TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐẠI CHẤT
KHOA DẦU KHÍ
BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU

BÀI TẬP LỚN
THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
ACID ACETIC 100.000 tấn/năm

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

NHÓM 8

PGS.TS : Nguyễn Anh Dũng

1


Phn A: Tng quan
Chng I: Gii thiu chung v acid acetic.
I.1. Acid Acetic
Axit axetic hay còn gọi là axit etanoic, là một hợp chất hữu cơ điển hình của dãy đồng
đẳng axit mono cacboxylic, nó có nhiều ứng dụng trong sản xuất và đời sống, là một trong những
sản phẩm hữu cơ cơ bản và quan trọng đợc sử dụng rộng rãi trong công nghệ tổng hợp hữu cơ hóa
dầu.
Axit axetic l húa cht quan trng vi nhng ng dng phong phỳ trong nhiu ngnh sn
xut cui dũng nh dt vi, ch bin thc phm v mt s quỏ trỡnh sn xut húa cht cụng
nghip. ng lc ch yu to thnh xu hng giỏ axit axetic l giỏ nguyờn liu v metanol cng
nh nhu cu cui dũng i vi cỏc dn xut ca axit axetic, nh monome vinyl axetat (VAM),
axit terephtalic tinh khit (PTA), etyl axetat v anhydric axetic. Xu hng ngy cng tng ca
vic s dng axetat este lm dung mụi cho mc in, sn v cht kt dớnh cng ó hỡnh thnh trong
vi nm qua, to ra nhu cu ln v n nh i vi axit axetic. [1]

trường Trung Quốc - động lực đối với phần lớn nhu cầuaxit axetic toàn cầu. Châu Á chiếm hơn
60% tiêu thụ axit axetic trên thế giớitrong năm 2011, Trung Quốc chiếm 30% lượng tiêu thụ này.
Với những nhà máy mớisẽ đi vào vận hành trong thời gian 2011-2020, Trung Quốc sẽ tiếp tục là
động cơcho sự tăng trưởng toàn cầu của sản xuất axit axetic trong những năm tới. [1]
Nhìn chung, châu Á - Thái Bình Dương sẽ tiếp tục là động lực tăng trưởng cho sản xuất
axit axetic trong những năm tới và cũng sẽ duy trì là động cơ cho sự tăng trưởng của thị trường
axit axetic toàn cầu.

3


Hỡnh 1. Nhu cu s dng acid acetic trờn th gii

I.3. Tỡnh hỡnh nc ta.
Cũng nh các nớc trên Thế giới, nhu cầu sử dụng axit axetic ở Việt nam ngày càng cao.
Hằng năm chúng ta phải nhập khẩu một lợng axit axetic khá lớn. Quá trình sản xuất axit axetic
trong nớc chủ yếu bằng phơng pháp vi sinh cho nồng độ axit thấp, năng suất không cao nên cha
đáp ứng đợc nhu cầu. Từ những năm 1990, một số cơ quan nghiên cứu khoa học ở nớc ta đã
nghiên cứu sản xuất axit axetic công nghiệp. ở Viện Hóa học Công nghiệp cũng đã nghiên cứu đề
tài sử dụng rợu etylic để sản xuất axit axetic. Một số cơ quan nghiên cứu khoa học khác nh Viện
Hóa học thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, khoa Hóa thuộc trờng Đại
học Tổng hợp Hà nội cũng đã quan tâm đến đề tài này [2]. Nhng do nhiều nguyên nhân mà các
kết quả nghiên cứu vẫn cha đợc áp dụng trong sản xuất công nghiệp. Cho đến nay, gần nh toàn bộ
nhu cầu axit axetic ở nớc ta đều phải đáp ứng bằng con đờng nhập khẩu.
Trớc tình hình mới, cơ hội phát triển cho ngành công nghiệp hóa chất đã đợc mở ra, thì
quá trình sản xuất axit axetic có nồng độ cao đã trở thành một vấn đề quan trọng và việc tìm ra
phơng pháp sản xuất axit axetic đáp ứng đợc nhu cầu sử dụng và có hiệu quả kinh tế là một việc
làm hết sức cần thiết.

I.4. Cỏc phng phỏp sn xut Axit axetic

được áp dụng năm 1970 tại bang Texas_Mỹ. Công suất ban đầu là 135.000 tấn/năm, sau đó tăng
lên 180.000 tấn/năm vào năm 1975. Điều kiện tiến hành quá trình Monsanto mềm hơn so với quá
trình BASF (3 MPa và 180oC ) .[3]
•

Oxy hoá axetaldehyt.
Trước khi thương mại hóa công nghệ Monsanto, hầu hết axit aextic được sản xuất bằng

cách ôxy hóa axetaldehyt. Phương pháp này là phương pháp quan trọng thứ hai vẫn còn được
sử dụng.
Axetaldehyt có thể được sản xuất bằng cách ôxy hóa butan hoặc naphtha nhẹ, hoặc hydrat
hóa etylen. Khi butan hoặc naphtha nhẹ được nung nó trong không khí có mặt các ion kim
loại khác nhau như mangan, coban, và crôm, peroxit và sau đó phân hủy tạo ra axit axetic
theo phương trình phản ứng:
5


2C4H10 + 5O2 → 4CH3COOH + 2H2O
Phản ứng đặc trưng là sự kết hợp của nhiệt độ và áp suất được đều chỉnh sau cho đủ nóng để
có thể giữ butan ở dạng lỏng. Các điều kiện phản ứng đặc trưng là 150 °C và 55atm. Các sản
phẩm phụ cũng có thể được tạo ra, như butanon, etyl axetat, axit formic, và axit propionic.
Các sản phẩm này cũng có giá trị thương mại, và các điều kiện phản ứng có thể được thay thế
để tạo ra số lượng sản phẩm nhiều hơn. Tuy nhiên, việc phân tách axit axetic ra khỏi hỗn hợp
này làm cho phương pháp này khá tốn kém.Cùng các điều kiện và sử dụng các chất xúc tác
tương tự trong việc ôxy hóa butan, axetaldehyt có thể bị ôxy hóa bởi oxy trong không khí tạo
ra axit axetic:
2CH3CHO + O2 → 2CH3COOH
Sử dụng các chất xúc tác hiện đại, phản ứng này có thể tạo ra axit axetic hơn 95%. Các sản
phẩm phụ là etyl axetat, axit formic, và formaldehyt đều có điểm sôi thấp hơn axit axetic nên
sẽ dễ tách chúng ra bằng cách chưng cất.[4]

Axetaldehyt cú th c iu ch t etylen theo phn ng Wacker, v sau ú ụxy húa nh nờn
bờn di. Trong thi gian gn õy, vic chuyn i etylen thnh axit axetic qua theo mt bc,
chi phớ r hn ó c cụng ty Showa Denko thng mi húa, cụng ty ny ó xõy dng mt nh
mỏy oxy húa etylen ita, Nht Bn nm 1997.Quỏ trỡnh ny s dng cht xỳc tỏc l kim loi
palladi vi s h tr ca axit heteropoly nh axit tungstosilicic. Nú c xem l mt phng
phỏp cú th cnh tranh vi phng phỏp carbonyl húa metanol i vi cỏc nh mỏy nh hn
(100250 ngn tn/nm), tựy thuc vo giỏ a phng ca etylen.[5]
CH2=CH2 + O2 + H2O [CH3CHO] CH3COOH + H2O
Ngoài ra axit axetic còn thu đợc khi oxy hóa cacbuahydro trong đó axit axetic là sản phẩm phụ.

I.5. So sánh các phơng pháp sản xuất axit axetic
Nói chung các phơng pháp sản xuất axit axetic nói trên thì mỗi phơng pháp có u nhợc điểm
riêng mà dựa vào đó các nhà công nghệ sẽ lựa chọn phơng pháp tốt nhất phù hợp với yêu cầu của
mình.
Để so sánh các phơng pháp, ta xét về mặt hiệu qủa của quá trình và đặc biệt là giá thành sản
phẩm.
Đối với phơng pháp sản xuất đi từ axetaldehyt. Hiệu suất quá trình rất cao thờng đạt 9598%. Tuy nhiên phơng pháp này có nhợc điểm là giá thành sản phẩm quá cao do sử dụng nguồn
nguyên liệu đắt tiền. Đặc biệt khi sử dụng axetaldehyt từ quá trình oxy hoá axetylen thì giá thành
càng cao. Hơn nữa do axetylen là chất hoá học hiếm, không có trong tự nhiên mà phải qua tổng
hợp. Xu hớng hiện nay ngời ta không dùng axetylen mà sử dụng etylen để tổng hợp axetaldehyt
do etylen là chất có sẵn trong khí dầu mỏ và khí thiên nhiên. Do đó nó làm giảm rất nhiều giá
thành sản phẩm.
Phơng pháp oxy hoá có điều chỉnh parafin thấp (butan và đồng đẳng). Phơng pháp này cho
hiệu quả kinh tế cao vì sử dụng chất sẵn có, rẻ tiền. Giá thành của axit axetic nhận đợc từ oxy hoá
butan thấp hơn khoảng 30% so với sản xuất từ axetaldehyt. Hiệu suất sản phẩm tơng đối cao.
Phơng pháp sản xuất đi từ metanol và CO cũng là một phơng pháp kinh tế và mới hơn cả
do có thể tổng hợp metanol từ dầu mỏ và than đá là những nguồn tài nguyên khá dồi dào.
Phơng pháp oxy hoá n-butan thì hay dùng hơn phơng pháp oxy hoá naphta do khi oxy
hoá naphta có nhiều sản phẩm phụ nên tốn kém cho việc xử lý, tinh chế sản phẩm axit axetic.
7

3

Bng giỏ nguyờn liu v sn phm
(https:// www.icis.com/Chemicals/channel-info-chemicals-a-z)

Calculation of Gross Profit:
Phng phỏp 1
CH3OH

+

CO



CH3COOH

lbmol

1

1

1

MW

32

28




33,8475

8


Phng phỏp 3 :



29,772

Phng phỏp 4 :



29,839



Vỡ vy, qua tỡm hiu v t ớnh toỏn li nhun , nhn thy c nhiu u
im chỳng tụi la chn phơng pháp tổng hợp axit axetic từ oxy hoá
axetaldehyt .

Chng II: Quỏ trỡnh oxy hoỏ axetaldehyt
II.1 Phn ng
Phơng pháp oxy hóa axetaldehyt để điều chế axit axetic đợc sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp ,phản ứng của quá trìng nh sau :


9


Sự chuyển dịch của nhóm alkyl trở nên dễ dàng hơn nhiều đối với các aldehyt cao hơn, đặc biệt
là nếu có nhánh ở vị trí .
Sự tắt mạch chủ yếu xảy ra theo phản ứng lỡng phân tử của các chất trung gian teroxit.

Phản ứng (24) là nguồn gốc chủ yếu của: CO, metanol, formaldehyt và axit formic - các sản
phẩm phụ của quá trình oxy hoá axetaldehyt. Quá trình oxy hoá không có xúc tác có thể là điều
kiện có hiệu quả cho quá trình chuyển hoá axetaldehyt ở mức thấp đủ để duy trì nồng độ
10


axedehyt trong phản ứng. Điều này giữ trạng thái ổn định nồng độ gốc axetyl peroxit ở mức thấp
thuận lợi phản ứng (22), vì vậy hạn chế xảy ra phản ứng lỡng phân tử (24). Trong phản ứng
không có xúc tác cần đặc biệt chú ý khống chế nồng độ của AMP không vợt quá giới hạn nổ.
Phản ứng phân huỷ gốc tự do khác có thể trở nên quan trọng ở nhiệt độ cao hoặc khi nồng độ
oxy thấp:

Tốc độ của phản ứng decacbonyl hoá tăng khi nhiệt độ tăng, tuy nhiên nó chỉ trở nên quan
trọng khi oxy không đủ để lọc sạch các gốc axetyl (phơng trình 21).

II. Xỳc tỏc
Ngời ta hay tiến hành oxy hóa axetaldehyt trong pha lỏng có mặt xúc tác .Các xúc tác hay dùng
là hợp chất của các kim loại coban,mangan,vanadi.Trong quá trình phản ứng thì nhiệt độ là yếu tố
ảnh hng nhiều đến quá trình.Chất oxy hóa thờng hay ding là oxy hay khôgn khí có nitơ,nitơ
kéo theo axetaldehyt ra ngoài.Trong công nghiệp thờng dùng hỗn hợp xúc tác Co(Mn):Cu với tỷ
lệ 1:(1:3), ngoài ra còn thêm vào quá trình etyl axetat tạo với nớc hỗn hợp đẳng phí để tách nớc ra
khỏi phản ứng. Sản phẩm phụ khi oxy hoá axetaldehyt metyl axetat, etyliden di axetat, axit

đó của axetaldehyt.
Tuy nhiên, ion Cu2+ có thể oxy hoá gốc axetyl rất nhanh:

Ion axetyl có thể phản ứng nh sau:

Nhiều loại xúc tác đã đợc đề cập, trong đó Co đợc dùng thờng xuyên nhng dờng nh có hơi kém
hơn Mn. Một vài tác động của Co không xuất hiện để có thể hiểu dễ dàng. Hỗn hợp Co và Mn rất
thích hợp khi yêu cầu sản xuất lợng lớn anhydrit

II.3 Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình
II.3.1 Nguyờn liu u
12




Axetaldehyt
Do axetaldehyt dễ bị biến đổi thành paradehyt, khi bảo quản một lợng nhỏ axetaldehyt cũng
bị biến đổi. Do đó làm cho sản phẩm của quá trình không tinh khiết, có lẫn nhiều tạp chất, gây
khó khăn cho việc tinh chế và làm sạch sản phẩm.Cùng một điều kiện oxy hoá và xúc tác
axetaldehyt có thể bị biến đổi thành nhiều sản phẩm khác nhau:
CH3CHO

+ 0,5 O2

CH3COOH

2CH3CHO + 3/2O2 CH3COOCH3 + H2O + CO2
3CH3CHO


Các xúc tác nh axetat của sắt, đồng, coban đều làm tăng sự oxy hoá axetaldehyt thành axit
peraxetic, nhng làm chậm tốc độ của giai đoạn tạo thành anhydric axetic do đó một khối lợng
axit peraxetic tích tụ lại trong thiết bị phản ứng gây nổ.
Mặt khác khi sử dụng hỗn hợp axetat của đồng coban làm xúc tác và tiến hành trong môi
trờng có dung môi là etyl axetat thì có thể nhận đợc axit axetic cùng với anhydrit axetic, và hiệu
suất anhydrit axetic lớn hơn do etyl axetat có khả năng tạo hỗn hợp đẳng phí với n ớc, làm tách nớc ra khỏi quá trình. Điều này chứng tỏ hiệu suất của sản phẩm chính phụ thuộc vào bản chất của
xúc tác.
Xúc tác tốt nhất cho quá trình là axetat mangan cho hiệu suất sản phẩm chính cao, khắc phục
đợc nhợc điểm của các xúc tác đã kể trên, có khả năng tái sinh axit peraxetic. Đặc biệt là hỗn hợp
xúc tác của axetat mangan-coban có hoạt tính và độ chọn lọc cao do có sự tổ hợp tơng trợ lẫn
nhau.

13


Hàm lợng xúc tác có mặt trong khối lợng có ảnh hởng đến vận tốc oxy hoá. Khi tăng nồng độ
xúc tác thì tốc độ phản ứng không tăng hoặc tăng rất chậm. Giới hạn đã định là 0,05 đến 0,1%
trọng lợng.

II.3.3 Nhiệt độ
Yếu tố quan trọng ảnh hởng đến nhiều quá trình oxy hoá axetaldehyt chính là nhiệt độ. Tăng
nhiệt độ sẽ thúc đẩy đợc các giai đoạn phản ứng, đặc biệt là phản ứng phân huỷ axit peraxetic.
Quá trình oxy hoá pha lỏng axetaldehyt thờng đợc tiến hành trong khoảng nhiệt độ 65 ữ 75oC.
Nhiệt độ rất thấp hơn sẽ dẫn tới sự tích tụ hợp chất peraxetic trong phản ứng và phát sinh hiện tợng nổ. Nếu nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng chính song cũng thúc đẩy các phản ứng phụ, đặc biệt
là phản ứng oxy hoá hoàn toàn axetaldehyt. Việc tăng nhiệt độ cũng gây nguy hiểm vì hơi
axetaldehyt bay lên tạo hỗn hợp nổ với oxy trong giới hạn rộng. Do đó việc tăng nhiệt độ lại phải
đi kèm với việc tăng áp suất. Để duy trì nhiệt độ trong thiết bị trong khoảng nh vậy ngời ta phải
rút bớt nhiệt phản ứng bằng cách tiến hành oxy hoá trong thiết bị dạng tháp trong đó đặt các ống
xoắn làm lạnh.


oxy hoá. Tháp chứa dung dịch phản ứng, khí cho vào phần nhiều ở đáy tháp qua bộ phận tạo
thành bọt nhỏ phân bố đều khắp tiết diện của tháp, phần đỉnh tháp có đờng kính lớn hơn để giảm
vận tốc khí. Phần dới của thiết bị có đờng kính 1m, có chiều cao khoảng 12m chia làm 5 đoạn,
trong từng đoạn có đặt ống xoắn ruột gà làm bằng nhôm, cho nớc lạnh tuần hoàn rút nhiệt phản
ứng (tổng bề mặt truyền nhiệt 200m2). Các ống xoắn này còn có tác dụng nh đệm làm tăng bề
mặt tiếp xúc giữa axetaldehyt và oxy
Để có thể điều chỉnh quá trình oxy hoá dễ dàng ngời ta cho oxy vào từng đoạn tháp trừ hai
đoạn đầu. Muốn cho quá trình oxy hoá xảy ra bình thờng, cần phải khống chế chính xác lợng
axetaldehyt, axit axetic, oxy, xúc tác, khống chế nghiêm khắc nhiệt độ của quá trình, để tránh nổ
ở đoạn trên thờng xuyên cho oxy vào. Nhiệt độ có thể duy trì ở 60 -70 0C ở mỗi đoạn và theo
chiều cao tháp, mỗi đoạn có lới ngăn để đồng thể hoá pha lỏng tránh hiện tợng quá nhiệt cục bộ
và các phản ứng phụ tạo sản phẩm không mong muốn. Cùng với axetaldehyt vào còn có cả xúc
tác sao cho hàm lợng khoảng 0,075%, lu lợng oxy vào khoảng 270 m3/h ở áp suất 4 at
Sản phẩm lỏng lấy ra ở phần mở rộng, hỗn hợp khí bao gồm CO 2, N2, O2 và một phần
axetaldehyt d tách ra ở đỉnh, hơi chất lỏng do dòng khí mang ra đợc ngng tụ và quay trở lại thiết
bị oxy hoá.
Ưu điểm của thiết bị sủi bọt này là bề mặt tiếp xúc pha lớn, lớp lỏng đợc khuấy trộn mạnh. Vật
liệu chế tạo tháp kiểu này có thể dùng thép crom, niken molipden hoặc các loại thép không gỉ
khác.
I.2 Giai đoạn chng cất sản phẩm thô
Mục đích của công đoạn này là loại các sản phẩm không cần thiết để thu axit đặc dựa vào
tính chất lý học.Giai đoạn này tiến hành trong các tháp chng cất.
Tháp chng 1 tách các cấu tử dễ bay hơi, có nhiệt độ sôi thấp hơn axit axetic nh: axit formic,
axetaldehyt, metyl axetat.
Tháp chng 2 có nhiệm vụ tách axit axetic ra khỏi sản phẩm nặng có nhiệt độ sôi cao hơn nh:
axetat mangan, etylđiaxetat, các sản phẩm nhựa.
I.3 Giai đoạn làm sạch axit axetic
Mặc dù đã qua hai tháp chng cất để loại sản phẩm phụ không mong muốn tuy vậy vẫn cha
tách đợc triệt để, trong sản phẩm còn có thể có nhiều tạp chất khác với hàm lợng nhỏ. Vì vậy để
thu đợc axit axetic có độ tinh khiết cao ngời ta tiến hành quá trình oxy hoá để làm sạch.


0,25 % trọng lợng

Nớc

:

0,25 % trọng lợng

Hiệu suất chung của quá trình :
Tổn thất axit axetic

:

Thành phần của xúc tác lỏng

:

98 %
2%

Axetat mangan

:

6 % trọng lợng

Axit axetic

:

Số ngày làm việc trong một năm là:
365 - (15 + 20) = 330 ngày.
Vậy số giờ làm việc trong một năm là
330

24 = 7920 giờ.

II.1.2. Tính tiêu hao nguyên liệu
Lợng axit axetic mà thiết bị sản xuất trong một giờ là:
= 12626.263

kg/h

Tuy nhiên, do tổn thất axit axetic là 2% nên năng suất thực tế của thiết bị oxy hoá phải là:

12626.263 (1 + 0,02) = 12878.79 kg/h
Khi tiến hành oxy hoá axetaldehyt sẽ xảy ra các phản ứng sau:

CH3CHO + 1/2O2

CH3COOH

(1)

2CH3CHO + 3/2O2

CH3COOCH3 + CO2 + H2O

(2)


Axetaldehyt

:

9705,13

0,993

= 9637.19

(kg/h)

Paraldehyt

:

9705.13

0,002

= 19.41

(kg/h)

Axit axetic

:

9705.13


Vy lng axetaldehyt ó chuyn húa l: 9637.19

0,00075 =7.228 (kg/h)

+Phn ng (5):0,075%

18


Vy lng axetaldehyt ó chuyn hóa l: 963718,8 0,00075 =7.228 (kg/h)

+Còn lại 1% cha phản ứng :
Lng axetaldehyt cha phn ng: 9637.19 0,01=96.3719 (kg/h)
Trong đó giả thiết 50% lợng axetaldehyt tách theo pha hơi ,còn lại 50% lu lại trong pha lỏng.

CH3CHOd (l): 0.5 96.3719 = 48.18595 (kg/h).
CH3CHOd (h): 0.5 96.3719 = 48.18595 (kg/h).
II.1.4 Tính lợng xúc tác lỏng đa vào
Trong công nghệ oxy hoá axetaldehyt xúc tác axetat mangan thờng dùng 0,05- 0,1% so với
nguyên liệu. Vậy ta chọn xúc tác axetat mangan so với nguyên liệu là 0,08% (trọng lợng).
Gọi lợng xúc tác lỏng đa vào thiết bị oxy hoá là X (Kg/h) thì lợng axetat mangan trong đó là
0,06.X (Kg/h ).
Tổng lợng dung dịch oxy hoá ( gồm hỗn hợp axetaldehyt kỹ thuật và xúc tác lỏng ) là:

9705.13 + X

( kg/h )

Từ đó, ta có phơng trình :



II.1.5 Tính lợng oxy cần thiết đa vào thiết bị
Lợng oxy kỹ thuật cần thiết đa vào thiết bị bằng tổng lợng oxy tham gia vào các phản ứng oxy
hóa (6 phản ứng).

19


Lợng oxy dùng cho phản ứng (1) là:

= 3434.344

(kg/h)

= 26.285

Lợng oxy phản ứng (2) :

=

Lợng oxy của phản ứng (3):

(kg/h)

8.177

(kg/h)

Lợng oxy của phản ứng (4):


(kg/h)

- Lợng oxy kỹ thuật còn d sau phản ứng:
3819.17 3705.359 = 113.811 (kg/h)
II.1.6 Tính lợng các sản phẩm phụ tạo thành
+ Phản ứng (2):
- Lng CH3COOCH3 là:
- Lng CO2 là:
- Lng H2O là:

= 40.52
= 24.095
= 9.857

+ Phản ứng (3):
- Lng CH3CH(OCOCH3)2 là:
- Lng H2O là:

= 37.307
= 4.599

+Phản ứng (4):
-Lng HCOOH là:
-Lng CO2 là:
-Lng H2O là:
+ Phản ứng (5):
-Lng CO2 là:
-Lng H2O là:

= 7.556

Việc tính cân bằng nhiệt lợng giúp ta xác định lợng nớc cần thiết cho vào để làm
lạnh vì các phản ứng xảy ra trong thiết bị toả nhiệt mạnh. Theo định luật bảo toàn
năng lợng ta có biểu thức:
Tổng nhiệt vào (Qv) = Tổng nhiệt ra (Qr)
Với :

Q0:
Qp:
Qđn:
Qhl:
Qsp:
Qll:
Qm:
Qn :

Qv = Q0 + Qp + Qrn + Qhl
Qr = Qsp + Qll + Qm+ Qn

Nhiệt do nhiên liệu mang vào.
(Kj/h).
Nhiệt tỏa ra khi phản ứng.
(Kj/h).
Nhiệt cần để đốt nguyên liệu tới nhiệt độ phản ứng., (Kj/h).
Nhiệt do axetaldehyt hồi lu mang vào.,
(Kj/h).
Nhiệt do sản phẩm mang ra,
(Kj/h).
Nhiệt lấy ra thông qua làm lạnh ,
(Kj/h).
Nhiệt mất mát ra môi trng,

Ci : Nhiệt dung riêng của cấu tử thứ i tại nhiệt độ, (J/kg.oC).
mi : Khối lng của cấu tử thứ i, (Kg/h).
a. Xác định nhiệt dung riêng của các cấu tử:
+ Tại 20oC, tra bảng ta có:

Cp( Kj/Kg.0C)

Cấu tử
CH3CHO
Paraldehyt
CH3COOH

1,38
2,043
1,994

Cấu tử
N2(4 atm)
O2(4 atm)
H2O

Cp(Kj/Kg.0C)
1,052
0,924
4,18

Nhiệt dung riêng của một chất hoá học đợc xác định bằng công thức:

M.C = n1.C1+ n2.C2 + n3.C3 + ...
M: khối lợng mol của một chất, (Kg/Kmol).


173.C = 4 11700 + 6 18000 + 4 25100 + 1 33500 = 288700
C = 1668,7 (J/Kg.oC) = 1,67 (Kj/Kg.oC)
Nhiệt lợng do dung dịch axetaldehyt kỹ thuật (gồm CH3CHO, CH3COOH,
paraldehyt và nc) mang vào:

Q1=20.(9637.19 x1,38 + 19.41 x 2,043 + 24.26 x 1.994 + 24.26 x 4.18)
Q1

269775.16 (kj/ h).

Nhiệt lng do oxy kỹ thuật mang vào:

Q2 = 20.(3780.98 0,924 + 38.1917 1,052)
Q2 = 70676.064 (Kj / h).
22


Nhiệt lng do dung dịch xúc tác mang vào:
Q3 = 20.( 7.869 x 1,67+ 91.805 x 1.994 +31.476 x 4,18)
Q3 = 6555.4 (KJ/h)
Vậy: Q0 = Q1 + Q2 + Q3 = 347006.624 (Kj/h).

II.2.2 Nhiệt lng dùng để đun nóng nguyên liệu đến nhiệt độ phản ứng

Qđn = t.

Ci.mi

Trong đó :


Qđ no = 40.(3780.98 0,9272 + 38.1917 1,046)
Qno = 141826.93 (kj/h)
Nhiệt lng cần để đốt nóng dung dịch xúc tác:

Qđnx = 40.(7.869 1,67+ 91.805 2,093 +31.476 4,175)
Qdnx= 13468.06 (kj/h).
Vậy nhiệt lng cần để đốt nóng nguyên liệu đầu là:

Qđn = Qđna + Qđno + Qđnx
Qdn = 694936.49 (kj/h).
II.2.3.Nhiệt lng do axetaldehyt hồi lu mang vào
Giả sử rằng CH3CHO ở thể hơi đợc ngng tụ và hồi lu hoàn toàn trở lại thiết bị
oxy hoá tại nhiệt độ 200C ta có :
Lợng nhiệt do CH3CHO hồi lu mang vào:
23


Qhl =20 1,38 48.18595 = 1329.932 (Kj/h).
II.2.4. Tính lng nhiệt toả ra từ các phản ứng
Lợng nhiệt toả ra từ các phản ứng đợc tính theo công thức sau:

Qi = ni

Trong đó:

Hi

(Kg/h).


-844,941

CH3CH(OCOCH3)2

-506,912

-2122,34

Đối với phản ứng (1):
CH3CHO + 1/2 O2 CH3COOH
, H1
(1)
H1 = -1193,01 -(-844,941) = - 348,069 kj/mol
Vậy nhiệt toả ra từ phản ứng (1) khi tạo thành 12878.79 kg/h CH3COOH là:
Q1= = (Kj/h)
Đối với phản ứng (2):
2CH3CHO + 3/2O2 CH3COOCH3 + H2O + CO2, H2
(2)
H2 = 2.(-1193,01 (-1804,1) = -581,92 kJ/mol.
Vậy nhiệt toả ra từ phản ứng (2) khi tạo thành 40.52 kg/h CH3COOCH3 là:
Q2 = = 318640.52 (Kj/h)
Đối với phản ứng (3):
3CH3CHO + O2 CH3CH(OCOCH3)2 + H2O , H3
(3)
H3 = 3.(-1193,01) - (-2122,34) = -1456,69 kJ/mol.
Vậy nhiệt toả ra từ phản ứng (3) khi tạo thành 37.307 kg/h CH3CH(OCOCH3)2 là :
Q3 = = 372224.2 (kj/h)
Đối với phản ứng (4):
CH3CHO + 2O2 HCOOH + H2O + CO2 , H4 (4)
H4

CH3COOCH3

1,96

HCOOH

1,825

Paraldehyt

2,043

Nớc

4,19

CH3CHOd

1,38

( CH3COO)2Mn

1,67

+ Trong pha hơi:
Cấu tử ( Trong pha hơi )

Cp (KJ/Kg.độ)

CH3CHO