Xem mẫu

Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 MỤC LỤC 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 - 1 - Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 Phần I Mở đầu Công nghệ chế biến dầu mỏ được xem như bắt đầu ra đời vào năm 1859, khi mà Edwin Drake(Mỹ)khai được dầu thô. Lúc bấy giờ lượng dầu thô khai thác được còn rất ít, chỉ một vài nghìn lít/ngày và chỉ phục vụ cho mục đích thắp sáng. Nhưng chỉ một năm sau đó, không chỉ riêng ở Mỹ mà ở cả các nước khác người ta cũng đã tìm thấy dầu. Từ đó sản lượng dầu khai thác tăng lên rất nhanh, và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là công nghiệp chế biến khí và công nghiệp tổng hợp các hợp chất hữu cơ. Ngày nay, khi các ngành công nghiệp đặc biệt là công nghiêp tổng hợp các hợp chất hữu cơ phát triển thì dầu mỏ trở thành nguồn nguyên liệu số một cho công nghiệp tổng hợp hữu cơ. Một trong những quá trình quan trọng đó là quá trình tổng hợp hữu cơ : Vinyl hóa. Quá trình này tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ trung gian phục vụ thiết thực trong đời sống và kỹ thuật. Nhờ quá trình này người ta có thể tổng hợp ra vinyl acetat từ acetylen , etylen và axít acetic trong pha lỏng và pha khí, trong đó, quá trình tổng hợp vinyl acetat từ acetylen và axít acetic là một trong những phương pháp cho hiệu suất cao, nhưng hiện nay xu hướng các hãng sản xuất chủ yếu đi từ etylen và axít acetic thay cho acetylen và axít acetic, vì etylen dễ tổng hợp, từ nguồn nguyên liệu rất rẻ tiền và hiệu suất thu được cũng tương đối cao. Vinyl acetat là một trong những monome quan trọng trong công nghiệp tổng hợp chất dẻo và sợi tổng hợp. Ngoài ra vinyl acetat còn được ứng dụng trong sản xuất sơn, keo dán có độ bền cao, bền với hóa chất và các chất ôxi hóa. Trùng hợp vinyl acetat ta thu được polyvinyl acetat, một polyme có giá trị trong công nghiệp sơn keo dán. Ngày nay, với nhu cầu ngày càng nhiều về chất dẻo và sợi tổng hợp thì công nghiệp sản xuất VA trên thế giới ngày càng phát triển, đồng thời được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế. Đồng thời nhu cầu con người đòi hỏi sản phẩm ngày càng cao nên nghành sản xuất ngày càng phát triển để đáp ứng nhu cầu đó. Vì vậy, công nghiệp sản xuất Vinyl acetat ở Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung ngày càng phát triển. - 2 - Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 Phần II Tổng quan lý thuyết A Giới thiệu nguyên liệu và sản phẩm: I Giới thiệu về nguyên liệu etylen : 1Tính chất vật lý: Etylen là một chất khí, nhiệt độ nóng chảy là -169,40c, nhiệt độ sôi là -103,90c, tỷ trọng d204 =0,566. 2Tính chất hóa hoc: Etylen là một hydrocacbon không no nên có những phản ứng quan trọng như cộng , trùng hợp , ôxi hóa 2.1Phản ứng cộng a. Cộng H2: CH2=CH2 + H2 Pd CH3-CH3 b.Cộng với Br2: Ni CH2=CH2 + H2 CH2Br-CH2Br Theo cơ chế electronphi : (Pt) Br : Br —> Br+ + Br- Br+ + CH2=CH2 —> BrCH2-CH+2 —> CH2- CH2 Br Br CH2- CH2 Br Br2 CH2-CH2 Br OH- CH2OH-CH2Br c.Cộng halogen(HX): CH2=CH2 + HCl Peroxit CH3CH2Cl Cơ chế: HCl —> H+ + Cl* Cl* + CH2=CH2 —> CH *2CH2Cl CH 2CH2Cl + H —> CH3-CH2Cl d. Cộng hợp với HClO: R-CH=CH2 + HClO —> R-CHOH-CH2Cl CH2=CH2 + HClO —> CH2OH-CH2Cl 2.1 Phản ứng ôxi hóa: Tùy thuộc vào điều kiện khác mà sản phẩm ôxi hóa của anken (C2H4) cũng khác nhau. a. Tạo thành 1,2 diencol : R-CH=CH-R’ + 2OH- —> R - CH-CH-R’ - 3 - Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 OH OH CH2=CH2 + KMnO4 + KOH —> CH2-CH2 + 2K2MnO4. OH OH b.Tạo hỗn hợp andehit , xeton : R2C=CHR’ + KMnO4 H+ R2C=O + R’CHO 2.3 Phản ứng tổng hợp ôxô của andehit: CH2=CH2 + CO + H2 t0/Co CH3-CH2CHO 2.4 Phản ứng polime hóa : Từ C2H4 ta trùng hợp thu được các polime, những polime này có giá trị rất cao trong đời sống và kỹ thuật như : nhựa , vải sợi tổng hợp … nCH2=CH2 —> (-CH2-CH2-)n 3. Phương pháp điều chế : Có rất nhiều cách điều chế C2H4 từ các nguồn nguyên liệu rẻ tiền ở thể lỏng và thể hơi. a. Bằng phương pháp tách H2O ra khỏi ancol: CH3CH2OH —> CH2=CH2 + H2O Phương pháp này thu được C2H4 với hiệu suất rất thấp, ngoài ra còn điều chế bằng axít oxalac. CH3CH2OH + H2C2O4 —> HO- C- C- OC2H5 —> CH2=CH2 +H2C2O4 O O Ở thể hơi cho ancol ở 3000c — 3500c ta dùng xúc tác Al2O3 CH3CH2OH —> CH2=CH2 + H2O b. Bằng phương pháp tách HX từ dẫn xuất mono halogen : CH3-CH2Cl rượu/kiềm đặc CH2=CH2 + HCl c. Bằng phương pháp tách HX từ dẫn xuất đihalogen: Br-CH2 – CH2-Br + Zn —> CH2=CH2 + ZnBr2 d. Bằng phương pháp tách CO khỏi axít không no : CH2=CH –COOH to—> CH2=CH2 + CO2 II. Giới thiệu về nguyên liệu axít acetic: 1. Tính chất vật lý: Axít acetic là chất lỏng không màu, có mùi giấm, axít acetic khan nóng chảy ở 16,60c, nhiệt độ sôi là 118,10c ở áp suất P=101,3 Kpa, có tỷ trọng là 1,05g/cm3. Sức căng bề mặt khi tiếp xúc với không khí ở 200c là 23,5dyn/cm2. Nhiệt độ tới hạn là 321,60c, áp suất tới hạn là 57,2atm, tỷ trọng tới hạn là 0,351g/cm3. Nhiệt cháy tạo thành CO và H O là 209,4Kcal/mol ở 200c.Nhiệt nóng chảy là 44,7Cal/g ở 16,580c, nhiệt hóa hơi ở 118,30c là 96,8Cal/g. Axít acetic tan vô hạn trong nước, là dung môi tan tốt trong nhiều chất hữu cơ, vô cơ (P,S), là hỗn hợp rất ổn định, hơi của axít không bị phân hủy ở 4000c. - 4 - Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 Các tạp chất thường có trong axit acetic là nước và anhyđríc acetic, axít acetic đóng rắn có tính hút ẩm mạnh. Sự có mặt của nước ở nồng độ nhỏ hơn 0,1% thể tích làm giảm nhiệt độ nóng chảy của axít acetic(0,20c). Axít acetic là chất độc, dễ làm hỏng niêm mạc mắt, có thể làm bỏng da. Ta có thể đánh giá độ tinh khiết của axít acetic qua nhiệt. Nhiệt độ đông đặc của dung dịch CH3COOH % Axít acetic 99,5 99 98,5 98 97 Nhiệt độ đông đặc 16,6 15,65 14,8 14,0 13,25 Tỷ trọng của CH3COOH phụ thuộc vào nồng độ của nó được cho trong bảng sau: - 5 - ... - tailieumienphi.vn
nguon tai.lieu . vn