thiết kế phân xưởng sản xuất vinyl axetat

Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat

Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46

1

Đồ án

Thiết kế phân xưởng sản xuất

vinylaxetat

Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat

Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46

2

MỤC LỤC

Mở đầu …………………………………………………………………….. 4

Phần I: Tổng quan lý thuyết ……………………………………………….. 6

A. Tính chất lý – hóa của nguyên liệu và sản phẩm ……………………. 6

I. Tính chất lý- hóa của axetylen …………………………………… 6

I.1. Tính chất vật lý ……………………………………………….. 6

I.2. Tính chất hóa học ……………………………………………. 7

I.3. Sản xuất axetylen ……………………………………………... 9

II. Tính chất lý – hóa học của axit axetic …………………………… 10

II.1. Tính chất vật lý………………………………………………. 10

II.2. Tính chất hóa học …………………………………………… 11

II.3. Ứng dụng…………………………………………………….. 13

II.4. Phương pháp sản xuất axit axetic……………………………. 13

III. Tính chất lý – hóa học của vinyl axetat…………………………. 13

III.1. Tính chất vật lý……………………………………………… 13

III.2. Tính chất hóa học ………………………………………….. 15

III.3. Phân loại, tiêu chuẩn và bảo quản VA……………………… 18

III.3.1. Phân loại……………………………………………….. 18

III.3.2. Tiêu chuẩn……………………………………………... 18

III.3.3. Bảo quản……………………………………………….. 18

III.4. Tính hình sản xuất và sử dụng VA…………………………. 19

III.4.1. Tình hình sản xuất VA………………………………… 20

III.4.2. Tình hình sử dụng VA…………………………………. 21

III.5. Các phương pháp sản xuất VA……………………………… 22

B.Quá trình tổng hợp VA……………………………………………… 23

I. Khái niệm chung…………………………………………………. 23

II. Các phản ứng xảy ra trong quá trình tổng hợp VA………………. 23

III. Động học của quá trình tổng hợp VA…………………………… 24

IV. Xúc tác của quá trình tổng hợp VA…………………………….. 24

V. Cơ chế phản ứng…………………………………………………. 25

VI. Phương pháp tách sản phẩm……………………………………. 25

VII. Thiết bị phản ứng………………………………………………. 26

C.Phương pháp tổng hợp VA…………………………………………. 27

Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat

Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46

3

I. Công nghệ tổng hợp VA từ C2H2 và CH3COOH………………… 27

I.1. Công nghệ tổng hợp trong pha lỏng………………………… 27

I.2. Công nghệ tổng hợp trong pha khí………………………….. 27

I.2.1. Công nghệ tổng hợp của hãng Petroleum Raifiner…….. 29

I.2.2. Công nghệ tổng hợp của hãng Wacker………………… 31

II. Công nghệ tổng hợp VA từ C2H4 và CH3COOH……………….. 33

II.1. Công nghệ tổng hợp trong pha lỏng………………………... 34

II.2. Công nghệ tổng hợp trong pha khí…………………………. 36

III. Các phưong pháp sản xuất VA khác………………………….. 40

Phần II. Tính toán thiết kế………………………………………………. 44

A.Thuyết minh dây chuyền…………………………………………... 44

B.Tính cân bằng vật chất…………………………………………….. 46

I. Cân bằng vật chất tại thiết bị phản ứng…………………………. 46

1.Tính lượng vật chất vào thiết bị phản ứng…………………….. 46

2. Tính lượng tạp chất mang vào………………………………… 49

3. Tính lượng tạp chất ra khỏi thiết bị…………………………… 49

II. Cân bằng vật chất của thiết bị làm lạnh………………………… 50

1. Tính cân bằng vật chất của thiết bị làm lạnh (7)……………… 50

2. Tính cân bằng vật chất của thiết bị làm lạnh (8)……………… 52

3. Tính cân bằng vật chất của thiết bị làm lạnh (9)……………… 54

III. Tính cân bằng vật chất của tháp chưng luyện………………….. 56

C.Tính căn bằng nhiệt lựơng …………………………………………. 60

I. Tính cân băng nhiệt lượng tại thiết bị trao đổi nhiệt……………... 60

II. Tính cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị phản ứng………………… 65

III. Tính cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị làm lạnh (7)…………….. 67

IV. Tính cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị làm lạnh (8)…………….. 71

V. Tính cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị làm lạnh (9)……………… 75

D. Tính toán công nghệ………………………………………………... 80

I. Tính thiết bị phản ứng……………………………………………. 80

1. Tính thể tích xúa tác…………………………………………... 80

2. Tính kích thước thiết bị……………………………………….. 82

3. Tính chiều dày của thân thiết bị………………………………. 84

4. Chọn đáy và nắp thiết bị………………………………………. 87

E. Tính chọn thiết bị phụ……………………………………………… 89

Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat

Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46

4

1. Chọn bơm……………………………………………………….. 89

2. Chọn máy nén…………………………………………………… 89

Phần III. Thiết kế xây dựng……………………………………………… 91

I. Xác định địa điểm xây dựng……………………………………… 91

1. Nhiệm vụ và yêu cầu…………………………………………. 91

2. Cơ sở để xác định địa điểm xây dựng………………………… 92

3. Địa điểm xây dựng…………………………………………… 93

4. Tổng mặt bằng nhà máy……………………………………… 94

II. Tổng mặt bằng nhà máy………………………………………... 94

1. Nhiệm vụ yêu cầu……………………………………………. 94

2. Nhưng biện pháp và nguyên tắc trong thiết kế tổng ………… 95

3. Mặt bằng nhà máy…………………………………………… 98

4. Nhà sản xuất…………………………………………………. 98

Phần IV. Tính toán kinh tế……………………………………………… 99

I. Mục đích và nhiệm vụ của việc tính toán kinh tế………………. 99

II. Nội dung tính toán kinh tế……………………………………… 99

1. Xác định chế độ công tác phân xưởng………………………. 99

2. Nhu cầu về nguyên liệu và năng lượng cho nhà máy……….. 99

3. Tính chi phí nguyên vật liệu, năng lượng trong một năm…… 102

4. Vốn cố định …………………………………………………. 102

5. Các vốn đầu tư khác…………………………………………. 103

6. Nhu cầu lao động ……………………………………………. 104

7. Quỹ lương công nhân và nhân viên trong toàn phân xưởng…. 105

8. Tính khấu hao………………………………………………... 105

9. Thu hồi sản phẩm……………………………………………. 105

10. Tính giá thành sản phẩm…………………………………… 106

Phần V. Tự động hóa…………………………………………………… 109

I. Tự động hóa trong phân xưởng…………………………………. 109

1. Mục đích và ý nghĩa………………………………………… 109

2. Các dụng cụ tự động hóa trong công nghiệp………………… 110

II. Cấu tạo của một số thiết bị tự động hóa……………………….. 112

1. Bộ cảm biến áp suất…………………………………………. 112

2. Bộ cảm biến nhiệt độ………………………………………... 113

3. Bộ cảm biến đo mức chất lỏng……………………………… 113

Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat

Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46

5

4. Bộ cảm biến đo lưu lượng…………………………………… 113

Phần VI. An toàn lao động trong phân xưởng…………………………. 115

I. Mục đích ………………………………………………………. 115

II.Công tác giáo dục tư tưởng……………………………………. 115

III. Công tác đảm bảo an toàn lao động………………………… 115

IV. Công tác vệ sinh lao động…………………………………… 116

LỜI MỞ ĐẦU

Công nghệ dầu khí và hoá dầu đã đang và sẽ là ngành công nghiệp rất quan

trọng nó quyết định đến sự lớn mạnh của nền kinh tế thế giới vì sản phẩm của nó

dễ sử dụng, dễ tự động hoá, sạch vì hầu như không có tro và xỉ. Ngày nay có

khoảng 70% nguồn năng lượng trên thế giới sử dụng đều là sản phẩm của ngành

công nghiệp dầu khí. Xét về mặt giá trị kinh tế cũng như giá tri sử dụng, các sản

phẩm phi năng lượng từ dầu mỏ có giá trị cao hơn do độ tinh khiết cao, giá thành

thấp so với các nguyên liệu khác. Điều này càng được khẳng định khi khoảng 90%

nguyên liệu của ngành công nghiệp hoá học đi từ nguồn dầu khí.

Trước khi dầu mỏ được công nhận là nguồn nguyên liệu chính trong ngành

công nghiệp hóa chất, vinylaxetat đã có phần vượt trội trong việc xây dựng nên

khối công nghiệp hữu cơ. Còn ngày nay với sự phát triển của các công nghệ hóa

dầu so với lọc dầu, axetylen đã trở thành một nguyên liệu quan trọng trong ngành

công nghiệp hóa học, với các số liệu như sau: mức sản xuất vinylaxetat ở Mỹ 1960

là 500.000 tấn gấp 2,5 lần so với năm 1954. Ở Nhật năm 1958 là 1004 nghìn tấn ,

năm 1960 là 1133 nghìn tấn. Ngoài ra ở Pháp, Ý, Liên Xô cũ, Đức công nghiệp

vinylaxetat cũng phát triển mạnh. Năm 1957 Tây Đức sản xuất 185 nghìn tấn

vinylaxetat. Ở nước ta có nhiều than đá do đó công nghiệp sản xuất phải đi từ con

đường cacbuacanxi, công nghiệp vinylaxetat phát triển sẽ mở ra triển triển vọng to

lớn cho ngành công nghiệp nước ta.

Việc tạo ra các quá trình công nghệ mới dựa trên nguyên liệu rẻ hay dễ kiếm

thường là nhờ các phát minh những phản ứng mới và gây nên ảnh hưởng có tính

cách mạng đối với sự phát triển của công nghệ.

Vinyl hoá là một quá trình quan trọng trong công nghệ tổng hợp các chất

trung gian phục vụ cho việc tổng hợp ra các sản phẩm hữu cơ cuối cùng. Vinyl

Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat

Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46

6

axetat (VA) là một trong những monome quan trọng để chế tạo chất dẻo và sợi

tổng hợp, làm chất nhũ hoá và chất tăng độ nhớt cho các dung dịch nước hay làm

vải giả da. Ngoài ra vinyl axetat còn được ứng dụng trong việc sản xuất sơn keo

dán có độ bền cao, bền với hoá chất và các chất oxi hoá.

Ngành công nghiệp tổng hợp hoá dầu và chế biến khí trên thế giới phát triển

mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu đời sống xã hội ngày càng cao thì càng có nhiều

phương pháp tổng hợp vinylaxetat được tìm ra và ứng dụng. Sản xuất vinyl axetat

chủ yếu đi từ các nguồn nguyên liệu sau:

- Đi từ axetylen và axit axetic.

- Đi từ etylen.

- Đi từ một số nguyên liệu khác.

(Sản xuất đi từ etylen là có hiệu quả kinh tế nhất)

Ở Việt Nam, từ nguồn nguyên liệu dồi dào như than đá, dầu mỏ, khí tự

nhiên…Các nhà máy lọc hoá đầu, chế biến khí đang được xây dung và phát triển.

Nó sẽ là nguồn nguyên liệu dồi dào cho công nghiệp tổng hợp hữu cơ phát triển,

trong đó có công nghiệp sản xuất vinyl axetat.

Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat

Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46

7

PHẦN I

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP VA

A- TÍNH CHẤT HOÁ-LÝ CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

I. TÍNH CHẤT LÝ HỌC VÀ HOÁ HỌC CỦA AXETYLEN: C2H2

I.1. Tính chất vật lý [1,2,9,11,12]

Axetylen là một chất khí không màu, ở dạng tinh khiết có mùi ete yếu,

ngưng tụ ở - 83,8oC (0,102 MPa), nhiệt độ tới hạn 35,5oC, áp suất tới hạn 6,04

MPa, ít tan trong nước tan được trong một số dung môi hữu cơ, đặc biệt axetylen

tan khá nhiều trong axeton. Khi có mặt của nước thì axetylen tạo hydrat rắn

C2H2.6H2O hydrat này bị phân hủy ở nhiệt độ từ -15,40C dưới áp suất khí quyển.

Axetylen tan rất ít trong dung dịch canxihydroxit, do đó người ta tận dụng tính chất

này trong việc vận chuyển, chứa đựng và sản xuất axetylen.

Bảng 1: Tính tan của axetylen trong các dung môi hữu cơ (ở 25oC và áp suất

thường)

Dung môi Công thức Thể tích C2H2/1 thể tích

Hexametyl focmamid [(CH3)2H]3PO 43

Dimetyl focmanmid HCOH(CH3)2 33,5

Metyl axetat CH3COOCH3 19,5

Axeton CH3COCH3 18

Độ tan của axetylen có ý nghĩa quan trọng để điều chế và tách nó ra khỏi hỗn

hợp với khí khác.

Khi phân huỷ có thể xảy ra phản ứng nổ, nhiệt độ tăng lên đến 2800oC

C2H2 2C + H2 , H

O

298 = 226,7 KJ/Mol .

Sự dễ nổ của axetylen sẽ giảm khi nó được thêm vào khí hoặc hơi trơ như N2,

NH3 … Chúng tích nhiệt của sự phân rã đầu tiên và ngăn cản sự phân hoá nổ của

axetylen. Do đó để tránh cháy nổ người ta thường pha trộn thêm các khí trơ, hydro

Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat

Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46

8

amoniac… vào thùng chứa khi vận chuyển. Axetylen không bị phân hủy ở nhiệt độ

thường và áp suất khí quyển.

Axetylen có khả năng tạo hỗn hợp nổ với không khí trong giới hạn rộng từ 20

 80% thể tích. Giới hạn áp suất nguy hiểm là 0,2 Mpa. Axetylen cũng rất dễ dàng

tạo hỗn hợp nổ với flo, clo ... nhất là khi có mặt ánh sáng. Sự dễ nổ của axetylen

càng tăng nếu có mặt những kim loại có khả năng tạo thành axetylen (cacbua) (ví

dụ: Cu2Cl2) những kim loại này cần phải có khi chọn nguyên liệu thiết kế.

Khi cháy C2H2 toả ra một lượng nhiệt lớn, khả năng sinh nhiệt của axetylen

bằng 13.387 kcal/m3

. Do đó có thể dùng axetylen để cắt và hàn kim loại.

*Một số thông số vật lý của axetylen:

+ Khối lượng phân tử, M = 26,038.

+ Nhiệt nóng chảy 5,585 kj/mol

+ Nhiệt hóa hơi 15,21kj/mol

+ Nhiệt độ ngưng tụ ở áp suất 0,102 Mpa là 83,30C

+ Nhiệt độ phân hủy tới hạn 135,50C

+ Áp suất phân hủy tới hạn là 6,04 Mpa

+ Nhiệt dung riêng: CP = 42,7 J.mol-1

.K-1

+ Độ nhớt đông học : 9,43  .Pa.S

+ Độ dẫn điện: 0,0187 W/m.K

I.2. Tính chất hoá học[1,2,9,10,11]

Axetylen là một hợp chất hydrocacbon không no.

C2H2 có công thức phân tử là CH ≡ CH, liên kết 3 trong phân tử gồm 1 liên

kết  và 2 liên kết . Khi tham gia phản ứng hoá học liên kết 3 bị phá vỡ do đó

liên kết đôi và các hợp chất bão hoà.

I.2.1. Phản ứng thế

- Khi tác dụng với kim loại kiềm Cu, Ag…tạo axetylenit kim loại rất dễ nổ:

CH≡CH + 2Cu → Cu – C ≡C- Cu + H2

- Khi cho axetylen đi qua Na kim loại đun nóng ở 150oC:

HC≡CH + Na → HC≡C- Na + 1/2 H2

Đun tiếp đến 220oC ta được :

HC≡C- Na + Na → Na – C ≡ C – Na + 1/2H2

Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat

Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46

9

- Khi cho axetylen đi qua dung dịch đồng clorua trong NH3 tạo hợp chất có khả

năng vô định hình màu đỏ gạch của đồng axetylua:

CH≡CH → Cu-C≡C-Cu 

I.2.2. Phản ứng cộng hợp

- Axetylen cộng hợp với H2 cho ta etylen hoặc etan:

+ Xúc tác paladin, p = 1 at, nhiệt độ 250300oC

CH≡ CH + H2 → CH2= CH2 , H = -41,7 kcal/mol.

+ Xúc tác là Niken, nhiệt độ:

CH ≡ CH + 2 H2 → CH3- CH3

- Axetylen tác dụng với nước khi có xúc tác là Hg, H2SO4 tạo thành

axetatdehyt:

CH ≡ CH + H 2O → CH3 - CHO, H = -38,8 kcal/mol.

- Khi có oxit kẽm và oxit sắt ở 360 450oC, axetylen tác dụng với hơi nước tạo

thành axeton:

2 CH ≡ CH + 3H 2O → CH3- CO- CH3 + CO2 + 2 H2

- Phản ứng cộng hợp với rượu được vinyl ete xúc tác là KOH, nhiệt độ là

1501600C, áp suất là 420 at:

CH ≡ CH + ROH → CH2 = CH- O - R

- Tác dụng với mercaptan ta được vinylthioete:

CH  CH + RSH → CH2 = CHSR

- Khi kết hợp với clo tạo thành tetracloetan :

CH  CH + 2Cl2 → CHCl2 - CHCl2

- C2H2 tác dụng với Hydro clorua cho ta vinylclorua :

CH  CH + HCl → CH2 = CHCl

Quá trình này tiến hành trong pha khí có HgCl2 tham gia làm xúc tác, thực

hiện ở 150  1800C.

- Cộng với H2SO4 tạo thành vinylsunfo:

CH  CH + H2SO4 → CH2 = CH - OSO3H

- Ở nhiệt độ 800C có CuCl2, C2H2 tác dụng với HCN cho ta acrylonitril:

Cu(NH3)2

Pd,to

Ni,to

Hg++

75 1000C

Xt

80oC

Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat

Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46

10

HC  CH + HCN → H2C = CH - C

- Cộng hợp của C2H2 với Halogen rất dễ dàng:

- Cộng hợp với muối halogen tạo hợp chất đồng phân cis - trans:

- Axetylen tác dụng với các axit hữu cơ có xúc tác than tham gia cho ta este:

CH  CH + RCOOH  CH2 = CH –OCOR

I.2.3. Phản ứng trùng hợp

- Ở nhiệt độ 200 3000C có mặt bột đồng, axetylen trùng hợp tạo thành

Kypren:

nCH  CH  (CH)2n

Kypen được dùng làm chất cách điện rất hiệu quả.

- Trong môi trường HCl tạo thành vinyl axetylen:

Mức độ chuyển hoá qua một quá trình khoảng 14%, hiệu suất tính theo

axetylen là 80%.Vinyl axetylen là bán thành phẩm để sản xuất cao su tổng hợp

clopron.

- Trùng hợp ở 6000C:

I.3. Sản xuất axetylen [1,3,4,9,10,11]

Trong công nghiệp axetylen chủ yếu được sản xuất theo 2 phương pháp sau:

- Tổng hợp từ cacbua canxi.

CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 + Q

- Tổng hợp từ hydro cacbon.

+ Đi từ metan.

Br

CH  CH + Br2 C = C

H

H

Br

Br2 CHBr2 - CHBr2

C = C CH  CH + HgCl2

H

Cl H

HgCl

C = C

H

HgCl

H

Cl

cis

2HC  CH

CuCl2

800C

CH2 = CH - C  CH

than hoạt tính

3C2H2

xt

C6H6

400  6000C

4CH4

Ni

C2H2 + 3H2

Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat

Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46

11

Hoặc oxy hoá metan.

Nhận xét: Axetylen sản xuất theo phương pháp cacbuacanxi chi phí năng

lượng lớn và vốn đầu tư cao do đó phương pháp điều chế axetylen đi từ đất đèn

chủ yếu được dùng trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp trước đây, hiện

nay phương pháp này chỉ dùng trong lĩnh vực hàn cắt kim loại. Còn trong công

nghiệp hiện nay đều dùng phương pháp nung nhanh mêtan với một lượng nhỏ oxi

và oxi đốt cháy một phần metal cung cấp nhiệt cho phản ứng và do đi từ phương

pháp này thu được axetylen sạch hơn phương pháp đi từ đất đèn và có lẫn tạp các

tạp chất khác như H2S, NH3, PH3... Đồng thời phương pháp này xảy ra một giai

đoạn nên vốn đầu tư và chi phí năng lượng ít hơn và thời gian hoàn vốn nhanh,

nhưng có nhược điểm là có nồng độ loãng hơn.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ HOÁ HỌC CỦA AXIT AXETIC:

CH3COOH

II.1. Tính chất vật lý của CH3COOH [1,2,9,10,11]

Axit axetic là một chất lỏng không màu, có mùi xốc, vị chua, tan nhiều trong

nước, rượu, axeton và các dung môi khác. Đông đặc ở 160C tạo thành tinh thể như

nước đá, axit axetic khan nóng chảy ở 16,60C. Được dùng làm dấm ăn ở dung dịch

58%. Axit axetic có thể hoà tan được nhiều chất hữu cơ, vô cơ (hoà tan P, S). Nó

là hợp chất rất ổn định, hơi của nó không bị phân huỷ ở nhiệt độ 4000C, nhiệt

lượng đốt nóng là 3490 kcal/mol. Axit axetic (CH3COOH) tan vô hạn trong nước.

Axit axetic được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, dệt và

trong tổng hợp hữu cơ.

Axit axetic có nhiệt độ sôi cao hơn rượu có cùng khối lượng phân tử do giữa

các phân tử axit có liên kết hydro bền vững. Ngoài ra axit axetic còn có khả năng

hút ẩm từ không khí, với nồng độ cao có thể gây bỏng da, người ta có thể đánh giá

độ tinh khiết của axit axetic qua nhiệt độ đông đặc. Nhiệt độ đông đặc của dung

dịch axit axetic được cho bảng sau:

4CH4 + O2

15000C 2C2H2 + 2CO2 + 4H2

Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat

Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46

12

Bảng 2: Nhiệt độ đông đặc của dung dịch axit axetic

% Khối lượng Nhiệt độ đông đặc,oC % Khối lượng Nhiệt độ đông đặc,oC

100

99,2

98,4

98,0

97,6

97,2

16,75

15,12

13,86

13,25

12,66

12,09

96,8

96,4

93,46

80,6

50,6

18,11

11,48

10,83

7,1

-7,4

-19,8

-6,3

Tỷ trọng của dung dịch axit axetic đạt cực đại ở khoảng nồng độ 7778% trọng

lượng tại nhiệt độ 150C.Tỷ trọng của axit axetic tinh khiết là một hàm phụ thuộc

vào nhiệt độ và được cho trong bảng sản phẩm.

Bảng 3: Hằng số phân ly axit axetic

Nhiệt độ,

oC 0 25 50

PKa 4,78 4,76 4,79

Một số tính chất vật lý của axit axetic:

Nhiệt dung riêng, Cp + Dạng khí ở 250C : 1,110 J/g.K.

+ Dạng lỏng ở 19,40C : 2,043 J/g.K.

+ Dạng tinh thể ở 1,50C : 1,470 J/g.K.

Nhiệt cháy, ∆ Hc (lỏng) : -874,8 KJ/mol.

Điểm tự bốc cháy : 4650C.

Tỷ trọng 1,049 g/cm3

(ở 200C).

Nhiệt độ sôi t0

s=118,60C.

Nhiệt độ kết tinh 16,630C

II.2. Tính chất hoá học [1,2,3,4,10,11]

Axit axetic có công thức phân tử CH3COOH là axit một lần axit. Các tính chất

hoá học của nó được quyết định bởi nhóm chức cacboxyl trong phân tử. Axit

axetic là một axit yếu, hằng số điện ly ở 180C là 1,82 mol/lit. Cũng như các axit

khác axitaxetic có khả năng trung hoà các bazơ, các oxit bazơ.

CH3COOH  CH4 + CO2

CH3COOH  CH3CHO + H2O

Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat

Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46

13

- Tác dụng với kim loại:

2CH3COOH + 2Na  2CH3COONa + H2

- Phản ứng este hoá:

- Sự tạo thành anhydrit axetic:

- Phản ứng thế halogen vào gốc hydrocacbon:

- Phản ứng với hợp chất halogen

CH3COOH + PCl5 → CH3 - C = O + POCl3 + HCl

- Phản ứng decaboxyl hoá:

CH3COOH có nhiều phản ứng quan trọng trong tổng hợp hữu cơ để tạo thành

các monome: axetatxenlulo, vinylaxetat…

CH3COOH + CH  CH  CH2 = CHOCOCH3

- Anhyđric axetic là chất lỏng linh động có mùi đặc trưng của axit axetic. Hơi

của nó có tác dụng mạnh lên cơ niêm mạc và đường hô hấp. Nó phản ứng với nước

tạo thành axit axetic.

(CH3CO)2O + H2O  2 CH3COOH

- Khi cho hỗn hợp hơi axit axetic và hyđro lên Fe, Ni, Cu hoặc hơi axit axetic

trên Zn nghiền mịn tạo thành axetatdehyt:

CH3COOH + H2  CH3CHO + H2O

CH3COOH + Zn  CH3CHO + ZnO

- Sự khử đến axetaldehyl cũng xảy ra khi nung nóng muối của nó với muối

của axit formic:

CH3COONa + HCOONa  CH3CHO + CO2 + H2O

- Hơi axit axetic cháy trong không khí với ngọn lửa màu xanh:

CH3COOH + 3O2  2CO2 + 2 H2O + Q

CH H2SO4

3COOH + ROH CH3COOR + H2O

xt P2O5

2CH3COOH (CH3CO)2O + H2O

901000C

CH3COOH + Cl2 ClCH2COOH + HCl

MnO2, t0

2CH3COOH CH3 - CO - CH3 + H2O + CO2

Cl

Đồ án tôt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat

Nguyễn Hồng Quân Hóa Dầu QN-K46

14

- Dưới tác dụng của dòng điện, axit axetic bị phân huỷ thành cacbonic, hyđro,

etan:

2 CH3COOH  C2H6 + 2 CO2 + H2

Axit axetic tạo với các muối vô cơ các phức chất:

+ Với AlCl3 tạo thành CH3COOH.4AlCl3

+ Với MgCl2 tạo thành CH3COO.MgCl2 (hợp chất này có tính axit mạnh,

được ứng dụng để axetat hoá xenluloza).

+ Với SnCl4 tạo thành 2CH3COO.SnCl4 hay H2[SnCl4(CH3COO)2]. Axit

axetic có thể được giải phóng khỏi phức chất này bằng pyridin.

H2[SnCl4(CH3COO)2] + pyridin  2 CH3COOH + SnCl4.pyridin

- Axit axetic tạo với các axit mạnh các hợp chất kép dạng CH3COOHX với X

là cation axit với axit sunfuric tạo thành axit sunfoaxetic:

- Axit axetic phản ứng với peaxithydro tạo thành peaxetic hay hyđropeaxetyl:

II.3. Ứng dụng

Axit axetic có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ. Từ axit

axetic đem tổng hợp tạo ra các polyme có giá trị kinh tế cao trong công nghiệp:

thuốc trừ cỏ, làm dung môi, axetatxelulo, este, sợi tổng hợp, chất kết dính,

nhuộm...

II.4. Phương pháp sản xuất axit axetic [1,3,4,10,11]

- Điều chế từ C 2H2 hoặc C 2H4:

CH  CH + H 2O +1/2O2 → CH 3CHO + 1/2O2 → CH3COOH

- Oxy hoá n-butan trong pha lỏng:

CH3- CH2- CH2- CH3 + 1/2O2 → 2CH3COOH + H 2O

(Do phức tạp việc phân tách hỗn hợp đa cấu tử nên ít nước sử dụng được

phương pháp này)

- Tổng hợp từ metanol và oxit cacbon:

CO + 2H2 → CH3OH → CH3COOH

- Đi từ than đá:

CH3COOH + H2O2  CH3- C - O – OH + H2O

||

O

t, xt