Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Axetylen

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Phần I: Tổng quan lý thuyết Chương I Tính chất của nguyên liệu và sản phẩm A. Tính chất của nguyên liệu. I. Một số tính chất chung của Axetylen. Ta thấy ở điều kiện thường Axetylen là một chất khí không màu, không độc ở dạng tinh khiết, nó có mùi ete yếu và có khả năng gây mê, Axetylen ở dạng nguyên chất có vị hơi ngọt. 1. Một số tính chất của Axetylen: ­ Trọng lượng riêng: (00C, P = 760mmHg) d= 1,17Kg/m3. ­ Trọng lượng phân tử: M =26,02kg/Kmol ­ Nhiệt dung riêng phân tử: Chi phí = 0,402 KJ/kg ­ Nhiệt độ ngưng tụ: ­ Nhiệt độ tới hạn: ­ áp suất tới hạn: ­ Nhiệt độ thăng hoa: ­ Nhiệt hoá hơi: ­ Tỉ trọng: ­38,80C 35,50C 6,04MaP 21,59KJ/mol 15,21 KJ/mol 0,686. Ngoài ra Axetylen còn tan mạnh trong các dung môi hữu cơ, Axetylen cũng có thể tan trong nước. Độ chọn lọc của Axetylen trong các dung môi khác nhau, do đó rất quan trọng trong quá trình tinh chế cũng như trong quá trình bảo quản Axetylen. Khí cháy Axetylen toả ra một lượng nhiệt rất lớn và khả năng sinh nhiệt của Axetylen là 13,307 KCal/m3, giới hạn nổ của Axetylen xảy ra trong cùng một điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định ở SV: Nguyễn Hữu Tuấn ­ Hoá Dầu ­ K8 1 Thiết kế phân xưởng sản xuất VC Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp nhiệt độ 00C và 1 at axetylen tạo với không khí hỗn hợp nổ trong giới hạn từ 23% 81% thể tích và giới hạn nổ với oxy là 2,8% thể tích, độ nguy hiểm về nổ của Axetylen càng tăng do sự phân rã của nó thành những chất đơn giản. C2H2 2C + H2 Đây là phản ứng phân huỷ của để tạo thành C và H2 sự phân rã này xảy ra không có oxy nhưng có những chất kích hoạt tương ứng (tia lửa, do ma sát, đốt cháy…). Có thể nói Axetylen rất dễ dàng tạo hỗn hợp nổ với Clo và Plo và nhất là khi đưới tác dụng của ánh sáng. Do vậy để giảm bớt khả năng nổ của Axetylen, khi vận chuyển người ta pha thêm một lượng khí trơ hydrô, amôniac vào. Bên cạnh đó Axetylen còn có một tính năng quan trọng khác là khả năng hoà tan tốt trong nhiều chất lỏng hữu cơ và vô cơ xét về độ hoà tan thì độ hoà tan của Axetylen là tương đối cao trong các dung môi có cực. Trong một thể tích nước có thể hoà tan 0,37 thể tích Axetylen. Nhưng độ hoà tan của Axetylen có thể giảm trong dung dịch muối ăn và Ca(OH)2. Do vậy chúng ta có thể kết luận rằng nồng độ hoà tan của Axetylen rất có ý nghĩa trong việc điều chế và tách ra khỏi hỗn hợp khí. 2. Tính chất hoá học. Axetylen là một hydrô các bua không no, nó có liên kết ba trong phân tử do đó có khả năng hoạt động hoá học cao. Liên kết ba phân tử Axetylen được tạo thành do liên kết và liên kết khi tham gia phản ứng hoá học. Các liên kết ba trong phân tử sẽ bị phá vỡ và tạo thành liên kết đôi hoặc các hợp chất bão hoà, khi đó Axetylen có khả năng tham gia vào các phản ứng như: phản ứng thế, phản ứng trùng hợp, kết hợp. Vì vậy từ Axêtylen ta có SV: Nguyễn Hữu Tuấn ­ Hoá Dầu ­ K8 2 Thiết kế phân xưởng sản xuất VC Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp thể thấy rằng Axetylen có thể tổng hợp được các sản phẩm khác nhau và có thể ứng dụng vào nhiều lĩnh vực trong công nghiệp và đời sống. a. Phản ứng thế. Nguyên tử H của Axetylen do thể hiện tính Axit nên nó có khả năng tham gia các phản ứng thế với các kim loại kiềm như: Cu, Ag, Ni, Hg, Co, Zn… tạo thành Axetylenit kim loại rất dễ nổ: 2Me + C2H2 Me2C2 + H2 (Me: Kim loại kiềm). HC CH +Na NaC CNa + H2. HC CH +2Cu Cu ­ C C ­ Cu +H2. Khi Axetylen tác dụng với Axit của kim loại kiềm và kiềm thổ trong Amôniac lỏng. HC CH + MeNH3 MeC CH + NH3. b. Phản ứng cộng hợp. Phản ứng cộng với Hydrô được tiến hành trên xúc tác Pd ở áp suất 1at và 250 3000C. HC CH + H2 Pd CH2 =CH2, H = ­41,7 KCal/md. Phản ứng cộng H2 với xúc tác Ni và nhiệt độ. HC CH + H2 +Ni f0 CH3 ­ CH3. Phản ứng cộng với nước khi đó xúc tác HgSO4 ở 75 1000C tạo Axetaldehyt. HC CH+H2O Ag2+ CH3 ­ CHO, H = ­38,8 KCal/mol Khi Có Oxit kẽm và oxit sắt ở 3600C 4800C Axetylen tác dụng với hơi nước để tạo thành Axeton. 2HC CH + H2O ZnO CH3 ­ CHO + CO2 + 2H2. SV: Nguyễn Hữu Tuấn ­ Hoá Dầu ­ K8 3 Thiết kế phân xưởng sản xuất VC Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Trong đó Axetylen còn có thể tác dụng được với rượu ở điều kiện nhiệt độ 1600 1800C và áp suất p = 4 20at có xúc tác của KOH để tạo thành Vinylete. CH = CH + ROH KOH CH2 = CHO ­ R Axetylen tác dụng được với H2S ở điều kiện nhiệt độ 1200C. HC CH + H2S CH2 = CH - SH Vinyl mercaptan C2H5OH Etylenmercaptan +c2h2 h2c ch2 S h5c2 s ch = ch2 +c2h5sh h5c2 s(c2h2)2 c2h5 Etylen dietyle Sulfit Khi Axetylen tác dụng với mercaptan có xúc tác KOH tạo ra Vinylclo ete: HC CH + RSH CH2 = CH ­ SR Khi Axetylen tác dụng với CO và H2 (Cacbonyl hoá) với xúc tác là Ni(CO)4 tạo ra axit acrylic. HC CH + CO + H2O CH2 = CH ­ COOH Cộng với muối halogen tạo hợp chất có đồng phân Cis, trans H H HC ch +hgcl2 C= C Cl HCl H HgCl Cis C= C Cl H Trans Cộng với Hglogen SV: Nguyễn Hữu Tuấn ­ Hoá Dầu ­ K8 4 Thiết kế phân xưởng sản xuất VC Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp HC CH + Br2 CHBr = CHBr +Br CHBr2 ­ CHBr2 Ta thấy khi cộng với Cl2 trong pha khí thì phản ứng xảy ra mảnh liệt hơn và dễ gây nổ, do đó phải tiến hành trong pha lỏng và có xúc tác antimoin triclorua. SbCl3 + Cl2 SbCl5 CH CH + 2SbCl5 CHCl2 = CHCl2 +2SbCl3 Ngoài ra Axetylen còn phản ứng cộng với nhiều axit vô cơ và hữu cơ để tạo thành các vinyl có giá trị trong công nghiệp. Phản ứng cộng với HCl, phản ứng trong pha hơi ở 1500 1800C lò xúc tác HgCl2 than hoạt tính, còn trong pha lỏng dùng xúc tác CuCl2 để thu được VC. HC CH + HCl CH2 = CH ­ Cl Phản ứng cộng với H2SO4 để tạo thành Vinyl sunfua. HC CH + H2SO4 CH2 = CH ­ O ­ SO3H ở nhiệt độ 800C có CuCl2 và NH4Cl làm xúc tác Axetylen tác dụng với HCN tạo thành ảcy lonitril: HC CH + HCN CH2 =CH­CN Tác dụng với Axit Axetic ở 180 2000C ở pha hơi có xúc tác là Axetat Zn trên than hoạt tính hoặc Cd trên than hoạt tính hoặc Hg trên than hoạt tính tạo ra Vinyl Axetat. ­ Axetylen tác dụng với rượu. CH CH + C2H5OH CH = CHOCOCH3 o ch =ch2 OH+ Axetylen tác dụng với Axit Amin. SV: Nguyễn Hữu Tuấn ­ Hoá Dầu ­ K8 5 Thiết kế phân xưởng sản xuất VC ... - tailieumienphi.vn