Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen (2)

LỜI MỞ ĐẦU Etylen là chất có nhiều ứng dụng trong đời sống và trong công nghiệp hoá học, etylen được dùng làm nguyên liệu tổng hợp các hợp chất hữu cơ. Qua các thời kỳ phát triển, đã có nhiều công nghệ sản xuất etylen được áp dụng với nhiều nguyên liệu khác nhau và với mục đích khác nhau. Tuy nhiên phương pháp sản xuất etylen từ etan là hiệu quả nhất, việc sử dụng etan cho phép giảm đầu tư cho sản xuất etylen. Phương pháp nhiệt phân từ etan cho hiệu suất sản phẩm cao, ít tiêu tốn nguyên liệu, ít tạo cốc trên bề mặt của thiết bị Công nghệ sản xuất etylen từ dầu khí chủ yếu là khí thiên nhiên đã được biết từ lâu, đây là nguồn nguyên liệu có sẳn. Công nghệ này có tính kinh tế cao, không gây ô nhiễm môi trường và rất hợp cho xu thế hiện nay. Etylen được sản xuất bằng cracking hơi nước từ các hợp chất hydrocacbon bao gồm: etan, propan, butan, Naphtan khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) và dầu gasoil Sự phát triển gần đây tập trung chủ yếu vào việc điều khiển vi tính thiết kế lò phản ứng, sản lượng Etylen bằng phương pháp cracking nhiệt độ cao, số lần phản ứng phụ ít, hệ thống làm nguội nhanh. Sinh viên Nguyễn Xuân Yên PHẦN I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Chương I:  GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHÍ THIÊN NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG. I. GIỚI THIỆU CHUNG Khí thiên nhiên là hỗn hợp của hydrocacbon như: metan, etan, propan n-butan, iso-butan, H2S, CO2 Khí thiên nhiên khai thác từ các mỏ khí trong khí thiên nhiên thành phần chủ yếu là metan (chiếm từ 84 ¸ 99% thể tích). Các mỏ khí thiên nhiên là các túi khí nằm sâu dưới mặt đất. Khí thiên nhiên được hình thành trong suốt nhiều kỷ nguyên của trái đất và tích tụ lại, sau đó di chuyển từ nơi suất xứ tới lớp bề mặt của các mỏ trong tầng đá xốp hoặc khe ướt của nhiều tầng địa chất hình thành nên dầu và khí. Khí tự nhiên được thu hồi bằng cách khoan khai thác, hàng năm thế giới khai thác khoảng 2.1012 m3 khí thiên nhiên. Thành phần những cấu tử trong khí thiên nhiên thay đổi trong phạm vi khá rộng tùy thuộc theo mỏ khí khai thác. Ngoài ra, trong thành phần khí tự nhiên còn có các khí chua như H2S và CO2. Mặtë dù lượng CO2 không đáng kể trong khí tự nhiên nhưng đó là điều không mong muốn, bởi vì khi vận chuyển khí tự nhiên đòi hỏi chi phí lớn, làm giảm nhiệt cháy khí và gây ăn mòn đường ống vận chuyển khí. Khí tự nhiên là nguồn chính cung cấp các nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp hóa dầu, đặc biệt là hóa học. Ví dụ: ở Mỹ từ khí etan đã chế biến 40% etylen phục vụ cho sản xuất nhựa tổng hợp, chất sản phẩm bề mặt và nhiều sản phẩm và bán sản phẩm khác. Hiện nay, người ta đánh giá mức độ phát triển công nghiệp tổng hợp hữu cơ theo tổng sản lượng và nhu cầu etylen. Ở các nước Tây Âu sau khi đã tìm ra các mỏ khí tự nhiên lớn đã tăng cường sự quan tâm đến các nguyên liệu nhiệt phân nhẹ, bởi vì sử dụng etan trong công nghiệp hóa học và hóa dầu hiệu quả và có được sự cân bằng giữa sản xuất và nhu cầu etylen. Bảng1: Thành phần khí tự nhiên Thành phần các hydrocacbon Phần mol Metan Etan Propan n-butan iso-butan n-pentan iso-pentan Heptan và các hydrocacbon cao hơn N2 CO2 H2S He 0,75÷ 0,99 0,01÷0,15 0,01÷0,1 0,00÷0,01 0,00÷0,01 0,00÷0,01 0,00÷0,01 0,00÷0,001 0,00÷0,015 0,00÷0,1 0,00÷0,30 0,00÷0,05 Thành phần khí tự nhiên khai thác từ một vài mỏ của CHLB Nga và của Việt Nam. Bảng 2: Thành phần khí tự nhiên và khí đồng hành khai thác từ một vài mỏ của CHLB Nga (% thể tích). Các cấu tử Khí tự nhiên Khí đồng hành Tây Siberi Uzbekistan Quybisep Volgarad CH4 C2H6 C3H8 C4H10(n và izo) C5H12 và cao hơn CO2 H2S N2 99,00 0,05 0,01 0,003 0,001 0,50 - 0,40 87,2 1,99 0,32 0,13 0,15 3,60 5,50 1,11 39,91 23,32 17,72 5,78 1,1 0,46 0,35 11,36 76,25 8,13 8,96 3,54 3,33 0,83 - 1,25 Bảng 3: Thành phần hóa học trung bình của khí tự nhiên và khí đồng hành khai thác được ở một vài mỏ ở Việt Nam. Các cấu tử Khí đồng hành Khí tự nhiên Bạch Hổ Đại Hùng Rồng Tiền Hải Rồng Tự Do CH4 C2H6 C3H8 C4H10(n và izôø) C5H12 vàcao hơn CO2 N2 73,0 13,0 7,0 2,9 2,5 0,5 0,7 77,0 10,0 5,0 3,3 1,2 0,5 3,0 78,0 3,0 2,0 1,0 1,0 13,0 2,0 87,6 3,1 1,2 1,0 0,8 3,3 3,0 84,0 6,0 4,0 2,0 2,0 10,0 4,0 II. CHẾ BIẾN SỬ DỤNG KHÍ THIÊN NHIÊN TRÊN THẾ GIỚI Ở Mỹ do sử dụng etylen với hiệu quả cao vào cuối năm 60 của thế kỷ trước nên sản xuất etan đã tăng 24 ÷ 31%. Ở Mỹ và canada, để vận chuyển etan người ta đã xây dựng hệ thống đường ống dẫn khổng lồ. Ví dụ: Năm 1977 đã hoàn thành việc xây dựng đường ống dài gần 3000 km để vận chuyển etan, etylen, propan và từ miền tây sang miền đông Canada và sang Mỹ (công suất đường ống lò từ 2,2÷2,4 triệu tấn/ năm, áp suất làm việc là 10Mpa). Bởi vì sử dụng etan trong công nghiệp hóa dầu và hóa học hiệu quả và có sự cân bằng giữa sản xuất và nhu cầu etylen nên việc sử dụng etan cho phép giảm đầu tư vào sản xuất etylen, rút ngắn thời gian xây dựng các dây chuyền công nghiệp hóa học và hóa dầu khép kín (etylen-polyetylen, etylen-rượu etylic). Hiệu suất etylen từ etan là 70%, từ benzin là 27%, từ gasoil 15%. Thực tế nhiều nước trên thế giới đã cho thấy rằng, với trữ lượng dầu và khí tự nhiên lớn, có thể tổ chức ở quy mô lớn, có lợi nhuận cao từ các sản phẩm như: etan, khí hoá lỏng (LPG, LNG), các khí hydrocacbon khác và làm nhiên liệu cho động cơ. Do hiệu quả của nhiên liệu khí và sự quan tâm ngày càng tăng đến các sản phẩm của nó trên thị trường thế giới. III. CHẾ BIẾN VÀ SỬ DỤNG KHÍ THIÊN NHIÊN Ở VIỆT NAM - Cho đến nay Việt Nam đang khai thác 6 mỏ dầu, 1 mỏ khí, hình thành 4 cụm khai thác dầu khí quan trọng. - Cụm thứ nhất nằm ở vùng đồng bằng Bắc Bộ với trữ lượng khoảng 250 tỷ m3 khí. - Cụm thứ hai thuộc vùng biển Cửu Long với trữ lượng 450 triệu m3 khí phụ vụ công nghiệp cho địa phương. - Cụm thứ ba ở vùng biển Nam Côn Sơn gồm mỏ Đại Hùng đang khai thác và các mỏ khí khác. -Cụm thứ tư tại thềm lục địa Tây Nam. Nói chung khí tự nhiên và khí đồng hành ở Việt Nam chứa rất ít H2S (0,02g/m3) nên là loại khí sạch, rất thuận lợi cho chế biến sử dụng an toàn thiết bị, không gây ô nhiễm môi trường. Với tiềm năng về khí khá phong phú như vậy, nước ta có điều kiện phát triển công nghiệp dầu khí trên toàn lãnh thổ. Khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá này, trong tương lai ngành công nghiệp dầu khí này sẽ là một ngành công nghiệp phát triển mạnh, đóng góp đáng kể vào sự phát triển của đất nước. Bảng 4: Hằng số vật lý của các hydrocacbon từ C1÷ C4 và một số khí. EMR Cấu tử Khối lượng phân tử Zc Nhiệt độï tới hạn Aùp suất tới hạn Thừa số acentriew 0R 0K psi MPa 14,19 24,37 34,63 44,74 44,24 9,71 14,44 20,28 8,69 C1 C2 C3 iso-C4 n-C4 N2 CO2 H2S O2 16,043 30,070 44,097 58,124 58,124 28,016 44,010 34,076 32,000 0,29 0,29 0,28 0,28 0,27 0,29 0,28 0,28 0,29 343 550 666 734 765 227 548 672 278 191 305 370 408 425 126 304 373 155 666 707 617 528 551 493 1011 1300 731 4,60 4,88 4,25 3,65 3,80 3,40 7,38 8,96 5,04 0,0104 0,0979 0,1522 0,1852 0,1995 0,0372 0,2667 0,0948 0,0216 Chương II. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ETYLEN I. SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ETYLEN TRÊN THẾ GIỚI. Etylen là hợp chất olefin đơn giản nhất, có khả năng phản ứng cao và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hữu cơ- hoá dầu và là nguồn nguyên liệu hàng đầu cho ngành công nghiệp polyme. Người ta có thể đánh giá mức độ phát triển của công nghiệp tổng hợp hữu cơ- hoá dầu theo tổng sản lượng và nhu cầu của etylen và chỉ số etylen (lượng etylen tạo thành/ 1 tấn dầu đem chế biến). Từ những năm 1930, ở châu âu etylen bắt đầu được thu hồi từ khí lò cốc và những nguồn nguyên liệu khác. Những năm 50, etylen nổi lên như một sản phẩm trung gian và được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới, phổ biến khi mà U.S oil và một số công ty hoá chất khác bước đầu tách và sản xuất được nó từ các sản phẩm phụ của quá trình chế biến dầu. Từ đó cùng với sự phát triển của công nghiệp dầu khí- hoá dầu, etylen hoàn toàn thay thế được axetylen trong nhiều quá trình tổng hợp. Năm 1984, trên thế giới đã sản xuất được 47.565.000 tấn, còn sản lượng ở Mỹ là 17.543.000 tấn. Ở Mỹ etan là nguồn nguyên liệu chủ yếu để tổng hợp etylen vì etan có những ưu điểm là rẻ, không phức tạp với quá trình hoạt động, ít sản phẩm phụ. Số liệu đến ngày 1/4/2001 cho biết tổng công suất etylen toàn thế giới đạt 101,5 triệu tấn/ năm. Hiện nay, etylen là một trong những sản phẩm hóa học có mức độ tăng trưởng lớn nhất thế giới (chỉ đứng sau amoniac về sản lượng). Theo CMAI, polyetylen sẽ vẫn là dẫn suất cơ bản của etylen, nó chiếm tới 57% nhu cầu của etylen năm 2000 và sẽ chiếm tới 60% nhu cầu vào năm 2015. Bảng 5: Công suất etylen theo khu vực(1000 tấn/năm) Khu vực 1/2001 1/2000 % Châu Á-TBD 25504 23749 7,4 Đông Aâu/ SNG 7065 7337 -3,7 Trung Đông và Châu Phi 8582 6612 29,8 Bắc Mỹ 33742 31715 6,4 Nam Mỹ 3918 3456 13,4 Tây Âu 21788 21174 3,0 II. TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA ETYLEN 1. Tính chất vật lý của etylen Etylen (CH2= CH2) là một hydrocacbon không no đơn giản nhất có khối lượng phân tử M=28.052. Ở điều kiện thường etylen là chất khí, hóa lỏng ở -1050C, không màu, không mùi, hầu như không tan trong nước. Etylen có nhiều trong khí dầu mỏ, trong khí hóa cốc than. Trong không khí etylen cháy với ngọn lửa cháy hơn ngọn lửa metan. Etylen chỉ bị hóa lỏng ở nhiệt độ rất thấp, áp suất cao và làm lạnh bằng NH3. Khi so sánh etylen với parafin tương ứng ta thấy nhiệt độ sôi của etylen thấp hơn etan 150C. Tính chất này có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình tinh chế etylen khỏi các hydrocacbon tương ứng bằng phương pháp chưng cất phân đoạn. Một điều đáng chú ý trong quá trình sản xuất và sử dụng etylen cần phải quan tâm tới an toàn lao động vì etylen dễ tạo với không khí, phản ứng đốt cháy tỏa nhiệt nhiều gây nổ mạnh, nguy hiểm vì khoảng giới hạn nổ rộng. Khi hít phải etylen cũng như các olefin thấp khác sẽ gây hiện tượng mê mang và có tác hại lâu dài về sau. Do vậy trong quá trình sản xuất, vận chuyển và bảo quản etylen cần phải chú ý đến những đặc điểm này nhằm đảm bảo an toàn về cháy nổ. Nồng độ cho phép của etylen trong không khí ở nơi sản xuất và sử dụng cần được quy định chặt chẽ và kiểm tra nghiêm ngặt. Bảng 6: Các hằng số vật lý của etylen Nhiệt độ sôi: ts =-103,71(0C) Nhiệt độ riêng (kj /kg .k) Ở pha lỏng tại -169,150C: 2,63 Ở 00C : 1,55 Nhiệt độ đông đặc: tđ =-169,15(0C) Nhiệt độ tới hạn: Tth = 9,90(0C) Aùp suất tới hạn: Pth = 5,117(MPa) Nhiệt tạo thành: DH = 52,32 (kJ/ Kmol) Tỷ trọng tới hạn: d = 0,21 (g/cm3) Etropi (S) (kj/mol) :0,22 Tỷ trong ở -169,10C: d = 0,58 (g/cm3) 00C : d = 0,34 (g/cm3) Hệ số dẫn nhiệt l, m-1.K-1: + Ơû 00C: 117.10-4 + Ơû 1000C: 294.10-4 + Ơû 4000C: 805.10-4 Tỷ trọng ở pha khí (đktc):d = 1,2603(g/cm3) So với không khí : D = 0,968 (g/cm3) Thể tích ở Đktc: V= 22,258(l) Độ nhớt ở pha lỏng m, Mpa.s: + Tại ts=-103,710C: 0,17 + Tại tđ=-169,150C: 0,73 + Tại 00C: 0,07 Độ nhớt ở trạng thái khí:(Mpa.s) + Tại ts=-169,150C: 36.10-4 + Tại 00C: 93.10-4 + Tại 1500C: 143.10-4 Sức căng bề mặt: + Ơû – 169,15 0C : s = 16,5(mN/m) + Ơû 00C : s = 1,1(mN/m) Nhiệt độ nóng chảy: 119,5 (kJ/kg) Nhiệtcháy: 47,183(kj/kg) Nhiệt hoá hơi: + Ơû -169,150C 488 (kj/kg) + Ơû 00C 191 (kj/kg) Giới hạn nổ với không khí ơ û200C, P =0,1 Mpa + Giới hạn dưới: 2,75 hoặc 34,6 + Giới hạn trên: 28,6 hoặc 360,1 Aùp suất hơi Pv, Mpa: + Tại -1500C: 0,02 + Tại ts=-103,710C: 0,102 + Tại 00C: 4,24 Nhiệt bốc cháy: 425 ÷ 527 (0C) 2. Tính chaát hoaù hoïc cuûa etylen Etylen coù taát caû nhöõng tính chaát hoaù hoïc nhö moät alken. Trong phaân töû etylen coù moät lieân keát p (C=C) ñöôïc taïo neân töø hai nguyeân töû cacbon theo kieåu lai hoùa Sp2, goùc lieân keát 1200, ñoä daøi lieân keát 23,14A0. Trong moãi cacbon coù 3 obitan lai hoùa Sp2 tham gia xen phuû truïc vôùi 2 obitan S cuûa hydro vaø moät obitan Sp cuûa cacbon coøn laïi taïo thaønh 3 lieân keát d höôùng veà 3 ñænh cuûa moät tam giaùc ñeàu, hai obitan p khoâng lai hoaù coøn laïi seõ xen phuû vôùi nhau hình thaønh moät lieân keát p, maët phaúng p vôùi maät ñoä electron ñöôïc daøn ñeàu veà hai phía cuûa lieân keát d (C-C). Taát caû caùc nguyeân töû C, H trong phaân töû etylen ñeàu naèm treân cuøng moät maët phaúngvaø maët phaúng naøy vuoâng goùc vôùi maët phaúng p taïo neân moät boä khung C=C cöùng nhaéc. Taâm hoaït ñoäng cuûa etylen chính laø lieân keát ñoâi cuûa noù. Etylen vaø caùc olefin khaùc coù khaû naêng tham gia phaûn öùng coäng phaù vôõ lieân keát p raát nhanh. Do maät ñoä electron taïi noái ñoâi cao neân caùc olefin coù theå keát hôïp deã daøng vôùi caùc taùc nhaân aùi ñieän töû (electrophyl) nhö caùc axit maïnh, caùc halogen vaø caùc taùc nhaân oxi hoùa. Chuùng khoâng phaûn öùng vôùi caùc taùc nhaân nucleophyl, taùc nhaân Grignard vaø bazô. a. Phaûn öùng coäng Caùc phaûn öùng coäng ñaëc tröng nhaát ñoái vôùi etylen laø phaûn öùng coäng vaøo lieân keâùt ñoâi. Phaûn öùng coäng vaøo noái ñoâi cuûa etylen xaûy ra theo cô cheá ion, cô cheá coäng aùi ñieän töû (electrophyl). Cô cheá phaûn öùng coäng electrophyl tieán haønh qua hai giai ñoaïn. ÔÛ giai ñoaïn I taùc nhaân electrophyl seõ keát hôïp vôùi cacbon mang noái ñoâi giaøu electron p hôn taïo ra ion cacboni. Sau ñoù ôû giai ñoaïn II ion cacboni seõ keát hôïp vôùi phaàn coøn laïi cuûa taùc nhaân tích ñieän aâm: Giai ñoaïn I: chậm Y – X + C = C X – C –+C + Y- Giai đoạn II: X – C –+C + Y- X – C – C – Y Etylen có thể tham gia phản ứng hydro hoá ở nhiệt độ thường dưới áp suất hydro thấp, xúc tác bột Pt(Pd) mịn. Tuy nhiên, điều kiện hydro hoá tốt nhất của etylen là ở nhiệt độ 150 ÷ 2000C, áp suất cao có mặt xúc tác Ni: CH2 = CH2 + H2 CH3 – CH3 DH = -30 kcal. Etylen phản ứng cộng với halogen ở nhiệt độ thấp dicloetan với khả năng phản ứng Cl2 > Br2 > I2: CH2 = CH2 + Cl2 CH2Cl – CH2Cl CH2 = CH2 + Br2 CH2 Br– CH2Br CH2 = CH2 + I2 CH2I – CH2I Etylen tác dụng với hydrohalogen tạo ra các etylhalogen tương ứng. Khả năng phản ứng là: HI > HBr > HCl CH2 = CH2 + HI CH3 – CH2I CH2 = CH2 + HCl CH3 – CH2Cl Sự có mặt của oxy trong quá trình hydro hoá của etylen: CH2 = CH2 + 3HCl + O2 CHCl = CCl2 + 3H2O Các phản ứng alkyl hóa Friede - Crafis và các phản ứng cộng axyl hóa tiến hành trong sự có mặt của xúc tác ionic (axit Lewis). Xúc tác này có tác dụng phân cực hóa và ion hóa tác nhân: CH2 = CH2 + (CH3)3CCl (CH3)3CCH2CH2Cl CH2 = CH2 + C2H5COCl C2H5COCH2CH2Cl CH2 = CH2 + (CH3)3CH (CH3)2CHCH(CH3)2 Xúc tác alkyl hóa Friedel – Crafis cũng có ảnh hưởng trong phản ứng của etylen với benzen tạo thành etylbenzen là một hợp chất trung gian trong quá trình sản xuất Styren. CH2 = CH2 + C6H6 C6H5CH2CH3 C6H5CH=CH2 + H2 b. Phản ứng oxy hoá Các hydrocacbon chứa liên kết đôi nhạy cảm hơn nhiều đối với các chất oxy hoá. Khi điều kiện tiến hành phản ứng với tác nhân oxy hoá khác nhau thì sản phẩm phản ứng tạo ra cũng khác nhau. Oxy hoá etylen đến axetaldehit trong dung dịch HCl pha loãng chứa PdCl2 và đồng. Thuỷ phân phức chất này cho ta axetaldehyt và kim loại Pd. O C2H4 + PdCl2 ¾® [C2H4.PdCl2] CH3 – C – H + Pd + 2H2+ + 2Cl- Pd + 2CuCl2 2CuCl + PdCl2 Để có CuCl2 ta oxy hoá CuCl trong không khí: 2CuCl2 + 2HCl +O2 ¾® 2CuCl2 + H2O Phản ứng tổng quát: O C2H4 + O2 ¾® CH3 – C – H Etylen oxy hoá cho nhiều loại sản phẩm khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện phản ứng và tác nhân oxy hoá: 2CH2 = CH2 + O2 2CH2 – CH2 + H2O 2CH2 – CH2 O O O Oxy hoá bằng KMnO4 loãng và H2O2 có xúc tác OSO4 sẽ tạo thành glycol: 3CH2 = CH2 + 2KMnO4 + 4H2O 2CH2 – CH2 + 2MnO2 + 2KOH OH OH CH2 = CH2 + H2O2 CH2 – CH2 OH OH (etylen glycol) Etylen tác dụng với ozon, 2 liên kết p và d đều bị gãy tạo ra hợp chất trung gian ozonic là chất không bền dễ nổ, với sự có mặt của nước bị thủy phân tạo ra H2O2 và hợp chất cacbonyl. H2O CH2 = CH2 + O3 CH2 – CH2 CH2 – O – CH2 2HCHO O O O + H2O2 c. Phản ứng trùng hợp và telome hóa c.1. Phản ứng trùng hợp Phản ứng trùng hợp là phản ứng cộng hợp chuỗi các chất nhỏ phân tử (gọi là mônome) kết hợp lại tạo thành hợp chất cao phân tử (polyme). Phản ứng trùng hợp được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ, áp lực, xúc tác, góc tự do hoặc các tia năng lượng cao. Phản ứng trùng hợp tạo ra polyetylen. nCH2 = CH2 (- CH2 – CH2-)n Tùy theo bản chất, đặc điểm của monme, tùy theo điều kiện tiến hành phản ứng, quá trình trùng hợp sẽ xảy ra theo cơ chế khác nhau, cho polyme có cấu tạo khác nhau và hệ số trùng hợp khác nhau. c.2. Phản ứng telome hoá Một trong những dạng trùng hợp đặc biệt của etylen là phản ứng telome hoá nCH2= CH2 + CCl4 Cl (– CH2 – CH2 –)n CCl3 d. Phản ứng thế Nguyên tử hydro đính với cacbon mang nối đôi (hydrovinyl) bằng liên kết C – H có năng lượng lớn hơn nhiều so với các liên kết C – H khác (104kcal/mol). Phản ứng thế Cl2 vào hydro trong etylen tiến hành ở nhiệt độ cao (200÷ 6000C) cho sản phẩm vinylclorua: 200÷6000C CH2=CH2 + Cl2 CH2=CHCl + HCl Phản ứng này dùng trong công nghiệp sản xuất vinylclorua. e. Một số phản ứng khác Tác dụng của etylen với benzen có xúc tác Al2O3 sẽ tạo ra etylbenzen làm hợp chất trung gian để sản xuất ra styren: C6H6 + CH2=CH2 C6H5C2H5 C6H5 – CH=CH2 etylbenzen styren Từ styren sản xuất polystyren và dùng trong sản xuất cao su tổng hợp buna-s và etylen bị hấp thụ trong axit sunfuric 90÷ 95% tạo ra hỗn hợp etylsunfat và một lượng nhỏ dietylete. Phản ứng này dùng để tổng hợp rượu etylic. CH2 = CH2 + H2SO4 ¾® C2H5OSO2OH 2CH2 = CH2 + H2SO4 ¾® C2H5OSO2OC2H5 C2H5OSO2OH + C2H5OSO2OC2H5 +3H2O ¾® 3C2H5OH + 2H2SO4 2C2H5OH ¾® C2H5OC2H5 + H2O Các phản ứng quan trọng nhất của etylen là phản ứng cộng, phản ứng oxi hoá, phản ứng trùng hợp. Ngoài ra, etylen còn có một sự khác biệt quan trọng so với etan là khả năng hoà tan cao, dễ bị hấp thụ, dễ tan trong các chất lỏng phân cực như: axeton tạo phức với đồng amonido nó có độ phân cực cao hơn. Người ta ứng dụng tính chất này để tách etylen cũng như các olefin khác bằng phương pháp đặc biệt dựa trên quá trình chưng cất trích ly. 3. Ứng dụng của etylen Trong công nghiệp, etylen được ứng dụng để sản xuất một số hợp chất quan trọng như nhựa tổng hợp, oxit etylen, các chất hoạt động bề mặt và nhiều sản phẩm hoặc bán sản phẩm hoá học khác. Cụ thể là [17-46]. Polyme hoá ở áp suất cao với chất kích động là các peroxit để sản xuất polyetylen tỷ trọng thấp (LDPE). Tác dụng với clo tạo thành 1,2 – dicloetan (Cl – CH2 – CH2 – Cl). trùng hợp ở áp suất thấp dùng xúc tác Ziegler – Natta trên chất mang oxyt kim loại để sản xuất polyetylen tỷ trọng cao(HDPE). Oxy hoá thành oxitetylen, peoxyetan trên xúc tác Ag. Phản ứng với benzen trên xúc tác AlCl3 để sản xuất etylbenzen, sau đó dehydro hóa etylbenzen để sản xuất styren. Styren dùng để sản xuất polystyren và cao su tổng hợp Buna-S. Copolyme hoá với các olefin khác ở áp suất thấp bằng xúc tác Crom, hoặc hợp chất cơ kim của titan hoặc vanadi để sản xuất polyetylen mạch thẳng tỷ trọng thấp (LDPE) cùng với các sản phẩm khác. Oxy hoá trên xúc tác PdCl2 hoặc đồng CuCl2 trong dung dịch HCl tạo thành axetandehyt. Sự hydrat hoá bằng cách sử dụng axit sunfuric hoặc axit photphoric, tạo ra etanol. Phản ứng với axit axetic và oxy trong sự có mặt của xúc tác PdCl2 tạo thành vinylaxetat (VA). Một số ứng dụng khác như sản xuất các rượu mạch thẳng, các olefin cao phân tử, etylclorua và copolyme hoá với propylen để tổng hợp cao su dien-mono-etylen-propylen (EPDM). Ngoài những ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ với rất nhiều sản phẩm quý nói trên, etylen có tác dụng kích thích sự hoạt động của các men làm quả mau chín. Do đó, có thể dùng etylen với nồng độ rất loãng (1V etylen trên 1000-2000V không khí) để dấm quả xanh ở 18 ÷ 200C [7-69]. Sơ đồ ứng dụng của etylen CH2 = CH – CH = CH2 CH3CHO CH3COOH axit axetic CH3CH2OH CH2Cl–(CH2)–CCl3 H2O [ CH2 – CH2 ] n tơ tổng hợp Polyetyelen (PE) CH2 = CH2 CH2OH – CH2Cl C6H5 – C2H5 (etylbenzen) CH2 = CH2 Oxyt etylen O C6H5 – CH=CH2 (Styren) CH2Cl – CH2Cl CH2=CHCl Cao su tổng hợp Polystyren PVC (polyvinylclorua) CHƯƠNG III NGUYÊN LIỆU ĐỂ SẢN XUẤT ETYLEN