Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat (VA) từ Axetylen với Axit axetic trên xúc tác Axetat kẽm trên than hoạt tính với năng suất 80000 tấn/Năm

Công nghệdầu khí và hoá dầu đã đang và sẽlà ngành công nghiệp rất quan trọng nó quyết định đến sựlớn mạnh của nền kinh tếthếgiới vì sản phẩm của nó dễsửdụng, dễtự động hoá, sạch vì hầu nhưkhông có tro và xỉ. Ngày nay có khoảng 70% nguồn năng lượng trên thếgiới sửdụng đều là sản phẩm của ngành công nghiệp dầu khí. Xét vềmặt giá trịkinh tếcũng nhưgiá tri sửdụng, các sản phẩm phi năng lượng từdầu mỏcó giá trịcao hơn do độtinh khiết cao, giá thành thấp so với các nguyên liệu khác. Điều này càng được khẳng định khi khoảng 90% nguyên liệu của ngành công nghiệp hoá học đi từnguồn dầu khí. Trước khi dầu mỏ được công nhận là nguồn nguyên liệu chính trong ngành công nghiệp hóa chất, vinylaxetat đã có phần vượt trội trong việc xây dựng nên khối công nghiệp hữu cơ. Còn ngày nay với sựphát triển của các công nghệhóa dầu so với lọc dầu, axetylen đã trởthành một nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp hóa học, với các sốliệu nhưsau: mức sản xuất vinylaxetat ởMỹ1960 là 500.000 tấn gấp 2,5 lần so với năm 1954. ỞNhật năm 1958 là 1004 nghìn tấn , năm 1960 là 1133 nghìn tấn. Ngoài ra ởPháp, YÙ, Liên Xô cũ, Đức công nghiệp vinylaxetat cũng phát triển mạnh. Năm 1957 Tây Đức sản xuất 185 nghìn tấn vinylaxetat. Ởnước ta có nhiều than đá do đó công nghiệp sản xuất phải đi từcon đường cacbuacanxi, công nghiệp vinylaxetat phát triển sẽmởra triển triển vọng to lớn cho ngành công nghiệp nước ta.

pdf124 trang | Chia sẻ: ngtr9097 | Ngày: 05/06/2013 | Lượt xem: 242 | Lượt tải: 4download
Tóm tắt tài liệu Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat (VA) từ Axetylen với Axit axetic trên xúc tác Axetat kẽm trên than hoạt tính với năng suất 80000 tấn/Năm, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Bộ giáo dục và đào tạo Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Trường đại học bách khoa Hà Nội Độc lập tự do hạnh phúc Khoa công nghệ hóa học Bộ môn công nghệ hữu cơ hóa dầu NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên : Phạm Đình Thạnh Lớp : CHHCHD-K49QN Đề tài: Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat (VA) từ Axetylen với Axit axetic trên xúc tác Axetat kẽm trên than hoạt tính với năng suất 80.000 tấn/năm. 1.Các thông số ban đầu: - Thời gian làm việc: 340 ngày. - Axetylen kỹ thuật (% thể tích). + C2H2 : 96% + N2: 2,6% + O2: 0,4% + Vinylaxetylen: 1%. - Mức độ chuyển hóa: 95% (trong đó 92% C2H2 tạo thành VA, 8% tạo thành Etylendiaxetat). - Tổn thất 2%. - Axit axetic kỹ thuật 98%. 2. Nội dung các phần lý thuyết và tính toán. - Lý thuyết chung của qua trình. - Tính toán + Cân bằng vật chất. + Cân bằng nhiệt lượng. + Thiết bị chính. - Tính toán xây dựng. - Tính toán kinh tế. - An toàn lao động -Tự động hóa. 3. Các bản vẽ. - Sơ đồ dây chuyền sản xuất ( A0). - Thiết bị chính (A1). - Mặt bằng phân xưởng ( A0). 4.Ngày nhận nhiệm vụ thiết kế: 16/03/2009. 5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 05/07/2009. Ngày….. tháng…..năm 2006 Chủ nhiệm bộ môn Cán bộ hướng dẫn LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu, nhờ sự nỗ lực của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo GS.TS Đào Văn Tường, cho đến bây giờ em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới GS.TS. Đào Văn Tường, Bộ môn công nghệ tổng hợp hữu cơ - hóa dầu, khoa công nghệ hóa đã cho em nhiều ý kiến, đống góp quý báu, tận tình giúp đỡ em một lượng kiến thức để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Qua đây em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn. LỜI MỞ ĐẦU Công nghệ dầu khí và hoá dầu đã đang và sẽ là ngành công nghiệp rất quan trọng nó quyết định đến sự lớn mạnh của nền kinh tế thế giới vì sản phẩm của nó dễ sử dụng, dễ tự động hoá, sạch vì hầu như không có tro và xỉ. Ngày nay có khoảng 70% nguồn năng lượng trên thế giới sử dụng đều là sản phẩm của ngành công nghiệp dầu khí. Xét về mặt giá trị kinh tế cũng như giá tri sử dụng, các sản phẩm phi năng lượng từ dầu mỏ có giá trị cao hơn do độ tinh khiết cao, giá thành thấp so với các nguyên liệu khác. Điều này càng được khẳng định khi khoảng 90% nguyên liệu của ngành công nghiệp hoá học đi từ nguồn dầu khí. Trước khi dầu mỏ được công nhận là nguồn nguyên liệu chính trong ngành công nghiệp hóa chất, vinylaxetat đã có phần vượt trội trong việc xây dựng nên khối công nghiệp hữu cơ. Còn ngày nay với sự phát triển của các công nghệ hóa dầu so với lọc dầu, axetylen đã trở thành một nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp hóa học, với các số liệu như sau: mức sản xuất vinylaxetat ở Mỹ 1960 là 500.000 tấn gấp 2,5 lần so với năm 1954. Ở Nhật năm 1958 là 1004 nghìn tấn , năm 1960 là 1133 nghìn tấn. Ngoài ra ở Pháp, YÙ, Liên Xô cũ, Đức công nghiệp vinylaxetat cũng phát triển mạnh. Năm 1957 Tây Đức sản xuất 185 nghìn tấn vinylaxetat. Ở nước ta có nhiều than đá do đó công nghiệp sản xuất phải đi từ con đường cacbuacanxi, công nghiệp vinylaxetat phát triển sẽ mở ra triển triển vọng to lớn cho ngành công nghiệp nước ta. Việc tạo ra các quá trình công nghệ mới dựa trên nguyên liệu rẻ hay dễ kiếm thường là nhờ các phát minh những phản ứng mới và gây nên ảnh hưởng có tính cách mạng đối với sự phát triển của công nghệ. Vinyl hoá là một quá trình quan trọng trong công nghệ tổng hợp các chất trung gian phục vụ cho việc tổng hợp ra các sản phẩm hữu cơ cuối cùng. Vinyl axetat (VA) là một trong những monome quan trọng để chế tạo chất dẻo và sợi tổng hợp, laứm chaỏt nhuừ hoaự vaứ chaỏt taờng ủoọ nhụựt cho caực dung dũch nửụực hay laứm vải giaỷ da. Ngoài ra vinyl axetat còn được ứng dụng trong việc sản xuất sơn keo dán có độ bền cao, bền với hoá chất và các chất oxi hoá. Ngành công nghiệp tổng hợp hoá dầu và chế biến khí trên thế giới phát triển mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu đời sống xã hội ngày càng cao thì càng có nhiều phương pháp tổng hợp vinylaxetat được tìm ra và ứng dụng. Sản xuất vinyl 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 như than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên…Các nhà máy lọc hoá đầu, chế biến khí đang được xây dung và phát triển. Nó sẽ là nguồn nguyên liệu dồi dào cho công nghiệp tổng hợp hữu cơ phát triển, trong đó có công nghiệp sản xuất vinyl axetat. 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 I.1. Tính chất vật lý [1,2,9,11,12] Axetylen là một chất khí không màu, ở dạng tinh khiết có mùi ete yếu, ngưng tụ ở - 83,8oC (0,102 MPa), nhiệt độ tới hạn 35,5oC, áp suất tới hạn 6,04 MPa, ít tan trong nước tan được trong một số dung môi hữu cơ, đặc biệt axetylen tan khá nhiều trong axeton. Khi có mặt của nước thì axetylen tạo hydrat rắn C2H2.6H2O hydrat này bị phân hủy ở nhiệt độ từ -15,40C dưới áp suất khí quyeồn. Axetylen tan rất ít trong dung dịch canxihydroxit, do đó người ta tận dụng tính chất này trong việc vận chuyển, chứa đựng và sản xuất axetylen. Baỷng 1: Tính tan của axetylen trong các dung môi hữu cơ (ở 25oC và áp suất thường) Dung môi Công thức Thể tích C2H2/1 thể tích Hexametyl focmamid [(CH3)2H]3PO 43 Dimetyl focmanmid HCOH(CH3)2 33,5 Metyl axetat CH3COOCH3 19,5 Axeton CH3COCH3 18 Độ tan của axetylen có ý nghĩa quan trọng để điều chế và tách nó ra khỏi hỗn hợp với khí khác. Khi phân huỷ có thể xảy ra phản ứng nổ, nhiệt độ tăng lên đến 2800oC C2H2 2C + H2 , UHO298 = 226,7 KJ/Mol . Sự dễ nổ của axetylen sẽ giảm khi nó được thêm vào khí hoặc hơi trơ như N2, NH3 … Chúng tích nhiệt của sự phân rã đầu tiên và ngăn cản sự phân hoá nổ của axetylen. Do đó để tránh cháy nổ người ta thường pha trộn thêm các khí trơ, hydro amoniac… vào thùng chứa khi vận chuyển. Axetylen không bị phân hủy ở nhiệt độ thường và áp suất khí quyển. Axetylen có khả năng tạo hỗn hợp nổ với không khí trong giới hạn rộng từ 20 ÷ 80% thể tích. Giới hạn áp suất nguy hiểm là 0,2 Mpa. Axetylen cũng rất dễ dàng tạo hỗn hợp nổ với flo, clo ... nhất là khi có mặt ánh sáng. Sự dễ nổ của axetylen càng tăng nếu có mặt những kim loại có khả năng tạo thành axetylen (cacbua) (ví dụ: Cu2Cl2) những kim loại này cần phải có khi chọn nguyên liệu thiết kế. Khi cháy C2H2 toả ra một lượng nhiệt lớn, khả năng sinh nhiệt của axetylen bằng 13.387 kcal/m3. Do đó có thể dùng axetylen để cắt và hàn kim loại. *Một số thông số vật lý của axetylen: + Khối lượng phân tử, M = 26,038. + Nhiệt nóng chảy 5,585 kj/mol + Nhiệt hóa hơi 15,21kj/mol + Nhiệt độ ngưng tụ ở áp suất 0,102 Mpa là 83,30C + Nhiệt độ phân hủy tới hạn 135,50C + Áp suất phân hủy tới hạn là 6,04 Mpa + Nhiệt dung riêng: CP = 42,7 J.mol-1.K-1 + Độ nhớt đông học : 9,43μ .Pa.S + Độ dẫn điện: 0,0187 W/m.K I.2. Tính chất hoá học[1,2,9,10,11] Axetylen là một hợp chất hydrocacbon không no. C2H2 có công thức phân tử là CH ≡ CH, liên kết 3 trong phân tử gồm 1 liên keỏt 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. I.2.1. Phản ứng thế - Khi tác dụng với kim loại kiềm Cu, Ag…taùo axetylenit kim loại rất dễ nổ: CH≡CH + 2Cu → Cu – C ≡C- Cu + H2 - Khi cho axetylen đi qua Na kim loại đun nóng ở 150oC: HC≡CH + Na → HC≡C- Na + 1/2 H2 Đun tiếp đến 220oC ta được : HC≡C- Na + Na → Na – C ≡ C – Na + 1/2H2 - Khi cho axetylen đi qua dung dịch đồng clorua trong NH3 tạo hợp chất có khả năng vô định hình màu đỏ gạch của đồng axetylua: CH≡CH → Cu-C≡C-Cu ↓ I.2.2. Phản ứng cộng hợp - Axetylen cộng hợp với H2 cho ta etylen hoaởc etan: + Xúc tác paladin, p = 1 at, nhiệt độ 250÷300oC CH≡ CH + H2 → CH2= CH2 , UH = -41,7 kcal/mol. + Xúc tác là Niken, nhiệt độ: CH ≡ CH + 2 H2 → CH3- CH3 - Axetylen tác dụng với nước khi có xúc tác là Hg, H2SO4 tạo thành axetatdehyt: CH ≡ CH + H 2O → CH3 - CHO, UH = -38,8 kcal/mol. - Khi có oxit kẽm và oxit sắt ở 360÷ 450oC, axetylen tác dụng với hơi nước tạo thành axeton: 2 CH ≡ CH + 3H 2O → CH3- CO- CH3 + CO2 + 2 H2 - Phản ứng cộng hợp với rượu được vinyl ete xúc tác laứ KOH, nhiệt độ là 150÷1600C, áp suất là 4÷20 at: CH ≡ CH + ROH → CH2 = CH- O - R - Tác dụng với mercaptan ta được vinylthioete: CH ≡ CH + RSH → CH2 = CHSR - Khi kết hợp với clo tạo thành tetracloetan : CH ≡ CH + 2Cl2 → CHCl2 - CHCl2 - C2H2 tác dụng với Hydro clorua cho ta vinylclorua : CH ≡ CH + HCl → CH2 = CHCl Cu(NH3)2 Pd,to Ni,to Hg++ 75 ÷1000C Quá trình này tiến hành trong pha khí có HgCl2 tham gia làm xúc tác, thực hiện ở 150 ÷ 1800C. - Cộng với H2SO4 tạo thành vinylsunfo: CH ≡ CH + H2SO4 → CH2 = CH - OSO3H - Ở nhiệt độ 800C có CuCl2, C2H2 tác dụng với HCN cho ta acrylonitril: HC ≡ CH + HCN → H2C = CH - C - 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 than tham gia cho ta este: CH ≡ CH + RCOOH → CH2 = CH –OCOR I.2.3. Phản ứng trùng hợp - Ở nhiệt độ 200 ÷3000C có mặt bột đồng, axetylen trùng hợp tạo thành Kypren: nCH ≡ CH → (CH)2n Kypen được dùng làm chất cách điện rất hiệu quả. - Trong môi trường HCl tạo thành vinyl axetylen: Mức độ chuyển hoá qua một quá trình khoảng 14%, hiệu suất tính theo axetylen là 80%.Vinyl axetylen là bán thành phẩm để sản xuất cao su tổng hợp clopron. - Trùng hợp ở 6000C: I.3. Sản xuất axetylen [1,3,4,9,10,11] Trong công nghiệp axetylen chủ yếu được sản xuất theo 2 phương pháp sau: Br CH ≡ CH + Br2 C = C H H Br Br2 CHBr2 - CHBr2 CH ≡ CH + HgCl2 C = C H Cl H HgCl C = C H HgCl H Cl cis 2HC ≡ CH CuCl2 800C CH2 = CH - C ≡ CH than hoạt 3C2H2 xt C6H6 Xt 80oC - Tổng hợp từ cacbua canxi. CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 + Q - Tổng hợp từ hydro cacbon. + Đi từ metan. Hoặc oxy hoá metan. Nhận xét: Axetylen sản xuất theo phương pháp cacbuacanxi chi phí năng lượng lớn và vốn đầu tư cao do ủoự phương pháp điều chế axetylen đi từ đất đèn chủ yếu được dùng trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp trước đây, hiện nay phương pháp này chỉ dùng trong lĩnh vực hàn cắt kim loại. Còn trong công nghiệp hiện nay đều dùng phương pháp nung nhanh mêtan với một lượng nhỏ oxi và oxi đốt cháy một phần metal cung cấp nhiệt cho phản ứng và do đi từ phương pháp này thu được axetylen sạch hơn phương pháp đi từ đất đèn và có lẫn tạp các tạp chất khác như H2S, NH3, PH3... Đồng thời phương pháp này xảy ra một giai đoạn nên vốn đầu tư và chi phí năng lượng ít hơn và thời gian hoàn vốn nhanh, nhưng có nhược điểm là có nồng độ loãng hơn. II. TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ HOÁ HỌC CỦA AXIT AXETIC: CH3COOH II.1. Tính chất vật lý của CH3COOH [1,2,9,10,11] Axit axetic là một chất lỏng không màu, có mùi xốc, vũ chua, tan nhiều trong nước, rượu, axeton và các dung môi khác. Đông đặc ở 160C tạo thành tinh thể như nước đá, axit axetic khan nóng chảy ở 16,60C. Được dùng làm dấm ăn ở dung dịch 5÷8%. Axit axetic có thể hoà tan được nhiều chất hữu cơ, vô cơ (hoà tan P, S). Nó là hợp chất rất ổn định, hơi của nó không bị phân huỷ ở nhiệt độ 4000C, nhiệt lượng đốt nóng là 3490 kcal/mol. Axit axetic (CH3COOH) tan vô hạn trong nước. Axit axetic được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, dệt và trong tổng hợp hữu cơ. Axit axetic có nhiệt độ sôi cao hơn rượu có cùng khối lượng phân tử do giữa các phân tử axit có liên kết hydro bền vững. Ngoài ra axit axetic còn có khả năng 400 ÷ 6000C 4CH4 Ni C2H2 + 3H2 4CH4 + O2 15000C 2C2H2 + 2CO2 + 4H2 hút ẩm từ không khí, với nồng độ cao có thể gây bỏng da, ngửụứi ta coự thể đánh giá độ tinh khiết của axit axetic qua nhiệt độ đông đặc. Nhiệt độ đông đặc của dung dịch axit axetic được cho bảng sau: Bảng 2: Nhiệt độ đông đặc của dung dịch axit axetic % Khối lượng Nhiệt độ đông đặc,oC % Khối lượng Nhiệt độ đông đặc,oC 100 99,2 98,4 98,0 97,6 97,2 16,75 15,12 13,86 13,25 12,66 12,09 96,8 96,4 93,46 80,6 50,6 18,11 11,48 10,83 7,1 -7,4 -19,8 -6,3 Tỷ trọng của dung dịch axit axetic đạt cực đại ở khoảng nồng độ 77÷78% trọng lượng tại nhiệt độ 150C.Tỷ trọng của axit axetic tinh khiết là một hàm phụ thuộc vào nhiệt độ và được cho trong bảng sản phẩm. Bảng 3: Hằng số phân ly axit axetic Nhiệt độ,oC 0 25 50 PKa 4,78 4,76 4,79 Một số tính chất vật lý của axit axetic: Nhiệt dung riêng, Cp + Dạng khí ở 250C : 1,110 J/g.K. + Dạng lỏng ở 19,40C : 2,043 J/g.K. + Dạng tinh thể ở 1,50C : 1,470 J/g.K. Nhiệt cháy, ∆ Hc (lỏng) : -874,8 KJ/mol. Điểm tự bốc cháy : 4650C. Tỷ trọng 1,049 g/cm3 (ở 200C). Nhiệt độ sôi t0s=118,60C. Nhiệt độ kết tinh 16,630C II.2. Tính chất hoá học [1,2,3,4,10,11] Axit axetic có công thức phân tử CH3COOH là axit một lần axit. Các tính chất hoá học của nó được quyết định bởi nhóm chức cacboxyl trong phân tử. Axit axetic là một axit yếu, hằng số điện ly ở 180C là 1,82 mol/lit. Cũng như các axit khác axitaxetic có khả năng trung hoà các bazơ, các oxit bazơ. CH3COOH → CH4 + CO2 CH3COOH → CH3CHO + H2O - 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 CH3COOH + PCl5 → CH3 - C = O + POCl3 + HCl - Phản ứng decaboxyl hoá: CH3COOH có nhiều phản ứng quan trọng trong tổng hợp hữu cơ để tạo thành các monome: axetatxenlulo, vinylaxetat… CH3COOH + CH ≡ CH → CH2 = CHOCOCH3 - Anhyđric axetic là chất lỏng linh động có mùi đặc trưng của axit axetic. Hơi của nó có tác dụng mạnh lên cơ niêm mạc và đường hô hấp. Nó phản ứng với nước tạo thành axit axetic. (CH3CO)2O + H2O → 2 CH3COOH - Khi cho hỗn hợp hơi axit axetic và hyđro lên Fe, Ni, Cu hoặc hơi axit axetic trên Zn nghiền mịn tạo thành axetatdehyt: CH3COOH + H2 → CH3CHO + H2O CH3COOH + Zn → CH3CHO + ZnO - Sự khử đến axetaldehyl cũng xảy ra khi nung nóng muối của nó với muối của axit formic: CH3COONa + HCOONa → CH3CHO + CO2 + H2O H2SO4CH3COOH + ROH CH3COOR + H2O xt P2O5 2CH3COOH (CH3CO)2O + H2O 90÷1000C CH3COOH + Cl2 ClCH2COOH + HCl MnO2, t 0 2CH3COOH CH3 - CO - CH3 + H2O + CO2 Cl - Hơi axit axetic cháy trong không khí với ngọn lửa màu xanh: CH3COOH + 3O2 → 2CO2 + 2 H2O + Q - Dưới tác dụng của dòng điện, axit axetic bị phân huỷ thành cacbonic, hyđro, etan: 2 CH3COOH → C2H6 + 2 CO2 + H2 Axit axetic tạo với các muối vô cơ các phức chất: + Với AlCl3 tạo thành CH3COOH.4AlCl3 + Với MgCl2 tạo thành CH3COO.MgCl2 (hợp chất này có tính axit mạnh, được ứng dụng để axetat hoá xenluloza). + Với SnCl4 tạo thành 2CH3COO.SnCl4 hay H2[SnCl4(CH3COO)2]. Axit axetic có thể được giải phóng khỏi phức chất này bằng pyridin. H2[SnCl4(CH3COO)2] + pyridin → 2 CH3COOH + SnCl4.pyridin - Axit axetic tạo với các axit mạnh các hợp chất kép dạng CH3COOHX với X là cation axit với axit sunfuric tạo thành axit sunfoaxetic: - Axit axetic phản ứng với peaxithydro tạo thành peaxetic hay hyđropeaxetyl: II.3. ệÙng dụng Axit axetic có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ. Từ axit axetic đem tổng hợp tạo ra các polyme có giá trị kinh tế cao trong công nghiệp: thuốc trừ cỏ, làm dung môi, axetatxelulo, este, sợi tổng hợp, chất kết dính, nhuộm... II.4. Phương pháp sản xuất axit axetic [1,3,4,10,11] - Điều chế từ C 2H2 hoặc C 2H4: CH ≡ CH + H 2O +1/2O2 → CH 3CHO + 1/2O2 → CH3COOH - Oxy hoá n-butan trong pha lỏng: CH3- CH2- CH2- CH3 + 1/2O2 → 2CH3COOH + H 2O (Do phức tạp việc phân tách hỗn hợp đa cấu tử nên ít nước sử dụng được phương pháp này) - Tổng hợp tửứ metanol và oxit cacbon: CO + 2H2 → CH3OH → CH3COOH CH3COOH + H2O2 ↔ CH3- C - O – OH + H2O || O - Đi từ than đá: 2C + 4H2O → 2CH3OH CH3OH + O2 → CH3COOH - Lên men rượu etylic: CH3 - CH2 - OH + O2 → CH3COOH + H2O III. TÍNH CHẤT VẬT LÝ - HOÁ HỌC CỦA VINYL AXETAT III.1. Tính chất vật lý [1,2,3,4,9,10,11] Vinyl axetat có công thức CH2 = CHCOOCH3, gọi tắt là VA, M = 86,09. Là chất lỏng không maứu, có mùi ete, rất linh động và dễ dàng bắt cháy. Ít hoà tan trong nước (ở 200C tan được 2,5g VA trong 100g nước, còn ở 500C thì có thể hoà tan 2,1g VA trong 100g nước). Hoà tan tốt trong rượu etylic và dietyl ete. Ở nhiệt độ thường vinyl axetat kém ổn định và dễ bị trùng hợp tạo thành polivinyl axetat đây là một sản phẩm có giá trị trong nhiều lĩnh vực. Hơi của VA có thể tổn thương đến mắt bởi sự thủy phân của nó tạo thành axit axetic và axetaldehyt. Một số tính chất vật lý của VA: Nhiệt độ sôi ở 760mmHg : 72,70C AÙp suất hơi ở 200C : 92mmHg Tỷ trọng: + d2020 = 0,9338. + d204 = 0,9312. Nhiệt độ nóng chảy : -92,80C Nhiệt độ đông đặc : -100,20C Nhiệt dung riêng: + 200C : 0,46cal/g + 600C : 0,48cal/g Điểm chớp cháy: Cốc kín : 180F Cốc hở : 300F Nhiệt độ tới hạn : 140,80C Áp suất tới hạn : 45,67atm nCH2 = CH ⏐ OCOCH3 - CH2 - CH2 - ⏐ OCOCH3 n t, xt Men Nhiệt độ tự bốc cháy : 4270C Nhiệt hóa hơi : 7,8Kcal/mol AÙp suất hơi của VA phụ thuộc vào nhiệt độ được xác định theo công thức: 091,8 3443305223,0log −×= T Pm VA có thể hòa tan trong nhiều chất hữu cơ nhưng với nước nó hòa tan rất hạn chế. ễÛ 200C dung dịch bão hòa VA trong nước chiếm 2 ÷2,5% về khối lượng nhưng cũng tại nhiệt độ đó dung dịch bão hòa của nước trong VA chiếm 0,9 ÷1% nước. Tại 500C khả năng hòa tan của VA trong nước tăng lên 0,1% so với khả năng hòa tan tại nhiệt độ 200C nhưng ngược lại khả năng hòa tan của nước trong VA lại tăng lên gấp đôi khoảng 2%. VA còn có khả năng tạo hỗn hợp đẳng phí với một số chất như: nước, metanol, 2- propanol, xyclohexan, heptan. Bảng 4: Hỗn hợp đẳng phí của VA với một số chất Cấu tử đẳng phí Điểm đẳng phí, 0C Thành phần VA, % (k.lượng) Nước Metanol 2-Propanol Xyclohexan Heptan 66,0 58,9 70,8 67,4 72,0 92,7 63,4 77,6 61,3 83,5 III.2. Tính chất hoá học [1,2,3,4,10,11] Trong phân tử vinyl axetat, CH3COOCH = CH2 có nối đôi nên có đầy đủ tính chất hoá học của hợp chất không no. - Tham gia phản ứng thuỷ phân: Vì là một este nên nó bị thủy phân trong môi trường H+. Thủy phân vinyl axetat có axit tham gia ta được rượu polyvinylic và polycinyloxetat. Tuỳ vào mức độ thuỷ phân sản phẩm mà có thể làm vật liệu giả da hay thủy phân hoàn toàn ta được polivinylic dùng làm chất sợi vinylon. - CH2 - CH - - CH2 - CH - ⏐ OH n ⏐ OCOCH3 n + nH2O H+ + nCH3COOH - Khi đồng trùng hợp vinylaxetat với vinylclorua ta được loại chất dẻo vinylic dùng làm màng mỏng, sơn, vật liệu tẩm… - Phản ứng quan trọng nhất của VA là phản ứng trùng hợp theo cơ chế gốc tự do. VA nguyên chất ở nhiệt độ thông thường trùng hợp rất chậm nhưng nếu có tác dụng của ánh sáng hay các peroxit thỡ phản ứng trùng hợp xảy ra nhanh. VA trùng hợp cho ta poly vinylaxetat (PVA) là một chất dẻo có giá trị. Quá trình trùng hợp có thể theo phương pháp huyền phù, nhũ tương, dung dịch. Từ PVA ta điều chế ra rượu polyvinylic bằng cách cho PVA tác dụng với kiềm hay axit trong môi trường rượu. Rượu polyvinylic là bán sản phẩm dùng sản xuất sợi vinyl lỏng, keo dán, chất dẻo polyvinyl axetat... - VA còn có khả năng đồng trùng hợp với nhiều monome khác cho ta những loại polyme có giá trị. Ví dụ: Khi đồng trùng hợp VA với vinyl clorua ta thu được loại chất dẻo vinylit loại chất dẻo này dùng làm màng mỏng, sơn, vật liệu tấm. VA tác dụng với CH3COOH với sự có mặt của xúc tác là PdCl2 và muố
Luận văn liên quan