TÓM TẮT TỔNG HỢP HỮU CƠ HÓA DẦU

NỘI DUNG MÔN HỌC Chương I Nguyên liệu của Công nghiệp Hóa dầu Chương II Quá trình sản xuất 7 nguyên liệu thứ cấp Chương III – VIII Quá trình sản xuất sản phẩm hóa dầu từ 7 nguyên liệu thứ cấp Parafins Methane Olefins Ethylene Propylene C4 Olefins Aromatics (BTX) Benzene Toluene Xylene Lê M inh T ru ng H C1 7K ST N CHƯƠNG I – NGUYÊN LIỆU CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP HÓA DẦU Nội dung chính Ngành công nghiệp hóa dầu là gì ? Sự khác biệt giữa ngành công nghiệp hóa dầu lọc dầu là gì ? Nguyên liệu của.

NỘI DUNG MÔN HỌC

Chương I Nguyên liệu của Công nghiệp

Hóa dầu

Chương II: Quá trình sản xuất 7 nguyên

liệu thứ cấp

Chương III – VIII: Quá trình sản xuất sản

phẩm hóa dầu từ 7 nguyên liệu thứ cấp

Propylene

C 4 Olefins Aromatics (BTX) Benzene

Toluene Xylene

Trung

HC17KSTN

CHƯƠNG I – NGUYÊN LIỆU CỦA NGÀNH

CÔNG NGHIỆP HÓA DẦU

*** Nội dung chính:

- Ngành công nghiệp hóa dầu là gì ? Sự khác biệt giữa ngành công nghiệp hóa dầu & lọc dầu là gì ?

- Nguyên liệu của ngành công nghiệp hóa dầu là gì ? Phân loại nguyên liệu sơ cấp và nguyên liệu thứ cấp

- Sự hình thành & khai thác của nhiên liệu sơ cấp

***

A – GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP HÓA DẦU

1.1 Ngành công nghiệp lọc & hóa dầu

Nguyên liệu Các hợp chất hữu cơ có chứa C và H (dầu thô, khí thiên nhiên, …) Các

hợp chất có dị tố KHÔNG PHẢI là nguyên liệu, mà là các tạp chất trong quá trình lọc và hóa dầu

Một số nguyên liệu khác:

- Dầu đá phiến

- Than: Xử lý bằng quá trình Fisher – Tropsh

- Biomass, CO 2 , … Quá trình Chế biến khí Lọc dầu (Petroleum

Refining)

Hóa dầu (Petrochemical Processes) Nguyên liệu chính Khí thiên thiên Dầu thô, dầu đá phiến,

…

Nguyên liệu thứ cấp (7 nguyên liệu)

Phân tách các hợp chất trong nguyên liệu để cung cấp sản phẩm chính là nhiên liệu

Sử dụng các phản ứng hóa học để chuyển hóa nguyên liệu thành các hóa chất hoặc sản phẩm

có ứng dụng trong cuộc sống (nhựa, phân bón, vải sợi, …)

Sản phẩm Nhiên liệu (DO, LPG, Diesel, …) Hóa chất

Sản phẩm ứng dụng (nhựa, phân bón, vải sợi)

Trung

HC17KSTN

B – GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP LỌC HÓA DẦU

Nguyên liệu cho ngành công nghiệp lọc hóa dầu được chia làm 2 loại: Nguyên liệu sơ cấp và nguyên liệu thứ

cấp

Nguyên liệu sơ cấp: Nguyên liệu thô được khai thác trực tiếp từ tự nhiên (khí thiên nhiên, dầu mỏ, dầu đá

phiến, …), được sử dụng cho ngành công nghiệp chế biến khí và lọc dầu để phân tách, tinh chế thành nhiên liệu

(cho động cơ) và các hợp chất hữu cơ quan trọng (là nguyên liệu thứ cấp)

Chủ yếu là dầu thô và khí thiên nhiên Tuy nhiên với sự cạn kiệt của 2 nguồn tài nguyên này, quá trình khai thác các nguồn nguyên liệu mới đang được nghiên cứu và phát triển: dầu đá phiến và methane hydrate

-

- Nguyên liệu thứ cấp: Các hợp chất hữu cơ thu được từ quá trình chế biến các sản phẩm của quá trình lọc

dầu và chế biến khí, được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa dầu để tổng hợp các hóa chất quan

trọng và sản phẩm ứng dụng

Nguyên liệu thứ cấp gồm 3 loại chính:

Methane

Olefins (Ethylene, propylene và các olefins 4C)

Các hợp chất vòng thơm (còn gọi là BTX – benzene, toluene và các đồng phân của xylenes)

Trung

HC17KSTN

B – 1: KHÍ THIÊN NHIÊN VÀ QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN KHÍ THIÊN NHIÊN

1 Khí thiên nhiên

Khí thiên nhiên được hình thành ở sâu dưới lòng đất, là sản phẩm của quá trình phân hủy vật chất hữu cơ của

lớp trầm tích của xác động vật dưới đáy biển qua hàng trăm triệu năm dưới tác động của áp suất và nhiệt độ cao

Thuật ngữ chỉ đặc tính:

Nồng độ hydrocarbon nặng:

Khí khô (dry gas): C 4+ < 15 mg/kg (ppm) Khí ướt (wet gas): C 4+ > 40 mg/kg (ppm) Nồng độ các khí có tính acid:

Khí chua: CO 2 > 3%, H 2 S > 7 mg/kg Khí ngọt: CO 2 , H 2 S thấp

Sự tồn tại ngoài tự nhiên

Khí đồng hành (associated gases): Khí thiên nhiên nằm chung trong các mỏ dầu

Cap Gas: Khí nắp nằm ở trên lớp dầu trong mỏ dầu Dissolve Gas: Khí hòa tan trong dầu

Non-associate gases: Nằm ở mỏ/túi khí riêng lẻ Natural-gas condensate (hay viết tắt là condensate/gas condensate): Hỗn hợp các hydrocarbon

C 5+ ở thể lỏng, được tách ngược trở lại nhà máy lọc dầu để pha xăng hoặc qua nhà máy hóa dầu

Non-associate gas: Chủ yếu là methane (> 90 vl.%), ethane (2 – 5 vl.%), propane, butane, … Associate Gas: Chủ yếu là methane (60 – 80 vl.%), ethane (10 – 20 vl.%), propane (5 – 12%), butane (2 – 5%)

Gas condensate: C 5 Tạp chất: CO 2 , N 2 , H 2 S, COS, …

Lê Minh

Trung

HC17KSTN

B – 2: DẦU THÔ & QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN DẦU MỎ

Dầu thô được hình thành tương tự như khí thiên nhiên

Asphaltics: ~ 6% Hợp chất hữu cơ chứa C, H, N, O, S; cấu trúc phức tạp, không có công thức cố định Là thành phần không mong muốn vì có độ nhớt rất cao làm tăng độ nhớt của dầu thô lên đáng kể và chứa nhiều tạp chất

Tạp chất chứa S, N, O

H 2 O, vết kim loại, tạp chất cơ học

** Dầu thô KHÔNG CHỨA OLEFIN:

Do olefin là các hợp chất không bền nên ở điều kiện hình thành dầu mỏ (nhiệt độ, áp suất cao, vi sinh vật, …), olefin bị chuyển sang các sản phẩm khác

Ưu điểm: Trong quá trình lắng đọng cặn bùn khi khai thác dầu mỏ, điều kiện bảo quản không tốt, nhiệt độ cao, nếu sự sự xuất hiện của olefins thì olefin sẽ tự polymer hóa tạo thành màng, cản trở sự lắng đọng của dầu thô và gây tắc nghẽn trong các quá trình sau này

Thuật ngữ chỉ đặc tính:

Khối lượng riêng

Dầu nặng: Chứa nhiều hydrocarbon mạch dài, khối lượng riêng lớn, độ nhớt cao Dầu nhẹ: Chứa nhiều hydrocarbon mạch ngắn, khối lượng riêng nhỏ, độ nhớt thấp Thành phần lưu huỳnh

Dầu chua: Chứa hàm lượng S lớn Dầu ngọt: Chứa hàm lượng S thấp

Đặc tính dầu thô tại một số nơi

• Việt Nam

Dầu Việt Nam (đặc trưng là dầu Bạch Hổ) nhẹ, ngọt (nồng độ S thấp)

Nhược điểm: Có nhiều n – parafin, dễ tạo tinh thể, làm nghẹt đường ống

• Venezuela: Dầu rất nặng

Fuel Gas (C 1 – C 2 ) Cấp năng lượng cho nhà máy

Cấp cho nhà máy hóa dầu Sưởi ấm

Đốt bỏ LPG (C 3 – C 4 ) Khí gas nấu ăn (Liquefied Petroleum Gas)

Lubricating Oil (C 20 – C 50 ) Dầu nhờn

FO (C 20 – C 70 ) Fuel Oil – Dầu đốt

Thuật ngữ chỉ đặc tính sản phẩm

Độ nhớt & Khối lượng riêng

Sản phẩm nhẹ (sản phẩm sáng): Độ nhớt cao, khối lượng riêng lớn Sản phẩm nặng (sản phẩm tối): Đột nhớt thấp, khối lượng riêng nhỏ

→ Xu hướng trong lọc dầu hiện nay là tăng tỉ trọng sản phẩm sáng và giảm tỉ trọng sản phẩm tối vì:

Trung

HC17KSTN

• Sản phẩm tối có độ nhớt cao, khối lượng riêng lớn và nhiều tạp chất → Khó sản xuất, chi phí phân tách, tinh chế và năng lượng cao → Ô nhiễm môi trường

• Sản phẩm ứng dụng ít hơn → Giá thành thấp → Không có lợi về mặt kinh tế

• Sản phẩm sáng nhiều ứng dụng, nhu cầu ngày càng tăng (đặc biệt là xăng và DO)

2 Dầu đá phiến

Dầu đá phiến: Đá trầm tích chứa lượng lớn kerogen, dầu & khí do bị “nhốt” lại trong đá phiến do áp suất, nhiệt

độ chưa đủ cao để chuyển hóa thành dầu thô & khí thiên nhiên hoặc lớp đá có độ thấm và độ rỗng thấp nên dầu

& khí bị mắc kẹt lại bên trong cấu trúc của đá

Trung

HC17KSTN

CHƯƠNG II – QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 7

- Thermal Cracking: Sử dụng nhiệt để bẻ gãy liên kết

- Catalytic Cracking: Sử dụng xúc tác acid để bẻ gãy liên kết

- Steam Cracking: Sử dụng nhiệt để bẻ gãy liên kết với sự hỗ trợ của hơi nước

CATALYTIC CRACKING

Mục đích: Chuyển các phân đoạn nặng thành các hợp phần có chỉ số octane cao để pha xăng

Khái niệm: Là quá trình bẻ gãy các liên kết để chuyển các phân đoạn nặng thành các hợp phần

có chỉ số octane cao để pha xăng dựa vào xúc tác acid

Nhập liệu: Hydrocarbon nặng (thường là phân đoạn dầu nhỏ có nhiệt độ sôi lớn hơn 340oC ở

áp suất khí quyển hoặc có khối lượng phân tử trung bình từ 200 đến 600 đvC như heavy gas oil, vaccum gas oil (HVGO)

Phản ứng:

Cracking: C n m+ H2(n m+ )+2→C H m 2m+C H n 2n+2  H 0

Dehydro hóa: C H n 2n+2 →C H n 2n+H2 | C H n 2n →C H n 2n−6(aromatic)+ 3H2

Dehydro vòng hóa: n C H− + →C H − (Aromatics)+ 4H

Trung

HC17KSTN

- Cơ chế: Khác với cracking nhiệt, cracking xúc tác xảy ra theo cơ chế nhất định và dễ

khống chế → Sản phẩm có tính chọn lọc cao hơn

Cơ chế phản ứng là tạo carbocation → Có chuyển vị tạo thành mạch nhánh → Tạo hydrocarbon

có chỉ số octane cao Các giai đoạn

Bước 1: Hấp thụ ion hydride trên các tâm Lewis

Bước 2: Phản ứng giữa các proton từ Bronsted với các olefin

Bước 3: Phản ứng giữa các ion Cacboni sinh ra ở bước 1 và 2 với các hydrocacbon bằng cách tạo ra các ion hydride

 các ion hydride này không bền dễ bị phân hủy thành các mạch ngắn hơn

Xúc tác cho quá trình cracking tầng sôi thuộc loại acid rắn

FCC: zeolite hoặc pha nền hoạt động

STEAM CRACKING

Mục đích: Sử dụng nhiệt nhằm chuyển hóa các phân đoạn nặng thành các olefins nhẹ (C2, C3,

C4) cho công nghệ hóa dầu với năng suất cao

Khái niệm: Là quá trình nhiệt phân các hydrocacbon no từ khí tự nhiên và các phân đoạn dầu

mỏ với sự có mặt của hơi nước

Nhập liệu: Hydrocarbon từ nhẹ, trung bình đến nặng Tuy nhiên, steam cracking thường sử

dụng để cracking các hydrocarbon nhẹ và trung bình (từ thermal cracking và catalytic cracking)

để tạo olefins cho công nghiệp hóa dầu

Dehydro vòng hóa: n C H− n 2n+2 →C H n 2n−6 (Aromatics)+ 4H2

Cơ chế phản ứng: Cơ chế gốc tự do

Điều kiện phản ứng:

Nhiệt độ: Nhiệt độ cao, thay đổi từ 700 – 900oC tùy thuộc vào nguyên liệu để cung cấp năng

lượng phá vỡ liên kết để tạo thành olefins

Áp suất: Áp suất thấp do phản ứng làm tăng số mol khí nên về mặt động học, phản ứng thực

hiện ở áp suất thấp để phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận làm tăng số mol khí

Thời gian lưu: Thấp, để tránh tạo coke (một dạng của carbon) trên bề mặt của thiết bị

Hơi nước: Pha loãng dung dịch, tăng hiệu suất phản ứng

Dòng nhập liệu (có thể ở pha khí hoặc lỏng như Naptha, LPG, …) được hòa trộn và pha loãng

với hơi nước quá nhiệt rồi được nung trong lò (đã được loại bỏ sự hiện diện của oxygen)

Phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ cao (khoảng 850oC), áp suất thấp và thời gian lưu ngắn

(được tính bằng mili giây trong các thiết bị hiện nay nhờ vào việc tăng vận tốc của dòng khí cao hơn cả vận tốc của âm thanh) để tăng hiệu suất của sản phẩm

Khi nhiệt độ đạt mức yêu cầu, các liên kết giữa các hydrocarbon no từ khí thiên nhiên bị bẻ gãy theo cơ chế gốc tự do, tạo thành các olefins, hợp chất nhân thơm (BTX) và parafins mạch ngắn tùy thuộc dòng nhập liệu

Sau khi phản ứng, dòng sản phẩm được làm lạnh rất nhanh qua đường ống trao đổi nhiệt và dẫn

ra các bước tinh chế tiếp theo

Sự chọn lọc của sản phẩm

Thành phần dòng nhập liệu:

Hydrocarbon nhẹ (như ethane, LPG, naptha nhẹ) cho dòng sản phẩm giàu olefins nhẹ như

ethlene, propylene và butadiene

Trung

HC17KSTN

Hydrocarbon nhẹ khó bẻ gãy mạch nên cần nhiệt độ cao, do đó hạn chế sự hình thành

coke

→ Thực hiện phản ứng ở nhiệt độ cao

Hydrocarbon càng nặng (naptha nặng, các phân đoạn của dầu thô, …) cho dòng sản phẩm có

khối lượng càng lớn và hàm lượng B, T, X trong dòng sản phẩm tăng dần

Hydrocarbon nặng dễ bẻ gảy mạch nên chỉ cần nhiệt độ thấp Tuy nhiên lượng coke ở

nhiệt độ thấp lại hình thành nhiều

→ Cần chọn nhiệt độ tối ưu để ít tạo thành coke nhất nhưng hiệu suất olefins vẫn cao nhất và ít tiêu tốn năng lượng

Nhiệt độ

> 700oC 800 – 850oC 900 – 1000oC

→ Nhiệt độ cao ưu tiên tạo sản phẩm ethylene và benzene

Nhiệt độ thấp hơn ưu tiên tạo propene, C4 hydrocarbons và các sản phẩm lỏng

→ Cracking nhiệt tạo ra 1 lượng lớn ethylene → Xăng được tạo ra bởi quá trình này sẽ có

RON thấp nên quá trình chỉ sử dụng chủ yếu cho hóa dầu

Hơi nước:

Vai trò của hơi nước:

- Làm giảm áp suất riêng phần của hydrocacbon (có lợi cho phản ứng tăng thể tích), tăng

hiệu suất tạo olefin

- Giảm phản ứng phụ polyme hóa tạo hydrocacbon thơm đa nhân, do vậy làm giảm lượng cốc tạo thành trong ống phản ứng

- Giảm nhiệt cung cấp cho 1 đơn vị chiều dài ống do hiệu ứng pha loãng

- Cung cấp nhiệt cho phản ứng khi pha trộn

Việc sử dụng hơi nước để pha loãng nguyên liệu cũng có một số khó

khăn sau:

- Hơi nước phải được gia nhiệt tới nhiệt độ phản ứng → tốn nhiệt năng

- Sự có mặt của hơi nước làm tăng thể tích phản ứng và do vậy làm tăng giá thành đầu tư

xây dựng lò nhiệt phân

- Việc tách hơi nước khỏi sản phẩm tương đối tốn kém

Trung

HC17KSTN

Thời gian lưu

Là thời gian nguyên liệu trong vùng phản ứng

Thời gian lưu càng cao → sản phẩm tạo thành dễ bị ngưng tụ → tạo nhựa , cốc, giảm hiệu suất

Nằm trong khoảng 0.2 – 1.2 giây

Theo lý thuyết,  ngắn → Tăng độ chọn lọc etylen và propylen Nhưng ảnh hưởng độ bền vật

liệu, giá thành lò phản ứng,…

SO SÁNH STEAM CRACKING VÀ CATALYTIC CRACKING

- Ứ cần cat

- Nhiệt độ cao

- Áp suất cao

- Cơ chế: Gốc tự do

- Hiệu suất nhiệt vừa phải

- Ứ cần tái sinh chất cat

- Sản lượng vừa phải của xăng và các sản phẩm chưng cất khác

- Năng suất khí phụ thuộc nguyên liệu

- Độ chọn lọc sản phẩm từ thấp đến trung bình

- Ankan sản xuất nhưng năng suất phụ thuộc nguyên liệu

- Xăng có chỉ số octan thấp

- Một số chuỗi phân nhánh trong ankan

- Sản lượng olefin từ thấp đến trung bình

- Năng suất hương liệu từ thấp đến trung bình

- Năng suất cao của xăng

và các sản phẩm chưng cất khác

- Năng suất khí thấp

- Tính chọn lọc sản phẩm cao

- Năng suất n-ankan thấp

- Xăng có Số octan cao

- Phân nhánh và năng suất cao của olefin C4

- Năng suất cao của chất thơm

REFORMING

• Reforming xúc tác: Là quá trình để nâng cấp phân đoạn naptha có RON thấp → cao

(aromatic), đồng thời là quá trình chủ yếu để sản xuất các hydrocacbon có độ tinh khiết

cao , thu được hidro kỹ thuật (hàm lượng 85%)

- Nguyên liệu: xăng từ chưng cất trực tiếp, từ quá trình Visbreaking, hydrocracking và cốc hóa Trước khi đưa vào quá trình reforming cần làm sạch bằng hydro nhằm khử các hợp

chất chứa nito, oxi, lưu huỳnh, kim loại

- Sản phẩm: xăng (RON cao), hydrocacbon thơm, khí hydro kĩ thuật, khí hóa lỏng LPG (chủ yếu là propan, butan)

- Mục đích: Sản xuất BTX

- Nguyên liệu: Naptha nặng

- Chất cat: có 2 chức năng:

+ chất vận chuyển : aliumia (acid) : cat cho quá trình isomer hóa

- Xúc tác Reforming: là xúc tác đa chức (oxh-khử, axit)

Trung

HC17KSTN

- Các loại xúc tác reforming phổ biến:

Cat.Forming/Al 2 O 3 hoặc hỗn hợp Al 2 O 3 – SiO 2

Plat.forming: Pt trên chất mang là  - Al 2 O 3 hay  - Al 2 O 3

Dung dịch axit platin clohydric H 2 (PtCl 5 )

- Ưu điểm của xúc tác: tốc độ trơ hóa của xúc tác đa kim nhỏ hơn xúc tác đơn kim → giảm

áp suất xuống 1.4 – 1.5 MPa với dây chuyền xúc tác cố định và 0.5 – 1 MPa với dây chuyền xúc tác động

- Nhược điểm của xúc tác: nhạy với hợp chất nito, lưu huỳnh và hơi nước

Sự thay đổi tính chất xúc tác khi làm việc:

➢ Sự gây độc của các độc tố:

- Hợp chất S gây độc với xúc tác Pt

- Hợp chất chứa N, khi xúc tác tiếp xúc với NH 3 hoạt độ xúc tác giảm mạnh

- Nước trong nguyên liệu làm giảm nhanh chức năng axit của xúc tác và ăn mòn thiết bị

- As, Pb… là hợp chất gây ngộ độc xúc tác mạnh

- Hợp chất olefin làm tăng quá trình tạo cốc

➢ Thay đổi tính xúc tác khi làm việc:

- Thay đổi tính chất tạm thời, có thể khôi phục lại tính chất ban đầu của xúc tác quau tái sinh xúc tác

- Thay đổi vĩnh viễn: sẽ làm già hóa xúc tác, phần già hóa này phải được thay mới để đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm

➢ Tái sinh xúc tác: phương pháp oxh hóa, clo hóa và khử

• Steam reforming:

- Nguyên liệu đầu vào: khí tự nhiên, phân đoạn naptha

Mục đích: sản xuất (CO + H 2 ) khí tổng hợp

Quá trình được gọi là Steam Methane Reforming bao gồm các giai đoạn:

- Loại bỏ S (Hydrodesulfurization): Sử dụng khí H 2 để chuyển các hợp chất của S thành H 2 S, sau đó loại bỏ H 2 S Phản ứng xảy ra ở 300 - 400 o C, xúc tác là Co - Mo (cobalt và molybdenum)

- Reforming hơi nước (steam reforming): Sử dụng hơi nước ở nhiệt độ cao để phân

Nhiệt độ phản ứng nằm trong khoảng từ 700 - 1200 o C, xúc tác là hệ Ni, Ce-ZrO 2

Lê Minh

Trung

HC17KSTN

Lê Minh

Trung

HC17KSTN

Chemistry based on methane

- Sản phẩm của methane bao gồm: cacbon disulfur (CS2), Acid cianic (HCN), Cloride

methane và khí tổng hợp CO/H2 Khí tổng hợp là tiền chất của methanol và amonia

Từ amonia tạo ra urea, acid nitric, hydrazine Từ methanol tạo ra formandehyde,

acid acetic, MTBE (metyl ter butyl ete)

- Những quá trình tạo sản phẩm khí tổng hợp từ methane:

- Phản ứng là phản ứng tỏa nhiệt và năng lượng kích hoạt khoảng 160 KJ Al2O3 hoạt

tính được sử dụng làm chất xúc tác ở nhiệt độ xấp xỉ 675 ° C và 2 atm Quá trình bắt đầu bằng cách hóa hơi lưu huỳnh tinh khiết, trộn nó với metan và đưa hỗn hợp qua chất xúc tác Al2O3

- Ứng dụng: tổng hợp tetraclorua carbon, xanthate, amonium thiocyanate

Hydro cyanic:

- Tính chất: Hydrogen cyanide (axit hydrocyanic) là một chất lỏng không màu (T =

25.6 ° C) có thể trộn với nước, tạo ra dung dịch axit yếu Đây là một hợp chất có độc tính cao, nhưng là chất trung gian hóa học rất hữu ích với khả năng phản ứng cao

- Hydro xyanua được sản xuất thông qua quá trình Andrussaw sử dụng amoniac và

metan khi có không khí Phản ứng tỏa nhiệt và nhiệt giải phóng được sử dụng để bổ sung năng lượng cho chất xúc tác cần thiết:

2𝐶𝐻4+ 2𝑁𝐻3+ 3𝑂2 − − − −→ 2𝐻𝐶𝑁 + 6𝐻2𝑂 Hợp kim Aplatinum-rhodium được sử dụng làm chất xúc tác ở 1100 ° C Lượng

amoniac và metan tương đương với 75 vol% không khí được đưa vào lò phản ứng

+ Công dụng chính của methyl chloride là sản xuất polyme silicon Các ứng dụng

khác bao gồm tổng hợp chì tetramethyl làm chất tăng cường octane xăng, một tác

nhân methyl hóa trong sản xuất methyl cellulose, dung môi và chất làm lạnh

+ Methylene clorua có nhiều thị trường Một công dụng chính là tẩy trắng Nó cũng

được sử dụng làm dung môi tẩy dầu mỡ, chất tạo bọt forpolyurethane và dung môi

cho cellulose acetate

+ Cloroform chủ yếu được sử dụng để sản xuất chlorodifluoromethane Hợp chất

này được sử dụng làm chất làm lạnh và làm chất đẩy khí dung Nó cũng được sử

dụng để tổng hợp tetrafluoroetylen, được trùng hợp thành một loại polymer chịu

- Quá trình steam reforming methane thường sử dụng xác tác là những kim loại hoạt động nhóm VIII, thường sử dụng là Ni

- Mặc dù những kim loại nhóm VIII khác cũng là kim loại hoạt động, nhưng chúng có

một số hạn chế: Sắt thì oxi hóa nhanh, cobalt không thể bền trong điều kiện áp suất cao và những kim loại hiếm như rhodium, ruthedium, Platinum, và palladium thì quá đắt để thương mại hóa qui trình

- Rhodium and ruthenium hoạt động gấp 10 lần Ni , Pladium và platinum Tuy nhiên

độ chọn lọc của platinum và palladium thì tốt hơn rhodium

- Ceramic oxides và hydralic cerment hỗ trợ cho quá trình xúc tác trong công nghiệp

Partial oxidation:

CH4 + ½ O2 -> CO + 2H2 , T(1200 – 1500 0C), P (30 – 80 bar)

Không còn catalyst Quá trình này là quá trình tỏa nhiều nhiệt, nhiệt sinh ra cấp

cho phản ứng nên chỉ cần cấp nhiệt ban đầu, không cần cấp nhiệt trong quá trình

Water gas shift:

- Quá trình hiệu chỉnh tỷ lệ H2/CO

- High temperature water gas shift:

+ CuO: active component

+ ZnO: chất bảo vệ Cu khỏi sự đầu độc của S

Tổng hợp amonia:

- Trong một quy trình thương mại, hỗn hợp hydro và nitơ theo tỷ lệ 3: 1 được nén

theo độ chắc chắn mong muốn (150 - 1000 khí quyển) Hỗn hợp nén sau đó được gia nhiệt trước bằng cách trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm trước khi vào lò phản ứng

ammonia Phản ứng xảy ra trên lớp xúc tác ở khoảng 450 ° C Khí thoát ra có chứa

amoniac được truyền qua bộ làm mát, trong đó amoniac được ngưng tụ thành chất

lỏng, trong khi nitơ và nitơ không phản ứng được tái chế Thông thường, một mức

hội tụ khoảng 15% mỗi lần đạt được trong các điều kiện này

- Việc sử dụng cuối cùng của amoniac là lĩnh vực phân bón cho sản xuất urê,

ammonium nitrate và ammonium phosphate, và sulfate Amoniac có thể được sử

dụng trực tiếp vào đất dưới dạng phân bón Urea đang được chấp nhận rộng rãi dưới dạng phân bón tác dụng chậm

- QUI TRÌNH SẢN XUẤT (slide amonia)

ammonium carbamate được hình thành trước tiên, sau đó là bước phân hủy

carbamate thành urê và nước Phản ứng đầu tiên là tỏa nhiệt, và trạng thái cân bằng được ưa thích ở nhiệt độ thấp hơn và áp suất cao hơn Áp suất vận hành cao hơn

diện tích mong muốn cho bước hấp thụ tách dẫn đến nồng độ dung dịch carbamate

cao hơn Tỷ lệ amoniac cao hơn so với cân bằng hóa học được sử dụng để bù lượng

amoniac hòa tan trong tan chảy Nhiệt độ lò phản ứng nằm trong khoảng 170 - 220 °

C, ở áp suất khoảng 200 atm

- Phản ứng thứ hai là phân hủy của carbamate Điều kiện phản ứng là 200 ° C và 30

atm Sự hiện diện phân hủy của amoniac dư thừa hạn chế các vấn đề ăn mòn và ức

chế quá trình phân hủy carbamate thành amoniac và carbon dioxide

+ Do tỷ lệ CO: H2 trong tổng hợp từ khí tự nhiên xấp xỉ 1: 3 và tỷ lệ cân bằng hóa học cần thiết cho quá trình tổng hợp metanol là 1: 2, carbon dioxide được thêm vào để

giảm lượng hydro dư thừa Một giải pháp thay thế hiệu quả về năng lượng để điều

chỉnh tỷ lệ CO: H2 là kết hợp quá trình steam reforming với autothermal reforming

(combined reforming) sao cho lượng khí đốt tự nhiên được yêu cầu để tạo ra khí

tổng hợp với tỷ lệ cân bằng hóa học xấp xỉ 1: 2.05 Một lợi thế bổ sung của cải cách

kết hợp là giảm phát thải NOx Tuy nhiên, dự kiến tăng chi phí vốn (đối với đơn vị

tách không khí)

+ các qui trình cũ sử dụng ZnO2 là chất xúc tác ở áp suất cao khoảng 270 – 420 atm

+ Quá trình áp suất đã được phát triển bởi ICI hoạt động ở khoảng 50 atm (700 psi)

sử dụng chất xúc tác gốc đồng hoạt động mới ở 240 ° C Phản ứng tổng hợp xảy ra

trên một lớp chất xúc tác không đồng nhất được sắp xếp trong các lớp ruột liên tiếp hoặc được đặt trong các ống truyền nhiệt Phản ứng bị giới hạn bởi trạng thái cân

bằng và nồng độ metanol ở đầu ra của bộ chuyển đổi hiếm khi vượt quá 7% Nhưng xúc tác CuO dễ bị đầu độc bởi S và nhóm halogen

Trung

HC17KSTN