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, Ý, 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.
143 trang |
Chia sẻ: lvbuiluyen | Lượt xem: 3063 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất vinylaxetat, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat
Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46
1
Đồ án
Thiết kế phân xưởng sản xuất
vinylaxetat
Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat
Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46
2
MỤC LỤC
Mở đầu …………………………………………………………………….. 4
Phần I: Tổng quan lý thuyết ……………………………………………….. 6
A. Tính chất lý – hóa của nguyên liệu và sản phẩm ……………………. 6
I. Tính chất lý- hóa của axetylen …………………………………… 6
I.1. Tính chất vật lý ……………………………………………….. 6
I.2. Tính chất hóa học ……………………………………………. 7
I.3. Sản xuất axetylen ……………………………………………... 9
II. Tính chất lý – hóa học của axit axetic …………………………… 10
II.1. Tính chất vật lý………………………………………………. 10
II.2. Tính chất hóa học …………………………………………… 11
II.3. Ứng dụng…………………………………………………….. 13
II.4. Phương pháp sản xuất axit axetic……………………………. 13
III. Tính chất lý – hóa học của vinyl axetat…………………………. 13
III.1. Tính chất vật lý……………………………………………… 13
III.2. Tính chất hóa học ………………………………………….. 15
III.3. Phân loại, tiêu chuẩn và bảo quản VA……………………… 18
III.3.1. Phân loại……………………………………………….. 18
III.3.2. Tiêu chuẩn……………………………………………... 18
III.3.3. Bảo quản……………………………………………….. 18
III.4. Tính hình sản xuất và sử dụng VA…………………………. 19
III.4.1. Tình hình sản xuất VA………………………………… 20
III.4.2. Tình hình sử dụng VA…………………………………. 21
III.5. Các phương pháp sản xuất VA……………………………… 22
B. Quá trình tổng hợp VA……………………………………………… 23
I. Khái niệm chung…………………………………………………. 23
II. Các phản ứng xảy ra trong quá trình tổng hợp VA………………. 23
III. Động học của quá trình tổng hợp VA…………………………… 24
IV. Xúc tác của quá trình tổng hợp VA…………………………….. 24
V. Cơ chế phản ứng…………………………………………………. 25
VI. Phương pháp tách sản phẩm……………………………………. 25
VII. Thiết bị phản ứng………………………………………………. 26
C. Phương pháp tổng hợp VA…………………………………………. 27
Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat
Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46
3
I. Công nghệ tổng hợp VA từ C2H2 và CH3COOH………………… 27
I.1. Công nghệ tổng hợp trong pha lỏng………………………… 27
I.2. Công nghệ tổng hợp trong pha khí………………………….. 27
I.2.1. Công nghệ tổng hợp của hãng Petroleum Raifiner…….. 29
I.2.2. Công nghệ tổng hợp của hãng Wacker………………… 31
II. Công nghệ tổng hợp VA từ C2H4 và CH3COOH……………….. 33
II.1. Công nghệ tổng hợp trong pha lỏng………………………... 34
II.2. Công nghệ tổng hợp trong pha khí…………………………. 36
III. Các phưong pháp sản xuất VA khác………………………….. 40
Phần II. Tính toán thiết kế………………………………………………. 44
A. Thuyết minh dây chuyền…………………………………………... 44
B. Tính cân bằng vật chất…………………………………………….. 46
I. Cân bằng vật chất tại thiết bị phản ứng…………………………. 46
1.Tính lượng vật chất vào thiết bị phản ứng…………………….. 46
2. Tính lượng tạp chất mang vào………………………………… 49
3. Tính lượng tạp chất ra khỏi thiết bị…………………………… 49
II. Cân bằng vật chất của thiết bị làm lạnh………………………… 50
1. Tính cân bằng vật chất của thiết bị làm lạnh (7)……………… 50
2. Tính cân bằng vật chất của thiết bị làm lạnh (8)……………… 52
3. Tính cân bằng vật chất của thiết bị làm lạnh (9)……………… 54
III. Tính cân bằng vật chất của tháp chưng luyện………………….. 56
C. Tính căn bằng nhiệt lựơng …………………………………………. 60
I. Tính cân băng nhiệt lượng tại thiết bị trao đổi nhiệt……………... 60
II. Tính cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị phản ứng………………… 65
III. Tính cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị làm lạnh (7)…………….. 67
IV. Tính cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị làm lạnh (8)…………….. 71
V. Tính cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị làm lạnh (9)……………… 75
D. Tính toán công nghệ………………………………………………... 80
I. Tính thiết bị phản ứng……………………………………………. 80
1. Tính thể tích xúa tác…………………………………………... 80
2. Tính kích thước thiết bị……………………………………….. 82
3. Tính chiều dày của thân thiết bị………………………………. 84
4. Chọn đáy và nắp thiết bị………………………………………. 87
E. Tính chọn thiết bị phụ……………………………………………… 89
Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat
Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46
4
1. Chọn bơm……………………………………………………….. 89
2. Chọn máy nén…………………………………………………… 89
Phần III. Thiết kế xây dựng……………………………………………… 91
I. Xác định địa điểm xây dựng……………………………………… 91
1. Nhiệm vụ và yêu cầu…………………………………………. 91
2. Cơ sở để xác định địa điểm xây dựng………………………… 92
3. Địa điểm xây dựng…………………………………………… 93
4. Tổng mặt bằng nhà máy……………………………………… 94
II. Tổng mặt bằng nhà máy………………………………………... 94
1. Nhiệm vụ yêu cầu……………………………………………. 94
2. Nhưng biện pháp và nguyên tắc trong thiết kế tổng ………… 95
3. Mặt bằng nhà máy…………………………………………… 98
4. Nhà sản xuất…………………………………………………. 98
Phần IV. Tính toán kinh tế……………………………………………… 99
I. Mục đích và nhiệm vụ của việc tính toán kinh tế………………. 99
II. Nội dung tính toán kinh tế……………………………………… 99
1. Xác định chế độ công tác phân xưởng………………………. 99
2. Nhu cầu về nguyên liệu và năng lượng cho nhà máy……….. 99
3. Tính chi phí nguyên vật liệu, năng lượng trong một năm…… 102
4. Vốn cố định …………………………………………………. 102
5. Các vốn đầu tư khác…………………………………………. 103
6. Nhu cầu lao động ……………………………………………. 104
7. Quỹ lương công nhân và nhân viên trong toàn phân xưởng…. 105
8. Tính khấu hao………………………………………………... 105
9. Thu hồi sản phẩm……………………………………………. 105
10. Tính giá thành sản phẩm…………………………………… 106
Phần V. Tự động hóa…………………………………………………… 109
I. Tự động hóa trong phân xưởng…………………………………. 109
1. Mục đích và ý nghĩa………………………………………… 109
2. Các dụng cụ tự động hóa trong công nghiệp………………… 110
II. Cấu tạo của một số thiết bị tự động hóa……………………….. 112
1. Bộ cảm biến áp suất…………………………………………. 112
2. Bộ cảm biến nhiệt độ………………………………………... 113
3. Bộ cảm biến đo mức chất lỏng……………………………… 113
Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat
Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46
5
4. Bộ cảm biến đo lưu lượng…………………………………… 113
Phần VI. An toàn lao động trong phân xưởng…………………………. 115
I. Mục đích ………………………………………………………. 115
II. Công tác giáo dục tư tưởng……………………………………. 115
III. Công tác đảm bảo an toàn lao động………………………… 115
IV. Công tác vệ sinh lao động…………………………………… 116
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, Ý, 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
Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat
Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46
6
axetat (VA) là một trong những monome quan trọng để chế tạo chất dẻo và sợi
tổng hợp, làm chất nhũ hoá và chất tăng độ nhớt cho các dung dịch nước hay làm
vải giả 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.
Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat
Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46
7
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 quyển.
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.
Bảng 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 , HO298 = 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
Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat
Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46
8
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 : 9,43 .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
kết và 2 liên kết . 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…tạo 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
Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat
Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46
9
- 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 hoặc etan:
+ Xúc tác paladin, p = 1 at, nhiệt độ 250300oC
CH≡ CH + H2 → CH2= CH2 , H = -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, H = -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 là KOH, nhiệt độ là
1501600C, áp suất là 420 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
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:
Cu(NH3)2
Pd,to
Ni,to
Hg++
75 1000C
Xt
80oC
Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat
Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46
10
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:
- Tổng hợp từ cacbua canxi.
CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 + Q
- Tổng hợp từ hydro cacbon.
+ Đi từ metan.
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 tính
3C2H2
xt C6H6
400 6000C
4CH4
Ni
C2H2 + 3H2
Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat
Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46
11
Hoặc oxy hoá metan.
Nhận xét: Axetylen sản xuất theo phương pháp cacbuacanxi chi phí năng
lượng lớn và vốn đầu tư cao do đó 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, vị 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
58%. 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
hút ẩm từ không khí, với nồng độ cao có thể gây bỏng da, người ta có 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:
4CH4 + O2 1500
0C 2C2H2 + 2CO2 + 4H2
Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat
Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46
12
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 7778% 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
Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat
Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46
13
- 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
- Hơi axit axetic cháy trong không khí với ngọn lửa màu xanh:
CH3COOH + 3O2 2CO2 + 2 H2O + Q
H2SO4 CH3COOH + ROH CH3COOR + H2O
xt P2O5 2CH3COOH (CH3CO)2O + H2O
901000C
CH3COOH + Cl2 ClCH2COOH + HCl
MnO2, t0 2CH3COOH CH3 - CO - CH3 + H2O + CO2
Cl
Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat
Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46