Có 4 phương pháp sản xuất etylen:
- Lấy etylen từ khí dầu mỏ và khí cốc.
- Nhiệt phân etan và propan.
- Khử nước của rượu etylic.
- Hydro hóa axetylen.
I.4.1 - Lấy etylen từ khí dầu mỏ và khí cốc:
Phương pháp này đơn giản nhất, thực hiện các quá trình ngưng tụ, hấp thụ và tinh luyện để tách riêng etylen.
I.4.2 - Nhiệt phân etan và propan:
Etan và propan bị nhiệt phân thành etylen theo phản ứng:
C2H6 C2H4 + H2 (1)
C3H8 C2H4 + CH4 (2)
Phản ứng (1) là phản ứng khử hydro, phản ứng (2) là phản ứng cracking bẻ gãy liên kết CC. Vì liên kết CH bền hơn liên kết CC nên phản ứng (1) phải thực hiện ở nhiệt độ cao 90010000C. Phản ứng (2) thực hiện ở nhiệt độ 7008000C. Với điều kiện như vậy etylen kém bền dễ bị khử hyđro tiếp tục tạo thành axetylen, đứt liên kết CC tạo thành metan và phân hủy tiếp tục thành muội than.
83 trang |
Chia sẻ: Dung Lona | Lượt xem: 1387 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Ých:
VËn tèc thĨ tÝch cµng nhá (nghÜa lµ thêi gian tiÕp xĩc gi÷a hçn hỵp khÝ vµ xĩc t¸c cµng lín) th× møc ®é chuyĨn ho¸ cµng t¨ng. Nhng nÕu vËn tèc thĨ tÝch qu¸ nhá th× hiƯu suÊt VA l¹i gi¶m v× trong khÝ s¶n phÈm cã nhiỊu s¶n phÈm phơ. Víi vËn tèc thĨ tÝch th«ng thêng møc ®é chuyĨn ho¸ ®¹t 60 ¸ 70%.
Ø Tû lƯ sè mol C2H2/CH3COOH:
Tû lƯ sè mol C2H2/CH3COOH tèt nhÊt cho hiƯu suÊt chuyĨn ho¸ thµnh VA cao nhÊt lµ 8 ¸ 10/ 1. Nhng trong thùc tÕ s¶n xuÊt ngêi ta chØ cho d tõ 4 ¸ 5 lÇn, tøc lµ tû lƯ sè mol C2H2/CH3COOH tèt nhÊt lµ 4:1 ¸ 5:1, v× t¨ng lỵng C2H2 d nhiỊu h¬n n÷a th× hiƯu suÊt chuyĨn ho¸ t¨ng mµ l¹i ph¶i tuÇn hoµn mét lỵng lín C2H2.
Axetylen vµ axit axetic ph¶i kh« ®Ĩ tr¸nh ph¶n øng hy®rat ho¸. §ång thêi cÇn ph¶i lµm s¹ch C2H2 hÕt nh÷ng chÊt g©y ngé ®éc xĩc t¸c, nhÊt lµ C2H2 ®ỵc s¶n xuÊt tõ cacbua canxi thêng cã nhiỊu H2S, NH3, PH3, AsH3, ...
S¶n xuÊt VA theo ph¬ng ph¸p pha h¬i nÕu khèng chÕ ®ỵc c¸c ®iỊu kiƯn kü thuËt nghiªm ngỈt th× cã ®ỵc hiƯu suÊt VA sÏ ®¹t 95 ¸ 98% tÝnh theo axit axetic vµ 92 ¸ 95% tÝnh theo axetylen.
III.2.3 - S¬ ®å c«ng nghƯ vµ nguyªn lý ho¹t ®éng: [9,10]
1 - S¬ ®å c«ng nghƯ: (H·ng Petroleum Refiner) (h×nh 5)
2 - Nguyªn lý ho¹t ®éng: (h×nh 5)
Axetylen míi ®ỵc trén víi axetylen tuÇn hoµn tõ khÝ th¶i vµ cïng víi CH3COOH míi, CH3COOH tuÇn hoµn ®ỵc ®a vµo th¸p bèc h¬i (2) víi tû lƯ theo yªu cÇu. T¹i ®ã hçn hỵp CH3COOH vµ C2H2 ®ỵc ®un bèc h¬i vµ ®ỵc trén lÉn vµo nhau. NhiƯt ®é trong th¸p bèc h¬i (2) ®ỵc duy tr× tõ 60 ¸ 800C víi ¸p suÊt 4 ¸ 5 Psi vµ ®ỵc khèng chÕ nghiªm ngỈt ®Ĩ cã tû lƯ hçn hỵp theo yªu cÇu. NÕu khèng chÕ nhiƯt ®é 600C sÏ nhËn ®ỵc hçn hỵp khÝ cã 23% träng lỵng axit axetic. §Ĩ cã thĨ ®iỊu chØnh nhiƯt ®é mét c¸ch dƠ dµng ngêi ta ®un nãng b»ng h¬i níc.
Hçn hỵp khÝ ®ỵc ®a sang thiÕt bÞ trao ®ỉi nhiƯt (9), t¹i ®©y hçn hỵp khÝ ®ỵc ®un nãng nhê khÝ s¶n phÈm, råi tiÕp tơc ®ỵc ®a sang thiÕt bÞ ®un nãng ph¶n øng (10) ®Ĩ hçn hỵp ®¹t tíi nhiƯt ®é 180 ¸ 2100C tuú thuéc vµo nhiƯt ®é lµm viƯc trong thiÕt bÞ ph¶n øng. Trong thiÕt bÞ trao ®ỉi nhiƯt cã thĨ dïng h¬i ¸p suÊt cao hoỈc dÇu ®Ĩ ®un nãng.
Hçn hỵp khÝ sau khi ®ỵc ®un nãng tíi nhiƯt ®é yªu cÇu ®a vµo thiÕt bÞ ph¶n øng (3). ThiÕt bÞ d¹ng èng chïm, trong c¸c èng chøa ®Çy xĩc t¸c, bªn ngoµi ®ỵc ®un nãng b»ng dÇu hoỈc h¬i níc (trong khi vËn hµnh ®Ĩ tr¸nh sù qu¸ nhiƯt cơc bé ngêi ta cã thĨ cho hçn hỵp khÝ tõ díi ®i lªn trªn, sau ®ã cho ®i ngỵc l¹i tõ trªn xuèng ). Sau khi ph¶n øng t¹o s¶n phÈm, hçn hỵp khÝ s¶n phÈm ®ỵc lµm nguéi t¹i thiÕt bÞ trao ®ỉi nhiƯt (9) vµ ®ỵc lµm l¹nh t¹i thiÕt bÞ (11) tíi nhiƯt ®é 0 ¸ 100C. Toµn bé s¶n phÈm ®ỵc ®a vµo thïng chøa VA th« (5). T¹i thïng chøa (5) VA vµ axit axetic ngng tơ, khÝ kh«ng ngng ®ỵc ®a vµo th¸p lµm l¹nh khÝ kh«ng ngng b»ng CH3COOH (4) ®Ĩ thu håi c¸c cÊu tư khÝ d cha ph¶n øng. KhÝ sau khi thu håi tuÇn hoµn l¹i lµm nguyªn liƯu. Hçn hỵp axit axetic chøa khÝ trë l¹i thïng (5).
Hçn hỵp ngng tơ trong thïng chøa VA th« (5) chøa c¸c chÊt nh:VA etyliden diaxetat, axit axetic, axetal®ehit, axeton vµ mét Ýt khÝ axetylen hoµ tan ®ỵc ®a vµo th¸p t¸ch khÝ vµ c¸c s¶n phÈm nhĐ (6). T¹i ®Ønh th¸p (6) thu ®ỵc khÝ vµ c¸c phÇn nhĐ, mét phÇn nhĐ ®a qua thiÕt bÞ (11) ngng tơ håi lu l¹i mét phÇn th¶i ra ngoµi, ngoµi kh«ng khÝ.
Trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®Ĩ ®¶m b¶o an toµn khi vËn hµnh ta ph¶i th¶i mét phÇn khÝ v× trong khÝ th¶i chøa mét lỵng nhÊt ®Þnh c¸c khÝ tr¬ vµ c¸c khÝ tr¬ nµy dƠ t¹o hçn hỵp nỉ víi axetylen.
S¶n phÈm phÇn ®¸y th¸p (6) ®ỵc ®a vµo th¸p t¸c VA (7). Tríc khi ®a vµo th¸p t¸ch (7) ngêi ta ph¶i bỉ sung thªm mét lỵng nhá chÊt øc chÕ. ChÊt øc chÕ thêng dïng trong c«ng nghiƯp lµ hy®roquinon hoỈc diphenyl amin, chĩng cã t¸c dơng ng¨n c¶n c¸c ph¶n øng phơ cđa VA trong qu¸ tr×nh t¸ch cịng nh b¶o qu¶n. §Ønh th¸p (7) sau khi lµm l¹nh ta thu ®ỵc VA tinh khiÕt. Cßn ë ®¸y th¸p (7) s¶n phÈm nỈng, CH3COOH ®ỵc ®a tíi th¸p t¸ch phÇn nỈng vµ CH3COOH (8). T¹i ®Ønh th¸p (8) ta thu ®ỵc axit axetic, CH3COOH ®ỵc lµm l¹nh ngng tơ vµ tuÇn hoµn trë l¹i lµm nguyªn liƯu. Cßn phÇn ®¸y th¸p lµ phÇn nỈng bao gåm etylen diaxetat, mét phÇn axit axetic vµ c¸c hỵp chÊt cao ph©n tư kh¸c.
3 - S¬ ®å c«ng nghƯ (h·ng Wacker): (h×nh 6)
4 - Nguyªn lý ho¹t ®éng: (h×nh 6)
Lỵng axetylen tinh khiÕt vµ axetylen tuÇn hoµn ®ỵc trén lÉn víi nhau, cïng víi axit axetic tinh khiÕt vµ axit axetic tuÇn hoµn trén lÉn víi nhau ®ỵc ®a vµo thiÕt bÞ bèc h¬i (1). ThiÕt bÞ bèc h¬i ®ỵc khèng chÕ ë nhiƯt ®é 70¸800C, ¸p suÊt 0,3.106 Pa, ra khái thiÕt bÞ nµy ë ®¸y th¸p, mét phÇn ®ỵc ®un nãng vµ ®a trë l¹i ®¸y th¸p bëi thiÕt bÞ ®un nãng (5), mét phÇn s¶n phÈm nỈng ®a ra ngoµi nhê b¬m (13). Hçn hỵp khÝ ra khái ®Ønh th¸p (1) ®ỵc gia nhiƯt bëi thiÕt bÞ trao ®ỉi nhiƯt ngỵc chiỊu (3), sau ®ã ®ỵc ®un nãng bëi thiÕt bÞ ®un nãng (5), hçn hỵp khÝ ra khái (5) cã nhiƯt ®é 170¸1900C vµ ®ỵc ®a vµo thiÕt bÞ ph¶n øng (2). Qu¸ tr×nh nµy diƠn ra víi líp xĩc t¸c cè ®Þnh hay láng gi¶, xĩc t¸c gåm than ho¹t tÝnh ®ỵc tÈm 20¸30% axetat kÏm. ThiÕt bÞ ph¶n øng cã d¹ng èng, chiỊu cao mçi èng 3,5¸4m. Do ph¶n øng t¹o ra VA lµ ph¶n øng to¶ nhiƯt nªn lµm cho nhiƯt ®é trong thiÕt bÞ t¨ng lªn. Do vËy, ngêi ta lÊy nhiƯt ra ngoµi b»ng c¸ch bè trÝ thiÕt bÞ lµm l¹nh håi lu ë ngoµi thiÕt bÞ ph¶n øng ®Ĩ gi÷ nhiƯt ®é ë 2000C.
Qu¸ tr×nh x¶y ra liªn tơc trong thiÕt bÞ ®Ĩ t¸i sinh xĩc t¸c. Hçn hỵp s¶n phÈm sau khi ra khái thiÕt bÞ ph¶n øng gåm cã VA, DVA, C2H2 d, CH3COOH d, níc,... cã nhiƯt ®é kho¶ng 2000C vµ ®ỵc ®a tíi thiÕt bÞ lµm l¹nh (4) ®Ĩ lµm l¹nh s¶n phÈm b»ng nhiƯt ®é cđa nguyªn liƯu vµo th¸p ph¶n øng. Sau ®ã hçn hỵp ®i qua thiÕt bÞ cÊt phÇn nhĐ (7). Ở thiÕt bÞ (7), ®Ønh th¸p chđ yÕu lµ phÇn nhĐ axetylen cha ph¶n øng vµ mét Ýt s¶n phÈm kh¸c ®ỵc ®a sang thiÕt bÞ tinh chÕ C2H2 (8), phÇn nhĐ axetylen t¸ch ra ë ®Ønh th¸p (8) b»ng CH3COOH tuÇn hoµn, ®ỵc qua m¸y nÐn (6) tuÇn hoµn trë l¹i cïng víi axetylen ban ®Çu vµo thiÕt bÞ ph¶n øng (1), mét tû lƯ kh«ng ®¸ng kĨ ®ỵc lµm s¹ch ®Ĩ ng¨n sù t¹o nguyªn tè tr¬ trong qu¸ tr×nh tỉng hỵp, phÇn nỈng ë ®¸y gåm VA vµ c¸c s¶n phÈm kh¸c trén víi s¶n phÈm lÊy ra tõ ®¸y thiÕt bÞ (7) qua b¬m (13) b¬m vµo thiÕt bÞ t¸ch ra s¶n phÈm nhĐ (9). Th¸p (8) gåm 35 ®Üa cã khÝ axetylen, axetal®ehit, axeton, propinolandehit, acrolein,... ë tr¹ng th¸i láng, th¸p (9) gåm 50 ®Õn 60 ®Üa. §Ĩ tr¸nh hiƯn tỵng t¹o ra polyme ho¸ vinyl axetat trong qu¸ tr×nh chng cÊt, ®ßi hái ph¶i thªm chÊt øc chÕ, thêng dïng lµ diphenyl amin hoỈc hydroquinon. T¹i thiÕt bÞ t¸ch phÇn nhĐ (9), s¶n phÈm nhĐ ®ỵc t¸ch ra ë ®Ønh th¸p t¸ch, ë ®¸y s¶n phÈm mét phÇn qua thiÕt bÞ ®un nãng (5) ®a trë l¹i (9), mét phÇn qua b¬m (13) vµo thiÕt bÞ t¸ch VA (10). §Ønh th¸p (10) thu ®ỵc VA th¬ng phÈm, cßn c¸c s¶n phÈm kh¸c nhau gåm DVA, CH3COOH, crofonaldehit vµ c¸c s¶n phÈm nỈng kh¸c ®ỵc ®a vµo thiÕt bÞ t¸ch s¶n phÈm trung gian (11). §Ønh th¸p (11) thơ ®ỵc divinyl axetylen), axit axetic ®ỵc t¸ch ra ë ®Ønh th¸p tuÇn hoµn trë l¹i (1), mét phÇn ®i qua thiÕt bÞ lµm l¹nh (4) vµo th¸p (8) lµm dung m«i. ë ®¸y th¸p (12) nhËn ®ỵc c¸c s¶n phÈm nỈng. ThiÕt bÞ ph¶n øng ®ỵc lµm b»ng thÐp kh«ng gØ cã thµnh phÇn Niken kho¶ng 10¸15 %, cr«m kho¶ng 15¸20%.
IV- C¸c ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt VA kh¸c:
IV.1- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA tõ etyliden diaxetat: [7,9,10]
Qu¸ tr×nh tỉng hỵp VA tõ etyliden diaxetat, ®ỵc h·ng Celanese ë Pampa, Texas (Mü) vµo n¨m 1953 ®Ĩ ¸p dơng s¶n xuÊt víi c«ng suÊt 65 triƯu pound/n¨m. §Õn nay kh«ng cßn tỉng hỵp VA tõ ph¬ng ph¸p nµy n÷a.
Ph¶n øng tỉng hỵp x¶y ra ë nhiƯt ®é 3000C, víi xĩc t¸c lµ axit.
Qu¸ tr×nh tr¶i qua 2 giai ®o¹n:
+ Giai ®o¹n 1: x¶y ra ph¶n øng gi÷a axetaldehit vµ anhydrit axetic ®Ĩ t¹o thµnh etylen diaxetat.
+ Giai ®o¹n 2: Lµ sù nhiƯt ph©n cđa etylen diaxetat trong th¸p cracking ®Ĩ t¹o thµnh VA vµ axit axetic.
C¸c ph¶n øng x¶y ra:
+Giai ®o¹n 1 :
CH3CHO + ( CH3CO)2O CH3CH(OCOCH3)2
CH3COOH + CH2 = CHOCOCH3
HiƯu suÊt t¹o thµnh 75%
CH3CH(OCOCH3)2
CH3CHO + (CH3CO)2O
HiƯu suÊt t¹o thµnh 25%
+ Giai ®o¹n 2:
§Ĩ gi¶m tíi møc tèi thiĨu kh¶ n¨ng x¶y ra ph¶n øng t¹o thµnh (CH3CO)2O vµ CH3CHO th× h·ng Celanese ®· sư dơng mét lo¹i xĩc t¸c míi lµ xĩc t¸c axit sunfonic th¬m (ArSO3H) nh»m lµm t¨ng møc ®é chuyĨn ho¸ cđa ph¶n øng t¹o thµnh VA, tøc lµ lµm t¨ng hiƯu suÊt t¹o thµnh VA.
IV. 2- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA tõ metyl axetat, CO vµ H2: (Halcon) [7]
Ph¬ng ph¸p nµy ®ỵc triĨn khai bëi h·ng Halcon, tỉng hỵp VA dùa trªn viƯc sư dơng c¸c khÝ ®Ĩ s¶n xuÊt ra methanol, metyl axetat, vµ anhy®rit axetic, sau ®ã l¹i kÕt hỵp víi etylen diaxetat. S¶n phÈm t¹o thµnh chĩng l¹i ph©n hủ t¹o ra VA vµ axit axetic, axit axetic t¹o thµnh tham gia vµo qu¸ tr×nh este ho¸ víi methanol.
Qu¸ tr×nh x¶y ra:
4CO + 5H2 CH2 = CHOCOCH3 + 2H2O
Cacbonyl ho¸ cđa metyl axetat lµ ph¬ng ph¸p chđ yÕu ®Ĩ tỉng hỵp VA( hiƯu suÊt thu ®ỵc 85%).
CH3COOCH3 + CO (CH3CO)2O
(CH3CO)2O + CH3COOCH3 + CO + H2 CH3CH(OCOCH3)2+ CH3CO
2CH3COOCH3 + 2CO + H2 CH3CH(OCOCH3)2 + CH3COOH.
Ph¬ng ph¸p nµy tiÕn hµnh trong pha láng ë nhiƯt ®é 130¸1600C vµ ¸p suÊt 4¸7.106 pa.
Xĩc t¸c sư dơng: c¸c kim lo¹i quÝ hiÕm: Pd, r«di (Rh), metyl iodie vµ c¸c nhãm amin hay photphin (PH3).
Anhydrit axetic ®ỵc t¹o thµnh ®ãng vai trß nh hỵp chÊt trung gian. Sù biÕn ®ỉi trùc tiÕp t¹o thµnh s¶n phÈm etylen diaxetat vµ lµm t¨ng tû lƯ CO trong qĩa tr×nh tỉng hỵp khÝ.
Sau ®ã etylen diaxetat ph©n hủ thµnh VA:
CH3CH(OCOCH3)2 CH2 = CHOCOCH3 + CH3COOH
CH3COOH t¹o ra cã thĨ tham gia vµo qu¸ tr×nh t¸i sinh ho¸ este thµnh CH3COOCH3 khi dïng CH3OH.
CH3COOH + CH3OH CH3COOCH3 + H2O
Do ®ã thùc chÊt ®©y lµ qu¸ tr×nh sư dơng CH3OH vµ khÝ tỉng hỵp (CO,H2) ®Ĩ tỉng hỵp VA.
C¸c s¶n phÈm phơ ®ỵc h×nh thµnh trong tÊt c¶ c¸c giai ®o¹n ph¶n øng nªn viƯc t¸ch chĩng ra khái s¶n phÈm tinh khiÕt lµ rÊt tèn kÐm. Do ®ã sư dơng ph¬ng ph¸p nµy vµo s¶n xuÊt VA phơ thuéc rÊt nhiỊu vµo gi¸ trÞ nguyªn liƯu ®Çu.
IV.3 - Ph¬ng ph¸p nhiƯt ph©n etylen glycol diaxetat: (Halcon) [7]
Qu¸ tr×nh tỉng hỵp x¶y ra ë nhiƯt ®é 500 ¸ 5500C, hiƯu suÊt ®¹t ®ỵc 85¸87%.
Ph¶n øng:
CH3-C-O-CH2-CH2-O-C-CH3 CH2=CH-O-C-CH3 + CH3COOH
O O O
Etylen glycol diaxetat ®ỵc t¹o thµnh bëi axetoxylat ho¸ cđa etylen ë nhiƯt ®é 4000C vµ ¸p suÊt 3.106pa, xĩc t¸c lµ oxy, Te, Br2.
3CH2=CH2 + 5CH3 - COOH 2CH3-C -O-CH2-CH2-O-C-CH3
O O
+ HO-CH2-CH2-O-C-CH3 + 2H2O
O
IV.4 - Ph¬ng ph¸p tỉng hỵp VA tõ CH3CHO vµ CH3COCl:
-100C
pyridin
50-600c
-HCl
Ph¶n øng:
CH3CHO + CH3COCl CH3-CH-O-CO-CH3
Cl
CH2=CHOCOCH3 (hiƯu suÊt 82%)
IV.5 - Ph¬ng ph¸p tỉng hỵp VA tõ CH2 = CHCl vµ CH3COONa:
PdCl2
50¸750C
Ph¶n øng:
CH2=CHCl + CH3COONa CH2 = CHOCOCH3 + NaCl
1200C
IV.6 - Ph¬ng ph¸p tỉng hỵp VA tõ isopropyl axetat vµ CH3CHO:
Ph¶n øng:
CH3COO - C = CH2 + CH3CHO CH2 = CHOCOCH3 + CH3COCH3
CH3
Ph¶n øng x¶y ra trong thêi gian 4 giê.
IV.7 - Ph¬ng ph¸p tỉng hỵp VA tõ ClCH2 - CH2Cl vµ CH3COOH:
Ph¶n øng:
ClCH2 - CH2Cl + 2 CH3COOH CH3COOCH2 - CH2 - OCOCH3 + 2HCl
CH3COOCH2 - CH2 - OCOCH3 CH2 = CHOCOCH3 + CH3COOH.
V- Lùa chän vµ thuyÕt minh d©y chuyỊn c«ng nghƯ: ( s¬ ®å trang 55 ).
Ø Lùa chän d©y chuyỊn:
Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt vinyl axetat tõ etylen ®ang ®ỵc c¸c níc trªn thÕ giíi ¸p dơng réng r·i víi c¸c d©y chuyỊn c«ng nghƯ cđa c¸c h·ng kh¸c nhau. Tuú thuéc vµo ®iỊu kiƯn tõng níc, vµ u nhỵc ®iĨm cđa c¸c c«ng nghƯ mµ c¸c nhµ x©y dùng ph¶i lùa chän cho phï hỵp. Cã rÊt nhiỊu c«ng nghƯ s¶n xuÊt vinyl axetat tõ etylen, qua b¶n då ¸n nµy ®a ra 2 d©y chuyỊn, chän d©y chuyỊn cđa 2 h·ng Hoechst – Bayer v× d©y chuyỊn nµy cã nh÷ng u ®iĨm: ¸p suÊt, nhiƯt ®é lµm viƯc thÊp, ®Ỉc biƯt hiƯu suÊt thu ®ỵc vinyl axetat rÊt cao 95 ¸ 98%.
ØThuyÕt minh d©y chuyỊn:
Qu¸ tr×nh tỉng hỵp x¶y ra trong thiÕt bÞ ph¶n ứng ống chùm, thêng dïng hai t¸c nh©n ph¶n øng song song nhau. Axit axetic nguyªn chÊt vµ axit axetic tuÇn hoµn cïng víi etylen nguyªn chÊt vµ etylen tuÇn hoµn ®a vµo thiÕt bÞ bèc h¬i (1), trong thiÕt bÞ nµy hçn hỵp nguyªn liƯu ®ỵc ®un nãng ®Õn tíi nhiƯt ®é ph¶n øng. NhiƯt ®é trong thiÕt bÞ (1) lµ 1400C vµ ¸p suÊt 1.106 Pa. §¸y thiÕt bÞ lµ c¸c s¶n phÈm nỈng kh«ng bay h¬i ®i vµo cïng víi nguyªn liƯu ®ỵc chia lµm hai phÇn, mét phÇn qua b¬m (16) b¬m ra ngoµi, mét phÇn qua thiÕt bÞ ®un nãng ®¸y th¸p (3) trë l¹i thiÕt bÞ (1). Hçn hỵp ra khái ®Ønh th¸p (1) ë d¹ng h¬i ®i qua thiÕt bÞ ®un nãng s¬ bé (3), qua thiÕt bÞ nµy hçn hỵp ®ỵc gia nhiƯt ®Õn 1600C. Sau ®ã hçn hỵp ®ỵc trén víi oxy víi mét lỵng nhÊt ®Þnh. Lỵng oxy nµy ®ỵc x¸c ®Þnh bëi giíi h¹n tù bèc ch¸y cđa hçn hỵp etylen vµ oxy.
Hçn hỵp nguyªn liƯu etylen, axit axetic, oxy cã nhiƯt ®é 1600C ®i vµo thiÕt bÞ ph¶n øng (2) tõ ®¸y, qu¸ tr×nh ph¶n øng x¶y ra t¹i ®©y. Hçn hỵp s¶n phÈm rêi khái thiÕt bÞ ph¶n øng trªn ®Ønh ë nhiƯt ®é 1800C vµ ¸p suÊt 0,7.106Pa, ®ỵc lµm l¹nh trong thiÕt bÞ trao ®ỉi nhiƯt ngỵc chiỊu (4) xuèng nhiƯt ®é 1300C víi t¸c nh©n lµm l¹nh lµ hçn hỵp khÝ etylen vµ khÝ tuÇn hoµn. Sau khi ra khái thiÕt bÞ (4) , hçn hỵp qua thiÕt bÞ lµm l¹nh ngng tơ (17), chuyĨn qua th¸p hÊp thơ (5) ®ång thêi cïng víi dßng dung dÞch axit axetic tuÇn hoµn lµm dung m«i cho qĩa tr×nh hÊp thơ . T¹i th¸p (5), khÝ etylen, CO2 c¸c t¹p chÊt do etylen mang vµo,... ra khái ®Ønh th¸p (5), ®i qua th¸p läc s¹ch khÝ (6) b»ng H2O. Ra khái ®Ønh th¸p (6) mét phÇn khÝ ®ỵc lµm s¹ch ®a ra ngoµi mét phÇn ®ỵc nÐn l¹i t¹i m¸y nÐn tuÇn hoµn (7). KhÝ sau khi ra khái m¸y nÐn (7) ®ỵc ®a qua th¸p hÊp thơ CO2 (8), ®Ĩ ng¨n chỈn sù tÝch tơ khÝ CO2 trong qu¸ tr×nh tỉng hỵp dïng dung m«i K2CO3 ®Ĩ hÊp thơ CO2, dung m«i K2CO3 ®ỵc t¸i sinh ë th¸p (9), CO2 nh¶ hÊp thơ b»ng c¸ch ®un s«i ®¸y th¸p vµ ®i ra ë ®Ønh th¸p (9). S¶n phÈm ®¸y mét phÇn qua thiÕt bÞ ®un nãng ®¸y th¸p tuÇn hoµn l¹i th¸p (9), mét phÇn lµm dung m«i ®a trë l¹i th¸p (8). VA, CH3COOH vµ c¸c s¶n phÈm nỈng, nhĐ kh¸c ra khái ®¸y th¸p (5), (6) ®ỵc b¬m (16) b¬m vỊ cïng víi chÊt øc chÕ chuyĨn vµo th¸p chng cÊt s¬ bé (10). Dung dÞch t¸ch ra tõ ®¸y th¸p (10) cã 97¸98% axit axetic chia lµm hai phÇn, mét phÇn qua b¬m (16) tuÇn hoµn lµm nguyªn liƯu cho th¸p (1) vµ th¸p (5) , phÇn cßn l¹i qua thiÕt bÞ ®un nãng ®¸y th¸p håi lu l¹i. Thµnh phÇn ra khái ®Ønh th¸p (10) qua thiÕt bÞ lµm l¹nh ngng tơ (17) ®i vµo thiÕt bÞ t¸ch láng khÝ (11). T¹i ®©y, hçn hỵp s¶n phÈm chia lµm 3 phÇn: mét phÇn qua th¸p chng cÊt phÇn nhĐ (12), mét phÇn láng qua b¬m (16) trë vỊ ®Ønh th¸p (10), mét phÇn qua b¬m (16) ®i vµo th¸p t¸ch níc (13). Ở th¸p (12) ®¸y th¸p chia lµm hai phÇn, mét phÇn qua bé phËn ®un nãng ®¸y th¸p mét phÇn nhê b¬m (16) b¬m níc th¶i ra ngoµi. C¸c s¶n phÈm nhĐ ®i ra tõ ®Ønh th¸p (12) qua thiÕt bÞ (17) trë l¹i thiÕt bÞ t¸ch láng khÝ (11). PhÇn lín phÇn cÊt ®ỵc lÊy tõ th¸p t¸ch phÇn nhĐ (12) ®Ĩ lµm giµu VA, phÇn kh«ng ngng tơ lµ etylen vµ oxy ®ỵc nÐn l¹i ®a sang ph©n ®o¹n ph¶n øng vµ hçn hỵp ®¼ng phÝ VA/H2O ( nhiƯt ®é s«i 660C, trong ®ã H2O chiÕm 7,3% träng lỵng). Trong thiÕt bÞ t¸ch (11): hai phÇn ba pha h÷u c¬ ®ỵc håi lu cho cét chng cÊt thø nhÊt vµ phÇn chÝnh thø ba ®ỵc håi lu cho cét chng cÊt thø ba, pha níc ®ỵc ®a ®Õn th¸p chng cÊt phÇn nhĐ (12). Toµn bé phÇn thu håi ®ỵc chøa mét sè hỵp chÊt h÷u c¬ ( 1000¸2000ppm ). H¬i níc ra khái ®¸y th¸p t¸ch níc (13) kÕt hỵp víi chÊt øc chÕ ®i vµo th¸p t¸ch s¶n phÈm nhĐ (14) ( th¸p nµy gåm 25 ®Üa), ra khái ®¸y th¸p dung dÞch chia lµm hai phÇn, mét phÇn qua thiÕt bÞ ®un s«i ®¸y th¸p trë l¹i, mét phÇn kÕt hỵp víi chÊt øc chÕ vµo th¸p t¸ch s¶n phÈm nỈng (15) ( th¸p nµy cã 100¸120 ®Üa). ë ®Ønh th¸p (14) thu ®ỵc s¶n phÈm nhĐ víi hµm lỵng rÊt Ýt. Th¸p t¸ch phÇn nỈng ®ỵc thiÕt kÕ ®Ĩ thu håi etyl axetat trong s¶n phÈm nỈng, th¸p (14) ®ỵc thiÕt kÕ ®Ĩ thu håi axetaldehit trong sè thµnh phÇn nhĐ. ë ®Ønh th¸p (15) thu ®ỵc VA cßn ®¸y thu ®ỵc c¸c s¶n phÈm nỈng lµ etyl axetat.
VA ®ỵc thu håi vµ tinh chÕ ®ßi hái trong qu¸ tr×nh cã sù tham gia cđa chÊt øc chÕ ®Ĩ tr¸nh sù trïng hỵp t¹o nhùa, chÊt øc chÕ ë d¹ng hçn hỵp khÝ O2 vµ CO2.
VI - KÕt luËn tỉng quan:
Qua nh÷ng ph¬ng ph¸p tỉng hỵp VA ®· tr×nh bµy ë trªn ta thÊy c¸c c«ng nghƯ tỉng hỵp VA ngµy cµng ph¸t triĨn vµ hoµn thiƯn h¬n, ®i tõ nhiỊu nguån nguyªn liƯu h¬n. Ngµy nay cïng víi sù ph¸t triĨn m¹nh mÏ cđa ngµnh c«ng nghiƯp ho¸ dÇu nªn dÇn thay thÕ ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt VA tõ axetylen b»ng etylen v× nguån nguyªn liƯu rẻ tiỊn, dƠ dµng cã ®ỵc tõ ph©n ®o¹n cracking dÇu má ( cracking etan vµ propan), cã nhiỊu trong khÝ thiªn nhiªn. Ngµnh khai th¸c vµ chÕ biÕn khÝ ph¸t triĨn lµ nguån cung cÊp nguyªn liƯu dåi dµo cho qu¸ tr×nh tỉng hỵp VA cïng víi c¸c ngµnh chÕ biÕn kh¸c. C¸c níc cã nỊn c«ng nghiƯp ho¸ häc ph¸t triĨn nh Nga, Mü, §øc, NhËt,.. ®· ¸p dơng ph¬ng ph¸p tỉng hỵp VA tõ etylen trong pha khÝ vµo s¶n xuÊt réng r·i.
Bªn c¹nh ®ã, ph¬ng ph¸p tỉng hỵp VA tõ axetylen trong pha khÝ ®¹t ®ỵc ®é chuyĨn ho¸ cao nhng do tÝnh kinh tÕ nguån nguyªn liƯu axetylen ®¾t nªn ph¬ng ph¸p nµy hiƯn nay c¸c níc ph¸t triĨn Ýt ®ỵc sư dơng.
Tuy nhiªn, trong thùc tÕ s¶n xuÊt, viƯc lùa chän ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt lµ tuú thuéc vµo ®iỊu kiƯn cđa tõng níc, tõng vïng nh : nguån nguyªn liƯu, nguån n¨ng lỵng, vèn ®Çu t...
PHẦN II:
TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ
CHƯƠNG I:
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT THIẾT BỊ PHẢN ỨNG
I- Các số liệu kỹ thuật để tính toán:
Tính cân bằng vật chất của dây chuyền sản xuất vinyl axetat từ etylen với năng suất 50.000 tấn/năm.
Bảng 16 : Thành phần nguyên liệu như sau:
C2H4 kỹ thuật
(% thể tích)
O2 kỹ thuật
(% thể tích)
CH3COOH kỹ thuật
(% thể tích)
C2H4
C2H6
C3H6
92%
5%
3%
O2
Tạp chất
99%
1%
CH3COOH
Tạp chất
99%
1%
Độ chuyển hoá tính theo etylen là 95%, tổn thất etylen là 2%, tổn thất vinyl axetat là 2%.
Đổi nồng độ thể tích sang nồng độ khối lượng:
[19]
Trong đó :
Xi : Phần mol của các cấu tử (Kmol/Kmol).
Mi : Khối lượng phân tử của các cấu tử (Kg/Kmol).
Coi các chất khí ở điều kiện tiêu chuẩn, nên ta có phần thể tích của các chất khí cũng chính là phần mol của các chất khí đó.
Tạp chất của O2 chủ yếu là N2 : .
Tạp chất của CH3COOH chủ yếu là CH3CHO : .
Thay các giá trị vào công thức, ta có phần khối lượng của các chất :
.
.
.
.
.
.
.
Bảng 17: Thành phần nguyên liệu sau khi đã chuyển đổi % thể tích sang % khối lượng.
C2H4 kỹ thuật
(% khối lượng)
O2 kỹ thuật
(% khối lượng)
CH3COOH kỹ thuật
(% khối lượng)
C2H4
C2H6
C3H6
90,3
5,3
4,4
O2
Tạp chất
99,12
0,88
CH3COOH
Tạp chất
99,26
0,74
Mức độ chuyển hoá tính theo etylen là 95%, trong đó 92% C2H4 tạo thành VA; 7% tạo thành CO2 ; 0,9% tạo thành CH3CHO; 0,1% tạp thành etyl axetat.
II-Xác định thời gian làm việc và năng suất của phân xưởng:
Thời gian làm việc của phân xưởng quyết định năng suất làm việc của phân xưởng đó. Dây chuyền sản xuất vinyl axetat từ etylen hoạt động liên tục 24 giờ/ngày. Dây chuyền chỉ ngừng hoạt động khi các thiết bị đến kỳ kiểm tra bảo quản, sửa chữa và thay thế xúc tác cũ. Một năm có 365 ngày, chọn dây chuyền hoạt động 340 ngày, còn 25 ngày nghỉ vì các lý do kỹ thuật nói trên.
Phân xưởng làm việc liên tục trong ngày, nên số giờ làm việc của phân xưởng trong 1 năm là:
.
Tổng năng suất của 1 năm là:
50.000 tấn = 50.000.000(kg).
Năng suất của phân xưởng trong 1 giờ là:
Nhưng do lượng VA sinh ra bị mất mát 2%, nên lượng VA bị mất mát là:
Vậy sản lượng VA tạo thành tổng cộng là:
.
III-Tính lượng vật chất đi vào thiết bị phản ứng:
Lượng vật chất đi vào thiết bị phản ứng bao gồm: C2H4, C2H6, C3H6, CH3COOH, O2 và các tạp chất do CH3COOH, O2 mang vào.
Các phản ứng xảy ra:
Phản ứng chính:
C2H4 + 0,5O2 + CH3COOH CH2 = CHOCOCH3 + H2O
Phản ứng phụ:
C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O .
C2H4 + 0,5O2 CH3CHO
C2H4 + CH3COOH CH3COOC2H5 .
Ø Tính lượng C2H4 tinh khiết tham gia phản ứng tạo thành VA:
Gọi x(kg/h) là lượng C2H4 tinh khiết đã phản ứng để tạo thành VA.
Phản ứng :
C2H4 + 0,5O2 + CH3COOH CH2 = CHOCOCH3 + H2O
28(kg/kmol) C2H4 tham gia phản ứng với O2 và CH3COOH tạo thành 86(kg/kmol) VA và H2O.
x(kg/h) C2H4 tham gia phản ứng với O2 và CH3COOH tạo thành 6250 (kg/h) VA và H2O.
Lượng C2H4 tinh khiết tham gia phản ứng tạo VA:
Mặt khác theo giả thiết mức độ chuyển hoá C2H4 là 95% trong đó 92% C2H4 tạo thành VA; 7% tạo thành CO2 ; 0,9% tạo thành CH3CHO; 0,1% tạo thành etyl axetat.
- Lượng C2H4 còn lại 7% chuyển hoá thành CO2 :
- Lượng C2H4 còn lại 0,9% chuyển hoá thành CO2 :
- Lượng C2H4 còn lại 0,1% chuyển hoá thành etyl axetat:
Do đó tổng lượng C2H4 tinh khiết đã chuyển hoá tạo thành sản phẩm là:
2034,884 + 154,828 + 19,906 + 2,212 = 2211,83(kg/h).
Nhưng do hiệu suất chuyển hoá của C2H4 là 95% nên lượng C2H4 tinh khiết thực tế cần cho phản ứng là:
Ø Tính lượng CH3COOH, O2 cần cho phản ứng với C2H4 để tạo thành VA và lượng H2O tạo ra:
Phản ứng:
C2H4 + 0,5O2 + CH3COOH CH2 = CHOCOCH3 + H2O
28(kg/kmol) C2H4 tham gia phản ứng với 16(kg/kmol) O2 và 60(kg/kmol) CH3COOH tạo thành VA và 18(kg/kmol) H2O.
2034,884 (kg/h) C2H4 tham gia phản ứng với y(kg/h) O2 và z(kg/h) CH3COOH tạo thành VA và e(kg/h) H2O tạo ra.
- Lượng O2 tham gia phản ứng tạo thành VA:
- Lượng CH3COOH tham gia phản ứng tạo thành VA :
- Lượng H2O tạo ra trong phản ứng thành VA:
Ø Tính lượng O2 cần phản ứng, lượng H2O tạo ra trong phản ứng phụ tạo thành CO2 :
Phản ứng :
C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O
28(kg/kmol) C2H4 tham gia phản ứng với 96(kg/kmol) O2 tạo thành 88(kg/kmol) CO2 và 36(kg/kmol) H2O.
154,828(kg/h) C2H4 tham gia phản ứng với m(kg/h) O2 tạo thành n(kg/h) CO2 và p(kg/h) H2O.
- Lượng O2 tham gia phản ứng tạo thành CO2 :
- Lượng CO2 tạo thành:
- Lượng H2O tạo thành:
Ø Tính lượng O2 cần cho phản ứng tạo thành CH3CHO :
Phản ứng :
C2H4 + 0,5O2 CH3CHO
28(kg/kmol) C2H4 tham gia phản ứng với 16(kg/kmol) O2 tạo thành 44(kg/kmol) CH3CHO.
19,906(kg/h) C2H4 tham gia phản ứng với g(kg/h) O2 tạo thành h(kg/h) CH3CHO.
- Lượng O2 tham gia phản ứng tạo thành CH3CHO:
- Lượng CH3CHO tạo ra:
Ø Tính lượng CH3 COOH cần cho phản ứng tạo thành etyl axetat:
Phản ứng:
C2H4 + CH3COOH CH3COOC2H5
28(kg/kmol) C2H4 tham gia phản ứng với 60(kg/kmol) CH3COOH tạo thành 88(kg/kmol) etyl axetat.
2,212(kg/h) C2H4 tham gia phản ứng với k(kg/h) CH3COOH tạo thành l(kg/h) etyl axetat.
- Lượng CH3COOH tham gia phản ứng tạo thành etyl axetat:
- Lượng etyl axetat tạo thành:
Ø Tổng lượng CH3COOH tinh khiết đã chuyển hoá:
z + k = 4360,466 +4,74 = 4365,206 (kg/h).
Do độ chuyển hoá của CH3COOH là 99% nên lượng CH3COOH tinh khiết thực tế là:
Vì lượng CH3COOH tinh khiết chiếm 99,26% khối lượng CH3COOH kỹ thuật, nên lượng CH3COOH kỹ thuật đưa vào thiết bị phản ứng là:
Ø Tổng lượng O2 tinh khiết đã chuyển hoá:
y + m + g = 1162,791+ 530,839 + 11,375 = 1705,005(kg/h).
Do sự chuyển hoá của O2 là 99% nên lượng O2 tinh khiết thực tế là:
Vì lượng O2 tinh khiết chiếm 99,12% khối lượng O2 kỹ thuật, nên lượng O2 kỹ thuật đưa vào thiết bị phản ứng là:
Ø Tính lượng C2H4 kỹ thuật đưa vào thiết bị phản ứng:
Trong thực tế sản xuất để hiệu suất quá trình đạt cao nhất thì tỷ lệ mol C2H4/CH3COOH = 4/1.
- Lượng C2H4 tinh khiết theo tỷ lệ:
Nhưng ta có phần trăm khối lượng C2H4 là 91,4% nên lượng C2H4 kỹ thuật đưa vào thiết bị phản ứng:
Ø Tính lượng tạp chất do nguyên liệu mang vào:
- Lượng tạp chất do C2H4 mang vào:
+ Lượng C2H6 :
+ Lượng C3H6 :
- Lượng tạp chất do O2 mang vào:
- Lượng tạp chất do CH3COOH mang vào:
IV- Tính lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị phản ứng:
- Lượng VA tạo ra : 6127,451 (kg/h).
- Lượng VA mất mát 2% : 122,55(kg/h).
- Lượng sản phẩm phụ CO2 : 486,602(kg/h).
- Lượng sản phẩm phụ CH3CHO : 31,281(kg/h).
- Lượng sản phẩm phụ etyl axetat : 6,952(kg/h).
Vì lượng C2H4 tổn thất là 2%, nên ta có lượng C2H4 tinh khiết bị mất mát:
Lượng C2H4 dư là hiệu của lượng C2H4 vào thiết bị phản ứng với lượng C2H4 phản ứng và lượng C2H4 bị mất mát 2%:
8230,656 - 2211,83 -164,613 = 5854,213 (kg/h)
- Lượng CH3COOH dư :
4409,299 - 4365,206 = 44,093 (kg/h).
- Lượng O2 dư :
1722,227 - 1705,005 = 17,222 (kg/h).
- Lượng tạp chất đi ra khỏi thiết bị phản ứng:
+ Lượng C2H6 : 483,084 (kg/h).
+ Lương C3H6 : 401,050 (kg/h).
+ Lượng tạp chất của O2 : 15,290 (kg/h).
+ Lượng tạp chất của CH3COOH : 32,872 (kg/h).
- Lượng H2O sinh ra:
1308,140 + 199,065 = 1507,205 (kg/h).
Bảng 18 : Bảng số liệu cân bằng vật chất của thiết bị phản ứng.
Đầu vào
Đầu ra
Cấu tử
Trọng lượng(kg/h)
Cấu tử
Trọng lượng(kg/h)
C2H4 tinh khiết
C2H6
C3H6
CH3COOH tinh khiết
O2 tinh khiết
T/c của CH3COOH
T/c của O2
8230,656
483,084
401,050
4409,299
1722,227
32,872
15,290
VA
VA mất mát
CO2
CH3CHO
Etyl axetat
C2H4 dư
C2H4 mất mát
C2H6
C3H6
T/c của O2
T/c của CH3COOH
CH3COOH dư
O2 dư
H2O
6127,451
122,55
486,602
31,281
6,952
5854,213
164,613
483,084
401,050
15,290
32,872
44,093
17,222
1507,205
Tổng vào
15294,478
Tổng ra
15294,478
CHƯƠNG II:
TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG THIẾT BỊ PHẢN ỨNG.
Hỗn hợp nguyên liệu đầu vào sau khi đi qua thiết bị đun nóng sơ bộ (3) được gia nhiệt bởi nhiệt của hỗn hợp khí sản phẩm lên đến 1600C. Do đó nhiệt độ nguyên liệu vào thiết bị phản ứng (2) là 1600C. Hỗn hợp sản phẩm đi ra khỏi thiết bị phản ứng (2) có nhiệt độ 1800C.
Hỗn hợp nguyên liệu đầu vào gồm các cấu tử: C2H4 tinh khiết, C2H6, C3H6, O2 tinh khiết và tạp chất (chủ yếu là N2), CH3COOH và tạp chất (chủ yếu là CH3CHO).
Hỗn hợp sản phẩm đầu ra gồm các cấu tử sau: sản phẩm chính VA, sản phẩm phụ CO2 (chủ yếu), CH3CHO, etyl axetat, C2H4 tinh khiết còn dư , CH3COOH tinh khiết còn dư, O2 tinh khiết còn dư, C2H6, C3H6, tạp chất do CH3COOH mang vào, tạp chất do O2 mang vào, lượng H2O sinh ra.
Do các phản ứng xảy ra trong thiết bị phản ứng đều toả ra một lượng nhiệt tương đối lớn nên ta cần khống chế nhiệt độ trong thiết bị phản ứng (2) để đạt hiệu suất chuyển hoá cao nhất. Vì vậy ta chọn tác nhân khống chế nhiệt độ là dầu tải nhiệt với các thông số sau:
+ Nhiệt độ dầu tải nhiệt đi vào : 700C.
+ Nhiệt độ dầu tải nhiệt đi ra : 1400C.
+ Khối lượng riêng của dầu tải nhiệt : [9]
Dựa vào khối lượng riêng và nhiệt độ dầu tải nhiệt đi vào, đi ra. Tra toán đồ [192-11] xác định nhiệt dung riêng của dầu tải nhiệt :
+ Nhiệt dung riêng của dầu tải nhiệt tại nhiệt độ 700C :
(kcal/kg.độ).
+ Nhiệt dung riêng của dầu tải nhiệt tại nhiệt độ 1400C :
(kcal/kg.độ).
Một số ký hiệu dùng trong tính toán :
+ Q1 : Nhiệt lượng do nguyên liệu đầu mang vào (kcal/h).
+ Q2 : Nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang vào (kcal/h).
+ Q3 : Nhiệt lượng do các phản ứng toả ra (kcal/h).
+ Q4 : Nhiệt lượng sản phẩm mang ra (kcal/h).
+ Q5 : Nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang ra (kcal/h).
+ Q6 : Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh (kcal/h).
+ Gd : Lưu lượng dầu cần thiết để khống chế nhiệt độ phản ứng (kcal/h).
+ Qvào : Nhiệt lượng vào thiết bị phản ứng (kcal/h).
+ Q ra : Nhiệt lượng ra khỏi thiết bị phản ứng (kcal/h).
I - Tính nhiệt lượng mang vào thiết bị phản ứng : Qvào
1- Tính nhiệt dung riêng của các cấu tử đi vào thiết bị phản ứng ở 1600C:
Sử dụng toán đồ [197-11] :
+ Nhiệt dung riêng của C2H4 ở 1600C : (kcal/kg.độ).
+ Nhiệt dung riêng của C2H4 ở 1600C : (kcal/kg.độ).
+ Nhiệt dung riêng của O2 ở 1600C : (kcal/kg.độ).
+ Đối với CH3COOH và các tạp chất của nó thì do lượng tạp chất chiếm một lượng không đáng kể và có tính chất hoá lý gần giống với CH3COOH. Do đó khi tính toán ta coi như tính toán chung cho CH3COOH.
Dùng công thức thực nghiệm sau đây:
[11]
Trong đó : a0 , a1 , a2 : các hệ số phương trình tra bảng sau.
T : nhiệt độ (0k).
Bảng 19: Các hệ số trong phương trình tính Cp của CH3COOH.
Chất
Hệ số của phương trình
Khoảng nhiệt độ T(0K)
CH3COOH
a0
a1.103
a2.106
300 ÷ 700
5,2
46,16
-18,35
Thay các hệ số vào phương trình, ta có nhiệt dung riêng của CH3COOH ở 1600C (tương ứng với T = 4330K).
(kcal/kmol.độ)
(kcal/kg.độ).
+ Đối với C3H6 do đây là một hợp chất hoá học nên việc kiểm tra trực tiếp giá trị nhiệt dung riêng là khó khăn. Nên nó được xác định theo công thức thực nghiệm sau:
[11]
Trong đó :
M : Khối lượng mol của hợp chất (kg/kmol).
C : Nhiệt dung riêng của hợp chất hoá học (J/kg.độ).
n1 ,n2, n3 : Số nguyên tử của các nguyên tố trong hợp chất.
C1, C2, C3 : Nhiệt dung nguyên tử của các nguyên tố trong hợp chất (J/kg.độ).
Bảng 20 : Nhiệt dung riêng của các nguyên tố.
Nguyên tố
C
H
O
Nhiệt dung riêng nguyên tử (J/kg nguyên tử.độ).
11700
18000
25100
Ta có :
Với :
(kg/kmol).
nc = 3.
nH = 6.
Cc = 11700 (J/kg nguyên tử.độ).
CH = 18000 (J/kg nguyên tử.độ).
Thay số :
(J/kg.độ)
(kcal/kg.độ).
2-Tính nhiệt lượng mang vào thiết bị phản ứng: Qvào
Nhiệt lượng đầu vào của thiết bị phản ứng là tổng nhiệt lượng của hỗn hợp nguyên liệu mang vào Q1; và nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang vào Q2; và nhiệt lượng do các phản ứng toả ra trong thiết bị phản ứng Q3 .
2.1-Nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào Q1 :
Nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào gồm có: nhiệt lượng của C2H4, C2H6, C3H6, CH3COOH và tạp chất, O2 và tạp chất.
Trong đó :
: Nhiệt lượng do C2H4 mang vào (kcal/h).
: Nhiệt lượng do C2H6 mang vào (kcal/h).
: Nhiệt lượng do C3H6 mang vào (kcal/h).
: Nhiệt lượng do CH3COOH mang vào và tạp chất mang vào(kcal/h).
: Nhiệt lượng do O2 và tạp chất mang vào (kcal/h).
Nhiệt lượng từng cấu tử được tính theo công thức sau:
(kcal/h) [11].
Trong đó:
: Lưu lượng của cấu tử i (kg/h).
: Nhiệt dung riêng của cấu tử i (kcal/kg.độ).
t : Nhiệt độ của cấu tử (0C).
Hỗn hợp khí đi vào thiết bị phản ứng có nhiệt độ 1600C và lượng các hỗn hợp khí như sau:
.
.
.
.
.
+ Nhiệt lượng do C2H4 mang vào:
.
+ Nhiệt lượng do C2H6 mang vào:
.
+ Nhiệt lượng do C3H6 mang vào:
.
+ Nhiệt lượng do CH3COOH và tạp chất mang vào:
.
+ Nhiệt lượng do O2 và tạp chất mang vào:
.
Do đó tổng nhiệt lượng do hỗn hợp nguyên liệu mang vào :
Q1 = 760949,863 + 38329,262 + 57343,370 + 288025,618 + 71052,409
= 1109360,949(kcal/h).
2.2 - Nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang vào : Q2
Dầu tải nhiệt dùng để khống chế nhiệt độ trong thiết bị phản ứng. Nhiệt độ đầu vào là 700C, nên lượng nhiệt do dầu tải nhiệt mang vào là:
(kcal/h).
Trong đó:
Gd :Lưu lượng dàu tải nhiệt cần thiết để khống chế nhiệt độ phản ứng (kg/h).
: Nhiệt dung riêng của dầu tải nhiệt, = 0,49(kcal/kg.độ).
t : Nhiệt độ dầu tải nhiệt, t = 700C.
Vậy :
(kcal/h).
2.3-Nhiệt lượng do các phản ứng tỏa ra trong thiết bị phản ứng: Q3
a-Nhiệt lượng do phản ứng chính tạo ra :
Ø Phản ứng:
C2H4 + 0,5O2 + CH3COOH CH2 = CHOCOCH3 + H2O
.
Đây là phản ứng toả nhiệt với .Theo phản ứng thì khi tạo thành 1 mol VA ( 86g VA ) ta thu được lượng nhiệt toả ra là 42,992(kcal/mol). Do đó khi tạo thành 6250 (kg/h) VA, tương ứng với lượng nhiệt toả ra là:
.
b-Nhiệt lượng do phản ứng phụ tạo ra:
Ø Phản ứng: C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O
.
Đây là phản ứng toả nhiệt với .Theo phản ứng thì khi tạo thành 2 mol CO2 ( 88g CO2 ) ta thu được lượng nhiệt toả ra là 32,244(kcal/mol). Do đó khi tạo thành 486,602(kg/h) CO2, tương ứng với lượng nhiệt toả ra là:
.
Ø Phản ứng: C2H4 + 0,5O2 CH3CHO
.
Đây là phản ứng toả nhiệt với .Theo phản ứng thì khi tạo thành 1 mol CH3CHO (44gCH3CHO ) ta thu được lượng nhiệt toả ra là 58,278(kcal/mol). Do đó khi tạo thành 31,281(kg/h) CH3CHO, tương ứng với lượng nhiệt toả ra là:
.
Ø Phản ứng: C2H4 + CH3COOH CH3COOC2H5
Ta có :
[12]
Trong đó :
Mt , Ms : Số mối liên kết của chất tham gia và chất tạo thành.
Et , Es : Năng lượng liên kết của chất tham gia và chất tạo thành.
Tra sổ tay hoá lý [3], ta có:
EC – H = 85,6(kcal/mol).
EC = C = 101,2(kcal/mol).
EC – C = 62,8(kcal/mol).
ECOOC = 327(kcal/mol).
ECOOH = 360(kcal/mol).
Vậy :
.
Đây là phản ứng toả nhiệt với .Theo phản ứng thì khi tạo thành 1 mol CH3COOC2H5 (88g CH3COOC2H5 ) ta thu được lượng nhiệt toả ra là 14,2(kcal/mol). Do đó khi tạo thành 6,952(kg/h) CH3COOC2H5, tương ứng với lượng nhiệt toả ra là:
.
Lượng nhiệt do phản ứng phụ toả ra là:
178295,397 + 41431,685 + 1121,800 = 220848,882 (kcal/h).
Vậy lượng nhiệt do các phản ứng toả ra trong thiết bị phản ứng:
Q3 = 3124418,605 + 220848,882 = 3345267,487 (kcal/h).
Do vậy lượng nhiệt đưa vào thiết bị phản ứng:
QVào = Q1 + Q2 + Q3 = 1109360,949 + 34,3.Gd + 3345267,487
= 4454628,436 + 34,3.Gd (kcal/h).
II-Tính nhiệt lượng đi ra khỏi thiết bị phản ứng: QRa
1-Tính nhiệt dung riêng của các sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng ở 1800C.
Tra toán đồ [197-11] ta có:
- Nhiệt dung riêng của CO2 ở 1800C:
(kcal/kg.độ).
- Nhiệt dung riêng của C2H4 ở 1800C:
(kcal/kg.độ).
- Nhiệt dung riêng của C2H6 ở 1800C:
(kcal/kg.độ).
- Nhiệt dung riêng của C3H6 ở 1800C:
(kcal/kg.độ).
- Nhiệt dung riêng của O2 ở 1800C:
(kcal/kg.độ).
- Nhiệt dung riêng của H2O ở 1800C:
(kcal/kg.độ).
- Nhiệt dung riêng của VA ở 1800C:
(kcal/kg.độ).
- Nhiệt dung riêng của CH3COOC2H5 ở 1800C:
(J/kg.độ) = 0,371(kcal/kg.độ).
- Đối với CH3CHO, nhiệt dung riêng được tính theo công thức thực nghiệm:
[11]
Với :
CC = 11700(J/kg nguyên tử.độ).
nC = 2. CH = 18000(J/kg nguyên tử.độ).
nH =4. CO = 25100(J/kg nguyên tử.độ).
nO = 1.
Thay số :
(J/kg.độ)
(kcal/kg.độ).
- Đối với CH3COOH và các tạp chất của nó, tương tự phần trước. Tính nhiệt dung riêng của nó dùng công thức thực nghiệm và bảng số liệu:
(kcal/kmol.độ)(kcal/kg.độ).
2 - Tính nhiệt lượng đi ra khỏi thiết bị phản ứng:
Nhiệt lượng ở đầu ra của thiết bị phản ứng là tổng nhiệt lượng của hỗn hợp sản phẩm khí mang ra Q4, nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang ra Q5, và nhiệt lượng mất mát một phần ra môi trường xung quanh Q6.
QRa = Q4 + Q5 + Q6 (kcal/h).
2.1- Nhiệt lượng do hỗn hợp khí sản phẩm đi ra: Q4
Hỗn hợp khí sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng gồm có VA, CO2, CH3CHO, C2H4, C2H6, C3H6, CH3COOH dư và tạp chất, O2 dư và tạp chất, CH3COOC2H5, H2O.
Q4 = QVA + QC2H4 + QC2H6 + QC3H6 +QCH3CHO +QCO2 +QCH3COOH dư +TC +QO2 dư + TC
+ QH2O + QCH3COOC2H5 .
Nhiệt lượng từng cấu tử được tính theo công thức :
(kcal/h) [11].
Lưu lượng các cấu tử đi ra khỏi thiết bị phản ứng như sau:
GVA = 6127,451 (kg/h).
GC2H4 = 5854,213 + 164,613 = 6018,826 (kg/h).
GC2H6 = 483,084 (kg/h).
GC3H6 = 401,050 (kg/h).
GCH3CHO = 31,281 (kg/h).
GCO2 =486,602 (kg/h).
GCH3COOH dư + TC = 44,093 + 32,872 = 76,965 (kg/h).
GO2 dư + TC = 17,222 + 15,290 = 32,512 (kg/h).
GH2O = 1507,205 (kg/h).
GCH3COOC2H5 = 6,952 (kg/h).
- Nhiệt lượng do VA mang ra:
.
- Nhiệt lượng do C2H4 mang ra:
.
- Nhiệt lượng do C2H6 mang ra:
.
- Nhiệt lượng do C3H6 mang ra:
.
- Nhiệt lượng do CH3CHO mang ra:
- Nhiệt lượng do CO2 mang ra:
.
- Nhiệt lượng do CH3COOH dư và tạp chất mang ra:
.
- Nhiệt lượng do O2 và tạp chất mang ra:
.
- Nhiệt lượng do H2O mang ra:
.
- Nhiệt lượng do CH3COOC2H5 mang ra:
Vậy lượng nhiệt do sản phẩm mang ra là:
Q4 = 414705,884 + 585029,887 + 52173,072 + 58761,846 + 3682,399 +21021,206 + 5153,576 + 1404,518 + 128052,137 + 464,255
= 1270448,78 (kcal/h)
2.2 - Nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang ra : Q5
Dầu tải nhiệt mang ra có nhiệt độ 1400C. Do đó nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang ra là:
(kcal/h).
Với : (kcal/kg.độ).
Vậy : (kcal/h).
2.3 - Nhiệt lượng toả ra môi trường xung quanh: Q6
Nhiệt lượng bị mất mát trong thiết bị phản ứng ra môi trường xung quanh do toả nhiệt hoặc do truyền nhiệt thường có gía trị bằng 2% tổng lượng nhiệt đưa vào thiết bị phản ứng. Do đó, ta có:
(kcal/h).
Vậy tổng lượng nhiệt ra khỏi thiết bị phản ứng là:
QRa = Q4 + Q5 + Q6 =
(kcal/h).
Tổng nhiệt lượng đi vào bằng tổng nhiệt lượng đi ra:
QVào = QRa
.
Như vậy lượng dầu tải nhiệt cần thiết để khống chế nhiệt độ trong thiết bị phản ứng là: 69108,362 (kg/h).
- Nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang vào:
.
- Nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang ra:
.
- Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh:
.
Vậy: QVào = Q1 + Q2 + Q3 = 1109360,949 + 2370416,817 + 3345267,487
= 6825045,253 (kcal/h).
QRa = Q4 + Q5 + Q6 = 1270448,780 + 5418095,581 + 136500,905
= 6825045,266 (kcal/h).
Bảng 21: Bảng cân bằng nhiệt lượng của thiết bị phản ứng.
Nhiệt lượng mang vào (kcal/h)
Nhiệt lượng mang ra (kcal/h)
Nhiệt lượng do hỗn hợp nguyên liệu mang vào Q1
1109360,949
Nhiệt lượng do hỗn hợp sản phẩm đi ra Q4
1270448,780
Nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang vào Q2
2370416,817
Nhiệt lượng do dầu tải nhiệt mang ra Q5
5418095,581
Nhiệt lượng do các phản ứng toả ra Q3
3345267,487
Nhiệt lượng do mất mát ra môi trường Q6
136500,905
Tổng vào
6825045,253
Tổng ra
6825045,266
CHƯƠNG III :
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
Thiết bị phản ứng là thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm. Do thiết bị làm việc với hỗn hợp nguyên liệu có chứa axit axetic, xúc tác, ở nhiệt độ cao nên vật liệu chế tạo thiết bị chính có độ bền với axit axetic, chịu được nhiệt độ cao, có khả năng thoát nhiệt tốt, tránh hiện tượng quá nhiệt cục bộ gây ảnh hưởng đến xúc tác của quá trình phản ứng. Vì vậy ta nên chọn vật liệu để chế tạo thiết bị phản ứng là thép cacbon không gỉ X18H10T, hàm lượng C khoảng < 0,1%, crom khoảng 18%, niken 10%, titan không quá 1 ¸ 1,5 %.
Hiệu suất sản phẩm nhận được đối với thiết bị phản ứng này rất cao, cấu tạo thiết bị không phức tạp, giá thành đầu tư chế tạo rẻ. Quá trình phản ứng tổng hợp VA từ etylen trong pha khí có các phản ứng toả nhiệt, ta khống chế nhiệt độ bằng cách dùng dầu tải nhiệt. Các phản ứng xảy ra trong các ống truyền nhiệt, có chứa xúc tác, nhiệt độ từ 160 ¸ 1800C.
- Chọn đường kính ngoài của ống truyền nhiệt : dn = 0,056(m).
- Chọn bề dày của ống truyền nhiệt : dống = 0,0035(m).
- Đường kính trong của ống truyền nhiệt : dt = 0,049(m).
1- Xác định bề mặt truyền nhiệt của các ống trong thiết bị phản ứng:
Bề mặt trao đổi nhiệt của các ống trong thiết bị phản ứng được xác định theo công thức:
(m2) [12].
Trong đó:
+ Q : Lượng nhiệt trao đổi trong thiết bị phản ứng (kcal/h).
+ K : Hệ số truyền nhiệt (kcal/m2.h.độ).
+ : Hiệu số nhiệt độ trung bình của 2 lưu thể (0C).
được xác định theo công thức sau:
[12].
Giản đồ của hai lưu thể
70
180
140
160
T (0C)
F (m2)
T (0C)
Ta có : .
.
Nên : .
- Nhiệt dung riêng của dầu tải nhiệt tại nhiệt độ 52,8530C là:
(kcal/kg.độ).
- Lượng nhiệt trao đổi trong thiết bị phản ứng được xác định theo công thức :
(kcal/h) [12].
Trong đó:
+ Gd: Khối lượng của dầu tải nhiệt, Gd = 69108,362(kg/h).
+:Nhiệt dung riêng của dầu tải nhiệt tại 52,8530C, (kcal/kg.độ). Chọn hệ số truyền nhiệt K = 40(kcal/m2.h.độ) [12].
Thay các giá trị, ta được :
.
Vậy bề mặt truyền nhiệt của các ống trong thiết bị phản ứng là : 815,479(m2).
2-Tính số ống truyền nhiệt:
Ø Lưu lượng thể tích của từng cấu tử vào thiết bị phản ứng được xác định theo công thức :
(m3/h) [13].
Trong đó:
+ Gi : Khối lượng của cấu tử i (kg/h).
+ Mi : Khối lượng riêng của cấu tử i .
- Lưu lượng thể tích của C2H4 vào thiết bị phản ứng:
.
- Lưu lượng thể tích của C2H6 vào thiết bị phản ứng:
.
- Lưu lượng thể tích của C3H6 vào thiết bị phản ứng:
.
- Lưu lượng thể tích của CH3COOH vào thiết bị phản ứng:
.
- Lưu lượng thể tích của O2 vào thiết bị phản ứng:
.
Vậy tổng lưu lượng thể tích của hỗn hợp phản ứng đi vào thiết bị phản ứng;
= 10167,882(m3/h).
Vì thể tích làm việc của thiết bị phản ứng khoảng 70 ¸ 80% thể tích thực của nó, cho nên để đảm bảo chế độ an toàn cho thiết bị phản ứng, tránh gây nổ nên ta chọn thể tích làm việc của thiết bị là 75%. Do đó lưu lượng thể tích của hỗn hợp phản ứng vào thiết bị là:
.
Ø Tiết diện ngang của thiết bị phản ứng tính theo công thức:
(m2) [13].
Trong đó:
+ w : Tốc độ hơi đi trong thiết bị phản ứng, chọn w = 2(m/s).
Vậy : .
Ø Thể tích xúc tác được xác định theo công thức:
(m3) [13].
Trong đó:
+ : Lưu lượng thể tích của dòng khí vào thiết bị phản ứng (m3/h).
+ T : Thời gian phản ứng (s), chọn thời gian làm việc là 2(s).
.
Vậy : .
Ø Chiều cao của lớp xúc tác:
.
Vì xúc tác đặt trong ống nên chiều cao của lớp xúc tác bằng chiều cao của ống xúc tác và cũng bằng chiều cao của thân thiết bị.
Ø Số ống của thiết bị phản ứng được xác định theo công thức:
[14].
Trong đó:
+ S : Tiết diện ngang của thiết bị phản ứng (m2) , S = 1,059(m2).
+ dt : Đường kính trong của ống chứa xúc tác (m), dt = 0,049(m).
Vậy : (ống).
Quy chuẩn : n = 562 (ống).
Chọn cách sắp xếp theo hình lục giác đều bằng cách hàn
a: Số ống trên 1 cạnh của hình lục giác
a = 14 (ống).
b: Số ống trên đường chéo của hình lục giác
(ống)
3-Tính đường kính trong của thiết bị phản ứng:
Đường kính trong của thiết bị phản ứng được tính theo công thức:
Dt = t.(b-1) + 4.dn (m) [15].
Trong đó: + t : Bước ống, t = 1,2.dn = 1,2.0,056 = 0,0672 (m).
Vậy : Dt = (m)
Qui chuẩn: Dt = 2 (m).
4-Tính đáy và nắp thiết bị phản ứng:
Đáy và nắp thiết bị thiết ứng được làm từ vật liệu cùng loại với thân thiết bị là thép X18H10T. Dùng loại đáy và nắp elip có gờ, chiều dày của đáy và nắp làm việc ở áp suất trong xác định theo công thức:
(m) [12].
Trong đó: + Dt = 2(m).
+ P = 0,7.106 (N/m2).
+ [s] = 146,667.106 (N/m2).
+ k : Hệ số không thứ nguyên. Đối với đáy và nắp không có lỗ được tăng cứng hoàn toàn k = 1.
+ jh = 0,95.
+ hb : Chiều cao phần lồi của đáy elip ở Dt = 2(m) có hb = 0,5(m) [12].
Khi thì bỏ qua P trong công thức tính S.
Vậy công thức tính S như sau:
(m).
Khi đó : S – C =5,3 < 10 (mm). Nên ta chọn C=3,5.10-3(m)
Do đó : S = 5,3.10-3 + 3,5.10-3 = 8,8.10-3 (m).
Quy chuẩn : S = 10(mm).
Ø Kiểm tra ứng suất của nắp thiết bị theo áp suất thử thuỷ lực theo công thức
< [12].
.
Vậy chiều dày đáy và nắp là : 10(mm).
Vì S = 10(mm) và D = 2(m) nên chiều cao gờ h = 40(mm).
5-Tính chiều cao của thiết bị phản ứng:
Chiều cao của thiết bị là tổng chiều cao của ống phản ứng và chiều cao đáy và nắp :
H = L + 2.( h + hb ).
H = 4 + 2.( h + hb ) = 4 + 2.( 0,04 + 0,50 ) = 5,08 (m).
Vậy chiều cao thiết bị : H = 5,08 (m).
6-Tính đường kính ống dẫn:
Ø Đường kính ống dẫn nguyên liệu và sản phẩm:
Theo phần tính cân bằng vật chất, tổng lượng nguyên liệu vào thiết bị phản bằng lượng sản phẩm đi ra. Nên đường kính của ống dẫn nguyên liệu vào bằng đường kính ống dẫn sản phẩm ra.
Xét phương trình lưu lượng:
(m) [11].
Trong đó :
+ V : Lưu lượng thể tích hỗn hợp khí đi vào thiết bị phản ứng.
V = 2,311(m3/s).
+ w : Tốc độ chảy trung bình của hỗn hợp phản ứng trong ống dẫn.
Theo [13] ta có : w = 20(m/s).
Thay số :
= 0,384 (m).
Quy chuẩn : d = 0,4 (m) = 400 (mm).
Ø Ống dẫn dầu tải nhiệt:
Ta có:
(m).
Với :
+ .
+ w = 1,5 (m/s).
Vậy = 0,1345 (m).
Quy chuẩn : d =140 (mm).
7-Chọn bích:
Bảng 22 : Bích liền bằng thép để nối thiết bị.
Dt(mm)
D(mm)
Db(mm)
D1(mm)
D0(mm)
db(mm)
Z(cái)
h(mm)
2000
2170
2100
2060
2015
M30
48
40
Bảng 23 : Bích liền để nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn.
Dy(mm)
D(mm)
Db(mm)
D1(mm)
Dn(mm)
db(mm)
Z(cái)
h(mm)
400
150
535
159
495
260
465
225
426
202
M30
M26
16
8
22
20
Các thông số về thiết bị phản ứng :
Thiết bị phản ứng là loại thiết bị trao đổi nhiệt có dạng ống chùm được cấu tạo từ vật liệu là thép cacbon không gỉ X18H10T.
Thiết bị có vòng bù giãn nở nhiệt bằng cách ghép vào vỏ thiết bị một vành đàn hồi .
- Đường kính thiết bị : Dt = 2 (m).
- Chiều cao : H = 5,08 (m) .
- Số ống truyền nhiệt : 613 (ống) .
- Chiều dài ống : L = 4 (m).
- Bề dày đáy và nắp : S = 10 (mm).
- Chiều cao gờ : h = 40 (mm).
- Chiều cao phần lồi : hb = 0,5 (m) .
KẾT LUẬN
S
au một thời gian tìm tài liệu, nghiên cứu và tính toán đồ án tốt nghiệp đề tài ”Thiết kế phân xưởng sản xuất vinyl axetat từ etylen với công suất 50.000 tấn/năm”. Với sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo bộ môn công nghệ hoá hữu cơ – hoá dầu, đặc biệt là TS. Phạm Thanh Huyền cùng với sự nỗ lực của bản thân. Vì thế em đã hoàn thành được đồ án này đúng thời gian quy định. Tuy nhiên bước đầu làm quen với một đề tài thiết kế phân xưởng sản xuất nên cũng không tránh khỏi những thiếu sót rất mong các thầy cô giáo và các bạn góp ý thêm. Qua đồ án này em đã rút ra được một số kết luận sau:
+ Vinyl axetat là một monome có vai trò rất quan trọng trong nền công nghiệp hoá học hiện đại, đặc biệt là công nghiệp chất dẻo và sợi tổng hợp.
+ Vinyl hoá là một quá trình quan trọng trong quá trình tổng hợp các hợp chất trung gian phục vụ cho việc tổng hợp ra các sản phẩm hữu cơ cuối cùng có giá trị cao phục vụ đời sống.
Nguyên liệu chính cho quá trình sản xuất vinyl axetat là etylen và axit axetic. Axit axetic là chất hữu cơ tương đối độc hại và dễ cháy nổ. Do đó có khả năng gây nguy hiểm cho con người.
Từ lâu, công nghệ sản xuất vinyl axetat đã được ứng dụng vào trong sản xuất bởi nhiều hãng khác nhau trên thế giới. Tuy nhiên mỗi dây chuyền công nghệ của từng hãng đều có những ưu nhược điểm khác nhau, nhưng nhìn chung thì chế độ công nghệ của tất cả các dây chuyền đó đều phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau:
+ Nhiệt độ phản ứng.
+ Loại xúc tác dùng cho quá trình.
+ Tỷ lệ của các cấu tử trong hỗn hợp nguyên liệu đầu vào.
Tóm lại, việc lựa chọn một dây chuyền công nghệ hợp lý phải dựa vào từng điều kiện cụ thể của mỗi vùng, mỗi quốc gia. Hiện nay, xu thế hàng đầu để lựa chọn và xây dựng một nhà máy sản xuất vinyl axetat là phải dựa vào hiệu hiệu suất thu được vinyl axetat và các vấn đề bảo vệ môi trường .
Một lần nữa em chân thành cảm ơn cô giáo-TS. Phạm Thanh Huyền đã tận tình hướng dẫn em trong thời gian qua.
Hà Nội 4/2005
SV Trần Thu Hằng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]- Ullmann,s encyclopedia of industrial chemistry vol A10 1996
[2]-Hoá Học Hữu cơ tập 2- Hoàng Trọng Yêm- Nguyễn Đăng Quang- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1996.
[3]-Tổng hợp hữu cơ – Nguyễn Minh Thảo – Nhà xuất bản đại học quốc gia Hà Nội 2001.
[4]-Tổng hợp hữu cơ- Nguyễn Mai Liên- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1964.
[5]-Dầu khí và dầu khí ở Việt Nam – Trần Mạnh Trí – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 1996
[6]- Ullmann,s encyclopedia of industrial chemistry vol A1 1996.
[8]-Hoá học và kỹ thuật tổng hợp hữu cơ -Bộ môn tổng hợp hữu cơ- Trường Đại Học Bách khoa Hà Nội 1974
[9]- Encyclopedia of chemial technology vol 21 1964
[10]- Encyclopedia of polymer science and technology vol 15 1974
[11]- Nguyễn Trọng Khuông, Đinh Trọng Xoan, Đỗ Văn Đài, Nguyễn Bin, Phạm Xuân Toản, Đinh Văn Huỳnh, Trần Xoa – Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất tập 1 – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1999
[12]- Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Lê Nguyên Dương, Đinh Văn Huỳnh, Nguyễn Trọng Khuông, Phan Văn Thơm, Phạm Xuân Toản, Trần Xoa- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất tập 2- Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 1999.
[13]-Thiết bị phản ứng tổng hợp các hợp chất hữu cơ - Trần Công Khanh- Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 1986.
[14]-Cơ sở tính toán thiết bị hoá chất – Hồ Hữu Phương – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1977.
[15]-Tính toán quá trình thiết bị trong công nghiệp hoá chất và thực phẩm tập 2– Nguyễn Bin – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật
[16]-Tổng hợp hữu cơ - hoá dầu tập 1,2 - Phan Minh Tân -Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh 1999.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- HA127.DOC