bo giao duc edu vn qui trinh san xuat vinyl axetat tu etylen

ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP http://www.ebook.edu.vn

BUØI THAØNH TAØI HD1_K48 - 1 -

MÔÛ ÑAÀU **

ghieân cöùu ñeå tìm ra moät saûn phaåm coù giaù trò cao phuïc vuï cho xaõ hoäi laø thaønh töïu lôùn lao cuûa caùc nhaø khoa hoïc, öùng duïng vaø ñöa vaøo saûn xuaát

caùc saûn phaåm naøy coù taàm quan troïng raát lôùn, ñoøi hoûi ngöôøi nghieân cöùu thieát keá phaûi coù vai troø vaø traùch nhieäm lôùn ñoái vôùi coâng vieäc. Cuøng vôùi söï phaùt trieån maïnh meõ cuûa neàn kinh teá quoác daân döôùi söï laõnh ñaïo cuûa ñaûng vaø nhaø nöôùc, ngaønh coâng nghieäp hoaù hoïc ñaõ coù nhöõng ñoùng goùp to lôùn cho neàn kinh teá, ñaëc bieät laø ngaønh coâng nghieäp toång hôïp höõu cô – loïc hoaù daàu, cheá bieán khí. Töø nguoàn nguyeân lieäu doài daøo saün coù nhö daàu moû, khí töï nhieân, than ñaù... Quaù trình toång hôïp höõu cô ñaõ taïo ra ñöôïc nhieàu saûn phaåm coù giaù trò öùng duïng trong thöïc tieãn nhö : cao su, thuoác nhuoäm, döôïc phaåm, sôn, sôïi... Ñaàu theá kyõ 20 nhaø baùc hoïc Klatte ñaõ toång hôïp ra vinyl axtat töø axetylen vaø axit axetic trong pha loûng. Vaø töø ñoù ñeán nay coâng nghieäp saûn xuaát vinyl axetat ñang ngaøy caøng phaùt trieån maïnh meõ, xuaát hieän theâm raát nhieàu coâng trình nghieân cöùu toång hôïp vinyl axetat nhaèm laøm cho quaù trình toång hôïp vinyl axetat caøng phong phuù hoaøn thieän hôn. Hieän nay do söï phaùt trieån maïnh meõ cuûa ngaønh coâng nghieäp loïc hoaù daàu, neân theá giôùi ñaõ thay theá phöông phaùp saûn xuaát vinyl axetat töø axetylen baèng etylen. ÔÛ Baéc Myõ vinyl axetat ñöôïc saûn xuaát döïa vaøo quaù trình axit axetic/etylen vôùi coâng ngheä taàng coá ñònh trong pha khí vaø löôïng vinyl axetat taïo thaønh ñöôïc duøng chuû yeáu ñeå taïo ra polyvinyl axetat. Nhöng ôû Taây AÂu vaø Chaâu AÙ thì laïi söû duïng quaù trình axit axetic/ axetylen vaø löôïng vinyl axetat taïo thaønh ñöôïc duøng chuû yeáu ñeå taïo polyvinyl alcol. Treân theá giôùi hieän nay saûn löôïng vinyl axetat ñöôïc saûn xuaát töø etylen chieám khoaûng 80%, coøn töø axetylen chieám 20%. Naêm 1985 löôïng vinyl axtat ñöôïc saûn xuaát ôû Myõ laø 960.200 taán/naêm, ôû Ñoâng AÂu 200.000 taán/naêm, ôû Nhaät 402.930 taán/naêm, ñeán naêm 1994 toång saûn löôïng ôû Chaâu AÂu vaø Myõ laø 3,8.106 taán/naêm. Gaàn ñaây naêm 1997 ôû Ñoâng Nam AÙ ñaõ xaây döïng moät nhaø maùy saûn xuaát vinyl axetat töø etylen vôùi naêng suaát 150.000 taán/naêm. ÔÛ Vieät Nam maët duø ngaønh toång hôïp höõu cô – hoaù daàu chöa phaùt trieån maïnh, neân nhaø maùy saûn xuaát vinyl axetat chöa ñöôïc xaây döïng. Song cuøng vôùi söï phaùt trieån ñaát nöôùc, tieán haønh coâng nghieäp hoaù, hieän ñaïi hoaù ñaát nöôùc ñeå ñeán naêm 2020 nöôùc ta trôû thaønh moät nöôùc coâng nghieäp. Khi ñoù nhaø maùy loïc daàu soá 1, soá 2 … ra ñôøi, laø nôi cung caáp nguyeân lieäu cho nhaø maùy saûn xuaát vinyl axetat. Cho neân nhaø maùy saûn xuaát vinyl axetat nhaát thieát ra ñôøi ñeå ñaùp öùng caùc yeâu caàu cuûa neàn kinh teá.

N



PHAÀN I TOÅNG QUAN LYÙ THUYEÁT

CHÖÔNG I: GIÔÙI THIEÄU VEÀ NGUYEÂN LIEÄU CUÛA QUAÙ TRÌNH SAÛN

XUAÁT VINYL AXETAT TÖØ ETYLEN I-Giôùi thieäu, tính chaát vaät lyù, tính chaát hoùa hoïc, caùc phöông phaùp saûn xuaát vaø öùng duïng cuûa Etylen: 1-Giôùi thieäu:[5,15] Etylen coù coâng thöùc caáu taïo CH2 = CH2, khoái löôïng phaân töû M=28,052, treân phaïm vi theá giôùi etylen laø moät chaát chieám theå tích lôùn nhaát trong vieäc toång hôïp hoùa daàu. Etylen khoâng ñöôïc söû duïng moät caùch tröïc tieáp maø etylen ñöôïc söû duïng nhö laø moät chaát trung gian ñeå saûn xuaát ra caùc chaát khaùc vôùi soá löôïng lôùn trong hoùa hoïc. Töø naêm 1950 ngöôøi ta ñaõ phaùt hieän ra taàm quan troïng cuûa etylen,keå töø ñoù etylen ñöôïc söû duïng roäng raõi trong coâng nghieäp,ñaëc bieät caùc quaù trình toång hôïp polyme.Etylen ñöôïc söû duïng nhieàu nhaát trong ngaønh toång hôïp höõu cô hoùa daàu.Etylen ñöôïc coi laø “Vua cuûa caùc hydrocacbon’’ do moät soá lyù do: -Caáu taïo ñôn giaûn ,hoaït tính cao -Töông ñoái reû tieàn -Deã saûn xuaát töø caùc hydrocacbon khaùc baèng quaù trình cracking hôi nöôùc vôùi hieäu suaát cao. -Caùc phaûn öùng ñi töø nguyeân lieäu etylen taïo thaønh ít saûn phaåm phuï hôn töø caùc olefin khaùc. Etylen chuû yeáu ñöôïc saûn xuaát töø quaù trình cracking hôi (steam cracking) vôùi nhieàu nguoàn nguyeân lieäu khaùc nhau: töø caùc hydrocacbon khaùc nhö etan,propan,butan,khí hoùa loûng va gasoil.ÔÛ Myõ etan laø nguoàn nguyeân lieäu chính duøng cho quaù trình cracking hôi saõn xuaát etylen.Trong khi Nhaät vaø Taây Aâu laïi söû duïng phaân ñoaïn naphta thu ñöôïc töø quaù trình chöng caát daàu thoâ cho muïc ñích naøy.



2-Tính chaát vaät lyù:[3,5] Etylen laø moät chaát khí ñöùng ñaàu trong daõy ñoàng ñaúng anken, khoâng maøu, khoâng muøi, haàu nhö khoâng tan trong nöôùc (ôû 0oC, 100 theå tích nöôùc hoøa tan 0,25 theå tích khí etylen). Etylen hoùa loûng ôû –105oC, tyû troïng d4

20 =0,566. Etylen coù moät soá tính chaát vaät lyù sau: Nhieät ñoä noùng chaûy : –169,15oC Nhieät ñoä soâi : –103,71oC Nhieät ñoä tôùi haïn Tc : 9,90oC AÙp suaát tôùi haïn Pc : 5,117Mpa Tyû troïng tôùi haïn : 0,21g/cm3 Tyû troïng ôû nhieät ñoä soâi : 0,57g/cm3 ôû 0oC : 0,34g/cm3 Tyû troïng khí taïi Tc vaø Pc : 1,2603g/L Tyû troïng so vôùi khoâng khí : 0,9686 Theå tích phaân töû gam ôû Tc vaø Pc : 22,258L Nhieät noùng chaûy : 119,5KJ/Kg Nhieät trò : 47,183KJ/Kg Nhieät hoùa hôi ôû nhieät ñoä soâi : 488KJ/Kg ôû 0oC : 191KJ/Kg Tyû nhieät cuûa chaát loûng taïi nhieät ñoä soâi : 2,63KJ/Kg.K cuûa khí taïi Tc : 1,55 KJ/Kg.K Entapi taïo thaønh : 52,32KJ/mol Entropi : 0,220KJ/mol.K Ñoä nhôùt cuûa khí ôû nhieät ñoä noùng chaûy : 36.10-4mPa.s ôû 0oC : 93.10-4mPa.s ôû 150oC : 143.10-4mPa.s AÙp suaát hôi



Etylen clohiñrin

ôû –150oC : 0,002Mpa ôû nhieät ñoä soâi : 0,102Mpa ôû –50oC : 1,10Mpa ôû 0oC : 4,27Mpa Ñieåm boác chaùy : 425÷527oC 3-Tính chaát hoùa hoïc:[3] Etylen laø moät hyñrocacbon khoâng no, lai hoùa sp2 trong caáu taïo coù 1 lieân keát π, 1 lieân keát σ, lieân keát π keùm beàn so vôùi lieân keát σ, neân coù nhöõng phaûn öùng quan troïng nhö: coäng, oxy hoùa, truøng hôïp. 3.1-Phaûn öùng coäng : Caùc phaûn öùng ñaëc tröng nhaát cuûa etylen laø phaûn öùng coäng vaøo lieân keát ñoâi. Trong phaûn öùng naøy, lieân keát ñoâi thöïc chaát laø lieân keát π bò beû gaõy vaø keát hôïp vôùi 2 nguyeân töû hoaëc 2 nhoùm nguyeân töû khaùc taïo ra hôïp chaát no. 3.1.1-Coäng H2: Etylen coäng vôùi H2 coù xuùc taùc Pd taïo ra etan, phaûn öùng toûa nhieät. CH2 = CH2 + H2 CH3 − CH3 KcalH 300

298 −=Δ

3.1.2-Coäng Br2: Etylen coäng Br2 taïo ra ñibrom etan, phaûn öùng toûa nhieät, hieäu suaát 85%. CH2 = CH2 + Br2 BrCH2 − CH2Br KcalH 270

298 −=Δ

3.1.3-Coäng axit: Coäng axit HCl:

CH2 = CH2 + HCl CH3 − CH2Cl Coäng axit H2SO4:

CH2 = CH2 + H2SO4 CH3 − CH2 − OSO3H Coäng axit HOCl, HOBr: CH2 = CH2 + HOCl ClCH2 − CH2OH 3.1.4-Coäng H2O: Etylen coäng nöôùc coù H2SO4 laøm xuùc taùc, nhieät ñoä nhoû hôn 1700C taïo ra röôïu etylic. CH2 = CH2 + H2O CH3 − CH2OH

<170oC

H2SO4



3.1.5-Coäng benzen: CH2 = CH2 + C6H6 C6H5CH2CH3 C6H5CH = CH2

Quaù trình thöïc hieän vôùi söï coù maët cuûa xuùc taùc ôû daïng phöùc loûng chöùa 10÷12% AlCl3, 50÷60% benzen, 25÷30% polyankyl benzen. Nhieät ñoä phaûn öùng 80÷1000C. 3.1.6-Coäng Cl2: -Taïo 1,2-dicloetan: Coäng hôïp etylen vôùi clo ñöôïc 1,2-dicloetan. Phaûn öùng xaûy ra ôû pha loûng vaø thöôøng coù FeCl3 laøm xuùc taùc: CH2 = CH2 + Cl2 ClCH2 − CH2Cl molKjH /1850

298 −=Δ

Ngoaøi ra cuõng coù theå nhaän ñöôïc 1,2-dicloetan baèng phaûn öùng clo-oxy hoùa etylen vaø coù maët cuûa xuùc taùc. CH2 = CH2 + 2HCl + 0,5O2 ClCH2 − CH2Cl + H2O molKjH /2400

298 =Δ

- Taïo vinyl clorua. CH2 = CH2 + Cl2 ClCH2 − CH2Cl CH2 = CHCl Phaûn öùng ñöôïc thöïc hieän ôû pha loûng trong dung moâi etanol, nhöng tieâu toán NaOH vaø C2H5OH, ñoàng thôøi ñoøi hoûi 1,2-dicloetan phaûi coù ñoä tinh khieát cao 99,9%. Neáu ñun noùng ôû 4000C, CaCl2 noùng chaûy laøm xuùc taùc taïo ñöôïc vinylclorua vôùi hieäu suaát 65 ÷ 67%. CH2 = CH2 + Cl2 CH2 = CHCl + HCl 3.2-Phaûn öùng oxy hoùa: 3.2.1- Oxy hoùa hoaøn toaøn: CH2 = CH2 + 3O2 2CO2 + 2H2O molKJH /1350

298 −=Δ

3.2.2- Oxy hoùa khoâng hoaøn toaøn : - Etylen bò oxy hoùa bôûi taùc nhaân oxy hoùa maïnh kalipemanganat trong dung dòch KOH taïo ra etylen glycol.

-H2

AlCl3

80÷1000C

+NaOH -NaCl, -H2O

CaCl2 nc4000C

CH2 − CH2

OH OH



+H2O

Glioxal

H2C CH2

O

+H2O

CH2 = CH2 + 2KMnO4 + 2KOH + 2K2MnO4 - Oxy hoùa etylen thaønh axetalñehit: Etylen bò oxy hoùa ñeán axetalñehit trong dung dòch HCl pha loaõng chöùa PdCl2 vaø CuCl2. Thuûy phaân phöùc naøy cho axetalñehit vaø kim loaïi Pd. C2H4 + PdCl2 [C2H4.PdCl2] CH3−C−H + Pd + 2HCl Pd + CuCl2 2CuCl + PdCl2 Ñeå coù CuCl2 thì oxy hoùa CuCl trong khoâng khí hoaëc oxy.

2CuCl + 2HCl + 0,5O2 2CuCl2 + H2O

Phaûn öùng toång quaùt:

C2H4 + 0,5O2 CH3 − C −H molKCalH /5620298 −=Δ

- Phaûn öùng oxy hoùa etylen taïo etylen oxit: CH2=CH2 + 0,5O2 CH2 − CH2 molKJH /1080

298 −=Δ

5CH2=CH2 + 5O2 4CH2 − CH2 + 2CO2 + H2O -Phaûn öùng oxy hoùa bôûi SeO2: CH2=CH2 + SeO2 OHC−CHO + H2Se - Phaûn öùng oxy hoùa bôûi O3: CH2=CH2 + O3 O O 2HCHO + H2O2 - Phaûn öùng oxy hoùa coù maët CH3COOH: CH2=CH2 + CH3COOH + 0,5O2 CH2 = CHOCOCH3 + H2O molKJH /1800

298 −=Δ

O

O

O

xt Ag

200÷3000C 0,7÷1,0Mpa

O



3.3-Phaûn öùng truøng hôïp: Moät trong nhöõng phaûn öùng quan troïng nhaát laø phaûn öùng truøng hôïp taïo ra caùc polyme. Quaù trình toûa nhieät maïnh

nCH2 = CH2 [ −CH2 − CH2− ]n

(Poly etylen) Polyme naøy coù giaù trò cao trong ñôøi soáng: ñöôïc duøng ñeå saûn xuaát nhöïa, vaûi toång hôïp... 3.4-Phaûn öùng toång hôïp oxo: Toång hôïp oxo laø toång hôïp caùc anñehit hay xeton töø oxit cacbon vaø hiñro. Etylen thöïc hieän phaûn öùng toång hôïp oxo taïo ra andehit propanic baèng caùch phoùng khí than öôùt (CO:H2 =1:1) ñi qua etylen ôû nhieät ñoä 50 ÷ 1000C vaø aùp suaát 10Mpa vôùi xuùc taùc Coban, phaûn öùng toûa nhieät maïnh.

CH2 = CH2 + CO + H2 CH3 − CH2 − CHO molKj /1170298 −=ΔΗ

4-Phöông phaùp ñieàu cheá: [2] Coù caùc phöông phaùp saûn xuaát etylen: - Saûn xuaát töø cracking hôi nöôùc vaø cracking xuùc taùc - Nhieät phaân etan vaø propan. - Khöû nöôùc cuûa röôïu etylic. - Hydro hoùa axetylen. 4.1-Saûn xuaát etylen töø hai quaù trình cracking hôi nöôùc vaø cracking xuùc taùc [15] 4.1.1-Cracking hôi nöôùc(steam cracking) : Quaù trình cracking hôi nöôùc laø quaù trình nhieät phaân caùc hydrocacbon no töø khí töï nhieân vaø caùc phaân ñoaïn daàu moû vôùi söï coù maët cuûa hôi nöôùc. Caùc phaûn öùng chính xaûy ra trong quaù trình cracking hôi nöôùc bao goàm : dehydro hoùa, nhieät phaân, dehydro voøng hoùa vaø dealky hoùa. Caùc phaûn öùng chính : - Phaûn öùng cracking(caét lieân keát C – C) taïo thaønh moät parafin vaø moät olefin : Cn+mH2(n+m)+2 CmH2m + CnH2n+2 ∆GT

o =75200-142T (J/mol) - Phaûn öùng dehydro hoùa(caét lieân keát C – H) taïo thaønh olefin vaø hydro :



CpH2p+2 CpH2p + H2 ∆GTo =125400-142T (J/mol) (P>4)

Naêng löôïng cuûa lieân keát C – C thaáp hôn naêng löôïng lieân keát cuûa C – H neân phaûn öùng nhieät phaân caùc hydrocacbon no seõ öu tieân caét lieân keát C – C tröôùc. Caùc phaûn öùng naøy ñöôïc thu nhieät maïnh vaø ñeàu taêng theå tích. Do vaäy veà maët nhieät ñoäng hoïc thích hôïp ôû nhieät ñoä cao vaø thôøi gian phaûn öùng ngaén ñeå giaûm phaûn öùng phuï. Toác ñoä phaûn öùng lôùn treân 7000C, phaûn öùng dehydro hoùa xaûy ra ôû nhieät ñoä 800÷8500C. Caùc thoâng soá coâng ngheä cuûa quaù trình nhieät phaân : - Nhieät ñoä phaûn öùng : nhieät ñoä phaûn öùng thay ñoåi töø 700÷9000C, tuøy thuoäc vaøo nguyeân lieäu ñoái vôùi etan quaù trình thöôøng tieán haønh khoaûng nhieät ñoä phaûn öùng töø 800÷8500C. Theo nguyeân taéc nhieät ñoä cuûa thaønh oáng nhieät phaân thöôøng cao hôn nhieàu so vôùi nhieät ñoä cuûa doøng khí ñi trong oáng. - Thôøi gian löu : thôøi gian löu naèm trong khoaûng 0,2÷1,2 giaây. Veà maët lyù thuyeát thôøi gian löu ngaén thì seõ taêng ñoä choïn loïc etylen. Tuy nhieân thôøi gian löu ngaén aûnh höôûng ñeán moät soá yeáu toá kinh teá, kó thuaät nhö : ñoä beàn vaät lieäu, giaù thaønh loø phaûn öùng. Neân ngöôøi ta khoáng cheá giaù trò giôùi haïn döôùi thôøi gian löu laø 0,2 giaây. - Aùp suaát rieâng phaàn hydrocacbon : veà maët nhieät ñoäng hoïc thích hôïp vôùi aùp suaát thaáp neân ngöôøi ta pha loaõng hoãn hôïp phaûn öùng vôùi hôi nöôùc. Do ñoù aùp suaát rieâng phaàn cuûa hydrocacbon giaûm, toác ñoä phaûn öùng toång coäng giaûm, ñoä choïn loïc cuûa phaûn öùng nhieät phaân taïo thaønh etylen taêng. - Hôi nöôùc coù taùc duïng : Laøm giaûm aùp suaát rieâng phaàn hydrocacbon vaø taêng hieäu suaát taïo etylen. 4.1.2-Quaù trình cracking xuùc taùc : Quaù trình cracking xuùc taùc laø quaù trình khoâng theå thieáu trong nhaø maùy loïc daàu. Ñaây laø quaù trình chính ñeå nhaän ñöôïc nhieàu xaêng trong quaù trình cheá bieán neân saûn phaån khí laø saûn phaåm phuï cuûa quaù trình. Hieäu suaát phaân ñoaïn cuûa quaù trình FCC (xuùc taùc taàng soâi) Saûn phaåm % KL so vôùi nguyeân lieäu ñaàu Phaân ñoaïn C2-

Phaân ñoaïn C3

Phaân ñoaïn C4

Phaân ñoaïn C5

Xaêng

4,4 2,7 4,9 5,0

27,9



Gasol nheï Caën Coác Toång

43,0 8,5 4,0

100,0 Thaønh phaàn saûn phaåm cuûa caùc phaân ñoaïn nheï cuûa quaù trình cracking xuùc taùc ñöôïc trình baøy ôû baûng treân. Söï phaân boá thaønh phaàn saûn phaåm phuï phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän cuûa phaûn öùng( toác ñoä phaûn öùng, nhieät ñoä, toác ñoä tuaàn hoaøn xuùc taùc, nguyeân lieäu ñaàu, xuùc taùc). 4.2-Nhieät phaân etan vaø propan: Etan vaø propan bò nhieät phaân thaønh etylen theo phaûn öùng:

C2H6 C2H4 + H2 (1) C3H8 C2H4 + CH4 (2)

Phaûn öùng (1) laø phaûn öùng khöû hydro, phaûn öùng (2) laø phaûn öùng cracking beû gaõy lieân keát C−C. Vì lieân keát C−H beàn hôn lieân keát C−C neân phaûn öùng (1) phaûi thöïc hieän ôû nhieät ñoä cao 900÷10000C. Phaûn öùng (2) thöïc hieän ôû nhieät ñoä 700÷8000C. Vôùi ñieàu kieän nhö vaäy etylen keùm beàn deã bò khöû hyñro tieáp tuïc bieán thaønh axetylen, ñöùt lieân keát C−C taïo thaønh metan vaø phaân huûy tieáp tuïc thaønh muoäi than. Vì vaäy phaûi laáy nhanh khí saûn phaåm ra khoûi vuøng phaûn öùng, giaûm thôøi

gian tieáp xuùc cuûa etan vaø propan ôû vuøng nhieät ñoä cao. Vôùi etan chæ cho xuùc

taùc 0,01giaây ôû vuøng 10000C, vôùi propan 0,06giaây ôû vuøng 8500C. Nhöng nhö

vaäy nung noùng khí trong thôøi gian ngaén raát khoù khaên, thöïc hieän cheá ñoä kyõ

thuaät raát chính xaùc, neân ngöôøi ta phaûi pha loaõng khí ñeå giaûm aùp suaát rieâng

phaàn cuûa khí cacbuahyñro hay thöïc hieän quaù trình döôùi aùp suaát thaáp.

Coù 3 phöông phaùp nhieät phaân:

Nhieät phaân ñun noùng beân ngoaøi: tieán haønh trong caùc loø oáng, gioáng thieát bò

cracking nhieät daàu moû, oáng loø laøm baèng theùp chòu nhieät croâm−molipden.

Hieäu suaát chuyeån hoùa laø 70% tính theo etylen. Saûn phaåm ñi ra duøng caùc tia

nöôùc töôùi vaøo ñeå laøm nguoäi ñeán 400C. Khí etylen ñem laøm saïch vaø khi caàn

thieát phaûi ñem phaân rieâng.



Nhieät phaân oxy hoùa: cho theâm vaøo etan 30% theå tích oxy kyõ thuaät, etan bò

oxy hoùa taïo thaønh oxit cacbon. Phaûn öùng toûa nhieät ñeå cung caáp nhieät cho

phaûn öùng khöû hyñro, do ñoù khoâng caàn nung noùng etan. Phaûn öùng:

C2H6 + O2 2CO + 3H2 + 50Kcal

2C2H6 2C2H4 + 2H2 − 42Kcal

3C2H6 + O2 2C2H4 + 5H2 + 2CO + 8Kcal

Trong loø nhieät phaân coù nhieàu daây ñieän ñoát noùng ñeå taêng beà maët tieáp xuùc vaø

duy trì ô û aùp suaát thaáp 0,6 ÷ 5atm, nhieät ñoä khí etylen ra khoûi loø laø 8500C.

Nhieät phaân duøng lôùp ñeäm nung noùng chuyeån ñoäng: lôùp ñeäm coù taùc duïng laø

chaát mang nhieät ñeå cung caáp cho phaûn öùng nhieät phaân. Öu ñieåm cuûa phöông

phaùp naøy laø khí tieáp xuùc vôùi vuøng nhieät ñoä cao trong thôøi gian raát ngaén.

Trong coâng nghieäp ít khi duøng etan hay propan nguyeân chaát ñeå nhieät

phaân maø thöôøng duøng hoãn hôïp khí etan-propan. Saûn phaåm thu ñöôïc ôû daïng

hoãn hôïp khí, thaønh phaàn tuøy thuoäc nguyeân lieäu ñem duøng, nhieät ñoä vaø aùp suaát

khoáng cheá trong thieát bò.

Baûng 1: Thaønh phaàn nguyeân lieäu vaø caùc thoâng soá cuûa quaù trình.[4]

Nguyeân lieäu Thoâng soá cuûa

quaù trình Etan Etan vaø oxy Propan Hoãn hôïp

Etan-Propan Nhieät ñoä,0C AÙp suaát, atm Thaønh phaàn khí, (%theå tích)

H2 CH4 C2H4 C2H6 C3H6 C3H8

800 2

35,9 3,9

33,1 25,7

1,4

880 0,5

27,0 8,0

31,0 17,0

4,0

780 2

12,1 28,1 25,2 0,6

31,2 0,7

770 3

10,1 23,1 23,8 23,3 9,4 8,7



CO 12,0 4.3-Khöû nöôùc cuûa röôïu etylic: Phöông phaùp naøy hieän hay ít duøng vì röôïu etylic laø nguoàn nguyeân lieäu ñaét tieàn, chæ duøng ôû caùc nöôùc khoâng coù caùc nguoàn nguyeân lieäu khaùc ñeå ñieàu cheá etylen vaø yeâu caàu etylen coù ñoä saïch raát cao. Phaûn öùng khöû nöôùc cuûa röôïu etylic coù theå tieán haønh theo 2 höôùng: taïo thaønh etylen vaø taïo thaønh ete.

C2H5OH C2H4 + H2O 2C2H5OH C2H5OC2H5 + H2O Nhieät ñoä quaù trình caøng thaáp thì löôïng ete taïo ra caøng nhieàu. Khi duøng xuùc taùc γ-Al2O3, nhieät ñoä 350÷6000C thì röôïu etylic phaân huûy hoaøn toaøn thaønh etylen. Neáu duøng xuùc taùc H2SO4 vaø nhieät ñoä lôùn hôn 1700C cuõng seõ taïo thaønh etylen. Tieán haønh phaûn öùng trong thieát bò hình oáng trong coù chöùa xuùc taùc. Saûn phaåm thu ñöôïc ñem laøm laïnh, nöôùc, ete, röôïu seõ ngöng tuï coøn laïi etylen ñem ñi laøm saïch vaø saáy. 4.4-Hyñro hoùa axetylen: Phöông phaùp naøy duøng ôû caùc nöôùc khoâng coù daàu moû vaø khí cacbua hyñro. So vôùi phöông phaùp khöû nöôùc cuûa röôïu etylic thì phöông phaùp naøy kinh teá hôn. Phaûn öùng hyñro hoùa axetylen tieán haønh ôû aùp suaát thöôøng, nhieät ñoä 2500C, duøng xuùc taùc laø Pd mang treân silicagen. C2H2 + H2 C2H4 Phaûn öùng toûa nhieät maïnh, ñeå deã daøng khoáng cheá nhieät ñoä phaûi pha loaõng axetylen baèng hyñro vaø khí tuaàn hoaøn ñeå C2H4 coù noàng ñoä 12% trong hoãn hôïp khí. Duøng nöôùc laøm saïch etylen. Trong khí saûn phaåm goàm: C2H2 : 0,2% C2H6 : 3,0% C2H4 : 63% H2 : 30% Khí trô vaø hyñrocacbua cao: 2,7% Hieäu suaát etylen ñaït 80÷85%.



KOH ñaëc

Ngoaøi caùc phöông phaùp ñieàu cheá chính nhö treân coøn coù caùc phöông phaùp phuï sau: CH3 − CH2−Cl CH2 = CH2 + HCl Br − CH2− CH2− Br + Zn CH2 = CH2 + ZnBr2 CH2 = CH − COOH CH2 = CH2 + CO2 5-ÖÙng duïng:[3,12] Etylen ñöôïc xem laø ”vua cuûa caùc hydrocacbon”. Naêng löïc saûn xuaát coâng nghieäp hoùa daàu cuûa moät soá nöôùc ñöôïc ñaùnh giaù baèng naêng löïc saûn xuaát etylen. Sôû dó nhö vaäy vì etylen laø moät nguyeân lieäu coù khaû naêng thöïc hieän phaûn öùng coäng deã daøng vôùi nhieàu vaät lieäu reû tieàn nhö oxy, clo, hyñro clorua vaø nöôùc ñeå coù nhieàu saûn phaåm raát quí, ña daïng, trong khi ñoù phaûn öùng laïi xaûy ra trong ñieàu kieän töông ñoái oân hoøa nhöng hieäu suaát laïi raát cao. Etylen coù khaû naêng thöïc hieän phaûn öùng theá ñeå taïo ra caùc monome vinyl trong saûn xuaát chaát deûo PVC cuõng nhö coù khaû naêng truøng hôïp ñeå cho polietylen. Vì vaäy treân 65% etylen ñöôïc söû duïng ñeå saûn xuaát caùc loaïi chaát deûo: PE,PS,PVC,PVA,AS (nhöïa acrylonitril styren), ABS(nhöïa acylonitril butadien),SBR(cao su toång hôïp styren butadien)...,10% etylen duøng ñeå saûn xuaát chaát choáng baêng, coøn laïi ñöôïc duøng ñeå saûn xuaát caùc hoùa chaát cho nhieàu ngaønh khaùc, trong ñoù quan troïng hôn caû laø saûn xuaát chaát hoaït ñoäng beà maët vaø dung moâi. Etylen chaùy vôùi ngoïn löûa saùng hôn ngoïn löûa meâtan, taïo thaønh khí CO2 vaø hôi nöôùc. Hoãn hôïp etylen vaø oxy laø hoãn hôïp noå maïnh vì phaûn öùng ñoát chaùy toûa nhieàu nhieät. Do ñoù coù theå duøng etylen vôùi oxy ñeå haøn caét kim loaïi. Ngoaøi öùng duïng trong toång hôïp höõu cô vôùi raát nhieàu saûn phaåm quí, etylen coøn duøng ñeå giaám quaû xanh vì etylen coù taùc duïng kích thích söï hoïat ñoäng cuûa caùc men laøm quaû mau chín. Do ñoù coù theå duøng etylen ñeå giaám caø chua, chanh, chuoái... vôùi noàng ñoä raát loaõng ôû 18÷200C. II-Giôùi thieäu, tính chaát vaät lyù, tính chaát hoùa hoïc, caùc phöông phaùp ñieàu cheá vaø öùng duïng cuûa axit axetic: 1-Giôùi thieäu:[4]



Axit axetic coù coâng thöùc hoùa hoïc CH3COOH, khoái löôïng phaân töû M=60, laø chaát loûng khoâng maøu, coù tính aên moøn. Axit axetic coù muøi haêng vaø chaát nguy hieåm vôùi da. Axit axetic ñöôïc tìm thaáy trong dung dòch loaõng cuûa nhieàu loaïi ñoäng thöïc vaät. Trong giaám coù khoaûng 4÷12% axit axetic vaø ñöôïc saûn xuaát baèng phöông phaùp leân men röôïu. Noù ñöôïc tìm thaáy caùch ñaây hôn 5000 naêm tröôùc. Hieän nay caùc nöôùc saûn xuaát axit axetic toång hôïp nhieàu nhaát laø Myõ, Taây AÂu, Nhaät Baûn, Canada vaø Mexico.Toång coâng suaát cuûa caùc nhaø maùy saûn xuaát axit axetic taïi caùc nöôùc naøy ñaït 4 trieäu taán/naêm. Axit axetic ñöôïc söû duïng trong nhaø maùy saûn xuaát vinyl axetat vaø anhyñric axetic. Vinyl axetat ñöôïc söû duïng trong quaù trình saûn xuaát nhöïa latic laøm phuï gia cho sôn, keo daùn, giaáy boïc vaø trong coâng nghieäp deät. Anhyñric axetic ñöôïc söû duïng ñeå saûn xuaát sôïi xenlulo axetat, ñaàu loïc thuoác laù, vaø nhöïa xenlulo. 2-Tính chaát vaät lyù:[2,4] Axit axetic coù nhieät ñoä noùng chaûy 16,660C, nhieät ñoä soâi 117,90C ôû aùp suaát 101,3Kpa. Axit axetic ôû nhieät ñoä thöôøng laø moät chaát loûng khoâng maøu, trong suoát, thöôøng laãn caùc taïp chaát nhö nöôùc, anhyñric axetic vaø caùc chaát deã oxy hoùa khaùc. Axit axetic ñoùng raén (chöùa<1% nöôùc) coù tính huùt aåm maïnh. Söï coù maët cuûa nöôùc ôû noàng ñoä nhoû hôn 0,1% theå tích laøm giaûm nhieät ñoä noùng chaûy cuûa axit axetic khoaûng 0,20C. Axit axetic tan voâ haïn trong nöôùc, laø dung moâi tan toát trong caùc chaát höõu cô, voâ cô. Noù laø hôïp chaát raát oån ñònh, hôi cuûa noù khoâng phaân huûy ôû 4000C. Axit axetic coù muøi haêng chua, laø chaát ñoäc, deã laøm hoûng nieâm maïc maét, laøm hoûng da khi ôû daïng ñaëc. Khi bò laøm laïnh, ñoùng raén thaønh tinh theå khoâng maøjuu daïng laù moûng. Ngöôøi ta coù theå ñaùnh giaù ñoä tinh khieát cuûa axit axetic qua nhieät ñoä ñoâng ñaëc. Nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa dung dòch axit axetic ñöôïc trình baøy ôû baûng 2: Baûng 2: Nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa dung dòch axit axetic. [4]

%khoái löôïng

Nhieät ñoä ñoâng ñaëc,0C %khoái löôïng

Nhieät ñoä ñoâng ñaëc,0C

100 99,6

16,75 15,84

96,8 96,4

11,48 10,83



99,2 98,8 98,4 98,0 97,6 97,2

15,12 14,49 13,86 13,25 12,66 12,09

66,0 93,46 80,6 50,6

18,11

10,17 7,1 -7,4

-19,8 -6,3

Tyû troïng cuûa dung dòch axit axetic ñaït cöïc ñaïi ôû khoaûng noàng ñoä 77÷78% troïng löôïng taïi nhieät ñoä 150C. Tyû troïng cuûa axit axetic tinh khieát laø moät haøm phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä vaø ñöôïc trình baøy ôû baûng 3: Baûng 3: Tyû troïng cuûa dung dòch axit axetic ôû 1500C. [4]

%khoái löôïng ρ,g/cm3 %khoái löôïng ρ,g/cm3 1 5

10 15 20 30 40 50

1,0070 1,0067 1,0142 1,0214 1,0284 1,0412 1,0523 1,0615

60 70 80 90 95 97 99

100

1,0685 1,0733 1,0748 1,0713 1,0660 1,0625 1,0580 1,0550

Baûng 4: Söï phuï thuoäc tyû troïng axit axetic tinh khieát vaøo nhieät ñoä ñöôïc trình baøy ôû baûng 4 :[4]

Nhieät ñoä,0C ρ,g/cm3 Nhieät ñoä,0C ρ,g/cm3 26,21 34,10 42,46 51,68 63,56 74,92 85,09

1,0420 1,0324 1,0246 1,0134 1,0007 0,9875 0,9761

97,42 106,70 117,52 129,86 139,52 145,60 156,40

0,9611 0,9506 0,9391 0,9235 0,9119 0,9030 0,8889



Baûng 5: AÙp suaát hôi axit axetic tinh khieát phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä ñöôïc trình baøy ôû baûng 5: [4]

Nhieät ñoä,0C P,mbar Nhieät ñoä,0C P,mbar 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90

100 110

118,2 130,0 140,0

4,7 8,5

15,7 26,5 45,3 74,9

117,7 182,8 269,4 390,4 555,3 776,7 1013

1386,5 1841,1

150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280

2461,1 3160 4041 5091 6333 7813 9612

11733 14249 17057 20210 23854 28077 32801

Baûng 6: Söùc caêng beà maët cuûa axit axetic phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä ñöôïc trình baøy ôû baûng 6:[4] Nhieät ñoä,0C 20,1 23,1 26,9 42,3 61,8 87,5 σ,mN/m 27,57 27,25 26,96 25,36 23,46 20,86



Baûng 7: Haèng soá phaân ly axit axetic ñöôïc trình baøy ôû baûng7: [7]

Nhieät ñoä,0C 0 25 50 PKa 4,78 4,76 4,79

Moät soá tính chaát vaät lyù cuûa axit axetic ñöôïc trình baøy ôû caùc baûng sau: Nhieät dung rieâng,Cp Daïng khí ôû 250C 1,110 J/g.K Daïng loûng ôû 19,40C 2,043 J/g.K Daïng tinh theå ôû 1,50C 1,470 J/g.K ôû –175,80C 0,783 J/g.K Ñoä nhôùt Ôû 200C : 11,83 mPa.s Ôû 250C : 10,97 mPa.s Ôû 400C : 8,18 mPa.s Entanpi taïo thaønh ΔH0(loûng,250C) : −484,50 KJ/mol ΔH0(hôi,250C) : −432,25 KJ/mol Nhieät chaùy,ΔHc(loûng) : −874,8 KJ/mol Entropi S0(loûng,250C) : 159,8 J/mol.K S0(hôi,250C) : 282,5 J/mol.K Ñieåm chôùp chaùy coác kín : 430C Ñieåm töï boác chaùy : 4650C AÙp suaát tôùi haïn,Pc : 5,786 Mpa Nhieät ñoä tôùi haïn,Tc : 592,71K 3-Tính chaát hoùa hoïc:[2,3] Axit axetic thuoäc loaïi axit cacboxylic ñôn chöùc no, trong caáu taïo coù nhoùm cacboxyl (−COOH) neân theå hieän ñaày ñuû tính chaát cuûa moät axit höõu cô. Coù caùc phaûn öùng chính sau:



Phaûn öùng keùo theo söï ñöùt lieân keát O−H. Phaûn öùng xaûy ra ôû nguyeân töû C cuûa nhoùm cacboxyl.

Ña soá phaûn öùng loaïi naøy laø söï taán coâng nucleophyl cuûa taùc nhaân X vaøo nguyeân töû cacbon cuûa nhoùm cacboxyl, tieáp theo xaûy ra söï ñöùt lieân keát C− H taïo thaønh este, alkyl clorua.

Phaûn öùng decacboxyl hoùa. Phaûn öùng theá cuûa nguyeân töû cacbon α.

Döôùi ñaây nghieân cöùu töøng loaïi phaûn öùng. 3.1-Tính axit: Trong dung dòch nöôùc, axit axetic phaân ly taïo ra anion, cation: CH3−COOH + HOH CH3COO− + H3O+ So vôùi axit voâ cô, axit axetic laø axit yeáu, coù haèng soá axit:

5

3

33 10.76,1][

]].[[ −+−

==COOHCH

OHCOOCHKa

Phaûn öùng vôùi NaOH: CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O 3.2-Phaûn öùng xaûy ra ôû nguyeân töû C cuûa nhoùm cacboxyl: Nguyeân töû C cuûa nhoùm cacboxyl tích moät phaàn ñieän döông, do söï phaân cöïc cuûa noái ñoâi cacbonyl (−CO), do söï chuyeån dòch ñieän töû khoâng chia cuûa oxy trong nhoùm hyñroxyl (−OH) maø moät phaàn ñieän tích döông treân nguyeân töû C cuûa nhoùm cacboxyl nhoû hôn so vôùi tröôøng hôïp nguyeân töû C cuûa nhoùm cacbonyl trong anñehit. Thöôøng caùc phaûn öùng naøy duøng axit voâ cô laøm chaát xuùc taùc.Vai troø cuûa axit voâ cô laø laøm taêng maät ñoä ñieän tích döông treân nguyeân töû C cuûa nhoùm cacboxyl taïo ñieàu kieän cho söï taán coâng nucleophyl cuûa taùc nhaân X. Tieáp ñoù laø ñöùt lieân keát C−OH, hoaøn nguyeân laïi xuùc taùc vaø cho saûn phaåm cuoái. 3.2.1-Phaûn öùng este hoùa: Axit axetic khi taùc duïng vôùi röôïu etylic coù maët xuùc taùc axit voâ cô taïo ra este. Ñaây laø phaûn öùng thuaän nghòch.

CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O Este etyl axetat 3.2.2-Taïo thaønh clorua axetyl:



Axit axetic taùc duïng vôùi pentaclorua photpho, triclorua photpho, thionyl clorua seõ taïo thaønh clorua axetyl do söï theá nhoùm −OH baèng nhoùm −Cl. CH3COOH + SOCl2 CH3COCl + SO2 + HCl CH3COOH + PCl5 CH3COCl + POCl3 + HCl 3CH3COOH + PCl3 3 CH3COCl + H3PO3 3.3-Phaûn öùng decacboxyl hoùa:

Ñoái vôùi axit axetic, khi ñun noùng muoái natri cuûa noù vôùi voâi toâi xuùt cho metan. CH3COOH CH4 + CO2 Döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä, xuùc taùc MnO2 taïo ra axeton.

2CH3COOH CH3COCH3 + CO2 + H2O

3.4-Phaûn öùng cuûa nguyeân töû cacbon α: Do hieäu öùng sieâu lieân hôïp vôùi nhoùm cacbonyl (−CO), nguyeân töû hyñro α trong axit axetic deã bò thay theá bôûi halogen. Phaûn öùng tieán haønh toát nhaát khi coù löôïng photpho ñoû. CH3COOH + Br2 BrCH2COOH + HBr CH3COOH + Cl2 ClCH2COOH + HCl Taùc duïng cuûa photpho ñoû laø laøm chuyeån hoùa axit axetic thaønh α-bromua axetyl, chaát naøy döôùi taùc duïng cuûa xuùc taùc axit taïo ñieàu kieän cho halogen taán coâng vaøo. 3.5-Taïo thaønh axetamit: Khi ñun noùng axit axetic vôùi amoniac taïo thaønh muoái amoni axetyl, sau ñoù phaûn öùng tieáp theo taïo thaønh axetamit. 3.6-Taïo thaønh anhyñrit axetic:

Khi ñun noùng ôû nhieät ñoä 700 ÷ 8000C vôùi chaát huùt nöôùc maïnh P2O5, hai phaân töû axit axetic maát 1 phaân töû nöôùc taïo ra anhyñrit axetic.

NaOH CaO

4000C MnO2

P ñoû

90÷1000C S

O O CH3COOH + NH3 CH3 − C CH3 − C ONH4 NH2

−H2O



2CH3COOH (CH3CO)2O + H2O 3.7-Taùc duïng vôùi kim loaïi taïo muoái axetat: Axit axetic khi phaûn öùng vôùi kim loaïi nhö Mn, Zn,Cu,Na... taïo ra muoái axetat. Caùc loaïi muoái naøy coù giaù trò söû duïng lôùn: axetat Zn, axetat Cu ñöôïc söû duïng ñeå saûn xuaát boät maøu. Ngoaøi ra coøn coù axetat Fe, axetat Na, axetat Mn... duøng laøm xuùc taùc cho quaù trình toång hôïp höõu cô. CH3COOH + Na CH3COONa + 0,5H2 2CH3COOH Mn (CH3COO)2Mn + H2 3.8-Taïo axit peraxetic: Oxy hoùa axit axetic baèng H2O2 taïo ra axit peraxetic. CH3COOH + H2O2 CH3COOOH + H2O Phaûn öùng naøy xaûy ra vôùi söï coù maët cuûa xuùc taùc H2SO4 (10 ÷ 20% troïng löôïng). Hieän nay ngöôøi ta duøng axit peraxetic ñeå ñieàu cheá caùc hôïp chaát epoxy. 3.9-Taïo ra axeton phenol: Khi cho hôi cuûa hoãn hôïp axit axetic vaø axit benzoic ñi qua xuùc taùc ThO2 hoaëc MnO2 ôû 400 ÷ 5000C taïo ra axetoân phenol. CH3COOH + C6H5COOH C6H5COCH3 + CO2 + H2O 3.10-Taùc duïng vôùi axetylen:

Axit axetic taùc duïng vôùi axetylen khi coù maët cuûa xuùc taùc Hg ôû 70 ÷ 800C seõ taïo thaønh etyliden diaxetat. 2CH3COOH + C2H2 CH3CH(OCOCH3)2 Khi ñoát noùng etyliden diaxetat coù maët cuûa xuùc taùc seõ phaân huûy thaønh axetalñehit vaø anhyñrit axetic. CH3CH(OCOCH3)2 CH3CHO + (CH3CO)2O

Töø axit axetic vaø axetylen taïo ra este khoâng no laø vinyl axetat. CH3COOH + C2H2 CH2 = CHOCOCH3 KcalH 3,280

298 −=Δ

3.11-Taùc duïng vôùi etylen:

P2O5

700 ÷ 8000C



Axit axetic taùc duïng vôùi etylen coù maët cuûa oxy taïo thaønh vinyl axetat. CH3COOH + C2H4 + 0,5O2 CH2 = CHOCOCH3 + H2O

molKJH /1800298 −=Δ

4-ÖÙng duïng:[4,7] Axit axetic coù raát nhieàu öùng duïng trong coâng nghieäp toång hôïp höõu cô. Töø axit axetic ñem toång hôïp taïo ra caùc polyme coù giaù trò kinh teá cao trong coâng nghieäp: thuoác tröø coû, laøm dung moâi, axetat xelulo, este, sôïi toång hôïp, chaát keát dính, nhuoäm... Baûng 8: Tình hình söû duïng axit axetic treân theá giôùi ñöôïc trình baøy trong baûng 8:[7]

Söû duïng,% Taây AÂu Myõ Nhaät Baûn Anhyñrit axetic Axetat xenlulo Este(EA,BA,AA) Mono cloaxetat ATP Vinyl axetat Deät, nhuoäm Caùc loaïi khaùc

8 12 16 9 6

37 12

12

6 10 12 2

10 52 3 5

4 18 9 5

11 27 26 26

5-Ñieàu cheá axit axetic:[2,4,7] Axit axetic ñöôïc duøng roäng raõi trong coâng nghieäp, ñôøi soáng vaø y hoïc. Coù raát nhieàu phöông phaùp ñieàu cheá axit axetic, tröôùc ñaây ngöôøi ta ñieàu cheá baèng phöông phaùp leân men vaø chöng khoâ goã, oxy hoùa röôïu etylic. Nhöng tröôùc nhöõng yeâu caàu söû duïng axit axetic ngaøy caøng lôùn ñoøi hoûi phaûi saûn xuaát theo phöông phaùp toång hôïp. Coù caùc phöông phaùp chính sau:



Oxy hoùa axetalñehit. Toång hôïp töø oxit cacbon vaø röôïu metylic. Oxy hoùa hyñro cacbon butan, naphta

Baûng 9: Tình hình saûn xuaát axit axetic ôû caùc nöôùc treân theá giôùi ñöôïc trình baøy ôû baûng 9 [7]

Saûn xuaát,% Taây AÂu Myõ Nhaät Baûn Oxy hoùa axetalñehit Oxy hoùa butan vaø naphta Töø etanol Töø metanol Caùc phöông phaùp khaùc Saûn phaåm(103 taán/naêm) Khaû naêng saûn xuaát(103 taán/naêm) Möùc tieâu thuï(103 taán/naêm)

45 16 5

34 -

955 1,245 960

20 17 -

62 1

1,200 1,450 1,175

52 6 -

42 -

330 540 330



CHÖÔNG II: GIÔÙI THIEÄU VEÀ SAÛN PHAÅM VINYL AXETAT

I-Giôùi thieäu chung:[2,8] Vinyl axetat coù coâng thöùc caáu taïo CH2 = CH − O −COCH3, khoái löôïng phaân töû M=86, goïi taét laø VA, laø moät trong nhöõng monome quan troïng trong coâng nghieäp chaát deûo vaø sôïi toång hôïp . VA coøn ñöôïc duøng ñeå saûn xuaát sôn, keo daùn coù ñoä beàn cao, beàn vôùi hoùa chaát vaø caùc chaát oxy hoùa khaùc. VA ñöôïc bieát vaøo naêm 1912 trong quaù trình ñieàu cheá etyliñen ñiaxetat töø axetylen vaø axit axetic. Coâng nghieäp saûn xuaát VA xuaát hieän ñaàu tieân vaøo naêm 1925 vaø töø ñoù ñeán nay coâng ngheä saûn xuaát VA ngaøy caøng hoaøn thieän, phaùt trieån maïnh meõ. Söï phaùt trieån maïnh meõ cuûa coâng ngheä saûn xuaát VA ñaõ laøm cho saûn löôïng VA treân theá giôùi khoâng ngöøng taêng leân vaøo nhöõng naêm 1950. . II-Tính chaát vaät lyù:[2,6,8] VA laø chaát loûng chaùy ñöôïc, khi chaùy coù muøi haêng haêng,khoâng maøu, raát linh ñoäng. Hôi cuûa VA coù theå gaây toån thöông ñeán maét bôûi söï thuûy phaân cuûa noù taïo thaønh axit axetic vaø axetalñehit. Noù khoâng toàn taïi ôû ñieàu kieän thöôøng. Moät soá tính chaát vaät lyù quan troïng cuûa VA: Nhieät ñoä soâi ôû 760mmHg : 72,70C AÙp suaát hôi ôû 200C : 92mmHg Tyû troïng hôi : 2,97 Tyû troïng chaát loûng 20

4d : 0,9312g/ml



Nhieät ñoä noùng chaûy : −93,20C Nhieät dung rieâng 200C : 0,46cal/g 600C : 0,48cal/g Ñieåm chôùp chaùy Coác kín : 180F Coác hôû : 300F Nhieät dung cuûa VA hôi ôû 200C : 22,5cal/s.cm.0C 1000C : 27,3cal/s.cm.0C Nhieät ñoä tôùi haïn : 140,80C AÙp suaát tôùi haïn : 45,67atm Nhieät ñoä töï boác chaùy : 4270C Nhieät noùng chaûy : 495Kcal/mol Nhieät hoùa hôi : 7,8Kcal/mol Theå tích tôùi haïn : 0,265lít/mol Tyû troïng tôùi haïn : 0,324g/ml VA coù theå hoøa tan trong nhieàu chaát höõu cô nhöng vôùi nöôùc noù hoøa tan raát haïn cheá. ÔÛ 200C dung dòch baõo hoøa VA trong nöôùc chieám 2 ÷ 2,5% veà khoái löôïng nhöng cuõng taïi nhieät ñoä ñoù dung dòch baõo hoøa cuûa nöôùc trong VA chieám 0,9 ÷ 1% nöôùc. Taïi 500C khaû naêng hoøa tan cuûa VA trong nöôùc taêng leân 0,1% so vôùi khaû naêng hoøa tan taïi nhieät ñoä 200C nhöng ngöôïc laïi khaû naêng hoøa tan cuûa nöôùc trong VA laïi taêng leân gaáp ñoâi khoaûng 2%. VA coøn coù khaû naêng taïo hoãn hôïp ñaúng phí vôùi moät soá chaát nhö: nöôùc, metanol, 2− propanol, xyclohexan, heptan. Baûng 10: Hoãn hôïp ñaúng phí cuûa VA vôùi moät soá chaát.[8]

Caáu töû ñaúng phí Ñieåm ñaúng phí,0C Thaønh phaàn VA,%(k.löôïng) Nöôùc Metanol 2−propanol

66,0 58,9 70,8

92,7 63,4 77,6



Xyclohexan Heptan

67,4 72,0

61,3 83,5

III-Tính chaát hoùa hoïc:[2,6,8] Trong coâng thöùc caáu taïo cuûa VA coù lieân keát ñoâi trong phaân töû neân VA coù ñaày ñuû tính chaát qua troïng cuûa hôïp chaát hyñrocacbon khoâng no nhö:

Phaûn öùng coäng. Phaûn öùng oxi hoùa. Phaûn öùng truøng hôïp, ñoàng truøng hôïp.

1-Phaûn öùng coäng: Coäng halogen (Cl2,Br2):

Coäng vôùi HX (HCl,HBr): taïo thaønh 1 hay 2− halogen etyl axetat.

Coäng röôïu ROH: −VA taùc duïng vôùi röôïu trong moâi tröôøng kieàm. −VA taùc duïng vôùi röôïu trong moâi tröôøng axit. −VA taùc duïng vôùi röôïu trong moâi tröôøng axit maïnh vaø xuùc taùc laø muoái thuûy ngaân.

CH2 = CHOCOCH3 + Cl2 ClCH2 − CHCl Diclorua etyl axetat

OCOCH3

CH3 − CH − Cl CH2 = CHOCOCH3 + HCl 1-Clorua etyl axetat ClCH2 − CH2 2- Clorua etyl axetat

OCOCH3

OCOCH3

CH2 = CHOCOCH3 + ROH CH3CHO + CH3COOR Hieäu suaát 90%

KOH

OR CH2 = CHOCOCH3 + ROH CH3 − CH + CH3 − CH − O − R OR OCOCH3

HgOBF3 BF3

Hieäu suaát 90%

CH2 = CHOCOCH3 + ROH CH3COOR + CH3 − CH + CH3 −CH − OR OR

H2SO4OR

OCOCH3



Coäng hôïp chaát xianua:

Coäng vôùi phenol:

Coäng vôùi metanal:

Coäng vôùi clorua nitranyl:

Coäng vôùi anñehit nitô:

Coäng vôùi axit axetic:

Coäng vôùi cacbon tetraclorua (CCl4):

Coäng vôùi CCl3Br:

Coäng vôùi mecaptan:

Coäng vôùi NH3: −Phaûn öùng xaûy ra ôû nhieät ñoä phoøng:

CH2 = CHOCOCH3 + CH3 − CH − CN CH3 − CH − CN + CH3CHO OH OCOCH3

OH−

OH

OHCH = CH2

H+

CH2 = CHOCOCH3 + + CH3COOH

CH2 = CHOCOCH3 + HCHO CH2 = CH − CHO + CH3COOH

H+ H3PO4

CH2 = CHOCOCH3 + Cl − N = O CH2 − CH − OCOCH3 Cl N = O

CH2 = CHOCOCH3 + O = N − O − N =O CH2 − CH − OCOCH3

NO2 N = O CH2 = CHOCOCH3 + CH3COOH CH2 = CHOCOCH3 + CH3COOH CH3CHO + (CH3CO)2O

H+

CH3 − CH

OCOCH3

OCOCH3 PdCl2 CH3COONa

CH2 = CHOCOCH3 + CCl4 Cl3C[CH2CH(OCOCH3)]nCl

Bz2O2

CH2 = CHOCOCH3 + CCl3Br Cl3CCH2 − CHBr OCOCH3 CH2 = CHOCOCH3 + C4H9SH C4H9SCH2CH2

OCOCH3

BF3

CH2 = CHOCOCH3 + NH3 CH3CH(OH)NH2 + CH3CONH2



−Phaûn öùng xaûy ra ôû 1300C vaø xuùc taùc CH3OH:

Coäng vôùi ñibutyl amin:

Coäng vôùi etanal:

Phaûn öùng coäng vôùi axetyl clorua ñeå taïo thaønh axetyl axeton vôùi xuùc taùc AlCl3.

Phaûn öùng coäng taïo voøng:

. 2- Phaûn öùng oxy hoùa:

VA bò oxy hoùa bôûi hyñropeoxit H2O2 döôùi taùc duïng cuûa xuùc taùc Osmi tetraoxit taïo thaønh glycol alñehit.

VA döôùi taùc duïng cuûa chaát oxy hoùa maïnh KMnO4 coù maët kieàm KOH taïo thaønh axetat etylenglycol. 3-Phaûn öùng truøng hôïp:

4CH2 = CHOCOCH3 + 5NH3 + 4CH3CONH2 + 4H2O

N CH3

H5C2

Hieäu suaát 10% Hieäu suaát 75%

CH3OH1300C

CH2 = CHOCOCH3 + (C4H9)2NH (C4H9)2NCH2CH2

OCOCH3Hieäu suaát 50%

CH2 = CHOCOCH3 + 2CH3CHO CH3 − CH − CH2 − CH − OCOCH3

CH

CH3

O O

Na

Axetyl aldoxan

CH2 = CHOCOCH3 + CH3COCl

CH3COCH2COCH3 + HCOCl Axetyl axeton Clorua Fomyl

AlCl3

CH2 = CHOCOCH3 + CH2 − CH2 − CHOCOCH3

CH2

CH2 = CHOCOCH3 + 2KMnO4 + 2KOH CH2 − CH OCOCH3 + 2K2MnO4

OH OH

OsO4CH2 = CHOCOCH3 + H2O2 HOCH2CHO + CH3COOH



Phaûn öùng quan troïng nhaát cuûa VA laø phaûn öùng truøng hôïp theo cô cheá goác töï do. Quùa trình truøng hôïp coù theå ñöôïc khôi maøo baèng caùc hôïp chaát hyñroxyl cuûa caùc chaát thôm, caùc hôïp chaát nitro, amin, oxy, muoái ñoàng, caùc polyolefin coù noái ñoâi lieân hôïp, sunfua...VA nguyeân chaát ôû nhieät ñoä thöôøng truøng hôïp raát chaäm,nhöng neáu coù taùc duïng cuûa aùnh saùng hay caùc peoxit thì phaûn öùng truøng hôïp xaûy ra nhanh. VA truøng hôïp cho polyvinyl axetat (PVA). PVA laø moät chaát deûo raát coù giaù trò. nCH2=CHOCOCH3 [− CH2 − CH −]n PVA duøng ñeå saûn xuaát sôn coù ñoä baùm dính cao, ñeå cheá bieán beà maët da vaø vaûi...Töø PVA coù theå ñieàu cheá ra röôïu polyvinilic baèng caùch cho PVA taùc duïng vôùi kieàm hoaëc axit trong moâi tröôøng röôïu ROH.

Röôïu polyvinilic laø baùn saûn phaåm duøng ñeå saûn xuaát sôïi vinylon, keo daùn... 4-Phaûn öùng ñoàng truøng hôïp: Vôùi noái ñoâi trong phaân töû VA coù theå tham gia vaøo moät soá phaûn öùng ñoàng truøng hôïp vôùi caùc monome khaùc taïo ra copolyme coù nhieàu öùng duïng trong thöïc teá nhö:axit acrylic, acrynonitril, vinyl clorua, styren,anhyñrit maleic, ...Ví duï nhö khi ñoàng truøng hôïp VA vôùi vinyl clorua thu ñöôïc loaïi chaát deûo vinilic, loaïi chaát deûo naøy duøng laøm maøng moûng, sôn, vaät lieäu taåm ngaám... 5-Phaûn öùng thuûy phaân VA, PVA:

CH2 − CH − CH2 − CH − CH2 − CH CH2 − CH − CH2 − CH − CH2 − CH + CH3COOR

OCOCH3 OCOCH3 OCOCH3

H+ hoaëc OH− ROH

OH OH OH

nCH2 = CHOCOCH3 + nCH2 = CH [− CH2 − CH − CH2 − CH −]n

OCOCH3 ClCl

OCOCH3



Phaûn öùng thuûy phaân VA khoâng taïo ra röôïu nhö caùc phaûn öùng thuûy phaân este khaùc vì saûn phaåm taïo ra khoâng beàn chuyeån ngay thaønh axetalñehit, xuùc taùc laø axit.

Khi thuûy phaân PVA trong moâi tröôøng axit thu ñöôïc röôïu polyvinilic. 6-Töø VA taïo ra caùc vinyl este khaùc: VA coøn coù theå söû duïng ñeå ñieàu cheá caùc vinyl este khaùc bôûi phaûn öùng trao ñoåi nhoùm vinyl vôùi goác axit khaùc. Xuùc taùc laø muoái cuûa Hg vaø moâi tröôøng axit. IV-Phaân loaïi, tieâu chuaån vaø baûo quaûn VA:[8] 1-Phaân loaïi: VA ñöôïc phaân laøm ba loaïi tuøy theo löôïng chaát öùc cheá ñöa vaøo. Chaát öùc cheá thöôøng duøng laø hyñroquinon hoaëc diphenyl amin.

Loaïi 1: Neáu VA ñöôïc ñem söû duïng ngay maø khoâng toàn chöùa thì löôïng hyñroquinon ñöa vaøo töø 3 ÷ 7ppm.

Loaïi 2: Neáu VA ñöôïc söû duïng sau 4 thaùng thì löôïng chaát öùc cheá ñöa vaøo öùng vôùi loaïi VA chöùa 12 ÷ 17ppm hyñroquinon.

Loaïi 3: ÖÙng vôùi chaát öùc cheá söû duïng laø diphenyl amin thì haøm löôïng 200÷ 300ppm. Loaïi naøy coù theå toàn chöùa trong thôøi gian daøi maø VA khoâng bò bieán chaát. Tröôùc khi söû duïng loaïi VA naøy ñeå truøng hôïp caàn phaûi loaïi boû chaát öùc cheá diphenyl anim, vôùi loaïi 1 vaø 2 thì ñieàu naøy khoâng caàn thieát. 2-Tieâu chuaån: VA thöông phaåm coù nhöõng tieâu chuaån sau:

Vinyl axetat,% : 99,8 ,min. Nhieät ñoä soâi,0C : 72,3 ÷ 73,0. Haøm löôïng axit axetic,% : 0,007 ,max. Haøm löôïng axetalñehit,% : 0,013 ,max. Haøm löôïng nöôùc,% : 0,04 ,max.

CH2 = CHOCOCH3 + H2O CH3COOH + CH3CHO

CH2 = CHOCOCH3 + RCOOH CH3COOH + CH2 = CHOCORHg2+

H+

[−CH2 − CH −]n + nH2O [ − CH2 − CH −]n + nCH3COOH OCOCH3

H+

OH



3-Baûo quaûn: VA thöôøng toàn chöùa vaø baûo quaûn trong caùc beå chöùa laøm baèng theùp cacbon, nhoâm, theùp traùng men, theùp khoâng gæ. Ngöôøi ta khoâng duøng vaät lieäu ñoàng laøm beå chöùa vì ñoàng deã laøm nhieãm maøu VA vaø laøm bieán chaát chaát öùc cheá. Trong quaù trình toàn chöùa vaø baûo quaûn caàn chuù yù giôùi haïn chaùy noå cuûa VA vôùi khoâng khí. Giôùi haïn chaùy noå cuûa hôi VA vôùi khoâng khí laø 2,6 ÷ 13,4% theå tích. Taïi nhieät ñoä thöôøng VA coù theå deã daøng taïo hoãn hôïp noå vôùi khoâng khí trong khoaûng khoâng gian beå chöùa. Ñeå ngaên chaën khaû naêng naøy ngöôøi ta cho theâm nitô vaøo beå chöùa. Khi baûo quaûn taát caû caùc ñöôøng oáng vaø beå chöùa ñöôïc noái ñaát vaø coù thieát bò phoøng choáng chaùy noå. Caùc nghieân cöùu ñeå chæ ra raèng söï öùc cheá khaû naêng bieán chaát cuûa VA taïo caùc phaûn öùng phuï trong khi baûo quaûn cuûa chaát öùc cheá hoaït ñoäng toát nhaát taïi nhieät ñoä thöôøng (< 1000F). Vôùi caùc beå chöùa VA noåi treân maët ñaát caàn phaûi laøm laïnh baèng nöôùc hoaëc ñöôïc sôn traéng beân ngoaøi ñeå giaûm nhieät ñoä beà maët beå trong muøa heø traùnh hieän töôïng chaùy noå vaø söï bieán chaát cuûa VA. Phaàân polyvinyl axetat seõ thu ñöôïc moät polyme raát thoâng duïng ñoù laø polyvinyl alcol, polyme naøy ñöôïc söû duïng laøm chaát nhuõ hoùa vaø laøm chaát taêng ñoä nhôùt cho dung dòch nöôùc. Thuûy phaân moät phaàn polyvinyl axetat seõ thu ñöôïc moät polyme deã taïo maøng, chaát naøy coù theå duøng laøm vaûi giaû da. Ngoaøi ra caùc copolyme cuûa vinyl axetat vôùi vinyl clorua vaø caùc monome khaùc cuõng ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong kyõ thuaät.



CHÖÔNG III: GIÔÙI THIEÄU CAÙC PHÖÔNG PHAÙP SAÛN XUAÁT VA

I-Giôùi thieäu chung:[8] Cho ñeán nay coù raát nhieàu phöông phaùp toång hôïp VA trong coâng nghieäp töø caùc nguoàn nguyeân lieäu khaùc nhau treân theá giôùi. Coù 3 phöông phaùp saûn xuaát VA chính nhö sau:

Phöông phaùp coå ñieån nhaát saûn xuaát VA laø cho CH3COOH phaûn öùng tröïc tieáp vôùi C2H2 treân xuùc taùc. Phaûn öùng thöïc hieän ôû pha loûng hay pha khí. Hieän nay trong saûn xuaát coâng nghieäp phöông phaùp naøy chæ duøng ôû pha khí. Phaûn öùng: CH3COOH + C2H2 CH2 = CHOCOCH3 molKj /1180

298 −=ΔΗ

Phöông phaùp hieän ñaïi ñang ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát treân theá giôùi laø oxy hoùa tröïc tieáp C2H4 vôùi CH3COOH coù xuùc taùc muoái Pd. Phaûn öùng thöïc hieän pha loûng hoaëc pha khí. Phaûn öùng: C2H4 + CH3COOH + 0,5O2 CH2 = CHOCOCH3 + H2O



molKj /1800298 −=ΔΗ

Phöông phaùp coøn laïi laø toång hôïp VA qua hai böôùc ( Haõng Celanese). - Anhydric axetic phaûn öùng vôùi axetaldehit ñeå taïo ra etyliden diaxetat. - Nhieät phaân etyliden diaxetat ñeå taïo ra VA vaø axit axetic. CH3CHO + (CH3CO)2O CH3CH(OCOCH3) CH3CH(OCOCH3)2 CH2 = CHOCOCH3 + CH3COOH Trong ñoù, phöông phaùp saûn xuaát VA töø etylen vôùi axit axetic vaø oxy ñöôïc söû duïng roäng raõi ôû vuøng Baéc Myõ. Coøn ôû Taây AÂu vaø ñaëc bieät laø Chaâu AÙ thì phöông phaùp saûn xuaát VA ñi töø axetylen vaø axit axetic ñöôïc söû duïng nhieàu hôn. Ngaøy nay cuøng vôùi söï phaùt trieån maïnh cuûa coâng nghieäp vaø nhu caàu söû duïng VA vaøo neàn kinh teá caøng cao. Neân quaù trình toång hôïp VA trong pha loûng cuõng ít ñöôïc söû duïng vaø daàn ñöôïc thay theá baèng caùc phöông phaùp saûn xuaát trong pha khí. Bôûi vì phöông phaùp tieán haønh trong pha loûng thöôøng cho hieäu suaát thaáp, gaây hao toán xuùc taùc, xuùc taùc ñoäc vaø gaây aên noøm, phaù hoûng thieát bò. Beân caïch ñoù nghaønh toång hôïp höõu cô coù xu höôùng söû duïng nguyeân lieäu deû tieàn hôn nhö thay C2H2 raát ñaét tieàn baèng C2H4 ñeå naâng cao hieäu quaû kinh teá. II-Phöông phaùp toång hôïp VA töø etylen vaø axit axetic: [6,8,15] Ngaøy nay giaù thaønh cuûa axetylen ñaét neân treân theá giôùi coù xu höôùng tìm ra nhöõng phöông phaùp saûn xuaát VA cho hieäu suaát cao töông ñöông vôùi phöông phaùp saûn xuaát VA töø axetylen vaø axit axetic trong pha khí nhöng söû duïng nguyeân lieäu ñaàu vaøo coù giaù thaønh reû hôn, deã saûn xuaát hôn. Moät trong nhöõng phöông phaùp môùi ñöôïc söû duïng gaàn nay laø toång hôïp VA töø etylen vaø axit axetic. Theo tính toaùn cuûa caùc nhaø saûn xuaát thì vieäc thay theá axetylen baèng etylen trong coâng nghieäp toång hôïp VA seõ tieát kieäm hôn 20% giaù thaønh saûn xuaát. Phöông phaùp naøy tieán haønh ôû caùc haõng:

Tieán haønh trong pha loûng vôùi coâng ngheä cuûa caùc haõng Hoechst (Ñöùc); ICI (Anh); Nippon Gosei (Nhaät Baûn)…



Pd2+

Tieán haønh trong pha khí vôùi coâng ngheä cuûa caùc haõng Bayer-Hoechst (Ñöùc); USI Chemicals… Phöông phaùp toång hôïp VA töø etylen vaø axit axetic döïa vaøo phaûn öùng oxy hoùa keât hôïp etylen vôùi axit axetic söû duïng xuùc taùc muoái Paladi. CH3COOH + C2H4 + 0,5O2 CH2 = CHOCOCH3 + H2O molKj /1800

298 −=ΔΗ

Phaûn öùng naøy tieán haønh trong pha loûng hay khí. Nhöng duø tieán haønh trong pha naøo cuõng theâm moät löôïng muoái Cu2+ ( Vôùi noàng ñoä [Cu2+] >> [Pd2+]) vaøo xuùc taùc ñeå thuùc ñaåy söï oxy hoùa Pd0 thaønh Pd2+, khi theâm muoái Cu2+ vaøo thì noù seõ oxy hoùa Pd vaø trôû veà Cu+. Cu+ raát deã bò oxy hoùa bôûi O2 thaønh Cu2+. Pd0 + 2Cu2+ Pd 2+ + 2Cu+ 2Cu+ + 0,5O2 + 2H+ 2Cu2+ + H2O Caû hai phaûn öùng ñeàu xaûy ra maõnh lieät trong moâi tröôøng axit, trong ñoù PdCl2 naèm ôû daïng H2PdCl4. Cô cheá phaûn öùng bao goàm caùc giai ñoaïn taïo phöùc trung gian töø PdCl2, C2H4, H2O vaø söï chuyeån hoùa noäi phaân töû cuûa caùc phöùc naøy: [10]

1-Coâng ngheä toång hôïp VA töø C2H4 vaø CH3COOH trong pha loûng :(Haõng ICI) [6,8,15] Coâng ngheä toång hôïp VA töø etylen vaø axit axetic trong pha loûng ñöôïc phaùt minh bôûi haõng Hoechst (Ñöùc); ICI (Anh); nippon Goùei (Nhaät Baûn) vaø ñöôïc ICI aùp duïng vaøo saûn xuaát thöông maïi vôùi quy moâ lôùn taïi Anh, Myõ trong moät vaøi naêm gaàn ñaây saûn löôïng laø 100 pound/naêm.

[PdCl4] 2 − [PdCl3(C2H4)] − [PdCl3(OAc)] 2− Cis[PdCl2(OAc)(C2H4)] −

+C2H4

+Cl −

+C2H4

+Cl −

+OAc− +Cl − +OAc− +Cl −



1.1-Caùc phaûn öùng chính xaûy ra trong quaù trình: CH2 = CH2 + CH3COOH + PdCl2 CH2 = CHOCOCH3 +Pd + 2HCl CH2 = CH2 + H2O + PdCl2 CH3CHO + Pd + 2HCl Pd + 2CuCl2 PdCl2 + 2CuCl 2CuCl + 2HCl + 0,5O2 2CuCl2 + H2O 1.2-Caùc thoâng soá kyõ thuaät cuûa quaù trình: Quaù trình tieán haønh ôû nhieät ñoä 100 ÷ 1300C, aùp suaát 30atm, thaønh phaàn oxy vaø khí etylen naèm trong giôùi haïn noå: 94,5% ñoái vôùi etylen vaø 5,5% ñoái vôùi oxy. Saûn phaåm VA vaø axetaldehit ñöôïc taùch töø khí saûn phaåm bôûi moät daõy caùc coät chöng caát. Axit axetic vaø H2O cuõng ñöôïc ñöa vaøo thieát bò phaûn öùng, tyû leä H2O trong dung dòch xuùc taùc xaùc ñònh tyû leä axetaldehit taïo thaønh VA. Tyû leä saûn phaåm theo phaàn mol cuûa axetaldehit treân VA toái öu laø 1:14. Xuùc taùc PdCl2, CuCl2 trong moâi tröôøng axit axetic coù theâm muoái axetat natri hoaëc muoái clorua ñeå taêng ñoä hoaït ñoäng cuûa xuùc taùc. Dung dòch xuùc taùc coù chöùa caùc muoái Pd vôùi noàng ñoä 30 ÷ 50mg Pd2+/l vaø muoái dung dòch noàng ñoä 3 ÷ 6g Cu2+/l. Toång hieäu suaát cuûa quaù trình ñaït 90% tính theo C2H4 vaø 95% tính theo CH3COOH. Caùc thieát bò duøng cho quaù trình laøm baèng vaät lieäu titan…ñeå traùnh söï aên moøn do trong saûn xuaát phaûn öùng coù axit HCl. Tuy nhieân ñaây laø nhöõng vaät lieäu ñaét tieàn vaø do ñoù noù laøm cho toång chi phí toaøn boä quaù trình cao hôn khoaûng 50% so vôùi quaù trình toång hôïp VA töø C2H2 vaø axit axetic trong pha khí. Quaù trình toång hôïp VA töø etylen vaø CH3COOH trong pha loûng ngoaøi sinh ra saûn phaåm chính VA coøn coù saûn phaåm phuï: etyliden diaxetat, axetaldehit (do sinh ra nöôùc neân tích tuï cuûa nöôùc taïo thaønh axetaldehit), n-C4H8 (do dime C2H4), CO2, axit fomic, axit oxalic (C2H2O4)… 1.3-Sô ñoà coâng ngheä saûn xuaát VA töø etylen trong pha loûng cuûa haõng ICI : (Hình 1)



Hoãn hôïp khí goàm 30% theå tích etylen vaø 70% theå tích oxy cuøng vôùi axit axetic (löôïng môùi troän vôùi löôïng hoài löu) ñöôïc ñöa vaøo thieát bò phaûn öùng (1), thieát bò phaûn öùng laøm vieäc ôû nhieät ñoä 100 ÷ 1300C, aùp suaát 30atm. Saûn phaåm taïo thaønh goàm coù VA, CH3CHO, H2O, CH3COOH vaø hoãn hôïp oxy-etylen ñöôïc ñöa ra khoûi thieát bò phaûn öùng (1) vaøo thieát bò ngöng tuï (2), sau ñoù ñöôïc ñöa vaøo thieát bò phaân ly (3). Phaàn hoãn hôïp khí hoài löu seõ ñöôïc daãn qua thaùp haáp thuï (4) vaø thaùp nhaû haáp thuï (5) ñeå loaïi boû khí CO2. Coøn phaàn hoãn hôïp loûng seõ ñöôïc ñöa vaøo thaùp (7) ñeå taùch CH3COOH vaø löôïng CH3COOH naøy ñöôïc hoài löu trôû laïi thieát bò phaûn öùng (1). Hoãn hôïp loûng sau khi ra khoûi thaùp (7) ñöôïc ñöa sang thaùp taùch axetaldehit (8) ñeå taùch CH3COOH. Hoãn hôïp sau khi ra khoûi thaùp (8) goàm hai phaàn:

Phaàn hoãn hôïp ñi ra töø ñænh thaùp (8) ñöôïc ñöa sang thaùp haáp thuï CH3CHO (11), ôû ñaây caùc chaát nheï seõ ñöôïc taùch ra ôû ñænh thaùp coøn hoãn hôïp ôû ñaùy thaùp ñöôïc ñöa sang thaùp chöng phaân ñoaïn CH3CHO (12) ñeå thu hoài CH3CHO ôû ñænh thaùp. Coøn laïi H2O ôû ñaùy thaùp moät phaàn qua bôm (6) bôm ra ngoaøi, moät phaàn qua thieát bò ñun noùng (14) trôû laïi thaùp.

Phaàn hoãn hôïp ñi ra ôû ñaùy thaùp (8) moät phaàn hoài löu ñaùy thaùp, moät phaàn qua bôm (6) ñöa sang thieát bò phaân ly (3) ñeå loaïi moät phaàn H2O. Sau ñoù hoãn hôïp tieáp tuïc ñöôïc ñöa sang thaùp taùch H2O (9) vaø thaùp chöng phaân ñoaïn VA (10), ôû ñænh thaùp (10) seõ thu ñöôïc VA, coøn ôû ñaùy thaùp laø caùc chaát naëng qua bôm (6) bôm ra ngoaøi, moät phaàn hoài löu ñaùy thaùp qua thieát bò ñun noùng ñaùy thaùp. Caàn ñieàu chænh löôïng nöôùc trong dung dòch xuùc taùc thì coù theå haïn cheá ñöôïc löôïng axetaldehit sinh ra, töùc laø ñieàu chænh ñöôïc tyû leä giöõa axetaldehit vaø VA trong saûn phaåm taïo thaønh.



Teân

thie

át bò

STT1

Thie

át bò p

haûn

öùng

2Th

ieát b

ò ngö

ng tu

ï

3Th

ieát b

ò pha

ân ly

456B

ôm

7

Thaùp

nha

õ haáp

thuï

CO

2

8

Thaùp

taùch

CH

3CO

OH

9Th

aùp ta

ùch C

H3C

HO

1011

Thaùp

taùch

nöô

ùc

12

Thaùp

taùch

VA

13

Thaùp

haáp

thuï

CH

3CH

O

14

Thaùp

chö

ng c

aát C

H3C

HO

14Th

aùp h

aáp th

uï C

O2

Thie

át bò n

eùn k

hí

Thie

át bò ñ

un n

oùng

ñaùy

thaùp

6

C2H

4 tua

àn ho

aøn 2

22

2

14

1414

14

2

14O

xyEthy

len

Axi

t axe

tic

Vyn

ylax

etat

Nöô

ùc

Saûn

phaåm

naën

gN

öôùc

Axe

tald

ehyt

Saûn

phaåm

nhe

ï

Khí

thaûi

CO

2

CH3COOH tuaàn hoaøn

Nöô

ùc

1

2

34

5

1211

109

87

3

13

Hìn

h 1:

SÔ

ÑO

À CO

ÂNG

NG

HEÄ

TO

ÅNG

HÔ

ÏP V

A T

ÖØ E

TYLE

N, A

XIT

AX

ETIC

TR

ON

G P

HA

LO

ÛNG

[Haõn

g IC

I]



2- Coâng ngheä toång hôïp VA töø etylen vaø axit axetic trong pha khí ( Haõng USI Chemicals): [6,8,15] Quaù trình toång hôïp VA töø etylen vaø axit axetic trong pha khí ñaõ ñöôïc phaùt trieån bôûi caùc haõng USI Chemicals taïi Myõ vaø haõng Bayer taïi Ñöùc. Hieän nay, quaù trình naøy ñöôïc haõng Celanese taïi Myõ söû duïng ñeå saûn xuaát VA vôùi coâng suaát 200 trieäu pound/name, vaø haõng Bayer saûn xuaát vôùi coâng suaát 300 trieäu pound/name. Caû hai haõng USI Chemicals vaø Bayer ñaõ cho phaùp 6 coâng ty ôû Nhaät söû duïng coâng ngheä cuûa haõng ñeå laép ñaët day truyeàn thieát bò saûn xuaát VA vôùi coâng suaát 512 trieäu pound/name. 2.1-Caùc thoâng soá kyõ thuaät cuûa qua trình: Coâng ngheä toång hôïp VA trong pha khí ñöôïc thöïc hieän vôùi xuùc taùc dò theå Pd/SiO2 hoaëc Pd/Al2O3 hoaëc alumosilicat vôùi phuï gia laø axetat natri coù chöa moät löôïng muoái ñoàng nhaèm thöïc hieän chöùc naêng chaát mang thuùc ñaåy söï oxy hoùa Pd thaønh Pd2+. Phaûn öùng: Pd + 0,5O2 + 2CH3COOH Pd 2+ + H2O + 2CH3COO −

Pd 2+ + CH2 = CH2 + CH3COOH Pd + CH2 = CHOCOCH3 + 2H+

Quaù trình tieán haønh ôû 175 ÷ 2000C, aùp suaát 70 ÷ 140 Psi baèng caùch cho hoãn hôïp caùc chaát phaûn öùng qua lôùp xuùc taùc dò theå trong thieát bò phaûn öùng oáng chuøm. Taùc nhaân oxy hoùa baét buoäc söû duïng oxy. Hoãn hôïp ban ñaàu ñöa vaøo thieát bò phaûn öùng goàm etylen, hôi axit axetic, oxy vôùi tyû leä theå tich laàn löôït 8:4:1 vaø ñoä chuyeån hoùa cuûa chuùng sau khi qua thieát bò phaûn öùng ñoái vôùi etylen laø 10%, axit axetic laø 20%, oxy laø 60 ÷ 70%, hieäu suaát ñöôïc VA töø 91 ÷ 95%. Etylen ôû aùp suaát khoaûng 5 ÷ 10 atm ñöôïc baõo hoøa cuøng vôùi axit axetic ôû 1200C vaø ñöôïc gia nhieät tröôùc khi cho vaøo thieát bò phaûn öùng. Oxy theâm vaøo tröôùc khi cho vaøo thieát bò phaûn öùng, löôïng oxy cho vaøo ñöôïc giôùi haïn ñeå traùnh giôùi haïn noå. Caùc khí phaûn öùng treân xuùc taùc Pd 0,1 ÷ 2%. Saûn phaåm phuï chuû yeáu laø CO2 do khoaûng 10% etylen tham gia phaûn öùng chuyeån hoùa thaønh CO2 vaø caùc hôïp chaát coøn laïi nhö CH3CHO, etyliden diaxetat…chieám khoaûng 1%.



2.2-Sô ñoà coâng ngheä saûn xuaát VA töø etylen vaø axit axetic trong pha khí cuûa haõng USI ( Hình 2): Hoãn hôïp goàm etylen môùi vaø etylen hoài löu cuøng vôùi axit axetic, oxy ñöôïc ñun noùng tröôùc khi co vaøo thieát bò oáng chuøm (1) leân 1200C, duy trì nhieät ñoä trong thieát bò (1) laø 175 ÷ 2000C, aùp suaát 70 ÷ 140 Psi vôùi xuùc taùc ñöôïc ñaët coá ñònh trong caùc oáng. Hoãn hôïp saûn phaåm sau ñoù ñöôïc laøm laïnh ôû (2) vaø ñi vaøo thieát bò phaân ly (3) nhaèm taùch rieâng pha loûng, pha khí. Tieáp theo pha khí ñöôïc qua maùy taêng theá (4) vaøo thaùp (5) ñeå röûa vôùi propylene glycol, hoãn hôïp ñi ra töø thaùp (5) ñöôïc ñöa vaøo thaùp nhaû haáp thuï (6) nhaèm taùch VA ra. Coøn hoãn hôïp ñi ra töø ñænh thaùp (5) ñöôïc röûa qua thaùp röûa cacbonat noùng (7). Khí thoaùt ra ôû ñænh thaùp (7) laø etylen ñöôïc tuaàn hoaøn trôû laïi thieát bò phaûn öùng (1), coøn hoãn hôïp ôû ñaùy thaùp (7) ñöôïc ñöa qua thaùp nhaû haáp thuï (6) nhaèm taùch vaø loaïi boû CO2. Veà pha loûng, sau khi ra khoûi thieát bò (6) ñöôïc laøm laïnh, cuøng vôùi hoãn hôïp loûng töø thieát bò (3) ñöa sang thaùp chöng caát ñaúng phí (8). Hoãn hôïp ñi ra töø ñænh thaùp (8) ñöôïc ñöa sang thaùp chöng caát phaân ñoaïn VA (9), taïi nay thu ñöôïc caùc phaân ñoaïn nheï töø ñænh thaùp vaø VA. Hoãn hôïp ñitöø ñaùy thaùp (8) ñöa sang thaùp chöng caát phaân ñoaïn CH3COOH (10), axit axetic thoaùt ra töø ñænh thaùp ñöôïc bôm (11) bôm tuaàn hoaøn laïi thieát bò phaûn öùng (1), coøn ñaùy laø caùc chaát caën naëng, cuøng vôùi caën naëng ôû ñaùy thaùp (9) ñöa ra ngoaøi.



1.Th

ieát b

ò pha

ûn öùn

g

Thie

át bò l

aøm la

ïnh2.

Thie

át bò p

haân

ly3.

Maùy

taêng

theá

4.

Thaùp

röûa

baèng

gly

con

5.

Thaùp

gia

ûi haáp

6.

Thaùp

röûa

baèng

cac

bona

t noùn

g7.

Thaùp

chö

ng c

aát ñ

aúng

phí

8.

Thaùp

chö

ng p

haân

ñoaïn

V.A

9.

Thaùp

chö

ng p

haân

ñoaïn

CH

3CO

OH

10.

Bôm

11.

Thie

át bò ñ

un n

oùng

ñaùy

thaùp

12.

Thuøn

g ch

öùa13

.

Hìn

h 2:

QU

AÙ T

RÌN

H T

OÅN

G H

ÔÏP

VIN

YL

AX

XET

AL

TÖØ E

TYLE

N V

AØ

AX

IT A

XET

IC T

RO

NG

PH

A K

HÍ C

UÛA

HA

ÕNG

USI

CH

EMIC

AL

15

67

6

3

24

2

22

2

1313

109

8

3

12

11

1211

12

CO

2

CH

3CO

OH

C2H

4

O2

Khí

hoài

löu


H2O

VA

Saûn

phaåm

nheï

Saûn

phaåm

naën

g

12



III-Phöông phaùp toång hôïp VA töø axetylen vaø axit axetic: [8,15] Quaù trình toång hôïp VA töø axetylen vaø axit axetic baét ñaàu phaùt trieån trong pha loûng vaøo naêm 1912. Nhöng coâng ngheä chính laø ôû pha hôi, vaø ñöôïc öùng duïng bôûi haõng Wacker (Naêm 1932). Quaù trình saûn xuaát VA töø C2H2 vaø CH3COOH ôû pha loûng hay pha hôi ñeàu döïa vaøo phaûn öùng toûa nhieät: C2H2 + CH3COOH CH2 = CHOCOCH3

VA chuû yeáu ñöôïc saûn xuaát döïa vaøo phaûn öùng naøy. 1-Coâng ngheä toång hôïp VA töø C2H2 vaø CH3COOH trong pha loûng: [2,6,15] Phaûn öùng chính: CH3COOH + CH ≡ CH CH2= CHOCOCH3 molKcal /3,280

298 −=ΔΗ

Phaûn öùng phuï: CH2 = CHOCOCH3 + CH3COOH CH3CH(OCOCH3)2

molKcal /2,60298 +=ΔΗ

Nhö vaäy ngoaøi saûn phaåm chính laø VA, quaù trình coøn taïo ra saûn phaåm phuï laø etyliden diaxetat vaø caùc saûn phaåm khaùc. Do ñoù ñeå naâng cao hieäu suaát saûn phaåm chính caàn phaûi haïn cheá taïo thaønh saûn phaåm phuï baèng caùc bieän phaùp sau: - Taùch nhanh VA ra khoûi vuøng phaûn öùng. - Pha loaõng dung dòch phaûn öùng baèng nhöõng chaát coù taùc duïng vôùi CH3COOH dö ñeå giaûm bôùt söï taùc duïng cuûa axit axetic vôùi VA. - Khoáng cheá nhieät ñoä nhoû hôn nhieät ñoä taïo thaønh etyliden diaxetat. 1.1-Cô cheá:

1.2-Xuùc taùc: Xuùc taùc duøng ñeå saûn xuaát VA trong pha loûng laø muoái thuûy ngaân cuûa caùc axit voâ cô khaùc nhau: axit sunfuric, axit photphoric…Xuùc taùc coù hoaït tính toát

CH ≡ CH + HgSO4 HC = CH HC = CH + CH3COOH HgSO4 + CH2 = CHOCOCH3

HgSO4

HgSO4



nhaát trong quaù trình laø HgO + CH3COOH vaø oleum ôû nhieät ñoä thöôøng. Ñeå giaûm bôùt saûn phaåm phuï ngöôøi ta duøng moät soá xuùc taùc khaùc nhö caùc sunfoaxit höõu cô vaø caùc muoái thuûy ngaân cuûa chuùng, cho theâm chaát trôï xuùc taùc nhö BF3…caùc chaát naøy laøm taêng hoaït tính xuùc taùc, taêng ñoä choïn loïc vaø giaûm nhieät ñoä quaù trình. ÔÛ moät soá nöôùc duøng xuùc taùc coù thaønh phaàn nhö sau ( tính cho 1 Kg axit axetic): HgO = 4 (g); BF3 = 1 ÷ 1,5 (g); HF = 0,5 (g). Sau moät thôøi gian laøm vieäc xuùc taùc bò maát hoaït tính vaø caàn phaûi taùi sinh. 1.3-Nhieät ñoä: Nhieät ñoä laø moät yeáu toá quan troïng aûnh höôûng raát lôùn tôùi hieäu suaát cuûa VA. Nhieät ñoä thöôøng ñöôïc duy trì töø 60 ÷ 800C. Nhieät ñoä caøng cao thì phaûn öùng taïo ra saûn phaåm phuï caøng nhieàu nhö: etyliden diaxetat, axetaldehit, nöôùc…Do ñoù khoâng neân thöïc hieän phaûn öùng lôùn hôn 800C. Neáu nhieät ñoä quaù thaáp, vaän toác phaûn öùng nhoû, löôïng VA taïo thaønh seõ bò giöõ laïi trong dung dòch thöïc hieän caùc phaûn öùng thöù caáp khaùc nhö phaûn öùng truøng hôïp, phaûn öùng coäng…Vôùi xuùc taùc HgSO4 thì duy trì 60 ÷ 650C. 1.4-AÙp suaát: Quaù trình toång hôïp VA trong pha loûng tieán haønh ôû aùp suaát thaáp 0,1 ÷ 0,2.106 Pa. 1.5-Vaän toác axetylen: Vaän toác axetylen thoåi vaøo dung dòch phaûn öùng phaûi töông ñoái lôùn ñeå nay nhanh VA ra khoûi dung dòch phaûn öùng. Vì vaäy phaûi cho C2H2 dö vaø moät löôïng C2H2 chöa phaûn öùng ñöôïc tuaàn hoaøn laïi. Ñieàu kieän toát nhaát cho quaù trình toång hôïp VA töø C2H2 trong pha loûng laø ñöa C2H2 ôû nhieät ñoä 450C vôùi toác ñoä 0,8 lít/phuùt vaøo 240g axit axetic ôû daïng huyeàn phuø vôùi 10g HgO, 5g Fe2O3 vaø 4g H2SO4. 1.6-Ñoä saïch C2H2 vaø CH3COOH: C2H2 vaø CH3COOH phaûi khoâ vaø saïch, vì neáu coù nöôùc thì C2H2 seõ taùc duïng vôùi CH3COOH taïo thaønh axetaldehit. Trong C2H2 phaûi khoâng coù caùc hôïp chaát chöùa löu huyønh, photpho, arsenic…vì noa laø nhöõng chaát laøm ngoä ñoäc xuùc taùc.



1.7-Sô ñoà coâng ngheä saûn xuaát VA töø axetylen vaø axit axetic trong pha loûng: (Hình 3) 1. Thieát bò phaûn öùng; 2. Quaït gioù: 3. Thieát bò ngöng tuï hoài löu; 4. Thieát bò laøm laïnh baèng nöôùc; 5. Thieát bò laøm laïnh baèng nöôùc muoái; 6. Thieát bò troän xuùc taùc; 7. Thuøng chöa VA thoâ; Hoãn hôïp axit axetic vaø anhydrite axetic ñöôïc ñöa vaøo thieát bò troän xuùc taùc (6), nhôø ñoù maø xuùc taùc muoái thuûy ngaân hoaëc photpho seõ ñöôïc phaân taùch ñeàu trong hoãn hôïp axit axetic vaø anhydrite axetic. Sau ñoù hoãn hôïp naøy ñöa tôùi thieát bò phaûn öùng (1). Axetylen ñöôïc thoåi vaøo thieát bò (1) töø döôùi lean baèng quaït gioù (2), nhieät ñoä trong thieát bò phaûn öùng ñöôïc giöõ ôû 75 ÷ 800C. Saûn phaåm VA taïo thaønh cuøng vôùi C2H2 chöa phaûn öùng vaø caùc saûn phaåm phuï khaùc thoaùt ra ôû ñaùy thieát bò (1) ñöôïc ñöa tôùi thieát bò ngöng tuï hoài löu (3), thieát bò (3) duy trì nhieät ñoä 67 ÷ 740C ñeå ngöng tuï caùc chaát coù nhieät ñoä soâi cao. Sau ñoù VA thoâ ñöôïc phaân taùch bôûi quaù trình laøm saïch baèng hôi nöôùc trong thieát bò (4), vaø tieáp tuïc laøm saïch baèng nöôùc muoái trong thieát bò (5). VA thoâ ñöôïc ñöa vaøo thaùp chöng caát ñeå thu ñöôïc VA tinh khieát. C2H2 chöa phaûn öùng ñöôïc tuaàn hoaøn trôû laïi troän vôùi C2H2 môùi ñeå ñi vaøo thieát bò phaûn öùng (1).

Heä huyeàn phuø CH3COOH/HgO Oleum

C2H2 tuaàn hoaøn

C2H2

Nöôùc Nöôùc muoái

6

1

5 3 4

7

Daàu taûi nhieät

2

Khí thaûi

Nöôùc



Nhaän xeùt: Quùa trình toång hôïp VA töø C2H2 vaø CH3COOH trong pha loûng öu ñieåm laø voán ñaàu tö cho daây truyeàn thieát bò thaáp. Tuy nhieân coù nhöôïc ñieåm laø tieâu toán nhieàu xuùc taùc HgO (löôïng VA taïo thaønh baêng löôïng nöôùc tieâu toán), xuùc taùc raát ñoäc vaø coù tính aên moøn thieát bò, löôïng VA taïo thaønh thaáp (theo lyù thuyeát laø 75% tính theo CH3COOH vaø 80% tính theo C2H2). Löôïng etyliden diaxetat taïo thaønh töông ñoái nhieàu do VA bò ngöng tuï trong thieát bò phaûn öùng vaø taùc duïng vôùi CH3COOH, khoâng nhöõng theá khi VA bò ngöng tuï seõ taïo ra polyme trong thieát bò phaûn öùng. 2-Coâng ngheä toång hôïp VA töø axetylen vaø axit axetic trong pha khí: [2,15] Ñeå khaéc phuïc nhöõng nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp toång hôïp VA trong pha loûng ngöôøi ta tieán haønh toång hôïp VA trong pha khí. Phaûn öùng chính: CH3COOH + CH ≡ CH CH2 = CHOCOCH3 molKj /1180

298 −=ΔΗ

2.1-Cô cheá phaûn öùng: Cô cheá phaûn öùng C2H2 vôùi CH3COOH trong pha khí coù xuùc taùc axetat Zn treân than hoaït tính bao goàm caùc giai ñoaïn haáp phuï hoùa hoïc C2H2 vôùi ion Zn2+ taïo thaønh phöùc π trung gian. Sau ñoù laø söï taán coâng cuûa phaân töû C2H2 ñaõ ñöôïc hoaït hoùa baèng ion axetat vaø cuoái cuøng laø taùc duïng vôùi CH3COOH taïo ra VA, hoaøn nguyeân laïi xuùc taùc. Phaûn öùng phuï: Ñaây laø quaù trình xuùc taùc dò theå, saûn phaåm chính laø VA. Nhöng vaãn coù nhöõng saûn phaåm phuï, ñoù laø VA tieáp tuïc keát hôïp vôùi CH3COOH taïo thaønh EDA. Do vaäy seõ xuaát hieän moät heä thoáng phaûn öùng song song noái tieáp.

Zn 2+(OCOCH3)−2 HC ≡ CH [CH = CHOCOCH3] Zn 2+(OCOCH3)2

− Zn2+(OCOCH3)− + CH2 = CHOCOCH3

Zn+(OCOCH3)−

+ C2H2

+CH3COOH

HC ≡ CH CH2 = CHOCOCH3 CH3CH(OCOCH3)2

+HOOCCH3 +HOOCCH3

EDA



Giai ñoaïn ñaàu xaûy ra vôùi vaän toác lôùn hôn nhieàu so vôùi giai ñoaïn thöù hai, tuy nhieân vaãn coøn coù moät löôïng dö C2H2 so vôùi CH3COOH ñeå haïn cheá toái ña söï taïo thaønh EDA. Phaûn öùng phaân huûy CH3COOH taïo thaønh axeton: 2CH3COOH CH3COCH3 + CO2 + H2O Phaûn öùng phaân huûy VA taïo thaønh axit axetic vaø etanal: CH2 = CHOCOCH3 + H2O CH3COOH + CH3CHO Phaûn öùng phaân huûy axetylen taïo thaønh etanal: HC ≡ CH + H2O CH3CHO Caùc phaûn öùng taïo thaønh polyme: nCH ≡ CH [− HC = CH −]n , PA nCH2 = CHOCOCH3 [− CH2 − CH −]n , PVA

Tuy nhieân caùc phaûn öùng naøy coù toác ñoä chaäm vaø löôïng saûn phaåm phuï taïo thaønh khoâng nhieàu. Nguyeân nhaân gay ra nhöõng phaûn öùng phuï laø do löôïng xuùc taùc duøng cho 1 lít C2H2 naèm ngoaøi khoaûng khoáng cheá cho pheùp hoaëc do tyû leä taùc nhaân vaø nhieät ñoä khoâng thích hôïp. Khi löôïng xuùc taùc gam/lít C2H2 trong moät giôø taêng hay giaûm quaù giôùi haïn cho pheùp seõ gaây ra nhöõng phaûn öùng phuï truøng hôïp C2H2, VA taïo thaønh caùc polyme baùm treân beà maët xuùc taùc, laøm cho hoaït tính xuùc taùc giaûm. 2.2-Caùc yeáu toá aûnh höôûng:

Xuùc taùc: Xuùc taùc duøng cho quaù trình laø axetat Zn treân chaát mang laø than hoaït tính, silicagen, oxit nhoâm,…hay duøng xuùc taùc axetat cadimi vaø axetat canxi nhöng hieäu quaû khoâng cao. Than hoaït tính coù kích thöôùc töø 1 ÷ 3,5mm ñöôïc ñieàu cheá baèng than goã. Trong quaù trình laøm vieäc hoaït tính cuûa xuùc taùc giaûm daàn. Nguyeân nhaân laø do C2H2 vaø VA truøng hôïp taïo neân caùc polyme bao phuû leân beà maët xuùc taùc, axetylen bò truøng hôïp toûa nhieàu nhieät gaây noùng cuïc boä laøm cho xuùc taùc bò phaân huûy, axetat Zn bò bay hôi trong quaù trình phaûn öùng. Ngoaøi ra do C2H2

OCOCH3



nguyeân lieäu coù laãn moät löôïng nhoû caùc chaát nhö H2S, PH3, AsH3…ñaây laø nhöõng chaát ñoäc gaây ngoä ñoäc xuùc taùc. Vì vaäy phaûi khoáng cheá baèng caùch naâng daàn nhieät ñoä leân 210 ÷ 2200C vaø laøm saïch nguyeân lieäu C2H2.

Nhieät ñoä: Nhieät ñoä thích hôïp nhaát vôùi loaïi xuùc taùc axetat Zn laø 180 ÷ 2100C. ÔÛ nhieät ñoä thaáp hôn thì hieäu suaát thu ñöôïc VA nhoû vaø ôû nhieät ñoä cao quaù thì laøm cho xuùc taùc giaûm hoaït tính.

Vaän toác theå tích: Vaän toác theå tích caøng nhoû (nghóa laø thôøi gian tieáp xuùc giöõa hoãn hôïp khí vaø xuùc taùc caøng lôùn) thì möùc ñoä chuyeån hoùa caøng taêng. Nhöng neáu vaän toác theå tích quaù nhoû thì hieäu suaát VA laïi giaûm vì trong khí saûn phaåm coù nhieàu saûn phaåm phuï. Vôùi vaän toác theå tích thoâng thöôøng möùc ñoä chuyeån hoùa ñaït 60 ÷ 70%.

Tyû leä soá mol C2H2/CH3COOH: Tyû leä soá mol C2H2/CH3COOH toát nhaát cho hieäu suaát chuyeån hoùa thaønh VA cao nhaát laø 8 ÷ 10/1. Nhöng trong thöïc teá saûn xuaát ngöôøi ta chæ cho dö töø 4 ÷ 5 laàn, töùc laø tyû leä soá mol C2H2/CH3COOH toát nhaát laø 4:1÷ 5:1, vì taêng löôïng C2H2 dö nhieàu hôn nöõa thì hieäu suaát chuyeån hoùa taêng maø laïi phaûi tuaàn hoaøn moät löôïng lôùn C2H2. Saûn xuaát VA theo phöông phaùp pha hôi neáu khoâng khoáng cheá ñöôïc caùc ñieàu kieän kyõ thuaät nghieâm ngaët thì coù ñöôïc hieäu suaát VA seõ ñaït 95 ÷ 98% tính theo axit axetic vaø 92 ÷ 95% tính theo axetylen. 2.3-Sô ñoà coâng ngheä saûn xuaát VA töø axetylen vaø axit axetic (Haõng Wacker): Löôïng axetylen tinh khieát vaø axetylen tuaàn hoaøn ñöôïc troän laãn vôùi nhau, cuøng vôùi axit axetic tinh khieát vaø axit axetic tuaàn hoaøn troän laãn vôùi nhau ñöôïc ñöa vaøo thieát bò boác hôi (1). Thieát bò boác hôi ñöôïc khoáng cheá ôû nhieät ñoä 70 ÷ 800C, aùp suaát 0,3.106 Pa, ra khoûi thieát bò naøy ôû ñaùy thaùp, moät phaàn ñöôïc ñun noùng vaø ñöa trôû laïi ñaùy thaùp bôûi thieát bò ñun noùng (5), moät phaàn saûn phaån naëng ñöa ra ngoaøi nhôø bôm (13). Hoãn hôïp khí ra khoûi ñænh thaùp (1) ñöôïc ra nhieät bôûi thieát bò trao ñoåi nhieät ngöôïc chieàu (3), sau ñoù ñöôïc ñun noùng bôûi thieát bò ñun noùng (5), hoãn hôïp khí ra khoûi (5) coù nhieät ñoä 170 ÷ 1900C vaø



ñöôïc ñöa vaøo thieát bò phaûn öùng (2). Quaù trình naøy dieãn ra vôùi lôùp xuùc taùc coá ñònh hay loûng giaû, xuùc taùc goàm than hoaït tính ñöôïc taåm 20 ÷ 30% axetat Zn. Thieát bò phaûn öùng coù daïng oáng, chieàu cao moãi oáng 3,5 ÷ 4m. Do phaûn öùng taïo ra VA laø phaûn öùng toûa nhieät neân laøm cho nhieät ñoä trong thieát bò taêng leân. Do vaäy, ngöôøi ta laáy nhieät ra ngoaøi baèng caùch boá trí thieát bò laøm laïnh hoài löu ôû ngoaøi thieát bò phaûn öùng ñeå giöõ nhieät ñoä ôû 2000C. Quaù trình xaûy ra lieân tuïc trong thieát bò ñeå taùi sinh xuùc taùc. Hoãn hôïp saûn phaåm sau khi ra khoûi thieát bò phaûn öùng goàm coù VA, DVA, C2H2 dö, CH3COOH dö, nöôùc…coù nhieät ñoä khoaûng 2000C vaø ñöôïc ñöa tôùi thieát bò laøm laïnh (4) ñeå laøm laïnh saûn phaåm baèng nhieät ñoä cuûa nguyeân lieäu vaøo thaùp phaûn öùng. Sau ñoù hoãn hôïp ñi qua thieát bò caát phaàn nheï (7). ÔÛ thieát bò (7), ñænh thaùp chuû yeáu laø phaàn nheï axetylen chöa phaûn öùng vaø moät ít saûn phaåm khaùc ñöôïc ñöa sang thieát bò tinh cheá C2H2 (8), phaàn nheï axetylen taùch ra ôû ñænh thaùp (8) baèng CH3COOH tuaàn hoaøn, ñöôïc qua maùy neùn (6) tuaàn hoaøn trôû laïi cuøng vôùi axetylen ban ñaàu vaøo thieát bò phaûn öùng (1), moät tyû leä khoâng ñaùng keå ñöôïc laøm saïch ñeå ngaên söï taïo nguyeân toá trô trong quaù trình toång hôïp, phaàn naëng ôû ñaùy goàm VA vaø caùc saûn phaåm khaùc troän vôùi saûn phaåm laáy ra töø ñaùy thieát bò (7) qua bôm (13) bôm vaøo thieát bò taùch ra saûn phaåm nheï (9). Thaùp (8) goàm 35 ñóa coù khí axetylen, axetaldehit, axeton, propinolandehit, acrolin…ôû traïng thaùi loûng, thaùp (9) goàm 50 ñeán 60 ñóa. Ñeå traùnh hieän töôïng taïo ra polyme hoùa vinyl axetat trong quaù trình chöng caát, ñoøi hoûi phaûi theâm chaát öùc cheá, thöôøng duøng laø diphenyl amin hoaëc hydroquinon. Taïi thieát bò taùch phaàn nheï (9), saûn phaåm nheï ñöôïc taùch ra ôû ñænh thaùp taùch, ôû ñaùy saûn phaåm moät phaàn qua thieát bò ñun noùng (5) ñöa trôû laïi (9), moät phaàn qua bôm (13) vaøo thieát bò taùch VA (10). Ñænh thaùp (10) thu ñöôïc VA thöông phaåm, coøn caùc saûn phaåm khaùc nhau goàm DVA, CH3COOH, crofonaldehit vaø caùc saûn phaåm naëng khaùc ñöôïc ñöa vaøo thieát bò taùch saûn phaåm trung gian (11). Ñænh thaùp (11) thu ñöôïc divinyl axetylen, crofonaldehit, coøn saûn phaåm ôû ñaùy ñöôïc ñöa vaøo thieát bò taùch axit axetic (12), axit axetic ñöôïc taùch ra ôû ñænh thaùp tuaàn hoaøn trôû laïi (1), moät phaàn ñi qua thieát bò laøm laïnh (4) vaøo thaùp (8) laøm dung moâi. ÔÛ ñaùy thaùp (12) nhaän ñöôïc saûn phaåm naëng. Thieát bò phaûn öùng ñöôïc laøm baèng theùp khoâng gæ coù thaønh phaàn Niken khoaûng 10 ÷ 15%, croâm khoaûng 15 ÷ 20%.



3

VA

Thie

át bò l

aøm la

ïnh n

göng

tuï

7 2 16 5 4 3

Thie

át bò b

oác h

ôi

Thie

át bò n

eùn k

hí

Thie

át bò ñ

un n

oùng

Thie

át bò l

aøm la

ïnh

Thie

át bò n

hieät

ngö

ôïc c

hieàu

Thie

át bò p

haûn

öùng

Bôm

Thaùp

taùch

saûn

phaåm

nhe

ï

12 11 10 9 814 13

Thaùp

taùch

CH

3CO

OH

Thaùp

taùch

saûn

phaåm

trun

ggia

n

Thaùp

taùc

h V

A

Thaùp

tinh

che

á C2H

2

Thuøn

g ch

öùa sa

ûn ph

aåm n

heï

15Th

uøng

chöùa

VA

16Th

uøng

chöùa

caùc

SP

trung

gia

n

17Th

uøng

chöùa

axi

t axe

tic

4

13

44

4

55

555

1313

13

5

4

Div

inyl

axe

tyle

n C

roto

nald

ehit

SP n

heï

21

7

5

13

6

8

1011

4

15

12

Saûn

phaåm

naën

g

CH

3CO

OH

tuaàn

hoa

øn

C2H

2

HÌN

H 6

:SÔ

ÑO

À CO

ÂNG

NG

HEÄ

TO

ÅNG

HÔ

ÏP V

A T

ÖØ C

2H2

VA

Ø CH

3CO

OH

TR

ON

G P

HA

KH

Í(H

aõng

Wac

ker)

CH

3CO

OH

1416

17

9

C2H

2 tua

àn ho

aøn

Chaát öùc cheá

Chaát öùc cheá



IV-Caùc phöông phaùp saûn xuaát VA khaùc: 1-Coâng ngheä toång hôïp VA töø etyliden diaxetat: [6,8,15] 1.1-Khaùi nieäm chung: Quaù trình traûi qua 2 giai ñoaïn: + Giai ñoaïn 1: CH3CHO + ( CH3CO)2O CH3CH(OCOCH3)2

+ Giai ñoaïn 2: 2-Coâng ngheä toång hôïp VA töø metyl axetat, CO vaø H2:(Halcon) [7] Phöông phaùp naøy ñöôïc trieån khai bôûi haõng Halcon, toång hôïp VA döïa treân vieäc söû duïng caùc khí ñeå saûn xuaát methanol, metyl axetat vaø anhydrite axetic, sau ñoù laïi keát hôïp vôùi etyliden diaxetat. Saûn phaåm taïo thaønh chuùng laïi phaân huûy taïo ra VA vaø axit axetic, axit axetic taïo thaønh tham ra vaøo quaù trình este hoùa vôùi methanol. Quaù trình xaûy ra: 4CO + 5H2 CH2 = CHOCOCH3 + 2H2O Cacbonyl hoùa cuûa metyl axetat laø phöông phaùp chuû yeáu ñeå toång hôïp VA (Hieäu suaát thu ñöôïc 85%). CH3COOCH3 + CO (CH3CO)2O (CH3CO)2O + CH3COOCH3 + CO + H2 CH3CH(OCOCH3)2+ CH3CO 2CH3COOCH3 + 2CO + H2 CH3CH(OCOCH3)2 + CH3COOH. Phöông phaùp naøy tieán haønh trong pha loûng ôû nhieät ñoä 130 ÷ 1600C vaø aùp suaát 4 ÷ 7.106 Pa. Xuùc taùc söû duïng: caùc kim loaïi quyù hieám nhö Pd, Rd vaø caùc nhoùm amin hay photphin (PH3). Anhydric axetic ñöôïc taïo thaønh ñoùng vai troø nhö hôïp chaát trung gian. Söï bieán ñoåi tröïc tieáp taïo thaønh saûn phaåm etyliden diaxetat vaø laøm taêng tyû leä CO trong quaù trình toång hôïp khí.

CH3COOH + CH2 = CHOCOCH3 Hieäu suaát 75% CH3CH(OCOCH3)2

CH3CHO + (CH3CO)2O Hieäu suaát 25%



Sau ñoù etyliden diaxetat phaân huûy thaønh VA: CH3CH(OCOCH3)2 CH2 = CHOCOCH3 + CH3COOH Do ñoù thöïc chaát ñaây laø quaù trình söû duïng CH3OH vaø khí toång hôïp (CO, H2) ñeå toång hôïp VA. Caùc saûn phaåm phuï ñöôïc hình thaønh trong taát caû caùc giai ñoaïn phaûn öùng neân vieäc taùch chuùng ra khoûi saûn phaåm tinh khieát laø raát toán keùm. Do ñoù söû duïng phöông phaùp naøo saûn xuaát VA phuï thuoäc raát nhieàu vaøo giaù tròn nguyeân lieäu ñaàu. 3-Phöông phaùp nhieät phaân etylen glycol diaxetat: (Halcon) [7] Quaù trình toång hôïp xaûy ra ôû nhieät ñoä 500 ÷ 5500C, hieäu suaát ñaït ñöôïc 85 ÷ 87%. Phaûn öùng: Etylen glycol diaxetat ñöôïc taïo thaønh bôûi axetonxylat hoùa cuûa etylen ôû nhieät ñoä 4000C vaø aùp suaát 3.106 Pa, xuùc taùc laø oxy, Te, Br2. V-Löïa choïn vaø thuyeát minh daây chuyeàn coâng ngheä: 1-Löïa choïn daây chuyeàn: Quaù trình saûn xuaát vinyl axetat töø etylen ñang ñöôïc caùc nöôùc treân theá giôùi aùp duïng roäng raõi vôùi caùc daây chuyeàn coâng ngheä cuûa caùc haõng khaùc nhau. Tuøy thuoäc vaøo ñieàu kieän töøng nöôùc, vaø öu nhöôïc ñieåm cuûa caùc coâng ngheä maø caùc nhaø xaây döïng phaûi löïa choïn cho phuø hôïp. Coù raát nhieàu coâng ngheä saûn xuaát vinyl axetat töø etylen, qua baûn ñoà aùn naøy ñöa ra 2 daây chuyeàn, choïn daây chuyeàn cuûa 2 haõng Hoechst Bayer vì daây chuyeàn naøy coù nhöõng öu ñieåm: aùp suaát laøm vieäc thaáp, ñaëc bieät hieäu suaát thu ñöôïc vinyl axetat raát cao 95 ÷ 98%.

CH3-C-O-CH2-CH2-O-C-CH3 CH2=CH-O-C-CH3 + CH3COOH O O O

3CH2=CH2 + 5CH3 − COOH 2CH3-C -O-CH2-CH2-O-C-CH3 O O + HO-CH2-CH2-O-C-CH3 + 2H2O O



2-Thuyeát minh daây chuyeàn: Quaù trình toång hôïp xaûy ra trong thieát bò phaûn öùng daïng thaùp, thöôøng duøng 2 taùc nhaân phaûn öùng song song nhau. Axit axetic nguyeân chaát vaø axit axetic tuaàn hoaøn cuøng vôùi etylen nguyeân chaát vaø etylen tuaàn hoaøn ñöa vaøo thieát bò boác hôi (1), trong thieát bò naøy hoãn hôïp nguyeân lieäu ñöôïc ñun noùng ñeán nhieät ñoä phaûn öùng. Nhieät ñoä trong thieát bò (1) laø 1400C vaø aùp suaát 1.106 Pa. Ñaùy thieát bò laø caùc saûn phaåm naëng khoâng bay hôi ñi vaøo cuøng vôùi nguyeân lieäu ñöôïc chia laøm 2 phaàn, moät phaàn qua bôm (16) bôm ra ngoaøi, moät phaàn qua thieát bò ñun noùng ñaùy thaùp (3) trôû laïi thieát bò (1). Hoãn hôïp ra khoûi ñænh thaùp (1) ôû daïng hôi ñi qua thieát bò ñun noùng sô boä (3), qua thieát bò naøy hoãn hôïp ñöôïc ra nhieät ñeán 1600C. Sau ñoù hoãn hôïp ñöôïc troän vôùi oxy vôùi moät löôïng nhaát ñònh. Löôïng oxy naøy ñöôïc xaùc ñònh bôûi giôùi haïn töï boác chaùy cuûa hoãn hôïp etylen vaø oxy.

Hoãn hôïp nguyeân lieäu etylen, axit axetic, oxy coù nhieät ñoä 1600C ñi vaøo thieát bò phaûn öùng (2) töø ñaùy, quaù trình phaûn öùng xaûy ra taïi ñaây. Hoãn hôïp saûn phaåm rôøi khoûi thieát bò phaûn öùng treân ñænh thaùp ôû nhieät ñoä 1800C vaø aùp suaát 0,7.106 Pa, ñöôïc laøm laïnh trong thieát bò trao ñoåi nhieät ngöôïc chieàu (4) xuoáng nhieät ñoä 1300C vôùi taùc nhaân laøm laïnh laø hoãn hôïp khí etylen vaø khí tuaàn hoaøn. Sau khi ra khoûi thieát bò (4), hoãn hôïp qua thieát bò laøm laïnh ngöng tuï (17), chuyeån qua thaùp haáp thuï (5) ñoàng thôøi cuøng vôùi doøng dung dòch axit axetic tuaàn hoaøn laøm dung moâi cho quaù trình haáp thuï. Taïi thaùp (5), khí etylen, CO2 caùc taïp chaát do etylen mang vaøo …ra khoûi ñænh thaùp (5), ñi qua thaùp loïc saïch khí (6) baèng H2O. Ra khoûi ñænh thaùp (6) moät phaàn khí ñöôïc laøm saïch ñöa ra ngoaøi moät phaàn ñöôïc neùn laïi taïi maùy neùn tuaàn hoaøn (7). Khí sau khi ra khoûi maùy neùn (7) ñöôïc ñöa vaøo thaùp haáp thuï CO2 (8), ñeå ngaên söï tích tuï CO2 trong quaù trình toång hôïp duøng dng moâi K2CO3 ñeå haáp thuï CO2, dung moâi K2CO3 ñöôïc taùi sinh ôû thaùp (9), CO2 nhaû haáp thuï baèng caùc ñun soâi ñaùy thaùp vaø ñi ra ôû ñænh thaùp (9). Saûn phaåm ñaùy moät phaàn qua thieát bò ñun noùng ñaùy thaùp tuaàn hoaøn laïi thaùp (9), moät phaàn laøm dung moâi ñöa trôû laïi thaùp (8). VA, CH3COOH vaø caùc saûn phaåm naëng, nheï khaùc ra khoûi ñaùy thaùp (5), (6) ñöôïc bôm (16) bôm veà cuøng vôùi chaát öùc cheá chuyeån vaøo thaùp chöng caát sô boä (10).



Dung dòch taùch ra töø ñaùy thaùp (10) coù 97 ÷ 98% axit axetic chia laøm hai phaàn qua bôm (16) tuaàn hoaøn vaøo nguyeân lieäu cho thaùp (1) vaø thaùp (5), phaàn coøn laïi qua thieát bò ñun soâi ñaùy thaùp hoài löu laïi. Thaønh phaàn ra khoûi thaùp (10) qua thieát bò ngöng tuï (17) ñi vaøo thieát bò taùch loûng khí (11). Taïi ñaây, hoãn hôïp saûn phaåm chia laøm 3 phaàn: moät phaàn qua thaùp chöng caát phaàn nheï (12), moät phaàn loûng qua bôm (16) trôû veà ñænh thaùp (10), moät phaàn qua bôm (16) ñi vaøo thaùp taùch nöôùc (13). ÔÛ thaùp (12) ñaùy thaùp chia laøm 2 phaàn: moät phaàn qua boä phaän ñun noùng ñaùy thaùp, moät phaàn nhôø bôm (16) bôm nöôùc thaûi ra ngoaøi. Caùc saûn phaåm nheï ñi ra töø ñænh thaùp (12) qua thieát bò (17) trôû laïi thieát bò taùch loûng khí (11). Phaàn lôùn phaàn caát ñöôïc laáy töø thaùp taùch phaàn nheï (12) ñeå laøm giaøu VA, phaàn khoâng ngöng tu laø etylen vaø oxy ñöôïc neùn lai ñöa sang phaân ñoaïn phaûn öùng vaø hoãn hôïp ñaúng phí VA/H2O (nhieät ñoä soâi 660C, trong ñoù H2O chieám 7,3% troïng löôïng). Pha taùch xaûy ra trong thieát bò taùch (11): hai phaàn ba pha höõu cô ñöôïc hoài löu qua coät chöng caát thöù nhaát vaø chính phaàn thöù ba ñöôïc hoài löu qua coät chöng caát thöù ba, pha nöôùc ñöôïc ñöa ñeán thaùp chöng caát phaàn nheï (12). Toaøn boä phaàn thu hoài ñöôïc chöùa moät soá hôïp chaát höõu cô (1000 ÷ 2000ppm). Hôi nöôùc ra khoûi ñaùy thaùp taùch nöôùc (13) keát hôïp vôùi chaát öùc cheá ñi vaøo thaùp taùch saûn phaåm nheï (14) (thaùp naøy goàm 25 ñóa), ra khoûi ñaùy thaùp dung dòch chia laøm 2 phaàn: moät phaàn qua thieát bò ñun soâi ñaùy thaùp trôû laïi, moät phaàn keát hôïp vôùi chaát öùc cheá vaøo thaùp taùch saûn phaåm naëng (15) (thaùp naøy coù 100 ÷ 120 ñóa). ÔÛ ñænh thaùp (14) thu ñöôïc saûn phaåm nheï vôùi haøm löôïng raát ít. Thaùp taùch phaàn naëng ñöôïc thieát keá ñeå thu hoài ety axetat trong saûn phaåm naëng, thaùp (14) ñöôïc thieát keá ñeå thu hoài axetaldehit trong soá thaønh phaàn nheï. ÔÛ ñænh thaùp (15) thu ñöôïc VA coøn ñaùy thaùp thu ñöôïc caùc saûn phaåm naëng laø etyl axetat.

VA ñöôïc thu hoài vaø tinh cheá ñoøi hoûi trong quaù trình coù söï tham gia cuûa chaát öùc cheá ñeå traùnh söï truøng hôïp taïo nhöïa, chaát öùc cheá ôû daïng hoãn hôïp khí O2 vaø CO2.



CH

3CO

OH

C2H

4

Hôi

nöô

ùc

S¶n

phÈm

nÆn

g

1

2

56

89

1011

1213

1415

3

417

7

17

3

18

16

Hôi

nö

ôùc

Nöô

ùc

Nöô

ùc

Laøm

saïch

Hôi

nö

ôùc

CO

2

C2H

4 tu

aàn h

oaøn

O2

Cha

át öùc

cheá


Nöô

ùcN

öôùc

Nöô

ùcN

öôùc

Hôi

nö

ôùcH

ôi

nöôùc

Hôi

nö

ôùcH

ôi

nöôùc

Hôi

nö

ôùc

Daàu

ta

ûi nh

ieät

Nöô

ùc th

aûiSa

ûn ph

aåm

naëngV

A

Cha

át öùc

cheá

Cha

át öùc

cheá

Saûn

phaåm

nhe

ï

Nöô

ùc

D¢

Y C

HU

YÒN

c«

ng

ng

hÖ

tæn

g h

îp

va

tõ

ety

len

vµ

ax

it a

xet

ic t

ro

ng

ph

a k

hÝ

17

33

33

3

1717

1717

19

2021

14Th

aùp ta

ùch sa

ûn ph

aåm n

heï

6Th

aùp lo

ïc kh

í baèn

g ba

èng n

öôùc

Thie

át bò t

rao

ñoåi n

hieät

ngö

ôïc c

hieàu

2Th

ieát b

ò pha

ûn öùn

g

Thie

át bò b

oác h

ôi v

oû bo

ïc ng

oaøi

1

Thie

át bò ñ

un n

oùng

Thaùp

haáp

thuï

4 35

Thaùp

haáp

thuï

CO

2

Thaùp

chö

ng c

aát p

haàn

nheï

Thie

át bò t

aùch

loûng

khí

Thaùp

chö

ng c

aát sô

boä

Thaùp

nha

û haáp

thuï

CO

210

Maùy

neùn

tuaàn

hoa

øn

8 79

Thaùp

taùch

nöô

ùc

12 1113

2

Thuøn

g ch

öùa v

inyl

axe

tat

Thie

át bò l

aøm la

ïnh n

göng

tuï

Bôm

Thaùp

taùch

saûn

phaåm

naën

g

16 1518 1719Th

uøng

chöùa

saûn

phaåm

nhe

ï

20Th

uøng

chöùa

saûn

phaåm

naën

g

21Th

uøng

chöùa

nöô

ùc th

aûi

CH3COOH

1616

16

1616

1616

16

16

16

16

16

16

17N

öôùc



VI-Keát luaän toång quan:

Qua nhöõng phöông phaùp toång hôïp VA ñaõ trình baøy ôû treân ta thaáy caùc coâng ngheä toång hôïp VA ngaøy caøng phaùt trieån vaø hoaøn thieän hôn, ñi töø nhieàu nguoàn nguyeân lieäu hôn. Ngaøy nay cuøng vôùi söï phaùt trieån maïnh meõ cuûa nghaønh coâng nghieäp hoùa daàu neân daàn thay theá phöông phaùp saûn xuaát VA töø axetylen baèng etylen vi nguoàn nguyeân lieäu reû tieàn deã daøng coù ñöôïc töø phaân ñoaïn cracking daàu moû (cracking etan vaø propan), coù nhieàu trong khí thieân nhieân. Nghaønh khai thaùc vaø cheá bieán khí phaùt trieån laø nguoàn cung caáp nguyeân lieâu doài daøo cho qua trình toång hôïp VA cuøng vôùi caùc nghaønh cheá bieán khaùc. Caùc nöôùc coù neàn coâng nghieäp hoùa hoïc phaùt trieån nhö Nga, Myõ, Ñöùc, Nhaät…ñaõ aùp duïng phöông phaùp toång hôïp VA töø etylen trong pha khí vaøo saûn xuaát roäng raõi.

Beân caïch ñoù phöông phaùp toång hôïp VA töø axetylen trong pha khí ñaït ñoä chuyeån hoùa cao nhöng do tính kinh teá nguoàn nguyeân lieäu axetylen ñaét tieàn neân phöông phaùp naøy hieän nay caùc nöôùc phaùt trieån ít söû duïng.

Tuy nhieân trong thöïc teá saûn xuaát, vieäc löïa choïn phöông phaùp saûn xuaát laø tuøy thuoäc vaøo ñieàu kieän cuûa töøng nöôùc, töøng vuøng nhö: nguoàn nguyeân lieäu, nguoàn naêng löôïng, voán ñaàu tö…



PHAÀN II: TÍNH TOAÙN COÂNG NGHEÄ

CHÖÔNG I : TÍNH CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT THIEÁT BÒ PHAÛN ÖÙNG

I-Caùc soá lieäu kyõ thuaät ñeå tính toaùn : Tính caân baèng vaät chaát cuûa daây chuyeàn saûn xuaát vinyl axetat töø etylen vôùi naêng suaát 75.000 taán/naêm . Baûng 11: Thaønh phaàn nguyeân lieäu nhö sau:

C2H4 kyõ thuaät (% theå tích)

O2 kyõ thuaät (% theå tích)

CH3COOH kyõ thuaät (% theå tích)

C2H4 C2H6 C3H6

93% 4% 3%

O2

Taïp chaát 99% 1%

CH3COOH Taïp chaát

98% 2%

Ñoä chuyeån hoaù tính theo etylen laø 95%, toån thaát etylen laø 2%, toån thaát vinyl axetat laø 2% . Ñoåi noàng ñoä theå tích sang noàng ñoä khoái löôïng:

∑ ×

×=

ii

iii XM

XMa [13]

Trong ñoù : Xi : Phaàn mol cuûa caùc caáu töû (Kmol/Kmol). Mi : Khoái löôïng phaân töû cuûa caùc caáu töû (Kg/Kmol). Coi caùc chaát khí ôû ñieàu kieän tieâu chuaån, neân ta coù phaàn theå tích cuûa caùc chaát khí cuõng chính laø phaàn mol cuûa caùc chaát khí ñoù.

)/(93,042

KmolKmolX HC = )/(2842

KmolKgM HC = )/(04,0

62KmolKmolX HC = )/(30

62KmolKgM HC =

)/(03,063

KmolKmolX HC = )/(4263

KmolKgM HC = )/(99,0

2KmolKmolX O = )/(32

2KmolKgM O =

)/(01,02. KmolKmolX OTC =



)/(98,03

KmolKmolX COOHCH = )/(02,0

3. KmolKmolX COOHCHTC =

Taïp chaát cuûa O2 chuû yeáu laø N2 : )Kmol/Kg(28M2N = .

Taïp chaát cuûa CH3COOH chuû yeáu laø CH3CHO : )Kmol/Kg(44M CHOCH3= .

Thay caùc giaù trò vaøo coâng thöùc, ta coù phaàn khoái löôïng cuûa caùc chaát :

914,003,04204,03093,028

93,02842

=×+×+×

×=HCa .

042,003,04204,03093,028

04,03062

=×+×+×

×=HCa .

044,003,04204,03093,028

03,04263

=×+×+×

×=HCa .

9912,001,02899,032

99,0322

=×+×

×=Oa .

0088,001,02899,032

01,0282. =

×+××

=OTCa .

9853,002,04498,060

98,0603

=×+×

×=COOHCHa .

0147,002,04498,060

02,0443. =

×+××=COOHCHTCa .

Baûng 12: Thaønh phaàn nguyeân lieäu sau khi ñaõ chuyeån ñoåi % theå tích sang % khoái löôïng .

C2H4 kyõ thuaät (% khoái löôïng)

O2 kyõ thuaät (% khoái löôïng)

CH3COOH kyõ thuaät (% khoái löôïng)

C2H4 C2H6 C3H6

91,4 4,2 4,4

O2 Taïp chaát

99,12 0,88

CH3COOH Taïp chaát

98,53 1,47

Möùc ñoä chuyeån hoaù tính theo etylen laø 95%, trong ñoù 92% C2H4 taïo thaønh VA; 7% taïo thaønh CO2 ; 0,9% taïo thaønh CH3CHO; 0,1% taïp thaønh etyl axetat. II-Xaùc ñònh thôøi gian laøm vieäc vaø naêng suaát cuûa phaân xöôûng :



Thôøi gian laøm vieäc cuûa phaân xöôûng quyeát ñònh naêng suaát laøm vieäc cuûa phaân xöôûng ñoù. Daây chuyeàn saûn xuaát vinyl axetat töø etylen hoaït ñoäng lieân tuïc 24giôø/ngaøy. Daây chuyeàn chæ ngöøng hoaït ñoäng khi caùc thieát bò ñeán kyø kieåm tra baûo quaûn, söûa chöõa vaø thay theá xuùc taùc cuõ. Nhö ta bieát 1 naêm coù 365 ngaøy, choïn daây chuyeàn hoaït ñoäng 335 ngaøy, coøn 30 ngaøy nghæ vì caùc lyù do kyõ thuaät noùi treân. Phaân xöôûng laøm vieäc lieân tuïc trong ngaøy, neân soá giôø laøm vieäc cuûa phaân xöôûng trong 1 naêm laø : )(804024335 h=× .

Toång naêng suaát cuûa 1 naêm laø : 75.000 taán = 75.000.000(kg). Naêng suaát cuûa phaân xöôûng trong 1 giôø laø:

)./(358,93288040

000.000.75 hkg=

Nhöng do löôïng VA sinh ra bò maát maùt 2% , neân löôïng VA bò maát maùt laø: )/(567,18602,0358,9328 hkg=×

Vaäy saûn löôïng VA taïo thaønh toång coäng laø: )/(925,9514567,186358,9328 hkg=+ .

III-Tính löôïng vaät chaát ñi vaøo thieát bò phaûn öùng: Löôïng vaät chaát ñi vaøo thieát bò phaûn öùng bao goàm: C2H4, C2H6, C3H6, CH3COOH , O2 vaø caùc taïp chaát do CH3COOH mang vaøo, do O2 mang vaøo. Caùc phaûn öùng xaûy ra:

Phaûn öùng chính: C2H4 + 0,5O2 + CH3COOH CH2 = CHOCOCH3 + H2O

)./(1800298 molKj−=ΔΗ

Phaûn öùng phuï: C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O )/(1350

298 molKJ−=ΔΗ .

C2H4 + 0,5O2 CH3CHO )./(2440298 molKj−=ΔΗ

C2H4 + CH3COOH CH3COOC2H5 . Tính löôïng C2H4 tinh khieát tham gia phaûn öùng taïo thaønh VA :



Goïi x(kg/h) laø löôïng C2H4 tinh khieát ñaõ phaûn öùng ñeå taïo thaønh VA. Phaûn öùng :

C2H4 + 0,5O2 + CH3COOH CH2 = CHOCOCH3 + H2O 28(kg/kmol) C2H4 tham gia phaûn öùng vôùi O2 vaø CH3COOH taïo thaønh 86(kg/kmol) VA vaø H2O. x(kg/h) C2H4 tham gia phaûn öùng vôùi O2 vaø CH3COOH taïo thaønh 9514,925 (kg/h) VA vaø H2O. Löôïng C2H4 tinh khieát tham gia phaûn öùng taïo VA :

)./(883,309786

925,951428 hkgx =×=

Maët khaùc theo giaû thieát möùc ñoä chuyeån hoaù C2H4 laø 95% trong ñoù 92% C2H4 taïo thaønh VA; 7% taïo thaønh CO2 ; 0,9% taïo thaønh CH3CHO ; 0,1% taïo thaønh etyl axetat. − Löôïng C2H4 coøn laïi 7% chuyeån hoaù thaønh CO2 :

)./(708,23592

7883,3097 hkg=×

− Löôïng C2H4 coøn laïi 0,9% chuyeån hoaù thaønh CO2 :

)./(305,3092

9,0883,3097 hkg=×

− Löôïng C2H4 coøn laïi 0,1% chuyeån hoaù thaønh etyl axetat:

)./(367,392

1,0883,3097 hkg=×

Do ñoù toång löôïng C2H4 tinh khieát ñaõ chuyeån hoaù taïo thaønh saûn phaåm laø: 3097,883 + 235,708 + 30,305 + 3,367 = 3367,263(kg/h). Nhöng do hieäu suaát chuyeån hoaù cuûa C2H4 laø 95% neân löôïng C2H4 tinh khieát thöïc teá caàn cho phaûn öùng laø:

)./(487,354495

100263,3367 hkg=×

Tính löôïng CH3COOH, O2 caàn cho phaûn öùng vôùi C2H4 ñeå taïo thaønh VA vaø löôïng H2O taïo ra : Phaûn öùng: C2H4 + 0,5O2 + CH3COOH CH2 = CHOCOCH3 + H2O



28(kg/kmol) C2H4 tham gia phaûn öùng vôùi 16(kg/kmol) O2 vaø 60(kg/kmol) CH3COOH taïo thaønh VA vaø 18(kg/kmol) H2O. 3097,883(kg/h) C2H4 tham gia phaûn öùng vôùi y(kg/h) O2 vaø z(kg/h) CH3COOH taïo thaønh VA vaø e(kg/h) H2O taïo ra. − Löôïng O2 tham gia phaûn öùng taïo thaønh VA:

)./(219,177028

883,309716 hkgy =×=

− Löôïng CH3COOH tham gia phaûn öùng taïo thaønh VA :

)./(321,663828

883,309760 hkgz =×=

− Löôïng H2O taïo ra trong phaûn öùng thaønh VA:

)./(496,199128

883,309718 hkge =×=

Tính löôïng O2 caàn phaûn öùng, löôïng H2O taïo ra trong phaûn öùng phuï taïo thaønh CO2 : Phaûn öùng : C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O 28(kg/kmol) C2H4 tham gia phaûn öùng vôùi 96(kg/kmol) O2 taïo thaønh 88(kg/kmol) CO2 vaø 36(kg/kmol) H2O. 235,708(kg/h) C2H4 tham gia phaûn öùng vôùi m(kg/h) O2 taïo thaønh n(kg/h) CO2 vaø p(kg/h) H2O. − Löôïng O2 tham gia phaûn öùng taïo thaønh CO2 :

)./(142,80828

708,23596 hkgm =×=

− Löôïng CO2 taïo thaønh:

)./(797,74028

708,23588 hkgn =×=

− Löôïng H2O taïo thaønh:

)./(053,30328

708,23536 hkgp =×=

Tính löôïng O2 caàn cho phaûn öùng taïo thaønh CH3CHO : Phaûn öùng : C2H4 + 0,5O2 CH3CHO



28(kg/kmol) C2H4 tham gia phaûn öùng vôùi 16(kg/kmol) O2 taïo thaønh 44(kg/kmol) CH3CHO. 30,305(kg/h) C2H4 tham gia phaûn öùng vôùi g(kg/h) O2 taïo thaønh h(kg/h) CH3CHO. − Löôïng O2 tham gia phaûn öùng taïo thaønh CH3CHO :

)./(317,1728

305,3016 hkgg =×=

− Löôïng CH3CHO taïo ra:

)./(622,4728

305,3044 hkgh =×=

Tính löôïng CH3 COOH caàn cho phaûn öùng taïo thaønh etyl axetat : Phaûn öùng: C2H4 + CH3COOH CH3COOC2H5

28(kg/kmol) C2H4 tham gia phaûn öùng vôùi 60(kg/kmol) CH3COOH taïo thaønh 88(kg/kmol) etyl axetat . 3,367(kg/h) C2H4 tham gia phaûn öùng vôùi k(kg/h) CH3COOH taïo thaønh l(kg/h) etyl axetat. − Löôïng CH3COOH tham gia phaûn öùng taïo thaønh etyl axtat:

)./(215,728

367,360 hkgk =×=

− Löôïng etyl axetat taïo thaønh:

)./(582,1028

367,388 hkgl =×=

Toång löôïng CH3COOH tinh khieát ñaõ chuyeån hoaù: z + k = 6638,321 + 7,215 = 6645,536(kg/h). Do ñoä chuyeån hoaù cuûa CH3COOH laø 98% neân löôïng CH3COOH tinh khieát thöïc teá laø :

)./(019,11360

159,7681)/(159,678198

100536,6645 hkmolhkg ===×

Vì löôïng CH3COOH tinh khieát chieám 98,53% khoái löôïng CH3COOH kyõ thuaät, neân löôïng CH3COOH kyõ thuaät ñöa vaøo thieát bò phaûn öùng laø:

)./(329,688253,98

100159,6781 hkg=×

Toång löôïng O2 tinh khieát ñaõ chuyeån hoaù :



y + m + g = 1770,219 + 808,142 + 17.317 = 2595,678(kg/h). Do söï chuyeån hoaù cuûa O2 laø 98% neân löôïng O2 tinh khieát thöïc teá laø:

)./(651,264898

100678,2595 hkg=×

Vì löôïng O2 tinh khieát chieám 99,12% khoái löôïng O2 kyõ thuaät, neân löôïng O2 kyõ thuaät ñöa vaøo thieát bò phaûn öùng laø:

)./(166,267212,99

100651,2648 hkg=×

Tính löôïng C2H4 kyõ thuaät ñöa vaøo thieát bò phaûn öùng : Trong thöïc teá saûn xuaát ñeå hieäu suaát quaù trình ñaït cao nhaát thì tyû leä mol C2H4/CH3COOH = 4/1. − Löôïng C2H4 tinh khieát theo tyû leä: )./(128,1265828076,452)/(076,452019,1134 hkghkmol =×==×

Nhöng ta coù phaàn traêm khoái löôïng C2H4 laø 91,4% neân löôïng C2H4 kyõ thuaät ñöa vaøo thieát bò phaûn öùng :

)./(155,13849914,0

128,12658 hkg=

Tính löôïng taïp chaát do nguyeân lieäu mang vaøo: − Löôïng taïp chaát do C2H4 mang vaøo: + Löôïng C2H6 : )./(665,581042,0155,13849 hkg=×

+ Löôïng C3H6 : )./(363,609044,0155,13849 hkg=×

− Löôïng taïp chaát do O2 mang vaøo: )./(515,230088,0166,2672 hkg=×

− Löôïng taïp chaát do CH3COOH mang vaøo: )./(170,1010147,0329,6882 hkg=×

IV-Tính löôïng vaät chaát ñi ra khoûi thieát bò phaûn öùng : − Löôïng VA taïo ra : 9328,358(kg/h). − Löôïng VA maát maùt 2% : 186,567(kg/h). − Löôïng saûn phaåm phuï CO2 : 740,797(kg/h). − Löôïng saûn phaåm phuï CH3CHO : 47,622(kg/h). − Löôïng saûn phaåm phuï etyl axetat : 10,582(kg/h). − Löôïng C2H4 dö :



Vì löôïng C2H4 toån thaát laø 2%, neân ta coù löôïng C2H4 tinh khieát bò maát maùt : )./(163,25302,0128,12658 hkg=×

Löôïng C2H4 dö laø hieäu cuûa löôïng C2H4 vaøo thieát bò phaûn öùng vôùi löôïng C2H4 phaûn öùng vaø löôïng C2H4 bò maát maùt 2% : 12658,128 − 3367,263 − 253,163 = 9037,702 . − Löôïng CH3COOH dö : 6781,159 − 6645,536 = 135,623(kg/h). − Löôïng O2 dö : 2648,651 − 2595,678 = 52,973(kg/h). − Löôïng taïp chaát ñi ra khoûi thieát bò phaûn öùng: + Löôïng C2H6 : 581,665(kg/h). + Löông C3H6 : 609,363(kg/h). + Löôïng taïp chaát cuûa O2 : 23,515(kg/h). + Löôïng taïp chaát cuûa CH3COOH : 101,170(kg/h). − Löôïng H2O sinh ra: 1991,496 + 303,053 = 2294,549(kg/h). Ñoä chuyeån hoùa moät voøng = 12658,128 - 9037,702= 3620,426 kg/h Ñoä chuyeån hoùa = 3620,426/12658,128 = 28.6% Neân chuyeån hoùa vôùi soá voøng laø: 95%/28.6%= 3,3 voøng Baûng 13 : Baûng soá lieäu caân baèng vaät chaát cuûa thieát bò phaûn öùng 1 voøng phaûn öùng chöa tính tuaàn hoaøn:

Ñaàu vaøo Ñaàu ra

Caáu töû Troïng löôïng(kg/h)

Caáu töû Troïng löôïng(kg/h)



C2H4 tinh khieát C2H6 C3H6 CH3COOH tinh khieát O2 tinh khieát T/c cuûa CH3COOH T/c cuûa O2

12658,128 581,665 609,363 6781,159 2648,651 101,170 23,515

VA VA maát maùt CO2 CH3CHO Etyl axetat C2H4 dö C2H4 maát maùt C2H6 C3H6 T/c cuûa O2 T/c cuûa CH3COOH CH3COOH dö O2 dö H2O

9328,358 186,567 740,797 47,622 10,582 9037,702 253,163 581,665 609,363 23,515 101,170 135,623 52,973 2294,549

Toång vaøo 23403,65 Toång ra 23403,65

CHÖÔNG II:

TÍNH CAÂN BAÈNG NHIEÄT LÖÔÏNG THIEÁT BÒ PHAÛN ÖÙNG Hoãn hôïp nguyeân lieäu ñaàu vaøo sau khi ñi qua thieát bò ñun noùng sô boä (3) ñöôïc gia nhieät bôûi nhieät cuûa hoãn hôïp khí saûn phaåm leân ñeán 1600C. Do ñoù nhieät ñoä nguyeân lieäu vaøo thieát bò phaûn öùng (2) laø 1600C. Hoãn hôïp saûn phaåm ñi ra khoûi thieát bò phaûn öùng (2) coù nhieät ñoä 1800C. Hoãn hôïp nguyeân lieäu ñaàu vaøo goàm caùc caáu töû : C2H4 tinh khieát, C2H6, C3H6, O2 tinh khieát vaø taïp chaát (chuû yeáu laø N2), CH3COOH vaø taïp chaát (chuû yeáu laø CH3CHO). Hoãn hôïp saûn phaåm ñaàu ra goàm caùc caáu töû sau: saûn phaåm chính VA, saûn phaåm phuï CO2 (chuû yeáu), CH3CHO, etyl axetat, C2H4 tinh khieát coøn dö , CH3COOH tinh khieát coøn dö, O2 tinh khieát coøn dö, C2H6 , C3H6,taïp chaát do CH3COOH mang vaøo, taïp chaát do O2 mang vaøo, löôïng H2O sinh ra.



Do caùc phaûn öùng xaûy ra trong thieát bò phaûn öùng ñeàu toaû ra moät löôïng nhieät töông ñoái lôùn neân ta caàn khoáng cheá nhieät ñoä trong thieát bò phaûn öùng (2) ñeå ñaït hieäu suaát chuyeån hoaù cao nhaát.Vì vaäy ta choïn taùc nhaân khoáng cheá nhieät ñoä laø daàu taûi nhieät vôùi caùc thoâng soá sau: + Nhieät ñoä daàu taûi nhieät ñi vaøo : 700C. + Nhieät ñoä daàu taûi nhieät ñi ra : 1400C. + Khoái löôïng rieâng cuûa daàu taûi nhieät : )./(900 hkg=ρ [12]

Döïa vaøo khoái löôïng rieâng vaø nhieät ñoä daàu taûi nhieät ñi vaøo, ñi ra. Tra toaùn ñoà [192-13] xaùc ñònh nhieät dung rieâng cuûa daàu taûi nhieät :

+ Nhieät dung rieâng cuûa daàu taûi nhieät taïi nhieät ñoä 700C : 49,0=d

pC (kcal/kg.ñoä).

+ Nhieät dung rieâng cuûa daàu taûi nhieät taïi nhieät ñoä 1400C : 56,0=d

pC (kcal/kg.ñoä).

Moät soá kyù hieäu duøng trong tính toaùn : + Q1 : Nhieät löôïng do nguyeân lieäu ñaàu mang vaøo (kcal/h). + Q2 : Nhieät löôïng do daàu taûi nhieät mang vaøo (kcal/h). + Q3 : Nhieät löôïng do caùc phaûn öùng toaû ra (kcal/h). + Q4 : Nhieät löôïng saûn phaåm mang ra (kcal/h). + Q5 : Nhieät löôïng do daàu taûi nhieät mang ra (kcal/h). + Q6 : Nhieät löôïng maát maùt ra moâi tröôøng xung quanh (kcal/h). + Gd : Löu löôïng daàu caàn thieát ñeå khoáng cheá nhieät ñoä phaûn öùng (kcal/h). + Qvaøo : Nhieät löôïng vaøo thieát bò phaûn öùng (kcal/h). + Q ra : Nhieät löôïng ra khoûi thieát bò phaûn öùng (kcal/h). I-Tính nhieät löôïng mang vaøo thieát bò phaûn öùng: Qvaøo

I.1-Tính nhieät dung rieâng cuûa caùc caáu töû ñi vaøo thieát bò phaûn öùng ôû 1600C: Söû duïng toaùn ñoà [197-9] : + Nhieät dung rieâng cuûa C2H4 ôû 1600C : 05242 =HC

pC (kcal/kg.ñoä).

+ Nhieät dung rieâng cuûa C2H4 ôû 1600C : 57,062 =HCpC (kcl/kg.ñoä).

+ Nhieät dung rieâng cuûa O2 ôû 1600C : 23,02 =OpC (kcal/kg.ñoä).



+ Ñoái vôùi CH3COOH vaø caùc taïp chaát cuûa noù thì do löôïng taïp chaát chieám moät löôïng khoâng ñaùng keå vaø coù tính chaát hoaù lyù gaàn gioáng vôùi CH3COOH. Do ñoù khi tính toaùn ta coi nhö tính toaùn chung cho CH3COOH. Duøng coâng thöùc thöïc nghieäm sau ñaây:

221

3 TaTaaC oCOOHCH

p ×+×+= [13]

Trong ñoù : a0 , a1 , a2 : caùc heä soá phöông trình tra baûng sau. T : nhieät ñoä (0k). Baûng 14: Caùc heä soá trong phöông trình tính Cp cuûa CH3COOH.

Chaát Heä soá cuûa phöông trình Khoaûng nhieät ñoä T(0K)a0 a1.103 a2.106

CH3COOH 5,2 46,16 -18,35

300 ÷ 700

Thay caùc heä soá vaøo phöông trình, ta coù nhieät dung rieâng cuûa CH3COOH ôû 1600C (töông öùng vôùi T = 4330K).

75,21)433(10

35,1810

43316,462,5 263

3 =×−×

+=COOHCHpC (kcal/kmol.ñoä)

362,060

75,21== (kcal/kg.ñoä).

+ Ñoái vôùi C3H6 do ñaây laø moät hôïp chaát hoaù hoïc neân vieäc kieåm tra tröïc tieáp giaù trò nhieät dung rieâng laø khoù khaên. Neân noù ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc thöïc nghieäm sau:

332211 CnCnCnCM p ×+×+×=× [9]

Trong ñoù : M : Khoái löôïng mol cuûa hôïp chaát (kg/kmol). C : Nhieät dung rieâng cuûa hôïp chaát hoaù hoïc (J/kg.ñoä). n1 ,n2, n3 : Soá nguyeân töû cuûa caùc nguyeân toá trong hôïp chaát. C1, C2, C3 : Nhieät dung nguyeân töû cuûa caùc nguyeân toá trong hôïp chaát (J/kg.ñoä). Baûng 15: Nhieät dung rieâng cuûa caùc nguyeân toá.

Nguyeân toá C H O



Nhieät dung rieâng nguyeân töû (J/kg nguyeân töû.ñoä).

11700 18000 25100

Ta coù : HHCC

HCpHC CnCnCM ×+×=× 63

63

Vôùi : 42

63=HCM (kg/kmol).

nc = 3. nH = 6. Cc = 11700 (J/kg nguyeân töû.ñoä). CH = 18000 (J/kg nguyeân töû.ñoä). Thay soá :

143,340742

18000611700363 =×+×

=HCpC (J/kg.ñoä)

814,0101868,4

143,34073 =×

= (kcal/kg.ñoä).

I.2-Tính nhieät löôïng mang vaøo thieát bò phaûn öùng: Qvaøo

Nhieät löôïng ñaàu vaøo cuûa thieát bò phaûn öùng laø toång nhieät löôïng cuûa hoãn hôïp nguyeân lieäu mang vaøo Q1; vaø nhieät löôïng do daàu taûi nhieät mang vaøo Q2; vaø nhieät löôïng do caùc phaûn öùng toaû ra trong thieát bò phaûn öùng Q3 . I.2.1-Nhieät löôïng do nguyeân lieäu mang vaøo Q1 : Nhieät löôïng do nguyeân lieäu mang vaøo goàm coù: nhieät löôïng cuûa C2H4, C2H6, C3H6, CH3COOH vaø taïp chaát, O2 vaø taïp chaát. TCOTCCOOHCHHCHCHC QQQQQQ ++ ++++=

236362421

Trong ñoù :

42HCQ : Nhieät löôïng do C2H4 mang vaøo (kcal/h).





TCCOOHCHQ +3 : Nhieät löôïng do CH3COOH mang vaøo vaø taïp chaát mang

vaøo(kcal/h).

TCOQ +2: Nhieät löôïng do O2 vaø taïp chaát mang vaøo (kcal/h).

Nhieät löôïng töøng caáu töû ñöôïc tính theo coâng thöùc sau:

tCGQ ipii ××= (kcal/h) [13].

Trong ñoù: iG : Löu löôïng cuûa caáu töû i (kg/h).

ipC : Nhieät dung rieâng cuûa caáu töû i (kcal/kg.ñoä).

t : Nhieät ñoä cuûa caáu töû (0C). Hoãn hôïp khí ñi vaøo thieát bò phaûn öùng coù nhieät ñoä 1600C vaø löôïng caùc hoãn hôïp khí nhö sau: )/(128,12658

42hkgG HC = .

)/(665,58162

hkgG HC = .

)/(363,60963

hkgG HC = .

)/(329,68823

hkgG TCCOOHCH =+ .

)/(166,26722

hkgG TCO =+ .

AÙp duïng coâng thöùc ta coù : + Nhieät löôïng do C2H4 mang vaøo: )/(083,105315616052,0128,1265842

4242hkcaltCGQ HC

pHCHC =××=××= .

+ Nhieät löôïng do C2H6 mang vaøo: )/(848,5304716057,0665,58162

6262hkcaltCGQ HC

pHCHC =××=××= .

+ Nhieät löôïng do C3H6 mang vaøo: )/(437,79363160814,0363,6096

663

33 hkcaltCGQ HC

pHCHC =××=××= .

+ Nhieät löôïng do CH3COOH vaø taïp chaát mang vaøo:

)/(496,398624160362,0329,68823

33hkcaltCGQ COOHCH

pCOOHCHCOOHCH =××=××=

. + Nhieät löôïng do O2 vaø taïp chaát mang vaøo: )/(709,9833516023,0166,26722

22hkcaltCGQ O

pOO =××=××= .



Do ñoù toång nhieät löôïng do hoãn hôïp nguyeân lieäu mang vaøo : Q1 = 1053156,083 + 53047,848 + 79363,437 + 398624,496 + 98335,709 = 1682527,573(kcal/h). I.2.2-Nhieät löôïng do daàu taûi nhieät mang vaøo: Q2 Daàu taûi nhieät duøng ñeå khoáng cheá nhieät ñoä trong thieát bò phaûn öùng. Nhieät ñoä ñaàu vaøo laø 700C, neân löôïng nhieät do daàu taûi nhieät mang vaøo laø:

tCGQ dpd ××=2 (kcal/h).

Trong ñoù: Gd :Löu löôïng daøu taûi nhieät caàn thieát ñeå khoáng cheá nhieät ñoä phaûn öùng (kg/h). d

pC : Nhieät dung rieâng cuûa daàu taûi nhieät, dpC = 0,49(kcal/kg.ñoä).

t : Nhieät ñoä daàu taûi nhieät, t = 700C. Vaäy :

dddpd GGtCGQ ×=××=××= 3,347049,02 (kcal/h).

I.2.3-Nhieät löôïng do caùc phaûn öùng toûa ra trong thieát bò phaûn öùng: Q3 a-Nhieät löôïng do phaûn öùng chính taïo ra :

Phaûn öùng: C2H4 + 0,5O2 + CH3COOH CH2 = CHOCOCH3 + H2O

)/(992,421868,4180)/(1800

298 molkcalmolKJ −=−

=−=ΔΗ .

Ñaây laø phaûn öùng toaû nhieät vôùi )/(992,420298 molkcal−=ΔΗ .Theo phaûn öùng thì

khi taïo thaønh 1 mol VA ( 86g VA ) ta thu ñöôïc löôïng nhieät toaû ra laø 42,992(kcal/mol). Do ñoù khi taïo thaønh 9514,925(kg/h) VA, töông öùng vôùi löôïng nhieät toaû ra laø:

)/(391,475657786

992,421000925,9514 molkcal=×× .

b-Nhieät löôïng do phaûn öùng phuï taïo ra:

Phaûn öùng: C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O

)/(244,321868,4135)/(1350

298 molkcalmolKJ −=−

=−=ΔΗ .




khi taïo thaønh 2 mol CO2 ( 88g CO2 ) ta thu ñöôïc löôïng nhieät toaû ra laø 32,244(kcal/mol). Do ñoù khi taïo thaønh 740,797(kg/h) CO2, töông öùng vôùi löôïng nhieät toaû ra laø:

)/(755,27143488

244,321000797,740 hkcal=×× .

Phaûn öùng: C2H4 + 0,5O2 CH3CHO

)/(278,581868,4244)/(2440

298 molKjmolKj −=−

=−=ΔΗ .


khi taïo thaønh 1 mol CH3CHO (44gCH3CHO ) ta thu ñöôïc löôïng nhieät toaû ra laø 58,278(kcal/mol). Do ñoù khi taïo thaønh 47,622(kg/h) CH3CHO, töông öùng vôùi löôïng nhieät toaû ra laø:

)/(339,6307544

278,581000622,47 hkcal=×× .

Phaûn öùng: C2H4 + CH3COOH CH3COOC2H5

Ta coù :

∑ ∑ ×−×=ΔΗ sstt EMEM0298 [3]

Trong ñoù : Mt , Ms : Soá moái lieân keát cuûa chaát tham gia vaø chaát taïo thaønh. Et , Es : Naêng löôïng lieân keát cuûa chaát tham gia vaø chaát taïo thaønh. Tra soå tay hoaù lyù [3], ta coù: 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). Vaäy :

COOCCOOHCCCCHCHCCOOC

CCHCCOOHCCHCCCHC

EEEEEEEEEEEEEE

×−×+×−×+×−=×+×+×+×−×+×+×+×+×=ΔΗ

−=−−

−−−−=−

111113125[]11314[0

298

)/(2,14327136018,6212,10116,851 molkcal−=×−×+×−×+×−= .




khi taïo thaønh 1 mol CH3COOC2H5 (88g CH3COOC2H5 ) ta thu ñöôïc löôïng nhieät toaû ra laø 14,2(kcal/mol). Do ñoù khi taïo thaønh 10,582(kg/h) CH3COOC2H5, töông öùng vôùi löôïng nhieät toaû ra laø:

)/(55,170788

2,141000582,10 hkcal=×× .

Löôïng nhieät do phaûn öùng phuï toaû ra laø: 271434,755 + 63075,339 + 1707,55 = 336217,644(kcal/h). Vaäy löôïng nhieät do caùc phaûn öùng toaû ra trong thieát bò phaûn öùng: Q3 = 4756577,391 + 336217,644 = 5092795,035(kcal/h). Do vaäy löôïng nhieät ñöa vaøo thieát bò phaûn öùng: QVaøo = Q1 + Q2 + Q3 = 1682572,573 + 34,3.Gd +5092795,035

= 6775322,608 + 34,3.Gd (kcal/h). II-Tính nhieät löôïng ñi ra khoûi thieát bò phaûn öùng: QRa II.1-Tính nhieät dung rieâng cuûa caùc saûn phaåm ra khoûi thieát bò phaûn öùng ôû 1800C: Tra toaùn ñoà [197-13] ta coù: − Nhieät dung rieâng cuûa CO2 ôû 1800C: 24,02 =CO

pC (kcal/kg.ñoä).

− Nhieät dung rieâng cuûa C2H4 ôû 1800C: 54,042 =HC

pC (kcal/kg.ñoä).

− Nhieät dung rieâng cuûa C2H6 ôû 1800C:

6,062 =HCpC (kcal/kg.ñoä).

− Nhieät dung rieâng cuûa C3H6 ôû 1800C:

814,063 =HCpC (kcal/kg.ñoä).

− Nhieät dung rieâng cuûa O2 ôû 1800C:

24,02 =OpC (kcal/kg.ñoä).

− Nhieät dung rieâng cuûa H2O ôû 1800C:

472,02 =OHpC (kcal/kg.ñoä).

− Nhieät dung rieâng cuûa VA ôû 1800C:



376,0=VApC (kcal/kg.ñoä).

− Nhieät dung rieâng cuûa CH3COOC2H5 ôû 1800C:

1554523 =HCOOCCHpC (J/kg.ñoä) = 0,371(kcal/kg.ñoä).

− Ñoái vôùi CH3CHO, nhieät dung rieâng ñöôïc tính theo coâng thöùc thöïc nghieäm:

OOHHCCCHOCH

pCHOCH CnCnCnCM ×+×+×=× 33

[9]

Vôùi :

)/(443

kmolkgM CHOCH = CC = 11700(J/kg nguyeân töû.ñoä).

nC = 2. CH = 18000(J/kg nguyeân töû.ñoä).

nH =4. CO = 25100(J/kg nguyeân töû.ñoä).

nO = 1.

Thay soá :

64,273844

2510011800041170023 =

×+×+×=CHOCH

pC (J/kg.ñoä)

654,0101868,4

64,27383 =×

= (kcal/kg.ñoä).

− Ñoái vôùi CH3COOH vaø caùc taïp chaát cuûa noù, töông töï phaàn tröôùc. Tính nhieät

dung rieâng cuûa noù duøng coâng thöùc thöïc nghieäm vaø baûng soá lieäu:

263

221 )453(

1035,18

1045316,462,53 ×−

×+=×+×+= TaTaaC O

COOHCHp

345,22= (kcal/kmol.ñoä) 372,060345,22

== (kcal/kg.ñoä).

II.2-Tính nhieät löôïng ñi ra khoûi thieát bò phaûn öùng:

Nhieät löôïng ôû ñaàu ra cuûa thieát bò phaûn öùng laø toång nhieät löôïng cuûa hoãn

hôïp saûn phaåm khí mang ra Q4, nhieät löôïng do daàu taûi nhieät mang ra Q5, vaø

nhieät löôïng maát maùt moät phaàn ra moâi tröôøng xung quanh Q5 .

QRa = Q4 + Q5 + Q6 (kcal/h).

II.2.1-Nhieät löôïng do hoãn hôïp khí saûn phaåm ñi ra: Q4



Hoãn hôïp khí saûn phaåm ra khoûi thieát bò phaûn öùng goàm coù VA, CO2, CH3CHO, C2H4, C2H6,C3H6,CH3COOH dö vaø taïp chaát, O2 dö vaø taïp chaát, CH3COOC2H5, H2O. Q4 = QVA + QC2H4 + QC2H6 + QC3H6 +QCH3CHO +QCO2 +QCH3COOH dö +TC +QO2 dö + TC + QH2O + QCH3COOC2H5 . Nhieät löôïng töøng caáu töû ñöôïc tính theo coâng thöùc : tCGQ i

pii ××= (kcal/h) [13].

Löu löôïng caùc caáu töû ñi ra khoûi thieát bò phaûn öùng nhö sau: GVA = 9328,358(kg/h). GC2H4 = 9037,702 + 253,163 = 9290,865(kg/h). GC2H6 = 581,665(kg/h). GC3H6 = 609,363(kg/h). GCH3CHO = 47,622(kg/h). GCO2 =740,797(kg/h). GCH3COOH dö + TC = 236,793(kg/h). GO2 dö + TC = 76,488(kg/h). GH2O = 2294,549(kg/h). GCH3COOC2H5 = 10,582(kg/h). − Nhieät löôïng do VA mang ra: )/(269,631343180376,0358,9328 hkcaltCGQ VA

pVAVA =××=××= .

− Nhieät löôïng do C2H4 mang ra: )/(078,90307218054,0865,929042

4242hkcaltCGQ HC

pHCHC =××=××= .


6262hkcaltCGQ HC

pHCHC =××=××= .


6363hkcaltCGQ HC

pHCHC =××=××= .

− Nhieät löôïng do CH3CHO mang ra: )/(062,5606180654,0622,473

33hkcaltCGQ CHOCH

pCHOCHCHOCH =××=××=

− Nhieät löôïng do CO2 mang ra:



)/(430,3200218024,0797,7402

22hkcaltCGQ CO

pCOCO =××=××= .

− Nhieät löôïng do CH3COOH dö vaø taïp chaát mang ra:

)/(659,15855180372,0793,2363

33hkcaltCGQ COOHCH

pCOOHCHCOOHCH =××=××= .

− Nhieät löôïng do O2 vaø taïp chaát mang ra: )/(282,330418024,0488,762

22hkcaltCGQ O

pOO =××=××= .

− Nhieät löôïng do H2O mang ra: )/(883,194944180472,0549,22942

22hkcaltCGQ OH

pOHOH =××=××= .

− Nhieät löôïng do CH3COOC2H5 mang ra: )/(666,706180371,0582,10523

523523hkcaltCGQ HCOOCCH

pHCOOCCHHCOOCCH =××=××= Vaä

y löôïng nhieät do saûn phaåm mang ra laø: Q4 = 631343,269 + 903072,078 + 62819,82 + 89283,867 + 5606,062 + + 32002,430 + 15855,659 + 3304,282 + 194944,883+ 706,666 = 1938939,016(kcal/h). II.2.2-Nhieät löôïng do daàu taûi nhieät mang ra: Q5 Daàu taûi nhieät mang ra coù nhieät ñoä 1400C. Do ñoù nhieät löôïng do daàu taûi nhieät mang ra laø: tCGQ d

pd ××=5 (kcal/h).

Vôùi : 56,0=dpC (kcal/kg.ñoä).

Vaäy : dddpd GGtCGQ ×=××=××= 4,7814056,05 (kcal/h).

II.2.3-Nhieät löôïng toaû ra moâi tröôøng xung quanh: Q6 Nhieät löôïng bò maát maùt trong thieát bò phaûn öùng ra moâi tröôøng xung quanh do toaû nhieät hoaëc do truyeàn nhieät thöôøng coù gía trò baèng 2% toång löôïng nhieät ñöa vaøo thieát bò phaûn öùng. Do ñoù, ta coù: )3,34608,6775322(02,0)(02,0 3216 dGQQQQ ×+×=++×=

dG×+= 686,0452,135506 (kcal/h).

Vaäy toång löôïng nhieät ra khoûi thieát bò phaûn öùng laø:



QRa = Q4 + Q5 + Q6 = dd GG ×++×+ 686,0452,1355064,78016,1938939

dG×+= 086,79468,2074445 (kcal/h).

Toång nhieät löôïng ñi vaøo baèng toång nhieät löôïng ñi ra: QVaøo = QRa dd GG ×+=×+ 086,79468,20744453,34608,6775322

)/(094,10496314,4700877786,44 hkgGG dd =→=× .

Nhö vaäy löôïng daàu taûi nhieät caàn thieát ñeå khoáng cheá nhieät ñoä trong thieát bò phaûn öùng laø: 104963,094(kg/h). − Nhieät löôïng do daàu taûi nhieät mang vaøo: )/(124,3600234094,1049633,342 hkcalQ =×= .

− Nhieät löôïng do daàu taûi nhieät mang ra: )/(57,8229106094,1049634,785 hkcalQ =×= .

− Nhieät löôïng maát maùt ra moâi tröôøng xung quanh: )/(135,207511094,104963686,0452,1355066 hkcalQ =×+= .

Vaäy: QVaøo = Q1 + Q2 + Q3 = 1682527,573 + 3600234,124 + 5092795,035 = 10375556,73(kcal/h). QRa = Q4 + Q5 + Q6 = 1938939,016 + 8229106,58 + 207511,135 = 10375556,73(kcal/h). Baûng 16: Baûng caân baèng nhieät löôïng cuûa thieát bò phaûn öùng.

Nhieät löôïng mang vaøo (kcal/h) Nhieät löôïng mang ra (kcal/h) Nhieät löôïng do hoãn hôïp nguyeân lieäu mang vaøo Q1

1682527,573

Nhieät löôïng do hoãn hôïp saûn phaåm ñi ra Q4

1938939,016

Nhieät löôïng do 3600234,124 Nhieät löôïng do 8229106,58



daàu taûi nhieät mang vaøo Q2

daàu taûi nhieät mang ra Q5

Nhieät löôïng do caùc phaûn öùng toaû ra Q3

5092795,035 Nhieät löôïng do maát maùt ra moâi tröôøng Q6

20751,135

Toång vaøo 10375556,73 Toång ra 10375556,73



CHÖÔNG III : TÍNH TOAÙN THIEÁT BÒ CHÍNH

Thieát bò phaûn öùng ñöôïc tính toaùn ôû ñaây laø thieát bò truyeàn nhieät daïng oáng chuøm. Do thieát bò laøm vieäc vôùi hoãn hôïp nguyeân lieäu coù chöùa axit axetic, coù xuùc taùc, ôû nhieät ñoä cao neân vaät lieäu cheá taïo thieát bò chính coù ñoä beàn vôùi axit axetic, chòu ñöôïc nhieät ñoä cao, coù khaû naêng thoaùt nhieät toát, traùnh hieän töôïng quaù nhieät cuïc boä gaây aûnh höôûng ñeán xuùc taùc cuûa quaù trình phaûn öùng. Do ñoù ta neân choïn vaät lieäu ñeå cheá taïo thieát bò phaûn öùng laø theùp cacbon khoâng gó X18H10T, haøm löôïng C khoaûng < 0,1%, crom khoaûng 18%, niken 10% , titan khoâng quaù 1 ÷ 1,5 %. Hieäu suaát saûn phaåm nhaän ñöôïc ñoái vôùi thieát bò phaûn öùng naøy raát cao, deã daøng khoáng cheá caùc ñieàu kieän nhieät ñoäng, caáu taïo thieát bò khoâng phöùc taïp, giaù thaønh ñaàu tö cheá taïo reû. Quaù trình phaûn öùng toång hôïp VA töø etylen trong pha khí cuûa Hoechst – Bayer coù caùc phaûn öùng toaû nhieät neân tìm caùch khoáng cheá nhieät ñoä baèng caùch duøng daàu taûi nhieät. Caùc phaûn öùng xaåy ra trong caùc oáng truyeàn nhieät, coù chöùa xuùc taùc, nhieät ñoä töø 160 ÷ 1800C. − Choïn ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng truyeàn nhieät : dn = 0,056(m). − Choïn beà daøy cuûa oáng truyeàn nhieät : δoáng = 0,0035(m). − Ñöôøng kính trong cuûa oáng truyeàn nhieät : dt = 0,049(m). I-Xaùc ñònh beà maët truyeàn nhieät cuûa caùc oáng trong thieát bò phaûn öùng: Beà maët trao ñoåi nhieät cuûa caùc oáng trong thieát bò phaûn öùng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc:

tbtK

QFΔ×

= (m2) [10].

Trong ñoù: + Q : Löôïng nhieät trao ñoåi trong thieát bò phaûn öùng (kcal/h). + K : Heä soá truyeàn nhieät (kcal/m2.h.ñoä). + tbtΔ : Hieäu soá nhieät ñoä trung bình cuûa 2 löu theå (0C).

tbtΔ ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau:



2

1

21

2

1

21

lg3,2lntt

tt

ttttttb

ΔΔ×

Δ−Δ=

ΔΔΔ−Δ

=Δ [10].

Giaûn ñoà cuûa hai löu theå

Ta coù : Ct 01 11070180 =−=Δ .

Ct 02 20140160 =−=Δ .

Neân : Cttb0853,52

20110lg3,2

20110=

×

−=Δ .

− Nhieät dung rieâng cuûa daàu taûi nhieät taïi nhieät ñoä 52,8530C laø:

472,0=dpC (kcal/kg.ñoä).

− Löôïng nhieät trao ñoåi trong thieát bò phaûn öùng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc :

tbdpd tCGQ Δ××= (kcal/h) [10].

Trong ñoù: + Gd: Khoái löôïng cuûa daàu taûi nhieät, Gd = 75841,026(kg/h). + d

pC :Nhieät dung rieâng cuûa daàu taûi nhieät taïi 52,8530C,

472,0=dpC (kcal/kg.ñoä). Choïn heä soá truyeàn nhieät K = 40(kcal/m2.h.ñoä) [10].

Thay caùc giaù trò, ta ñöôïc :

K

CGtK

tCGF

dpd

tb

tbdpd ×

=Δ×

Δ××=

)(924,89440

472,0026,75841 2mF =×

= .

Vaäy beà maët truyeàn nhieät cuûa caùc oáng trong thieát bò phaûn öùng laø : 894,924(m2).

70

180

140160

T (0C)

F (m2)

T (0C)



II-Tính soá oáng truyeàn nhieät:

Löu löôïng theå tích cuûa töøng caáu töû vaøo thieát bò phaûn öùng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc :

4,22×=i

ii M

GV (m3/h) [16].

Trong ñoù: + Gi : Khoái löôïng cuûa caáu töû i (kg/h). + Mi : Khoái löôïng rieâng cuûa caáu töû i . − Löu löôïng theå tích cuûa C2H4 vaøo thieát bò phaûn öùng:

)/(502,101264,2228

128,12658 3

42hmV HC =×= .

− Löu löôïng theå tích cuûa C2H6 vaøo thieát bò phaûn öùng:

)/(310,4344,2230

665,581 3

62hmV HC =×= .

− Löu löôïng theå tích cuûa C3H6 vaøo thieát bò phaûn öùng:

)/(994,3244,2242

363,609 3

63hmV HC =×= .

− Löu löôïng theå tích cuûa CH3COOH vaøo thieát bò phaûn öùng:

)/(403,25694,2260

329,6882 3

3hmV COOHCH =×= .

− Löu löôïng theå tích cuûa O2 vaøo thieát bò phaûn öùng:

)/(516,18704,2232

166,2672 3

2hmVO =×= .

Vaäy toång löu löôïng theå tích cuûa hoãn hôïp phaûn öùng ñi vaøo thieát bò phaûn öùng;

516,1870403,2569

994,324310,434502,1012623636242

++

++=++++= OCOOHCHHCHCHCT VVVVVV

= 15325,725(m3/h). Vì theå tích laøm vieäc cuûa thieát bò phaûn öùng khoaûng 70 ÷ 80% theå tích thöïc cuûa noù, cho neân ñeå ñaûm baûo cheá ñoä an toaøn cho thieát bò phaûn öùng, traùnh gaây noå neân ta choïn theå tích laøm vieäc cuûa thieát bò laø 75%. Do ñoù löu löôïng theå tích cuûa hoãn hôïp phaûn öùng vaøo thieát bò laø:



)/(294,11494100

75725,15325 3 hmVT =×

= .

Tieát dieän ngang cuûa thieát bò phaûn öùng tính theo coâng thöùc:

3600×

=ω

TVS (m2) [16].

Trong ñoù: + ω : Toác ñoä hôi ñi trong thieát bò phaûn öùng, choïn ω = 2(m/s).

Vaäy : )(596,136002

294,11494 2mS =×

= .

Theå tích xuùc taùc ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: TV VXT ×Φ= (m3) [16].

Trong ñoù: + VΦ : Löu löôïng theå tích cuûa doøng khí vaøo thieát bò phaûn öùng (m3/h).

+ T : Thôøi gian phaûn öùng (s), choïn thôøi gian laøm vieäc laø 2(s).

)/(193,33600

294,11494)/(294,11494 33 smhmVTV ====Φ .

Vaäy : )(386,6193,32 3mVXT =×= .

Chieàu cao cuûa lôùp xuùc taùc:

)(001,4596,1386,6 m

SVL XT === .

Vì xuùc taùc ñaët trong oáng neân chieàu cao cuûa lôùp xuùc taùc baèng chieàu cao cuûa oáng xuùc taùc vaø cuõng baèng chieàu cao cuûa thaân thieát bò.

Soá oáng cuûa thieát bò phaûn öùng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc:

2)

2(14,3 td

Sn×

= [17].

Trong ñoù: + S : Tieát dieän ngang cuûa thieát bò phaûn öùng (m2) , S = 1,596(m2). + dt : Ñöôøng kính trong cuûa oáng chöùa xuùc taùc (m), dt = 0,049(m).

Vaäy : 781,846)

2049,0(14,3

596,12

=×

=n (oáng).

Quy chuaån : n = 919 (oáng).



Boá trí caùc oáng treân maïng oáng, caùc oáng ñöôïc xeáp theo hình 6 caïnh ñeàu baèng caùch haøn. Vôùi n = 919 (oáng), theo [10] choïn: Caùc oáng boá trí ñeàu treân hình luïc giaùc ñeàu. Ñöôøng kính moät oáng laø 0,05(m), khoaûng caùch giöõa caùc oáng laø 0,06(m) Toång soá oáng trong taát caû caùc vieân phaân: 126 (oáng). III-Tính soá ngaên cuûa thieát bò phaûn öùng: Trong thieát bò oáng chuøm ngöôøi ta chia ngaên ñeå ñaûm baûo quaù trình trao ñoåi nhieät ñöôïc toát . Soá ngaên trong thieát bò phaûn öùng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc :

t

gtmωω

= [17].

Trong ñoù: + ωgt : Toác ñoä chaûy giaû thieát cuûa hoãn hôïp phaûn öùng (m/s). + ωt : Toác ñoä chaûy thöïc teá cuûa hoãn hôïp phaûn öùng (m/s). − Toác ñoä chaûy thöïc teá ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc:

3600

42 ××××

=ndV

t

Tt π

ω (m/s) [17].

Thay soá:

)/(84,13600919)049,0(14,3

294,1149442

smt =×××

×=ω .

− Toác ñoä chaûy giaû thieát ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc:

ρμω

××

=t

gt dRe (m/s) [17].

Trong ñoù: + Re : Chuaån soá Raynol, ñeå ñaûm baûo quaù trình caáp nhieät ñöôïc toát, ta choïn hoãn hôïp khí laøm vieäc ôû cheá ñoä xoaùy coù Re/104, choïn Re = 3.104 . + μ: Ñoä nhôùt cuûa hoãn hôïp phaûn öùng ôû nhieät ñoä trung bình:

C01702

180160=

+

+ ρ : Khoái löôïng rieâng cuûa hoãn hôïp phaûn öùng (kg/m3).

TV

G=ρ (kg/m3).



Vôùi

363,609665,581

166,2672329,6882128,1265863622342

++

++=++++= HCHCOCOOHCHHC GGGGGG

= 23403,651(kg/h). VT = 11494,294(m3/h).

Vaäy: )/(036,2294,11494651,23403 3mkg==ρ .

Ñoä nhôùt cuûa hoãn hôïp phaûn öùng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : [9].

63

6363

62

6262

2

22

3

33

42

4242

HC

HCHC

HC

HCHC

O

OO

COOHCH

COOHCHCOOHCH

HC

HCHC

hh

hhMnMnMnMnMnM

μμμμμμ×

+×

+×

+×

+×

=

Trong ñoù: + COOHCHOHCHCHChh MMMMMM

32636242,,,,, : Khoái löôïng rieâng cuûa hoãn hôïp

vaø cuûa töøng caáu töû. + COOHCHOHCHCHChh 32636242

,,,,, μμμμμμ : Ñoä nhôùt cuûa hoãn hôïp khí vaø cuûa

töøng caáu töû . + COOHCHOHCHCHC nnnnn

32636242,,,, : Phaàn mol cuûa caùc caáu töû.

Ta coù : )/(192 kmolkgMhh = . )/(914,0

42kmolkmoln HC = .

)/(2842

kmolkgM HC = . )/(042,062

kmolkmoln HC = .

)/(603

kmolkgM COOHCH = . )/(044,063

kmolkmoln HC = .

)/(322

kmolkgMO = . )/(12

kmolkmolnO = .

)/(3062

kmolkgM HC = )/(13

kmolkmoln COOHCH = .

)/(4263

kmolkgM HC = .

Tra giaûn ñoà [117-13] ôû nhieät ñoä 1700C, ta coù: μC2H4 = 0,0142.10-3 (N.S/m2). μCH3COOH = 0,0122.10-3 (N.S/m2). μO2 = 0,027.10-3 (N.S/m2). μC2H6 = 0,0135.10-3 (N.S/m2). μC3H6 = 0,0113.10-3 (N.S/m2).



Thay soá:

33333 100113,042044,0

100135,030042,0

10027,0321

100122,0601

100142,028914,0192

−−−−− ××

+××

+×

×+

××

+××

=hhμ

⇒ μhh = 0,24.10-4 (N.S/m2).

Vaäy: )/(22,7036,2049,0

1024,0103 44

smgt =×

×××=

−

ω

Khi ñoù: 92,384,122,7

==m (ngaên).

Quy chuaån : m = 4 (ngaên). IV-Tính ñöôøng kính trong cuûa thieát bò phaûn öùng: Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò phaûn öùng ñöôïc tính theo coâng thöùc: Dt = t.(b-1) + 4.dn (m) [13]. Trong ñoù: + t : Böôùc oáng, t = 1,2.dn = 1,2.0,056 = 0,0672 (m). + b : Soá oáng treân ñöôøng cheùo cuûa hình 6 caïnh, b = 35 (oáng). Vaäy : Dt = 0,0672.(35 - 1) + 4.0,056 = 2,51 (m). Qui chuaån: Dt = 2,6 (m). V- Tính beà daøy cuûa thaân thieát bò phaûn öùng: Beà daøy thaân hình truï cuûa thieát bò phaûn öùng laøm vieäc ôû aùp suaát trong ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc:

[ ] CP

PDS t +−××

×=

ϕσ2 (m) [10].

Trong ñoù: + Dt : Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò phaûn öùng, Dt = 2,6 (m). + P : AÙp suaát laøm vieäc cuûa thieát bò phaûn öùng, P = 0,7.106 (N/m2). + μ : Heä soá beàn cuûa thaønh hình truï theo phöông doïc. + C :Ñaïi löôïng boå sung do aên moøn, baøo moøn, vaø dung sai veà chieàu daøy (m). + [σ] : ÖÙng suaát cho pheùp cuûa thaønh thieát bò (N/m2). Do thaønh thieát bò kín vaø ñöôïc haøn giaùp moái hai beân neân : μ = μh = 0,95 [10]. ÖÙng suaát cho pheùp [σ] ñöôïc xaùc ñònh:



[ ] ησσ ×=k

k

n vaø [ ] ησσ ×=

c

c

n [10].

Trong ñoù : + η : Heä soá ñieàu chænh, choïn η = 1 [10]. + nk , nc : Heä soá an toaøn theo giôùi haïn beàn vaø heä soá an toaøn theo giôùi haïn chaûy. Choïn : nk = 2,6 ; nc = 1,5 [10]. + σk : Giôùi haïn beàn khi keùo cuûa theùp X18H10T, σk = 550.106 (N/m2) [10]. + σc : Giôùi haïn beàn chaûy cuûa theùp X18H10T, σc = 220.106 (N/m2) [10]. Thay caùc giaù trò vaøo coâng thöùc, ta ñöôïc:

[ ] )/(10538,21116,210550 26

6

mNnk

kk ×=×

×=×= ησσ

[ ] )/(10667,14615,110220 26

6

mNnc

cc ×=×

×=×= ησσ

Ñeå thieát bò ñöôïc beàn thì ta choïn öùng suaát: [σ] = [σc] = 146,667.106 (N/m2).

Vì [ ] 50048,19995,0107,0

10667,1466

6

>=×××

=× hPϕσ [10].

Do ñoù coù theå boû qua ñaïi löôïng P ôû maãu soá cuûa coâng thöùc tính chieàu daøy:

[ ] CCPDS t +×××

××=+

×××

=95,010667,1462

107,06,22 6

6

ϕσ (m).

Ñaïi löôïng C ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: C = C1 + C2 + C3 (m) [10]. Trong ñoù: + C1: Ñaïi löôïng boå sung do aên moøn. Ñoái vôùi vaät lieäu beàn X18H10T aên moøn 0,05 ÷ 0,1mm/naêm, tính theo thôøi gian laøm vieäc töø 15 ÷ 20 naêm choïn C1 = 1(mm). + C2 : Ñaïi löôïng boå sung do baøo moøn. Khi tính toaùn boû qua C2. + C3 : Ñaïi löôïng boå sung do dung sai cuûa chieàu daøy phuï thuoäc vaøo chieàu daøi taám theùp söû duïng, choïn C3 = 0,6 (mm). Vaäy : C = 1 + 0 + 0,6 = 1,6 (mm) = 1,6.10-3 (m).



Khi ñoù chieàu daøy thaân hình truï :

)(13,8)(1013,8106,195,010667,1462

107,06,2 336

6

mmmS =×=×+×××

××= −− .

Quy chuaån : S = 10 (mm). Tieán haønh kieåm tra öùng suaát cuûa thaønh thieát bò theo aùp suaát thöû vaø giaù trò

beà daøy thaønh thieát bò S. − AÙp suaát thöû ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : P0 = Pth + P1 (N/m2) [10]. Trong ñoù : + Pth : AÙp suaát thöû thuyû löïc. Pth = P + 0,1.106 = 0,7.106 + 0,1.106 = 0,8.106(N/m2) [10]. + P1 : AÙp suaát thuyû tónh cuûa nöôùc. 111 HgP ××= ρ (N/m2) [10].

Vôùi g : Gia toác troïng tröôøng, g = 9,81(m/s2). ρ1 : Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc, ρ1 = 1000(kg/m3). H1 : Chieàu cao chaát loûng chính laø chieàu cao oáng xuùc taùc (m), H1 = 4(m). Neân : )/(100392,04100081,9 26

1 mNP ×=××= .

Vaäy : P0 = 0,8.106 + 0,0392.106 = 0,839.106 (N/m2). − ÖÙng suaát cuûa thaønh thieát bò tính theo coâng thöùc :

[ ]0)(2

)( PCS

CSDt ××−×

−+=

ϕσ <

2,1Cσ (N/m2) [10].

Trong ñoù: + Dt = 2,6(m).

+S = 10(mm) = 10.10-3 (m). + σc = 220.106 (N/m2). +P0 = 0,839.106 (N/m2). + C = 1,6.10 –3 (m). + ϕ = 0,95. Thay soá :

[ ] 663

63

10333,1831071,1395,010)6,110(2

10839,010)6,110(6,2×<×=

××−××××−+

=−

−

σ (N/m2).

Nhö vaäy chieàu daøy thaønh thieát bò laø 10(mm).



VI-Tính ñaùy vaø naép thieát bò phaûn öùng: Ñaùy vaø naép thieát bò thieát öùng ñöôïc laøm töø vaät lieäu cuøng loaïi vôùi thaân thieát bò laø theùp X18H10T. Duøng loaïi ñaùy vaø naép elip coù gôø, chieàu daøy cuûa ñaùy vaø naép laøm vieäc ôû aùp suaát trong xaùc ñònh theo coâng thöùc:

Ch

DPk

PDS

b

t

h

t +×

×−×××

×=

2][8,3 ϕσ (m) [10].

Trong ñoù: + Dt = 2,6(m). + P = 0,7.106 (N/m2). + [σ] = 146,667.106 (N/m2). + k : Heä soá khoâng thöù nguyeân. Ñoái vôùi ñaùy vaø naép khoâng coù loã ñöôïc taêng cöùng hoaøn toaøn k = 1. + ϕh = 0,95. + hb : Chieàu cao phaàn loài cuûa ñaùy elip ôû Dt = 2,6(m) coù hb = 0,5(m) [10].

Khi [ ] 30048,199

107,095,0110667,146

6

6

>=×

×××=

××Pk hϕσ thì boû qua P trong

coâng thöùc tính S. Vaäy coâng thöùc tính S nhö sau:

Ch

DkPDS

b

t

h

t +×

××××

×=

2][8,3 ϕσ

CC +=+××××××

×××= 0089,0

5,0295,0110667,1468,36,2107,06,2

6

6

C+= −310.9,8 (m).

Do ñoù : S = 8,9.10-3 + 1,6.10-3 = 10,5.10-3 (m). Quy chuaån : S = 12(mm).

Kieåm tra öùng suaát cuûa naép thieát bò theo aùp suaát thöû thuyû löïc theo coâng thöùc

[ ])(6,7

)(2 02

CShkPCShD

bh

bt

−×××××−××+

=ϕ

σ <2,1cσ [10].

[ ] 663

632

10.333,18310.3,15110)6,112(5,095,016,7

10839,010)6,112(5,026,2<=

×−×××××××−××+

−

−

.

Vaäy chieàu daøy ñaùy vaø naép laø : 12(mm). Vì S = 12(mm) vaø D = 2,6(m) neân chieàu cao gôø h = 40(mm).



VII-Tính chieàu cao cuûa thieát bò phaûn öùng: Chieàu cao cuûa thieát bò laø toång chieàu cao cuûa oáng phaûn öùng vaø chieàu cao ñaùy vaø naép : H = L + 2.( h + hb ). H = 4 + 2.( h + hb ) = 4 + 2.( 0,04 + 0,50 ) = 5,08 (m). Vaäy chieàu cao thieát bò : H = 5 (m). VIII-Tính ñöôøng kính oáng daãn: VIII.1-Ñöôøng kính oáng daãn nguyeân lieäu vaø saûn phaåm:

Theo phaàn tính caân baèng vaät chaát, toång löôïng nguyeân lieäu vaøo thieát bò phaûn baèng löôïng saûn phaåm ñi ra. Neân ñöôøng kính cuûa oáng daãn nguyeân lieäu vaøo baèng ñöôøng kính oáng daãn saûn phaåm ra. Xeùt phöông trình löu löôïng:

ω

ωπ×

=⇒××

=785,04

2 VddV (m) [9].

Trong ñoù : + V : Löu löôïng theå tích hoãn hôïp khí ñi vaøo thieát bò phaûn öùng. V = 3,193(m3/s). + ω : Toác ñoä chaûy trung bình cuûa hoãn hôïp phaûn öùng trong oáng daãn. Theo [13] ta coù : ω = 25(m/s). Thay soá :

25785,0

193,3×

=d = 0,403 (m).

Quy chuaån : d = 0,4 (m) = 400 (mm).

VIII.2-OÁng daãn daàu taûi nhieät: Ta coù:

ω×

=785,0

Vd (m).

Vôùi :

+ )/(0324,03600900

049,1049633600

3 smGV d =×

=×

=ρ

.

+ ω = 1,5 (m/s).



Vaäy 5,1785,0

0324,0×

=d = 0,166 (m).

Quy chuaån : d =200 (mm). IX-Choïn bích: Baûng 17 : Bích lieàn baèng theùp ñeå noái thieát bò. Dt(mm) D(mm) Db(mm) D1(mm) D0(mm) db(mm) Z(caùi) h(mm)

2600 2800 2720 2670 2619 M36 52 45

Baûng 18 : Bích lieàn ñeå noái caùc boä phaän cuûa thieát bò vaø oáng daãn. Dy(mm) D(mm) Db(mm) D1(mm) Dn(mm) db(mm) Z(caùi) h(mm)400 200

535 290

495 255

465 232

426 219

M20 M16

16 8

22 22

Caùc thoâng soá veà thieát bò phaûn öùng :

Thieát bò phaûn öùng laø loaïi thieát bi trao ñoåi nhieät coù daïng oáng chuøm ñöôïc caáu taïo töø vaät lieäu laø theùp cacbon khoâng gó X18H10T. Thieát bò coù voøng buø giaõn nôû nhieät baèng caùch gheùp vaøo voû thieát bò moät vaønh ñaøn hoài . - Ñöôøng kính thieát bò : Dt = 2,6 (m). - Chieàu cao : H = 5 (m) . - Beà daøy thaân thieát bò : S = 10 (mm). - Soá ngaên : m = 4 (ngaên) . - Soá oáng truyeàn nhieät : 917 (oáng) . - Chieàu daøi oáng : L = 4 (m). - Beà daøy ñaùy vaø naép : S = 12 (mm). - Chieàu cao gôø : h = 40 (mm). - Chieàu cao phaàn loài : hb = 0,5 (m) .



PHAÀN III :

THIEÁT KEÁ XAÂY DÖÏNG I-Giôùi thieäu chung: Muoán xaây döïng moät nhaø maùy coâng nghieäp thích hôïp tröôùc heát caàn phaûi xaùc ñònh ñòa ñieåm xaây döng roài môùi thieát keá maët baèng nhaø maùy. Nhaø maùy saûn xuaát vinyl axetat töø etylen vaø axit axetic hoaït ñoäng lieân tuïc vôùi nguyeân lieäu vaø saûn phaåm ñeàu laø nhöõng hoaù chaát ñoäc haïi vaø coù khaû naêng gaây chaùy noå. Do ñoù noù aûnh höôûng tröïc tieáp tôùi söùc khoeû con ngöôøi vaø aûnh höôûng tôùi moâi tröôøng caûnh quan vaø sinh thaùi chung quanh. Khoâng nhöõng coù saûn phaåm chính vinyl axetat ñoäc haïi maø coøn coù saûn phaåm phuï ñeàu ñoäc haïi. Vì caùc lyù do ñoù maø vieäc xaùc ñònh ñòa ñieåm xaây döïng vaø caùch boá trí caùc coâng trình phaûi ñöôïc tính toaùn caån thaän. Ñaûm baûo caùc yeâu caàu laø giaûm tôùi möùc toái thieåu vaán ñeà oâ nhieãm moâi tröôøng vaø söùc khoeû cuûa cuûa ngöôøi lao ñoäng cuõng nhö daân cö sinh soáng xung quanh nhaø maùy. II- Caùc yeâu caàu ñoái vôùi ñòa ñieåm xaây döïng: II.1-Yeâu caàu chung veà choïn ñòa ñieåm xaây döïng:

Veà qui hoaïch: Ñòa ñieåm xaây döïng phaûi phuø hôïp vôùi qui hoaïch laõnh thoå, qui hoaïch vuøng, qui hoaïch cuïm kinh teá coâng nghieäp ñaõ ñöôïc caùc caáp coù thaåm quyeàn pheâ duyeät. Taïo ñieàu kieän phaùt huy toái ña coâng suaát cuûa nhaø maùy vaø khaû naêng hôïp taùc saûn xuaát cuûa nhaø maùy vôùi caùc nhaø maùy laân caän.

Veà ñieàu kieän toå chöùc saûn xuaát : Nhaø maùy phaûi gaàn vôùi nguoàn cung caáp nguyeân lieäu, gaàn vôùi tieâu thuï saûn phaåm, gaàn vôùi caùc nguoàn cung caáp naêng löôïng, nhieân lieäu nh:ñieän,nöôùc ...Nhö vaäy seõ haïn cheá toái ña chi phí khi vaän chuyeån, haï giaù thaønh saûn phaåm goùp phaàn thuùc ñaåy söï phaùt trieån cuûa nhaø maùy.

Veà ñieàu kieän haï taàng kyõ thuaät : Ñòa ñieåm xaây döïng phaûi phuø hôïp vaø taän duïng toái ña heä thoáng giao thoâng quoác gia bao goàm: ñöôøng boä, ñöôøng saét, ñöôøng soâng, ñöôøng bieån vaø keå caû ñöôøng haøng khoâng, phuø hôïp vôùi heä thoáng maïng löôùi cung caáp ñieän, thoâng tin



lieân laïc vaø caùc maïng löôùi kyõ thuaät khaùc. Neáu ñòa phöông chöa coù saün caùc ñieàu kieän haï taàng kyõ thuaät thì phaûi xem xeùt ñeán khaû naêng xaây döïng noù tröôùc maét cuõng nhö trong töông lai.

Veà ñieàu kieän xaây laép vaø vaän haønh nhaø maùy : + Ñòa ñieåm xaây döïng phaûi gaàn nôi cung caáp vaät lieäu, vaät tö xaây döïng ñeå giaûm chi phí giaù thaønh ñaàu tö xaây döïng cô baûn cuûa nhaø maùy, haïn cheá toái ña löôïng vaät tö töø nôi xa ñeán. + Ñòa ñieåm xaây döïng phaûi ñaùp öùng nguoàn nhaân coâng trong quaù trình xaây döïng nhaø maùy cuõng nhö vaän haønh nhaø maùy sau naøy. II.2-Caùc yeâu caàu veà khu ñaát xaây döïng:

Veà ñòa hình : + Khu ñaát phaûi coù kích thöôùc vaø hình daïng thuaän lôïi cho vieäc xaây döïng tröôùc maét cuõng nhö vieäc môû roäng nhaø maùy trong töông lai. Kích thöôùc vaø quy moâ dieän tích cuûa khu ñaát neáu khoâng hôïp lyù seõ gaây khoù khaên trong quaù trình thieát keá boá trí daây chuyeàn coâng ngheä cuõng nhö vieäc boá trí caùc haïng muïc coâng trình treân maët baèng khu ñaát ñoù. + Khu ñaát coù kích thöôùc hình daïng thuaän lôïi cho vieäc xaây döïng. Khu ñaát phaûi cao raùo, thoaùng ñaõng, traùnh ngaäp luït trong muøa möa luõ, coù möïc nöôùc ngaàm thaáp taïo ñieàu kieän cho vieäc thoaùt nöôùc thaûi deã daøng. + Khu ñaát phaûi töông ñoái baèng phaúng vôùi ñoä doác töï nhieân toát töø 0,5 ÷ 1% ñeå haïn cheá toái ña kinh phí cho vieäc san laáp maët baèng.

Veà ñòa chaát : + Khu ñaáùt phaûi khoâng coù moû khoaùng ôû döôùi vaø neàn ñaát phaûi chaéc, neân xaây döïng treân neàn ñaát seùt, seùt pha caùt hoaëc ñaù ong ...vaø cöôøng ñoä khu ñaát laø 1,5 ÷ 2,5Kg/cm2 . + Khu ñaát xaây döïng phaûi ôû nôi ñaûm baûo toát moái quan heä hôïp taùc maät thieát vôùi caùc nhaø maùy laân caän trong khu coâng ngieäp vôùi vieäc söû duïng chung caùc coâng trình ñaûm baûo kyõ thuaät, xöû lyù chaát thaûi choáng oâ nhieãm moâi tröôøng cuõng nhö caùc coâng trình haønh chính phuïc vuï coâng coäng ... mang laïi hieäu quaû kinh teá . II.3-Caùc yeâu caàu veà baûo veä moâi tröôøng : Khi ñòa ñieåm xaây döïng ñöôïc choïn caàn xeùt ñeán moái quan heä maät thieát giöõa khu daân cö ñoâ thò vaø khu coâng nghieäp. Ñieàu ñoù khoâng traùnh khoûi vì quaù trình



saûn xuaát caùc nhaø maùy thöôøng thaûi ra caùc chaát ñoäc haïi nhö khí ñoäc, nöôùc baån, khoùi buïi, tieáng oàn ... hoaëc caùc yeáu toá baát lôïi khaùc nhö deã chaùy noå, oâ nhieãm moâi tröôøng ... Ñeå haïn cheá toái ña aûnh höôûng xaáu cuûa nhaø maùy ñeán khu daân cö, caùc khu vöïc coù di tích lòch söû vaø danh lam thaéng caûnh cuûa ñòa phöông, caàn phaûi thoaû maõn caùc yeâu caàu sau: + Phaûi ñaûm baûo caùc yeâu caàu veä sinh coâng nghieäp haïn cheá toái ña caùc söï coá saûn xuaát, ñaûm baûo yeâu caàu veä sinh moâi tröôøng baèng caùc giaûi phaùp phaân khu vaø boá trí höôùng nhaø maùy cho phuø hôïp vôùi höôùng gioù ñeå baûo veä moâi tröôøng. + Khu ñaát cuõng nhö ñòa ñieåm xaây döïng ñaûm baûo vieäc thoaùt nöôùc thaûi cuõng nhö caùc chaát thaûi khaùc khoâng aûnh höôûng tôùi moâi soáng xung quanh. vò trí nhaø maùy thöôøng ôû cuoái höôùng gioù chuû ñaïo, nguoàn nöôc thaûi cuûa nhaø maùy ñaõ ñöôïc xöû lyù phaûi ôû haï löu vaø caùch bieät nöôùc sinh hoaït cuûa daân cö toái thieåu phaûi lôùn hôn 500m.

Nhö vaäy döïa vaøo caùc yeâu caàu treân, xaây döïng nhaø maùy saûn xuaát vinyl axetat töø etylen trong khu coâng nghieäp Dung Quaát – Quaûng Ngaõi laø hôïp lyù nhaát. Xaây döïng taïi ñaây coù nhöõng thuaän lôïi sau: + Gaàn vôùi nôi cung caáp nguyeân lieäu laø etylen töø nhaø maùy loïc daàu soá 1, Dung Quaát naèm ôû trung ñieåm cuûa Vieät Nam caùch 2 trung taâm kinh teá lôùn laø Haø Noäi vaø thaønh phoá Hoà Chí Minh khoaûng 900 Km, tieáp giaùp quoác loä 1A, ñöôøng saét xuyeân Vieät, ñieåm ñaàu cuûa 1 trong 6 tuyeán ñöôøng xuyeân AÙ noái vôùi Laøo, Campuchia vaø Thaùi Lan, gaàn saân bay Chu Lai, caûng bieån nöôùc saâu, baéc laø khu kinh teá môû Chu Lai. Nhö vaäy veà giao thoâng laø raát thuaän tieän cho vaän chuyeån nguyeân lieäu vaø tieâu thuï saûn phaåm. +Thoâng tin lieân laïc thuaän tieän, caùc cô sôû haï taàng ñieän nöôùc, caùc dòch vuï khaùc ñaùp öùng moïi yeâu caàu cho vieäc xaây döïng nhaø maùy. +Beân caïnh ñoù khu coâng nghieäp Dung Quaát coù nhöõng chính saùch öu ñaõi nhö: mieãn tieàn thueâ ñaát suoát ñôøi döï aùn, mieãn thueá nhaäp khaåu trong 5 naêm ñaàu saûn xuaát … III-Phaân tích toång maët baèng nhaø maùy : Toång maët baèng nhaø maùy ñöôïc thieát keá döïa treân nguyeân taéc phaân vuøng.



III.1-Nguyeân taéc phaân vuøng: Tuyø theo ñaëc tính saûn xuaát cuûa nhaø maùy maø phaân vuøng cho hôïp lyù. Trong thöïc tieån thieát keá, bieän phaùp phaân chia khu ñaát thaønh caùc vuøng theo ñaëc ñieåm söû duïng laø phoå bieán nhaát . Toång maët baèng nhaø maùy ñöôïc chia laøm 4 vuøng chính: + Vuøng tröôùc nhaø maùy : Nôi boá trí caùc nhaø haønh chính quaûn lyù, phuïc vuï sinh hoaït , coång ra vaøo, gara oâ toâ xe maùy, xe ñaïp, phoøng baûo veä, nhaø aên ...Dieän tích töø 4 ÷ 20% toång dieän tích toaøn nhaø maùy. + Vuøng saûn xuaát : Vuøng saûn xuaát bao goàm phaân xöôûng saûn xuaát chính, phoøng ñieàu khieån trung taâm, nhaø kho nguyeân lieäu vaø kho saûn phaåm ...Dieän tích töø 22 ÷ 25% toång dieän tích toaøn nhaø maùy . + Vuøng phuï trôï phuïc vuï saûn xuaát : Vuøng naøy bao goàm caùc kho coâng cuï, phaân xöôûng cô khí , traïm ñieän, boä phaän nöôùc sinh hoaït, xöû lyù nöôùc thaûi, nhaø cöùu hoaû ... Dieän tích töø 19 ÷ 28% toång dieän tích toaøn nhaø maùy. + Vuøng kho taøng vaø phuïc vuï giao thoâng : Vuøng naøy bao goàm nôi xuaát saûn phaåm, heä thoáng kho haøng, beán baõi, caùc caàu boác dôõ haøng hoaù ... Dieän tích töø 23 ÷ 37% toång dieän tích toaøn nhaø maùy.

Öu, nhöôïc ñieåm cuûa nguyeân taéc phaân vuøng: − Öu ñieåm: + Deã daøng quaûn lyù theo ngaønh, theo caùc phaân xöôûng, theo caùc coâng ñoaïn cuûa daây chuyeàn saûn xuaát . + Thích hôïp vôùi caùc nhaø maùy coù nhöõng xöôõng, nhöõng coâng ñoaïn coù ñaëc ñieåm vaø ñieàu kieän saûn xuaát khaùc nhau. + Ñaûm baûo ñöôïc yeâu caàu veä sinh coâng nghieäp, deã daøng xöû lyù caùc boä phaän phaùt sinh , caùc ñieàu kieän baát lôïi trong quaù trình saûn xuaát nhö khí ñoäc, buïi, chaùy noå ... + Deã daøng boá trí heä thoáng giao thoâng beân trong nhaø maùy. + Thuaän lôïi trong quaù trình phaùt trieån môû roäng nhaø maùy. + Phuø hôïp vôùi ñaëc ñieåm khí haäu nöôùc ta. − Nhöôïc ñieåm: + Daây chuyeàn saûn xuaát phaûi keùo daøi.



+ Heä thoáng maïng löôùi kyõ thuaät vaø maïng löôùi giao thoâng taêng. + Heä soá xaây döïng, heä soá söû duïng thaáp. Baûng 19: Caùc haïng muïc coâng trình trong nhaø maùy saûn xuaát vinyl axetat.

STT Teân coâng trình Daøi (m) Roäng (m) Dieän tích (m2) Soá löôïng

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Phoøng baûo veä. Gara oâ toâ. Nhaø ñeå xe ñaïp, xe maùy. Nhaø haønh chính, hoäi tröôøng. Nhaø nghæ thay ca, nhaø thay quaàn aùo veä sinh nhaø taém. Nhaø aên Nhaø cöùu hoaû, ñoäi xe taûi. Phoøng quaûn lyù vaø ñieàu haønh. Trung taâm nghieân cöùu thí nghieäm. Khu phuï trôï cung caáp ñieän, nöôùc. Kho vaät tö. Khu saûn xuaát chính. Xöôûng cô khí. Khu vöïc chöùa nguyeân lieäu. Khu vöïc chöùa saûn phaåm chính. Khu vöïc chöùa saûn phaåm phuï . Khu ñaát döï tröõ. Khu vöïc xöû lyù khí thaûi. Khu vöïc xöû lyù nöôùc thaûi. Vöôøn hoa.

6 24 18

30

18

18 24

12

18

18

18 48 12 18

24

12

12

12

6 9 9

18

12

12 9

9

9

12

12 24 12 12

12

9

9

9

36 216 162

540

216

216 216

108

162

216

216

1152 144 216

288

108

1200 108

108

3 1 1

1

1

1 1

1

1

1

1 1 1 1

1

1

1 1

1



III.2-Caùc chæ tieâu kinh teá kyõ thuaät cô baûn: Ñeå ñaùnh giaù löïa choïn phöông aùn thieát keá toång maët baèng nhaø maùy ngöôøi ta coøn döïa vaøo moät soá chæ tieâu kinh teá kyõ thuaät, trong ñoù coù 2 chæ tieâu quan troïng nhaát laø heä soá xaây döïng vaø heä soá söû duïng. − Dieän tích toång maët baèng nhaø maùy : S = 20.000 m2 − Toång dieän tích xaây döïng : Sxd = 5736 m2 − Toång dieän tích söû duïng : Ssd = 13200 m2

Heä soá xaây döïng : %68,28200005736

===S

SK xdxd

Heä soá söû duïng : %662000013200

===S

SK sdsd

III.3- Thieát keá nhaø saûn xuaát: Giôùi thieäu caùc yeâu caàu thieát keá:

Daây chuyeàn saûn xuaát VA töø etylen goàm caùc thaùp haáp thuï, nhaû haáp thuï, thaùp chöng luyeän, ... caùc thaùp naøy cao. Ngoaøi ra coøn coù caùc thieát bò ngöng tuï, bôm, thieát bò trao ñoåi nhieät ... ÔÛ moãi thaùp ñeàu coù caùc saøn thao taùc vaø heä thoáng caàu thang. Caùc thieát bò ngöng tuï, trao ñoåi nhieät, hoài löu ôû treân cao ñeàu coù giaù ñôõ. Caùc ñöôøng oáng daãn khí, loûng ñaët ôû treân cao ñeàu coù giaù ñôõ. Caùc yeâu caàu thieát keá maët baèng: + Thoaû maõn caùc yeâu caàu veà coâng ngheä, boá trí saûn xuaát hôïp lyù, deã thao taùc vaø deã di chuyeån. + Caùc boä phaän lieân heä tröïc tieáp vôùi nhau, ñaûm baûo vaän chuyeån trong vaø ngoaøi thuaän tieän phuø hôïp vôùi daây chuyeàn saûn xuaát. + Ñaûm baûo ñieàu kieän laøm vieäc cho coâng nhaân, coù aùnh saùng töï nhieân, thoaùng khí ñeå thoaùt nhanh khí ñoäc, nhieät thöøa ra ngoaøi. + Xaùc ñònh heä thoáng löôùi coät, hình daïng maët baèng theo yeâu caàu thoáng nhaát nhaø trong xaây döïng coâng nghieäp. + Ñaûm baûo yeâu caàu phaùt trieån môû roäng cuûa nhaø maùy trong töông lai, döï kieán tröôùc höôùng phaùt trieån môû roäng ñeå taän duïng khoâng phaûi söûa chöõa, phaù boû ñi. Phaân xöôûng saûn xuaát VA xaây döïng baèng beâtoâng coát theùp vôùi caùc thoâng soá: Nhòp nhaø : L = 699 ×× (m).



Chieàu cao : H1 = 6 (m) ; H2 = 7,2 (m). Böôùc coät : )(68 mB ×= .

Giôùi thieäu maët caét vaø caùc yeâu caàu thieát keá : + Phaân xöôûng saûn xuaát ñöôïc xaây döïng baèng beâ toâng coát theùp. + Neàn nhaø laø loaïi ximaêng vaø beâ toâng, loaïi neàn naøy chòu ñöôïc khoaùng chaát, hôïp chaát voâ cô vaø kieàm. + Coät nhaø baèng beâ toâng duøng moùng ñôm döôùi coät, loaïi moùng naøy thöôøng ñaët treân moät loùt moùng daøy 100mm. Neáu ñaát khoâ cuõng coù theå duøng lôùp loùt ñaù raêm, neáu ñaát öôùt duøng beâtoâng gaïch vôõ hoaëc beâtoâng maùc 50.

Giao thoâng trong nhaø maùy vaø caùc ñöôøng oáng, caùc coâng trình khaùc: Ñöôøng giao thoâng trong nhaø maùy chuû yeáu laø ñöôøng boä, ñöôøng oâtoâ. Ñöôøng oâtoâ ñöôïc boá trí baèng beâtoâng nhöïa coù 2 laøn xe moãi laøn 4,5m, moät ñaàu noái vôùi ñöôøng quoác loä moät ñaàu noái vôùi truïc ñöôøng phuï xung quanh nhaø maùy. Ñöôøng giao thoâng coù beà roäng laø 6m, væa heø ñi boä coù beà roäng laø 2m. Trong nhaø maùy coù ñöôøng noái lieàn caùc khu vôùi nhau baûo ñaûm maät ñoä giao thoâng vaän chuyeån caùc vaät tö nguyeân lieäu, saûn phaåm ñöôïc deå daøng vaø thuaän tieän. Hai beân ñöôøng troàng caây caûnh vaø thaûm coû xung quanh nhaø maùy. Caùc ñöôøng oáng chính trong nhaø maùy nhö ñöôøng oáng caáp nöôùc phuïc vuï saûn xuaát, sinh hoaït, ñöôøng oáng nöôùc thaûi, caùc oáng daãn nguyeân lieäu loûng, caùc oáng daãn saûn phaåm ... ñöôïc daët treân maët ñaát vaø ngaàm döôùi maët ñaát Keát caáu caùc coâng trình xaây döïng nhaø haønh chính, hoäi tröôøng, nhaø aên, nhaø veä sinh... laø nhaø maùi baèng töôøng gaïch coät beâtoâng 1 taàng, nhaø saûn xuaát xaây 2 taàng, moät taàng 6m, moät taàng 7,2m.



PHAÀN IV :

TÖÏ ÑOÄNG HOÙA TRONG PHAÂN XÖÔÛNG I-Muïc ñích vaø yù nghóa:

Töï ñoäng ñieàu chænh laø quaù trình öùng duïng caùc duïng cuï, caùc thieát bò vaø caùc maùy moùc töï ñoäng ñieàu khieån vaøo coâng ngheä. Nhöõng phöông tieän kyõ thuaät naøy cho pheùp thöïc hieän nhöõng quaù trình coâng ngheä theo moät chöông trình tieâu chuaån ñaõ ñöôïc taïo döïng phuø hôïp vôùi coâng ngheä. Ñaûm baûo cho maùy moùc thieát bò hoaït ñoäng theo cheá ñoä toái öu nhaát, vieäc töï ñoäng hoaù khoâng chæ laøm ñôn giaûn caùc thao taùc saûn xuaát, traùnh ñöôïc nhaàm laãn, taêng naêng suaát lao ñoäng vaø cho pheùp giaûm soá löôïng coâng nhaân vaø coøn coù bieän phaùp höõu hieäu trong an toaøn lao ñoäng.

Ñeå ñaûm baûo caùc yeâu caàu treân thì vieäc söû duïng heä thoáng töï ñoäng ño löôøng vaø caùc bieän phaùp töï ñoäng hoùa trong saûn xuaát khoâng chæ laø moät vaán ñeà caàn thieát maø coøn coù tính chaát baét buoäc ñoái vôùi coâng ngheä naøy. Trong hoaït ñoäng chæ moät thieát bò khoâng oån ñònh thì cheá ñoä coâng ngheä cuûa caû daây chuyeàn bò phaù vôõ. Trong nhieàu tröôøng hôïp phaûi ngöøng hoaït ñoäng cuûa caû daây chuyeàn ñeå söûa chöõa cho duø chæ moät thieát bò. Nhö vaäy töø ñaây cho thaáy ño löôøng töï ñoäng vaø töï ñoäng hoaù trong daây chuyeàn coâng ngheä laø moät vaán ñeà heát söùc quan troïng. Noù khoâng chæ taêng naêng suaát cuûa coâng ngheä, coâng suaát thieát bò maø laø cô sôû ñeå vaän haønh coâng ngheä toái öu nhaát taêng hieäu quaû thu hoài saûn phaåm ñoàng thôøi giaûm ñaùng keå caùc chi phí khaùc, ñaûm baûo an toaøn cho nhaø maùy saûn xuaát, nhôø coù töï ñoäng hoaù maø nhöõng nôi coù theå xaûy ra caùc hieän töôïng chaùy noå hay roø ræ hôi, saûn phaåm ñoäc haïi ra ngoaøi ñöôïc ñieàu khieån töï ñoäng, töï ñoäng kieåm tra, traùnh ñöôïc vieäc söû duïng coâng nhaân.

Töï ñoäng hoaù ñaûm baûo caùc thao taùc ñieàu khieån caùc thieát bò coâng ngheä moät caùch chính xaùc. Traùnh ñöôïc söï coá xaûy ra trong thao taùc ñieàu khieån, töï ñoäng baùo ñoäng khi coù söï coá xaûy ra.



TI

TT

Pcz

II- Caùc kí hieäu duøng trong töï ñoäng hoaù:

Duïng cuï ño nhieät ñoä Duïng cuï ño aùp suaát Duïng cuï ño löu löôïng Duïng cuï ño nhieät ñoä hieån thò taïi trung taâm ñieàu khieån Duïng cuï ño nhieät ñoä truyeàn xa taïi trung taâm ñieàu khieån

Thieát bò ño aùp suaát töï ñoäng ñieàu chænh (van an toaøn) Boä ñieàu chænh möùc chaát loûng töï ghi coù baùo ñoäng khí cuï laép taïi trung taâm ñieàu khieån. Boä ñieàu chænh aùp suaát töï ghi vaø hieån thò, khí cuï laép taïi trung taâm ñieàu khieån.

Cô caáu ñieàu chænh. Cô caáu chaáp haønh. Töï ñoäng môû khi maát tín hieäu.

Töï ñoäng khi maát tín hieäu. Giöõ nguyeân.

Heä thoáng töï ñoäng ñieàu chænh bao goàm ñoái töôïng ñieàu chænh vaø boä ñieàu chænh. Boä ñieàu chænh coù theå bao goàm boä caûm bieán vaø boä khueách ñaïi. Boä caûm bieán duøng ñeå phaûn aùnh söï sai leäch caùc thoâng soá ñieàu chænh so vôùi giaù trò cho tröôùc vaø bieán ñoåi thaønh tín hieäu. Boä khueách ñaïi laøm nhieäm vuï khueách ñaïi tín hieäu cuûa boä caûm bieán ñeán giaù trò coù theå ñieàu chænh cô quan ñieàu khieån, cô quan naøy taùc ñoäng leân ñoái töôïng nhaèm xoùa ñi ñoä sai leäch cuûa caùc thoâng soá ñieàu chænh. II.1-Caùc daïng töï ñoäng hoùa:

Töï ñoäng kieåm tra vaø töï ñoäng baûo veä. Töï ñoäng kieåm tra caùc thoâng soá coâng ngheä (nhieät ñoä, aùp suaát, löu löôïng,

noàng ñoä,...) kieåm tra caùc thoâng soá coâng ngheä ñoù coù thay ñoåi hay khoâng? Neáu coù thì caûnh baùo chæ thò ghi giaù trò thay ñoåi ñoù.

↑

t0

LRA

PIR



ÑT CB SS

N

1 2 3

4

BÑ

5

ÑT CB SS

BK

1 2 6

3 BÑ

5

CCC

7

N

4

Hình 8: Sô ñoà töï ñoäng kieåm tra vaø töï ñoäng ñieàu chænh :

1. Ñoái töôïng ñieàu chænh. 2. Caûm bieán ñoái töôïng. 3. Boä khueách ñaïi. 4. Nguoàn cung caáp naêng löôïng. 5. Cô caáu chaáp haønh. 5.1. Caûnh baùo. 5.2. Chæ thò baèng kim loaïi hoaëc soá.

5.3. Ghi laïi söï thay ñoåi. 5.4. Phaân loaïi. Daïng töï ñoäng ñieàu khieån.

Hình 9 : Sô ñoà caáu truùc: 1. Ñoái töôïng ñieàu chænh. 2. Caûm bieán ñoái töôïng. 3. Boä khueách ñaïi. 4. Nguoàn cung caáp naêng löôïng. 5. Boä ñaëc cho pheùp ta ñaët tín hieäu ñieàu khieån, noù laø moät toå chöùc caùc taùc

ñoäng coù ñònh höôùng ñieàu khieån töï ñoäng. Daïng töï ñoäng ñieàu chænh

Hình 10 : Sô ñoà caáu truùc: 1. Ñoái töôïng ñieàu chænh. 2. Caûm bieán ñoái töôïng. 3. Boä khueách ñaïi. 4. Nguoàn cung caáp naêng löôïng. 5. Boä ñaëc. 6. Boä so saùnh. 7. Cô caáu chaáp haønh.

ÑT CB BÑKG

C

CT

PLN

1 2 3

5.1

4

5.2

5.3

5.4

5



Trong taát caû caùc daïng töï ñoäng ñieàu khieån thöôøng söû duïng nhaát laø kieåu heä thoáng töï ñoäng ñieàu khieån coù tín hieäu phaûn hoài (maïch ñieàu khieån kheùp kín). Giaù trò thoâng tin ñaàu ra cuûa thieát bò döïa treân söï khaùc nhau giöõa caùc giaù trò ño ñöôïc cuûa bieán ñieàu khieån vôùi giaù trò tieâu chuaån.

Sô ñoà ñöôïc moâ taû nhö sau:

Hình 11 : Sô ñoà maïch ñieàu khieån phaûn hoài Y :Ñai löôïng ñaët ÑT : Phaàn töû ñaët trò X: Ñaïi löôïng ra ÑC : Phaàn töû ñieàu chænh N: Taùc nhaân nhieãu XCB :Giaù trò caûm bieán O: Ñoái töôïng ñieàu chænh XÑT: Giaù trò ñaët trò XPH: Tín hieäu phaûn hoài X(trò soá)= XÑT -XCB CB: caûm bieán SS: Phaàn töû so saùnh

Phaàn töû caûm bieán : laø phaàn töû laøm nhieäm vuï nhaän tín hieäu ñieàu chænh X vaø dòch chuyeån noù ra moät daïng thoâng soá khaùc cho phuø hôïp vôùi thieát bò ñieàu chænh.

Phaàn töû ñaët trò: laø boä phaän aán ñònh caùc thoâng soá caàn duy trì hoaëc giaù trò phaïm vi caùc thoâng soá caàn duy trì (XÑT). Khi thoâng soá vaän haønh leäch ra khoûi giaù trò ñoù thì thieát bò ñieàu chænh töï ñoäng phaûi ñieàu chænh laïi caùc thoâng soá cho phuø hôïp thöôøng treân boä ñaët trò coù thieát keá caùc vít hoaëc coâng taéc ñeå ngöôøi ñieàu

N

Ñaïi löôïng ñaët Ñaïi löôïng ra

Y X

XÑC XCBPhaûn hoài X



chænh deå daøng thay ñoåi caùc giaù trò (ñaët caùc thoâng soá ñieàu chænh) cho phuø hôïp khi vaän haønh.

Phaàn töû so saùnh: laø cô caáu tieáp nhaän giaù trò cuûa phaàn töû ñònh trò qui ñònh (XÑT) so saùnh vôùi giaù trò thoâng soá nhaän ñöôïc töø caûm bieán XCB, xaùc ñònh sai leäch cuûa hai thoâng soá X = XÑT _ XCB ñeå ñöa tín hieäu vaøo cô caáu ñieàu chænh. Cô caáu ñieàu chænh: coù nhieäm vuï bieán caùc tín hieäu ñaõ nhaän veà sai leäch X ñeå gaây ra taùc ñoäng ñieàu chænh tröïc tieáp. Giaù trò ñieàu chænh ñöôïc thay ñoåi lieân tuïc töông öùng vôùi söï thay ñoåi lieân tuïc cuûa cô caáu ñieàu chænh. II.2-Caáu taïo cuûa moät soá thieát bò töï ñoäng:

Boä caûm bieán aùp suaát. Trong caùc boä ñieàu chænh thöôøng söû duïng boä caûm öùng aùp suaát kieåu maøng,

hoäp xeáp, piston, oáng cong ñaøn hoài,... vieäc choïn boä caûm öùng aùp suaát phuï thuoäc vaøo vieäc caûm öùng ñieàu chænh vaø ñoä chính xaùc theo yeâu caàu.

Boä caûm öùng suaát kieåu maøng

ΔZ

ΔZ Caûm öùng kieåu hoäp xeáp



ΔZ

ΔZ

ΔZ

ΔZ ΔZ

Boä caûm öùng nhieät ñoä Hoaït ñoäng cuûa boä caûm öùng nhieät ñoä döïa treân nguyeân lyù giaõn nôû nhieät,

moái quan heä giöõa nhieät ñoä cuûa chaát khí vaø aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa noù trong heä kín döïa treân nguyeân lyù nhieät ñieän trôû.

Caûm öùng nhieät ñoä kieåu thanhlöôõng kim giaõn nôû Caûm öùng nhieät ñoä kieåu ñieän trôû

Boä caûm öùng möùc ño chaát loûng Möùc caùc chaát loûng coù theå ño ñöôïc baèng nhieàu caùch khaùc nhau nhöng phöông phaùp ñôn giaûn vaø coù ñoä chính xaùc cao ñoù laø ño baèng phao.

Kieåu phao Kieåu maøng Boä caûm bieán löu löôïng

Caûm öùng nhieät ñoä kieåu maøngCaûm öùng nhieät ñoä kieåu hoäp xeáp



Boä caûm bieán löu löôïng ñöôïc xaây döïng treân söï phuï thuoäc vaøo bieåu thöùc sau: Q = f.V F : Dieän tích cuûa ñöôøng oáng daãn. V: Toác ñoä chaát loûng chaûy trong oáng daãn theo ñònh luaät Becnuli

S

PV Δ=

.2

Vôùi S: Tyû troïng cuûa chaát loûng ΔP: Ñoä cheânh leäch aùp suaát chaát loûng Neáu tyû troïng khoâng ñoåi thì löu löôïng theå tích phuï thuoäc vaøo hai thoâng soá

laø tieát dieän f vaø ñoä cheânh leäch aùp suaát ΔP Ta coù hai caùch ño löu löôïng: + Khi tieát dieän khoâng ñoåi ño löu löôïng baèng ñoä cheânh leäch aùp suaát tröôùc

vaø sau thieát bò coù oáng heïp. + Khi ñoä cheânh leäch aùp suaát khoâng ñoåi ño ñieän tích tieát dieän cuûa oáng

daãn xaùc ñònh ñöôïc löu löôïng cuûa doøng chaûy.



PHAÀN V TÍNH TOAÙN KINH TEÁ

I-Muïc ñích vaø nhieäm vuï cuûa tính toaùn kinh teá: Nhö ñaõ bieát khi ñaàu tö vaøo moät nhaø maùy, xí nghieäp hay moät doanh nghieäp naøo ñoù thì vaán ñeà kinh teá laø vaán ñeà haøng ñaàu mang tính quyeát ñònh, khaû thi hay khoâng khaû thi. Do ñoù vieäc tính toaùn kinh teá cho thaáy ñöôïc giaù trò cuûa moät döï aùn, töø ñoù bieát ñöôïc öu nhöôïc ñieåm cuõng nhö cô caáu hoaït ñoäng cuûa moät döï aùn. Noù taùc ñoäng ñeán söï ñieàu chænh, boá trí phuø hôïp cho cô caáu cuûa döï aùn nhö: toå chöùc keá hoaïch saûn xuaát, toå chöùc quaûn lyù voán ñaàu tö, döï aùn taøi nguyeân vaät lieäu cuõng nhö saûn phaåm, töø ñoù xaùc ñònh ñöôïc döï aùn, neáu ñöôïc ñaàu tö seõ coù khaû thi hay khoâng, neáu khaû thi thì seõ ñaàu tö vaø hoaït ñoäng nhö theá naøo. Ñaây chính laø vaán ñeà trung taâm maø ngöôøi quaûn lyù cuõng nhö kyõ thuaät caàm naém vöõng ñeå ñieàu haønh döï aùn moät caùch toát nhaát. II-Noäi dung tính toaùn kinh teá: II.1-Xaùc ñònh cheá ñoä coâng taùc cuûa phaân xöôûng: Nhö ôû phaàn tính toaùn daây chuyeàn saûn xuaát seõ coù moät thôøi gian nhaát ñònh ñeå söûa chöõa vaø baûo döôõng, toång coäng laø 30 ngaøy trong moät naêm. Nhö vaäy thôøi gian laøm vieäc thöïc teá cuûa phaân xöôûng trong thôøi gian moät naêm laø 335 ngaøy. Moät ngaøy chia ra laøm ba ca, moãi ca laø 8 tieáng. Do ñoù ta coù toång thôøi gian laøm vieäc trong moät naêm laø 8040 h/naêm. Naêng suaát moät naêm laø 75.000 taán. II.2-Nhu caàu veà nguyeân lieäu:

Nguyeân lieäu C2H4: Löôïng C2H4 caàn duøng trong moät giôø laø : 12685,128 kg. Vaäy löôïng C2H4 caàn duøng trong moät naêm laø: 12658,128 x 8040 = 101771349,1 kg = 101771,35 taán.



Nguyeân lieäu laø CH3COOH: Löôïng CH3COOH can duøng trong moät giôø laø: 6882,329 kg. Vaäy löôïng CH3COOH caàn duøng trong moät naêm laø: 6882,329 x 8040 = 55333925,16 kg = 55333,925 taán.

Daàu laøm maùt: Löôïng daàu laøm maùt caàn duøng trong moät giôø laø: 104963,049 kg. Löôïng daàu maát maùt trong moät giôø laáy baèng 5% löôïng daàu ban ñaàu. Vaäy löôïng daàu maát maùt trong moät naêm laø: 104963,049 x 5 x 8040/100 = 42195145,7 kg. Toång löôïng daàu caàn duøng: 42195145,7 + 104963,049 = 42300108,749 kg = 42300 taán.

Xuùc taùc Pd/chaát mang: Löôïng xuùc taùc söû duïng trong moät naêm laø: 1 taán. Ta coù baûng nhu caàu veà nguyeân lieäu:

STT Nguyeân lieäu Nhu caàu trong naêm (taán) 1 C2H4 101771,35 2 CH3COOH 55333,925 3 Daàu laøm maùt 42300 4 Xuùc taùc Pd/chaát mang 1.00

II.3-Nhu caàu veà ñieän naêng: Ñieän naêng cho maùy coâng nghieäp ñöôïc tính theo coâng thöùc: W = K1xK2 ∑niti

Trong ñoù: W: ñieän naêng duøng trong moät naêm. K1: heä soá phuï taûi = 0,75. K2: heä soá toån thaát = 1,02. ni: coâng suaát ñoäng cô thöù i. t: thôøi gian söû duïng = 8040 h. Ta coù baûng nhu caàu veà ñieän naêng trong coâng nghieäp: STT Teân thieát bò Coâng suaát

(kw) Saûn löôïng

(Caùi) Toång coâng suaát (kw)

Ñieän naêng (kw)

1 Bôm daàu 3 1 3 18452



2 Bôm tuaàn hoaøn 0,4 4 1,6 9841 3 Bôm saûn phaåm 0,5 5 2,5 15376 4 Maùy neùn 2 1 2 12301

Toång 55970 Ñieän duøng thaép saùng cho phaân xöôûng cuûa 2 ca chieàu vaø toái (16/24) ñöôïc tính theo coâng thöùc: Wi = nipiT. Trong ñoù: Ws: ñieän naêng duøng ñeå thaép saùng kw/h. Ni: soá boùng ñeøn loaïi i (caùi). T: thôøi gian söû duïng trong naêm = 8040 x 16/24 = 5360 h. Pi: coâng suaát ñeøn loaïi i (kw). Ta coù baûng nhu caàu veà ñieän thaép saùng trong phaân xöôûng: STT Teân nhaø Loaïi boùng

(w) Soá löôïng

(caùi) Ñieän naêng trong

naêm(kw/h) 1 Khu nhaø saûn xuaát 200 50 53600 2 Caùc nhaø coøn laïi 100 50 26800

Toång 80400 Löôïng ñieän tieâu thuï cho caû naêm cuûa toaøn phaân xöôûng: 55970 + 2 x 80400 = 216770 kw/h. II.4-Tính chi phí nguyeân vaät lieäu, nhieân lieäu, naêng löôïng: Ta coù baûng chi phí nguyeân vaät lieäu, nhieân lieäu, naêng löôïng.( Theo long trung bình tính theo ñaàu ngöôøi khu coá ñònh) STT Teân nguyeân

lieäu naêng löôïng Ñôn vò Löôïng duøng

trong naêm Ñôn giaù (VND)

Thaønh tieàn (VND)

1 C2H4 Taán 101771,35 12.106 1221256,2.106 2 CH3COOH Taán 55333,925 10.106 553339,25.106 3 Xuùc taùc Pd/chaát

mang Kg 1000 30000 30.106

4 Daàu laøm maùt Taán 42300 4.106 169200.106 5 Ñieän naêng Kw/h 216770 1000 216,77.106

Toång 1944042,22.106



Theo baûng ta coù chi phí cho nguyeân lieäu vaø naêng löôïng: Z = 1944042,22.106 VND/naêm. Saûn phaåm phuï goàm CH3CHO, etyl axetat, taïp chaát CH3COOH, H2O thu hoài ñöôïc laø: (47,622 + 10,582 + 101,170 + 2294,549) x 8040/1000 = 19729,54 taán/naêm. Laáy giaù trò trung bình cuûa saûn phaåm phuï laø 10.106 VND/taán. Do ñoù doanh thu töø saûn phaåm phuï laø: 19729,54 x 10.106 = 197295,4.106 VND/naêm. Vaäy chi phí nguyeân lieäu cuûa phaân xöôûng trong moät naêm sau khi khaáu hao tröø saûn phaåm phuï thu hoài ñöôïc laø: Z1 = 1944042,22.106 – 197295,4.106 = 1746746,82.106 VND/naêm. Chi phí nguyeân lieäu tính cho moät taán saûn phaåm laø: 1944042,22.106/75000 = 25,92.106 VND/naêm. II.5-Tính ñaàu tö coá ñònh: Voán ñaàu tö xaây döïng (VXD): Trong toaøn boä phaân xöôûng, taát caû caùc maët baèng saûn xuaát ñeàu daûi nhöïa, phaân xöôûng thieát keá theo kieåu baùn loä thieân. Ngoaøi nhaø saûn xuaát chính coøn phaûi xaây döïng nhieàu coâng trình phuï nhö: nhaø haønh chính, nhaø aên, nhaø y teá… Chi phí ñaàu tö trung bình cho xaây döïng: VXD = 15.109 VND.

Voán ñaàu tö cho thieát bò maùy moùc (VTB): Maùy moùc thieát bò ñöôïc chuyeån giao töø caùc ñoái taùc nöôùc ngoaøi. Chi phí ñaàu tö cho daây chuyeàn thieát bò saûn xuaát VA: VTB = 15.109 VND.

Caùc voán ñaàu tö khaùc (VK): Bao goàm nhöõng chi phí ñeå vaän chuyeån, khaûo saùt thieát keá, ñaøo taïo caùn boä vaän haønh thöû daây chuyeàn chieám 25% toång voán ñaàu tö coá ñònh. VDT = VXD + VTB + VK

= VXD + VTB + 0,25 VTB

Vaäy voán ñaàu tö coá ñònh laø: VDT = (15.109 + 15.109)/0,75 = 40.109 VND. II.6-Quyõ löông coâng nhaân laøm vieäc trong phaân xöôûng: Do ñaëc ñieåm cuûa quaù trình saûn xuaát laø lieân tuïc, ñöôïc tieán haønh trong moät daây chuyeàn kheùp kín. Do ñoù nhieäm vuï cuûa coâng nhaân laø kieåm tra quan saùt caùc cheá ñoä laøm vieäc cuõng nhö chaát löôïng saûn phaåm ñeå ñaûm baûo cho daây chuyeàn laøm vieäc oån ñònh. Möùc löông coâng nhaân tröïc tieáp saûn xuaát: 2.106 VDN/thaùng. Löông caùn boä, nhaân vieân tính theo heä soá.



Baûng quyõ löông coâng nhaân laøm vieäc trong phaân xöôûng: STT Ngaønh ngheà Soá

ngöôøi Heä soá Löông thaùng

(VND/ngöôøi) Löông caû naêm

(VND) 1 Giaùm ñoác 1 1,5 3x106 36 x106 2 Phoù giaùm ñoác 2 1,4 2,8 x106 67,2 x106 3 Caùn boä kyõ thuaät 2 1,3 2,6 x106 62.4 x106 4 Toå tröôûng 3 1,2 2,4 x106 86,4 x106 5 Coâng nhaân 24 1 2 x106 576 x106 6 Thö kí 1 1 2 x106 96 x106 7 Haønh chính 4 1 2 x106 96 x106 8 Baûo veä 2 0,7 1,4 x106 33,6 x106 9 Veä sinh 2 0,7 1,4 x106 33,6 x106 Toång coäng 41 1.015,2 x106

Cheá ñoä boài döôõng cho nhöõng coâng nhaân tröïc tieáp saûn xuaát: Boài döôõng ca ñeâm : (86,4 + 576).106 x 0,02 = 13,248.106 VND. Boài döôõng ñoäc haïi : 1015,2.106 x 0,02 = 20,304.106 VND. Quyõ baûo hieåm xaõ hoäi laáy baèng 10% quyõ lương : 10,152.106 VND. Vậy tổng quỹ lương và bảo hiểm xã hội : Z2 = 1015,2.106 + 13,248.106 + 20,304.106 + 10,152.106 = 1058,904.106 VND. II.7-Tính khaáu hao: Khaáu hao taøi saûn coá ñònh laø söï chuyeån daàn giaù trò cuûa noù vaøo giaù thaønh saûn phaåm do noù laøm ra, nhaèm muïc ñích tích luõy tieàn ñeå khoâi phuïc hoaøn toaøn giaù trò söû duïng cuûa noù khi thôøi gian khaáu hao ñaõ heát. Ta tính khaáu hao theo thôøi gian khaáu hao laø khaùc nhau vôùi caùc khoaûn ñaàu tö laø khaùc nhau:

- Nhaø saûn xuaát coù möùc thôøi gian khaáu hao laø 20 naêm : 8.109/ 20 = 400.106 ñoàng/naêm.

- Thieát bò maùy moùc laáy thôøi gian khaáu hao laø 10 naêm : 7.109/ 10 = 700.106 ñoàng/naêm.



- Toång möùc khaáu hao toaøn boä phaân xöôûng laø : 400.106 + 700.106 =

1100.106 ñoàng/naêm. - Khaáu hao söûa chöõa laáy 25% khaáu hao cô baûn : 1100.106 x 0,25 = 275.106

ñoàng/naêm. Toång khaáu hao caû naêm laø : Z3 = (1100 + 275).106 = 1375.106 ñoàng/naêm. II.8-Caùc khoaûn chi phí khaùc:

Chi phí cho phaân xöôûng (Z4): Thöôøng laáy Z4 = 5%ZXP. Trong ñoù: ZXP = Z1 + Z2 + Z3 + Z4 (Toång giaù thaønh phaân xöôûng) ZXP = (1746746,82.106 + 1058,904.106 + 1357.106)/ 0,95 = 1841223,92.106 VND/naêm. Z4 = 0,05 x 1841223,92.106 = 92061,196.106 VND/naêm.

Chi phí quaûn lyù doanh nghieäp (Z5): Thöôøng laáy Z5 = 6%ZCX. Trong ñoù: ZCX = ZPX + Z5 (Chi phí toaøn boä phaân xöôûng). ZCX = 1841223,92.106/ 0,94 = 1958748,85.106 VND/naêm. Z5 = 0,06 x 1958748,85.106 = 117524,931.106 VND/naêm.

Chi phí baùn haøng (Z6): Thöôøng Z6 = 1%ZTB. Trong ñoù: ZTB = Zcx + Z6 (Giaù thaønh toaøn boä). ZTB = 1958748,85.106/ 0,99 = 1978534,2.106 VND/naêm. Giaù thaønh moät taán saûn phaåm: Z = 21763876,1.106/ 75000 = 26,38.106 VND/taán. III-Xaùc ñònh keát quaû: III.1-Doanh thu do phöông phaùp kyõ thaät ñem laïi: DT = SP.GB Trong ñoù: DT : Doanh thu trong moät naêm, VND. GB : Giaù baùn saûn phaåm, VND/taán. SP : Löôïng saûn phaåm thu ñöôïc trong moät naêm,taán. Giaù baùn saûn phaåm ñöôïc tính: GB = GT + TVAT + LDM

Trong ñoù: GT : Giaù thaønh moät taán saûn phaåm = Z = 26,38.106 VND/taán.



TVAT : Thueá giaù trò gia taêng. TVAT = 5%GB. LDM : Laõi ñònh möùc. LDM = 1%GB. Vaäy : GB = 26,38.106/ 0,94 = 28,064.106 VND/naêm. TVAT = 0,05 x 28,064.106 = 1,403.106 VND/naêm. LDM = 0,01 x 28,064.106 = 0,281.106 VND/naêm. Doanh thu: DT = 28,064.106 x 75000 = 2104800.106 VND/naêm. III.2-Lôïi nhuaän: LN = DT – CP Trong ñoù: CP : Toång chi phí phaân xöôûng trong naêm, VND. CP = SP x (GT + TVAT) = 75000 x (26,38.106 + 1,403.106) = 2083725.106 VND/naêm. Vaäy : LN = 2104800.106 – 2083725.106 = 21075.106 VND/naêm. III.3-Hieäu quaû kinh teá cuûa döï aùn:

Hieäu quaû: EHQ = DT/CP = 2104800.106/ 2083725.106 = 1,01.

Doanh lôïi cuûa voán ñaàu tö: DL = LN/VDT = (21075.106/ 40.109) x 100% = 52,69% .

Thôøi gian hoaøn voán: THV = VDT/ (LN – MKH) Trong ñoù: MKH: möùc khaáu hao haøng naêm = Z3 = 1375.106 VND/naêm. Vaäy: THV = 40.109/ (21075.106 – 1375.106) = 2,03 naêm. IV-Keát luaän phaàn tính toaùn: Qua vieäc tính toaùn kinh teá ñaõ giuùp em bieát ñöôïc nhöõng böôùc cô baûn cuûa vieäc ñaàu tö cho moät doanh nghieäp. Baûn ñoà aùn naøy ñaõ tính toaùn ñöôïc lôïi nhuaän cuûa moät nhaø maùy laø 21075.106 VND/naêm; thôøi gian hoaøn voán 2,03 naêm. Ñaây laø keát quaû khaû quan ñem laïi lôïi nhuaän kinh teá cao. Tuy nhieân ñeå ñöa phaân xöôûng vaøo saûn xuaát thöïc teá caàn phaûi xem xeùt nhieàu yeáu toá nöõa.



PHAÀN VI : AN TOAØN LAO ÑOÄNG VAØ PHOØNG CHOÁNG CHAÙY NOÅ Trong caùc nhaø maùy coâng nghieäp an toaøn lao ñoäng laø moät vaán ñeà heát söùc quan troïng. Vì vaäy khi thieát keá nhaø maùy caàn phaûi chuù yù tôùi vaán ñeà an toaøn. − Yeáu toá veä sinh maët baèng. − Giao thoâng trong nhaø maùy. − Phoøng choáng chaùy noå. − Nhöõng yeâu caàu khaùc. 1-Yeâu caàu veä sinh ñoái vôùi maët baèng nhaø maùy: Maët baèng nhaø maùy phaûi ñaûm baûo ñieàu kieän thaûi caùc chaát ñoäc haïi thuaän lôïi. Muoán nhö vaäy thì maët baèng phaûi ñuû cao môùi tieâu nöôùc deã daøng vaø traùnh hieän töôïng ngaám nöôùc töø ngoaøi vaøo. Maët baèng caàn phaûi chuù yù ñeán höôùng gioù vaø höôùng maët trôøi. Caùc xöôûng saûn xuaát coù buïi, khí ñoäc coù tieáng oàn caàn boá trí cuoái höôùng gioù. Boá trí höôùng nhaø maùy theo höôùng maët trôøi sao cho choáng naéng toát, nhöng ñieàu kieän chieáu saùng töï nhieân laø toát nhaát . 2-Yeâu caàu veà phoøng choáng chaùy noå trong nhaø maùy: Phoøng choáng chaùy noå trong nhaø maùy laø moät vaán ñeà heát söùc quan troïng cuûa ngaønh hoaù hoïc, vì trong caùc nhaø maùy cheá bieán coù raát nhieàu nguoàn nhieân lieäu deã chaùy noå. Do vaäy caàn chuù yù caùc bieän phaùp phoøng choáng chaùy noå nhaèm haïn cheá cao nhaát haäu quaû khi coù söï coá xaûy ra. Do trong nhaø maùy söû duïng nguyeân lieäu ñaàu laø caùc hôïp chaát deã chaùy noå vaø ñoäc haïi neân caàn thieát phaûi ñaûm baûo an toaøn. Neáu khoái löôïng lôùn khí taïo ra aùp suaát cao daãn ñeán noå coù theå gaây chaán thöông cho coâng nhaân thaäm chí phaù huyû phaân xöôûng. Nhö vaäy coù theå noùi raèng phoøng choáng chaùy noå laø khaâu raát quan troïng ñeå ñaûm baûo cho phaân xöôûng.



Caùc bieän phaùp caàn thieát ñeå phoøng choáng chaùy noå cho phaân xöôûng: + Thay khaâu saûn xuaát nguy hieåm baèng khaâu ít nguy hieåm. + Cô khí hoaù, töï ñoäng hoaù caùc quaù trình saûn xuaát coù tính chaát nguy hieåm ñeå ñaûm baûo an toaøn. + Thieát bò baûo ñaûm kín haïn cheá hôi, khí thoaùt ra xung quanh khu vöïc saûn xuaát. + Loaïi tröø khaû naêng phaùt sinh moài löûa, khoâng duøng nguoàn löûa hôû, khoâng huùt thuoác laù trong khi laøm vieäc, khoâng ñi laïi baèng giaøy ñinh vì deã gaây chôùp löõa daãn ñeán chaùy noå, khoâng mang theo nhöõng vaät lieäu deã chaùy noå vaøo khu vöïc saûn xuaát. + Taïi nhöõng nôi coù theå gaây ra chaùy noå caàn ñaët bieån caám, duïng cuï chöõa chaùy ôû nôi deã thaáy vaø thuaän tieän thao taùc. + Ñoái vôùi coâng nhaân, phaûi thöïc hieän ñuùng qui ñònh veà an toaøn lao ñoäng trong nhaø maùy, coâng nhaân phaûi ñöôïc ñaøo taïo veà an toaøn chaùy noå tröôùc khi vaøo nhaø maùy. Xaây döïng ñoäi nguõ chöõa chaùy chuyeân nghieäp vaø nghieäp dö thöôøng xuyeân kieåm tra dieãn taäp. +Khi coù söï coá chaùy noå xaûy ra, tuyø theo tính chaát nguy hieåm cuûa noù taïo chaùy, caàn phaûi nhanh choùng thi haønh caùc bieän phaùp kyõ thuaät caàn thieát ôû nhöõng khu vöïc laân caän nhö ngöøng coâng taùc, caét ñieän, phaùt tín hieäu caáp cöùu chöõa chaùy. + An toaøn lao ñoäng ñoái vôùi caùc thuøng chöùa, beå chöùa phaûi ñöôïc kieåm tra ñònh kyø nhaèm khaéc phuïc nhöõng hoûng hoùc kòp thôøi. + Phaûi coù caùc thieát bò phoøng chaùy ñaët coá ñònh treân caùc beå chöùa xaêng daàu, khi coù söï coá veà chaùy noå noù töï ñoäng laøm vieäc cuøng vôùi hoå trôï cuûa caùc thieát bò löu ñoäng nhaèm daäp taéc ngay ñaùm chaùy. 3-Caùc yeâu caàu veà an toaøn giao thoâng trong nhaø maùy: Trong nhaø maùy coù raát nhieàu ñöôøng giao thoâng vì vaäy vieäc boá trí ñöôøng ñi laïi phaûi ñaûm baûo khoa hoïc khoâng ñeå xaûy ra tai naïn, ñaûm baûo cho ñi laïi khi coù söï coá xaûy ra. Muoán ñaït toát ñieàu naøy caàn boá trí ñöôøng ñi laïi trong nhaø maùy sao cho hôïp lyù: − Ñöôøng oâ toâ phaûi coù leà ñöôøng vaø væa heø cho ngöôøi ñi boä. − Ñöôøng moät chieàu phaûi coù chieàu roäng toái thieåu laø 3,5m.



− Ñöôøng 2 chieàu phaûi coù chieàu roäng toái thieåu laø 6m. Ñeå ñaûm baûo chöõa chaùy toát thì ñöôøng daãn veà baát cöù phaân xöôûng naøo ñeáu coù hai phía. Nhaø maùy caàn boá trí ñeå xe chöõa chaùy coù theå ra vaøo 4 phía, cöûa toái thieåu cho xe laø 6m. Neáu ñöôøng cuït thì phaûi coù baõi quay xe moãi beà roäng baõi quay 12m. 4-Nhöõng yeâu caàu khaùc: − Choáng ñoäc haïi cho coâng nhaân: Kieåm tra ñònh kyø söùc khoeû cho coâng nhaân ñeå kòp thôøi phaùt hieän vaø ñieàu trò, thay ñoåi moâi tröôøng laøm vieäc cho coâng nhaân. Thöïc hieän ñuùng qui ñònh veà söùc khoeû cho caùn boä coâng nhaân. Khi laøm vieäc coâng nhaân phaûi mang theo caùc thieát bò phoøng ñoäc nhö : maët naï, gaêng tay, quaàn aùo baûo hoä, uûng ñeå traùnh nhieãm ñoäc. − An toaøn veà ñieän: Khi söû duïng phaûi duøng ñieän an toaøn, caùch ly daây daãn, che chaén cô hoïc, caùc thieát bò ñieän ñeàu phaûi coù daây noái ñaát, phaûi söû duïng gaêng tay vaø uûng baèng cao su. Treân ñaây chæ laø moät soá bieän phaùp toái thieåu trong coâng taùc phoøng choáng chaùy noå, baûo hoä lao ñoäng trong nhaø maùy song caàn thieát phaûi tuyeân truyeàn moïi ngöôøi thöïc hieän toát bieän phaùp phoøng ngöøa, ñaûm baûo an toaøn trong quaù trình saûn xuaát.



Moät thôøi gian gaàn 5 thaùng tìm taøi lieäu, nghieân cöùu,ø tính toaùn ñoà aùn toát

nghieäp vôùi ñeà taøi ”Thieát keá phaân xöôûng saûn xuaát vinyl axetat töø etylen vôùi coâng suaát 55.000 taán/naêm”. Vôùi söï höôùng daãn taän tình cuûa caùc thaày coâ giaùo boä moân coâng ngheä hoaù höõu cô – hoaù daàu maø ñaëc bieät laø TS. Phaïm Thanh Huyeàn cuøng vôùi söï noã löïc cuûa baûn thaân. Vì theá em ñaõ hoaøn thaønh ñöôïc ñoà aùn naøy ñuùng thôøi gian quy ñònh. * Qua ñoà aùn naøy em ñaõ ruùt ra ñöôïc moät soá keát luaän sau: + Vinyl axetat laø moät monome coù vai troø raát quan troïng trong neàn coâng nghieäp hoaù hoïc hieän ñaïi, ñaëc bieät laø coâng nghieäp chaát deûo vaø sôïi toång hôïp,saûn xuaát sôn,keo daùn coù ñoä beàn cao,beàn vôùi hoùa chaát vaø caùc chaát oxy hoùa khaùc. + Vinyl hoaù laø moät quaù trình quan troïng trong quaù trình toång hôïp caùc hôïp chaát trung gian phuïc vuï cho vieäc toång hôïp ra caùc saûn phaåm höõu cô cuoái cuøng coù giaù trò cao phuïc vuï ñôøi soáng. Nguyeân lieäu chính cho quaù trình saûn xuaát vinyl axetat laø etylen vaø axit axetic,oxy .Axit axetic laø chaát höõu cô töông ñoái ñoäc haïi vaø deã chaùy noå. Do ñoù coù khaû naêng gaây nguy hieåm cho con ngöôøi. Vì vaäy khu vöïc saûn xuaát phaûi luoân ñöôïc ñaûm baûo caùc yeâu caàu phoøng choáng chaùy noå cuõng nhö veä sinh moâi tröôøng. Coâng ngheä saûn xuaát vinyl axetat ñaõ ñöôïc öùng duïng vaøo trong saûn xuaát bôûi nhieàu haõng khaùc nhau treân theá giôùi. Tuy nhieân moãi daây chuyeàn coâng ngheä cuûa töøng haõng ñeàu coù nhöõng öu nhöôïc ñieåm khaùc nhau, nhöng nhìn chung thì cheá ñoä coâng ngheä cuûa taát caû caùc daây chuyeàn ñoù ñeàu phuï thuoäc chuû yeáu vaøo caùc yeáu toá sau: + Nhieät ñoä phaûn öùng. + Loaïi xuùc taùc duøng cho quaù trình. + Tyû leä cuûa caùc caáu töû trong hoãn hôïp nguyeân lieäu ñaàu vaøo. + ÖÙng duïng cuûa vynylaxetat ñöôïc öùng duïng raát nhieàu trong cuoäc soáng cuûa chuùng ta hieän nay, maø ñaát nöôùc ta ñang daàn daàn tieán tôùi coâng ngheäp hoùa hieän ñaïi hoùa ñaát nöôùc. Toùm laïi, vieäc löïa choïn moät daây chuyeàn coâng ngheä hôïp lyù phaûi döïa vaøo töøng ñieàu kieän cuï theå cuûa moãi vuøng, moãi quoác gia. Hieän nay, xu theá haøng ñaàu ñeå



löïa choïn vaø xaây döïng moät nhaø maùy saûn xuaát vinyl axetat laø phaûi döïa vaøo hieäu hieäu suaát thu ñöôïc vinyl axetat vaø caùc vaán ñeà baûo veä moâi tröôøng . Em raát chaân thaønh caûm ôn coâ Phaïm Thanh Huyeàn cuøng caùc thaày coâ giaùo boä moân coâng ngheä höõu cô hoùa daàu ñaõ höôùng daãn taän tình em ñeå hoaøn thaønh baûn ñoà aùn naøy. Tuy nhieân böôùc ñaàu laøm quen vôùi moät ñeà taøi thieát keá phaân xöôûng saûn xuaát neân cuõng khoâng traùnh khoûi nhöõng thieáu soùt raát mong caùc thaày coâ giaùo vaø caùc baïn goùp yù theâm. Ñoàng thôøi em raát caûm ôn boá meï em laø ngöôøi ñaõ giuùp ñôõ em nhieàu veà tinh thaàn vaø veà vaät chaát cho em,cuøng caùc thaày coâ trong hoäi ñoàng baûo veä. Moät laàn nöõa em em raát chaân thaønh caûm ôn thaày coâ. Haø noäi 31/5/2007 Sinh vieân Traàn Ñaïi Nghóa

TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1]-Soå tay hoaù lyù- Boä moân hoaù lyù- Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Haø Noäi 1964. [2]-Toång hôïp höõu cô- Nguyeãn Mai Lieân- Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Haø Noäi 1964. [3]-Hoaù Hoïc Höõu cô taäp 2- Hoaøng Troïng Yeâm- Nguyeãn Ñaêng Quang- Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Haø Noäi 1996. [4]- Ullmann,s encyclopedia of industrial chemistry vol A1 1996. [5]- Ullmann,s encyclopedia of industrial chemistry vol A10 1996. [6]- Encyclopedia of polymer science and technology vol 15 1974. [7]-A.Chauvel,Lfehvre Petrochemial processes 2 Gulfpub.co, 1989. [8]- Encyclopedia of chemial technology vol 21 1964. [9]- Nguyeãn Troïng Khuoâng, Ñinh Troïng Xoan, Ñoã Vaên Ñaøi, Nguyeãn Bin, Phaïm Xuaân Toaûn, Ñinh Vaên Huyønh, Traàn Xoa – Soå tay quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoaù chaát taäp 1 – Nhaø xuaát baûn khoa hoïc vaø kyõ thuaät Haø Noäi 1999. [10]- Nguyeãn Bin, Ñoã Vaên Ñaøi, Leâ Nguyeân Döông, Ñinh Vaên Huyønh, Nguyeãn Troïng Khuoâng, Phan Vaên Thôm, Phaïm Xuaân Toaûn, Traàn Xoa- Soå



tay quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoaù chaát taäp 2- Nhaø xuaát baûn khoa hoïc vaø kyõ thuaät 1999. [11]-Hoaù hoïc voâ cô taäp 2 – Hoaøng Nhaâm – Nhaø xuaát baûn giaùo duïc vaø ñaøo taïo 1999. [12]-Daàu khí vaø daàu khí ôû Vieät Nam – Traàn Maïnh Trí – Nhaø xuaát baûn khoa hoïc vaø kyõ thuaät 1996. [13]-Tính toaùn quaù trình thieát bò trong coâng nghieäp hoaù chaát vaø thöïc phaåm taäp 2– Nguyeãn Bin – Nhaø xuaát baûn khoa hoïc vaø kyõ thuaät 2001. [14]-Cô sôû xaây döïng nhaø coâng nghieäp – Ngoâ Bình – Boä moân xaây döïng coâng nghieäp – Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Haø Noäi 1973. [15]-Coâng ngheä toång hôïp höõu cô hoùa daàu---Phaïm Thanh Huyeàn,Nguyeãn Hoàng Lieân—tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Haø Noäi 2006 [16]- Thieát bò phaûn öùng toång hôïp caùc hôïp chaát höõu cô—Traàn Coâng Khanh-Nhaø xuaát baûn khoa hoïc vaø kyõ thuaät 1986 [17]-Cô sôû tính toaùn thieát bò hoùa chaát—Hoà Höõu Phöông_ Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Haø Noäi 1977

bo giao duc edu vn qui trinh san xuat vinyl axetat tu etylen

Documents