Thiết kế phân xưởng sản xuất Viny Clorua đi từ axetylen và HCl, năng suất 40.000 tấn năm 3547902.pdf

®å ¸n tèt nghiÖp trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi
Më ®Çu.
Trong nh÷ng n¨m qua, vËt liÖu polime ®îc øng dông réng r·i vµ ngµy cµng
kh«ng thÓ thiÕu ®îc trong ®êi sèng vËt chÊt cña con ngêi . Do ®ã ngµnh c«ng
nghiÖp vÒ vËt liÖu polime còng ®îc ph¸t triÓn. Mét trong nh÷ng nguån nguyªn
liÖu lµ vinyclorua (gäi t¾t VC). Cã c«ng thøc ho¸ häc lµ CH2=CHCl.
LÇn ®Çu tiªn VC ®îc Regnault ®iÒu chÕ vµo n¨m 1835. §Õn n¨m 1911,
Klatt vµ Rolle ®· nghiªn cøu thµnh c«ng gi÷a ph¶n øng axetylen vµ axit
clohy®rit. Hai n¨m sau Gresheim-Eleckhon ®· thµnh c«ng trong viÖc dïng HgCl2
lµm xóc t¸c cho ph¶n øng nµy.
§Ó cho nghµnh c«ng nghiÖp vÒ vËt liÖu polime tån t¹i vµ ph¸t triÓn h¬n
cÇn ph¶i nghiªn cøu s¶n xuÊt ra nguån nguyªn liÖu cung cÊp cho nã lµ rÊt quan
träng, cho nªn viÖc ®iÒu chÕ VC ®· t¹o ra mét bíc chuyÓn lín trong nghµnh c«ng
nghiÖp ho¸ chÊt.
Vµo n¨m 1930 khi s¶n phÈm Polivinylclorua (PVC) lÇn ®Çu tiªn ®îc ra ®êi.
Theo çc thèng kª cho biÕt møc tiªu thô hµng n¨m cña VC trªn thÕ giíi vµo n¨m
1954 lµ 12÷15 triÖu tÊn, trong ®ã n¨m 1986 tiªu thô 19,5 triÖu tÊn. VC ®îc s¶n
xuÊt víi sè lîng lín trªn thÕ giíi, theo sè liÖu cho biÕt ë NhËt n¨m 1960 s¶n xuÊt
ra 258000 tÊn PVC, n¨m 1965 t¨ng lªn 450000 tÊn vµ n¨m 1970 lµ 600000 tÊn
PVC.
VC ®îc øng dông trong c«ng nghiÖp chñ yÕu ®îc dïng lµm monome trong
qu¸ tr×nh polyme ho¸ ®Ó tæng hîp thµnh polivinylclorua, kho¶ng 95% tæng lîng
VC dïng ®Ó tæng hîp PVC vµ çc polime kh¸c. PVC lµ chÊt dÎo cã nhiÒu tÝnh
chÊt mµ ta mong muèn nh ®é æn ®Þnh ho¸ häc cao, Ýt bÞ ¨n mßn( bÞ ph¸ huû bëi
çc axit m¹nh nh H2SO4, HCl) cã kh¶ n¨ng co gi·n vµ ®é bÒn t¬ng ®èi lín, çch
®iÖn tèt, kh«ng thÊm níc, kh«ng bÞ ph¸ huû khi tiÕp xóc víi níc vµ cã mét sè
tÝnh n¨ng u viÖt kh¸c, do cã nh÷ng tÝnh chÊt tèt nh vËy, PVC ®îc dïng ®Ó s¶n
Hoµng Thanh TuÊn - HD K44 1 ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xuÊt VC

xuÊt çc lo¹i èng dÉn çc chÊt ho¸ häc, lµm vËt liÖu lãt bªn trong çc thiÕt bÞ ho¸
häc lµm viÖc ë nhiÖt ®é thÊp, ®Ó thay thÕ thÐp kh«ng gØ vµ çc hîp kim ®¾t tiÒn.
Víi nh÷ng tÝnh n¨ng quan träng cña VC trong c«ng nghiÖp nh vËy cho nªn
viÖc t×m hiÓu vµ nghiªn cøu qóa tr×nh s¶n xuÊt VC trong c«ng nghiÖp lµ ®iÒu cÇn
thiÕt, ®Æc biÖt s¾p tíi ViÖt Nam cã hai nhµ m¸y läc hãa dÇu ë Nghi S¬n (Thanh
Ho¸) vµ Dung QuÊt(Qu·ng Ng·i) ho¹t ®éng sÏ cho ta nguån nguyªn liÖu cho qu¸
tr×nh tæng hîp VC. Vµ do vËy VC sÏ cã gi¸ thµnh h¹ vµ kÐo theo ®ã gi¶m chi phÝ
s¶n xuÊt cho rÊt nhiÒu ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c. Trªn thÕ giíi hiÖn nay, c«ng
nghÖ s¶n xuÊt VC ®i tõ HCl vµ C2H2 vÉn ®îc ¸p dông v× c«ng nghÖ ®¬n gi¶n, lîi
Ých tõ viÖc gi¶m gi¸ thµnh sö dông nhng tríc kia yªu cÇu sö dông nhiÒu nguyªn
liÖu th« lµ hydrocacbon ®¾t tiÒn. Gi¶i thÝch cho vÊn ®Ò nµy v× sao chóng ®· ®îc
thay thÕ b»ng nh÷ng c«ng nghÖ sö dông etylen vµ v× sao chóng ®· ®îc sö dông
trë l¹i do gi¸ dÇu th« t¨ng, mÆc dï etylen ®îc lÊy tõ çc má khÝ etan lµ chñ yÕu
cã lîi vÒ mÆt kinh tÕ nhÊt. §ång thêi bªn c¹nh ®ã, nguån nguyªn liÖu axetylen ë
níc ta rÊt phong phó v× cã tr÷ lîng tù nhiªn lín, nói ®¸ v«i nhiÒu. Víi nh÷ng ®iÒu
kiÖn thuËn lîi nh vËy chóng ta sÏ h¹n chÕ ®îc nguån nguyªn liÖu VC ngo¹i nhËp
nhng vÉn ®¸p øng ®îc ®Çy ®ñ nhu cÇu cña çc ngµnh c«ng nghiÖp trong níc,
c«ng nghÖ s¶n xuÊt VC tõ C2H2 vµ HCl cÇn ph¶i ®îc ph¸t triÓn m¹nh h¬n n÷a.
PhÇn 1:
Tæng quan
Ch¬ng 1: TÝnh chÊt cña nguyªn liÖu vµ s¶n phÈm

A.TÝnh chÊt cña nguyªn liÖu
I. TÝnh chÊt cña axetylen.
ë ®iÒu kiÖn thêng axetylen lµ chÊt khÝ kh«ng mµu, kh«ng ®éc ë d¹ng tinh
khiÕt cã mïi ete yÕu cã t¸c ®éng g©y mª, axetylen nguyªn chÊt cã vÞ h¬i ngät.
Mét sè tÝnh chÊt cña Axetylen.
. Träng lîng riªng (0o
C, P=760mmHg): d=1,17kg/m3
. Träng lîng ph©n tö M = 26,02kg/kmol.
. NhiÖt dung riªng ph©n tö Cp = 0,402kJ/kg.
. NhiÖt ®é ngng tô -83,8o
C.
. NhiÖt ®é tíi h¹n 35,5o
C.
. ¸p suÊt tíi h¹n 6,04Mpa.
. NhiÖt th¨ng hoa 21,59kJ/mol.
. NhiÖt ho¸ h¬i 15,21kJ/mol.
. Tû träng 0,686.
Axetylen tan m¹nh trong c¸c dung m«i h÷u c¬, axetylen còng cã thÓ tan
trong níc. §é chän läc cña axetylen trong c¸c dung m«i kh¸c nhau rÊt quan
träng trong qu¸ tr×nh tinh chÕ còng nh trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n axetylen .Khi
ch¸y axetylen táa ra lîng nhiÖt lín, kh¶ n¨ng sinh nhiÖt cña axetylen lµ
13,307kcal/m3
, giíi h¹n næ cña axetylen x¶y ra trong cïng mét ®iÒu kiÖn nhiÖt
®é vµ ¸p suÊt nhÊt ®Þnh. ë nhiÖt ®é 00
C vµ 1at Axetylen t¹o víi kh«ng khÝ hçn
hîp næ trong giíi h¹n tõ 23%- 81% thÓ tÝch vµ giíi h¹n næ víi oxy lµ 2,8% thÓ
tÝch, ®é nguy hiÓm vÒ næ cña axetylen cµng t¨ng do sù ph©n r· cña nã thµnh
nh÷ng chÊt ®¬n gi¶n.
C2H2 2C + H2

§©y lµ ph¶n øng ph©n huû cña C2H2 ®Ó t¹o thµnh C vµ H2. Sù ph©n r· nµy x¶y
ra kh«ng cã oxy nhng cã nh÷ng chÊt kÝch ho¹t t¬ng øng(tia löa, ®èt ch¸y do ma
s¸t).
Axetylen còng dÓ dµng t¹o hçn hîp næ víi clo vµ flo, nhÊt lµ khi cã t¸c dông
víi ¸nh s¸ng. Do vËy ®Ó gi¶m bít kh¶ n¨ng næ cña axetylen, khi vËn chuyÓn ngêi
ta pha thªm khÝ tr¬, hydro amoniac vµo.
Mét tÝnh n¨ng quan träng kh¸c cña axetylen lµ kh¶ n¨ng hoµ tan tèt trong
nhiÒu chÊt láng h÷u c¬ vµ v« c¬. §é hoµ tan cña nã t¬ng ®èi cao trong dung m«i
cã cùc. Trong mét thÓ tÝch níc ë 200
C cã thÓ hoµ tan ®îc mét thÓ tÝch axetylen,
cßn ë 600
C mét thÓ tÝch níc cã thÓ hoµ tan 0,37 thÓ tÝch axetylen. §é hoµ tan cña
axetylen gi¶m trong dung dÞch muèi ¨n vµ Ca(OH)2. §é hoµ tan cña axetylen cã
ý nghÜa quan träng ®Ó ®iÒu chÕ vµ t¸ch ra khái hçn hîp khÝ.
2. TÝnh chÊt vËt lý:
Axetylen lµ cacbua hydro kh«ng no, cã liªn kÕt ba trong ph©n tö do ®ã cã
kh¶ n¨ng ho¹t ®éng ho¸ häc cao. Liªn kÕt ba ph©n tö axetylen t¹o thµnh do liªn
kÕt δ vµ liªn kÕt π.
Khi tham gia çc ph¶n øng ho¸ häc, liªn kÕt ba trong ph©n tö bÞ ph¸ vì ®Ó
t¹o thµnh liªn kÕt ®«i hoÆc çc hîp chÊt b·o hoµ. Axetylen cã kh¶ n¨ng tham gia
ph¶n øng thÕ, céng, oxy ho¸, trïng hîp. V× vËy tõ axetylen cã thÓ tæng hîp çc
s¶n phÈm kh¸c nhau cã thÓ øng dông trong c«ng nghiÖp vµ ®êi sèng.
3.TÝnh chÊt hãa häc:
a) Ph¶n øng thÕ.
Nguyªn tö H cña axetylen thÓ hiÖn tÝnh axit cã kh¶ n¨ng tham gia ph¶n øng
thÕ víi kim lo¹i kiÒm, Cu, Ag, Ni, Hg, Co, Zn ... t¹o thµnh axetylenit kim lo¹i
rÊt dÔ næ
2Me +C2H2 → Me2C2 + H2 (Me:kim lo¹i kiÒm)
HC ≡ CH + 2Na NaC≡CNa + H2

HC ≡ CH + 2Cu Cu-C≡C-Cu + H2
Axetylen t¸c dông víi amit cña kim lo¹i kiÒm vµ kiÒm thæ trong amoniac,
láng :
HC ≡ CH + MeNH2 MeC≡CH + NH3
b.Ph¶n øng céng hîp :
Céng víi hydro tiÕn hµnh trªn xóc t¸c Pd ë ¸p suÊt 1 at vµ 250 - 300o
C.
HC ≡ CH + H2 CH2= CH2, ∆H = - 41,7 kcal/mol.
Céng hydro víi xóc t¸c Ni vµ nhiÖt ®é:
HC ≡ CH + 2H2 CH3 − CH3
Ph¶n øng céng víi níc khi cã xóc t¸c HgSO4 ë 75÷100o
C t¹o ra
axetaldehyt:
HC ≡ CH + H2O CH3 − CHO, ∆H = -38,8kcal/mol.
Cßn khi cã oxit kÏm vµ oxit s¾t ë 360÷480o
C, axetylen t¸c dông víi h¬i níc
t¹o thµnh axeton:
2HC ≡ CH + 3H2O CH3 COCH3 + CO2 + 2H2
Axetylen t¸c dông víi rîu ë 160÷180o
C, ¸p suÊt P =4÷20 at vµ cã KOH t¹o
thµnh Vinylete :
CH ≡ CH + ROH CH2 = CH-OR
Axetylen t¸c dông víi H2S ë 120o
C:
Pd
Ni
to
Hg2+
Zn0
KOH
Vinyl mercaptan
H5
C2−
S − CH =CH2
+C2
H2
Etylen mercaptan
H2
C CH2
S
HC≡CH + H2
S CH2=
CH−SH C2
H5
SH
+H2
S
H5
C2−
S−CH2−
CH2−
S − C2
H5
Etylen dietyl sulfit
+C2
H5
SH

Axetylen t¸c dông víi mercaptan cã xóc t¸c KOH t¹o ra Vinyl tro ete:
HC≡CH + RSH CH2=CH−SR
Axetylen t¸c dông víi CO vµ H2 (cacbonyl ho¸ ) víi xóc t¸c lµ Ni(CO)4 t¹o ra axit
acrylic:
HC≡CH + CO + H2O → CH2=CH−COOH
Céng víi muèi halogen t¹o hîp chÊt cã ®ång ph©n cis, trans
Céng víi halogen
Khi céng víi Cl2 trong pha khÝ ph¶n øng x¶y ra m·nh liÖt dÔ g©y næ, do ®ã
ph¶i tiÕn hµnh trong pha láng cã xóc t¸c antimonitriclorua :
SbCl3 + Cl2 SbCl5
HC≡CH + 2SbCl5 CHCl2= CHCl2 + 2SbCl3
Ngoµi ra axetylen cßn ph¶n øng céng víi nhiÒu axit v« c¬ vµ h÷u c¬ t¹o
thµnh c¸c vinyl cã gi¸ trÞ trong c«ng nghiÖp
HC≡CH + Br2
CHBr = CHBr CHBr2
- CHBr2
+Br2
H HgCl
C = C
Cl H
Trans
H H
C =C
Cl HgCl
HC≡CH + HgCl2

HC≡CH +
OH O - CH=CH2
Céng víi HCl, ph¶n øng trong pha h¬i ë 150 ÷1800
C cã xóc t¸c HgCl2
than ho¹t tÝnh, cßn trong pha láng dïng xóc t¸c CuCl2 thu ®îc VC
Céng víi H2SO4 t¹o thµnh Vinyl sulfua
ë nhiÖt ®é 800
C cã CuCl2 vµ NH4Cl lµm xóc t¸c, Axetylen t¸c dông víi
HCN t¹o thµnh Acrylonitril:
T¸c dông víi axÝt axªtic ë 180 ÷ 2000
C ë pha h¬i xóc t¸c lµ axetat Zn trªn
than ho¹t tÝnh hoÆc Cd trªn than ho¹t tÝnh hoÆc Hg trªn than ho¹t tÝnh t¹o ra
Vinyl Axetat:
-Axetylen t¸c dông víi rîu:
Axetylen t¸c dông víi axit amin :
HC ≡ CH + RCO-NH2 RCO-NH-CH=CH2
c. Ph¶n øng trïng hîp cña axetylen.
Ph¶n øng Dime ho¸ trong m«i trêng HCl t¹o thµnh vinylaxetylen
2HC ≡ CH H2C=CH-C≡CH
ë nhiÖt ®é 600o
C trªn than ho¹t tÝnh axetylen trïng hîp t¹o thµnh benzen:
CH≡CH + CH3
COOH CH=2
CHOCOCH3
HC≡CH + H2
SO4
CH2
=CH-O-SO3
H
HC≡CH + HCl CH2
=CH- Cl
xt, 80o
C
HC≡CH + HCN CH2
=CH-CN

3HC ≡ CH C6H6
3. Çc ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ axetylen.
Trong c«ng nghiÖp axetylen chñ yÕu ®îc s¶n xuÊt theo hai híng chÝnh lµ: tõ
than ®¸, ®¸ v«i, khÝ tù nhiªn, khÝ ®ång hµnh. Níc ta do ®iÒu kiÖn s½n cã than ®¸,
®¸ v«i, khÝ thiªn nhiªn, khÝ ®ång hµnh nªn cã thÓ ¸p dông ®îc c¶ hai ph¬ng ph¸p
trªn .
a) S¶n xuÊt axetylen tõ than ®¸ vµ ®¸ v«i :
Ph¶n øng chÝnh cña qu¸ tr×nh nµy:
ChØ cã kho¶ng 70÷80% ®¸ v«i tham gia ph¶n øng v× vËy trong s¶n phÈm
lu«n lu«n chøa 12÷15% CaO.
T¸c dông níc víi cacbuacanxi t¹o ra axetylen vµ v«i t«i.
NhiÖt táa ra khi ph©n hñy cacbuacanxi kü lµ tæng nhiÖt cña ph¶n øng t¸c
dông cña cacbuacanxi víi níc vµ t¸c dông v«i víi níc
CaO + H2O Ca(OH)2
Cacbon sö dông trong qu¸ tr×nh nµy cã thÓ lµ cèc hoÆc nguyªn liÖu sö dông
thêng cã lÉn çc t¹p chÊt nh MgO, hîp chÊt S, P, Al, Fe do ®ã x¶y çc ph¶n
øng phô sau:
Çc t¹p chÊt nµy khã t¸ch ra khái hçn hîp ph¶n øng. ChØ cã thÓ t¸ch ra mét
phÇn do viÖc lo¹i xØ. ChÝnh v× vËy mµ axetylen t¹o thµnh lu«n cã lÉn mét lîng
hîp chÊt nh: PH3, NH3, SiH2, CH4, H2, CO2, CO lîng t¹p chÊt nµy kh«ng cã lîi
CaO + 3C CaC2
+ CO
600o
CaC2
+ H2
O C2
H2
+ CaO
CaC2
+ CO
MgO + 3C MgC2
+ CO
CaC2
+ CO
Ca3
(PO4
)2
+ 8C Ca3
P2
+ 8CO

cho viÖc sö dông Axetylen . Do ®ã Axetylen t¹o ra ph¶i qua giai ®o¹n lµm s¹ch
cã thÓ dïng andehytcromic trªn ®Êt nung hoÆc dïng níc Javen ®Ó lµm s¹ch. Sau
®ã Axetylen thµnh phÈm ®îc röa b»ng kiÒm ®Ó trung hoµ axit vµ sÊy kh« b»ng
H2SO4 hoÆc CaCl2.
Tõ metan
2CH4 C2H2 + 3H2
Oxy ho¸ Metan
4CH4+ O2 2C2H2 + 2CO2 + 4H2
Axetylen s¶n xuÊt theo ph¬ng ph¸p cacbuacanxi chi phÝ n¨ng lîng ®iÖn tiªu
tèn lín vµ vèn ®Çu t cao nªn ngµy nay axetylen chñ yÕu ®îc s¶n xuÊt b»ng nhiÖt
ph©n hydrocacbon, qu¸ tr×nh x¶y ra mét giai ®o¹n cho phÐp tæng hîp axetylen
víi vèn ®Çu t vµ chi phÝ n¨ng lîng Ýt h¬n. Axetylen s¶n xuÊt ®îc s¹ch h¬n , nhng
cã nång ®é lo·ng.
b. S¶n xuÊt axetylen tõ khÝ thiªn nhiªn vµ khÝ ®ång hµnh
Tríc chiÕn tranh thÕ giíi thø hai, ®Ó s¶n xuÊt axetylen ngêi ta chñ yÕu dïng
nguyªn liÖu CaC2. Trong thêi gian gÇn ®©y, çc nhµ nghiªn cøu chØ b¾t ®Çu
nghiªn cøu trong çc phßng thÝ nghiÖm víi môc ®Ých x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn biÕn ®æi
cña hydrocacbon parafin thµnh axetylen. Trong khi ®ã qu¸ tr×nh cracking nhiÖt
vµ nhiÖt ph©n hydrocacbon ®Ó s¶n xuÊt olefin ®· ph¸t triÓn trong c«ng nghiÖp.
Nhê tÝch lòy ®îc kinh nghiÖm c¶ vÒ lý thuyÕt lÉn thùc tÕ cña c«ng nghiÖp nhiÖt
ph©n, cho phÐp ph¸t triÓn vµ thiÕt kÕ çc thiÕt bÞ ®Çu tiªn ®Ó s¶n xuÊt axetylen tõ
CH4 vµ nh÷ng parafin kh¸c b»ng çch nhiÖt ph©n ë nhiÖt ®é cao theo ph¶n øng
thuËn nghÞch sau :
2CH4 ↔ C2H2 + 3H2 ; ∆H0
298 = 87,97 Kcal/kg .
C2H6 ↔ C2H2 + 2H2 ; ∆H0
298 = 71,7 Kcal/Kg .
400÷600o
C
Ni
1500o
C

C¸c ph¶n øng nµy ®Òu lµ ph¶n øng thu nhiÖt vµ ph¶n øng t¨ng thÓ tÝch, c©n b»ng
cña chóng chØ dÞch chuyÓn vÒ phÝa ph¶i khi nhiÖt ®é kho¶ng 100 ÷ 3000
C
( h×nh 1 )
H×nh 1: §é chuyÓn ho¸ c©n b»ng cña metan(1) vµ etan(2) trong axetylen ë
0,1 Mpa :
100
75
50
25
0
700 1000 1500 1700 t0
C
Trong thùc tÕ víi môc ®Ých t¨ng vËn tèc ph¶n øng cÇn nhiÖt ®é lín h¬n
150 - 16000
C ®èi víi CH4 vµ 12000
C ®èi víi hydrocabon láng, khi nhiÖt ph©n
parafin, ph¶n øng t¹o thµnh axetylen cã c¬ chÕ chuçi gèc, trong chuçi chuyÓn
ho¸ CH4 vµ C2H6 cã thÓ ®îc tr×nh bµy nh sau :
Trong khÝ thu ®îc, ngoµi nh÷ng parafin vµ olefin ph©n tö thÊp cßn mét
lîng kh«ng lín benzen, nhãm axetylen-metylaxetylen ( CH3 – CH2 - CH3 )..,
ChÕ biÕn axetylen b»ng ph¬ng ph¸p nµy t¬ng ®èi phøc t¹p do x¶y ra c¸c ph¶n
øng phô chñ yÕu lµ ph©n huû C2H2 thµnh C vµ H2. Ph¶n øng nµy m·nh liÖt nhÊt ë
10000
C vµ ®¹t tèc ®é lín á 1200 ÷ 16000
C nghÜa lµ khi ®¹t nhiÖt ®é yªu cÇu ®Ó cã
®îc C2H2. KÕt qu¶ quan s¸t nh÷ng hÖ ph¶n øng liªn tiÕp, trong axetylen t¹o
thµnh bÞ ph©n huû thµnh H2 vµ C ( muéi than ).
2CH4
2C..
H3
2C.
.
H2
→ 2*C.
.
H
CH3
CH3
CH2
= CH2
CH ≡ CH

2CH4 
 →
− 2
3H
C2H2 → 2C + H2
Ngoµi ra trong qu¸ tr×nh cßn x¶y ra nh÷ng ph¶n øng kh«ng mong muèn
còng t¹o thµnh C vµ H2 nh ph¶n øng :
CH4 → C + 2H2
2C2H4 
 →
←− 2
2H
C2H4 ↔ 2C + 2H2
C2H6 ↔ 2C + 3H2
Còng nh çc trêng hîp kh¸c, viÖc ®iÒu chØnh hiÖu suÊt s¶n phÈm trung gian
cã thÓ ®¹t ®îc nhê sù gi¶m nøc ®é chuyÓn ho¸ hydrocacbon ban ®Çu b»ng çch
rót ng¾n thêi gian ph¶n øng. HiÖu suÊt axetylen cao nhÊt khi sù cèc ho¸ x¶y ra
víi møc ®é chuyÓn ho¸ hydrocacbon ban ®Çu lµ 1500
C vµ thêi gian lu trong vïng
ph¶n øng lµ 0,01 gi©y. §Ó tr¸nh sù ph©n r· tiÕp theo cña C2H2 cÇn ph¶i t«i thËt
nhanh khi ph¶n øng ( phun níc ). Khi ®ã nhiÖt ®é gi¶m nhanh ®Õn gi¸ trÞ mµ sù
ph©n r· C2H2 kh«ng x¶y ra .
+ C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh
Khi chÕ biÕn nhiÖt hydrocacbon khÝ hay ph©n ®o¹n ®Çu, chóng ta hiÓu phÇn
nµo c¬ cÊu biÕn ®æi nhiÖt cña hydrocacbon kh¸c nhau trong nguyªn liÖu nhng chØ
®iÒu kiÖn nhiÖt ®é cao võa ph¶i (700 ®Õn 8000
C ) trong khi ®ã ph¶n øng t¹o
thµnh C2H2 l¹i tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é cao ( trªn 10000
C ) vµ c¬ cÊu còng cha ®îc
nghiªn cøu cô thÓ, v× thÕ cha cã mét lý thuyÕt thèng nhÊt vÒ sù t¹o thµnh C2H2,
khi ph©n huû nhiÖt hydrocacbon trong kho¶ng 1100 ÷ 15000
C. Tuy nhiªn nh÷ng
nghiªn có ®· cã cho phÐp gi¶ thuyÕt ®i ®Õn sù thay ®æi c¬ cÊu cracking khi
chuyÓn ho¸ ë nhiÖt cao lµ lµm chËm çc ph¶n øng ph¸t triÓn m¹ch theo c¬ cÊu
gèc tù do vµ lµm t¨ng tèc ®é cña qu¸ tr×nh ph©n huû khö cÊu tróc ph©n tö. Çc
ph¶n øng bËc hai t¹o thµnh çc s¶n phÈm ngng tô vµ t¹o cèc x¶y ra trong kho¶ng
900 ÷ 10000
C, song ë nhiÖt ®é cao l¹i quan s¸t thÊy ph¶n øng ph©n hñy t¹o thµnh
hydro, muéi cacbon vµ axetylen. Ch¼ng h¹n khi nghiªn cøu sù ph©n huû metan

trªn ®©y th× cacbon ®èt nãng ®Õn ®Õn 1500 ÷ 17000
C ( c¸c s¶n phÈm t¹o ra nhanh
chãng ®îc t¸ch ra khái m«i trêng ph¶n øng ) thÊy r»ng s¶n phÈm bËc mét cña sù
biÕn ®æi lµ etan. §iÒu ®ã phï hîp víi c¬ cÊu ®îc gi¶i thÝch bëi c¬ cÊu Kasale nh
sau :
CH4 →
 [ CH2] + H2
[ CH2] + CH4 →
 C2H6
C2H6 →
 C2H4 + H2
C2H4 →
 C2H2 + H2 .
C2H2 →
 2C + H2
Tãm l¹i, níc ta do cã c¸c má khÝ víi tr÷ lîng lín vµ thµnh phÇn cña khÝ thu
®îc hÇu hÕt lµ parafin nªn hiÖu suÊt chuyÓn ho¸ cao. V× vËy viÖc ph¸t triÓn s¶n
xuÊt axetylen tõ khÝ thiªn nhiªn vµ khÝ ®ång hµnh cã triÓn väng rÊt lín .
c. So s¸nh hai ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt Axetylen
Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt axetylen tõ cacbuahydro lµ qóa tr×nh x¶y ra theo mét
giai ®o¹n, cÇn vèn ®Çu t vµ n¨ng lîng Ýt h¬n nhng axetylen thu ®îc lo·ng vµ cÇn
cã hÖ thèng t¸ch vµ lµm l¹nh phøc t¹p. Cßn ®èi víi qu¸ tr×nh s¶n xuÊt axetylen tõ
cacbua canxi : chi phÝ n¨ng lîng lín ( cho viÖc thu ®ùoc CaC2 ) vµ vèn ®Çu t cho
s¶n xuÊt lín, viÖc vËn chuyÓn ®¸ kh«ng tiÖn , ®iÒu kiÖn lµm viÖc ë nhµ m¸y rÊt
nÆng nhäc. Tuy nhiªn qua tr×nh nµy cã u ®iÓm lín lµ axetylen thu ®îc ®Ëm ®Æc
cã ®é s¹ch cao (99,9% ), cã thÓ dïng cho bÊt cø qu¸ tr×nh tæng hîp
nµo. Ngoµi ra nguyªn liÖu sö dông cho qu¸ tr×nh dùa trªn nguån than ®¸ rÊt dåi
dµo rÊt phï hîp víi ®iÒu kiÖn níc ta. ChÝnh v× vËy, s¶n xuÊt axetylen tõ than ®¸,
®¸ v«i lµ híng chÝnh cung cÊp nguyªn liÖu cho VC .
II.TÝnh chÊt cña axit HCl
1.TÝnh chÊt vËt lý:
Hydro clorua lµ mét khÝ kh«ng mµu , mïi h¾c g©y kÝch thÝch niªm m¹c, rÊt
®éc. Trong kh«ng khÝ Èm, HCl kÕt hîp víi h¬i níc t¹o khãi, HCl tan m¹nh trong

níc, nã ë d¹ng khan kh«ng ¨n mßn kim lo¹i , lµ mét khÝ bÒn nhiÖt chØ bÞ ph©n
huû nhÑ ë nhiÖt ®é trªn 15000
C .
2.TÝnh chÊt hãa häc:
HCl d¹ng nguyªn chÊt lµ d¹ng kh«ng mµu, tû träng d = 1,35 g/m3
, cã ph©n
tö lîng b»ng 36,5. Lµ mét axit ®iÓn h×nh , ®øng tríc H2 trong d·y ®iÖn ho¸. §©y
lµ mét axit m¹nh dung dÞch cã nång ®é lín nhÊt kho¶ng 35%. Axit HCl mang
®Çy ®ñ çc tÝnh chÊt cña mét axit m¹nh nh :
a. T¸c dông víi kiÒm :
HCl + NaOH → NaCl + HOH
b.T¸c dông víi muèi :
2HCl + CaCO3 → CaCl2 + HOH + CO2 .
c. T¸c dông víi kim lo¹i :
2HCl + Mg → MgCl2 + H2 .
d.T¸c dông víi axetylen :
HCl + CH ≡ CH → CH2 = CHCl
3. Çc ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt axit HCl phæ biÕn trªn thÕ giíi :
a. S¶n xuÊt H2SO4 vµ NaCl :
NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl .
2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl .
b. Ph¬ng ph¸p Hargreaves :
S + O2 → SO2 .
4NaCl + 2SO2 + O2 +2H2O → 2Na2SO4 + 4HCl .
c. Ph¶n øng tæng hîp H2 vµ Cl2 :
H2 + Cl2 → 2HCl
Ph¬ng ph¸p thu HCl nh mét s¶n phÈm phô cña qu¸ tr×nh clo çc hîp chÊt
h÷u c¬ .

B.TÝnh chÊt cña s¶n phÈm VC.
I. TÝnh chÊt vËt lý:
+VC cã cïng c«ng thøc ph©n tö C2H3Cl.
+C¸c tªn gäi: Vinyl clorua, Cloruaetylen, Etylen monoclorua, VC, VCM,
Cloroeten, Monocloroeten, Monocloroetylen.
+ë ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt thêng VC lµ chÊt khÝ kh«ng mµu, cã mïi
ete nhÑ.
• Träng lîng ph©n tö: M = 62,5 kg/mol.
• NhiÖt ®é ®ãng r¾n: -153,7o
C.
• NhiÖt ®é ngng tô: -13,9o
C, nªn rÊt khã ho¸ láng.
• NhiÖt ®é tíi h¹n cña VC: 142o
C.
• NhiÖt ®é bèc ch¸y: 415 Kcal/kg.
• NhiÖt ®é nãng ch¶y: 18,4 Kcal/kg.
• NhiÖt ®é bèc h¬i ë 25o
C: 78,5 Kcal/kg.
• Träng lîng riªng: 0,969 g/cm3
.
• NhiÖt t¹o thµnh: -83 ± 8 Kcal/kg.
• NhiÖt trïng hîp: -366 ± 5 Kcal/Kg.
• NhiÖt dung riªng cña VC láng ë 25o
C: 0,83 Kcal/kg.®é
• NhiÖt dung riªng cña VC h¬i ë 25o
C: Cp = 0,207 Kcal/kg.®é.
• HÖ sè khóc x¹ cña VC láng: n0 = 1,83.
• Tû träng: C«ng thøc thùc nghiÖm tÝnh tû träng cña VC láng ®îc x¸c
®Þnh nh sau:
d = 0,9471 – 0,176.102
.t – 0,324.105
.t2
.
Trong ®ã: d: tû träng cña VC láng, g/cm3
t: nhiÖt ®é cña VC láng, o
C

B¶ng 1: Tû träng cña VC phô thuéc vµo nhiÖt ®é
NhiÖt ®é (o
C) -15 25
Tû träng 0,9730 0,9014
¸p suÊt h¬i: C«ng thøc thùc nghiÖm tÝnh ¸p suÊt h¬i cña VC lµ:
T
T
T
P .
002415
,
0
lg
75
,
1
9
,
1130
8420
,
0
lg −
+
−
=
Trong ®ã: P: ¸p suÊt h¬i cña VC, at
T: nhiÖt ®é h¬i cña VC, o
C
Ta cã b¶ng sau:
B¶ng 2: ¸p suÊt h¬i cña VC
NhiÖt ®é (o
C) -87,50 -55,8 -13,37 16,2 46,8
¸p suÊt (mmHg) 10 100 760 2258 5434
+ §é tan trong níc ë 1 axetandehit lµ 0,5% träng lîng.
+ Giíi h¹n nång ®é næ cña hçn hîp víi kh«ng khÝ lµ tõ 3,62 - 26,6% thÓ
tÝch.
II. TÝnh chÊt ho¸ häc:
- VC cã c«ng thøc ho¸ häc: CH2=CHCl
- C«ng thøc cÊu t¹o cña VC:
Do cã chøa liªn kÕt ®«i vµ nguyªn tö clo linh ®éng ( Cl cã ®é ©m ®iÖn lín)
nªn c¸c ph¶n øng ho¸ häc cña VC lµ ph¶n øng cña liªn kÕt ®«i vµ ph¶n øng cña
nguyªn tö clo linh ®éng.
VC kh«ng tan trong níc, tan trong c¸c dung m«i h÷u c¬ nh axeton, rîu
etylic, hydro cacbon th¬m, hydro cacbon m¹ch th¼ng.
H H
C C
H Cl

CH2
=CHCl + 1/2O2
Cl-CH2
-CHO
Trong ph©n tö VC cã mét liªn kÕt nèi ®«i vµ mét nguyªn tö clo linh ®éng,
do ®ã ph¶n øng ho¸ häc chñ yÕu lµ ph¶n øng kÕt hîp hoÆc ph¶n øng cña nguyªn
tö clo trong ph©n tö VC.
Sau ®©y ta xem xÐt c¸c ph¶n øng mµ VC cã kh¶ n¨ng tham gia:
1.Ph¶n øng nèi ®«i
+Ph¶n øng céng hîp:
T¸c dông víi halogen cho ta 1,2 dicloetan ë ®iÒu kiÖn m«i trêng kh« ë
140÷150o
C hoÆc ë 80o
C vµ cã chiÕu s¸ng xóc t¸c lµ SbCl3.
Khi cã xóc t¸c AlCl3, FeCl3 th× VC ph¶n øng víi HCl.
Víi H2:
CH2 = CHCl + H2 → CH3 – CH2Cl
Trong ph¶n øng oxi ho¸ VC ë nhiÖt ®é 50÷150o
C cã mÆt HCl dÓ dµng t¹o
ra monoaxetandehit:
Do ph©n tö cã chøa nèi ®«i nªn VC cã thÓ tham gia ph¶n øng trïng hîp t¹o
PVC, mét s¶n phÈm quan träng.
2. Ph¶n øng cña nguyªn tö Clo:
Thuû ph©n:
Khi ®un nãng víi kiÒm HCl bÞ t¸ch ra khái VC cho ta axetylen.
CH2
=CHCl + HCl ClCH2
-CH2
Cl
nCH2
=CHCl [ CH2
CH ]n
Cl
CH2
=CHCl CH≡CH + NaCl + H2
O.
+ NaOH

T¸c dông víi acolat hay phenolat cho ta este VC:
CH2 = CHCl + RONa → CH2 = CHOR + NaCl
T¹o hîp chÊt c¬ kim:
VC trong ®iÒu kiÖn kh«ng cã kh«ng khÝ ë 450o
C cã thÓ ph©n hñy t¹o thµnh
axetylen vµ HCl, do ph¶n øng dime ho¸ axetylen cã thÓ ph¶n øng tiÕp tôc t¹o ra
mét lîng nhá 2-Clo-1,3 – butadien. Cßn trong ®iÒu kiÖn cã kh«ng khÝ VC bÞ oxi
hãa hoµn toµn t¹o thµnh CO2 vµ HCl.
III. ¶nh hëng cña VC tíi søc khoÎ con ngêi vµ m«i trêng:
+ §èi víi søc khoÎ con ngßi:
C«ng nh©n trong çc khu c«ng nghiÖp sö dông hoÆc s¶n xuÊt VCM cã
nh÷ng rñi ro khi tiÕp xóc víi nã. Ngêi sö dông cã thÓ bÞ ¶nh hëng VCM qua
kh«ng khÝ trong çc s¶n phÈm vµ trong qu¸ tr×nh sñ dông s¶n phÈm, trong çc
chÊt th¶i chøa VC hoÆc qu¸ tr×nh clo ho¸ kh¸c. VC x©m nhËp vµo c¬ thÓ con ngêi
qua kh«ng khÝ vµ nguån níc bÈn mµ con ngêi sö dông.
Khi hÝt ph¶i mét lîng lín VCM dÔ dÉn ®Õn h«n mª, ¶nh hëng c¬ quan h«
hÊp, t¹o ra sù biÕn ®æi lín trong c¬ thÓ vµ dÉn tíi tö vong. ë møc ®é thÊp, dÉn tíi
triÖu chøng nhøc ®Çu, hoa m¾t chãng mÆt. ¶nh hëng trong thêi gian dµi cã thÓ lµ
nguyªn nh©n g©y bÊt lùc, rèi lo¹n tim m¹ch vµ nh÷ng vÊn ®Ò kh¸c ¶nh hëng tíi
sù sèng. ViÖn nghiªn cøu ung th thÕ giíi ®· ph©n lo¹i VC nh lµ mét chÊt g©y
ung th ë ngêi, dùa trªn c¬ së biÓu hiÖn bÖnh ë c¶ ngêi vµ ®éng vËt.
+ ¶nh hëng tíi m«i trêng
VC x©m nhËp vµo kh«ng khÝ trong suèt qu¸ tr×nh s¶n xuÊt vµ sö dông. ë
trong kh«ng khÝ nã sÏ ph¸ vì çc liªn kÕt ho¸ häc kh¸c nh formyl clorua vµ
formaldehyt trong 2 tíi 3 ngµy. MÆt dï hÇu hÕt VC lan to¶ trong kh«ng khÝ, khi
CH2
=CHCl + Mg CH2
=CH-Mg-Cl.

ph¸t ra tõ ®Êt nã còng sÏ bèc h¬i hoÆc ngÊm vµo trong çc m¹ch níc ngÇm. Nã
sÏ nhanh chãng bèc h¬i nÕu lîng níc tiÕp xóc víi nã Ýt. ë trªn bÒ mÆt níc nã cã
thÓ kh«ng bÞ vi khuÈn ph©n hñy vµ tån t¹i trong nhiÒu th¸ng tíi nhiÒu n¨m.
VC sÏ tån t¹i ë d¹ng khÝ nÕu gi¶m ¸p suÊt. Nã còng sÏ bèc h¬i tõ ®Êt vµ níc
khi ®Æt nã ngoµi kh«ng khÝ. Theo çc sè liÖu cha ®Çy ®ñ dù ®ãn tÝnh ®éc h¹i cña
VC ®èi víi sù sèng trong níc, c©y cèi, chim chãc vµ ®éng vËt. VC kh«ng tån t¹i
do sù tÝch lòy.
* VC còng cã nguån gèc tõ thiªn nhiªn:
VC lµ mét chÊt ®éc vµ cã ho¹t tÝnh cao, ®îc sö dông réng r·i trong c«ng
nghiÖp. Tõ VC ngêi ta s¶n xuÊt ra nhùa PVC, lµ mét trong nh÷ng chÊt dÎo quan
träng nhÊt. Cho tíi nay ngêi ta vÉn cho r»ng VC cã trong m«i trêng chØ do sù
ph¸t t¸n cña VC nh©n t¹o hoÆc lµ s¶n phÈm ph©n r· cña çc hîp chÊt do con ngêi
t¹o ra nh tricloetylen hay tetracloetylen. Míi ®©y, çc nhµ khoa häc ë Trêng §¹i
häc Heidelberg(CHLB §øc) cho r»ng ý kiÕn trªn lµ sai lÇm. Çc ph©n tÝch cho
thÊy nång ®é VC cña kh«ng khÝ trong lßng ®Êt cao h¬n nhiÒu so víi ë líp kh«ng
khÝ trªn mÆt ®Êt. §iÒu nµy chøng tá r»ng VC còng cã nguån gèc tõ ®Êt.
KÕt qu¶ cña çc thÝ nghiÖm cßn cho thÊy, VC ®· ®îc t¹o ra nhê qu¸ tr×nh
trao ®æi chÊt trong ®Êt bëi çc çc ph¶n øng gi÷a çc chÊt mïn, çc ion clorua vµ
çc chÊt oxy ho¸ ion s¾t (III), çc gèc hydroxyl. Çc hîp chÊt th¬m nh¹y c¶m víi
ph¶n øng oxy hãa-khö cã trong ®Êt(nh catechol vµ O-quinon) cã thÓ bÞ tho¸i biÕn
thµnh CO2 kÌm theo viÖc t¹o ra VC vµ çc hîp chÊt clo hãa kh¸c .
Qu¸ tr×nh nµy cã thÓ ®· b¾t ®Çu tõ h¬n 400 triÖu n¨m tríc ®©y, khi çc líp
®Êt ®Çu tiªn trªn tr¸i ®Êt ®îc h×nh thµnh.
*B¶o qu¶n VC:
Tríc ®©y, VC ®îc b¶o qu¶n vµ vËn chuyÓn víi sù cã mÆt cña mét lîng nhá
phenol ®Ó øc chÕ ph¶n øng polyme ho¸. Ngµy nay VC ®îc s¶n xuÊt víi ®é tinh
khiÕt ®ñ cao vµ kh«ng cÇn chÊt øc chÕ trong b¶o qu¶n ®ång thêi do ®îc lµm s¹ch

níc VC kh«ng g©y ¨n mßn cã thÓ ®îc b¶o qu¶n trong c¸c thïng thÐp cacbon th-
êng.
Ch¬ng ii: c¸c ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt VC
I. C«ng nghÖ tæng hîp VC tõ Etylen:
S¶n xuÊt VC b»ng sù clo ho¸ Etylen vµ Cr¨cking EDC:
Etylen ®îc sö dông nhiÒu, tiªu tèn nguyªn liÖu th« ®¾t tiÒn Ýt h¬n axetylen.
T¬ng tù nh vËy phÇn cßn l¹i sau mét vµi lÇn sö dông, nÕu gi¸ dÇu th« míi khai
th¸c, ®ång thêi víi sù dù tr÷ ho¸ häc c¨n cø vµo lîng khÝ dÇu má ®· hãa láng vµ
etan trong phÇn ®Æc biÖt, ph¸t triÓn ë møc ®é mong ®îi. §iÒu nµy cã nghÜa lµ hÇu

hÕt çc ph¬ng ph¸p phæ biÕn sÏ tiÕp tôc ®îc sö dông trong qu¸ tr×nh clo ho¸ hoÆc
oxyclo ho¸ etylen, kÕt hîp çc s¬ ®å, mçi s¬ ®å thÓ hiÖn qu¸ tr×nh cracking EDC
t¹o ra s¶n phÈm.
Sù kÕt hîp qu¸ tr×nh oxy clo hãa, sù clo ho¸ etylen vµ cracking EDC th«ng
thêng thµnh hai ph¬ng ph¸p, sù t¹o thµnh çc giai ®o¹n riªng biÖt cã gi¸ trÞ ph©n
chia thµnh çc phÇn.
1.S¶n xuÊt EDC b»ng qu¸ tr×nh clo ho¸ Etylen:
1,2 etylendiclorua (d20
4 =1,253; träng lîng riªng 68,0/39,2; tn
nc =-
35,30
C; t0
s=-83,7).
a.§iÒu kiÖn s¶n xuÊt:
S¶n phÈm thu ®îc chñ yÕu lµ VC, theo ph¶n øng ph¸t nhiÖt sau:
CH2=CH2 + Cl2 CH2Cl-CH2Cl, H0
298=-185kJ/mol.
Sù thay ®æi nµy cã thÓ ®îc thÓ hiÖn ë giai ®o¹n láng hoÆc h¬i vµ ®é chän läc
víi sù cã mÆt cña xóc t¸c trªn c¬ së clorua kim lo¹i. Clorua s¾t lµ xóc t¸c tèt cho
pha láng vµ t¹o líp clorua Ca.
HÇu hÕt çc qu¸ tr×nh trong c«ng nghiÖp ho¹t ®éng ë pha láng, tiÕn hµnh ë
trong kho¶ng 500
C-900
C vµ ë ¸p suÊt thÊp (gi÷a ¸p suÊt tuyÖt ®èi 0,3-0,5.106
Pa).
NhiÖt ®é ph¶n øng ®îc x¸c ®Þnh dùa vµo ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt EDC: 50-600
C nÕu
ph¶n øng ë tr¹ng th¸i láng vµ 85-900
C nÒu ph¶n øng thùc hiÖn ë pha khÝ.
FeCl3 ®îc ph©n cùc b»ng çc thiÕt bÞ hiÖn ®¹i, ®Æc biÖt dùa vµo kh¶ n¨ng ph©n
cùc cña Clo, tÊn c«ng vµo nèi ®«i cña Etylen.
FeCl3 + Cl2 FeCl4
-
Cl
… +
FeCl4
-
Cl
… +
+ CH2=CH2 FeCl3 + CH2Cl- CH2Cl

ë nhiÖt ®é cao h¬n, sö dông xóc t¸c chñ ®éng kh«ng bÞ rµng buéc bëi çc ®iÒu
kiÖn kü thuËt. ë tr¹ng th¸i láng, FeCl3 cã thÓ thªm vµo ë giai ®o¹n trung gian, lµ
sù tån t¹i chÝnh cña EDC, etylen vµ clo ®îc thªm vµo. Trong nh÷ng trêng hîp
ch¾c ch¾n, dï thÕ nµo nã còng ph¸t ra t¹i vÞ trÝ mµ clo ®îc chñ ®éng sö dông lµm
têng ng¨n ph¶n øng.
Sau mét lÇn biÕn ®æi cña chÊt ph¶n øng, gÇn nh 100% vµ sè mol chän läc còng
cao h¬n 99%, c¶ hai trêng hîp sö dông etylen còng tèt nh sö dông clo. S¶n phÈm
phô chÝnh lµ 1,1,2 tricloetan nhng ë nhiÖt ®é cao, sù kh¸c nhau cña cloetan vµ
cloetylen còng cã thÓ t¹o thµnh. Sù cã mÆt cña oxy ë trong nguyªn liÖu clo lµ
mét t¹p chÊt c¬ b¶n, bëi v× nã h¹n chÕ çc ph¶n øng tù do xuÊt hiÖn tíi nh÷ng
ph¶n øng tù ph¸t, vµ sù c¶i tiÕn phï hîp víi ®é chän läc cña EDC.
b.S¶n xuÊt c«ng nghiÖp:
Trong s¬ ®å s¶n xuÊt nµy chñ yÕu sö dông çc thiÕt bÞ th«ng dông, khÝ giµu
clo vµ etylen ®îc ®a vµo trong çc thiÕt bÞ ph¶n øng ®Æt song song, mÆt dï ë giai
®o¹n trung gian cã chøa FeCl3 hoµ tan trong EDC. H¬i nãng to¶ ra tõ thiÕt bÞ
ph¶n øng t¬ng ®¬ng víi nhiÖt ®é ®îc ®iÒu khiÓn, kÕt hîp víi sù ph©n t¸n cña khÝ
t¬ng øng, ®¹t ®îc b»ng ph¬ng ph¸p t¸c ®éng bªn ngoµi tuÇn hoµn cña phÇn cÊt
ph©n ®o¹n trung gian nµy vµ qua thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt.
NÕu sù biÕn ®æi trong ph¹m vi 50-600
C thiÕt bÞ ho¹t ®éng qu¸ lîng etylen
(kho¶ng 5% mol) nhng s¶n phÈm lÊy ra trong hçn hîp ®îc ®a tíi thiÕt bÞ ph©n
chia khÝ láng ho¹t ®éng ë khÝ quyÓn tr¬ (nit¬) ®Ó ng¨n chÆn sù bïng næ nguy
hiÓm. Thµnh phÇn cña khÝ thu ®îc ph©n chia l¹i b»ng çch thªm C2H4 vµo vµ pha
trén ®Ó ®a tíi thiÕt bÞ ph¶n øng cuèi cïng, s¶n phÈm ®îc sö dông lµm nguyªn liÖu
cña çc thiÕt bÞ ph¶n øng ®Çu tiªn víi thiÕt bÞ trung gian vµ ®Ó chuÈn bÞ hoµ tan
FeCl3. PhÇn chÊt láng cÊt ®a tíi thiÕt bÞ ph©n chia lµm nãng vµ sau ®ã ®îc æn
®Þnh b»ng thiÕt bÞ chng cÊt. Sù kh¸c biÖt khÝ cßn l¹i thu ®îc ®îc ®un nãng. Trong

khi ®ã EDC th« ®îc tinh chÕ tíi 99% träng lîng. §iÒu nµy cã thÓ ®¹t ®îc b»ng
çch thªm níc . ThiÕt kÕ nµy t¹o ®iÒu kiÖn dÔ dµng cho sù ph©n chia FeCl3. Pha
láng ë phÝa trªn thu ®îc b»ng çch l¾ng xuèng, cã thÓ ®îc tinh chÕ mét lîng nhá
EDC ®· ph©n huû, chøa trong pha láng, b»ng sù cÊt phÇn nhÑ vµ tuÇn hoµn l¹i,
kÕt hîp víi líp h÷u c¬ ë phÝa díi giµu EDC. Pha nµy ®îc trung hoµ víi NH3 ®îc
lµm kh« b»ng thiÕt bÞ chng cÊt hçn hîp kh«ng ®ång s«i (kho¶ng 15 ®Üa) víi lîng
EDC thu ®îc ë ®Ønh khi ®ãng r¾n ®îc sö dông ®Ó håi lu vµ sau ®ã ®Ó ph©n chia
phÇn cÊt cuèi nÆng (kho¶ng 15 ®Üa). Çc s¶n phÈm nÆng nh tricletan, percloetan,
etylenclorua vµ EDC cã thÓ ®îc ph©n chia vµ còng cã thÓ ®îc sö dông nh lµ
nh÷ng dung m«i trong th¸p chng ch©n kh«ng (¸p suÊt tuyÖt ®èi 7 kP vµ 20 ®Üa).
H×nh 3: C«ng nghÖ clo hãa ë nhiÖt ®é thÊp .
EDC
SP nÆng
Clo
Etylen
H2
O
7
NH3 H2
O th¶i
KhÝ
FeCl3
1
2
3 4 5
6
8
9 10 11 12
H¬i

1.ThiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh 7. ThiÕt bÞ röa, l¾ng
2. ThiÕt bÞ ph©n li khÝ, láng 8. ThiÕt bÞ trung hßa
3. ThiÕt bÞ ph¶n øng cuèi 9. Cét chng t¸ch
4. Thïng chuÈn bÞ xóc t¸c 10. ThiÕt bÞ t¸ch níc
5. ThiÕt bÞ æn ®Þnh 11. ThiÕt bÞ t¸ch phÇn nÆng
6. Lß nung 12. ThiÕt bÞ thu håi EDC
NÕu sù biÕn ®æi nhiÖt ®é trong kho¶ng 85-900
C, ë nhiÖt ®é gÇn ®iÓm s«i
cña EDC, çc s¶n phÈm lÊy ra tõ thiÕt bÞ trung gian ë pha h¬i. Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt
nµy rÊt thuËn lîi lµ tr¸nh ®îc sù cuèn tr«i xóc t¸c, cho phÐp bèc h¬i nãng b»ng
ph¶n øng bëi bé phËn bay h¬i, vµ ®Ó ®¬n gi¶n hãa bé phËn l¾p ®Æt. Dï thÕ nµo
mÆt kh«ng h¹n chÕ ®îc kÕt hîp víi n¨ng suÊt thÊp h¬n møc cao EDC, mét phÇn
cña 5% träng lîng ph¶i ®îc lµm s¹ch ë çc lÇn gièng nhau nh hÖ thèng xóc t¸c.
Trong trêng hîp nµy çc thiÕt bÞ ph¶n øng ®îc kh¾c phôc b»ng çch kÕt hîp víi
çc cét håi lu tíi thiÕt bÞ chÝnh cÇn thiÕt pha láng gi÷ ®îc vµ ®ång thêi ph©n chia
tuÇn hoµn çc s¶n phÈm nÆng, ®îc lµm s¹ch tõ dßng lÊy ra(75-80% träng lîng
EDC). PhÇn cÊt chøa phÇn khÝ cßn l¹i ®îc ®un nãng vµ phÇn cßn l¹i EDC th« ®îc
æn ®Þnh bëi thiÕt bÞ chng cÊt, trong khi phÇn cÊt thu ®îc ë ®Ønh ®îc thu vµo phÇn
cÊt ngän.
Çc qu¸ tr×nh ch¾c ch¾n hiÖn ®¹i ®ang dîc ph¸t triÓn, ®îc ®Ò nghÞ lÊy FeCl3
b»ng ph¬ng ph¸p hÊp thô trªn oxyt nh«m hoÆc than ho¹t tÝnh ®Ó tr¸nh hao hôt
s¶n phÈm. Dùa vµo ph¬ng ph¸p nµy hÇu hÕt çc thiÕt bÞ lµm b»ng thÐp cacbon.
Ph¸t minh chÝnh lµ çc h·ng Dow, Ethyl, Goodrich, Hoechst, Huls, Mitsui,
Toasu, Monsanto, PPG(Pittsburgh Plate Glass Company), Rh«ne-Ponlenc, Silvay,
Stanffer, Toa Gosei, Tokuyam Soda, Toya-Soda Nh÷ng n¨m 1970 Diamond
…
Alkali vµ Oronzo de Nora ®· ph¸t triÓn qu¸ tr×nh cho sù clo ho¸ cña etylen lo·ng
gäi lµ Dianor. H¬n 90% EDC ®îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt VC. PhÇn cßn l¹i t¹o

thµnh mét phÇn hçn hîp chèng næ hoÆc ®îc sö dông nh lµ mét chÊt trung gian
trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt amin vµ clo ho¸ c¸c dung m«i.
1.ThiÕt bÞ ph¶n øng
2. Cét håi lu
3. Thïng chuÈn bÞ xóc t¸c
4. ThiÕt bÞ æn ®Þnh
5. Lß nung
H×nh 4: S¬ ®å s¶n xuÊt EDC b»ng c¸ch oxy hãa etylen nhiÖt ®é cao
2. NhiÖt ph©n EDC t¹o VC:
§i xö lÝ
KhÝ
Clo
HCl
FeCl3
Etylen §Õn d©y chuyÒn lµm s¹ch
(xem bªn h×nh 3)
1
2
3
4
5

Sù ho¹t ®éng nµy cÇn ph¶i cung cÊp mét lîng xót nãng (6% träng lîng) trong
ph¹m vi 1500
C, ë 106
Pa ¸p suÊt tuyÖt ®èi theo ph¶n øng sau:
CH2Cl- CH2Cl + NaOH CH2=CHCl + NaCl + H2O
Ngµy nay ngêi ta sö dông çc thiÕt bÞ táa nhiÖt d¹ng èng, ®ã lµ çc èng rçng
(nh çc h·ng:Allied, BASF, BP, Goodrich, Hoechst, Huls, Knapsack, Kurela,
PPG(qu¸ tr×nh Pittsburgh Plate Glass Company), Solvay, USSR ) hoÆc ®
… îc bæ
sung xóc t¸c (SBA:SociÐtÐ Belge de I’Azote, USSR ) vµ ®Æt vµo lß.
…
a. Çc ®iÒu kiÖn biÕn ®æi chung:
Môc ®Ých lµ thùc hiÖn qu¸ tr×nh ph¶n øng ph©n hñy táa nhiÖt:
CH2Cl- CH2Cl CH2=CHCl + HCl, H0
298=+ 70 kJ/mol
Ph¶n øng nµy cã thÓ tiÕn hµnh ë ¸p suÊt khÝ quyÓn trªn 3000
C, nhng tû lÖ duy
nhÊt trë thµnh quan träng lµ gi÷a 400-5000
C, sù cã mÆt cña çc hydrocacbon th×
kh«ng lµm chuyÓn dÞch c©n b»ng vÒ phÝa t¹o ra s¶n phÈm etylen. Nã tu©n theo
ph¶n øng chuçi gèc tù do kiÓu c¬ chÕ ph¶n øng, tèc ®é toµn bé lµ thêi ®iÓm ®Çu
tiªn cã liªn quan tíi EDC, cã thÓ ®îc thÓ hiÖn nh sau:
(a). Ph¶n øng khëi ®Çu:
ClCH2-CH2Cl ClCH2- •
CH2 + •
Cl
(b). Ph¶n øng trung gian:
•
Cl + ClCH2-CH2Cl ClCH2- •
CHCl + HCl
ClCH2- •
CH2Cl CH2=CHCl + •
Cl
(c)Ph¶n øng kÕt thóc:
•
Cl + ClCH2- •
CH2 ClCH=CH2 + HCl.

T¬ng tù nh cracking h¬i, mét sèlîng lín s¶n phÈm phô ®îc t¹o thµnh. Mét sè
trong chóng thu ®îc tõ ph¶n øng d©y chuyÒn clo ho¸ VC vµ sù b¾t ®Çu cña nã
thu ®îc b»ng ph¶n øng dehydroclo hãa (tri, tetra, pentacloetan, di-, tricloetylen,
percloetylen) vµ nh÷ng ph¶n øng kh¸c tõ hydroclo ho¸ cña VC (1,1- dicloetan),
trong khi nh÷ng s¶n phÈm thu ®îc tõ sù ph©n hñy çc ph¶n øng (C2H2, cèc) hoÆc
biÕn ®æi kh«ng hoµn toµn (çc hydrocacbon nh C2H4, butadien vµ benzen, clo
ho¸ xuÊt ph¸t tõ clopren, metyl etylclorua, cloroform, cacbon tetraclorua vµ
…
hydro).
BiÕn ®æi chÝnh thÝch hîp khi cã mÆt cña çc chÊt t¨ng tèc (clo, brom, iot,
cacbontetraclorua vµ oxy ë nhiÖt ®ä thÊp). Dï thÕ nµo nã còng ng¨n chÆn ph¶n
øng ph©n chia ch¼ng h¹n nh Olefin(etylen, protylen ).
…
Trong tr¬ng hîp ®Çy ®ñ, çc qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp ho¹t ®éng ë 500-5500
C vµ
2,5-3,0.106
Pa ¸p suÊt tuyÖt ®èi, kh«ng cã mÆt cña xóc t¸c, khi biÕn ®æi thich hîp
chÊp nhËn lîng cacbon trong ®êng èng, trong trêng hîp kh¸c kho¶ng 50-60%.
Trong nh÷ng trêng hîp nµy, sè mol chän läc vît qu¸ 95% vµ cã thÓ ngang b»ng ë
møc cao 99%.
HÖ thèng xóc t¸c s½n cã ( than ho¹t tÝnh, clorua kim lo¹i, ) gióp cho viÖc thùc
…
hiÖn biÕn ®æi ë nhiÖt ®é thÊp. Thêi gian sèng vµ c«ng nghÖ b¾t buéc kÕt hîp víi
sù ho¹t ®éng cña chóng, ®Æc biÖt sù gi¶m s¶n phÈm lµ nguyªn nh©n kÕt thóc chu
k×, cho tíi nay vÉn cßn ng¨n chÆn viÖc sö dông chóng trong c«ng nghiÖp.
c. S¶n xuÊt c«ng nghiÖp:
S¶n xuÊt c«ng nghiÖp b¾t buéc víi sù ®un nãng s¬ bé vµ sù tuÇn hoµn
EDC ë kho¶ng 2150
C. Hçn hîp nµy ®îc ®a vµo trong lß èng ®Æt song song, ho¹t
®éng nµy dùa trªn c¬ së sö dông qu¸ tr×nh cracking h¬i. Chóng bao gåm khu vùc
®èi lu, nguyªn liÖu ®a tíi vïng nhiÖt ®é vµ khu vùc bøc x¹ lµ khu vùc xÈy ra ph¶n
øng thùc sù vµ trong çc ®êng èng b»ng thÐp hîp kim cao, nhiÖt ®a lªn cao ®Ó

ph¶n øng ®îc tiÕn hµnh b»ng sù bøc x¹ tõ têng chÞu löa, ®un nãng b»ng ph¬ng
ph¸p sö dông lß b×nh thêng ho¹t ®éng b»ng khÝ thiªn nhiªn. S¶n phÈm khÝ ®i ra
kho¶ng 5000
C, ®îc dËp t¾t löa ®Ó ng¨n chÆn mét vµi biÕn ®æi x¶y ra tiÕp theo,
b»ng çch th«ng qua mét th¸p, trong dßng ngîc cho phÐp tiÕp xóc víi çc s¶n
phÈm lµm l¹nh tíi 500
C. ë ®iÒu kiÖn thÊp h¬n nhiÖt ®é cña chóng vµo kho¶ng
2000
C. Bæ sung sù lµm l¹nh sau ®ã ngng tô hÇu hÕt EDC cha chuyÓn ho¸, phÇn
cÊt ®îc ®îc sö dông nh lµ mét chÊt lu sau ®ã cèc vµ nhùa ®îc bá ®i b»ng thiÕt bÞ
läc.
PhÇn cßn l¹i, còng tèt nh khÝ cßn thõa, ®a vµo hÖ thèng chng cÊt ®· ®îc
thiÕt kÕ ®Ó thùc hiÖn çc ph¶n øng sau:
(a).Ph¶n øng ph©n chia s¶n phÈm phô axit HCl trong khÝ t¹o thµnh (kho¶ng 20
®Üa).
(b). Ph¶n øng s¶n xuÊt VC th« (kho¶ng 60 ®Üa).
(c). Ph¶n øng tinh chÕ VC (kho¶ng 15 ®Üa) gi¶m lîng axit HCl cña nã tõ 500-
10ppm vµ trung hßa b»ng xót .
(d). EDC cha chuyÓn ho¸ thu ®îc vµ tuÇn hoµn tõ phÇn cÊt nÆng vµ s¶n phÈm th«
VC.
Çc yªu cÇu nµy bao gåm:
+ PhÇn cÊt ngän (70-75 ®Üa) ®îc ph©n chia ®Ó lo¹i bá s¶n phÈm nhÑ.
+ PhÇn cÊt cuèi nÆng ®îc ph©n chia thµnh hai giai ®o¹n, ®Çu tiªn ë ¸p suÊt khÝ
quyÓn (20-25 ®Üa) ®Ó ph©n chia hÇu hÕt EDC thu ®îc, ®Æc biÖt tõ phÇn cßn l¹i
trong çc thµnh phÇn nÆng h¬n, vµ nh vËy c¶i tiÕn ®îc tæng hiÖu suÊt chuyÓn ho¸.

1. ThiÕt bÞ ph¶n øng 7. Th¸p tinh chÕ VC th«
2. ThiÕt bÞ dËp t¾t löa 8. ThiÕt bÞ ph©n ly khÝ láng
3. ThiÕt bÞ läc 9. ThiÕt bÞ trung hßa
4. ThiÕt bÞ pha trén 10. Th¸p t¸ch phÇn cÊt ngän
5. Th¸p t¸ch axit HCl 11. Th¸p t¸ch phÇn cÊt cuèi nÆng
6. Th¸p tinh chÕ VC th« 12. Th¸p thu håi EDC chøa trong
s¶n phÈm nÆng
3.S¶n xuÊt VC tõ PVC d¹ng huyÒn phï ®Æc:
a) øng dông:
S¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt VC b»ng ph¬ng ph¸p Cracking EDC

Thªm vµo cét chng cÊt phÇn nhÑ tíi thiÕt bÞ PVC hiÖn cã ®Ó lÊy VCM tõ
PVC d¹ng huyÒn phï ®Æc. VCM thu ®îc cã thÓ ®îc sö dông l¹i trong qu¸
tr×nh PVC, kh«ng ¶nh hëng tíi gi¸ trÞ, tÝnh chÊt cña PVC.
b) M« t¶ qóa tr×nh: (S¬ ®å c«ng nghÖ bªn díi)
PVC d¹ng huyÒn phï ®i ra tõ thiÕt bÞ ph¶n øng chøa nh÷ng thµnh phÇn quan
träng cña VCM (>30.000 ppm). KÕt qña cña qu¸ tr×nh di chuyÓn phÇn VCM
cßn l¹i. Do ®ã, monome thu vµ sö dông l¹i. Sù tuÇn hoµn cña nguyªn liÖu th«
cã t¸c dông lµm gi¶m lîng VCM ®i ra tõ thiÕt bÞ lµm kh«: Kh«ng cã sù biÕn
®æi ®¸ng chó ý nµo tÝnh chÊt cña PVC sau khi cÊt phÇn nhÑ. PhÇn VCM cßn d
trong s¶n phÈm PVC cã thÓ < 1ppm vµ trong mét vµi trêng hîp cã thÓ díi 0,1
ppm.

PVC d¹ng huyÒn phï ®Æc, chøa VCM, tiÕp tôc ®îc ®a tíi cét chng cÊt
phÇn nhÑ (1). Dßng huyÒn phï ®Æc di chuyÓn ngîc dßng víi dßng h¬i hiÖn
t¹i ®îc ®a tíi cét baz¬. TÝnh chÊt riªng cña cét ®îc thiÕt kÕ ®Æc biÖt ®Ó b¶o
®¶m riªng sù tiÕp xóc gi÷a h¬i vµ huyÒn phï PVC vµ ®¶m b¶o kh«ng cã
PVC ®Æc biÖt cßn l¹i bªn trong cét. TÊt c¶ qu¸ tr×nh ho¹t ®éng, gåm c¸c
møc biÕn ®æi ®îc thùc hiÖn ®Ó kÕt thóc hÖ thèng.
Trong khi ®ã h¬i cña phÇn cÊt nhÑ ®îc sö dông réng r·i, cã së h÷u
c«ng nghiÖp, bao gåm nh÷ng thiÕt kÕ phøc t¹p vµ kh¶ n¨ng s¶n xuÊt cña
cét, nh÷ng ®Ò nghÞ nµy cã lîi cho viÖc ®Æc thiÕt bÞ PVC
ThiÕt kÕ qu¸ tr×nh ch¾c ch¾n víi diÖn tÝch thiÕt bÞ nhá vµ vèn ®Çu t
thÊp. N¨ng suÊt cña cét lµ 2,5 tíi 30 t/h.
a) Kinh tÕ:
H¬i 130kg/t PVC.
b) ThiÕt bÞ th¬ng m¹i:
C«ng ty Chisso ®· ®¨ng kÝ b¶ng quyÒn cña nhiÒu thiÕt bÞ s¶n xuÊt PVC
kh¾p n¬i trªn thÕ giíi. H¬n 700 thiÕt bÞ cña qu¸ tr×nh Chisso ho¹t ®éng hoÆc
x©y dùng vµ tæng sè vît qu¸ 4 triÖu PVC.
c) Ph¸t minh: C«ng ty Chisso.
4. Quy tr×nh clo hãa ®ang sö dông hiÖn nay :
HiÖn nay c«ng ty EVC ®ang sö dông quy tr×nh nµy ®Ó s¶n xuÊt EDC kÕt hîp
s¶n xuÊt VC, quy tr×nh nµy cã hiÖu qña n¨ng lîng cao v× sö dông nhiÖt ph¶n øng
®Ó lµm bay h¬i EDC, nhê ®ã cã thÓ tinh chÕ s¶n phÈm b»ng chng cÊt ph©n ®o¹n,
kh¸c víi quy tr×nh LTC, ë quy tr×nh nµy kh«ng cÇn dïng níc röa s¶n phÈm ®Ó
lo¹i bá clorua s¾t (III), v× vËy kh«ng cÇn xö lÝ níc th¶i.

NhiÖt t¹o ra trong qóa tr×nh ®ñ ®Ó tinh chÕ c¸c dßng EDC kh¸c, nh EDC
trong nhµ m¸y VCM c©n b»ng hoÆc EDC s¶n xuÊt theo quy tr×nh oxy clo hãa,
nhê ®ã tiªu thô h¬i gi¶m ®¸ng kÓ.
a. D©y chuyÒn c«ng nghÖ:
H×nh 6: S¬ ®å s¶n xuÊt VC kÕt hîp 2 c«ng nghÖ s¶n xuÊt EDC
1.ThiÕt bÞ clo hãa 6.ThiÕt bÞ chng cÊt.
2.ThiÕt bÞ chng cÊt. 7.ThiÕt bÞ t¸ch VC
3.ThiÕt bÞ lµm s¹ch EDC 8. ThiÕt bÞ clo hãa
4.ThiÕt bÞ cracking 9.ThiÕt bÞ oxi clo hãa.
5.ThiÕt bÞ lµm l¹nh 10. Th¸p röa
11.ThiÕt bÞ lµm kh«
7
1
3
8
6
5
4
2
11
9
10
S¶n phÈm phô
S¶n phÈm
VCM
C2
H4
Cl2
O2
C2
H4 EDC
tinh khiÕt
KhÝ th¶i
HCl
EDC
tuÇn hoµn
C2
H2
Níc
S¶n phÈm phô

b. M« t¶ quy tr×nh :
ThiÕt bÞ ph¶n øng cã thiÕt kÕ ®éc ®¸o víi 1 thanh ch÷ U nèi víi b×nh t¸ch
láng-khÝ n»m ngang. Çc khÝ ph¶n øng ®îc n¹p vµo ®¸y cña thanh ch÷ U nµy, t¹i
®©y chóng ®îc hßa tan vµ liªn kÕt víi nhau díi ¸p suÊt tÜnh ®ñ lín ®Ó ng¨n ngõa
sù s«i trong vïng ph¶n øng. Trªn vïng nµy nhiÖt ph¶n øng t¹o ra çc bong bãng
h¬i næi lªn trªn vµ ®i vµo b×nh ph¶n øng n»m ngang. Sù chªnh lÖch mËt ®é trong
2 nh¸nh cña thanh ch÷ U ®¶m b¶o sù tuÇn hoµn tù nhiªn cña EDC .
u ®iÓm :
Çc u ®iÓm chÝnh cña quy tr×nh HTC lµ:
+ TiÕt kiÖm n¨ng lîng: lîng h¬i tiªu hao thùc trong nhµ m¸y c©n b»ng cã
thÓ gi¶m 0,8 tÊn/tÊn VCM.
+ S¶n phÈm s¹ch: EDC s¶n xuÊt theo quy tr×nh nµy cã thÓ ®îc sö dông trùc
tiÕp trong lß ph¶n øng cracking hoÆc b¸n ra ngoµi .
+ §é an toµn cao: C«ng ty EVC ®· ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÒu khiÓn vµ b¶o vÖ
ch¾c ch¾n, cã kh¶ n¨ng xö lÝ tÊt c¶ çc nguy c¬ ®· biÕt.
+ HiÖu qu¶ sö dông nguyªn liÖu cao: thiÕt bÞ ph¶n øng cña quy tr×nh HTC
chuyÓn hãa çc khÝ nguyªn liÖu etylen vµ clo thµnh EDC s¹ch víi hiÖu suÊt
chuyÓn hãa ®¹t 98.7% vµ 99% t¬ng øng.
+ ThiÕt kÕ ®· ®îc thö nghiÖm tèt, ®¸ng tin cËy: thiÕt bÞ ph¶n øng HTC
kh«ng cã çc bé phËn chuyÓn ®éng, ®îc chÕ t¹o tõ çc vËt liÖu ®îc chän läc tèt,
®· biÓu thÞ tuæi thä vËn hµnh cao vµ nhu cÇu b¶o dìng thÊp.
+ Lîng níc th¶i gi¶m: kh«ng cÇn röa s¶n phÈm EDC s¶n xuÊt theo quy tr×nh
nµy, v× vËy lîng níc th¶i cÇn xö lÝ gi¶m. Ngoµi ra møc tiªu thô xót còng rÊt thÊp.
5. Liªn hîp s¶n xuÊt VC tõ Etylen:
S¬ ®å liªn hîp ®îc thiÕt kÕ ®Ó ph©n chia çc vÞ trÝ kh¸c nhau:

a. S¬ ®å 1: Ph¶n øng Clo ho¸ duy nhÊt nguyªn liÖu th« cã gi¸ trÞ lµ axit
clohidric.
T¬ng tù ph¶n øng clo hãa, oxy hãa xÈy ra m¹nh trong qóa tr×nh s¶n xuÊt
etylen diclorua t¹o ra axit clohidric b»ng sù nhiÖt ph©n. Sù tuÇn hoµn cña nã
®Ó biÕn ®æi C2H4 trong tõng giai ®o¹n s¾p xÕp theo yªu cÇu, qu¸ tr×nh nµy ®îc
thÓ hiÖn b»ng s¬ ®å vµ c©n b»ng nguyªn liÖu bªn díi:
HCl
C2H4 VC
O2 HCl
§©y lµ h×nh thøc s¶n xuÊt ®Æc trng chØ dïng HCl, s¶n phÈm ®Æc biÖt tõ sù s¶n
xuÊt dung m«i cña qu¸ tr×nh clo ho¸.
b.S¬ ®å 2 vµ 3: Ph¶n øng clo hãa duy nhÊt nguyªn liÖu th« cã gi¸ trÞ lµ clo.
B»ng sù kÕt hîp ph¶n øng oxyclo hãa, sö dông axit HCl, víi ph¶n øng clo
ho¸ trùc tiÕp C2H4, s¶n phÈm phô cña qu¸ tr×nh clo hãa lµ s¶n phÈm th¶i cã thÓ ®-
îc giíi h¹n vµ s¶n phÈm VC thu ®îc b»ng clo s½n cã. Sù kh¸c nhau ®«i chót cã
thÓ ®îc chó ý ®Õn, bao gåm hai sù kh¸c biÖt sau:
S¬ ®å 2: Axit clohidric lµ s¶n phÈm phô ®îc tuÇn hoµn toµn bé. S¬ ®å nµy lµ
phæ biÕn nhÊt trong c«ng nghiÖp hiÖn nay. Nguyªn liÖu C2H4 ®îc ph©n chia
nhiÒu h¬n hoÆc Ýt h¬n møc ngang b»ng gi÷a ph¶n øng clo hãa vµ oxyclo hãa.
NhiÖt ph©n
Oxyclo hãa Dicloetan

Clo
Etylendiclorua
Etylen
Etylendiclorua
Axit HCl
O2
S¬ ®å 3: Toµn bé axit clohidric ®îc tuÇn hoµn vµ ho¹t ®éng m¹nh khi ®¹t
tíi tr¹ng th¸i c©n b»ng. Sù ho¹t ®éng nµy ®îc ph¸t hiÖn gÇn ®©y bëi Stauffer víi
sù ph¸t triÓn cña qu¸ tr×nh clo hãa nhiÖt ®é cao (gäi t¾t l¸ qu¸ tr×nh HTC). Sù
kh¸c nhau nµy dùa trªn c¬ së thiÕt kÕ mét thiÕt bÞ ®un nãng kÕt hîp trùc tiÕp sù
®un nãng etylen diclorua b»ng thiÕt bÞ chng cÊt. ThiÕt bÞ h×nh ch÷ U nµy cho
phÐp chÊt láng trong qu¸ tr×nh clo ho¸ ph©n chia thµnh hai nh¸nh vµ di chuyÓn
h¬i nãng t¹o ra, kh«ng lµm l¹nh gi¸n tiÕp b»ng kh«ng khÝ hoÆc h¬i níc chøa
trong c¸c s¶n phÈm nhng b»ng sù bèc h¬i cña ph¶n øng trung gian ë trong c¸c
nh¸nh kh¸c, ®Æc biÖt etylen clorua ®îc ®a trùc tiÕp vµo s¶n phÈm nÆng t¹o cét
nhá. Sù s¾p xÕp nµy b¶o ®¶m tiÕt kiÖm thùc tÕ khi ho¹t ®éng m¹nh thêng ®ßi hái
etylen diclorua tinh khiÕt 0,4 ®Õn 0,5 tÊn h¬i/tÊn. Tõ ®ã tr¸nh ®îc sù ®a dung
dÞch axit hoÆc baz¬, nã còng h¹n chÕ sù ¨n mßn.
NhiÖt ph©n
Clo ho¸
Oxyclo hãa
CH≡
CH +

ThuËn lîi lín nhÊt khi etylen diclorua thu ®îc b»ng ph¶n øng oxy clo hãa, ®i
qua thiÕt bÞ clo ho¸ nh lµ mét dung m«i. Trêng hîp nay phï hîp theo s¬ ®å sau:
Clo
Etylendiclorua VC
C2H4 Etylendiclorua
Axit HCl
O2
b. S¬ ®å 4: Etylendiclorua thõa cã s½n
Trong trêng hîp nµy, clo vµ axit HCl kh«ng cã s½n. Etylendiclorua cã s½n cã
thÓ thu ®îc, ch¼n h¹n tõ viÖc s¶n xuÊt dung m«i clo ho¸.
Clo ho¸ NhiÖt ph©n
Clo ho¸

Etylendiclorua
Etylen
Etylendiclorua VC
Oxy Axit HCl
c. S¬ ®å 5: S¶n phÈm VC t¹o thµnh tõng phÇn phøc t¹p còng nh qu¸ tr×nh clo ho¸
dung m«i.
Trong trêng hîp nµy qu¸ tr×nh clo hãa cña Pechiney/Saint-Gobain vµ qu¸
tr×nh Vinyclene cña Toa Gosei t¹o ra ®ång thêi s¶n phÈm VC, tricloetylen,
…
percloetylen(CCl2 CCl2)…
KÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh nµy ®îc m« t¶ theo s¬ ®å sau:
Oxyclo ho¸ NhiÖt ph©n

Oxy
Etylendiclorua VC
Axit HCl
Etylen
Clorua cßn l¹i
Clo
1,1,2- tricloetan
Vinyliden clorua
Metylcloroform
ΙΙΙ . s¶n xuÊt vc ®i tõ Axetylen:
S¶n xuÊt VC tõ axetylen lµ ph¬ng ph¸p phæ biÕn trong c«ng nghiÖp, nhÊt lµ
®èi víi c¸c níc cã nÒn c«ng nghiÖp dÇu má cha ph¸t triÓn. §èi víi níc ta v× nÒn
c«ng nghiÖp dÇu má cha ph¸t triÓn, h¬n n÷a níc ta cã tiÒm n¨ng vÒ than ®¸ vµ ®¸
v«i, rÊt thuËn tiÖn cho viÖc s¶n xuÊt axetylen.
+ C¬ së qu¸ tr×nh s¶n xuÊt VC tõ axetylen dùa trªn ph¶n øng:
CHCl
CH
HCl
CH =
→
+
≡ 2
CH
Oxyclo ho¸ NhiÖt ph©n
Clo ho¸
NhiÖt ph©n
Dehydroclo hãa
Hydroclo hãa
Triclorua
etylen
Perclorua
etylen
Tetracloruaetan
Pentacloruaetan

T¹i ¸p suÊt thêng kh«ng cã xóc t¸c, ph¶n øng kh«ng tiÕn hµnh do vËy khi
kh«ng cã xóc t¸c ta ph¶i tiÕn hµnh ë ¸p suÊt cao, nhng ë ¸p suÊt cao c¸c s¶n
phÈm phô t¹o ra nhiÒu (1,1 dicloetan vµ VC bÞ trïng hîp...) nh÷ng s¶n phô nµy
kh«ng cã lîi cho viÖc thu s¶n phÈm còng nh b¶o qu¶n thiÕt bÞ. Do ®ã trong s¶n
xuÊt ngêi ta ph¶i dïng xóc t¸c.
S¶n xuÊt VC ®i tõ Axetylen cã thÓ tiÕn hµnh ë pha láng hoÆc pha khÝ.
• C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt VC tõ axetylen:
Ph¶n øng céng HCl vµ axetylen ®Æc trng cho liªn kÕt nèi ba:
CH ≡ CH 
 →
+HCl
CH2 = CHCl ; ∆H = 112,4 (kJ/mol)
Theo ®é táa nhiÖt nã vît tréi h¬n ba lÇn so víi ph¶n øng hydro clo ho¸
olefin. Nã cã chiÒu ngîc l¹i chót Ýt, nhng khi gi¶m nhiÖt ®é c©n b»ng hoµn toµn
dÞch chuyÓn vÒ phÝa ph¶i. H»ng sè c©n b»ng khi t¹o VC:
KCB (ë 2000
C) = 8.104
KCB (ë 3000
C) = 7.102
Qu¸ tr×nh céng HCl vµo axetylen x¶y ra liªn tiÕp t¹o VC vµ 1,1 dicloetan:
2
3
2
CH CHCl
CH
CHCl
CH
CH HCl
HCl

 →

=

 →

≡ +
+
V× vËy hidroclo ho¸ axetylen ®îc thùc hiÖn khi cã xóc t¸c chän läc, nã lµm t¨ng
vËn tèc giai ®o¹n céng ®Çu tiªn. Xóc t¸c cho môc ®Ých nµy lµ muèi Hg2+
vµ Cu2+
.
Trong sè nh÷ng muèi Hg2+
ngêi ta dïng clorua thuû ng©n (HgCl2) ngoµi
ph¶n øng c¬ b¶n nã cßn t¨ng tèc ®é ph¶n øng hydrat ho¸ axetylen t¹o thµnh
axetandehyt. Do nguyªn nh©n nµy ngêi ta dïng nã cho qu¸ tr×nh pha khÝ ë 150-
200o
C, khi dïng nh÷ng chÊt kh« h¬n. T¬ng tù nh axetandehyt (do t¹p chÊt Èm
kh«ng lín l¾m) vµ 1,1 dicloetan ®îc t¹o thµnh kh«ng qu¸ 1%.

§èi víi pha láng tèt nhÊt lµ dïng muèi Cu2+
v× nã kh«ng bÞ mÊt ho¹t tÝnh vµ
t¨ng møc ®é cña ph¶n øng céng níc cña axetylen. Xóc t¸c lµ dung dÞch CuCl2
trong HCl cã chøa muèi clorua amon. Khi cã CuCl2 qu¸ tr×nh phô dime ho¸
axetylen cµng t¨ng vµ t¹o thµnh vinylaxetylen.
T¸c ®éng xóc t¸c cña muèi thuû ng©n vµ ®ång vµo ph¶n øng hydroclo ho¸
®îc gi¶i thÝch b»ng sù t¹o thµnh nh÷ng ph¶n øng phèi hîp trong ®ã axetylen bÞ
kÝch ho¹t vµ t¸c dông víi anion clo vµ chÊt trung gian thu ®îc tr¹ng th¸i chuyÓn
®æi víi liªn kÕt cacbon hoÆc nh÷ng hîp chÊt h÷u c¬ chãng bÞ ph©n gi¶i bëi axit.
V× sù t¹o thµnh ®ång thêi Ýt nhiÒu cña nh÷ng phøc kh«ng ho¹t ®éng víi HCl
(hoÆc anionclo), sù t¹o thµnh cña VC trong pha khÝ ®îc m« t¶ theo ph¬ng tr×nh
®éng häc sau:
HCl
HCl
H
C
P
b
P
P
K
R
.
1
2
2
+
=
S¶n phÈm thu ®îc lµ VC. Nã lµ mét monome quan träng dïng nhiÒu ®Ó tæng
hîp c¸c vËt liÖu polime kh¸c. Khi polime hãa cã mÆt peroxit nã t¹o ra PVC.
1.S¶n xuÊt VC tõ axetylen theo ph¬ng ph¸p pha láng:
Trong pha láng ngêi ta tiÕn hµnh thæi axetylen vµ HCl cho qua dung dÞch
xóc t¸c cã hoµ tan thµnh phÇn: Cu2Cl2 23%träng lîng, NH4Cl 16%träng lîng cã
thªm CaCl2 hoµ tan trong axit HCl 12÷15% duy tr× ë nhiÖt ®é 60÷650
C. Còng cã
thÓ dïng xóc t¸c HgCl2 trong axit HCl nhng nhiÖt ®é cÇn t¨ng lªn 900
C. NÕu sö
dông xóc t¸c Cu cã xu híng lµm t¨ng ph¶n øng phô nh trïng hîp axetylen thµnh
vinylaxetylen.
2
2
CH CH
CH
C
HC
CH Cu
=
−
≡

 →

≡
=
+
§Ó ng¨n ngõa ph¶n øng phô ph¶i dïng HCl ®Æc ®Ó hoµ tan muèi ®ång. T¸c
dông xóc t¸c cña muèi ®ång vµ muèi thuû ng©n ®îc gi¶i thÝch theo nhiÒu quan

®iÓm kh¸c nhau. Mét sè quan ®iÓm cho r»ng muèi thuû ng©n t¸c dông víi
axetylen thµnh hîp chÊt trung gian. Sau ®ã hîp chÊt trung gian bÞ ph©n hñy díi
t¸c dông cña HCl, hoµn nguyªn xóc t¸c cho ta vinylclorua.
CH≡CH+HgCl2 CHCl = CH-HgCl 
 →
+HCl
CH2 = CHCl + HgCl2
Quan ®iÓm kh¸c cho r»ng : muèi ®ång, muèi thuû ng©n t¸c dông víi
axetylen thµnh phøc chÊt Π, trong ®ã c¸c nguyªn tö cacbon cã ®iÖn tÝch d¬ng vµ
cã kh¶ n¨ng t¸c dông víi anion Cl-
kÕt qña kim lo¹i ®îc thay thÕ b»ng proton .
Thêi gian tiÕp xóc gi÷a C2H2 vµ HCl víi xóc t¸c t¨ng cã thÓ lµm cho sù
chuyÓn ho¸ C2H2 gÇn nh hoµn toµn nhng n¨ng suÊt cña thiÕt bÞ gi¶m . V× vËy ngêi
ta cho thêi gian tiÕp xóc ng¾n h¬n vµ C2H2 d sÏ ®îc tuÇn hoµn l¹i. Trong c«ng
nghiÖp ngêi ta tiÕn hµnh tæng hîp VC trong pha láng nh sau: Cho dung dÞch xóc
t¸c cã 12 ÷ 15% HCl vµ thiÕt bÞ thæi C2H2 vµ HCl cïng mét lóc vµo thiÕt bÞ, nhiÖt
®é ph¶n øng tiÕn hµnh duy tr× ë 60 ÷ 650
C. VC ®· t¹o thµnh trong hçn hîp gåm
axetylen, h¬i níc vµ hydroclorit, ë ®Çu ra cña thiÕt bÞ ®îc ®a ®Õn tíi b»ng níc cña
thiÕt bÞ läc hydroclorua. Khi ®ã h¬i níc ngng tô , sau ®ã tiÕn hµnh lµm kh« c¸c
khÝ b»ng CaCl2 r¾n . VC ngng tô khi ®îc lµm l¹nh ®Õn - 200
C vµ trong thiÕt bÞ
ph©n ly ngêi ta t¸ch ®îc axetylen kh«ng ngng tô vµ axetylen ®îc thu håi cho tuÇn
hoµn l¹i thiÕt bÞ ph¶n øng .
Ph¬ng ph¸p tæng hîp VC trong pha láng cã u ®iÓm lµ cã thÓ tiÕn hµnh ph¶n
øng ë nhiÖt ®é thÊp, do ®ã ta dÓ dµng ®iÒu chØnh nhiÖt ®é, tèn Ýt n¨ng lîng thiÕt
bÞ ®¬n gi¶n nhng cã nhîc ®iÓm lµ hiÖu suÊt thÊp. V× vËy trong s¶n xuÊt thêng
dïng ph¬ng ph¸p tæng hîp VC trong pha khÝ .
2. S¶n xuÊt VC tõ C2H2 theo ph¬ng ph¸p pha khÝ :
CH ≡ CH + HgCl2
→ [ CHδ
≡ +H
CH Cl ]
… → CH2
= CHCl + Hg2+
Hg2+
Hg2+

2.1 Xóc t¸c
Xóc t¸c cña qu¸ tr×nh tæng hîp VC theo ph¬ng ph¸p pha khÝ trong trêng hîp
nµy dïng xóc t¸c HgCl2 ng©m tÈm trªn than ho¹t tÝnh. §Æc ®iÓm cña lo¹i muèi
nµy lµ rÊt ®éc nªn ngêi ta cã xu híng thay thÕ muèi thuû ng©n b»ng c¸c muèi
kim lo¹i kh¸c nh BaCl2, CdCl2 khi nång ®é HgCl
… 2 trªn than ho¹t tÝnh t¨ng, hiÖu
suÊt chuyÓn hãa axetylen thµnh vinyl clorua t¨ng.
Ta thÊy nång ®é HgCl2 t¨ng 5-10% th× hiÖu suÊt t¨ng vät lªn, ngng khi nång
®é HgCl2 lín h¬n 20% hiÖu suÊt chuyÓn ho¸ t¨ng chËm ®ång thêi ph¶n øng táa
nhiÖt lµm cho xóc t¸c bÞ nung nãng côc bé HgCl2 bÞ th¨ng hoa, axetylen trïng
hîp bao phñ bÒ mÆt xóc t¸c lµm cho xóc t¸c gi¶m ho¹t tÝnh nhanh.
% HgCl2 trªn than ho¹t tÝnh HiÖu suÊt chuyÓn ho¸, %
5 69,6
10 86,7
20 92,3
40 94,9
60 96,8
V× vËy trong c«ng nghiÖp, kinh tÕ nhÊt lµ dïng läai xóc t¸c HgCl2 10%
ng©m trªn than ho¹t tÝnh.
2.2 S¶n xuÊt VC tõ axetylen theo ph¬ng ph¸p pha khÝ
Ta tiÕn hµnh cho ®ång thêi C2H2 vµ khÝ HCl qua líp xóc t¸c r¾n ë nhiÖt ®é
cao ta ®îc VC. Xóc t¸c dïng lµ HgCl2 ng©m trªn than ho¹t tÝnh. HiÖn nay cã
nhiÒu gi¶ thiÕt vÒ c¬ cÊu ph¶n øng cã xóc t¸c, mét sè quan ®iÓm cho r»ng muèi
thuû ng©n t¸c dông víi axetylen t¹o thµnh hîp chÊt trung gian:
CH≡CH + HgCl2 CHCl = CH-HgCl
ë nhiÖt ®é lín h¬n 1200
C hîp chÊt trung gian kÐm bÒn t¸c dông víi khÝ HCl
cho ta VC vµ hoµn nguyªn xóc t¸c.
HgCl-CH=CH-Hg + HCl CH2=CH-Cl + HgCl2

NhiÖt ®é thÝch hîp cho ph¶n øng lµ 110-170o
C, khi xóc t¸c gi¶m ho¹t tÝnh
cã thÓ t¨ng nhiÖt ®é lªn 200o
C. Khi nhiÖt ®é t¨ng dÉn ®Õn tèc ®é khuÕch t¸n cña
çc cÊu tö vµo xóc t¸c lµm t¨ng sù tiÕp xóc vµ vËn tèc cña ph¶n øng t¨ng lªn.
MÆc kh¸c, ta còng cÇn khèng chÕ nhiÖt ®é nghiªm ngÆt v× nÕu vît qu¸ 275o
C th×
HgCl2 b¾t ®Çu ph©n hñy ë 3000
C th× nã th¨ng hoa. Thêng th× ta lµm l¹nh hoµn
toµn víi çc t¸c nh©n lµm l¹nh lµ níc díi ¸p suÊt hoÆc dÇu lµm l¹nh tuÇn hoµn ®Ó
lµm m¸t thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh, ®¶m b¶o nhiÖt ®é æn ®Þnh (kh«ng qu¸ 2000
C) ®Ó
®¹t hiÖu suÊt chuyÓn ho¸ cao nhÊt .
+ Cã mét sè nhµ khoa häc kh¸c cho r»ng ph¶n øng kÕt hîp axetylen vµ HCl
còng x¶y ra khi kh«ng cã xóc t¸c mµ ë ¸p suÊt cao :
CH≡CH + HCl → CH2=CHCl
Ph¶n øng nµy lµ ph¶n øng thuËn nghÞch, ë ¸p suÊt thêng c©n b»ng chuyÓn vÒ
phÝa tr¸i ngng khi t¨ng ¸p suÊt c©n b»ng chuyÓn vÒ phÝa t¹o VC.
+ Nhµ b¸c häc ngêi §øc N.Koslen l¹i cho r»ng khi cã mÆt xóc t¸c th×
axetylen chuyÓn thµnh izo axetylen kÕt hîp víi HCl cho ta VC .
Çc gi¶ thiÕt ®ã hiÖn nay cßn ®ang ®îc çc nhµ khoa häc nghiªn cøu thªm.
Ngµy nay xóc t¸c ®îc dïng réng r¶i trong c«ng nghiÖp lµ HgCl2 10% träng
lîng trªn than ho¹t tÝnh .
Cïng víi çc ph¶n øng chÝnh, trong qu¸ tr×nh cßn t¹o ra mét sè ph¶n øng
phô. NÕu d C2H2 sÏ t¹o thµnh dicloetan theo ph¶n øng.
CH≡CH CH2
= C
CH2
= C +HCl CH2
= CHCl

NÕu d nhiÒu khÝ HCl còng sinh ra ph¶n øng phô.
§Ó ®¶m b¶o lîng C2H2 ph¶n øng hÕt ta ph¶i cho thõa mét lîng HCl tèt nhÊt
lµ dïng C2H2/HCl theo tØ lÖ 1/1,1( tû lÖ mol).
Ta cã sù ¶nh hëng cña tû lÖ nguyªn liÖu ®Õn hiÖu suÊt chuyÓn ho¸ nh sau:
B¶ng 4: Sù ¶nh hëng cña tû lÖ nguyªn liÖu ®Õn hiÖu suÊt chuyÓn ho¸:
Tû lÖ C2H2/HCl (mol) HiÖu suÊt chuyÓn ho¸, (%)
1/1,09 91,05
1/1,1 96,95
1/1,2 97,75
Víi tû lÖ nguyªn liÖu ®îc chän cho qua thiÕt bÞ trén lÉn gåm nhiÒu vËt liÖu
®Ó t¨ng tèc ®é ®ång ®Òu tríc khi vµo thiÕt bÞ ph¶n øng. VËn tèc thÓ tÝch còng ¶nh
hëng ®Õn hiÖu suÊt chuyÓn ho¸.
B¶ng 5: Sù ¶nh hëng cña vËn tèc thÓ tÝch ®Õn hiÖu suÊt chuyÓn ho¸:
VËn tèc thÓ tÝch (m3
/m3
.xt.h) HiÖu suÊt chuyÓn ho¸ (%)
125 93,66
100 94,55
75 96,06
50 97,40
25 97,46
VËy ta cÇn chän thiÕt bÞ ®Ó cho vËn tèc chuyÓn hãa cao vµ vËn tèc thÓ tÝch
phï hîp. Trong trêng hîp vËn tèc thÓ tÝch nhá h¬n 25 (m3
/m3
.xt.h). Tuy nhiªn,
hiÖu suÊt chuyÓn hãa cao nhng n¨ng suÊt cña thiÕt bÞ gi¶m. Do ®ã ph¶i c¨n cø vµ
CH ≡ HgCl2
Cl- CH-CH-Cl Hg + Cl-CH=CH-Cl
CH ≡ CH + 2HCl Cl-Hg- CH- CH- Hg-Cl HgCl2
+ Cl-CH=CH-Cl
Hg
Cl Cl

yªu cÇu n¨ng suÊt ®Æt ra cho ph©n xëng s¶n xuÊt mµ ta chän vËn tèc ®Ó lµm viÖc
vµ çc chi tiÕt cña thiÕt bÞ. Trong thùc tÕ khèng chÕ vËn tèc thÓ tÝch phï hîp
trong kho¶ng 25 ÷ 50 (m3
/m3
.xt.h).
Nguyªn liÖu tríc khi ®a vµo ph¶n øng cÇn ph¶i lµm s¹ch çc t¹p chÊt v× t¹p
chÊt dÔ lµm xóc t¸c bÞ ngé ®éc:
H2S + HgCl2 −−→ HgS + 2HCl
H3P + 3HgCl2 −−→ [HgCl]3P + 3HCl.
HoÆc cã thÓ tham gia ph¶n øng.
CH≡CH + 2Cl2 −−→ Cl2CH-CHCl2.
Clo vµ axetylen t¹o thµnh mét hçn hîp næ. §ång thêi, nguyªn liÖu ph¶i ®îc
sÊy kh« v× muèi thuû ng©n còng lµ xóc t¸c cho ph¶n øng t¹o thµnh hy®rat ho¸
axetylen thµnh axetandehyt:
CH≡CH + H2O −−→ CH3-CHO.
ChÝnh nh÷ng ph¶n øng nµy g©y gi¶m ho¹t tÝnh cña xóc t¸c dÉn ®Õn thêi gian
sèng cña xóc t¸c gi¶m, lµm t¨ng gi¸ thµnh s¶n phÈm, v× vËy cÇn lµm s¹ch nguyªn
liÖu ®Ó lo¹i çc thµnh phÇn t¹p chÊt. H¬i axetylen tríc khi ®a vµo thiÕt bÞ ph¶n
øng ®îc ®a qua th¸p chøa dung dÞch K2Cr2O7, t¹i ®©y x¶y ra ph¶n øng oxy ho¸
khö lo¹i bá H2S, H3P.
H2S + K2Cr2O7 −−→ K2SO4 + H2Cr2O3.
H3P + K2Cr2O7 −−→ K3PO4 + H2Cr2O3.
Do ®ã, nguyªn liÖu tríc khi ®a vµo ph¶n øng ph¶i ®¶m b¶o çc yªu cÇu sau:
 KhÝ C2H2 cã ®é tinh khiÕt ≥ 99%.
 H¬i níc ≤ 0,03%.
 Kh«ng cã H2S vµ H3P.
 KhÝ HCl cã ®é tinh khiÕt ≥ 95%.
 Kh«ng cã Oxy vµ Clo.

Trong qu¸ tr×nh ph¶n øng nhiÖt lîng táa ra rÊt lín, víi ph¶n øng chÝnh t¹o ra
VC nhiÖt lîng táa ra lµ 26900kcal/mol. Cßn víi ph¶n øng phô t¹o ra dicloetan
nhiÖt lîng táa ra lµ 40200 kcal/mol. Lîng nhiÖt nµy còng ¶nh hëng ®Õn viÖc lùa
chän thiÕt bÞ ph¶n øng lo¹i èng chïm, ®êng kÝnh c¸c èng trong thiÕt bÞ cã chøa
xóc t¸c còng ¶nh hëng ®Õn chÕ ®é vµ tèc ®é dßng khÝ trong èng.
Bªn ngoµi èng cña thiÕt bÞ lµ chÊt lµm m¸t, cã thÓ dïng níc díi ¸p suÊt th-
êng hoÆc dÇu lµm m¸t ®Ó t¶i nhiÖt. ViÖc lùa chän t¸c nh©n lµm m¸t còng tuú
thuéc vµo yªu cÇu kinh tÕ, kÜ thuËt vµ ®iÒu kiÖn tõng n¬i. Trong trêng hîp sö
dông níc díi ¸p suÊt thêng cã mét sè u nhîc ®iÓm sau:
- ¦u ®iÓm: Níc s½n cã kh«ng ®éc h¹i, rÎ tiÒn, cã nhiÖt dung lín nªn dÓ
®iÒu chØnh nhiÖt ®é cña thiÕt bÞ.
- Nhîc ®iÓm: Lîng níc cÇn dïng cho thiÕt bÞ lín nªn thiÕt bÞ cång kÒnh vµ
lµm m¸t trong kho¶ng nhiÖt ®é kh«ng cao (do nhiÖt ®é s«i cña níc thÊp).
ViÖc lµm m¸t b»ng dÇu kh¾c phôc ®îc nh÷ng nhîc ®iÓm trªn nhng gi¸ thµnh
cao h¬n. ChÝnh v× vËy tuú tõng ®iÒu kiÖn mµ ta chän t¸c nh©n lµm m¸t cho phï
hîp.
3. Mét sè s¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt VC tõ C2H2 vµ HCl xóc t¸c HgCl2/C*
:
a) S¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt VC cæ ®iÓn:
Hçn hîp axetylen vµ hydroclorua cho qua vïng ph¶n øng cã chøa ®Çy xóc
t¸c r¾n HgCl2/C*
. ChÊt ban ®Çu ph¶i kh« ®Ó kh«ng t¹o axetandehyt qóa nhiÒu vµ
g©y ¨n mßn thiÕt bÞ HCl cã tû lÖ d mét chót so víi axetylen (Tû lÖ
C2H2/HCl=1/1,1) ®Ó lµm t¨ng møc ®é chuyÓn ho¸ axetylen. NhiÖt ®é tèi u
kho¶ng 160÷1800
C, khi ®ã qu¸ tr×nh x¶y ra ®ñ nhanh vµ kh«ng x¶y ra sù l«i cuèn
HgCl2 nhiÒu ( do HgCl2 dÔ th¨ng hoa). Khi HgCl2 hao hôt dÇn vµ gi¶m ho¹t ®é
ph¶n øng ngêi ta t¨ng nhiÖt ®é lªn 200 ÷ 2200
C.

Do ®é táa nhiÖt cao, ta thùc hiÖn qu¸ tr×nh trong thiÕt bÞ èng chïm, trong
èng cã chøa s½n xóc t¸c. Hçn hîp khÝ chuyÓn ®éng trong lßng èng, kho¶ng trèng
gi÷a c¸c èng lµ chÊt lµm l¹nh hoµn lu. ChÊt lµm l¹nh lµ chÊt truyÒn nhiÖt h÷u c¬,
níc hoÆc phÇn ngng v¬Ý môc ®Ých lµ tiÕt kiÖm nhiÖt ph¶n øng nh»m thu ®îc h¬i.
ë ®©y ta chän chÊt lµm l¹nh lµ dÇu.
ThiÕt minh d©y chuyÒn c«ng nghÖ:
Axetylen ®· lµm s¹ch cho qua thiÕt bÞ ch¾n löa (1) vµ sÊy. Qu¸ tr×nh sÊy
diÔn ra theo hai giai ®o¹n:
 Giai ®o¹n mét lµ ngng kÕt phÇn Èm trong thiÕt bÞ lµm l¹nh níc
muèi(2).
 Giai ®o¹n hai lµ sÊy b»ng kiÒm r¾n trong th¸p (3).
Trong bé khuÊy (4) axetylen ®îc trén víi HCl kh« vµ cho vµo thiÕt bÞ ph¶n øng
h×nh èng (5). Møc ®é chuyÓn ho¸ axetylen lµ 97 ÷ 98% khÝ ®· ph¶n øng cã chøa
93% VC, 5% HCl vµ 5 ÷ 10% C2H2, 0,3% axetandehyt, 1,1% DCE. KhÝ ®· ph¶n
øng cßn kÐo theo m×nh h¬i HgCl2. KhÝ ®îc lµm l¹nh trong thiÕt bÞ lµm l¹nh (6) vµ
lµm s¹ch khái HgCl2 vµ HCl tiÕp theo trong thiÕt bÞ (7,8,9) b»ng HCl 20% vµ
kiÒm hoµn lu. Sau ®ã, khÝ ®îc sÊy b»ng thiÕt bÞ lµm l¹nh b»ng níc muèi (10) vµ
nÐn trong bé nÐn khÝ (11) ®Õn 7 ÷8 at. Hçn hîp sau ®ã ®îc t¸ch trong th¸p chng
cÊt (12,13) t¸ch phÇn cÆn r¾n tríc ( cÆn lµ 1,2 Dicloetan) cßn sau ®ã lµ phÇn nhÑ
(PhÇn cßn l¹i cña axetandehyt). Trong s¬ ®å nµy axetylen sau khi ®îc lµm s¹ch ë
kh©u chuÈn bÞ l¹i ®îc lµm kh« riªng biÖt qua hai giai ®o¹n trªn nªn kh¶ n¨ng lo¹i
níc vµ t¹p chÊt kh¸ triÖt ®Ó. Trong kh©u t¸ch vµ tinh chÕ s¶n phÈm, ph©n ®o¹n
nÆng cña tõng th¸p chng cÊt ®ùoc t¸ch riªng, kh«ng n¹p liªn tôc vµo th¸p tiÕp
theo nªn kh¶ n¨ng t¸ch triÖt ®Ó vµ Ýt tèn n¨ng lîng. Tuy nhiªn, khÝ cha ph¶n øng
kh«ng ®îc tuÇn hoµn l¹i thiÕt bÞ ph¶n øng nªn phÇn nµo ¶nh hëng ®Õn hiÖu suÊt
sö dông nguyªn liÖu.

b) S¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt VC hiÖn ®¹i:
Nguån gèc:
Ph¶n øng kÕt hîp axit clohidric víi C2H2 x¶y ra nh sau:
CH≡CH + HCl CH2=CHCl, H0
298=-100kJ/mol.
Sù biÕn ®æi çc vïng khÝ cã mÆt HgCl2 c¬ së cho toµn bé xóc t¸c ë trong
kho¶ng nhiÖt ®é 100-1700
C vµ ¸p suÊt tuyÖt ®èi kho¶ng 0,3.106
Pa. ChÊt xóc t¸c
cã thÓ sö dông lµ than ho¹t tÝnh nhng còng cã thÓ thay thÕ b»ng grafit, nh«m vµ
Na2SiO3…
Tõ ®éng lùc cña quan ®iÓm nµy, møc ®é ph¶n øng ®Çu tiªn ®Æt ë chÕ ®é trong
sù sö dông kÕt hîp çc chÊt ph¶n øng. §iÒu ®ã nãi lªn sù t¹o thµnh phøc t¹p cña
liªn kÕt Π, b»ng çch kÕt hîp HgCl2 víi C2H2, kÐo theo sù biÕn ®æi HgCl2 vµ VC.
T¸c dông HCl sau ®ã hoµn nguyªn HgCl2 víi sù t¹o thµnh cña VC.
Sù ph¸t triÓn thiÕt bÞ ph¶n øng ®Æt cè ®Þnh vµ thiÕt bÞ d¹ng èng ®îc thÓ hiÖn
bëi nhiÖt ®é bÒ mÆt ®· ®îc thiÕt lËp. §iÓm nhiÖt ®é nµy ®îc ®a ra kh«ng vît qu¸
HC≡CH
↓
CH ≡ CH + HgCl2
Hg
Cl H
Cl Cl
C = C HgCl2
+ CH2
= CHCl
H HgCl
HCl

2000
C vµ biÕn ®èi theo thêi gian trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn dßng khÝ, lµm nh vËy
cã thÓ ®¸nh gi¸ ®îc sù l·o ho¸ cña xóc t¸c. Víi chiÒu cao 5m , b»ng çch ®iÒu
chØnh thÝch hîp ®¹t ®îc trong thêi gian dµi h¬n 200 h. Trong nh÷ng ®iÒu kiÖn nµy
vµ ngay c¶ khi cã nh÷ng biÕn ®æi lín, n¨ng suÊt cña sù kÕt hîp C2H2 víi axit
HCl còng ®¹t tíi 98% mol. Trong nh÷ng trêng hîp nµy thêi gian sèng cña xóc
t¸c lµ 5 th¸ng.
Sù thay ®æi nh÷ng ®iÓm nãng ph¶n x¹ nµy lµm cho ®é s¹ch HgCl2 t¨ng dÇn vµ
cuèn nã theo dßng khÝ bÈn ®îc lo¹i bá. Lîng Hg tiªu tèn t¬ng ®¬ng 0,5-0,6
kg/tÊn s¶n phÈm VC nh vËy s¶n phÈm phøc t¹p thu ®îc cÇn xö lý ®Ó tr¸nh «
nhiÔm m«i trêng. §iÒu nµy cã thÓ lµm gi¶m kh¶ n¨ng ho¹t ®éng cña líp láng, do
®ã cho phÐp sù lu th«ng cña h¬i nãng tèt h¬n ph¸t ra tõ thiÕt bÞ ph¶n øng vµ nh
vËy thu ®îc nhiÒu bÒ mÆt nhiÖt ®é ®ång ®Òu h¬n (qóa tr×nh nµy ®· ®îc øng dông
bëi çc h·ng BASF, USSR: Badische Anilin und Soda, Fabrik ). Nã còng ®· ®
… -
îc ®Ò suÊt ho¹t ®éng ë tr¹ng th¸i láng khi cã mÆt cña dung m«i( bëi çc h·ng
Distiller, Knapsack, Shell ).
…
S¶n phÈm phô chñ yÕu lµ axetandehyt, t¹o thµnh tõ mét lîng nhá níc trong chÊt
ph¶n øng vµ 1,1 dicloetan thu ®îc tõ ph¶n øng cña axit HCl víi VC, phï hîp theo
ph¶n øng sau:
CH2=CHCl + HCl CH3CHCl2
* S¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt VC b»ng ph¬ng ph¸p céng hîp axit HCl vµo C2H2.
d) So s¸nh chän c«ng nghÖ:
C«ng nghÖ s¶n xuÊt VC tõ C2H2 vµ HCl hiÖn ®¹i cã nh÷ng u ®iÓm sau:
+ NhiÖt ®é ph¶n øng thÊp h¬n (100-1700
C), c«ng nghÖ cò 1800
C.
Tải bản FULL (102 trang): https://bit.ly/3fQM1u2
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

+ChÊt lµm l¹nh lµ níc rÊt tiªt kiÖm vÒ mÆt kinh tÕ so víi níc muèi ë c«ng
nghÖ tríc kia.
+N¨ng suÊt cña sù kÕt hîp C2H2 víi HCl ®¹t 98% mol ngay c¶ khi cã nh÷ng
biÕn ®æi lín.
+§iÒu kiÖn ®Þa lý ViÖt Nam rÊt thuËn lîi ®Ó s¶n xuÊt VC do nguån nguyªn
liÖu chÝnh C2H2 rÊt dåi dµo.
+ Ngµnh c«ng nghiÖp dÇu má ViÖt Nam ®ang tõng bíc ph¸t triÓn cho
phÐp sö dông khÝ nhiÖt ph©n dÇu má hay nhiÖt ph©n khÝ thiªn nhiªn trong ®ã cã
hçn hîp axetylen vµ etylen. §©y lµ con ®êng ®iÒu chÕ axetylen rÎ tiÒn.
Ch¬ng 3: T×nh h×nh ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt
Tải bản FULL (102 trang): https://bit.ly/3fQM1u2
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

VC cña mét sè quèc gia trªn thÕ giíi
vµ ViÖt Nam.
I. KÕ ho¹ch s¶n xuÊt VCM ë Wilhelmshaven (CHLB §øc):
European Vinyls Corporation (viÕt t¾t EVC) lµ C«ng ty ®· x©y dùng kÕ
ho¹ch b¸n th¬ng m¹i s¶n xuÊt VC tõ etan víi n¨ng suÊt 1000 tÊn/n¨m cã qui m«
lín ë Wilhelmshaven. Trong thêi gian nµy EVC ®· chÝnh thøc th¬ng m¹i ho¸
thiÕt bÞ ph¶n øng. Tõ khi b¾t ®Çu lµm viÖc, çc thiÕt bÞ ®· ho¹t ®éng trªn 200 giê
ë nhiÖt ®é ph¶n øng. Çc yÕu tè liªn quan c«ng nghÖ nµy còng cã thÓ ®îc tiÕn
hµnh. Nh vËy chÊt xóc t¸c ®· ®îc æn ®Þnh vµ ho¹t ®éng liªn tôc kh«ng cÇn bÊt k×
mét t¸c ®éng nµo. Oxy biÕn ®æi trªn 99% vµ etan lµ 90%, mÆc dï sù tinh chÕ
etan cã thÓ biÕn ®æi víi tû lÖ tíi 92-95%.
Th¸ng 9/1999 EVC ®· thiÕt kÕ thµnh c«ng ph©n xëng s¶n xuÊt VC ë
Wilhelmshaven. KÕ ho¹ch nµy khi tiÕn hµnh cßn ®ßi hái qu¸ tr×nh maketing vµ vÞ
trÝ ®Þa lý s¶n xuÊt VCM. Do ®ã, kÕ ho¹ch nµy ®· ®îc tÝnh to¸n l¹i vµ ®îc chÊp
nhËn triÓn khai vµo gi÷a n¨m 2002. KÕ ho¹ch th¬ng m¹i hãa qui m« ®Çu tiªn ®·
®îc ®Þnh tríc vµ b¾t ®Çu tõ n¨m sau, cô thÓ sÏ ®îc tiÕn hµnh n¨m 2004.
II. C«ng nghÖ s¶n xuÊt VCM ë Kerteh(Malaysia):
TËp ®oµn Vinyl chloride Malaysia Sdn Bhd lµ sù kÕt hîp gi÷a C«ng Mitsui
(NhËt) vµ C«ng ty hãa dÇu Nasional Berhah (Petronas) the Nationalised
(Malaysia). NhiÖm vô chÝnh cña C«ng ty Vinyl chloride Malaysia lµ x©y dùng vµ
®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ VCM ë Kerth, Terengganu. VCM lµ nguyªn
liÖu ®Ó s¶n xuÊt PVC, nguyªn liÖu th« ®Ó s¶n xuÊt çc lo¹i èng dÉn trong ®êi
sèng con ngêi. HiÖn t¹i 50% s¶n phÈm cña C«ng ty ®· ®îc xuÊt khÈu. Petronas lµ
C«ng ty thùc hiÖn kÕ ho¹ch t¬ng ®èi míi nµy.
250 triÖu USD lµ vèn ®Çu t cho kÕ ho¹ch ë Kerteh (Malaysia) bëi C«ng ty
Mitsui, Mitsui Toatsu Chemicals vµ Petronas sÏ s¶n xuÊt VCM víi n¨ng suÊt
3547902

Thiết kế phân xưởng sản xuất Viny Clorua đi từ axetylen và HCl, năng suất 40.000 tấn năm 3547902.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Thiết kế phân xưởng sản xuất Viny Clorua đi từ axetylen và HCl, năng suất 40.000 tấn năm 3547902.pdf

Similar to Thiết kế phân xưởng sản xuất Viny Clorua đi từ axetylen và HCl, năng suất 40.000 tấn năm 3547902.pdf (20)

More from NuioKila

More from NuioKila (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Thiết kế phân xưởng sản xuất Viny Clorua đi từ axetylen và HCl, năng suất 40.000 tấn năm 3547902.pdf