Công nghệ sản xuất Vinyl clorua

MỤC LỤC1. Vinyl clorua2. Sản xuất Vinyl clorua bằng phương pháp cracking EDC3. Một số công nghệ sản xuất VC khác4. Mô phỏng công nghệ sản xuất VCM từ cracking EDCHiện nay, công nghiệp hóa chất đang ngày càng phát triển và chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam. Cung cấp các sản phẩm cho đời sống và các ngành kỹ thuật khác.Trong đó công nghiệp sản xuất vinyl clorua có vai trò vô cùng to lớn. Vinyl clorua không chỉ là nguyên liệu cho ngành vật liệu polymer và còn là nguyên liệu để sản xuất sợi hóa học, dung môi hữu cơ, hợp chất hữu cơ,…Chính vì vậy cần chú trọng phát triển công nghệ cho quá trình sản xuất vinyl clorua. Lựa chọn công nghệ phù hợp với từng vùng miền, cải tiến công nghệ để cho ra sản phẩm đảm bảo chất lượng mà giá thành vừa phải. Vừa đáp ứng nhu cầu cho đời sống và vừa đảm bảo vấn đề kinh tế trong sản xuất.

GVHD : PGS.TS Phạm Thanh Huyền SVTH : NHÓM 8:

Phạm Thị Tiến 20133961 Đặng Thị Bích Phương 20133009 Nguyễn Thị Hoài Thương 20133909

CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP HỮU CƠ – HÓA DẦU

Đề tài:

Công nghệ sản xuất Vinyl clorua

MỤC LỤC

I Vinyl clorua Vinyl clorua

• CTHH: C2H3Cl

• CTCT: CH2=CH-Cl

 Tính chất vật lý:

I Vinyl clorua

 An toàn hóa chất

 Nguy hiểm tới sức khỏe con người:

- Gây tổn thương da, mắt

- Tiếp xúc lâu dài có thể gây ung thư

 Ảnh hưởng tới môi trường:

- Khó phân hủy ở môi trường nước trong thời gian dài

- Nhanh phân hủy trong không khí

I Vinyl clorua

 Lưu trữ và bảo quản

• Trước đây VC được bảo quản và vận chuyển với một lượng nhỏ

phenol để ức chế phản ứng polymer Hiện nay người ta sản xuất VC

có độ tinh khiết cao nên không cần chất ức chế và có thể bảo quản trong thùng thép cacbon thông thường mà không gây ăn mòn

I Vinyl clorua

 Ứng dụng và tình hình sử dụng VCM trên thế giới

I Vinyl clorua

 Chỉ tiêu chất lượng:[10]

Bề ngoài Sạch và không tồn tại dạng huyền phù

II Sản xuất Vinyl clorua bằng phương pháp cracking EDCNguyên liệu:

• Nguyên liệu: 1,2-dicloetan

• CTHH: C2H4Cl2

• CTCT: Cl-CH2–CH2-Cl

 Tính chất vật lý:

II Sản xuất Vinyl clorua bằng phương pháp cracking EDC

 Tính chất hóa học:

 Có các tính hoạt động hóa học tương tự như alkyl halogen

- Phản ứng thủy phân ở 200°C, 15at, xúc tác Na2CO3

 Ngoài ra còn có các phản ứng khác như: Phản ứng oxi hóa không

hoàn toàn, phản ứng với axetanatri, phản ứng với NaCN,…

II Sản xuất Vinyl clorua bằng phương pháp cracking EDC

 An toàn hóa chất

 Nguy hiểm tới sức khỏe con người:

• Là tác nhân gây ung thư

• Gây tổn thương cho mắt và phổi,

 Ảnh hưởng tới môi trường:

• Dễ dàng ngấm vào đất

• Dễ bị phân hủy bởi ánh sáng mặt trời

II Sản xuất Vinyl clorua bằng phương pháp cracking EDC

 Lưu trữ và bảo quản

 Nguồn nguyên liệu sản xuất EDC

• phương pháp clo hóa trực tiếp etylen hoặc oxyclo hóa etylen.

• Trong thực tế, người ta kết hợp hai quá trình trên và nối với thiết bị sản xuất VC để tận dụng HCl từ quá trình sản xuất VC

II Sản xuất Vinyl clorua bằng phương pháp cracking EDC

Cơ chế và điều kiện công nghệ

• Quá trình được tiến hành trên phản ứng phân hủy thu nhiệt sau:

(c) Đứt mạch: Cl* + Cl-CH2-*CH2 CH2 =CH-Cl + HCl

• Các quá trình trong công nghiệp được tiến hành ở 500°C-550°C,

trong pha khí, áp suất 2,5-3MPa, không sử dụng xúc tác

Động học phản ứng

Nguồn: [4] Trang 493-494

I Sản xuất Vinyl clorua bằng phương pháp cracking EDC

4 Động học phản ứng

II Sản xuất Vinyl clorua bằng phương pháp cracking EDC

Sơ đồ công nghệ cracking EDC sản xuất VC không sử dụng xúc tác

Nguồn: [1] Trang 227

II Sản xuất Vinyl clorua bằng phương pháp cracking EDC

Sơ đồ công nghệ cracking EDC sản xuất VC không sử dụng xúc tác

 Ưu nhược điểm:

 Ưu điểm:

• Không dùng xúc tác nên không cần tái sinh

• Tận dụng dòng EDC không phản ứng tuần hoàn trở lại

• Dòng HCl sinh ra có thể đem tận dụng cho các quá trình khác

 Nhược điểm:

• Nhiệt cung cấp cho quá trình lớn, dễ tạo cặn, cốc

• Có nhiều sản phẩm phụ, sản phẩm tạo ra có độ sạch không cao

• Năng suất thấp, khó tự động hóa

III Một số công nghệ sản xuất VC khác

1 Sản xuất VC từ Axetylen

• Nguyên liệu: Axetylen, axit clohydric

• Xúc tác: HgCl2/C* (hoặc graphit, silicat,…)

III Một số công nghệ sản xuất VC khác

1 Sản xuất VC từ Axetylen

III Một số công nghệ sản xuất VC khác

III Một số công nghệ sản xuất VC khác

2 Sản xuất VC bằng các quá trình liên hợp

 Liên hợp clo hóa etylen, tách HCl và hydro hóa C 2 H 2

 Quá trình dựa trên các phản ứng:

C2H4 + Cl2 Cl-H2C-CH2-Cl (1)Cl-H2C-CH2-Cl H2C=CH-Cl + HCl (2)

• HCl từ phản ứng (2) có thể được dùng cho phản ứng hydroclo hóa axetylen:

C2H2 + HCl H2C=CH-Cl (3)

• Phản ứng tổng cộng:

C2H2 + C2H4 + Cl2 2H2C=CH-Cl

III Một số công nghệ sản xuất VC khác

2 Sản xuất VC bằng các quá trình liên hợp

 Liên hợp clo hóa etylen, tách HCl và hydro hóa C 2 H 2

 Sơ đồ quá trình:

Nguồn: [1] Trang 228

III Một số công nghệ sản xuất VC khác

2 Sản xuất VC bằng các quá trình liên hợp

 Liên hợp clo hóa etylen, tách HCl và hydro hóa C 2 H 2

 Ưu nhược điểm:

III Một số công nghệ sản xuất VC khác

2 Sản xuất VC bằng các quá trình liên hợp

 Liên hợp clo hóa, oxy clo hóa etylen và cracking EDC

 Quá trình dựa trên các phản ứng:

C2H4 + Cl2 Cl-H2C-CH2-Cl Cl-H2C-CH2-Cl H2C=CH-Cl + HCl

C2H4 + 2HCl + ½ O2 Cl-H2C-CH2-Cl + H2O

• Phản ứng tổng cộng:

2C2H4 + Cl2 + ½ O2 2 H2C=CH-Cl + H2O

III Một số công nghệ sản xuất VC khác

2 Sản xuất VC bằng các quá trình liên hợp

 Liên hợp clo hóa, oxy clo hóa etylen và cracking EDC

III Lựa chọn công nghệ

 Sản xuất VC từ axetylen và etylen cho độ chọn lọc và hiệu suất cao Nhược điểm:

• Axetylen là chất dễ cháy nổ, xúc tác HgCl2/C* rất độc.

• Axetylen rất đắt

 Người ta chủ yếu sản xuất VC từ EDC.

• Quá trình diễn ra ở nhiệt độ cao dễ tạo cặn cốc, nhưng có những ưu điểm nổi bật: chi phí nguyên liệu thấp hơn; không sử dụng xúc tác, sản phẩm phụ như HCl có thể tận dụng

 Để tối ưu hóa, công nghệ cracking EDC sẽ được liên hợp với công nghệ clo hóa, oxyclo hóa etylen để tận dụng nguồn sản phẩm HCl tạo thành và nhiệt của các phản ứng tỏa nhiệt để tiết kiệm năng lượng và chi phí cho quá trình sản xuất

IV Mô phỏng công nghệ sản xuất VCM từ cracking EDC

• Fluid package : SRK

• Dòng nguyên liệu đầu vào là EDC tinh khiết 100%

• Thiết bị phản ứng là PFR với các thông số :

– Nhiệt độ phản ứng là 520ºC

– Áp suất của thiết bị phản ứng là 30 Bar

– Chiều dài ống trong thiết bị là 250m

– Đường kính ống là 0.1m

– Số ống là 50 ống

IV Mô phỏng công nghệ sản xuất VCM từ cracking EDC

 Các phản ứng xảy ra trong quá trình cracking EDC

IV Mô phỏng công nghệ sản xuất VCM từ cracking EDC

 Độ chuyển hóa

IV Mô phỏng công nghệ sản xuất VCM từ cracking EDC

 Thiết bị chưng luyện tách HCl làm việc ở áp suất 10-12 bar

với mức độ tách là 0.1% HCl còn trong sản phẩm đáy

IV Mô phỏng công nghệ sản xuất VCM từ cracking EDC

 Tháp chưng luyện thứ 2 để tách VCM , làm việc ở 6-8 bar

Mô phỏng công nghệ sản xuất VCM từ cracking EDC

• VCM thu được ở đỉnh tháp 2 có độ tinh khiết là 99.98 % wt

Kết luận

Hiện nay, công nghiệp hóa chất đang ngày càng phát triển và chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam Cung cấp các sản

phẩm cho đời sống và các ngành kỹ thuật khác

Trong đó công nghiệp sản xuất vinyl clorua có vai trò vô cùng to lớn Vinyl clorua không chỉ là nguyên liệu cho ngành vật liệu polymer và còn

là nguyên liệu để sản xuất sợi hóa học, dung môi hữu cơ, hợp chất hữu cơ,…

Chính vì vậy cần chú trọng phát triển công nghệ cho quá trình sản xuất vinyl clorua Lựa chọn công nghệ phù hợp với từng vùng miền, cải tiến công nghệ để cho ra sản phẩm đảm bảo chất lượng mà giá thành vừa phải Vừa đáp ứng nhu cầu cho đời sống và vừa đảm bảo vấn đề kinh tế trong sản xuất

Tài liệu tham khảo

1 PGS.TS Phạm Thanh Huyền, PGS,TS Nguyễn Hồng Liên - Công nghệ tổng

hợp Hữu cơ - Hóa dầu, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2006.

2 GS.TSKH Hoàng Trọng Yêm, Hóa học hữu cơ – Tập 2, NXB Bách khoa Hà

5 Jeremy Dry, Bryce Lawson, Phuong Le, Israel Osisanya, Deepa Patel, Anecia

Shelton - Vinyl Chloride Production

11 HYSYS: Vittorio Bruzzi, Marcello Colaianni, Luciano Zanderighi - Energy

savings in chemical plants: a vinyl chloride case history - Energy Conversion and Management Vol 39, No 16-18, pages 1853-1862, 1998