Đồ Án Thiết Kế Nhà Máy Sản Xuất Nhựa Vinyl Axetat

Phản ứng tổng hợp VA từ C2H2 và CH3COOH với xúc tác là muối của các kim loại chuyển tiếp Hg, Zn, Cd,… trên chất mang là than hoạt tính, đợc tiến hành trong pha khí.. Hơi nớc sinh ra đợc

Lời cảm ơn

Để hoàn thành đồ án này, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã cho

em những kiến thức quý báu, giúp em hiểu biết thêm về ngành công nghệ hoáchất tổng hợp hữu cơ và đặc biệt là lĩnh vực công nghệ hoá chất ở nớc ta Đồ

án này đã cho em biết thêm nhiều về lý thuyết cũng nh thực hiện việc thiết kếmột phân xởng sản xuất

Qua đây em chân thành cảm ơn sự hớng dẫn nhiệt tình của thầy GS - TS

Đào Văn Tờng Trởng bộ môn công nghệ hoá hữu cơ - Hoá dầu trờng ĐHBK

Hà Nội đã giúp em hoàn thành đồ án này

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện, tuy bản thân đã có nhiều cốgắng, song đồ án chắc không tránh khỏi những thiếu sót Em kính mong nhận

đợc sự chỉ bảo của thầy cô, các đồng nghiệp và các ý kiến đóng góp của cácbạn để đồ án này đợc hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày … tháng… năm 2002

Sinh viên

Võ Văn Nghĩa

Lời mở đầu

Vinyl hoá là một quá trình quan trọng trong công nghệ tổng hợp các chấttrung gian phục vụ cho việc tổng hợp ra các sản phẩm hữu cơ cuối cùng Vinylaxetat (VA) là một trong những monome quan để chế tạo chất dẻo và sợi tổnghợp Ngoài ra vinyl axetat còn đợc ứng dụng trong việc sản xuất sơn keo dán

có độ bền cao, bền với hoá chất và các chất oxi hoá

Nghành công nghiệp tổng hợp hoá dầu và chế biến khí trên thế giới pháttriển mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu đời sống xã hội ngày càng cao thì càng cónhiều phương pháp tổng hợp vinylaxetat đợc tìm ra và ứng dụng Sản xuấtvinyl axetat chủ yếu đI từ các nguồn nguyên liệu sau:

-Đi từ axetylen và axit axetic

- Đi từ etylen

- Đi từ một số nguyên liệu khác

( Sản xuất đi từ etylen là có hiệu quả kinh tế nhất )

ở Việt Nam, từ nguồn nguyên liệu dồi dào nh than đá, dầu mỏ, khí tựnhiên,…các nhà máy lọc hoá đầu, chế biến khí đang đợc xây dung và pháttriển.Nó sẽ là nguồn nguyên liệu dồi dào cho công nghiệp tổng hợp hữu cơphát triển, trong đó có công nghiệp sản xuất vinyl axetat Vì vậy việc nghiêncứu để sản xuất đạt hiệu quả cao là vấn đề quan trọng nhất

Phần I

Tổng quan lý thuyết của quá trình tổng hợp VA

A- Tính chất hoá-lý của nguyên liệu và sản phẩm.

I Tính chất lý học và hoá học của axetylen : C2H2

1 Tính chất vật lý.

Axetylen là một chất khí không màu,ở dạng tinh khiết có mùi ete yếu,ngng tụ ở -83,8oC ( 0,102 MPa), nhiệt độ tới hạn 35,5oC, áp suất tới hạn 6,04MPa

2 Tính chất hoá học.

C2H2 có công thức phân tử là CH ≡ CH , liên kết 3 trong phân tử gồm 1liên kết ` σ và 2 liên kết π Khi tham gia phản ứng hoá học liên kết 3 bị phá

vỡ do đó liên kết đôi và các hợp chất bão hoà

- Cộng với H2SO4 tạo thành vinyl sunfo :

CH ≡ CH + H2SO4 → CH2 = CH - OSO3H

- ở nhiệt độ 800C có CuCl2, C2H2 tác dụng với HCN cho ta aerylonitril :

HC ≡ CH + HCN H2C = CH - CN

Acrylomitrol

- Cộng hợp của C2H2 với Halogen rất dễ dàng :

- Cộng hợp với muối halogen tạo hợp chất đồng phân cis trans :

- axetylen tác dụng với các axit hữu cơ có xúc tác tham gia cho ta este :

cis

c Phản ứng trùng hợp.

- ở nhiệt độ 200 ữ3000C có bột đồng, axetylen trùng hợp tạo thành Kypren :

nCH ≡ CH → (CH)2nDùng làm chất cách điện

- Trong môi trờng HCl tạo thành vnyl axetylen

Hoặc oxy hoá metan

Axetylen sản xuất theo phơng pháp cacbua canxi chi phí năng lợng lớn

và vốn đầu t cao nên ngày nay ít sử dụng thay bằng nhiệt phân hydrocacbon,quá trình xảy ra một giai đoạn nên vốn đầu t và chi phí năng lợng ít hơn chosản phẩm sạch hơn, nhng có nồng độ loãng hơn

II Tính chất vật lý và hoá học của axit axetic : CH3COOH.

1 Tính chất vật lý của CH3COOH.

Axit axetic là một chất lỏng không màu, có mùi xốc, axit axetic khannóng chảy ở 16,60C, nhiệt độ sôi 1180C, ở áp suất p = 101,3 kPa Tỷ trọng 1,05g/cm3

Axit axetic (CH3COOH) tan vô hạn trong nớc, là dung môi tốt cho nhiềuchất hữu cơ, vô cơ (hoà tan P, S) Nó là hợp chất rất ổn định, hơi của nó không

bị phân huỷ ở 4000C, nhiệt độ đốt nóng là 3490 kcal/mol

2HC ≡ CH CuCl2

80 0 C CH2 = CH - C ≡ CH3C2H2 xt.than

hoạt tính C6H6

4CH4 400 ữ 600 0 C

Ni C2H2 + 3H24CH4 + O2 15000C 2C2H2 + 2CO2 + 4H2

CH3COOH đợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, dệt vàtrong tổng hợp hữu cơ.

2 Tính chất hoá học.

Axit axetic có khả năng tham gia phản ứng hoá học do đó nó đợc ứngdụng rộng rãi :

- Tác dụng với kim loại :

2CH3COOH + 2Na → 2CH3COONa + H2

- Phản ứng este hoá :

- Sự tạo thành anhydrit axetic:

- Phản ứng thế halogen vào gốc hydrocacbon

- Phản ứng với hợp chất halogen:

CH ≡ CH + H 2O +1/2O2 → CH 3CHO + 1/2O2 → CH3COOH

- Oxy hoá n-butan trong pha lỏng

90 ữ 100 0 C

CH3COOH + Cl2 ClCH2COOH + HCl

MnO2, t 02CH3COOH CH3 - CO - CH3 + H2O + CO2

CO +2H2 → CH3OH → CH3COOH

III Tính chất vật lý - hoá học của vinyl axetat.

1 Tính chất vật lý.

Vinyl axetat có công thức CH2 = CHCOOCH3, gọi tắt là VA, M = 86,09

Là chất lỏng không mùi, bắt cháy ít hoà tan trong nớc (2 ữ2,4% khối lợng).Hoà tan tốt trong rợu etylic và dietyl ete ở nhiệt độ thờng vinyl axetat kém ổn

định và dễ bị trùng hợp tạo thành poli vinyl axetat

Một số tính chất vật lý của VA đợc cho ở bảng sau :

Nhiệt phản ứng polime hoá 1035,8 kJ/kg

Độ hoà tan của H2O trong VA ở 200C 0,9 % khối lợng

Độ hoà tan của VA trong H2O ở 200C 2,3 % khối lợng

2 Tính chất hoá học.

Trong phân tử vinyl axetat, CH3COOCH = CH2 có nối đôi nên có đầy đủtính chất hoá học của hợp chất không no

- Tham gia phản ứng thuỷ phân :

Vì là một este nên nó bị thuỷ phân trong môi trờng H+ Thuỷ phân vinylaxetat có axit tham gia ta đợc rợu poli vinylic và poli cinylo xetat

Tuỳ vào mức độ thuỷ phân sản phẩm mà có thể làm vật liệu giả da haythuỷ phân hoàn toàn ta đợc poli vinylic dùng làm chất sợi vinylon

- Khi đồng trùng hợp vinyl axetat với vinyl clorua ta đợc loại chất dẻovinylic dùng làm màng mỏng, sơn, vật liệu tẩm, …

- Chuyển hoá nội phân tử VA

NCH2 = CH

COOCH3

- CH2 - CH2 -

OCOCH3 n

-Tham gia phản ứng cộng hợp với :

- Vinyl axetat bị phân huỷ ở nhiệt độ cao

ở nhiệt độ cao thì vinyl axetat phân huỷ tạo thành axetaldehyt và keten(C2H2O)

Hình 1: Sự phụ thuộc %

quá trình vào l ợng xúc tác

- Từ etylen và axit axetic và O2

- Từ metyl axetat hoặc dimetyl ete với CO và H2 trong pha lỏng có

mặt của xúc tác đồng thể nh muối Rh hoặc kim loại quý nh Pt cho ta

etylen diaxetat sau đó thuỷ phân cho ta vinyl axetat và CH 3COOH

I Khái niệm chung.

Phản ứng tổng hợp VA từ C2H2 và CH3COOH với xúc tác là muối của các

kim loại chuyển tiếp (Hg, Zn, Cd,…) trên chất mang là than hoạt tính, đợc tiến

hành trong pha khí Phản ứng tạo ra sản phẩm là một mononme quan trọng

phản ứng xẩy ra nh sau:

C2H2 + CH 3COOH → CH2 = CHOCOCH3 + 28,3 Kcal /mol

Phản ứng tiến hành ở nhiệt độ 170 - 2200C, phản ứng tiến hành ở áp suất

khí quyển trong thiết bị dạng ống chùm và làm lạnh bằng nớc Hơi nớc sinh ra

đợc sử dụng để nang nhiệt độ phản ứng do phản ứng toả nhiệt lớn nên cần tách

nhiệt tốt để đảm bảo cho quá trình, tránh tạo nhiều sản phẩm phụ và sự phân

huỷ của xúc tác Hiệu suất sản phẩm VA rất cao từ 95 - 99% tính độ chuyển

hoá của CH3COOH và 92 - 95% tính theo C2H2

Ưu điểm của quá trình này là khắc phục đợc những nhợc điểm của tổng

hợp vinyl axetat trong pha lỏng nh:

- chống đợc sự ăn mòn thiết bị

- Tạo ít sản phẩm phụ

- Hiệu suất phản ứng cao

II Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình tổng

hợp VA từ C2H2 và CH2COOH trong pha khí.

Trong quá trình tổng hợp vinyl axetat từ C 2H2

và CH 3COOH có những sản phẩm phụ etyliden

diaxetat, axeton,…

Do đó ta cần nêu các yếu tố ảnh hởng đến quá

trình đó nhằm hạn chế những sai lầm khi tiến hành

1 ảnh hởng của xúc tác.

Qua nhiều nghiên cứu về xúc tác t thấy axetat

kẽm và axetat cadimi mang trên than hoạt tính là hai

xúc tác hiệu quả và ứng dụng rộng rãi trong công

nghiệp tổng hợp VA

Sự phụ thuộc chuyển hoá

CH3COOH của quá trình nhiệt độ

3 Thời gian cuối

ở đây chúng ta dùng axetat kẽm/ than hoạt tính với hàm lợng 3% trong ợng đợc chuẩn bị bằng phơng pháp khô ngâm tẩm lợng axetat kẽm/ than hoạttính nh lợng xúc tác dùng cho một lít axetylen (C2H2) Nó cũng ảnh hởng đếnhoạt tính xúc tác và khả năng chuyển hoá của axít axetic Mối quan hệ đợcbiểu diễn trên hình vẽ: Từ đồ thị ta thấy tăng lợng xúc tác từ 10 - 30 gam chomột lit C2H2trong 1 giờ hiệu suất chuyển hoá của axit axetic tăng Nhng nếu l-ợng xúc tác ít hơn 10 gam hiệu suất chuyển hoá cũng giảm, các nguyên nhânlàm giảm hoạt tính của xúc tác là axetylen và VA trùng hợp tạo thành cácpolime bao phủ bề mặt xúc tác, hoặc khi trùng hợp phản ứng toả nhiều nhiệtgây đun nóng cục bộ làm cho xúc tác bị phân huỷ axetylen không sạch có cácchất độc xúc tác

l-Vì vậy ta phải khống chế nhiệt độ và làm sạch tốt nguyên liệu vào

2 ảnh hởng của nhiệt độ.

Nhiệt độ phản ứng cũng ảnh hởng nhiều đến % chuyển hoá của axitaxetic Nhiệt độ thích hợp cho xúc tác axetat kẽm là 180 ữ 2300 C

Hiệu suất VA lớn nhất khi nhiệt độ quá trình nhỏ hơn 1800C thì hiệu suất

VA sẽ rất nhỏ, còn nếu nhiệt độ của quá trình lớn hơn 2300C thì hiệu suất của

210 – 230oC thay cho nhiệt độ ở thời gian đầu xúc tác là 180oC ( thích hợp

trong thời gian làm việc )

Để hiệu suất phản ứng cao nhất thì tỷ lệ tốt nhất là 9:1 Nếu lợng C2H2nhỏ hơn thì hiệu suất sẽ giảm ngợc lại sẽ tốn nguyên liệu.

4 ảnh hởng của mức độ chuyển hoá CH3COOH.

Ngoài sản phẩm chính là VA thì quá trình còn có một lợng nhỏ các sảnphẩm phụ là: axeton sinh ra do CH3COOH bị phân hủy, axetatdehyt tạo thành

VA bị phân huỷ

2CH3COOH → CH3 - CO - CH3 + CO2 + H2O

Để tránh sự phát triển mạnh của các phản ứng phụ và tăng áp suất củathiết bị phản ứng, cần giữ độ chuyển hoá CH3COOH ở mức độ vừa phải Khi

đó hiệu suất VA của quá trình sẽ đợc từ 95 ữ 99% tính theo axit axetic và 92

ữ95% tính theo axetylen

III Các phản ứng xảy ra trong quá trình trùng hợp VA.

- Phản ứng trùng hợp VA :

CH = CH + CH3COOH → CH2 = CHOCOCH3

- Phản ứng tạo thành Etyliden diaxetat (EDA) :

CH2 = CHOCOCH3 + CH3COOH → CH2 = CH (OCOCH3)2

- Phản ứng phân huỷ CH3COOH tạo thành axeton :

2CH3COOH → CH3 - CO - CH3 + CO2 + H2O

- Phản ứng thuỷ phân VA (Phản ứng này tăng khi có mặt của H2O và H+).Vì vậy cần làm khô nguyên liệu

CH2 = CHOCOCH3 + H2O → CH3COOH + CH3CHO

nCH2 = CHOCOCH3→ [- CH2 - CH - ]n

OCOCH3

IV Động học của quá trình tổng hợp VA.

C2H2 + CH3COOH → CH2 = CHOCOCH3 (xúc tác axetat Zn/ than hoạt tính)

Khi nghiên cứu các phản ứng trong ống có xúc tác tơng tự ở nhiệt độ từ

165 ữ 2100C :

COOH 3 CH 2 H 2

C PP.k

=ω

So sánh các kết quả tính toán động học trong điều kiện tính ở áp suất 120mmHg và nhiệt độ 1600C với kết quả tính toán sự hấp phụ C2H2 và CH3COOHtrên xúc tác axetat Zn/than hoạt tính các tác giả đã đa ra phơng trình tốc độphản ứng

COOH 3 CH

COOH 3 CH 2 H 2 Cp.K1

P.P.k

=

=ω

Một trong những nguyên nhân gây nên sự khác nhau của các kết quảtính toán động học rất có thể là tính đẳng nhiệt của lớp xúc tác không đợcdảm bảo Những sự khác nhau có thể xác định trong các điều kiện khác nhau

nh thay đổi nhiệt độ, nồng độ cấu tử

Hiệu ứng của phản ứng có giá trị H0 22,18kcal/mol

298 =−

∆

V Xúc tác của quá trình tổng hợp VA.

Ngời ta nghiên cứu xúc tác cho các trình tổng hợp vinyl axetat từ C2H2

và CH3COOH trong pha khí là các muối axetat của Zn, Cd, Bi, Hg, hay Fe,

Co, Ni, Be, Ca, Ag trên chất mang là than hoạt tính Vận tốc phản ứng củacác axeất kim loại trên đợc đo bằng phơng pháp dòng tuần hoàn Các xúc tác

đã đợc dùng trong quá trình tổng hợp vinyl axetat trong công nghiệp pha khí

là : sunfat thuỷ ngân, axetat kẽm ,… nhng tốt hơn cả là axetat kẽm Xúc tác

đ-ợc chuẩn bị bằng cách ngâm tẩm axetat kẽm lên than hoạt tính có kích thớc từ

3 ữ 5 mm Cứ 100 phần trọng lợng than ngâm 15 phần trọng lợng kim loạikẽm Sau đó sấy khô ở 160 ữ1700C và đem sử dụng Sau một thời gian hoạt

động, hoạt tính của nó sẽ giảm dần do một lợng nhựa bám trên bề mặt, vì vậycần phải nâng nhiệt độ lên 210 ữ2200C Nhng nếu tăng nhiệt độ quá 2300C thìxúc tác gần nh bị mất hoạt tính hoàn toàn

VI Cơ chế phản ứng.

Do C2H2 tác dụng với Zn thành phức chất π trung gian, và sau đó phức πtrung gian này chuyển hoá thành VA và hoàn nguyên xúc tác.

Đây là quá trình xúc tác dị thể, sản phẩm cuối cùng là vinyl axetat, vinylaxetat có khả năng kết hợp tiếp tục với axit axetic tạo thành etylen diaxetan,

do vậy sẽ xuất hiện một hệ phản ứng song song nối tiếp

Giai đoạn đầu xảy ra với vận tốc lớn hơn nhiều so với giai đoạn thứ hai

VII Phơng pháp tách sản phẩm.

Trong quá trình tổng hợp vinyl axetat từ C 2H2 và CH 3COOH ngoài sảnphẩm chính là VA ra còn có những sản phẩm phụ và các tác nhân phản ứng(C2H2 và CH3COOH) cha chuyển hoá hết Do vậy cần phải tiến hành tách cácsản phẩm phụ và các tác nhân phản ứng Ngời ta dùng phơng pháp hấp thụ hayngng tụ từng bậc để tách riêng C2H2 ra khỏi hỗn hợp rồi cho tuần hoàn trở lạiphản ứng Còn phần lỏng thu đợc sẽ chuyển qua hệ thống chng cất, tại đây ta

sẽ thu đợc phân đoạn nhẹ, VA, CH3COOH d (đợc tuần hoàn lại để phản ứng).Etylen diaxetat và cặn không bay hơi đợc đem đi xử lý Để tránh đợc sự trùnghợp của vinyl axetat cần cho thêm vào hydroquinol trics khi đem tinh luyện

VIII thiết bị chính (thiết bị phản ứng).

Thiết bị phản ứng có chức năng thực hiện phản ứng Vinyl hoá, đa nhómvinyl vào phân tử axit axetic trên xúc tác là kẽm axetat mang trên than hoạttính, lớp xúc tác đợc đặt trong ống có đệm với kích thớc các hạt đã định sẵn.Hỗn hợp C2H2 và CH3COOH đợc đa vào thiết bị bốc hơi axetic Sau đó đa vàothiết bị trao đổi nhiệt để đun nóng đến nhiệt độ cần thiết trớc khi đa vào thiết

Zn 2+(OCOCH3)2

Zn + OCOCH

3 -

♦ Nguyên lý làm việc:

Hỗn hợp phản ứng đi từ trên xuống có nhiệt độ vào từ 180 ữ 2000C, T0ra

= 20 ữ 250C và Tra = 40 ữ 450C Chọn thiết bị phản ứng dạng ống chùm chếtạo bằng thép X18H10T (hình vẽ) Loại này tách nhiệt phản ứng tốt, tránhhiện tợng quá nhiệt, hiệu suất sản phẩm cao, dễ khống chế các điều kiện nhiệt

động, cấu tạo đơn giản, giá thành đầu t rẻ

Hình 3: thiết bị phản ứng

C- Phơng pháp tổng hợp vinyl axetat.

I Công nghệ tổng hợp vinyl axetat từ axetylen và axit axetic.

1 Quá trình tổng hợp VA từ C2H2 và CH3COOH trong pha lỏng.

Quá trình này tiến hành trong pha lỏng có mặt xúc tác HgSO4 Sản phẩmchính là VA và sản phẩm phụ là etyliden diaxetat

CH ≡ CH + CH3 COOH → CH2 = CHOCOCH3 + 28,3 kcal

Để giảm bớt sản phẩm phụ ngời ta sử dụng một số xúc tác khác nh cácsunfo axit hữu cơ và các muối thuỷ ngân của chúng cho thêm BF3 vào để tănghoạt tính và khả năng lựa chọn của xúc tác, hạ thấp nhiệt độ phản ứng ở một

số nớc ngời ta dùng xúc tác có thành phần HgO : BF3 : HF có tỉ lệ là 4 : 1,5 :0,5 Nhiệt độ phản ứng duy trì ở khoảng 60 ữ750C Quá trình tổng hợp Vinylaxetat trong pha lỏng tiến hành trong thiết bị dạng tháp làm bằng thép không

rỉ, hỗn hợp axit axetic khan và andehyt axetic cho vào trong tháp axetylen thổi

từ đáy lên Vinyl axetat cùng với axetylen cha phản ứng và các sản phẩm phụthoát ra ở đỉnh tháp, đem ngng tụ và tinh luyện

Quá trình tổng hợp vinyl axetat trong pha lỏng có nhợc điểm là hiệu suấtthấp, hao tốn xúc tác, xúc tác độc, ăn mòn thiết bị, hiệu suất thấp, sản phẩmphụ tạo thành tơng đối nhiều Do đó ngày nay phơng pháp tổng hợp vinylaxetat trong pha lỏng không còn đợc sử dụng trong công nghiệp mà thay vào

đó các phơng pháp khác

2 Công nghệ sản xuất VA trong pha khí.

CH2= CHOCOCH3 + CH3COOH → CH3 - CH OCOCH3 + 6,2 kcal

OCOCH3

Hình 4 : Sơ đồ công nghệ sản xuất VA từ C 2 H 2 và CH 3 COOH trong pha khí.

12- Tháp chng tách CH3COOH.13- Tháp tách CH3COOH và cặn.14- Tháp tách khí

00C ở tháp (4)

Một phần chất ngng tụ đợc dẫn qua thiết bị ngng tụ làm lạnh bằng nớcmuối rồi đa lên đỉnh tháp (4) Để làm lạnh hỗn hợp vào sau, dòng sản phẩmlỏng đợc tách ra, C2H2 d đợc đa trở lại nhờ máy thổi khí tuần hoàn(5).

Sản phẩm VA thô ngng tụ đợc đa sang hệ thống chng cất để táchCH3COOH và VA tinh khiết tại tháp(10), sau đó CH3COOH đợc tuần hoàn trởlại Phần nhẹ của hỗn hợp sản phẩm đợc tách ra khỏi tháp (9) là hỗn hợp khíbao gồm là 90% C2H2, còn lại là CO2, CO, CH4 tạo ra do sự phân huỷ nhiệtcùng với axetaldehyt N2 và các chất trơ khác đều đáng chú ý trong sơ đồ này

là một phần khí tách ra ở tháp (4) đợc đa đi lọc sạch tại tháp (7) để tránh sựtích tụ hỗn hợp trong khí tuần hoàn

C2H2 trong dòng khí đợc tuần hoàn lại bằng một bơm vòng chất lỏng tuầnhoàn (6) có áp suất 100Pa, phần lớn C2H2 đợc lấy từ tháp hấp thụ (7) có chứa

VA làm lạnh bằng nớc muối, lợng khí thải là các chất khí trơ đợc đem đốtcháy Sản phẩm thu đợc từ (7) đợc giải phóng khi axetylen tái sinh tại (8) nhờ

đun sôi Sau đó C2H2 tiếp tục đi tái chế, lợng VA thô ngng tủ đáy tháp (4) chứakhoảng 62 ữ63% VA và 30 ữ35% CH3COOH Ngoài ra nó còn chứa C2H2 chaphân giải, axetal dehyt, Goto naldehyt (C3H3 - CHO) axeton, metyl axetat,EDA và anhydric axetic

Trong tháp chng tách phần nhẹ (9) thì axetal dehyt, axeton, metyl axetat,C2H2 bị hoà tan, một ít VA và H2O có trong nguyên liệu đầu mang vào, phầnnhẹ này đợc tinh chế trong các cột chng cất (9), (10), (11),(12), (13) VA tinhkhiết đợc tách ra từ sản phẩm đỉnh tháp (10) Tại tháp (11) Goto naldehyt dungdịch chng cất ra ở phía trên nh một hỗn hợp đẳng khí khi cho thêm nớc Phần

đáy của tháp tách CH3COOH (12) ngoài CH3COOH còn chứa etylidendiaxetat cùng anhydric axetic có nhiệt độ sôi cao và những lợng rất nhỏ cácpolime Tháp (13) hoạt động dới áp suất chân không, có nhiệm vụ tách triệt đểhơn CH3COOH trong phần cặn

Đây là một sơ đồ sản xuất VA liên tục với các công đoạn làm việc hiệuquả Nguyên liệu d đợc chng cất hoặc tách bớt khí thải rồi tuần hoàn trở lạithiết bị phản ứng Sản phẩm đợc tinh chế và tách riêng triệt để Hiệu suất củaquá trình rất cao, đạt 90% tính theo CCH3COOH, đặc biệt là đạt tới 98% tínhtheo C2H2, lợng axetal dehyt có khoảng 2 ữ3 kg trong 100kg VA

II Tổng hợp VA từ etylen (C2H4).

Do phơng pháp tổng hợp VA từ axetylen sử dụng nguyên liệu là axetylentơng đối đắt tiền, nên phơng pháp này đợc thay thế bằng phơng pháp oxy hoá

kết hợp etylen với axit axetic Phơng pháp này kinh tế hơn vì olefin là nguyênliệu tơng đối rẻ tiền.

CH2 = CH2 + CH3COOH + 0,5O2 → CH2 = CHOCOCH3 + H2OXúc tác của phản ứng là paladi Dù tiến hành tổng hợp VA từ etylen theocông nghệ nào (lỏng hay khí) thì trong xúc tác ngời ta cũng phải cho thêm vào

hệ phản ứng một lợng muối với nồng độ [Cu2+] >> [Pd2+] Lợng muối đồngnày cho vào là để thực hiện chức năng chất mang thúc đẩy sự oxy hoá Pd0 →

Pd2+

Pd0 + 2CuCl2 → PdCl2 + CuCl

2CuCl + 0,5O2 + 2HCl → 2CuCl2 + H2O

CH2 = CH2 + CH3COOH + 0,5O2 → CH2 = CH - OCOCH3 + H2O

Các tác giả nhận thấy rằng : khi đã thiết lập đợc hệ oxy hoá - khử thì tìmtrong đó Paladi rất nhanh chúng bị oxy hoá, tức là paladi đợc tái sinh trở vềdạng hoạt động, nếu thêm vào hệ phản ứng một lợng muối đồng II, nó sẽ hoápaladi trở về đồng II Nói cách khác muối đồng đóng vai trò chất mang oxy …

Pd + 2Cu2+→ Pd2+ + 2Cu2+

2Cu+ + 0,5O2 + 2H+→ 2Cu2+ + H2O

Cả hai phản ứng này xảy ra tơng đối mãnh liệt trong môi trờng axit, trong

đó clorua paladi nằm ở dạng H2PdCl4

Phản ứng :

CH2=CH2 + CH 3COOH + PdCl2 → CH 3OCOCH=CH2 + Pd + HClTrong quá trình tổng hợp VA từ C2H4 và CH3COOH ngoài sản phẩmchính còn có những sản phẩm phụ : CO2 …

CH2 = CH2 + CH3COOH + 1/2O2 → CH2 = CH - OCOCH3 + H2O

Các phản ứng tiến hành ở nhiệt độ 100 ữ1300C, P = 0,3àpa, dùng O2 làmtác nhân oxy hoá

Tỷ lệ :

55

5,94oxy

Etylen = tỷ lệ này nằm ngoài giới hạn nổ

Độ chuyển hoá của chúng sau khi qua một thiết bị phản ứng là :

%50

xO2 = ; xC2H4 = 5%

- Xúc tác PdCl2, CuCl2 thành phần : [Pd2+] = 3.10-4 M

[Cu2+] = 0,08 M Như vậy quỏ trỡnh pha lỏng này được thực hiện với xỳc tỏc PdCl2, CuCl2 trong mụi trường CH 3COOH cú thờm axetat natri (NaCH 3COO) hoặc

LiCl2 Trong quỏ trỡnh này điều quan trọng là đạt được sự tương ứng giữa cỏc vận tốc oxy hoá C 2H4 trên PdCl2, oxy hoá paladin dạng khử ( Pd0) bằng CuCl2 và oxy hoá CuCl bằng oxy.Giai đoạn chậm nhất là oxy hoá CuCl bằng oxy, do vậy dung dịch xúc tác cần phảI chứa 1 lợng d muối đồng Điều đó giảI thích vì sao trong dung dịch xúc tác có sự chênh lệch nồng độ giữa Pd2+

và Cu2+ Sản phẩm chính của quá trình tổng hợp vinyl axetat trong pha lỏng là VA Ngoài ra còn có một số sản phẩm phụ nh etyliden axetat, n - butan (Do dime hoá của etylen), CO2, axetaldehyt… Do trong phản ứng có sinh ra nớc nên sự tích tụ của nớc sẽ là điều kiện thuận lợi cho sự hình thành axetaldehyt Nếu giữ một tỷ lệ nào đó cố định giữa CH3COOH và H2O thì có thể kết hợp tổng hợp VA và axetaldehyt

Thiết bị phản ứng : Tháp sục khí làm bằng thép Titan hoặc các vật liệuchịu axit khác thiết bị không có bộ phận trao đổi, nhiệt sinh trong phản ứng

đợc sử dụng trực tiếp để đun nóng các chất mới hoặc làm bay hơi Hiệu suất90% tính theo C2H4 và 95% tính theo CH3COOH

Do hiệu suất thấp và mức độ ăn mòn cao nên phơng pháp này đã đợcthay thế bằng quá trình tiến hành dùng pha khí và cho đến nay đợc sử dụngrộng rãi

2 Công nghệ tổng hợp VA từ C2H4 trong pha khí.

Quá trình đợc thực hiện với xúc tác dị thể : Pd/SiO2, Al2O3 hoặc alumosilicat với phụ gia là axetat Natri có chứa một lợng muối đồng thực hiện chứcnăng chất mang, thúc đẩy oxy hoá Pd thành hoá trị 2

Pd + 0,5O2 + 2CH3COOH → Pd2+ + H2O + 2CH3COO

-Pd2+ + CH2 = CH2 + CH3COOH → Pd + CH2 = CHOCOCH3 + 2H

-Quá trình này tiến hành ở nhiệt độ t0 = 170 ữ1800C và áp suất 0,5 ữ1Mpabằng cách cho hỗn hợp phản ứng qua lớp xúc tác dị thể Tác nhân oxy hoáphản ứng bắt buộc phải sử dụng oxy với tỷ lệ thể tích C2H4, CH3COOH và O2

là 8 : 4 : 1 và độ chuyển hoá của chúng sau khi qua thiết bị phản ứng là : 10,

20, và 60 ữ70%

♦ Sơ đồ công nghệ ( Hình 5)

Thuyết minh sơ đồ

Hỗn hợp etylen mới bổ xung và etylen hồi lu cùng với axit axetic đợc

đun nóng trong thiết bị đốt nóng hơi (1), sau đó trộn với oxy và đa vào thiết bịdạng ống (2) với lớp xúc tác cố định Hỗn hợp phản ứng sau đó đợc làm lạnhtrong sinh hàn (4) và rửa khí trong các tháp tới (5) và (6) bằng axit axetic vànớc để thu hồi vinyl axetat và CH3COOH Phần lớn khí sau khi rửa đợc đa trởlại phản ứng thông qua máy nén (7) còn lại 1 bộ phận nhỏ đI vào thiết bị táchCO2.Sản phảm đáy của tháp (5) và (6) sẽ đợc đa vào công đoạn chng tách ởcột chng phân đoạn (9).Tại đây ta sẽ thu đợc phân đoạn nhẹ ( axetatdehyt,axeton), vinyl axetat , etyliđen diaxetat Theo thứ tự trên cột thì đầu tiên ta thu

đợc phân đoạn nhe, tiếp theo là vinyl axetat , nớc, axit axetic và etylidendiaxetat.Còn axit axetic tách ra từ tháp chng phân đoạn (9) đợc đa trở về phảnứng

III Giới thiệu thêm về sơ đồ công nghệ tổng hợp VA từ etylen (Hoechst - Bayer).

♦ Sơ đồ công nghệ sản xuất Vinyl axetat từ etylen trong pha khí Hình 6

1 Thiết bị bốc hơi Ch3COOH

12 Tháp tách nớc sơ bộ

13 Thiết bị phân chia pha

7 Máy nén khí tuần hoàn

Dòng khí tuần hoàn chủ yếu là C2H4 đợc bão hoà với CH3COOH trongthiết bị bay hơi (1) và đợc đun nóng tới nhiệt độ phản ứng Hỗn hợp khí này đ-

ợc trộn với một lợng oxy nhất định bởi giới hạn tự bốc cháy phụ thuộc vàobiến dạng, áp suất và thành phần, nó thay đổi theo những lợng thêm vào nhaxit axetic, N2 và argon đợc mang vào lẫn trong oxy hoặc CO2 Thông thờng l-ợng oxy tập trung ở cửa lò phản ứng là ≤ 8%, dựa vào hỗn hợp tự do của axitaxetic Đây là yếu tố cần thiết để tránh khả năng tự bốc cháy của hỗn hợp khí,cần chú ý là khi trộn với oxy phải trộng với nồng độ phù hợp Nếu luồng oxy

bị ngắt thì dòng vào phải điều chỉnh bằng lợng nitơ để tránh sự qwzxtán trở lạicủa dòng khí tuần hoàn Buồng trộn thờng đợc lắp đặt sau những bức tờng bêtông

Nhiệt của phản ứng đợc lấy đi bằng hơi làm lạnh ở vỏ ngoài của thiết bịphản ứng qua ống dẫn thiết bị bốc hơi nớc (3) Nhiệt độ phản ứng đợc điềuchỉnh nhờ áp suất của nớc sôi bốc hơi Hơi nớc có thể đợc sử dụng trong chínhgiai đoạn gia nhiệt cho nguyên liệu Nhiệt của phản ứng toả ra lớn khoảng250KJ/mol vinyl axetat tạo thành, bởi sự hình thành đồn thời của CO2 Nớc có

áp suất cao trong vòng tuần hoàn đợc sử dụng làm lạnh trực tiếp cho một sốthiết bị

Sự chuyển hoá của C2H4 từ 8 ữ 10% và của axit axetic từ 15 ữ 35% củaoxy có thể lên tới 90% Một lợng nhỏ muối kim loại kiềm trong xúc tác bịphân tán dới điều kiện làm việc của phản ứng, lợng còn lại đợc trộn với khí ởcửa vào của thiết bị phản ứng Hỗn hợp khí sản phẩm từ thiết bị phản ứng đợclàm lạnh đầu tiên ở thiết bị trao đổi nhiệt ngợc dòng (4), với tác nhân làm lạnh

và khí lạnh (4), tuần hoàn lại, khí này đợc ấm lên Tại đó có sự ngng tụ khônghoàn toàn của axit axetic, VA hoặc H2O, lợng ngng tụ này thờng không nhiềulắm Sau đó hỗn hợp khí đợc dẫn vào tháp tách nớc sơ bộ (12) và làm lạnh đếnnhiệt độ phòng trong thiết bị (5) Hỗn hợp sản phẩm lỏng gồm có : hỗn hợp tự

do của CH3COOH, VA, và H2O Hỗn hợp này đợc tách trong thiết bị phân chiapha (13), pha lỏng chứa VA đợc tuần hoàn lại phía trên của tháp tách nớc sơ

bộ, phần nớc còn lại đợc thoát đi

Có khoảng 40 ữ 50% lợng nớc đợc tạo thành trong quá trình phản ứng

đ-ợc tách đi bằng cách này

Vinyl axetat thô hàm lợng thấp chứa trong thùng của tháp tách nớc(những nhà máy cổ hơn không có tháp này) Vinyl axetat không ngng tụ đợc

rửa ra ngoài tháp (6) bằng khi tuần hoàn và axit axetic Phần khí d đợc tuầnhoàn lại bằng máy nén (7) sau đó cho thêm etylen sạch.

Một phần của khí tuần hoàn lại đợc dội bằng nớc của tháp (8) để táchCH3COOH, sau đóCO2 đợc hấp thụ bằng dung dịch potat trong cột (9) Dungdịch potat đợc tái sinh ở tháp (10) bởi sự giảm áp tới áp suất thờng Lợng CO2trong dòng khí tuần hoàn có thể điều chỉnh bởi mức độ hấp thụ trong potatlàm sạch Lợng CO2 có khoảng 10 ữ 30%, nó có thể làm nớc và CO2 bão hoàtrong dòng khí chính

Để tách khí trơ (N2, ar) mang vào chủ yếu với oxy thì một lợng nhỏ khíthải đợc tách đi ở tháp (8) trớc khi chuyển vào hấp thụ CO2 ở tháp (9), khí thải

đợc đốt Một số dây chuyền thì phần etylen chứa trong khí thải đợc lấy lạibằng cách tinh chế để bổ xung lợng C2H4 mất mát Phần sản phẩm lỏng ngng

tụ ở thùng (11) đợc rút hết VA thô và đem đi chng cất

Vấn đề chng cất VA : Chng cất phân đoạn lỏng hỗn hợp nhận đợc axitaxetic (cho tuần hoàn trở lại) và vinyl axetat tinh khiết đợc tiến hành theonhiều cách, phụ thuộc vào vị trí của nhà máy và mối liên hệ mật thiết với nănglợng tiêu dùng, cùng với giá trị đầu t

Chng cất vinyl axetat

Trên hình 7 và 8 là hai hệ thống chng cất VA Dung dịch sản phẩm lỏngchứa 20 ữ 40% VA và khoảng 6 ữ 10% nớc, phần còn lại là CH3COOH vànhững lợng nhỏ của các sản phẩm phụ nh EDA, etyl axetat

Trên hình 7 hỗn hợp sản phẩm lỏng VA- nớc có thể chng cất ở tháp (a) vàngng tụ chia làm hai pha trong bình chứa : Vinyl axetat hoà tan trong nớc đợcchng cất trong tháp tách nớc (b) Lợng nớc d tách ra đợc thải đi Pha VA hữucơ đợc đa vào chng cất ở tháp (c) và sản phẩm đỉnh của tháp (c) là VA hoàtrong nớc, các sản phẩm dễ bay hơi khác cùng với axetaldehyt đợc tạo thành

do VA tinh khiết nhận đợc ở tháp (d)

Để tách polime, một phần nhỏ đợc chuyển từ đáy tháp (d) cho trở lại tháp(a) Nh vậy toàn bộ polime và phần không tan đợc cùng vơía CH3COOH ởphân đoạn cất đầu tiên (a) Phần CH3COOH đợc tuần hoàn trở lại để phản ứng,còn một phần nhỏ cùng với etyldien axetat và phần không tan đợc đa đi chngcất lấy CH3COOH, còn cặn tạo thành có thể đốt cháy

Nh vậy sử dụng thêm tháp chng cất hỗn hợp đẳng phí (a) thì nớc đợc tách

ở tháp (b), phần nhẹ đợc chng cất ở tháp (c) và VA tinh khiết nhận đợc ở tháp(d)

a- Tháp chng cất đẳng phí

b- Cột tách nớc

c- Tháp tách phân đoạn nhẹ và vinyl axetat thô

d- Tháp chng cất vinyl axetat tinh khiết

Hình 8: Sơ đồ chng cất vinyl axetat có sử dụng cột tách nớc sơ bộ

đáy tháp đợc tái chế để lấy CH3COOH cho phản ứng Etyl axetat đợc lấy ra ởcửa bên của tháp (b) trong dạng hỗn hợp với VA và CH3COOH

Để tránh sự trùng hợp xảy ra trong suốt quá trình chng cất của hỗn hợp

VA thì ngời ta cho thêm chất kìm hãm sự trùng hợp nh : hydroquynol,bezenquinol hoặc tert - butylcactechol Hơn nữa trong khí có chứa oxy cũngkìm hãm sự trùng hợp

Xúc tác của quá trình là Paladi kim loại hoặc muối paladi cùng với muốicủa kim loại kiềm và những chất hoạt tính nh Au, axetoarate của kim loạikiềm cadimi axetat hoặc kim loại quý thuộc nhóm Pt đợc mang trên chấtmang là oxit nhôm có cấu trúc của axit silicic, Spinnel (MgAl2O4) hoặc thanhoạt tính

Lợng xúc tác cần dùng tính theo sản phẩm VA là 200g cho 1 lit VA/giờ,những sơ đồ công nghệ cũ hơn thì cần thêm 1000g cho 1 lit VA/giờ Lợng xúctác phụ thuộc vào cách bố trí thiết bị và loại xúc tác Thời gian hoạt động củaxúc tác tối đa là 4 tháng, áp suất phản ứng từ 0,5 ữ 1,2at (tối đa), hiệu suất sảnphẩm tăng theo áp suất phản ứng và nồng độ của oxy trong khí phản ứng Tuynhiên áp suất phản ứng phải nhỏ hơn áp suất giới hạn (tránh cháy nổ)

Nhiệt độ phản ứng từ 140 ữ 1800C, biến đổi theo hoạt tính của xúc tác.Hỗn hợp khí vào chứa 10 ữ 20% mol CH3COOH, 10 ữ 30% CO2 vàkhoảng 50% C2H4 Lợng oxy tối đa là 1,5% thấp hơn giới hạn cháy nổ, nóthay đổi cùng với thành phần hỗn hợp khí và điều kiện phản ứng Thể tích N2

và khí trơ đợc điều khiển theo lợng khí d (thờng khoảng 10%), nhng phụ thuộcvào mức độ tinh khiết của oxydc dùng Với công nghệ cũ thì cần 3 tấn hơi, với

công nghệ công nghệ đợc nâng cấp, hiện đại thì 1,2 tấn hơi nguyên liệu cho 1tấn VA sản phẩm.

Hiệu suất của quá trình đạt trên 99% tính theo axit axetic và trên 94%tính theo etylen

IV Một số phơng pháp điều chế VA khác.

1 Phơng pháp tổng hợp từ axetaldehyt và alhydricaxetic qua giai đoạntrung gian tạo thành etyliden diaxetat, sau đó etyliden diaxetat thuỷ phânthành VA và CH3COOH

CH3CHO + (CH3CO)2O → CH3- CH(OCOCH3)2

CH3- CH(OCOCH3)2 → CH2 = CHCOCH3 + CH3COOH

2 Điều chế VA từ CH3COOH và CHCOCl

Phơng pháp này đợc dùng ở một số nớc trongnx năm trớc đây với quy mônhỏ

Kết luận : Qua các phơng pháp đã trình bàỷ trên ta thấy công nghệ tổnghợp VA ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn Trong đó phơng pháp sản xuất

VA từ etylen là kinh tế nhất vì nguyên liệu etylen tơng đối rẻ tiền Ngành côngnghiệp khai thác và chế biến khí phát triển sẽ là nguồn cung cấp nguyên liệudồi dào cho quá trình tổng hợp VA cùng các ngành chế biến khác Các nớc đã

có nền công nghệ hoá học phát triển nh Nga, Mỹ, Đức đã áp dụng phơng pháptổng hợp VA từ etylen trong pha khí vào sản xuất với quy mô lớn, hiện nay sảnlợng vinyl axetat chủ yếu đi từ phơng pháp này

Mặt khác quá trình sản xuất vinyl axetat từ etylen lại đơn giản, do đó hạnchế đợc vốn đầu t Ngày nay ngời ta thực hiện quá trình trong pha khí nhằmchống lại sự ăn mòn thiết bị

Bên cạnh đó, vinyl axetat còn đợc sản xuất từ axetylen và axit axetictrong pha khí Phơng pháp này có nhiều u điểm so với nhiều phơng pháp khác:hiệu suất sản phẩm đạt 95 ữ99% theo axit axetic và 92 ữ 95% theo axetylen

Do vậy giảm đợc lợng tiêu tốn nguyên liệu cũng nh tránh đợc thất thoát nhiệt

Trong thùc tÕ s¶n xuÊt, viÖc lùa chän ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt lµ tuú thuécvµo ®iÒu kiÖn cña tõng níc, tõng vïng nguån nguyªn liÖu, nguån n¨mg lîng,vèn ®Çu t, …

Phần II Tính toán thiết kế

I Thuyết minh dây chuyền sản xuất.

Trong bản đồ này ta thiết kế dây chuyền sản xuất theo sơ đồ hình 13 :axetylen mới và axetylen tuần hoàn cho vào thiết bị trộn (1) rồi sang thiết bịbốc hơi axit axetic (2) rồi đa sang thiết bị (3) Trong thiết bị (2) duy trì mứchỗn hợp cố định bằng cách điều chỉnh các van làm tốc độ của chúng vào đótrong một thời gian nhất định là không đổi và nhiệt độ là 600C Thổi axetylenqua axit axetic với vận tốc đã điều chỉnh sẵn sao cho axetylen bão hoà hơi axitaxetic với tỷ số cần thiết Hỗn hợp khí đun nóng trong thiết bị (4) dùng khísản phẩm nóng để cung cấp nhiệt, sau đó đa vào thiết bị phản ứng (5) (thiết bị(5) có dạng ống chùm và xúc tác đặt trong ống) Khí đợc thổi từ tren xuốngqua lớp xúc tác trong ống để tránh sự cuốn đi theo dòng khí của xúc tác làmhao tổn xúc tác và làm cặn ở trong sản phẩm Dùng chất làm lạnh để khốngchế nhiệt độ trong thiết bị này (làm lạnhbằng nớc ngng tụ) Khí sản phẩm (tức

là hỗn hợp đi ra từ thiết bị phản ứng 5) đầu tiên đợc đa qua thiết bị trao đổinhiệt (4) và sau đó vào cyclon (6) để phân riêng bụi xúc tác vinyl axetat vàcác sản phẩm khác dùng phơng pháp hấp thụ hay ngng tụ từng bậc để táchriêng : Đầu tiên cho thiết bị (7) làm lạnh bằng nớc, sau đó trong thiết bị (8) và(9) dùng nớc muối để làm lạnh đến 200C Việc làm lạnh từng bậc cho phép tiếtkiệm chất làm lạnh ở nhiệt độ thấp Phần ngng tụ trong thiết bị (9) đi ra đợc đavào thiết bị (11) để tách riêng axetylen, dùng máy nén tuần hoàn (10) để đaaxetylen cha chuyển hoá vào thiết bị trộn (1), một phần khí tuần hoàn đemlàm sạch vì dần trong quá trình tích tụ khí trơ Vinyl axetat đã ngng tụ chovào thùng chứa (12) rồi đi tinh luyện Để tránh VA trùng hợp cần chohydroquinol vào trớc khi đem tinh luyện Sản phẩm lỏng trong thùng chứa(12) đợc bơm (13) đa vào thiết bị đun nóng để đung nóng hỗn hợp đến nhiệt

độ cần thiết rồi mới đa vào tháp chng (15) Tại đây ta sẽ thu đợc phần nhẹgồm các khí phía trên đỉnh tháp có nhiệt độ sôi thấp nh : axetaldehyd, axitaxetic, axeton, CO2, … sẽ thoát ra ở đỉnh tháp Sau đó lần lợt đến vinyl axetat,axit axetic (đợc tuần hoàn lại thiết bị phản ứng) Etyliden diaxetat là cặn đi ra

ở đáy tháp VA đi ra từ tháp qua thiết bị ngng tụ (16) rồi cho qua thùng chứa(18) Etyliden diaxetat đợc ngng tụ trong thiết bị lợng (17) rồi cho vào thùngchứa (19) Phần không bay hơi ở đáy tháp đợc đem đi đốt cháy

N¨ng suÊt trung b×nh theo mçi ngµy lµm viÖc

- Sè ngµy trong mét n¨m lµ 365 ngµy

- Sè ngµy chñ nhËt/n¨m lµ : 52 ngµy

- Sè ngµy nghØ lÔ tÕt/n¨m lµ : 8 ngµy

- Sè ngµy söa ch÷a nhá : 10 ngµy

- Sè ngµy söa ch÷a lín : 5 ngµy

Nh vËy :

Tæng sè ngµy lµm viÖc trong mét n¨m lµ :

365 - (52 + 8 + 10 + 5) = 290 ngµyTæng n¨ng suÊt cña n¨m lµ 65.000 tÊn = 65.106 (kg)

N¨ng suÊt cña qu¸ tr×nh tõ (t/n → kg/h)

0804,933924

.290

10

100.0804,

HiÖu suÊt lµm ngng tô cña 3 thiÕt bÞ lµm l¹nh lµ 99,5% nªn lîng VA cÇn

®a vµo hÖ thèng lµm l¹nh lµ :

0491,97775

,99

100.2087,9728

1 TÝnh lîng vËt chÊt vµo thiÕt bÞ ph¶n øng.

a Lîng C 2 H 2 tinh khiÕt cÇn cho ph¶n øng t¹o thµnh VA theo n¨ng suÊt

0941,9777.26

§©y chÝnh lµ 92% lîng C2H2 trong tæng sè lîng C2H2 tinh khiÕt cho toµn

bé chuyÓn ho¸ lµ :

100.8656,2955

lợng C2H2 còn lại 8% chuyển hoá thành EDA là :

0317,257100

8.8974,

Hiệu suất chuyển hoá của C2H2 theo phản ứng là 95% tơng ứng với3212,8974 kg/h Vì vậy ta tính đợc lợng C2H2 cần cho 1 lần phản ứng :

9972,338195

100.8974,3212

b Tính lợng CH 3 COOH cần phản ứng với C 2 H 2 để tạo thành VA.

Theo phơng trình trên ta có :

26 kg C2H2/h phản ứng với 60 kg CH3COOH/h2955,8656 kg C2H2/h → y kg CH3CHOOH/h

2283,682126

8656,2955.60

Lợng CH3COOH cần phản ứng với C2H2 tạo thành sản phẩm phụ EDAtạo thành :

Theo đầu bài :

26 kg C2H2/h phản ứng với 120 kg CH3COOH/h → 146 kg EDA/h

257,0317,8656 kg C2H2/h → n kg CH3CHOOH/h → m kg EDA/h

Lợng CH3COOH cần phản ứng :

3001,118626

120.0317,257

Lợng EDA tạo thành :

3318,144326

146.0317,257

100.5248,8007

= 134,8068 (kg/h)