
(1)
C
3
H
8
C
2
H
4
+CH
4
(2)
Phản ứng (1) là phản ứng khử Hydro, phản ứng (2) là phản ứng cracking
bẻ gãy liên kết C-C, nên phản ứng (1) phải thực hiện ở nhiệt độ cao hơn
(900
+50 Kcal
2C
2
H
6
2C
2
H
4
+ 2H
2
- 42 Kcal
3C
2
H
6
+ O
2
2C
2
H
4
+ 2CO +5H
2
42 Kcal
Trong lò điện phân có để nhiều đệm sứ để tăng bề mặt tiếp xúc và duy trì
áp suất thấp 0,76 0,75 ata, nhiệt độ khí ra khỏi lò là 850
0
C.
1.1.4.Khử nớc rợu etylic :
C trên xúc tác Al
2
O
3
có thể phân hủy rợu hoàn toàn
thành etylen.Tiến hành phản ứng trong thiết bị hình ống, trong có chứa xúc
tác, sản phẩm thu đợc đem làm lạnh, ête, rợu sẽ ngng tụ còn lại etylen đem đi
làm sạch và sấy.
1.1.5.Hydro hóa axetylen :
Phơng pháp này dùng ở các nớc không có dầu mỏ và khí cacbuahydro, so
với phơng pháp khử nớc của rợu etylic thì phơng pháp này kinh tế hơn.
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 8 Trờng ĐHBK Hà Nội
H
2
SO
4
, 170
0
C
Al
2
O
3
, 350-600
0
C
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Phản ứng Hydro hóa axetylen tiến hành ở áp suất thờng nhiệt độ 250
0
C,
Trùng hợp etylen trong những điều kiện khác nhau cho nhiều loại polime
có giá trị nh polime phân tử thấp có thể dùng làm dầu nhờn.
Đặc biệt etylen cùng với clo hay cùng với HCl và oxi tổng hợp dicloetan,
một sản phẩm trung gian rất cần thiết cho quá trình sản xuất nhựa PVC.
Ngoài ra etylen còn là nguồn nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm
hữu cơ khác nhau: etylen glycol, axetandehit, etylenoxit, etylbenzen, styren,
các alcol bậc 1 không phân nhánh và các sản phẩm đồng trùng hợp 1 số hợp
chất vinyl.
III.Tính chất của sản phẩm : [5], [14]
III.1.Sơ lợc về EDC :
1,2 Dicloetan hay còn gọi là etylen diclorua (EDC) là 1 sản phẩm rất đợc
chú ý khi nhắc đến các sản phẩm nhựa PVC, đặc biệt trong giai đoạn hiện nay
khi mà nền công nghiệp mỏ và dầu khí đang phát triển mạnh. Cùng với sự
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 9 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
phát triển của khoa học kĩ thuật, sản lợng EDC đã tăng rất nhanh trong những
năm gần đây. Trớc đây toàn bộ nguyên liệu trong ngành nhựa của Việt Nam
đều phải nhập khẩu, chính vì vậy mà vấn đề sản xuất EDC không đợc quan
tâm, nhng hiện nay ngành nhựa của Việt Nam có những dấu hiệu đáng mừng.
Công ty PVC ViNa đang đặt tại Đồng Nai, PVC Compound công ty
Autochem đang hoạt động ở phía nam và Lotus chemical Technology đang
hoạt động ở phía bắc và sắp tới công ty liên doanh nhựa và hóa chất Phú Mỹ
(PMPC) hoạt động với công suất 100.000 tấn/năm để sản xuất PVC resin, đây
chính là nơi tiêu thụ khổng lồ nguyên liệu VC nói chung và EDC nói riêng.
Cùng với dây chuyền tiêu thụ lợng nguyên liệu khổng lồ đó là sự ra đời
của các nhà máy nh : nhà máy lọc dầu số1 Dung Quất ( Quảng Ngãi ), nhà
máy lọc dầu số 2 Nghi Sơn (Thanh Hóa) , bên cạnh đó công ty hóa chất Việt
Nam đang có dự án xây dựng nhà máy xút qui mô lớn, với công suất 200.000
tấn/năm, đây là nơi hứa hẹn sẽ cung cấp nguồn nguyên liệu cực kỳ phong phú
cho nhà máy tổng hợp EDC.
0
C có chứa 19,5% nớc.
Dicloetan có 2 dạng đồng phân : 1,2 Dicloetan và 1,1 Dicloetan, nhng
trong kĩ thuật thờng dùng dicloetan ở dạng đối xứng (1,2 Dicloetan).
Khi mắt tiếp xúc với dicloetan sẽ bị đau nhức, chảy nớc mắt và gây bỏng
niêm mạc, khi tiếp xúc với da nó sẽ tẩy nhờn của da và làm cho da khô, rát,
đỏ. Nếu tiếp xúc nhiều có thể làm cháy da và viêm nặng. Nếu ăn uống phải
EDC sẽ gây buồn nôn, mất cảm giác và chết, EDC rất độc với gan, thận
Sau đây là một số thông số vật lí của EDC:
Công thức hóa học CH
2
ClCH
2
Cl
Tên gọi Ethylendichloride, 1,2 Dicloetan,
sym-dichloroethane, cloruaetylen, EDC
Khối lợng phân tử: 98,96
Thành phần các nguyên tố:
Cacbon: 26,27%, Hydro: 4,07%, Clo: 71,66%
Điểm chớp lửa cốc kín : 12,85
0
C (55
0
F)
cốc hở : 18
0
C (64
0
F)
Chỉ số khúc xạ 1,4421 ở 25
III.3.Tính chất hóa học của EDC :
Trong điều kiện không có không khí và hơi nớc thì EDC ổn định đến
160
0
C (320
0
F), nhng khi tiếp xúc với không khí hoặc nớc thì nó bị thủy phân
hoặc oxi hóa chậm để tạo thành HCl, đây là nguyên nhân làm cho EDC trong
các thùng chứa bị đổi màu, EDC ổn định với các kim loại thông thờng, do đó
có thể lu giữ trong các thiết bị làm bằng kim loại thờng trừ : Nhôm, Kẽm, Mg
và hợp kim của chúng.
Tránh tiếp xúc với oxi tinh khiết, kiềm mạnh, kim loại kiềm, nơi có
nguồn nhiệt cao vì nó sẽ phân hủy cho ra HCl và gây ăn mòn cao.
Dicloetan tinh khiết rất bền ngay cả khi có nhiệt độ cao và có mặt xúc tác
sắt, ở nhiệt độ 340
0
C thì EDC bắt đầu phân hủy tạo thành VC, hydroclorua và
1 lợng nhỏ axetylen.
C
2
H
4
Cl
2
C
2
H
3
Cl + HCl
Trong phân tử của dicloetan có 2 nguyên tử clo linh động nên nó tham
Cl CH
2
Cl + NaOH CH
2
=CHCl + NaCl + H
2
O
+ Tác dụng của dicloetan với amoniac ở nhiệt độ 120
0
C ta đợc
etylendiamin.
CH
2
Cl CH
2
Cl + NH
3
NH
2
-CH
2
-CH
2
-NH
2
+ NH
4
Cl
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 12 Trờng ĐHBK Hà Nội
Na
CN + 2NaCl
CNCH
2
- CH
2
CN + 2H
2
O CH
2
- COOH + 2NH
3
CH
2
- COOH
III.4.ứng dụng của EDC :
EDC đợc sử dụng chủ yếu trong các nhà máy sản xuất VC, đây là nguyên
liệu đầu vào trực tiếp để sản xuất PVC, một sản phẩm rất cần thiết cho công
cuộc cải tạo và nâng cấp cơ sở hạ tầng của đất nớc, đây là sản phẩm đợc sử
dụng trong mọi lĩnh vực từ các thiết bị thô sơ đến các thiết bị hiện đại, từ vật
đơn giản đến thiết bị tinh vi đều sử dụng vật liệu này, chính vì thế mà EDC rất
cần thiết trong giai đoạn hiện nay.
EDC còn đợc sử dụng trong công nghiệp tẩy rửa, làm sạch kim loại và
trong công nghiệp dệt cũng nh sử dụng làm hợp chất trung gian trong các nhà
máy sản xuất các hỗn hợp clo hóa và flo hóa.
Trớc đây, dicloetan còn sử dụng trong xăng chì nh một cấu tử để chống
muội khi xăng cháy. Tuy nhiên với sự giảm nhiên liệu chì, với ứng dụng này
sẽ đợc giảm dần và bị huỷ bỏ trong tơng lai.
Ngoài ra EDC còn đợc sử dùng làm dung môi để trích li các chất béo ra
khỏi động vật, khử dầu mỡ và da lông thú, làm sạch kim loại trớc khi mạ
Ni, Cr,
mang nh: graphit, silicagel đều có thể sử dụng nhng oxít nhôm vẫn tốt hơn vì
tính năng chịu mài mòn, độ bền đều rất tốt và đặc biệt là có thể điều chỉnh đợc
bề mặt của nó, các muối kim loại khác nh: Kaliclorua, Natriclorua hoặc Nhôm
clorua cũng có thể cho vào để làm cho xúc tác tăng tính chọn lọc và giảm sự
bay hơi của CuCl
2
, mặc khác các muối này hình thành nên hỗn hợp tectic làm
hạ nhiệt độ phản ứng và nó có thể ức chế các phản ứng cộng trực tiếp tạo
thành monocloetan.
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 14 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Xúc tác tầng sôi đợc tạo ra từ oxít nhôm dạng hạt có đờng kính khoảng
20-100àm, còn xúc tác tầng cố định thờng có dạng hình trụ hoặc hình cầu mà
đờng kính khoảng 1/8-1/4 inch.
I.2.Cơ chế quá trình:
Giai đoạn 1: Clo hoá etylen bởi clorua đồng.
C
2
H
4
+2CuCl
2
Cu
2
Cl
2
+ CH
2
Cl- CH
2
6 5
4
3
2
1
H
2
O
H
2
O
EDC
EDC
Etylen
HCl
Không khí
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
xảy ra ở nhiệt độ nh nhau, cụ thể là vùng nhiệt độ này nằm trong khoảng 220-
225
0
C, áp suất tăng nhẹ (25-35psi ) để tăng hiệu suất của phản ứng và giúp
cho EDC ngng tụ thoát ra.
Điều cần phải nói trớc tiên là việc sử dụng xúc tác Deacon và đồng clorua
là 1 tác nhân xúc tác, xúc tác trên thị trờng đợc sản xuất với 10% lợng CuCl
2.
.
Hãng BF.Goodrich đã đa ra 1giới hạn thích hợp hơn là: 3,5-7 % trọng lợng
đồng hoặc 7,4-19,8% trọng lợng CuCl
2
. Nếu nh lợng đồng lớn hơn hoặc bằng
1. Thiết bị phản ứng chính 3. Thiết bị tách nớc
2. Thiết bị làm lạnh 4. Thiết bị tách khí
I.4.2.Thuyết minh dây chuyền :
Để điều khiển nhiệt độ tỏa ra rất lớn do các phản ứng oxi clo hóa mà các
thiết bị phản ứng đều lắp đặt hệ thống nạp không khí ngay đầu vào. Tiến hành
nạp HCl và etylen tới thiết bị phản ứng và chia không khí giữa các công đoạn
để điều chỉnh hợp lí nhiệt độ phản ứng.
Khí thoát ra ở công đoạn đầu tiên đợc đa trực tiếp vào công đoạn 2, tại đó
chúng đợc trộn lẫn với không khí trớc khi vào thiết bị, quá trình này đợc lặp
lại ở mỗi thiết bị phản ứng chính.
Sự biến đổi của HCl ở công đoạn cuối cùng thông thờng là 99% , để đạt
đợc sự biến đổi cao này các thiết bị đợc thực hiện với sự d hệ số tỉ lợng của
không khí và etylen, sản phẩm chảy ra ở thiết bị clo hóa cuối cùng đợc làm
lạnh để ngng tụ sản phẩm EDC và nớc, còn dòng ra ở đỉnh chứa etylen không
phản ứng đợc đun nóng trở lại và đa đến thiết bị thu hồi etylen, tại đây clo đợc
đa vào, clo sẽ biến đổi các etylen cha phản ứng để cho ra EDC, tăng thêm lợng
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 17 Trờng ĐHBK Hà Nội
Không Khí
Hơi
HCl
Etylen
Nớc
Clo
Xử lí
1
1
1
1
2 2 2
3
có xúc tác clorua đồng, ở nhiệt độ 200-220
0
C. Nhiệt phản ứng đợc thu hồi để
sinh hơi cao áp (10 bar) hoặc gia nhiệt các chất lỏng truyền nhiệt.
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 18 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Bột xúc tác đợc loại bỏ nhờ bộ lọc xúc tác khí nóng kiểu mới, hoặc bằng
cách xử lí nớc thải sao cho nó đáp ứng các qui định chặt chẽ nhất về giới hạn
hàm lợng đồng, đioxin và furan. Quy trình thân môi trờng này sử dụng khí hồi
lu, nạp nó trở lại thiết bị phản ứng sau khi đã ngng tụ EDC và nớc. Sau khi
loại bỏ EDC, nớc thải của quá trình đáp ứng những yêu cầu chặt chẽ nhất về
môi trờng.
Sau khi loại bỏ CO
2
và cloral/cloetanol, EDC đợc tinh chế trong thiết bị
chng cất EDC, nó có thể sử dụng làm nguyên liệu nạp lò cracking nhiệt phân
hoặc bán ra ngoài.
Những đặc điểm và u điểm quan trọng:
+ Đáng tin cậy: sự khống chế nhiệt độ ổn định, liên kết với thiết bị truyền
nhiệt hiệu quả cao với sự phân phối nhiệt đồng đều (không có các điểm quá
nóng) trong tầng sôi khiến cho dây chuyền thiết bị có thể dễ dàng đạt tỷ lệ
thời gian vận hành trên 99%/năm. Hệ thống phun nguyên liệu đợc thiết kế đặc
biệt cho phép vận hành hai năm không cần bảo dỡng. Diện tích truyền nhiệt
lớn cho phép đạt nhiệt độ và áp suất hơi nớc cao hơn trong các ống xoắn làm
lạnh nhờ đó tăng độ an toàn đối với nhiệt độ giới hạn ở bề mặt, nơi có thể xảy
ra sự ăn mòn do nhiệt độ xuống đến điểm sơng của axít HCl.
+ An toàn: oxy đợc phối trộn với HCl khan bên ngoài thiết bị phản ứng
và đợc nạp vào tầng sôi độc lập với etylen. Hàm lợng oxy trong dòng hồi lu là
khoảng 0,5% (thể tích) ngoài giới hạn cháy nổ.
+ Linh hoạt: thiết bị có thể vận hành ở mức 20% công suất thiết kế và có
Quy trình này đợc vận hành thơng mại từ năm 1979. Từ đó đến nay đã có
18 nhà máy đựơc đa vào vận hành với công suất từ 50.000 đến 600.000
tấn/năm.
Mô tả quy trình:
ở thiết bị phản ứng với tầng xúc tác cố định, vỏ đơn, nhiệt phản ứng đợc
lấy đi để sinh ra hơi nớc cao áp. Phản ứng đợc thực hiện với sự d etylen lớn.
Sự chia tầng xúc tác một cách linh hoạt, sự phân bố nhiệt độ phản ứng thích
hợp và lu lợng nạp liệu cao, cùng với hệ thiết bị phản ứng đơn chiếc là những
yếu tố giúp tạo ra sản lợng tối đa và hạn chế sản phẩm phụ ở mức tối thiểu.
Sau khi ngng tụ và tách sản phẩm phản ứng (EDC và nớc) etylen d đợc nén và
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 20 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
hồi lu trở lại dòng khí đã đợc làm sạch này đựơc rút ra một phần để ngăn ngừa
sự tích tụ các chất trơ. Thông thờng, dòng khí sạch này đợc làm khô và đa đến
bộ phận clo hoá trực tiếp để thu hồi etylen.
Điều kiện vận hành:
Thiết bị phối trộn oxy đợc thiết kế đặc biệt và hệ thống khoá linh động
đảm bảo sự vận hành an toàn ngoài giới hạn cháy nổ. Kiểu thiết kế đơn giản
và quy cách chất lợng cao của vật liệu chế tạo khiến cho thời gian sử dụng
giữa hai lần sửa chữa lên đến 2-3 năm, tỷ lệ thời gian vận hành đạt 96% trong
một năm. Nhiệt phản ứng đợc thu hồi để sinh hơi cao áp (18 bar) sử dụng cho
các bộ phần khác của quy trình VCM (ví dụ nhiệt phân). Nớc thải không chứa
bột xúc tác lơ lửng, vì vậy không cần để lắng xử lý nh nớc thải độc hại. Hàm
lợng đồng trong các dòng nớc thải của tầng xúc tác cố định dới 0,3 ppm, vì
vậy không cần phải xử lý.
Chỉ tiêu tiêu hao nguyên vật liệu:
Quy trình thờng đạt hiệu suất chọn lọc 98% đối với etylen và HCl, hiệu
suất chuyển hoá HCl đạt 99,8%. Do vận hành trong môi trờng giàu etylen,
quy trình chỉ tạo ra khoảng một nửa lợng CO và CO
2
C và áp suất thấp khoảng 0,3-0,5.10
6
Pa. Nhiệt độ của phản ứng đợc
quyết định tùy theo phơng pháp tiến hành thu hồi etylen dichlorua. Nếu thu
sản phẩm ở trạng thái lỏng thì nhiệt độ là 50-60
o
C, còn lấy sản phẩm ra khỏi
thiết bị phản ứng ở dạng khí thì nhiệt độ là 85-90
o
C.
II.1.Cơ chế phản ứng:
Những giải thích gần đây về cơ chế của phản ứng FeCl
3
là cơ chế phân
cực, do tính chất và khả năng phân cực của Clo, quyết định khả năng tấn công
vào liên kết đôi của etylen.
FeCl
3
+ Cl
2
FeCl
-
4
. Cl
+
FeCl
-
4
. Cl
+
+ 2Cl
2
CH
2
Cl-CHCl
2
+ HCl
CH
2
=CH
2
+ 3Cl
2
CHCl
2
-CHCl
2
+ 2HCl
Tuỳ theo sự khống chế nhiệt độ của quá trình mà sản phẩm phụ tạo ra
nhiều hay ít.
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 22 Trờng ĐHBK Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất Dicloetan
Tỉ số giữa clo và etylen cũng ảnh hởng nhiều đến sản phẩm phụ, tỉ số
clo/etylen càng lớn thì sản phẩm phụ càng nhiều. Vì vậy mà trong thực tế ngời
ta thờng dùng thiếu clo. Khi lợng etylen d nhiều cần có thiết bị ngng tụ phức
tạp để ngăn ngừa mất mát etylen ở khí cuối
II.2.Công nghệ clo hoá ở nhiệt độ thấp : [1,12]
II.2.1.Công nghệ clo hóa nhiệt độ thấp thu sản phẩm ở dạng lỏng:[1]
Nhiệt độ tiến hành cho quá trình Clo hoá là ở 20 ữ30
0
18. Tháp tinh luyện
19. Thiết bị làm lạnh hồi lu đỉnh
20. Thiết bị đun nóng hồi lu đáy
21. Thùng chứa polyclorit
22. Thiết bị ngng tụ sản phẩm
23. Thùng chứa sản phẩm Dicloetan
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 24 Trờng ĐHBK Hà Nội
2
3
4
7
5
6
9
10
12
11
8
13
21
23
20
14
18
19
15
16
22
1
5
(18) là sản phẩm phụ của quá trình: Poly Clorit cho vào thùng chứa polyclorit
(21); phần đỉnh tháp (18) hồi lu một phần, phần còn lại qua thiết bị ngng tụ
(22) xuống thùng chứa sản phẩm (23). Đây là sản phẩm Dicloetan (DCE) tinh
khiết.
Đào Văn Dũng - Hoá Dầu K44 25 Trờng ĐHBK Hà Nội
Copyright: Tài liệu đại học ©