luận văn công nghệ hóa học MÔ PHỎNG THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT PROPYLEN OXYT TỪ PROPYLEN

Ứng dụng và tình hình sử dụng propylene oxyt [2] Propylen oxit là một hợp chất dễ phản ứng được sử dụng như là một hợp chất trung gian để sản xuất rất nhiều vật liệu trong đời sống.. Đây

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

LỜI NÓI 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

có giá trị rất lớn trong đời sông hàng ngay Ngoài ra sản phẩm của nó còn được

sử dụng rộng rải trong các ngành công nghiệp khác như hóa chất, dược, điện 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

Ngày nay với sự phát triển của các công nghệ hóa dầu so với lọc dầu, propylen đã trở thành một nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp hóa học

Propylen oxyt là một hợp chất trung gian quan trọng trong việc tổng hợp ra các sản phẩm hữu cơ cuối cùng PO là một trong những thành quan trọng để sản xuất Polyether polyols (là một trong những thành phần chính của polyurethane), Propylene glycols, Propylene glycol ether Ngoài ra PO còn được ứng dụng trong việc tổng hợp chất bôi trơn, hóa phẩm khoan mỏ dầu, xông hơi khử trùng dụng cụ y tế bằng nhựa

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 sản xuất PO được tìm ra và ứng dụng Sản xuất PO chủ yếu

đi từ các quá trình sau:

- Quá trình Chlorohydrin propylen

- Quá trình Hydroperoxide propylen

- Quá trình Oxy hóa trực tiếp propylen

- Quá trình điện hóa propylen

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 đã được xây dựng và phát triển

Đó sẽ là nguồn nguyên liệu dồi dào cho công nghiệp tổng hợp hữu cơ phát triển, trong đó có công nghiệp sản xuất PO

PHẦN I TỔNG QUAN I.Tổng quan về propylen oxit (C 3 H 6 O)

Hình 1 Phân tử propylene oxyt

I.1 Tính chất hóa lý của propylen oxit [2]

Propylen oxit là một hợp chất hữu cơ có công thức phân tử:

CH3 CH CH2

O

Là chất lỏng không màu, có mùi hơi ngọt thanh tao, dễ bay hơi, rất dễ cháy,

dễ hồ tan trong nước

Bảng 1: Một số thông số vật lý của propylen oxit

Dưới: 2.1 vol%.

I.2 Tính chất hóa học của propylen oxit [7]

Propylen oxit có sức căng vòng lớn nên có xu hướng mở vòng trong các

Sự mở vòng bằng xúc tác axít tạo ra hổn hợp các sản phẩm, tác nhân nucleophin

ưu tiên tấn công vào cacbon ít nhóm thế hơn

I.3 Phương pháp điều chế propylen oxit

Oxy hóa trực tiếp propylen bằng Oxy không khí:

Oxy hóa propylen bằng peraxit cacboxylic:

I.4 Ứng dụng và tình hình sử dụng propylene oxyt [2]

Propylen oxit là một hợp chất dễ phản ứng được sử dụng như là một hợp chất trung gian để sản xuất rất nhiều vật liệu trong đời sống Nó phản ứng dễ dàng với các hợp chất có chứa nguyên tử hydro hoạt động chẳng hạn như rượu, amin, axit

Do đó propylen oxit được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới để sản xuất các sản phẩm đa năng như:

- Polyether polyols(ete polyglycol)

- Propylene glycols

- Propylene glycol ethers

Polyols polyether là một trong những thành phần chính của polyurethan dựng để sản xuất các vật dụng tiêu dùng hàng ngày chẳng hạn như vật liệu cách nhiệt, điệm xốp ghế linh hoạt

Polyols polyether chiếm thị phần lớn nhất của việc sử dụng propylen oxit chiếm khoảng 60%-70% tổng khối lượng Propylene glycol tiêu thụ khoảng 20% tổng khối lượng Trong khi các ete dựa trên propylene glycol chiếm khoảng 5% tổng khối lượng Phần còn lại đi vào propoxylated hoặc các hợp chất hữu cơ khác

Propylen oxit còn được sử dụng trong:

- Tổng hợp chất bôi trơn

- Hóa phẩm khoan mỏ dầu.

- Xông hơi khử trùng dụng cụ y tế bằng nhựa…

Tình hình sử dụng propylene oxyt trên thế giới:

oxyt

hít phải propylen oxit sẽ gây tổn thương viêm khoang mũi, khí quản, phổi và các hiệu ứng thần kinh ở người

Do vậy khi tiếp xúc với propylen oxit cần phải trang bị đồ bảo hộ, kính bảo

Để chống cháy người ta sử dụng cacbon dioxit, bọt alcol Nước có thể sẽ không hiệu quả để dập lửa nhưng có thể làm mát thùng chứa Khi chữa cháy nhân viên chữa cháy phải mặt đồ bảo hộ bằng cao su, đeo kính bảo hộ và mang bình thở

Propylen oxit được vận chuyển bằng đường bộ, đường sắt hoặc đường biển nhưng phải có quy định nghiêm ngặt vì nó là chất rất dễ cháy

II Tổng quan về quá trình Oxy hóa [3]

Oxy hóa là quá trình chuyển hóa hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của oxy Đây là quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ lớn nhất trong công nghệ tổng hợp hữu cơ hóa dầu.Sản phẩm của quá trình là rượu, aldehyt, xeton, axit cacboxylic, este, α oxit là những hợp chất trung gian monome quan trọng cho các quá trình chuyển hóa khác để sản xuất những sản phẩm có giá trị thực tiễn cao Oxy hóa là một quá trình đa dạng và phổ biến vì rất nhiều hợp chất hữu cơ

có khả năng tham gia chuyển hóa này Tác nhân oxy hóa rẻ và sẵn có nên hiệu quả kinh tế cao hơn so với các phương pháp khác Chính vì lý do này mà oxy hóa trở thành một quá trình có ý nghĩa lớn trong tổng hợp hữu cơ hóa dầu

II.1 Tác nhân oxy hóa [3 ]

a Oxy phân tử

Đây là tác nhân oxy hóa phổ biến nhất dùng cho phần lớn các quá trình oxy hóa Tác nhân này có thể sử dụng dưới dạng không khí, oxy kỹ thuật hoặc hỗn hợp nitơ-oxy Các quá trình sử dụng tác nhân không khí thường xảy ra với tốc

độ chậm nhưng có thể cải thiện được nhờ tăng nhiệt độ, áp suất Dạng oxy kỹ thuật thường được sử dụng trong những trường hợp oxy hóa pha khí và sự có mặt của nitơ cản trở quá trình tách sản phẩm

b Axit nitric, oxyt nitơ

Chúng là các tác nhân quan trọng thứ hai sau oxy Tuy nhiên, các tác nhân này thường gây ra phản ứng phụ nitro hóa Vì vậy, trong công nghiệp, người ta chỉ sử dụng axit nitric với nồng độ loãng 40-60% để hạn chế các phản ứng phụ.Ứng dụng chủ yếu của loại tác nhân này là oxy hóa phân hủy hợp chất vòng, nhân thơm và nối đôi, những quá trình không thể oxy hóa bằng oxy

c Hợp chất peroxyt

So với các tác nhân oxy hóa khác, peroxyt là tác nhân được ứng dụng muộn hơn trong công nghiệp Do giá thành cao nên chúng chỉ được sử dụng trong trường hợp các phản ứng không xảy ra dưới tác dụng oxy hóa của oxy hoặc

HNO3 Các hợp chất peroxyt thường được sử dụng: peroxyt hydro, hydroperoxyt

và peraxyt Ứng dụng phổ biến nhất của chúng là cho quá trinh epoxy hóa các hợp chất không no

II.2 Đặc trưng năng lượng của quá trình oxy hóa [3]

Tất cả các quá trình oxy hóa dùng trong công nghệ tổng hợp hữu cơ hóa dầu đều không thuận nghịch Đây là một trong những quá trình tỏa nhiệt mạnh nhất Hiệu ứng nhiệt tăng theo mức độ sâu của quá trình oxy hóa, đặc biệt là quá trình tạo axit cacboxylic và oxy hóa đứt mạch cacbon

II.3 Xúc tác cho quá trình [3]

ba là hỗn hợp oxyt và muối của kim loại chuyển tiếp như ZnO.V2O5, CoO.WO3,

Bi2O3.MoO3 Các xúc tác này có thể dựng ở dạng phoi, lưới (Cu), hạt (V2O5) hoặc được mang trên các chất mang (Ag, CuO, hỗn hợp muối)

c Xúc tác phức kim loại

Xúc tác loại này thường sử dụng cho phản ứng oxi hóa theo nối đôi, chia thành hai nhóm epoxy hóa và oxy hóa tạo các hợp chất cacbonyl este

Xúc tác này là các muối, phức kim loại chuyển tiếp như Mo, V, W,

Ti, trong đó được sử dụng phổ biến nhất là phức của Mo

Ngoài ra có thể sử dụng xúc tác clorua paladi Trong môi trường axit, xúc tác sẽ có dạng phức H2PdCl4

II.4 Cơ chế của quá trình Oxy hóa [11]

a Thuyết Peroxyt

Theo thuyết này phản ứng oxy hóa được khởi đầu bằng việc hoạt hóa phân

tử oxy Sau đó hình thành phân tử peroxyt, nó phản ứng tiếp với hydrocacbon

b Cơ chế phản ứng dây chuyền

Cơ chế này được đưa ra nhằm hoàn thiện thuyết Peroxyt

Khơi mào: (X là chất khơi mào).

RH X R HXPhản ứng dây chuyền:

III Các công nghệ sản xuất PO trên thế giới

Ngày nay PO được sản xuất theo 4 quá trình chính:

- Quá trình Chlorohydrin propylen

- Quá trình Hydroperoxide propylen

- Quá trình Oxy hóa trực tiếp propylen

- Quá trình điện hóa propylen

III.1 Quá trình Chlorohydrin [10]

Quá trình này gồm 2 giai đoạn chính chlorohydrin và epoxy hóa, sau đó các sản phẩm được tách lọc

Khí Clo và khí propylen cùng với nước (dư) cho vào tháp phản ứng Sản phẩm của quá trình phản ứng là propylen chlorohydrin và một lượng nhỏ sản phẩm phụ chủ yếu là 1,2-diclopropan

Epoxy hóa hay còn gọi dehydroclorua được thực hiện bằng cách dựng NaOH hoặc CaOH Sản phẩm của quá trình là propylen oxit và các hợp chất hữu

cơ khác được đem xử lý để thu được propylen oxit tinh khiết

Hình 3 Sơ đồ công nghệ của quá trình Chlorohydrin

1 Thiết bị Hypoclorin hóa 3 Tháp chưng tách phần nhẹ

2 Thiết bị Epoxy hóa 4 Tháp tinh chế PO

Các phản ứng xảy ra trong quá trình:

CH3CHOCHCH3

CH2Cl

CH2Cl

HCl Chlorohydrin

III.2 Quá trình Hydroperoxyt [10]

Trong quá trình này Izo-butan hoặc Ethylbenzen được dùng làm nguyên

liệu để sản xuất các hydroperoxyt tương ứng

Quá trình hydroperoxyt để sản xuất propylen oxyt liên quan đến quá trình

oxy hóa hợp chất hữu cơ để tạo thành hợp chất hydroperoxyt

Sau đó epoxy hóa propylen với hydroperoxyt để tạo ra propylen oxyt và

Hoăc:

CHCH3OOH

CH3CH CH2 CH3CH CH2

O

CHCH3OH

Sau đó sản phẩm được đem lọc tách propylen oxit và chuyển hóa alcol để tạo sản phẩm có giá trị

Các đồng sản phẩm tert-butanol được chuyển sang methyl tert-butyl ether

và ethanol 1-phenyl được chuyển sang Styren

 Quá trình tert-butyl hydroperoxyt [10]

Hình 4 Sơ đồ công nghệ của quá trình tert-butyl hydroperoxy

1.Thiết bị Oxy hóa 6 Thiết bị xử lý xúc tác

2 Thiết bị tách iso-butan 7 Tháp tách PO

3 Thiết bị Epoxy hóa 8 Tháp tinh chế PO

4.Tháp chưng tách cấu tử nặng 9 Tháp tinh chế TBA

5 Tháp tách Propan 10 Các thiết bị trao đổi nhiệt

 Quá trình etylbenzen hydroperoxit [3]

Quá trình đồng sản xuất PO và styrene gồm 4 giai đoạn:

-Oxy hóa pha lỏng etylbenzen thành hydroperoxyt với sản phẩm phụ là

axetonphenon và phenyl-1 etanol:

C6H5-CH2CH3 + O2 → C6H5CHOOH-CH3.

Phản ứng tỏa nhiệt, không sử dụng xúc tác Phản ứng được duy trì ở nhiệt

độ 125÷155oC, áp suất 1,5MPa để môi trường phản ứng là pha lỏng

-Epoxy hóa propylene trong pha lỏng với sự có mặt của xúc tác đồng thể

hay dị thể

CHCH3OOH

CH3CH CH2 CH3CH CH2

O

CHCH3OH

Phản ứng tỏa nhiệt mạnh,xảy ra ở nhiệt độ 100÷130oC, áp suất 3,5MPa

-Hydro hóa hydroperoxyt còn lại và sản phẩm phụ axetonphenon thành phenyl-1 etanol.

C6H5-CO-CH3 + H2 → C6H5-CHOH-CH3.

-Dehydrat hóa phenyl-1 etanol thành styrene

C6H5-CHOH-CH3 → C6H5-CH=CH2 + H2O

Hình 5 Sơ đồ công nghệ của quá trình etylbenzen hydroperoxit

III.3 Quá trình Oxy hóa trực tiếp propylene [10]

So với ethylen thì propylen oxy hóa trên xúc tác bạc tạo propylen oxyt chậm hơn 17 lần so với quá trình tạo ethylen oxyt và sự hình thành CO2 nhanh hơn 6 lần, độ chọn lọc để tạo propylen oxyt thấp hơn ethylen oxyt Trong quá trình oxy hóa propylen có một số polyme được hình thành trên bề mặt xúc tác và chúng bị oxy hóa để tạo CO2

Để cải thiện tính chọn lọc propylene oxyt, xác tác bạc được cải thiện bằng cách bổ sung thêm nước, nitơ oxyt, ethyl clorua, hoặc 1,2-dicloetan vừa là nguyên liệu vừa nâng cao độ chọn lọc

Cũng có thể oxy hóa không xúc tác propylen để tạo propylene oxyt Bằng cách sử dụng một lượng nhỏ andehyt trong quá trình oxy hóa khí propylene ở

nhiệt độ 200-350oC và áp suất lên đến 6900 kPa, kết quả độ chọn lọc khoảng 44% propylene oxyt Độ chuyển hóa propylene khoảng 10%.

III.4 Quá trình điện hóa [10]

Dựng dòng điện chạy qua dung dịch muối có chứa propylene, kết quả là xảy ra quá trình oxy hóa propylene thành propylene oxyt Tất cả các quá trình đều xảy ra trong lò phản ứng Các chất điện phân thường là natri bromua hoặc kali bromua Brom được tạo ra từ ion bromua ở cực dương, phản ứng với propylene và nước để tạo thành bromua hydrin Hydroxyt được tạo ra ở cực âm sau đó phản ứng với bromua hydrin để tạo propylene oxyt.

Phản ứng chính trong quá trình:

CH 2 CHCH3 H2O CH2 CHCH3

O

H2

IV Đánh giá và lựa chọn công nghệ

IV.1 So sánh, đánh giá công nghệ

Ngày nay trên thế giới có nhiều công nghệ để sản xuất propylene oxyt, mỗi công nghệ sử dụng một nguồn nguyên liệu khác nhau với những ưu nhược điểm khác nhau và để chọn được công nghệ thích hợp để thiết kế trong đồ án này thì cần phải phân tích về tính hiệu quả, kinh tế và hiện đại của từng công nghệ

Công nghệ của quá trình Chlorohydrin: Nguyên liệu cho quá trình ngoài propylene còn sử dụng khí Clo Khí Clo là một khí rất độc ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người Hỗn hợp sản phẩm của quá trình có tính axit do đó cần phải trung hòa hỗn hợp bằng dung dịch kiềm để kiễm soát độ pH ở đáy của thiết bị phản ứng, giảm thiểu quá trình thủy phân của propylene oxyt Ngoài ra khối lượng nước thải gấp khoảng 40 lần khối lượng propylene oxyt được sản xuất trong quá trình này Nên chi phí cho quá trình xử lý lượng nước thải là khá lớn

Quá trình này cho hiệu suất cao, có thể sản xuất trên quy mô lớn nhưng đòi hỏi công nghệ phải phức tạp, chi phí vận hành công nghệ lớn.

Công nghệ của quá trình Hydroperoxyt: Nguyên liệu cho quá trình ngoài propylene còn sử dụng Iso-butan hoặc Etylbenzen và có thể tận dụng được oxy không khí để oxy hóa Iso-butan hoặc Etylbenzen thành các Hydroperoxyt tương ứng Công nghệ của quá trình đơn giản không qua nhiều quá trình xử lý các sản phẩm phụ Sản phẩm của quá trình ngoài propylene oxyt còn thu được các đồng sản phẩm ancol có giá trị kinh tế cao nên giảm được chi phí vận hành công nghệ Công nghệ này có thể sản xuất với quy mô lớn và hiệu suất đạt được cao

Công nghệ của quá trình Oxy hóa trực tiếp propylene: Quá trình này chỉ sử dụng nguyên liệu duy nhất là propylene Quá trình oxy hóa được thực hiện ở điều kiện khắc nghiệt nhiệt độ và áp suất phải cao Nhưng độ chọn lọc propylene oxyt không cao (44%) và độ chuyển hóa propylene thấp (10%) nên hiệu quả kinh tế không cao Vì vậy quá trình này khó có thể sản xuất trên quy mô lớn Công nghệ của quá trình Điện hóa propylene: Quá trình này ngoài sử dụng nguyên liệu chính là propylene còn sử dụng dòng điện chạy qua dung dịch muối

có chứa propylene Quá trình này đòi hỏi công nghệ phải hiện đại và chi phí vận hành công nghệ phải lớn Quá trình này khó đưa vào sản xuất propylene oxyt trên quy mô lớn

IV.2 Lựa chọn công nghệ để thiết kế

Từ quá trình so sánh, phân tích các công nghệ trên có thể thấy để sản xuất propylene oxyt với công suất lớn, hiệu suất cao thì nên dựng công nghệ của quá trình Hydroperoxyt Mà đặc biệt là quá trình tert-butyl Hydroperoxyt

Ở Việt Nam có thể thiết kế nhà máy sản xuất PO ở khu kinh tế Dung Quảng Ngãi Ở đây nhà máy có thể tận dụng propylene sản phẩm từ nhà máy lọc dầu Dung Quất và điều kiện tự nhiên cũng rất thuận lợi cho sản xuất cũng như tiêu thụ sản phẩm như đất sản xuất rộng, xa khu dân cư, gần cảng biển, gần xa lộ nên dễ dàng cho việc vận chuyển nguyên liệu hay sản phẩm đi tiêu thụ

Quất-V Tổng quan về công nghệ của quá trình tert-butyl hydroperoxyt

V.1 Nguyên liệu cho quá trình

Giới hạn nồng độ hỗn hợp nổ với không khí (%) Giới hạn trên : 8,4 %

Giới hạn dưới : 1,8 %

Ở nhiệt độ thường iso-butan là chất khí, trong suốt không màu, không mùi,

tỷ trọng nhỏ hơn nước Iso-butan không có tính chất hydrophyl, nghĩa là không trộn lẫn với nuớc Iso-butan dễ bị hấp thụ bởi những hydrocacbon khác và những chất hấp phụ rắn (than hoạt tính) Người ta dựng tính chất này để tách C4

CH3 CH CH3

CH3

 Phản ứng thế

Tác dụng với halogen

Phản ứng halogen hoá iso-butan tạo thành một hỗn hợp sản phẩm khá phức tạp Phản ứng xảy ra theo cơ chế chuỗi gốc Trong điều kiện có ánh sáng, xúc tác hoặc nhiệt độ cao, cho Cl2 hoặc Br2 tiếp xúc với iso-butan thì sẽ xảy ra phản ứng thế nguyên tử H trong iso-butan bằng nguyên tử halogen Phản ứng xảy ra với tốc độ lớn nhất đối với nguyên tử H ở C bậc 3 rồi đến H ở C bậc 2 và yếu nhất là H ở C bậc 1

Nitro hóa thường xảy ra ở C bậc cao

Tác dụng với H2SO4: Iso-butan không phản ứng với H2SO4 đậm đặc ở nhiệt độ thường Trong thực tế, người ta không sunfo hóa trực tiếp bằng H2SO4

đặc mà hay dựng phản ứng sunfoclo hóa hoặc sunfo oxy hóa

 Phản ứng oxy hóa

Ở nhiệt độ thường, O2 và những chất oxy hóa khác kể cả những chất oxy hóa mạnh như axit cromic và kali pemanganat đều không tác dụng với iso-butan

Ở nhiệt độ cao, iso-butan bốc cháy trong không khí tạo CO2 và H2O, toả nhiều nhiệt và phát sáng:

Trong những điều kiện thích hợp, có thể thực hiện phản ứng Oxy hóa butan bằng Oxy không khí hoặc Oxy kỹ thuật thu được những hợp chất hữu cơ

Iso-có chứa O2 như ancol, aldehyt, axit cacboxylic,…

c Ứng dụng

Izo-butan là nguyên liệu quan trọng trong quá trình tổng hợp hữu cơ

hóa dầu như để sản xuất MTBE, cao su tổng hợp, sản xuất xăng alkylat

V.1.2 Propylen

a Tính chất vật lý [9]

Công thức phân tử: C3H8

Công thức cấu tạo: CH2= C H – C H3

Propylen là chất khí, không tan trong nước, trong dầu mỡ, dung dịch Amoni đồng cũng như các chất lỏng phân cực như Ete, Etanol, Axeton… Nhưng tan tốt trong nhiều sản phẩm hoá dầu Propylen là chất khí dễ cháy nổ, không màu, không mùi

Bảng 3 Một số thông số vật lý của propylene

Liên kết π ở nối đôi của ankan kém bền vững nên trong phản ứng dễ bị đứt

ra để tạo thành liên kết σ với các nguyên tử khác Vì thế liên kết đôi C=C là trung tâm phản ứng gây ra những phản ứng hóa học đặc trưng cho anken như phản ứng cộng,phản ứng trùng hợp và phản ứng oxi hóa

 Phản ứng cộng Hydro (Hydro hóa)

Khi có mặt của chất xúc tác Ni, Pt, Pd, cùng với nhiệt độ thích hợp thì Propylencộng Hidro vào nối đôi tạo thành Propan, phản ứng tỏa nhiệt:

CH 3 CH CH 2 H 2 xt, to CH

3 CH 2 CH3.

 Phản ứng cộng Halogen (Halogen hóa)

Clo và Brom dễ cộng hợp với Propylen để tạo thành dẫn xuất đihalogen không màu, do tính chất làm mất màu dung dịch Clo (Brom) nên người ta

thường dùng dung dịch nước Clo (brom) để nhận biết anken:

Propylen cũng như các Hydrocacbon khác khi cháy tạo thành CO2, H2O và tỏa nhiều nhiệt:

Xúc tác cho quá trình này là muối, phức kim loại chuyển tiếp như Mo, V,

W, Ti…trong đó sử dụng phổ biến nhất là phức của Mo như molypden

naphtenat Nồng độ xúc tác khoảng 200 – 500 ppm trong dung dịch chứa 55% tert-butyl hydroperoxyt và 45% tert-butanol Nồng độ nước phải thấp hơn 0.5%

Sự có mặt của xúc tác molypden naphtenat hạn chế các phản ứng phụ, do vậy có thể giảm tỷ lệ propylene sử dụng

Epoxy hoá Propylen

Propylen Oxyt

H2O

H2

Hình 6 Các quá trình xảy ra

V.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

a Nhiệt độ

Phản ứng epoxy hóa là phản ứng bất thuận nghịch, tỏa nhiệt mạnh nên ở nhiệt độ cao sẽ không có lợi cho quá trình Tuy nhiên nếu nhiệt độ thấp quá cũng sẽ gây bất lợi cho quá trình vì khi đó phản ứng sẽ có độ chuyển hóa thấp

Để phản ứng xảy ra với độ chuyển hóa cao thì nhiệt độ của phản ứng được duy trì ở 100 – 130oC

Ngoài ra, sự có mặt của xúc tác molypden naphtenat hạn chế các phản ứng phụ, do vậy có thể giảm tỷ lệ propylene sử dụng

V.5 Sơ đồ công nghệ của quá trình (Hình 7)

V.6 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Iso-butan nguyên liệu cùng với lượng iso-butan tuần hoàn và oxy kỹ thuật hoặc không khí lỏng được gia nhiệt rồi đưa vào thiết bị oxy hóa (1) Thiết bị oxy hóa làm việc ở nhiệt độ 95-150oC, áp suất 2075-5535 kPa Tại đây iso-butan bị oxy hóa tạo thành tert-butyl hydroperoxyt (TBHP) và tert-butanol (TBA) với độ chuyển hóa iso-butan là 20-30% và độ chọn lọc tert-butyl hydroperoxyt là 60-80%, độ chọn lọc của tert-butanol là 20-40% Quá trình chuyển hóa có thể được tăng lên để nâng cao độ chọn lọc tert-butyl hydroperoxyt bằng cách tăng nhiệt

độ và thời gian phản ứng Iso-butan dư và một phần tert-butanol được tách ra từ sản phẩm và tuần hoàn lại dòng iso-butan ban đầu.

hydroperoxyt và 45% tert-butanol Nồng độ của nước không quá 0.5%

Thiết bị epoxy hóa (2) làm việc ở nhiệt độ 100-130oC, áp suất 1480-3550 kPa và thời gian lưu khoảng 2 giờ để chuyển hóa trên 95% hydroperoxyt Độ chọn lọc để tạo propylene oxyt sẽ đạt 95-98% theo tert-butyl hydroperoxyt và 97-98% theo propylene Các sản phẩm phụ của quá trình là propylene glycol, methyl formate, propylene dimer Các sản phẩm phụ này khó loại bỏ khỏi quá trình sản xuất propylene oxyt Sự có mặt của axit như axit cacboyxylic sẽ làm giảm độ chọn lọc của sản phẩm Thiết bị phản ứng được thiết kế dạng ống, theo kiểu nằm ngang

Các phản ứng xảy ra:

Sản phẩm đỉnh của tháp chưng (4) sau khi ngưng tụ, được bốc hơi thu được propan và propylene ở đỉnh được đưa sang tháp tách propan (6), còn dưới đáy thu được propylene oxyt và các hợp chất hữu cơ khác một phần được tuần hoàn lại và phần lớn được bơm sang thiết bị tách propylene oxyt nhờ bơm (13) Tại đây propylene oxyt và các hợp chất nhẹ được tách ra ở đỉnh và được bơm sang thiết tinh chế propylene oxyt Dưới đáy của tháp tách propylene oxyt thu được tert-butanol và các hợp chất nặng được đưa sang thiết bị tinh chế tert-butanol.Sau quá trình tinh chế tert-butanol thu được tert-butanol tinh khiết ở đỉnh, còn dưới đáy thu được tert-butyl hydroperoxyt, các hợp chất nặng và một phần tert-butanol được bơm hồi lưu lại thiết bị Epoxy hóa.

PHẦN II MÔ PHỎNG THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

PROPYLEN OXYT TỪ PROPYLEN

I Tổng quan về mô phỏng

I.1 Giới thiệu về mô phỏng

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn các sản phẩm về số lượng và chất lượng, chúng ta không ngừng cải tiến về công nghệ và phương thức sản xuất Vì vậy các công trình nghiên cứu khoa học, các dự án thiết kế được tiến hành,và cùng với sự phát triển vượt bậc của ngành công nghệ thông tin, các lập trình viên đã cho ra đời các phần mềm mô phỏng

Trước đây để lên kế hoạch cho một dự án đòi hỏi cần nhiều thời gian, và khả năng thực hiện đồ án khó khăn Nhưng khi các phần mềm mô phỏng ra đời, thì công việc trở nên nhẹ nhàng đi rất nhiều, chúng ta có thể mô phỏng hoạt động của nhà máy trong các chế độ vận hành khác nhau, thay đổi các thông số làm việc của bất kì đơn vị hoạt động nào mà không ảnh hưởng đến quá trình hoạt động chung của nhà máy Ngoài ra, với những tính năng của các phần mềm

mô phỏng ta có thể thiết kế được các dự án khác nhau, tìm được các phương án tối ưu, nhanh, cho kết quả khả quan và đạt hiệu quả kinh tế, quan trọng hơn nữa

là áp dụng được cho hầu hết các lĩnh vực của ngành dầu khí và các ngành công nghệ hóa học, đảm bảo được tính khả thi cho những kế hoạch lớn sẽ được thực hiện trong tương lai

Một số phần mềm mô phỏng: Simsci ( PRO//II ), Hyprotech ( HYSIM, HYSYS, HTFS, STX/ACX, BDK ), Bryan research & engineering ( PROSIM, TSWEET ), Winsim ( DESIGN II for Windows ), IDEAS Simulation, Simulator

42, RSI, Chemstation, Unisim

I.2 Giới thiệu phần mềm Unisim [12]

Unisim là phần mềm chuyên dụng dựng để tính toán và mô phỏng công nghệ được dùng cho chế biến dầu, khí, hoá chất và các quá trình khác

Unisim là sản phẩm của công ty Honeywell – Mỹ thuộc tập đoàn UOP Là một phần mềm có khả năng tính toán đa dạng, cho kết quả có độ chính xác cao, đồng thời cung cấp nhiều thuật toán sử dụng, trợ giúp trong quá trình tính toán công nghệ, khảo sát các thông số trong quá trình thiết kế nhà máy Ngoài thư viện có sẳn, Unisim cho phép người sử dụng tạo các thư viện riêng rất thuận lợi cho việc sử dụng Ngoài ra Unisim còn có khả năng tự động tính toán các thông

số còn lại nếu thiết lập đầy đủ thông tin Đây chính là điểm mạnh của Unisim giúp người sử dụng tránh những sai sót và đồng thời có thể sử dụng những dữ liệu ban đầu khác nhau

Unisim được thiết kế sử dụng cho hai trạng thái mô phỏng:

 Trạng thái tĩnh, sử dụng thiết kế công nghệ cho một quá trình

 Trạng thái động, mô phỏng thiết bị hay quy trình ở trạng thái đang vận hành liên tục, khảo sát sự thay đổi các đáp ứng của hệ thống theo sự thay đổi của vài hệ thống

II Mô phỏng công nghệ

Quá trình sản xuất gồm 2 cụm: Cụm phản ứng và cụm tinh chế sản phẩm

 Cụm phản ứng: Có 3 loại phản ứng Oxy hóa, Epoxy hóa và Thủy phân Trong đó phản ứng chính là Epoxy hóa propylene bằng tert-butyl hydroperoxyt lấy từ quá trình oxy hóa để cho ra propylene oxyt

 Cụm tinh chế sản phẩm: Có 6 tháp chưng để tách và tinh chế các sản phẩm

Ngoài ra quá trình còn sử dụng các loại thiết bị khác như: Thiết bị trao đổi nhiệt, Mixer, Tee, Thiết bị tách các cấu tử, Bơm, Van

Sản phẩm chính của quá trình là Propylen oxyt và tert-butanol Ngoài ra quá trình còn cho sản phẩm phụ là Propylen glycol

II.1 Số liệu ban đầu [2]

o Năng suất: 500000 tấn/năm

o Thời gian làm việc của nhà máy trong một năm là: 8000 giờ

Để thu được 1 tấn Propylen oxyt (90%) và 2,160 (kg) tert-butanol trong một năm thì cần:

II.2 Quá trình mô phỏng

 Nhập vào các cấu tử Oxy, Nitơ, Nước, propan, propylen, propylen oxyt, propylen glycol, n-butan, iso-butan, tert-butanol, tert-butyl hydroperoxyt.

 Chọn hệ nhiệt động cho quá trình là NRTL Sở dĩ chọn hệ nhiệt NRTL là vì các cấu tử trong nhập vào có pha lỏng lẫn pha hơi và các phản ứng

trong toàn quá trình vừa xảy ra pha lỏng vừa xảy ra ở pha hơi nên chọn hệ nhiệt

động NRTL là hợp lý Trong hệ nhiệt động NRTL thì các phản ưng xảy ra

thuận lợi

 Vào môi trường mô phỏng, tạo các dòng nguyên liệu:

• Oxy kỹ thuật với thành phần 95% Oxy, 5% Nitơ Ở điều kiện thường (25oC, 1atm) có lưu lượng 1500 kmol/h

• Iso-butan với thành phần 95% Iso-butan, 5% n-butan Ở điều kiện thường, có lưu lượng 106250 kg/h

• Propylen với thành phần propylene 93%, propan 7% Ở điều kiện thường,

có lưu lượng 48750 kg/h

 Khai báo các phản ứng xảy ra trong quá trình:

• Phản ứng Oxy hóa: Chọn loại phản ứng là Conversion Reactor.

Quá trình oxy hóa Iso-butan bằng Oxy cho 2 sản phẩm:

Hình 8.Giao diện hệ số tỷ lượng cho phản ứng

Độ chuyển hóa của Iso-butan để tạo TBA là 6 % [10]

o Phản ứng 2: Cho sản phẩm là tertb-butyl hydroperoxyt (TBHP)

Khai báo các hệ số tỷ lượng cho phản ứng

Hình 9.Giao diện hệ số tỷ lượng cho phản ứng

Độ chuyển hóa của Iso-butan để tạo TBHP là 24 % [10]

 Trình tự xảy ra phản ứng:

- Trong giao diện khai báo phản ứng chọn Ranking.

- Chọn kiểu phản ứng là phản ứng nối tiếp

- Chọn thứ tự phản ứng cho phản ứng 1 và phản ứng 2

• Phản ứng Epoxy hóa: Chọn loại phản ứng là Conversion Reactor.

Khai báo các hệ số tỷ lượng cho phản ứng

Hình 10.Giao diện hệ số tỷ lượng cho phản ứng

Độ chuyển hóa của TBHP để tạo Propylen oxyt là 95% [10]

• Phản ứng thủy phân: Chọn loại phản ứng là Kinetic Reaction, thiết bị phản ứng loại CSTR.

Khai báo các hệ số tỷ lượng cho phản ứng

Hình 11.Giao diện hệ số tỷ lượng cho phản ứng

Kinetic của phản ứng: A = 1.7e13; E = 75362 kJ/kmol [1]

Sau khi khai báo xong các phản ứng, ta liên kết các phản ứng vào hệ nhiệt động (Add to FP).

 Thiết lập các thiết bị phản ứng

• Thiết bị phản ứng Oxy hóa

Thiết bị này làm việc ở nhiệt độ 95-150oC, áp suất 2075-5535 kPa 800psi) [10]

(300-Trong thiết bị này xảy ra 2 phản ứng nối tiếp nhau cho ra 2 sản phẩm TBA

và TBHP

Sản phẩm thu được sau phản ứng chủ yếu ở pha lỏng

Kết quả phản ứng thu được độ chuyển hóa để tạo TBA là 6%, tạo TBHP là 12.09% [Phụ lục 1]

• Thiết bị phản ứng Epoxy hóa

Thiết bị được thiết kế có dạng ống, nằm ngang

Thiết bị làm việc ở điều kiện nhiệt độ 100-130oC, áp suất 1480-3550 kPa (215-515 psi), thời gian phản ứng trong thiết bị khoảng 2 giờ [10]

Sản phẩm thu được sau phản ứng chủ yếu ở pha khí

Phản ứng đạt độ chuyển hóa 95%

• Thiết bị phản ứng Thủy phân

Thiết bị dạng thùng khuấy liên tục có thể tích 8 m3 và độ điền đầy là 85% Thiết bị làm việc ở điều kiện thường, đẳng nhiệt

Kết quả phản ứng đạt được độ chuyển hóa 90.92% [Phụ lục 2]

•Thiết lập tháp tách riêng biệt các thành phần nặng và nhẹ thu được từ cụm phản ứng Thiết bị này là tháp chưng luyện hoàn toàn có hồi lưu đỉnh (condenser) và đun sôi đáy tháp (reboiler) Tháp làm việc ở điều kiện áp suất tại đỉnh tháp là 20 bar, đáy tháp là 23 bar

Sử dụng công cụ Short Cut Distillation để tính các thông số cơ bản cho tháp T-101 Nhập các thông số áp suất đáy 2300 kPa, áp suất đỉnh 2000 kPa,

thành phần cần thu được ở đỉnh propylene, propan là 99% và đáy tháp PO, TBA, TBHP là 99%, chỉ số hồi lưu là 10 cho Short Cut Distillation Thu được kết quả: số đĩa của tháp là 12 đĩa, đĩa tiếp liệu là đĩa số 5, nhiệt độ tại đỉnh tháp

là 49oC, đáy tháp là 174oC, chỉ số hồi lưu là 1 [Phụ lục 3]

Nhập các số liệu thu được ở trên cho tháp chưng T-101 Kết quả thu được sau khi chưng ở đỉnh chủ yếu là propylene 98.7% và propan 1.1% và một lượng nhỏ n-butan, nito, ở đáy tháp thu được các sản phẩm nặng PO 31.5%, TBA 65.9%, TBHP 2,1%, còn lại là n-butan 0.5%

•Sản phẩm đỉnh của tháp chưng T-101 sẽ được đưa đến tháp tách propan T-102 để tách propan ra khỏi propylen Tháp tách propan là tháp chưng luyện hoàn toàn có hồi lưu đỉnh và đun sôi đáy, tháp làm việc ở điều kiện áp suất tại đỉnh tháp là 1 atm, tại đáy là 130 kPa

Sử dụng Short Cut Distillation để tính toán các thông số cho tháp T-102 Nhập các thông số áp suất đáy 101.3 kPa, áp suất đỉnh 130 kPa, thành phần cần thu được ở đỉnh propylene là 99% và đáy tháp Propan là 99%, chỉ số hồi lưu là

30 cho Short Cut Distillation Kết quả nhận được sau khi tính toán: số đĩa của tháp là 88 đĩa, đĩa tiếp liệu là đĩa số 12, chỉ số hồi lưu là 30, nhiệt độ tại đỉnh tháp là -55oC, tại đáy tháp là -34oC.[Phụ lục 4]

Nhập các số liệu trên cho tháp chưng tách propylene Kết quả thu được ở đỉnh là propylene 99% được tuần hoàn lại cùng với lượng nguyên liệu ban đầu

để đưa vào thiết bị Epoxy hóa, ở đáy là propan 66.8%, n-butan 33%

• Sản phẩm đáy của tháp chưng 101 được đưa sang thiết bị tách PO

T-103 Tháp tách PO là tháp chưng luyện hoàn toàn có hồi lưu đỉnh và đun sôi đáy, tháp làm việc ở điều kiện áp suất tại đỉnh là 10 bar, tại đáy là 12 bar

Sử dụng Short Cut Distillation để tính toán các thông số cho tháp T-103 Nhập các thông số áp suất đáy 1200 kPa, áp suất đỉnh 1000 kPa, thành phần cần thu được ở đỉnh PO là 99% và đáy tháp TBA, TBHP là 99%, chỉ số hồi lưu là

10 cho Short Cut Distillation Kết quả nhận được sau tính toán: số đĩa là 17 đĩa, đĩa tiếp liệu là đĩa thứ 4, nhiệt độ tại đỉnh tháp là 135oC, tại đáy là 208oC, chỉ số hồi lưu là 10 [Phụ lục 5]

Nhập các số liệu trên cho tháp tách PO Kết quả thu được ở đỉnh tháp là PO 97.8%, ở đáy tháp có TBA 96.4%, TBHP 3%.

• Sản phẩm đỉnh được đưa đến thiết bị tinh chế PO T-104 Tháp tinh chế

PO là tháp chưng luyện một phần có hồi lưu đỉnh và đun sôi đáy Tháp làm việc

ở áp suất đỉnh là 200 kPa, tại đáy là 300 kPa

Sử dụng Short Cut Distillation để tính toán các thông số cho tháp T-104 Nhập các thông số áp suất đáy 300 kPa, áp suất đỉnh 200 kPa, thành phần cần thu được ở đỉnh PO là 98% và đáy tháp TBA là 99%, chỉ số hồi lưu là 10 cho Short Cut Distillation Kết quả nhận được sau tinh toán: số đĩa là 16 đĩa, đĩa nạp liệu là đĩa thứ 2, nhiệt độ tại đỉnh tháp là 55oC, tại đáy tháp là 113oC, chỉ số hồi lưu là 10 [Phụ lục 6]

Nhập các thông số trên cho tháp chưng Kết quả nhân được ở đỉnh tháp PO thu được ở pha lỏng có độ tinh khiết 98%, ở đáy tháp thu được TBA 99,8%

• Dòng TBA thu được ở tháp T-104 được trộn với dòng sản phẩm đáy của tháp tách PO rồi đưa đến thiết bị tinh chế TBA T-105 Tháp tinh chế TBA là tháp chưng luyện hoàn toàn có hồi lưu đỉnh và đun sôi đáy, tháp làm việc ở điều kiện áp suất tại đỉnh là 101,3 kPa, tại đáy là 120 kPa

Sử dụng Short Cut Distillation để tính toán các thông số cho tháp T-105 Nhập các thông số áp suất đáy 101.3 kPa, áp suất đỉnh 120 kPa, thành phần cần thu được ở đỉnh TBA là 99% và đáy tháp TBHP là 99%, chỉ số hồi lưu là 10 cho Short Cut Distillation Kết quả nhận được sau tính toán: số đĩa là 17 đĩa, đĩa nạp liệu là đĩa thứ 4, nhiệt độ tại đỉnh tháp là 83oC, tại đáy là 116oC, chỉ số hồi lưu là 10 [Phụ lục 7]

Nhập các số liệu trên cho tháp, được kết quả: ở đỉnh tháp thu được TBA có

độ tinh khiết là 99.2%, ở đáy tháp ta thu được chủ yếu là TBHP 99.6% được đưa tuần hoàn trở lại thiết bị Epoxy hóa

• Sản phẩm của quá trình thủy phân PO được đưa sang tháp chưng luyện hoàn toàn có hồi lưu đỉnh và đun sôi đáy T-106 để tách propylene glycol Tháp làm việc ở điều kiện áp suất tại đỉnh tháp là 101,3 kPa, tại đáy tháp là 120 kPa

Sử dụng Short Cut Distillation để tính toán các thông số cho tháp T-106 Nhập các thông số áp suất đáy 101.3 kPa, áp suất đỉnh 120 kPa, thành phần cần

thu được ở đỉnh nước là 99% và đáy tháp PG là 99%, chỉ số hồi lưu là 1 cho Short Cut Distillation Kết quả nhận được sau tính toán: số đĩa là 8 đĩa, đĩa nạp liệu là đĩa thứ 2, nhiệt độ tại đỉnh tháp là 100oC, tại đáy là 193oC, chỉ số hồi lưu

là 1 [Phụ lục 8]

Nhập các số liệu trên cho tháp, được kết quả: ở đỉnh tháp thu được chủ yếu

là nước 94.74%, ở đáy thu được chủ yếu là propylene glycol

• Các máy nén được dựng để nén hỗn hợp khí đến áp suất theo yêu cầu

• Các bồn chứa được sử dụng để chứa các sản phẩm thu được Bồn chứa có kiểu hình trụ hoặc hình cầu

• Component splitter là thiết bị dựng để tách riêng biệt cấu tử Iso-butan bằng phương pháp hấp phụ Sử dụng than hoạt tính để hấp phụ Iso-butan

 Các công cụ Logical

• Recycle

Các Recycle được sử dụng trong quá trình để tuần hoàn lại những sản phẩm có thể tái sử dụng Do đó có thể tận dụng tối ưu nguồn nguyên liệu và các sản phẩm của quá trình Vì vậy quá trình sẽ tốn ít nguyên liệu nhất, hiệu suất sẽ cao nhất và đạt được hiệu quả kinh tế cao

• Short Cut Distillation

Short Cut Distillation là công cụ được sử dụng để tính toán các thông số cơ bản cho tháp chưng

 Kết quả sơ đồ mô phỏng

Lưu trình toàn bộ quá trình sản xuất propylen oxyt từ propylene được đưa

ra trong hình 12

Hình 12 PFD sản xuất PO từ propylen

II.3 Thuyết minh sơ đồ mô phỏng quá trình sản xuất PO từ Propylen.

Iso-butan nguyên liệu và oxy kỹ thuật ở điều kiện thường (25oC, 1atm) được trộn với nhau trong thiết bị khuấy trộn Mix-100 Hỗn hợp sau khi trộn (FEED1) được đưa đến thiết bị trao đổi nhiệt E-100 sau đó đưa đến máy nén K-

100 để nén hỗn hợp đến áp suất 40 bar Khi đó nhiệt độ hỗn hợp tăng lên đến

180oC Vì vậy hỗn hợp sau khi ra khỏi máy nén được làm lạnh về nhiệt độ phản ứng Oxy hóa (120oC) bằng thiết bị trao đổi nhiệt E-101 Hỗn hợp ra khỏi E-101 được đưa vào thiết bị oxy hóa Tại đây xảy ra quá trình oxy hóa iso-butan thành TBHP và một phần TBA

độ 120oC bằng thiết bị trao đổi nhiệt E-103 rồi đưa đến thiết bị khuấy trộn 102.

Mix-Propylen nguyên liệu được trộn với propylene hồi lưu ở Mix-101 rồi đưa sang máy nén K-101.Tại đây propylene được nén đến áp suất 2.5 bar sau đó đưa đến thiết bị trao đổi nhiệt E-102 để tăng nhiệt độ propylene đến 120oC rồi đưa đến Mix-102

Hỗn hợp ra khỏi Mix-102 được đưa vào thiết bị Epoxy hóa Thiết bị làm việc ở điều kiện 120oC, 2.5 bar nên đảm bảo hỗn hợp phản ứng ở pha khí Tại đây xảy ra quá trình Epoxy hóa propylene bởi TBHP để tạo PO và TBA

PO thu được có một phần nhỏ bị thủy phân bởi nước tạo PG Còn phần lớn được đưa đến tháp chưng T-101 cùng với hỗn hợp sau phản ứng

Tại tháp chưng T-101 thu được sau khi chưng ở đỉnh chủ yếu là propylene

và propan và một lượng nhỏ n-butan, nitơ, ở đáy tháp thu được các sản phẩm nặng PO, TBA, TBHP, còn lại là n-butan

Sản phẩm đỉnh của tháp chưng 101 sẽ được đưa đến tháp tách propan

T-102 để tách propan ra khỏi propylen Tại đây thu được ở đỉnh là propylene được

đưa đến thiết bị trao đổi nhiệt để tăng nhiệt độ đến 25oC rồi tuần hoàn lại

Mix-101 rồi cùng với lượng nguyên liệu ban đầu để đưa vào thiết bị Epoxy hóa, ở đáy là propan, n-butan

Sản phẩm đáy của tháp chưng T-101 được đưa sang thiết bị tách PO T-103 Tại đây thu được ở đỉnh tháp là PO, ở đáy tháp có TBA, TBHP

Sản phẩm đỉnh của T-103 được đưa đến thiết bị tinh chế PO T-104 Tại đây thu được PO ở đỉnh tháp, ở đáy tháp thu được TBA

Dòng TBA thu được ở tháp T-104 được trộn với dòng sản phẩm đáy của tháp tách PO rồi đưa đến thiết bị tinh chế TBA T-105 Tại đây thu được ở đỉnh tháp thu được TBA, ở đáy tháp thu được TBHP được bơm P-101 bơm tuần hoàn trở lại Mix-102 rồi đưa đến thiết bị Epoxy hóa

PHẦN III TÍNH TOÁN

I Tính toán cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng

I.1 Thiết bị Oxy hóa

Hình 13 Sơ đồ của thiết bị Oxy hóa

 Cân bằng vật chất cho thiết bị Oxy hóa

Dòng vào thiết bị phản ứng gồm (to Oxyhoa): iso-butan 88.22%, n-butan 0.56% , Oxy 10.55%, Nito 0.68%

Dòng ra sau phản ứng gồm ( liq1): iso-butan 83.87%, tert-butanol 5.92%,

tert-butyl hydroperoxyt 8.84%, Nito 0.62%, n-butan 0.76%; vap1 có lưu lượng

Bảng 4 Kết quả cân bằng vật chất của thiết bị Oxy hóa

Theo kết quả nhận được thì phản ứng xảy ra ở pha lỏng, sản phẩm thu được toàn bộ ở pha lỏng Sở dĩ phản ứng xảy ra ở pha lỏng vì phản ứng được thực hiện ở điều kiện áp suất cao (40 bar) Ở điều kiện này thì hổn hợp phản ứng được giữ ở pha lỏng và sản phẩm thu được cũng chỉ ở pha lỏng

 Cân bằng năng lượng cho thiết bị Oxy hóa

Năng lượng đi vào thiết bị gồm Qto Oxh, Q1

Năng lượng ra khỏi thiết bị gồm Qliq1, Qvap1

Phương trình cân bằng năng lượng

∑ Q1 vào = ∑ Q1 ra (kJ/h)

Qto Oxh + QQ1 = Qliq1 + Qvap1.Kết quả cân bằng năng lượng được Unisim tính ở bảng 5

Bảng 5 Kết quả cân bằng năng lượng của thiết bị Oxy hóa

I.2 Thiết bị Epoxy hoá