MỞ ĐẦU
Trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ Axetaldehyt đóng một vai trò rất quan
trọng. Nó là chất trung gian để sản xuất các chất khác. Một lượng lớn Axetaldehyt là
để sản xuất axit Axetic.Từ Axetaldehyt ta tổng hợp ra thuốc nhộm, poly-este, sản xuất
chất bảo quản, poly Axetaldehyt…là những chất đóng vai trò rất quan trọng trọng
trong nền công nghiệp hiện nay.[9]
Vào những năm 1970, công suất của quá trình sản xuất theo phương pháp oxi
hóa trực tiếp trên thế giới 2 x 10
6
tấn/năm. Nó được sản xuất chủ yếu ở Celanese và
hãng Eastman (USA), hãng Wacker - Chemic và hãng Hoechst (Đức) và hãng
Aldehyde Co., Kyo-Wa Yuka Co., Mitsubishi Chemical Industries, Chisso Corp.,
Sumitomo, Showa Denko, Mitsui (Nhật Bản), Montedison (Italia), Lonza (Thuỵ Điển)
hãng Pemax (Mexico). Năng suất của quá trình sản xuất axetaldehyt bằng cách oxi hóa
trực tiếp từ etylen tăng lên từ năm 1960. Hiện nay sản lượng Axetaldehyt trên thế giới
là hơn 1 tỷ tấn mỗi năm.[10]
Ở Việt Nam, ngành công nghiệp dầu khí đang ngày càng phát triển tạo ra một
nguồn nguyên nhiên liệu dồi dào cho các nghành công nghiệp khác, đặc biệt là nghành
tổng hợp hữu cơ, từ đó tổng hợp được vô số các hợp chất hóa học phục vụ cho đời
sống. Vì vậy với tính toán thiết kế quy trình công nghệ sản xuất Axetaldehyt là một
điều cần thiết và quan trọng. Đó cũng là lý do để chúng tôi thực hiện đề tài này.
Nội dung của đề tài gồm:
• Tổng quan lý thuyết về Axetaldehyt
• Thiết kế quy trình công nghệ
• Tính toán cho thiết bị chính
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÍ THUYẾT
1.1. Giới thiệu chung về Axetaldehyt
Axetaldehyt là một hợp chất hữu cơ có công thức hóa học là CH
3
CHO, đây là
một trong những aldehyt quan trọng nhất, xuất hiện phổ biến trong tự nhiên và được

sản xuất rộng rãi trong công nghiệp.
1.1.1. Tính chất vật lý
Axetaldehyt là chất lỏng không màu, linh động, có mùi hơi cay, khi pha loãng
một lượng nhỏ thì có mùi trái cây. Tan trong nước với mọi tỉ lệ.
Bảng 1.1: Một số thông số vật lí cơ bản.[1]
Khối lượng phân tử (g.mol
-1
) 44,05
Khối lượng riêng (g.cm
-1
) 0,788
Điểm chảy (
o
C) -123,5
Nhiệt độ sôi (
o
C) 20,2
Độ nhớt ở 20
o
C (NS/m
2
) 0,215
Áp suất tới hạn (Mpa) 6,44
Nhiệt độ tới hạn (
o
C) 181,5 hoặc 187,8
Tỉ trọng tương đối d
4
t
= 0,8045 ÷ 0,001325t

Chỉ số khúc xạ n
D
t
= 1,34240 ÷ 0,0005635 t
Tỉ trọng pha hơi so với không khí 1,52
Bảng 1.2: Sức căng bề mặt tại nhiệt độ và tỷ trọng khác nhau[1]:
Nhiệt độ,
o
C d
4
t
Sức căng bề mặt mN cm
-1
0,1 0,8090 23,9
20,0 0,7833 21,2
50,0 0,74099 17,0
Bảng 1.3: Áp suất hơi của axetandehyt trong pha hơi.[1]
Nhiệt độ
o
C Áp suất hơi,
mmHg
Nhiệt độ
o
C Áp suất hơi, atm
-97 3 20,8 1
-48 33 44,8 2
-23 103 58,3 3
0 337 68,0 4
10 503,4 75,7 5
27,55 1000

Bảng 1.4: Áp suất hơi của dung dịch axetandehyt.[1]
Nhiệt độ
o
C % mol Áp suất riêng
phần , mmHg
Nhiệt độ
o
C % mol Áp suất từng
phần, mmHg
10 4,9 74,5 20 5,4 125,2
10 10,5 139,8 20 12,8 295,2
10 46,4 363,4 20 21,8 432,6
- Hằng số phân ly tại 0
o
C là: 0,7 x 10
-4
mol/l
CH
3
CHO CH
2
-
CHO + H
+
; K = 0,7 x 10
-4
mol/l
Hầu hết axetandehyt có thể trộn lẫn với nước và những dung môi hữu cơ để tạo
hỗn hợp đồng sôi như tạo với axit axetic, benzen, axeton, etanol, metanol, dung môi
naphta, toluen, xilen, etyl ete, parandehyt.

1.1.2. Tính chất hóa học.
Do trong phân tử có nhóm (-CO), là nhóm phân cực về phía O làm phân cực liên
kết do đó Axetaldehyt phản ứng hóa học mạnh hơn Ankel. Axetaldehyt là hợp chất có
khả năng phản ứng hóa học khá cao, nó là hợp chất điển hình có chứa nhóm andehyt
(CHO).
- Phản ứng đặc trưng: cộng Nucleophil A
N
Ví dụ: Cộng H
2
, HCN, RMgX, bisunfit, ancol…
CH
3
CHO + H
2
CH
3
CH
2
OH
CH
3
CHO + HCN CH
3
C(CN)OH
- Phản ứng thay thế nguyên tử O của nhóm Cacbonyl
Ví dụ: tác dụng với hyaroxiamin, hydrazin, phenyl hydrazin, semi cacbazit…
CH
3
CHO + H
2

N –NH
2
CH
3
-CHN – NH
2
+H
2
O
CH
3
CHO + H
2
N – NHC
6
H
5
CH
3
- CHN – C
6
H
5
+ H
2
O
CH
3
CHO + H
2

N–CO–NH–NH
2
CH
3
-CHN – CO –NH –NH
2
+H
2
O
- Phản ứng thay thế nguyên tử của nguyên tử
Ví dụ: thay thế H bằng Halogen, phản ứng ngưng tụ aldol
CH
3
CHO + CH
3
CHO CH
3
-CH(OH)-CH
2
-CHO + H
2
O
- Phản ứng oxi hóa axit
CH
3
CHO + 2AgNO
3
+ NH
3
+ H

2
O CH
3
COONH
4
+ NH
4
NO
3
+ 2Ag
Đồng phân
Giống như nhiều hợp chất Cacbonyl khác, Axetaldehyt có khả năng tautome hóa
(đồng phân vỗ biến) để tạo thành enol. Dạng enol của Axetaldehyt là vinyl alcolhol
(Ethenol)
CH
3
CHO CH
2
CHOH
Hằng số cân bằng chỉ là 6.10
3
ở nhiệt độ phòng, do đó lượng Axetaldehyt
chuyển sang dạng enol là rất nhỏ
1.1.3. Các phương pháp sản xuất axetaldehyt
Bao gồm các phương pháp chính sau:
• Sản xuất axetaldehyt đi từ etylen
Đây là quá trình được phát triển vào những năm 1957 - 1959 bởi hãng Hoechst
và hãng Wacker-Chemie. Chất xúc tác cho quá trình này là dung dịch PdCl
2
, CuCl

2
.
Axetaldehyt hoàn toàn đã được quan sát trong phản ứng giữa etylen và dung dịch
PdCl
2
C
2
H
4
+ 1/2O
2
CH
3
CHO ; H = -244 KJ/mol
Độ chọn lọc của quá trình oxi hóa C
2
H
4
phụ thuộc chủ yếu vào xúc tác PdCl
2
trong phalỏng theo phản ứng
C
2
H
4
+ PdCl
2
+ H
2
O CH

3
CHO + Pd + 2HCl
Ở hãng Wacker-Hoechst kim loại Pd được oxi hóa trở lại bởi dung dịch CuCl
2
,
tiếp đó nó tác dụng lại với oxi để tạo lại CuCl
2
Pd + 2CuCl
2
PdCl
2
+ 2CuCl
2CuCl + 1/2O
2
+ 2HCl 2CuCl
2
+ H
2
O
Bởi vậy chỉ cần một lượng nhỏ PdCl
2
cũng đủ yêu cầu cho sự chuyển hóa etylen.
• Sản xuất axetaldehyt đi từ axetylen
Hydrat hóa axetylen với xúc tác là muối thủy ngân sẽ cho ra dạng enol, sau đó
tautome hóa sẽ được axetaldehyt. Đây là con đường sản xuất chính khi chưa có chu
trình Wacker.
Quá trình hydrat hóa axetylen đã trở thành quá trình công nghiệp trong suốt thế
chiến thứ I. Ngày nay do sự phát triển của ngành dầu khí nên phương pháp này dần
được thay thế bằng phương pháp đi từ etylen do từ etylen có giá thành rẻ hơn đi từ
axetylen.

Chất xúc tác quan trọng nhất cho quá trình hydrat hóa (cộng H
2
O) là hợp chất
Hg.
Ngày nay việc sản xuất axetaldehyt từ axetylen có thể thực hiện theo 2 cách sau
đây:
- Hydrat hóa trực tiếp axetylen dùng xúc tác thủy ngân tiến hành ở pha lỏng.
- Hydrat hóa axetylen tiến hành ởpha hơi
• Sản xuất axetaldehyt đi từ etanol
Đây là phương pháp lâu đời nhất để sản xuất axetaldehyt và là phương pháp tốt
nhất trong phòng thí nghiệm. Trong công nghiệp etanol được oxi hóa với xúc tác oxit
bằng không khí trong pha hơi.
CH
3
CH
2
OH + 1/2O
2
CH
3
CHO + H
2
O, ∆H =242 kJ/mol
Thường dùng xúc tác là Cu hoặc Ag kim loại hoặc hợp chất của chúng (oxi hay
hợp kim) đều là những xúc tác đáp ứng tốt cho quá trình này.
• Đi từ khí tổng hợp
Thực hiện một quy trình duy nhất được báo cáo vào năm 1974
CO + H
2
CH

3
CHO + sản phẩm khác
1.1.4. Ứng dụng
• Axetaldehyt có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ,
khoảng 90% lượng axetaldehyt được sản xuất ra trên thế giới được sử dụng
trong các nhà máy với vai trò là hợp chất trung gian để tạo ra các sản phẩm
khác có ứng dụng trong thực tế.
• Ứng dụng lớn nhất của axetaldehyt là làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất
axit axetic (CH
3
COOH). Từ axit axetic có thể tổng hợp được nhiều hợp chất
hóa học khác nhau như vinyl axetal, monoclo axetic, axetal este …
o Vinyl axetal được dùng trong ngành sản xuất nhũ tương, trong sản
xuất sơn, keo dính, dệt may.
o Anhidic axetic được sử dụng trong sản xuất vải sợi xenlulo axetal,
đầu lọc trong việc sản xuất thuốc lá, nhựa xenlulolic.
• Axetaldehyt được sử dụng trong sản xuất nước hoa, nhựa polyester, thuốc
nhuộm cơ bản. Axetaldehyt cũng được sử dụng như một chất bảo quản hoa
quả và cá, như một chất hương liệu. Làm dung môi trong cao su, thuộc da
và các ngành công nghiệp giấy.
• Trước đây, axetaldehyt được ứng dụng chủ yếu trong sản xuất axit axetic,
tuy nhiên ứng dụng này sau đó ít được sử dụng do sản xuất axit axetic từ
metalnol thì hiệu quả hơn.
Qua đó ta thấy được tầm quan trọng của Axetaldehyt trong nghành công nghiệp
hữu cơ, để từ đó có thể sản xuất ra nhiều hợp chất khác nhau với những ứng dụng cụ
thể khác nhau.Góp phần làm phong phú cho cuộc sống hiện tại và tương lai.
1.2. Phương pháp sản xuất axetaldehyt đi từ axetylen
1.2.1. Axetylen
Axetylen là một chất khí có chứa liên kết ba trong phân tử, nó có nhiều ứng dụng
trong kinh tế cũng như trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ hóa dầu. Từ axetylen có thể

điều chế ra nhiều chất quan trọng và cần thiết cho sản xuất công nghiệp như
axetaldehyt,axit axetic, vinyl clorua, vinyl axetat, cao su tổng hợp Các chất này rất
quan trọng trong việc sử dụng làm hợp chất trung gian để tổng hợp hữu cơ, hoá dầu.
1.2.1.1. Tính chất vật lí
Axetylen là chất khí không màu, ở dạng tinh khiết có mùi của este yếu, nó ngưng
tụ ở - 83,8
o
C, áp suất 0,102 MPa.
Nhiệt độ tới hạn là : +35,5
0
C , áp suất tới hạn là 6,04 MPa.
C
2
H
2
là chất khí nhẹ hơn không khí, ít tan trong nước. ở điều kiện bình thường
một thể tích nước hoà tan được một thể tích khí axetylen. Khi áp suất tăng lên độ hoà
tan cũng tăng theo. Axetylen tan nhiều hơn trong các dung môi hữu cơ như alcol, ete,
đặc biệt tan rất nhiều trong axeton. Dưới áp suất thường 1 lít axeton hoà tan được 25
lít axetylen. Muốn chuyên chở axetylen được nhiều và tránh nguy hiểm nổ người ta
cho axetylen hoà tan trong axeton dưới áp suất cao 12 - 15 at. Dưới áp suất này 1 lít
axeton hoà tan được 300 lít axetylen. Bình thép chứa dung dịch axetylen trong axeton
không nguy hiểm so với axetylen lỏng, nhất là khi dùng thêm các khối xốp vô cơ chất
đầy trong bình.
Axetylen là một hợp chất không bền về mặt nhiệt động, nó có thể bị phân huỷ
tạo ra cacbon và hydro kèm theo hiện tượng nổ. Phản ứng nổ có thể khơi mào bằng
nhiệt, bằng thuỷ ngân funminat hoặc tự nổ dưới áp suất cao. Phản ứng nổ toả nhiều
nhiệt, ∆H
o
298

= -54,9 Kcal/ mol. Nhiệt độ của khối khí lúc đó có thể lên hàng nghìn độ.
Axetylen là hợp chất thu nhiệt vì vậy khi đốt cháy toả ra một lượng nhiệt lớn.
Khi dùng hỗn hợp axetylen - oxy làm khí cắt hàn, cắt kim loại màu, muốn hàn tốt thì
phải sử dụng khí trơ (argon) để oxy không tiếp xúc trực tiếp lên bề mặt kim loại hàn.
Axetylen cháy trong không khí cho ta ngọn lửa sáng, tạo ra CO
2
và H
2
O.
HC ≡ CH + 5/2 O
2
→ 2CO
2
+ H
2
O ∆H
o
298
= -315 Kcal/mol
Bảng 1.5. Những hằng số vật lý cơ bản của axetylen .[1]
Những hằng số vật lý cơ bản của axetylen
- Khối lượng phân tử (M)
- Nhiệt độ nóng chảy
- Áp suất hơi bão hòa
- Nhiệt nóng chảy
- Nhiệt bay hơi
- Các đại lượng tới hạn
+ T
r
+ P

r
+
- Điểm nóng chảy ở 101,3kPa
- Điểm thăng hoa ở 101,3kPa
- ρ
khí
- ρ
lỏng
(181,1K)
- Tính chất ở 273,15K và 101,3 kPa:
+ ρ
khí
+ Nhiệt dung riêng (C
p
)
+ Nhiệt dung riêng (C
v
)
+ C
p
/ C
v
+ Độ nhớt động học
+ Độ dẫn nhiệt
+ Tốc độ truyền âm
+ Hệ số nén
+ Entropy
+ Entanpy
26,038 Kg/kmol
192,6 K (-80,4

o
C)
128,2 kPa
5,585kJ/mol
15,21kJ/mol
308,85K
6,345Mpa
0,231g/cm
3
192,15K(-80,85
o
C)
189,55K(-83,45
o
C
1,729.10
-3
g/cm
3
0,729 g/cm
3
1,729.10-3g/cm
3
42,7J.mol
-1
.K
-1
34,7J.mol
-1
.K

-1
1,23
9,43.Pa.S
0,0187 W/m.K
341 m/s
0,9909
8,32 kJ/mol
197J/mol.K
1.2.1.2. Tính chất hóa học
Axetylen có cấu tạo chứa liên kết ba trong phân tử nên có khả năng phản ứng
hoá học cao. Liên kết ba có năng lượng liên kết là 199.6 Kcal/mol. Độ âm điện của
nguyên tử cacbon lớn làm tăng khả năng tách nguyên tử hydro, làm cho axetylen có
tính axít yếu.
1.2.1.2.1. Phản ứng cộng :
Diễn ra qua 2 giai đoạn : thứ nhất chuyển từ nối ba sang nối đôi, thứ 2 chuyển từ
nối đôi sang nối đơn.
• Cộng hợp H
2
C
2
H
2
+ H
2
→ CH
2
= CH
2
CH
2

=CH
2
+ H
2
→ CH
3
– CH
3
Phản ứng thường được tiến hành với xúc tác kim loại (Ni , Pd , Pt). Muốn dừng
lại ở giai đoạn tạo nối đôi người ta dùng xúc tác Pd trên Canxi cacbonat, hoặc Pd trên
Silicagel ở 200
0
C.Hiệu suất của quá trình đạt 95%.
• Cộng halogen
CH ≡ CH + Br
2
→ BrCH = CHBr
BrCH = CHBr + Br
2
→ Br
2
CH – CHBr
2
Đối với Clo phản ứng xảy ra quá mãnh liệt, toả nhiều nhiệt nên gây phản ứng
huỷ.Trong điều kiện kỹ thuật người ta cho phản ứng cộng Clo trực tiếp với C
2
H
2
trong
những khối xốp.

• Cộng với các axít HF, HCl, HBr
C
2
H
2
tác dụng với HCl trên xúc tác thuỷ ngân clorua ở 120 - 150
o
C
HC ≡ CH + HCl → H
2
C = CH–Cl
vinyl clorua
• Phản ứng cộng nước
Phản ứng công nước vào C
2
H
2
và đồng đẳng được Kuserop nghiên cứu năm
1881. Phản ứng tiến hành bằng cách cho C
2
H
2
đi vào dung dịch axit sunfuric loãng có
chứa thuỷ ngân sunfat đóng vai trò xúc tác
HC ≡ CH + H
2
O
HgCl
2
[ CH

2
= CH −OH] → CH
3
CHO
alcolvinylic không bền
• Cộng alcol và axít cacboxylic
Dưới tác dụng của xúc tác thuỷ ngân sunfat hoặc CCl
3
-COOH, BF
3
và HgO,
C
2
H
2
có thể cho phản ứng cộng với alcol tạo ra ete vinylic, cộng với axít cacboxylic
tạo ra este của Alcol vinylic.
HC ≡ CH + C
2
H
5
OH → H
2
C = CH - O - C
2
H
5
Etyl vinyl ete
HC ≡ CH + HOOC - CH
3

→ H
2
C = CH - O - CO - CH
3
vinyl axetat
• Phản ứng cộng với aldehyt
CH ≡ CH + 2 HCHO → HOCH
2
– C ≡ C – CH
2
OH
1.2.1.2.2. Phản ứng trùng hợp
Cho C
2
H
2
qua ống nung đỏ ở 600 - 800
0
C, axetylen sẽ trùng hợp cho một chất
nhựa có sản phẩm chính là benzen ( 28%), và các sản phẩm phụ như toluen,
naphtalen, các RH thơm ngưng tụ khác
3 HC ≡ CH → C
6
H
6
Nếu có chất xúc tác (CO)
4
Ni [P(C
6
H

5
)
3
]
2
ở nhiệt độ 60÷70
0
C axetylen sẽ trùng
hợp thành benzen với hiệu suất 80%.
Dưới tác dụng của muối đồng (I), axetylen sẽ trùng hợp 2 phân tử (dime hoá)
tạo vinyl axetylen
HC ≡ CH + HC ≡ CH→ CH
2
= CH – C ≡ CH
1.2.1.2.3. Phản ứng thế với kim loại (tính axít yếu của C
2
H
2
)
• Tính axit yếu
Trong axetylen có 2 nguyên tử hydro đều đính vào nguyên tử cacbon mang nối
ba.Axetylen có tính axit yếu hơn tính axit của nước nhưng lại mạnh hơn của NH
3
( tới 10
13
lần ) và hơn tính axit của etylen và etan ít nhất 10
18
lần.
Nguyên nhân tính linh động cao của nguyên tử hydro trong axetylen so với trong
etylen và etan là do độ âm điện của nguyên tử cacbon ở trạng thái lai hợp khác nhau

C
sp
> C
sp2
> C
sp3
Do độ âm điện lớn nên liên kết C – H của cacbon mang liên kết ba phân cực
mạnh, tăng cường khả năng prôton hóa của nguyên tử hydro cũng như khả năng thế
với kim loại
H
ỏ+
→ C
ỏ-
≡ C
ỏ-
← H
ỏ+
Bảng 1.6 : Hằng số phân ly K
a
gần đúng cuả một số chất.[1]
Hợp chất K
a
HClO
4
>10
10
CH
3
COOH 2.10
-5

H
2
O 10
-14
CH
3
CH
2
OH 10
-18
C
2
H
2
10
-22
NH
3
10
-35
C
2
H
4
10
-40
C
2
H
6

<10
-40
• Phản ứng thế với các kim loại khác
Cho axetylen qua Natri kim loại đun nóng ở 150
0
C hoặc qua dung dịch lỏng
Natri amidua (NaNH
2
) sẽ tạo ra dẫn suất thế Natri axetylenua
C
2
H
2
+ Na → HC = C – Na + 1/2 H
2
C
2
H
2
+ NaNH
2
→ HC = C – Na + NH
3
Cho axetylen vào dung dịch bạc nitrat trong amoniac sẽ tạo ra kết tủa bạc
axetylenua Ag
2
C
2
màu xám
Cho axetylen qua dung dịch Đồng (I) clorua CuCl trong amoniac sẽ tạo kết tuả

vô định hình màu đỏ
Các axetylenua đồng và bạc bền vững ở trong nước.Chúng chỉ bị thuỷ
phân bởi axit mạnh, tái tạo ra axetylen. Các axetylenua đồng và bạc khi khô rất
dễ nổ mạnh giải phóng kim loại và cácbon đồng thời toả ra một lượng nhiệt lớn.
Ag
2
C
2
→2C + 2 Ag + 87 Kcal
Do khi bị va đập các axetylenua Ag, Cu nổ mạnh nên người ta thường dùng ống
đồng hay bạc làm ống vận chuyển khí C
2
H
2
.
1.2.1.3. Các phương pháp tổng hợp axetylen.
Do axetylen là một nguyên liệu đầu vô cùng quan trọng trong công nghiệp tổng
hợp hữu cơ. Do đó đã từ lâu axetylen được tổng hợp từ rất nhiều nguồn nguyên liệu
khác nhau như: than đá, đá vôi hay hydro cacbon
1.2.1.3.1. Sản xuất axetylen đi từ cacbua canxi.
Sản xuất axetylen đi từ nguyên liệu là cacbua canxi, đây là phương pháp chủ
yếu trong sản xuất axetylen cho tổng hợp hữu cơ.Phương pháp này được sử dụng từ
rất lâu và nay vẫn được sử dụng khá phổ biến.ở Việt Nam, phương pháp này vẫn là
phương pháp chủ yếu để sản xuất axetylen trong công nghiệp.
Phương pháp này dựa trên phương trình phản ứng:
CaC
2
+ 2 H
2
O → C

2
H
2
+ Ca(OH)
2
+ 31,1 Kcal
Trong sản xuất, khi phân huỷ 1 Kg CaC
2
nguyên chất cần 0,562 Kg nước, thu
được 1,156 Kg đá vôi và 0,406 Kg axetylen.
Phản ứng phân huỷ CaC
2
bằng nước toả rất nhiều nhiệt, nên khi sản xuất
axetylen phải lấy bớt nhiệt phản ứng bằng cách cho bốc hơi nước.
Tổng hợp axetylen từ cacbua canxi thường đi theo hai phương pháp chính đó là:
phương pháp ướt và phương pháp khô.
• Phương pháp ướt:
Trong phương pháp này axetylen được chuyển hoá với lượng nước dư đi vào
thiết bị. Phương pháp này cho năng suất nhỏ 1000 m
3
C
2
H
2
/ h , bã vôi ướt khó sử
dụng. Thiết bị sử dụng trong phương pháp này lớn và cồng kềnh.Tuy nhiên phương
pháp này dễ tự động hoá hơn phương pháp khô. Hơn nữa sản phẩm thu được trong
phương pháp ướt khá sạch.
• Phương pháp khô:
Đây là phương pháp chủ yếu để sản xuất axetylen trong công nghiệp. Phương

pháp này cho năng suất cao hơn phương pháp ướt, có thể đạt 2000 m
3
/h. Sản xuất
axetylen theo phương pháp khô cho ta bã vôi khô cho nên dễ lấy ra và dễ chuyên
chở, có thể tận dụng bã vôi trong các lĩnh vực khác. Thiết bị trong phương pháp này
nhỏ và tiện sử dụng hơn. Tuy nhiên sản xuất theo phương pháp này cần nhiệt độ cao
hơn phương pháp ướt, phân huỷ cácbua canxi không hoàn toàn, khó khống chế điều
kiện của quá trình. Sản phẩm thu được có độ tinh khiết không cao.
Do cả hai phương pháp có những ưu điểm riêng nhất định, nên cả hai phương
pháp này vẫn còn được sử dụng trong công nghiệp sản xuất axetylen.
1.2.1.3.2. Sản xuất axetylen từ hydro cacbon.
Đây là một phương pháp mới dùng để sản xuất axetylen.Cùng với sự phát triển
của nghành dầu khí, phương pháp này dần dần được thay thế phương pháp sản xuất
axetylen từ cacbua canxi. Sản xuất axetylen từ hydro cacbon, chủ yếu là hydro
cacbon khí như metan, etan, propan
Phản ứng phân huỷ metan và các đồng đẳng của nó để sản xuất axetylen như
sau:
2CH
4
→ C
2
H
2
+ 3H
2
- Q ( Q = 90 Kcal )
C
2
H
6

→ C
2
H
2
+ 2H
2
- Q ( Q = 74,4 Kcal )
2C
3
H
8
→ 3C
2
H
2
+ 5 H
2
- Q ( Q = 212,7 Kcal )
Phản ứng phân huỷ metan để tạo thành axetylen bắt đầu ở 800
0
C, để đạt hiệu
suất theo yêu cầu thì nhiệt độ phải là 1500 ÷ 1800
0
C. Các đồng đẳng của metan thì
phân huỷ tạo thành axetylen ở nhiệt độ thấp hơn ( khoảng 1100 ÷ 1200
0
C ).
Để phân huỷ metan và các đồng đẳng của nó thành axetylen, người ta dùng các
phươngpháp sau
• Cracking điện :

Phương pháp này thực hiện lần đầu tiên ở Đức năm 1940.Nguyên tắc của quá
trình là thổi nhanh hydro cacbon khí nguyên liệu qua hồ quang điện. Vai trò của hồ
quang điện là tạo ra nhiệt độ cao trong vùng phản ứng, nhiệt độ có thể đến 3000
0
C .
Metan chuyển hoá sau một lần phản ứng khoảng 50 %, khí ra có chứa 40 %
C
2
H
2
, phần còn lại là etylen, cacbon và các đồng đẳng của metan.
Thực tế khi phân huỷ 100 kg khí thiên nhiên có chứa 80 % metan ta thu được:
45 kg axetylen, 9,2 kg etylen, 5,3kg than ( bồ hóng ), 143 m
3
H
2
.
Nồng độ axetylen trong khí sản phẩm khoảng 13 ÷ 16 % thể tích. Trước khi
đem dùng cần phải phân riêng và tách hydro ( dùng trong công nghiệp tổng hợp
amoniac ), bồ hóng ( dùng trong công nghiệp cao su ) và khí chưa phản ứng tuần
hoàn.
• Cracking nhiệt :
Khi nhiệt phân metan, ta dùng một phần metan làm nhiên liệu để tạo nhiệt độ
cao cho phản ứng.Qúa trình này tiến hành ở 1400 ÷ 1500
0
C, để đạt đến nhiệt độ đó
ta phải dùng oxy kỹ thuật. Trong quá trình này người ta dùng hơi nước cùng với
pentan với tỉ lệ là H
2
O/C

5
H
12
= 6,5 /1. Vận tốc khí đi trong lò gần 50 m/s, nhiệt độ
trung bình là 1100
0
C. Sản phẩm ra phải làm lạnh 3 bậc để hạ nhiệt độ sản phẩm theo
yêu cầu.
• Cracking nhiệt trực tiếp .
Đun nóng metan đến nhiệt độ yêu cầu, nhờ tiếp xúc trực tiếp với bề mặt đun
nóng. Nung nóng đến nhiệt độ 1300 ÷ 1600
0
C bằng cách thổi khí đốt vào, sau đó
thổi metan. Phản ứng thu nhiều nhiệt nên vật đệm chóng nguội đi, chỉ sau một phút
lại thổi khí đốt vào và quá trình cứ tiếp tục như vậy.
Năm 1950, hãng BASF đã sản xuất axetylen từ khí thiên nhiên theo phương
pháp này, áp dụng với qui mô công nghiệp, đến năm 1983 tổng sản lượng axetylen
trên toàn thế giới sản xuất theo phương pháp này đạt khoảng 40.000 tấn / năm.
1.2.2. Quá trình tổng hợp axetaldehyt từ axetylen.[7]
Chất xúc tác quan trọng nhất của quá trình cộng hợp nước của axetylen trong
công nghiệp là các hợp chất của thuỷ ngân:
C
2
H
2
+ H
2
O → CH
3
CHO , ∆H = - 138,2 kJ/mol

Phương pháp này chỉ thành công trong công nghiệp khi quá trình polime hoá và
quá trình ngưng tụ các sản phẩm của axetaldehyt tạo thành trong môi trường axit trung
tính bị loại bỏ. Để đạt được điều này thì các nước công nghiệp dầu mỏ liên kết lại với
nhau năm 1912, đã đề xuất ra một quá trình sử dụng vượt quá lượng axetylen trong
cùng một điều kiện nhiệt độ và tách ra sản phẩm trung gian axetaldehyt từ các phản
ứng lỏng. Cùng lúc đó thì nhiệt của phản ứng được lấy từ quá trình chưng cất một
lượng nước thích hợp. Các phản ứng phụ như là oxy hoá axetaldehyt tạo ra axit axetic
và cacbon đi oxyt, kết quả là làm giảm nồng độ Hg
2 +
thành kim loại thuỷ ngân. Ở các
nước phương tây, quá trình sản xuất axetaldehyt từ axetylen đã không còn phổ biến
nữa.
Ngày nay việc sản suất axetaldehyt được tiến hành theo 2 phương pháp sau:
 Hydrat hoá trực tiếp axetylen dùng xúc tác thuỷ ngân tiến hành ở pha
lỏng.
 Hydrat hoá axetylen tiến hành ở pha khí.
1.2.2.1. Cơ chế
Phản ứng tiến hành theo cơ chế sau:
Theo Kusherop trước hết thuỷ ngân sunfat kết hợp với phân tử axetaldehyt tạo
một hợp chất phức ít tan:
Sau đó hợp chất phức này bị thuỷ phân cho hợp chất cacbonyl và giải phóng
thuỷ ngân sunfat
Một phần axetaldehyt bị oxi hoá thành axit axetic và khử HgSO
4
thành Hg.
CH
3
CHO + HgSO
4
+ H

2
O → CH
3
COOH + H
2
SO
4
+ Hg
Để ngăn chặn quá trình này người ta cho thêm Fe
3+
vào phản ứng và quá trình
oxy hoá kim loại thuỷ ngân tạo Hg
2+
, như vậy có thể đảm bảo được hoạt tính của xúc
tác.
1.2.2.2. Xúc tác:
Có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình, theo nguyên tắc để chuẩn bị xúc tác có
thể dùng nhiều loại axit khác nhau: axit sunfuric H
2
SO
4
, axit phốtphoric H
3
PO
4
, axit
clohydric HCl Trong đó tốt nhất là sử dụng axit sunfuric vì nó cho vận tốc phản ứng
lớn nhất và hiệu suất axetaldehyt cao.[3]
Nồng độ axit sunfuric dao động trong khoảng 6 - 35 % ( theo lượng chất lỏng ).
Nồng độ axit càng cao vận tốc phản ứng càng lớn và giảm lượng xúc tác cần thiết,

nhưng nồng độ axit lớn sẽ tạo thành nhựa gây ra hao và bẩn.Thông thường người ta
dùng axit nồng độ 20%.
Nồng độ oxyt thuỷ ngân trong xúc tác lỏng không cho lớn hơn 1 %.Khi nồng độ
HgO lớn hơn 1% ít ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng mà làm hao tổn thuỷ ngân khi đi
tái sinh dung dịch xúc tác.
Trong quá trình làm việc xúc tác bị giảm hoạt tính khá nhanh do axetaldehyt là
chất khử mạnh sẽ khử muối Hg
2+
thành Hg
+
và Hg.
Hg
2
SO
4
+ CH
3
CHO + H
2
O → Hg
2
SO
4
+ H
2
SO
4
+ CH
3
COOH

Hg
2
SO
4
+ CH
3
CHO + H
2
O → 2Hg + H
2
SO
4
+ CH
3
COOH
Để hạn chế quá trình trên người ta cho vào dung dịch xúc tác các chất oxy hoá
yếu có khả năng oxy hoá thuỷ ngân kim loại thành Hg
+
và Hg
2+
, nhưng không ảnh
hưởng đến axetaldehyt. Người ta hay dùng sunfat sắt để làm chất oxy hoá.
Hg + Fe
2
(SO
4
)
3
→ HgSO
4

+ 2 FeSO
4
Hg
2
SO
4
+ Fe
2
(SO
4
)
3
→ HgSO
4
+ 2 FeSO
4
Để duy trì nồng độ Fe
2
(SO
4
)
3
trong dung dịch không thay đổi sau từng quá trình
làm việc phải lấy phần FeSO
4
ra đi tái sinh:
6 FeSO
4
+ 2 HNO
3

+ 3H
2
SO
4
→ 3 Fe
2
(SO
4
)
3
+ 4 H
2
O + 2NO
Việc tái sinh dung dịch phản ứng gồm các giai đoạn sau:
• Dùng hơi nóng thổi hết axetaldehyt có trong dung dịch xúc tác ra.
• Lắng để tách các cặn hữu cơ có trong xúc tác .
• Bão hoà dung dịch bằng axit sunfuric và sunfat sắt .
• Dùng axit nitric để oxy hoá sắt hoá trị 2 thành sắt hoá trị 3, dung không khí thổi
vào để khuấy trộn và đẩy oxyt nitơ ra.
Xúc tác đã tái sinh đem chưng khô với canxi cácbonat và đem dùng lại.
Trong kĩ thuật thường dùng xúc tác có thành phần như sau:
• 200 g H
2
SO
4
/ 1 lít dung dịch xúc tác
• 4 g Fe
2+
/ 1 lít dung dịch xúc tác
• 0,4- 0,5 g Hg/ 1 lít dung dịch xúc tác

• 36 g Fe
3+
/ 1 lít dung dịch xúc tác
Để ngăn ngừa xúc tác bị ngộ độc, axetylen trước khi cho vào phản ứng phải làm
sạch hết H
3
P, H
2
S, AsH
3
, NH
3

1.2.2.3. Nhiệt độ:
Tăng nhiệt độ vận tốc phản ứng hydrat hoá tăng, hiệu suất axetaldehyt tăng
nhưng đồng thời cũng làm tăng sự hoá nhựa của axetaldehyt. Nhiệt độ của quá trình
%CH3CHO
0C
20
40
60
80
0
20
40
60
80
100
phụ thuộc nhiều vào thành phần xúc tác và vận tốc thể tích của C
2

H
2
.Nhiệt độ thường
duy trì từ 75 -100
0
C.
1.2.2.4. Vận tốc thể tích:
Muốn đạt vận tốc thể tích cao axetaldehyt tạo thành phải đẩy nhanh ra khỏi lớp
xúc tác để tránh sinh ra phản ứng phụ và giữ cho lớp xúc tác được bền
Hình 1.1. Hiệu suất axetaldehyt phụ thuộc vào nhiệt độ
1.2.2.5. Các quá trình sản xuất.
1.2.2.5.1. Quá trình hydrat hoá axetylen trong pha lỏng.
Phương pháp này tiến hành theo phản ứng của Kysherop: Cho axetylen tác
dụng với nước dùng chất xúc tác HgO hoà tan trong axit sunfuric, giai đoạn trung gian
là alcol vinylic không bền và cuối cùng ta được axetaldehyt:

 Thuyết minh sơ đồ
Khí axetylen mới và axetylen tuần hoàn cho vào máy thổi khí, (áp suất không
cao hơn 1,5 atm ) thổi vào đáy tháp hydrat hoá. Hỗn hợp hơi thoát ra ở đỉnh tháp
hydrat hoá liên tục cho vào các thiết bị làm lạnh. Phần ngưng tụ ở tháp làm lạnh ( chủ
yếu là nước ) cho quay lại tháp hydrat hoá. Dung dịch nước axetaldehyt( ngưng tụ ở
thiết bị) cùng với hơi và khí không ngưng cho vào tháp hấp thụ đĩa.
Dùng nước rửa để tách axetaldehyt ra khỏi axetylen chưa phản ứng, thu được
axetylen cho quay lại tháp hydrat hoá. Để tránh tích tụ khí trơ (N
2
, O
2
, CO
2
) trong thiết

bị phản ứng, một phần khí tuần hoàn phải đem đi tái sinh ( dùng nước áp suất cao để
rửa axetylen ) hoặc dùng để sản xuất than hoạt tính , tricloetylen và nhiều sản phẩm
khác.
Dung dịch axetaldehyt 8 - 10% thu được ở tháp rửa cho vào hai tháp tinh luyện
làm việc liên tục. Axetylen thoát ra ở tháp chưng cất sơ bộ cho quay lại tháp hydrat
hoá. Phần chủ yếu ( nhẹ ): dung dịch nước axetaldehyt với hỗn hợp phụ tạo thành
aldehyt crôtonic. Phần đáy tháp ( chủ yếu là nước có chứa một ít axit axetic ) tháo ra
cống. Phần nhẹ được đưa tới tháp chưng cất số 2. Tại đây axetaldehyt và các sản phẩm
phụ được tách riêng biệt.Axetaldehyt được tách ở đỉnh tháp và đưa tới bồn chứa, sản
phẩm phụ được lấy ra ở đáy tháp.
Sản xuất axetaldehyttheo phương pháp hydrat hoá trực tiếp dùng xúc tác thuỷ
ngân ta thu được sản phẩm có nồng độ axetaldehyt cao.
Bảng 1.7. Sản phẩm của quá trình theo phương pháp hydrat hóa trực tiếp
Axetaldehyt 99,4 - 99,8%
Axit axetic 0,03
Para andehit 0,03 - 0,1
Aldehyt crotonic 0,02 - 0,03
Nước 0,05%
Ngoài ra thuỷ ngân bốc hơi rất độc ảnh hưởng đến sức khoẻ của công nhân và
gây ra các bệnh nghề nghiệp. Việc tái sinh xúc tác của thuỷ ngân tương đối phức tạp,
thiết bị làm việc phải chống ăn mòn của H
2
SO
4
. Đó là những nhược điểm của phương
pháp này nên hiện nay trên thế giới đã có nhiều nước sản xuất axetaldehyttheo phương
pháp khác.
1.2.2.5.2. Quá trình sản xuất axetaldehyt bằng axetylen tiến hành trong pha khí.
Năm 1916 người ta đã nghiên cứu phương pháp điều chế axetaldehyt bằng cách
hydrat hoá axetylen dùng xúc tác rắn, nhưng mãi tới những năm gần đây mới áp dụng

cho công nghiệp.
Khó khăn chính của quá trình là chọn xúc tác và điều kiện phản ứng thích hợp.
Xúc tác tốt nhất cho quá trình là axit phôtphoric và muối kẽm tẩm trên than
hoạt tính hoặc silicagen, dùng xúc tác này đạt được hiệu suất axetaldehyt là 92 - 96%
so với lý thuyết và axetylen chuyển hoá được 60%.
Nhiệt độ quá trình phụ thuộc vào xúc tác và dao động trong khoảng 250 - 400
0
C.Nhiệt độ càng cao thì phản ứng tiến hành càng nhanh nhưng xúc tác cũng mau mất
hoạt tính.
Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hydrat hoá rất lớn nên dễ nung nóng xúc tác làm
cho quá trình tạo sản phảm phụ. Để khắc phục khó khăn đó người ta cho dư hơi nước.
Tỉ số axetylen và hơi nước thường dùng là 1 : 10 đến 1 : 20, hoặc có thể pha thêm khí
trơ với hơi nước và cho qua lớp xúc tác ở nhiệt độ cao, do đó có thể dùng vận tốc C
2
H
2
lớn và giảm thời gian tiếp xúc giữa C
2
H
2
và lớp xúc tác đến 1/10 giây, giảm bớt sản
phẩm phụ.
Dùng phương pháp này ta có thể dùng C
2
H
2
nồng độ thấp, chẳng hạn C
2
H
2

thu
được khi nhiệt phân CH
4
như vậy giảm được giai đoạn làm giàu C
2
H
2
Do những ưu điểm trên nên phương pháp hydrat hoá axetylen dùng xúc tác rắn
rất có nhiều triển vọng phát triển.
 Thuyết minh sơ đồ
Dòng nguyên liệu axetylen đầu tiên được đưa vào đường (1) và sau đó chia làm 3
phần tương đương nhau là (2,3,4). Ba nguồn nguyên liệu này lần lượt được dẫn vào lỗ
thoát máy phun (5,6,7). Dòng nguyên liệu (4) kết hợp với dòng tuần hoàn (13) được
dẫn vào đường (12).Hỗn hợp axetylen và hơi nước này được đưa vào thiết bị nung
nóng (14) để tăng nhiệt độ lên 315
0
C, sau đó đưa vào thiết bị (15). Tại đây tiếp xúc với
chất xúc tác trong (16) .
Thiết bị chảy dòng chứa etylen chảy từ thiết bị phản ứng (2) có chứa etylen và
axetylen, sản phẩm axetandehyt với hơi sẽ thoát ra ngoài ở nhiệt độ 425
0
C ở đường
(17), dòng chảy này được trộn lẫn với hỗn hợp nguyên liệu và hơi sạch từ máy phun
(6) ở đường (18), nước để làm lạnh ở đường (19) phải đưa vào đủ để làm giảm nhiệt
độ của hỗn hợp phản ứng ở trong ống (18) xuống 315
0
C là nhiệt độ phản ứng ban đầu
mong muốn. Hỗn hợp ở (18) được đưa vào thiết bị tháo lỏng hình trụ (20) đưa qua ống
vào thiết bị phản ứng (23), ở trong thiết bị này có tiếp xúc với xúc tác cố định (24) là
canxi orthophosphat đã được hoạt hóa 0,3% đồng orthophosphat.

Dòng chảy thứ (2) được tháo ra từ dòng chảy (23) qua ống (25) ở nhiệt độ
425
o
C có thành phần tương tự như dòng chảy thiết bị (15).Nguyên liệu với hơi sạch
được tháo ra từ máy phun 7 qua ống (26) được trộn với nước lạnh qua ống (19) và vào
ống (27) được trộn với hỗn hợp ra khỏi thiết bị phản ứng (23) để giảm nhiệt độ, sau
khi hỗn hợp đã giảm nhiệt độ được dẫn vào thiết bị hình trụ (29).Ở đây có ống (30) để
thoát chất lỏng ra khỏi thiết bị lượng nước làm lạnh trong ống (25) xuống 315
o
C là
nhiệt độ tối ưu để bắt đầu phản ứng.
Hơi bay lên từ thiết bị tháo khuôn hình (29) theo đường (31) vào thiết bị (32). Ở
thiết bị (32) nó tiếp xúc với lớp xúc tác cố định là canxi orthor -phosphat.Lượng xúc
tác ở mỗi lớp thiết bị là như nhau, mỗi loại chứa 48m
3
chất xúc tác. Thiết bị tháo
khuôn hình trụ để bảo vệ không cho dung dịch nước đi vào thiết bị (23) và (32). Thông
thường trong quá trình vận hành thiết bị này là không cần thiết.
Dòng thứ (2) tháo ra ở thiết bị (32) ở nhiệt độ 425
0
C có thành phần của dòng
như dòng tháo ra ở thiết bị (15) và (24). Dòng thứ biến áp này qua ống (34) vào thiết
bị đun nóng ở thiết bị (14) bằng cách trao đổi nhiệt gián tiếp với hơi, trong ống (12). Ở
ống (14) dòng thứ biến áp này được làm lạnh tới nhiệt độ 280
o
C và dẫn vào thiết bị
làm lạnh không khí (36) và ngưng tụ (37) được được vào thiết bị tách nhanh (38), ở đó
khí lỏng được tách ra rất hiệu quả.Quá trình này làm việc ở áp suất 15 psi.
Pha khí từ thiết bị tách (38) được vào ống (39) vào thiết bị nén cấp (2), khí đã
được nén đưa qua thiết bị làm lạnh trung gian (41) và sau đó vào thiết bị tách nhanh

(43) để tách lỏng khí. Thiết bị (43) được vận hành ở áp suất 50 psi.Chất lỏng được
tách ra từ thiết bị (43) được quay lại thiết bị tách nhanh (38). Khí bay ra khỏi thiết bị
(43) vào thiết bị làm lạnh hai cấp cao hơn ở đó hỗn hợp khí được nén tới áp suất 170
psi.
Khí đã nén qua đường (46) vào phân đoạn (47) của thiết bị phân đoạn (48).Một
phần còn lại của thiết bị cất phân đoạn được nạp với vật liệu nạp phù hợp như yêu
cầu.Dung dịch lỏng từ thiết bị tách (38) được đẩy vào phân cất phân đoạn.Thiết bị cất
phân đoạn làm việc ở áp suất 150 psi và tới nhiệt độ đỉnh là 45
o
C và nhiệt độ đáy là
180
0
C.
Hơi ở trên thiết bị (48) gồm etylen, axetylen chưa phản ứng và sản phẩm
axetandehyt được đưa qua ống (52) vào phân đoạn nạp (53) của thiết bị bị cất phân
đoạn (54). Thiết bị đun sôi lại (55) và thiết bị ngưng tụ (56) để cung cấp nhiệt cần thiết
và lượng lỏng hồi lưu trong quá trình vận hành thiết bị cất phân đoạn (53). Thiết bị này
làm việc ở áp suất 135 psi.Nhiệt độ đỉnh là 25
o
C và nhiệt độ đáy là 40
o
C.Chất làm lạnh
phù hợp nhất là propan và propylen được đưa vào thiết bị (55) để duy trì nhiệt độ làm
việc của thiết bị (53).
Hỗn hợp khí gồm etylen và axetylen chưa phản ứng được tháo ra thì thiết bị
(53) qua đường (56) ra ngoài.Dòng hơi nước được lấy ra từ đáy thiết bị (48) qua ống
(48) qua ống (60).Một phần nhỏ lượng hơi nước này qua ống (61), (19), (27) để giảm
nhiệt độ của dòng chất lỏng của dòng thiết bị (15), (23) đi ra và còn lại là nước đưa ra
ngoài ống (62).

1.2.2.5.3. Hydrat hoá gián tiếp axetylen để điều chế axetaldehyt.
Quá trình tiến hành theo phản ứng:
CH
3
OH + HC ≡CH → CH
3
O CH=CH
2
CH
3
OCH = CH
2
+ H
2
O→ CH
3
CHO + CH
3
OH
Giai đoạn một tổng hợp vinyl ête từ axetylen và rượu metylic.Phản ứng tiến hành
dưới áp suất 15 - 60 atm có NaOH tham gia.
Giai đoạn hai thuỷ phân vinyl ête, có thể tiến hành trong pha lỏng hoặc pha khí.
Nếu tiến hành trong pha lỏng duy trì nhiệt độ 80 - 100
0
C, dưới áp suất 2,5 atm
và 0,25% dung dịch H
2
SO
4
. Nếu tiến hành ở pha khí, thổi hỗn hợp hơi Vinyl ête và

nước ở 210
0
C và 5 atm qua xúc tác axit phôtphoric 6% ngậm trên Silicagen. Tiến
hành theo phương pháp này ta thu được axetaldehyt rất sạch (99,7 - 99,9%), hiệu suất
đạt 99% so với lý thuyết.
Qua tính toán người ta thấy rằng phương pháp này cần một số vốn đầu tư lớn vì
phải trang bị các thiết bị làm việc dưới áp suất cao.
CHƯƠNG 2 :THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
2.1. Lựa chọn công nghệ.
Ngày nay có nhiều công nghệ sản xuất axetaldehyt được dùng trên thế giới, mỗi
công nghệ đều có những ưu nhược điểm riêng của nó. Công nghệ sản xuất đi từ nguồn
nguyên liệu là axetylen có từ lâu đời, sử dụng nguồn nguyên liệu đắt tiền và xúc tác
thủy ngân độc nhưng nhờ vào những đặc tính ưu việt của nó nên công nghệ này vẫn
còn tồn tại và phát triển. Quá trình hydrat hóa trong pha lỏng của công nghệ này vẫn là
quá trình chính.
2.2. Xây dựng quy trình.
Hình 1.4.Sơ đồ xây dựng quy trình công nghệ sản xuất axetandehyt đi từ axetylen
• Tháp tổng hợp là tháp sủi bọt. Tại đây xảy ra quá trình hydrat hóa axetylen tạo
thành axetaldehyt. Nhiệt độ phản ứng là 97
o
C, áp suất 2at. Trong tháp chứa đầy
dung dịch xúc tác (Hg
2+
, H
2
SO
4
)
• Hỗn hợp khí sau khi đi ra khỏi tháp phản ứng sẽ vào tháp hấp thụ. Tại đâycác
sản phẩm sẽ được hấp thụ bằng nước còn khí không phản ứng sẽ tuần hoàn về

dòng nguyên liệu.
• Sản phẩm đi ra khỏi tháp hấp thụ sẽ được đưa vào 2 tháp chưng luyện làm việc
liên tục nhằm tách hết các sản phẩm phụ.
Phương pháp hydrat hóa axetylen trong pha lỏng để sản xuất axetaldehyt cho ta sản
phẩm có độ tinh khiết rất cao.
2.3. Sơ đồ công nghệ
 Thuyết minh quy trình công nghệ
Khí axetylen sạch và khí axetylen tuần hoàn sẽ được bơm khí (1) bơm vào thiết
bị tách sơ bộ (2).Tại đây các khí thải và hơi nước sẽ được tách ra ngoài.Khí đã được
tách sẽ đi vào dưới đáy của thiết bị phản ứng (3).Tại nhiệt độ 97
o
C, áp suất 2at
axetylen bị hydrat hóa tạo ra axetaldehyt và một số sản phẩm phụ khác.Sản phẩm được
lấy ra trên đỉnh tháp.Xúc tác được lấy ra giữa thân tháp và được đưa đến thiết bị tái
sinh (7).Tại đây xúc tác được tái sinh và được bơm (6) bơm trở lại tháp phản ứng.Hỗn
hợp khí sản phẩm, xúc tác bị lôi cuốn đi ra từ đỉnh tháp phản ứng sẽ đi vào đỉnh thiết
bị làm lạnh (4).Tác nhân làm lạnh là nước.Dòng sản phẩm sẽ được lấy ra ở đáy tháp
làm lạnh và được đưa đến thiết bị phân tách và hồi lưu (5).Tại thiết bị này sản phẩm sẽ
được tách ra 2 phần riêng biệt. Phần lỏng là dung dịch xúc tác sẽ được đưa trở lại tháp
phản ứng. Phần khí là CH
3
CHO, C
3
H
5
CHO, CH
3
COOH, C
2
H

2
dư. Hỗn hợp khí này sẽ
đi qua thiết bị làm lạnh bổ sung (8). Hỗn hợp đi ra khỏi tháp làm lạnh bổ sung sẽ đi
vào tháp rửa khí bằng nước(9). Tại đây các khí CH
3
CHO, CH
3
COOH,C
3
H
5
CHO, sẽ bị
hấp thụ hết và đi xuống đáy tháp, phần khí không bị hấp thụ là C
2
H
2
đi ra khỏi đỉnh
tháp và nhập vào dòng hồi lưu quay trở lại làm nguyên liệu. Sản phẩm lỏng của tháp
rửa (9) được đưa đến thùng chứa axetaldehyt thô(10). Axetaldehyt thô này sẽ được
bơm bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt (11) đi vào giữa thân tháp chưng cất sơ bộ (12).
Hơi quá nhiệt sẽ đi vào đáy tháp gia nhiệt cho tháp. Tại tháp chưng cất sơ bộ này phần
nhẹ hơn sẽ được lấy ra ở đỉnh tháp phần lỏng là dung dịch chứa CH
3
COOH được lấy
ra ở đáy tháp và đi đến thiết bị trao đổi nhiệt làm chất tải nhiệt. Hỗn hợp khí khi đi ra
khỏi tháp chưng cất sơ bộ (12) được đưa đến thiết bị ngưng tụ, phần khí được đưa trở
lại dòng nguyên liệu. Phần lỏng đưa vào giữa thân tháp tinh luyện (15).Một phần được
hồi lưu lại tháp (12).Tại tháp tinh luyện axetaldehyt sẽ được tách trên đỉnh tháp qua
thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh và đi ra bể chứa.Một phần được hồi lưu lại tháp. Sản
phẩm lỏng được lấy ra dưới đáy tháp và qua thiết bị đun sôi đáy tháp (14). Dòng lỏng

nóng được bơm đưa trở lại tháp tinh luyện một phần lấy ra ngoài.Đây là hỗn hợp gồm
C
3
H
5
CHO, CH
3
COOH.
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ
3.1. Tính cân bằng vật chất và cân bằng nhiệt lượng.
Các số liệu ban đầu:
Năng suất: 50.000 tấn /năm.
Thành phần nguyên liệu:
C
2
H
2
= 99 %