Download miễn phí Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4
Trang
Phần I : Mở đầu . 2
Phần II : Tổng quan lý thuyết . 3
A Giới thiệu nguyên liệu và sản phẩm
I Giới thiệu về nguyên liệu etylen . 3
1 Tính chất vật lý . 3
2 Tính chất hóa học . 3
3 Phương pháp điều chế etylen . 4
II Giới thiệu về nguyên liệu axít acetic
1 Tính chất vật lý . 4
2 Tính chất hóa học . 5
3 Các phương pháp sản xuất axít acetic 6
III Giới thiệu về sản phẩm vinyl acetat
1 Tính chất vật lý . 10
2 Tính chất hóa học . 11
3 Tình hình sản xuất và ứng dụng . 13
B Các công nghệ tổng hợp vinyl acetat
I Quá trình tổng hợp VA từ C2H4 và CH3COOH 15
1 Tiến hành trong pha lỏng . 16
2 Tiến hành trong pha hơi 17
II Quá trình tổng hợp VA từ C2H2 và CH3COOH 23
1 Tiến hành trong pha lỏng . 23
2 Tiến hành trong pha hơi . 23
III Các phương pháp khác . 28
1 Phản ứng của anhydric acetic và acetaldehit . 28
2 Cacbonyl hóa của metyl acetat . 28
3 Nhiệt phân etylen glycol diacetat . 29
IV Đánh giá ưu nhược điểm của các quá trình
1 ưu điểm 29
2 Nhược điểm . 29
3 Kết luận . 29
Phần III : Tính toán
A. Tính cân bằng vật chất . 30
B. Tính cân bằng nhiệt lượng . 40
Phần IV: kết luận . 47
Tài liệu tham khảo . 49
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2015-09-09-thiet_ke_phan_xuong_san_xuat_va_tu_c2h4.SoVatR7YhN.swf /tai-lieu/thiet-ke-phan-xuong-san-xuat-va-tu-c2h4-85166/ 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:
t) và được các hãng ICI áp dụng vào sản xuất với qui mô lớn ở Anh và Mỹ trong vài năm gần đây với sản lượng là 45,36 triệu kg/năm.
Phượng pháp này chủ yếu là sản xuất acetaldehit bằng cách ôxy hóa etylen bằng ôxy trong thiết bị ôxy hóa, hay để sản xuất aceton từ propylen.
Phản ứng chính trong quá trình tổng hợp vinyl acetat xãy ra :
a. Sản xuất acetaldehit:
CH2=CH2 + PdCl2 + H2O CH3-CHO + Pd + 2HCl
b. Oâxi hóa paladi(Pd) bằng muối CuCl2:
Pd + CuCl2 PdCl2 + 2CuCl
2CuCl + HCl + O2 CuCl2 + H2O
Suy ra :
O O
CH2=CH2 + CH3- C - O - H +PdCl2 ® CH2=CH-O-C-CH3 + 2HCl + Pd
Các đặc tính và thông số của quá trình:
Sự biến đổi axít acetic thu được 20 ¸ 30%; 2¸3% đối với etylen. Hiệu suất đạt được 70¸80% đối với etylen, thành phần ôxy và khí etylen(C2H4) nằm trong giới hạn cho phép: 94,5% đối với C2H4 và 5,5% đối với ôxy.
Các phản ứng tiến hành ở nhiệt độ 110 ¸1300c, và ápn suất là 3.106Pa.
Oâxy đóng vai trò tác nhân trực tiếp trong dung dịch xúc tác, vì để ngăn chặn nhanh muối CuCl2 gây ra do thiếu ôxy trong môi trường phản ứng.
Dung dịch xúc tác chiếm 30¸50 mg/l muối Pd2+. Đặc biệt hợp chất nồng độ cao hơn sẽ thích hợp cho trình đime hóa của etylen thành buten(C4H8). Muối đồng (Cu2+) chứa 3¸6g/l, đặc biệt cần sự tham gia của muối clorua để làm xúc tác hoạt mạnh. Sản phẩm tạo thành axít acetic, đồng ôxalat, este, axít formic và CO2. Quá trình xãy ra làm hơi nước của lò phản ứng được làm lạnh và ngưng tụ xãy ra:
a. Sự phân bố khí được tuần hoàn trở lại sau khi làm lạnh và thu hồi CO2
b. Trong pha lỏng : sự tách và tuần hoàn lại CH3COOH, qua tháp phân bố thu sản phẩm nhẹ và actaldehit, qua tháp lọc bằng hơi nước, thu được vinyl acetat tinh khiết.
Acetaldehit được tách ra từ sản phẩm nhẹ bằng tháp lọc, sau đó, ôxi hóa acetaldehit thu được acid acetic với xúc tác Mangan acetat.
Các thiết bị dùng trong quá trình tổng hợp này phải được làm bằng Titan(Ti), nhựa thấm composit, sứ… để tránh sự ăn mòn do trong sản phẩm của phản ứng có HCl tạo thành.
Xu hướng hiện nay, để tổng hợp vinyl acetat trong pha lỏng bởi các hãng Hoechst, ICI…không dùng đến vì :
Gây ăn mòn thiết bị phản ứng.
Vật liệu để chế tạo thiết bị chống ăn mòn rất đắt.
Do đó, chi phí cho toàn bộ quá trình sản xuất cao hơn khoảng 50% so với quá trình tổng hợp vinyl acetat từ acetylen và axít acetic trong pha hơi từ etylen và CH3COOH với ôxi.
Cho nên, hiện nay các hãng Hoechst-Bayer…chủ yếu tổng hợp VA từ etylen và axít acetic trong pha hơi, thay cho acetylen và acid acetic.
2.Công nghệ tổng hợp VA từ C2H4 và CH3COOH của hãng Hoechst- Bayer trong pha hơi:
Hãng Hoechst-Bayer là hai tập đoàn công nghiệp lớn trên thế giới có rất nhiều công trình nghiên cứu và phát minh công nghệ trong công nghệ hóa học.
Sơ đồ công nghệ tổng hợp VA từ C2H4 và CH3COOH trong pha hơi.
Các thông số công nghệ:
Xúc tác của quá trình là Paladi hay muối Pd2+ và muối kim loại chiếm từ
1đến 3% trọng lượng, kết hợp với các kim loại khác như Platium(Pt) (hãng USI chemicals), Cadimi và vàng(Au)(hãng Bayer/Hoechst),cũng như Bi,Ba,Fe và kim loại trơ khác.
Acetat của kim loại kiềm như : Na, K…trên chất mang là a-ôxít nhôm, các dạng cấu trúc của axít silíic, hay than hoạt tính.
Lượng xúc tác cần dùng tính theo lượng sản phẩm VA là 200g/lít giờ. Thời gian hoạt động tối đacủa xúc tác là bốn tháng.
Nhiệt độ phản ứng từ 160¸1800c.
Aùp suất làm việc từ 0,5¸0,8.106Pa.
Thành phần hỗn hợp đưa vào phản ứng 15% mol CH3COOH ;
50%C2H4, 29% khí trơ (CO2); lưọng ôxi tối đa là 6%. Thể tích của khí trơ và khí N2 được điều khiển theo lương khí dư (10%) nó phụ thuộc vào độ tinh khiết đưa vào.
Hiệu của quá trình pha hơi 88¸90% đối với etylen, 98% đối với axít acetic.
Dây chuyền công nghệ :
1 :Thiết bị bốc hơi CH3COOH;
2 :Thiết bị phản ứng;
3 :Thiết bị đun nóng sơ bộ;
4 : Thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng;
5 : Tháp hấp thụ
6 : Tháp lọc khí bằng hơi nước;
7 : Máy nén tuần hoàn
8 : Tháp hấp thụ khí CO2
9 : Tháp tái sinh
10: Tháp chưng cất sơ bộ;
11: Thiết bị tách lỏng /khí
12: Tháp tách nước
13: Tháp tách sản phẩm nhẹ cuối cùng
14: Tháp tách sản phẩm nặng cuối cùng
15: Bơm
16: Tháp chưng cất phần nhẹ;
Nguyên lí hoạt động:
Quá trình phản ứng xãy ra như sau :
O O
CH2=CH2 + CH3- C -O –H + O2 CH2=CH-O-C-CH3 + H2O DH0298=-180kj/mol
Quá trình phản ứng xãy ra ở dạng thiết bị loại tháp, thường dùng hai tác nhân phản ứng song song nhau. Axít acetic nguyên chất và axít tuần hoàn đưa vào cùng với etylen(C2H4) trong thiết bị bốc hơi (1), nhiệt độ trong tháp (1) là 1400c và áp suất 1.106Pa, được gia nhiệt đến nhiệt độ 1600c. hỗn hợp ra khỏi đỉnh tháp qua thiết bị đun nóng (3), ra khỏi thiết bị này hỗn hợp được trộn với ôxy một lượng nhất định. Lượng ôxi này được xác định bởi giới hạn tự bốc cháy của hỗn hợp C2H4 và O2. ra khỏi thiết bị bốc hơi (1) ở đáy tháp, một phần qua thiết bị tách được đưa trở lại đáy tháp, một phần nhờ bơm (15) bơm sản phẩm nặng ra ngoài.
Hỗn hợp ra khỏi đỉnh tháp (1) trộn với ôxy đưa vào tháp phản ứng (2). Hỗn hợp khí ra khỏi thiết bị phản ứng trên đỉnh tháp ở nhiệt độ 1600c và áp suất 0,7.106 Pa, được làm lạnh trong thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng(4) với tác nhân làm lạnh là hỗn hợp khí etylen khí tuần hoàn. Hỗn hợp khí này sẽ được ấm lên đồng thời có sự ngưng tụ không hoàn toàn của axít acetic. Hỗn hợp qua thiết bị đun nóng (3) và chuyển vào tháp hấp thụ(5) đồng thới cùng với dòng dung dịch tuần hoàn axít acetic. Tại đây, vinyl acetat thô được tạo thành
(CH2=CH-O-C-CH3)
O
Khí ra khỏi tháp (5) ở đỉnh tháp một phần khí được làm sạch đưa thải ra ngoài, một phần được nén lại qua máy nén(7). Khí ra khỏi máy nén được đưa vào tháp hấp thụ khí CO2(8), để ngăn chặn sự tích tụ trong quá trình tổng hợp, dùng thuốc thử K2CO3 để hấp thụ khí CO2. ra khỏi đáy tháp (8) được đưa sang tháp tái sinh (9) để tái sinh lại thuốc thử, ra khỏi tháp khí CO2, phần đáy tháp có một phần được chuyển trở lại đáy tháp, một phần làm dung môi đưa vào tháp(8),ra khỏi đỉnh tháp (8) là khí etylen(C2H4), khí này được tuần hoàn lại làm nguyên liệu ban đầu đưa vào tháp(1). VA và nước ra khỏi đáy tháp (5) và (6) được bơm(15) bơm về cùng với chất ức chế chuyển sang tháp tách sơ bộ(10). Dung dịch tách ra ở đáy tháp là 97¸98% axít acetic, một phần đưa trở lại đáy tháp, một phần được tuần hoàn về làm nguyên liệu cho vào tháp (1). Thành phần ra khỏi đỉnh tháp qua bộ ngưng tụ vào thiết bị tách lỏng/khí(11), được phân ra làm hai tháp khác nhau(mỗi tháp gồm 25đĩa), một vào tháp chưng cất phần nhẹ (16), ra khỏi đáy tháp một phần qua bộ ngưng tụ đun nóng đưa lại đáy tháp, một phần nhờ bơm (15)bơm thải ra ngoài lượng nước thải không cần thiết. Hai vào tháp tách nước(12) của Vinyl acetat, đa số phần cất được lấy từ tháp tách phần nhẹ(16) để làm giàu lượng VA, phần không ngưng tụ (C2H4 và O2), sau khi nén lại được đưa sang phân đoạn phản ứng và hỗn hợp không đồng sôi VA/H2O(t0s=660c, trong đó nứơc chiếm 7,3%trọng lượng ). Chúng được bắt đầu bằng hai cột khác nhau. Pha tách xãy ra trong thiết bị tách (11) : hai phần ba pha hữu cơ được hồi lưu cho vào tháp chưng cất thứ ba, và pha nước được đưa vào tháp ...
