Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Các công nghệ tiêu biểu

Các công nghệ tiêu biểu

Tải bản đầy đủ - 0trang

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ



ở mức thấp và có thể được điều chỉnh trên một phạm vi khá rộng ,tuy nhiên nhiệt độ quá

cao thì xúc tác sẽ bị tắc do quá trình xuất hiện của phản ứng polymer , khoảng 130°C thì

xúc tácbắt đầu trở nên khơng ổn định .Do đó q trình hoạt động dưa trên một chương

trinh nhiệt độ ổn định ,để hoạt tính và khả năng làm việc của xúc tác là cao nhất .

Cơng nghệ của Huls có 2 dạng : dạng 1 giai đoạn và dạng 2 giai đoạn .Tuy nhiên

loại 1 giai đoạn được sử dụng phổ biến hơn do có những ưu điểm nhất định.

Sơ đồ cơng nghệ 1 giai đoạn của Huls

(_[Petroleum]Handbook Of Petroleum Refining Processes-McGraw-Hill Professional )



Sơ đồ công nghệ 2 giai đoạn của Huls

(_[Petroleum]Handbook Of Petroleum Refining Processes-McGraw-Hill Professional

(2003))



Vũ Ngọc Đức - 20123024



Page 32



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ



3.2.2. UOP Ethermax Proceses

Đây là công nghệ phổ biến nhất ,bản chất tương tự như của Huls nhưng điểm khác

ở đây là trong công nghệ này tích hợp cơng nghệ của KataMax.

Sơ đồ cơng nghệ Ethermax của UOP

([Petroleum]Handbook Of Petroleum Refining Processes-McGraw-Hill Professional

(2003))



Một sơ đồ khác về công nghệ Ethermax

([MTBE]Halim Hamid, Mohammed Ashraf Ali Handbook of MTBE and Other Gasoline

Oxygenates Chemical Industries; 2004)



Vũ Ngọc Đức - 20123024



Page 33



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ



Hỗn hợp lỏng chứa iso-buten và metanol sạch được bơm lên và trộn với nhau C 4

và qua thiết bị trao đổi nhiệt. Hỗn hợp nguyên liệu gồm iso-buten và metanol sau khi đã

trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm đi ra để nâng nhiệt độ lên đến nhiệt độ phản ứng ete hóa

(50oC) rồi đưa sang thiết bị phản ứng đoạn nhiệt có trao đổi nhiệt trung gian. Dòng sản

phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng thứ nhất được đưa sang thiết bị chưng tách -phản ứng

(RWD Column) để nâng độ chuyển hoá iso-buten lên 99%, đồng thời MTBE cũng được

tách ra ở đáy thiết bị chưng tách - phản ứng này, sau khi làm lạnh được đưa về thùng chứa

sản phẩm MTBE.

Những tác nhân chưa phản ứng, metanol và hỗn hợp C 4 từ đỉnh thiết bị chưng tách

phản ứng được ngưng tụ, tại đây một phần hồi lưu, phần khác được đưa sang tháp hấp thụ

metanol và thu hồi.

3.2.3. Công nghệ của hãng CDTECH

Sơ đồ công nghệ của hãng CDTECH

(Modeling and simulation of a reactive

distillation unit for production of mtbe; Fahad s. al-Harthi; June 2008)



Vũ Ngọc Đức - 20123024



Page 34



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ



1. Thiết bị phản ứng có lớp xúc tác cố định.

2. Thiết bị phản ứng chưng tách xúc tác.

3. Tháp hấp thụ Metanol.

4. Tháp chưng cất Metanol.

Công nghệ của CD-Tech có thể sử dụng nguyên liệu là hỗn hợp C 4 (trong pha

Raffinat-1 hay từ quá trình FCC) hoặc iso-buten từ q trình dehydro hóa iso-butan. Cơng

nghệ này sử dụng 2 thiết bị phản ứng: Thiết bị thứ nhất là thiết bị phản ứng đoạn nhiệt có

trao đổi nhiệt trung gian nhằm giải nhiệt phản ứng, còn thiết bị thứ hai là tháp CD

(Catalystic Distillation-chưng cất xúc tác), tại đó vừa thực hiện phản ứng xúc tác vừa tiến

hành quá trình chưng tách sản phẩm nhằm tận dụng nhiệt của phản ứng, tăng độ chuyển

hóa sản phẩm đồng thời tiết kiệm được vật liệu chế tạo thêm một tháp khác.

Nguyên liệu đầu gồm metanol và hỗn hợp C4 được đưa vào thiết bị phản ứng đoạn

nhiệt (1) để tiến hành phản ứng. Độ chuyển hóa ở thiết bị này đạt 80-85%. Sau đó, hỗn

hợp phản ứng được đưa sang tháp CD (2). Tại đây, phản ứng tạo MTBE đạt độ chuyển

hóa cao ( >99%) nhờ MTBE sản phẩm được chưng tách ra ở đáy tháp. Trên đỉnh tháp là

hỗn hợp C4 có lẫn metanol được đưa sang tháp hấp thụ metanol bằng nước (3). Trên đỉnh

tháp (3) là hỗn hợp khí C4 khơng phản ứng được tuần hồn lại thiết bị (1) còn dung dịch

hấp thụ metanol từ đáy tháp (3) được đưa qua tháp (4) để chưng tách metanol ra khỏi

nước. Metanol tách ra được tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng (1) cùng với metanol mới.

3.2.4. Công nghệ sản xuất MTBE của Uhde(Edeleanu) GmbH

Trong công nghệ này mô tả hệ thống 2 tầng phản ứng mà trong đó phản ứng đầu

tiên vận hành trong chế độ tuần hoàn .Với phương pháp này xúc tác cố định hầu như

không bị biến dạng và được đảm bảo nồng độ một cách nghiêm ngặt trong phản ứng ,điều

quan trọng là tránh được sự thiêu kết của xúc tác .Các phản ứng phụ khơng mong muốn

như sự hình thành DME là rất nhỏ .

Phản ứng xảy ra với khoảng nhiệt độ từ 45 đến 60°C lúc kết thúc .Một điểm quan

trọng của hệ thống hai tầng phản ứng là xúc tác có thể bị thay thế trong mỗi lò phản ứng

riêng biệt mà không cần ngắt hoạt động của tháp MTBE.

Xúc tác sử dụng trong phản ứng là nhựa trao đổi cation.Isobuten chuyển hóa đến

97% đối với nguyên liệu là FCC .Độ chuyển hóa cao đạt được khi xử lý phần C4 từ steam

cracking chứa isobuten có nòng độ 25%.



Vũ Ngọc Đức - 20123024



Page 35



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ



MTBE được thu hồi như một sản phẩm đáy của tháp chưng cất .Dòng giàu

methanol của tháp chưng được đưa sang tháp thu hồi phần methanol ,nước được dùng để

tách phần metanol dư thừa và tuần hoàn về tháp phản ứng .Một lượng nhỏ isobuten trong

dòng hơi C4 có thể đưa sang thiết bị tách Raffinate .

Kỹ thuật của quá trình này là đặc biệt phù hợp khi dòng Raffinate của tháp MTBE

được dùng để sản xuất buten -1 có độ tinh khiết cao.

Sơ đồ cơng nghệ của zang Uhde

(Petrochemical-Processes_Vol-2_A-Chauvel;2005)



3.3.

Đánh giá



so



sánh và



lựa



chọn cơng



nghệ



tổng hợp MTBE

Ta thấy rằng có nhiều công nghệ sản xuất MTBE, mỗi công nghệ sử dụng một

nguồn nguyên liệu khác nhau với những ưu nhược điểm riêng và để chọn được cơng nghệ

thích hợp thì cần phải phân tích về tính hiệu quả, kinh tế và hiện đại của từng công nghệ.

 Xét về nguồn nguyên liệu:

+ Nhu cầu của MTBE ngày càng tăng ,đầu tiên nguồn được sử dụng để khai thác là

phân đoạn C4 của FCC ,cơng việc này đòi hỏi phải mở rộng phân xưởng FCC mới để tận

dụng nguồn nguyên liệu có chứa khoảng 15% isobuten này .



Vũ Ngọc Đức - 20123024



Page 36



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ



+ Việc sử dụng nguồn dehydro hóa Tert –Butanol như một sản phẩm phụ của hệ thống

tổng hợp propylen oxide , liên quan đến nhu cầu propylen oxit tương lai,nguồn này cũng

khơng phù hợp .

+ Raffinate 1 và FCC-C4 có thể được sử dụng trực tiếp trong tổng hợp MTBE.Ngược

lại nếu đi từ khí mỏ thì phải qua q trình dehydro hóa butan thành isobutan ,sau đó lại

tiến hành isomer hóa để tạo isobuten ,trải qua các công đoạn như vậy đòi hỏi một hệ

thống phức tạp và chi phí rất lớn ,tuy đây là một nguồn nguyên liệu dồi dào,các nhà cơng

nghệ hiện nay đang tối ưu hóa quy trình công nghệ để đưa hướng phát triển này vào công

nghiệp.

+ Việc tận dụng những nguồn nguyên liệu từ những quá trình có sẵn đã được phát triển

theo em là hợp lý hơn , tức là ở đây ta sẽ sử dụng 2 nguồn để tổng hợp MTBE đó là đi từ

phân đoạn C4 từ steam cracking và FCC .Công nghệ được sử dụng là ETHERMAX của

UOP với thiết bị dọc trục



CHƯƠNG 4- THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN, TÍNH TỐN

THIẾT BỊ.

4.1 Sơ đồ cơng nghệ thiết kế

4.1.1 Sơ đồ cơng nghệ (hình vẽ)

4.1.2 Thuyết minh sơ đồ cơng nghệ

Q trình tổng hợp MTBE ( Công nghệ Ethermax):

Vũ Ngọc Đức - 20123024



Page 37



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ



Dòng isobutylen từ tháp qua bơm P-101 trộn với dòng metanol ban đầu và metanol

tuần hoàn qua thiết bị trao đổi nhiệt E-101 để đạt được nhiệt độ 60 oC-80oC rồi vào thiết bị

phản ứng tổng hợp MTBE R-101. Tại đây isobutylen sẽ phản ứng với metanol tạo thành

MTBE. Độ chuyển hóa trong thiết bị này khoảng 90%. Dòng sản phẩm sau đó tiếp tục

được đưa qua bơm P-102 sang thiết bị chưng phản ứng T-101. Tại đây vừa xảy ra phản

ứng tổng hợp MTBE vừa xảy ra quá trình chưng cất lấy sản phẩm MTBE. Độ chuyển hóa

qua q trình này có thể đạt đến trên 99%. MTBE thu được ở đáy tháp này được đưa đến

bể chứa. Còn sản phẩm đỉnh chủ yếu là metanol chưa phản ứng và hỗn hợp khí C4 được

đưa qua tháp rửa T-102. Nước được đưa đến đỉnh tháp rửa này để hấp thụ metanol dư.

Đỉnh tháp sẽ thu được hỗn hợp khí C4, còn đáy tháp là hỗn hợp metanol và nước. Dòng

này được bơm P-105 đưa đến tháp chưng tách metanol T- 103. Dòng metanol thu được ở

đỉnh sẽ được tuần hoàn trở lại trộn với dòng metanol ban đầu. Ở đáy tháp thu được nước

thải.

4.1.3 Điều kiện cơng nghệ

Q trình tổng hợp MTBE ( Công nghệ Ethermax):

-



Nhiệt độ: 50oC-90oC.

Áp suất: 1,2-1,5 Mpa

Xúc tác: Amberlyst 15.

Tỷ lệ MeOH/Isobutylen: 1-1,1.



4.2 Tính tốn cân bằng vật chất và nhiệt lượng

4.2.1 Tính tốn cân bằng vật chất

Dây chuyền sản xuất MTBE từ nguyên liệu khí Iso Butylen với công suất 50.000

tấn/ năm.

Dây chuyền sản suất 24h/ ngày và 1 năm làm việc 330 ngày còn 35 ngày nghỉ để

sửa chữa và bảo dưỡng định kỳ.

Năng suất MTBE: 50.000 tấn/ năm.

Như vậy năng suất dây chuyền tính theo giờ là:

50000.1000/ (330.24) = 6313,13 (Kg/h)

Vũ Ngọc Đức - 20123024



Page 38



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Các công nghệ tiêu biểu

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×