Nhà máy Epichlorohydrin

Epichlorohydrin là nguyên liệu chính để sản xuất nhựa epoxy, đồng thời cũng là nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp hóa chất hữu cơ và là sản phẩm trong ngành hóa chất tinh thể. Việc sản xuất epichlorohydrin bằng phương pháp glycerol chủ yếu bao gồm hai phần lõi:

● Phần phản ứng Clo hóa: Nguyên liệu glycerol phản ứng với khí axit clohydric trong sự có mặt của chất xúc tác để tạo ra hợp chất trung gian là dichloropropanol.

● Phần Xà phòng hóa/Vòng hóa: Dichloropropanol trải qua phản ứng xà phòng hóa với dung dịch kiềm, loại bỏ axit clohydric để tạo thành epichlorohydrin thông qua quá trình vòng hóa.

Toàn bộ quy trình bao gồm việc tái sử dụng nguyên vật liệu và xử lý các sản phẩm phụ, thể hiện một quá trình liên tục và tinh chế.

Phân tích Quy trình Ba Bước

Bước 1: Phần Clo hóa – Tạo Hợp Chất Trung Gian

● Nguyên liệu đầu vào: Glycerol, Chất xúc tác, Khí Clohydric.

● Đơn vị lõi: Thiết bị phản ứng Clo hóa, nơi diễn ra phản ứng clo hóa có xúc tác.

● Bước chính: Hỗn hợp từ phản ứng đi vào Cột thu hồi HCl, nơi khí hydro chloride chưa phản ứng được tách ra và tuần hoàn trở lại buồng phản ứng, cải thiện hiệu suất sử dụng nguyên liệu.

● Dòng sản phẩm đầu ra: Azeotrope dichloropropanol/nước được tạo thành và chuyển sang công đoạn tiếp theo.

Bước 2: Công đoạn Xà phòng hóa/Vòng hóa – Tạo thành sản phẩm

● Nguyên liệu đầu vào: Dichloropropanol từ công đoạn thứ nhất, dung dịch kiềm.

● Thiết bị chính: Cột chưng cất phản ứng Xà phòng hóa. Đây là thiết bị then chốt nơi phản ứng và quá trình tách xảy ra đồng thời. Dichloropropanol phản ứng với kiềm, và epichlorohydrin tạo thành liên tục được bốc hơi do có điểm sôi thấp.

● Các dòng sản phẩm đầu ra:

Đỉnh cột: Thu được hỗn hợp epichlorohydrin thô và nước.

Đáy cột: Nước thải chứa muối được xả ra và chuyển đi xử lý.

Bước 3: Công đoạn Tinh chế sản phẩm – Làm sạch
Đây là một dãy các cột chưng cất được thiết kế để loại bỏ nước và các tạp chất khỏi sản phẩm thô, tạo ra sản phẩm cuối cùng có độ tinh khiết cao.

● Cột chưng cất azeotrope: Tách nước khỏi sản phẩm thô, tạo ra epichlorohydrin thô với hàm lượng nước rất thấp.

● Cột tách thành phần nhẹ: Loại bỏ các tạp chất nhẹ có điểm sôi thấp hơn epichlorohydrin.

● Cột sản phẩm: Hoạt động ở điều kiện chân không cao để loại bỏ các tạp chất nặng, có điểm sôi cao.

● Sản phẩm cuối cùng: Epichlorohydrin tinh khiết cao thu được dưới dạng sản phẩm bên hông hoặc sản phẩm đỉnh từ Cột sản phẩm.

Tính năng kỹ thuật

● Phản ứng clo hóa xúc tác: Lõi của quá trình này là phản ứng pha khí-lỏng giữa glycerol và axit clohydric trong sự hiện diện của một chất xúc tác chuyên biệt (ví dụ: axit carboxylic hoặc este) để trực tiếp sản xuất dichloropropanol. Việc lựa chọn chất xúc tác là yếu tố then chốt để đạt được độ chọn lọc và chuyển hóa cao.

● Công nghệ chưng cất phản ứng: Trong bước xà phòng hóa, phản ứng (vòng hóa dichloropropanol) và sự tách sản phẩm (epichlorohydrin) xảy ra đồng thời trong cùng một thiết bị — cột chưng cất phản ứng. Phương pháp này phá vỡ giới hạn cân bằng hóa học, nâng cao hiệu suất phản ứng và giảm tiêu thụ năng lượng.

● Tái chế HCl: Khí hydro chloride dư thừa từ phản ứng clo hóa được thu hồi bằng hệ thống phục hồi chuyên dụng và tuần hoàn trở lại reactor. Điều này cải thiện đáng kể hiệu quả sử dụng nguyên tử, giảm tiêu thụ nguyên liệu và lượng axit thải sinh ra.

● Chưng cất azeotrope để tinh chế: Quá trình bao gồm việc tách các hỗn hợp azeotrope (ví dụ: dichloropropanol-nước, epichlorohydrin-nước). Việc này đòi hỏi một chuỗi các bước chưng cất azeotrope được thiết kế cẩn thận để làm khô các dòng sản phẩm và thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao.

● Tính linh hoạt về nguyên liệu: Quy trình có thể sử dụng glycerol thô từ sản xuất biodiesel, thường cần xử lý sơ bộ nhưng giảm sự phụ thuộc vào glycerol tinh luyện đắt hơn, từ đó cải thiện hiệu quả kinh tế của quy trình.

Những lợi thế chính

● Hiệu suất môi trường vượt trội: Đây là lợi thế nổi bật nhất. So với quy trình chlorohydrin truyền thống, quy trình này không tiêu thụ khí clo, giảm lượng nước thải khoảng 90% và tạo ra nước thải không chứa các hợp chất hữu cơ clo khó phân hủy, giúp xử lý dễ dàng hơn. Quy trình cũng tránh được việc phát sinh lượng lớn bùn canxi clorua.

● Hiệu quả sử dụng nguyên tử cao: Cả ba nguyên tử carbon trong phân tử glycerol đều được chuyển hóa vào sản phẩm cuối cùng, đồng thời mức độ sử dụng HCl rất cao, phù hợp với các nguyên tắc của hóa học xanh.

● Quy Trình Sản Xuất Tương Đối Ngắn: Việc sản xuất trực tiếp dichloropropanol từ glycerol bao gồm ít bước hơn so với quy trình chlorohydrin bắt đầu từ propylene. Sơ đồ quy trình gọn gàng hơn và mức đầu tư vốn tương đối thấp.

● Tận Dụng Nguồn Tài Nguyên Tái Tạo: Sử dụng glycerol có nguồn gốc từ sinh khối làm nguyên liệu đầu vào giúp giảm sự phụ thuộc vào nguyên liệu hóa thạch (propylene), mang lại lợi ích về tính bền vững.

● Điều Kiện Phản Ứng Nhẹ Nhàng Hơn: Các phản ứng chính diễn ra ở nhiệt độ và áp suất vừa phải, dẫn đến độ an toàn vận hành cao hơn.

Thông số sản phẩm

Epichlorohydrin (ECH)

Đặc Tính Kỹ Thuật Sản Phẩm Epichlorohydrin (ECH)