Thuyết trình công nghệ hóa dầu

Công ngh hóa d u ệ ầ

CHƯƠNG III : T NG H P METHANOL TRÊN C S OXYT CACBONỔ Ợ Ơ Ở

Trong nh ng năm g n đây,các ph n ng t ng h p h u c trên c s oxyt cacbon đ ữ ầ ả ứ ổ ợ ữ ơ ơ ở ượ c phát tri n ể

r ng rãi trong công nghi p.Có nhi u lo i ph n ng t ng h p,tuy nhiên lo i ph n ng đ ộ ệ ề ạ ả ứ ổ ợ ạ ả ứ ượ ử c s

d ng nhi u nh t là:  ụ ề ấ

◦ T ng h p t oxyt cacbon và hydro nh m đi u ch hydrocacbon m ch th ng và r ổ ợ ừ ằ ề ế ạ ẳ ượ u m ch ạ

th ng   ẳ

◦ Các quá trình t ng h p các h p ch t ch a oxy: hydrofocmyl hóa, cacboxyl hóa là nh ng giai đo n ổ ợ ợ ấ ứ ữ ạ quan tr ng đ đi u ch hàng lo t aldehyt, acid cacboxylic và các s n ph m chuy n hóa c a ọ ể ề ế ạ ả ẩ ể ủ

chúng (nh r ư ượ u, ester và các ch t khác) ấ

Trong t ươ ng lai các quá trình này ch c ch n s còn phát tri n m nh vì s thi u h t d u m và ắ ắ ẽ ể ạ ự ế ụ ầ ỏ

kh năng t ng h p t nguyên li u ban đ u là than đá ả ổ ợ ừ ệ ầ

Trong t t c các s n ph m t ng h p trên c s oxyt cacbon, rấ ả ả ẩ ổ ợ ơ ở ượu Methanol

được quan tâm hàng đ u b i vì hàng lo t ng d ng to l n c a nó.ầ ở ạ ứ ụ ớ ủ

 S n l ả ượ ng c a Methanol hàng năm tăng 10%: năm 1988 là 19 tri u t n, năm 1989 là 21 tri u t n ủ ệ ấ ệ ấ

Công ngh hóa d u ệ ầ

I TÍNH CH T C A METHANOL Ấ Ủ

◦ Là ch t l ng không màu, có tính đ c cao, tan trong n ấ ỏ ộ ướ c, r ượ u, benzen,

dung môi h u c và m t s ch t vô c , ít tan trong ch t béo và d u ữ ơ ộ ố ấ ơ ấ ầ

◦ Nhi t đ sôi : 65,5°C ệ ộ

◦ Nhi t đ đóng r n : -97°C ệ ộ ắ

◦ Nhi t đ b c cháy : 470°C ệ ộ ố

◦ Là ch t d cháy, t o h n h p n v i không khí v i hàm l ấ ễ ạ ỗ ợ ổ ớ ớ ượ ng

6 – 34,7% th tích ể

◦ R t đ c cho s c kh e con ng ấ ộ ứ ỏ ườ ớ ượ i, v i l ng 10ml có th gây t vong ể ử

◦ H p ch t đ u tiên trong dãy đ ng đ ng r ợ ấ ầ ồ ẳ ượ u no đ n ch c, hóa tính ơ ứ

c a nó đ ủ ượ c quy t đ nh b i nhóm –OH ế ị ở

Công ngh hóa d u ệ ầ

II NG D NG C A METHANOL :Ứ Ụ Ủ

◦ Là m t trong nh ng ngu n nguyên li u hóa h c ban đ u quan tr ng.ộ ữ ồ ệ ọ ầ ọ

◦ Kho ng 85% lả ượng methanol s n xu t đả ấ ượ ửc s dùng cho công nghi p hóa d u ệ ầ

nh :ư

 S n xu t formaldehytd, chi m đ n 40%.ả ấ ế ế

 S n xu t MTBE.ả ấ

 S n xu t acid axetic, chi m 9%.ả ấ ế

 S n xu t metyl metacrylat, dimetyl terephtalat,…ả ấ

 S n xu t xăng và olefinả ấ .

◦ Ngoài ra Methanol còn dùng làm dung môi cho công nghi p pha ch s n, m c in, ệ ế ơ ự

đượ ử ục s d ng cho m c đích năng lụ ượng,cho các h th ng làm l nh,làm ch t ch ng ệ ố ạ ấ ố đông.Đượ ử ục s d ng đ b o v các để ả ệ ường ng d n khí t nhiên, làm tác nhân h p ố ẫ ự ấ

ph trong các thi t b làm s ch khí đ lo i b CO2,H2S nhi t đ th p.ụ ế ị ạ ể ạ ỏ ở ệ ộ ấ

Công ngh hóa d u ệ ầ

III S N XU T METHANOL :Ả Ấ

Hi n nay, methanol đệ ượ ảc s n xu t ch y u t khí t ng h p, các khí t ng h p có ấ ủ ế ừ ổ ợ ổ ợ

th đi t khí t nhiên, naphta, d u đ t n ng, than … Tuy nhiên khí t ng h p ch ể ừ ự ầ ố ặ ổ ợ ủ

y u đế ượ ử ục s d ng là khí t nhiên.ự

1.Các ph n ng c a quá trình:ả ứ ủ

Các ph n ng hình thành Methanol t khí t ng h p g m : ả ứ ừ ổ ợ ồ

CO + 2H2  CH3OH H300k= -90,77 KJ/mol (1)Δ CO2 + 3H2  CH3OH + H2O H300k= -49,16 KJ/mol (2)Δ CO2 + H2  CO + H2 H300k= 41,61 KJ/mol (3)Δ

CO t o ra t ph n ng (3) s ti p t c tham gian vào ph n ng t o ạ ừ ả ứ ẽ ế ụ ả ứ ạ Methanol theo ph n ng (1)ả ứ

Ngoài ra còn có các ph n ng ph nh :ả ứ ụ ư

CO +3H2  CH4 + H2O CO2 + 4H2  CH4 + H2O

n CO + (2n+1) H2  CnH2n+1OH + ( n-1) H2O

2 CO + 4H2 CH3OCH3 + H2O

Công ngh hóa d u ệ ầ

Đ ng th i MeOH t o thành l i ti p t c chuy n hóa th c p : ồ ờ ạ ạ ế ụ ể ứ ấ

2 CH3OH  CH3OCH3 +H2O CH3OH + H2  CH4 + H2O CH3OH + nCO + 2nH2  CH3(CH2)nOH + nH2O

2 Các y u t nh h ế ố ả ưở ng :

2.1 Nhi t đ : ệ ộ

-Ph n ng ti n hành thu n l i nhi t đ th p và áp su t cao ả ứ ế ậ ợ ở ệ ộ ấ ấ

-N u tăng nhi t đ thì cân b ng chuy n d ch v phía phân ly ế ệ ộ ằ ể ị ề MeOH, hi u su t quá trình gi m ệ ấ ả

-N u nhi t đ quá th p thì xúc tác không có ho t tính do đó ế ệ ộ ấ ạ trong th c t v n ph i dùng nhi t đ sao cho xúc tác có ho t ự ế ẫ ả ệ ộ ạ tính

Công ngh hóa d u ệ ầ

3 lo i : ạ

Công ngh hóa d u ệ ầ

2.3 Hi u su t chuy n hóa c a quá trình – th i gian ti p xúc :ệ ấ ể ủ ờ ế

Càng g n đ chuy n hóa cân b ng thì năng su t t o MeOH càng gi m ầ ộ ể ằ ấ ạ ả

do đ ch n l c gi m.Vì v y đ chuy n hóa th c t ch đ t 15 – 20% ộ ọ ọ ả ậ ộ ể ự ế ỉ ạ trong 10-40 giây khi các ch t ph n ng ti p xúc nhau.ấ ả ứ ế

2.4 Xúc tác :

2.4.1 Xúc tác cho quá trình t ng h p MeOH áp su t cao :ổ ợ ở ấ Xúc tác đ u tiên s d ng là ZnO_Cr2O3, làm vi c áp su t 25-35 MPa, ầ ử ụ ệ ở ấ nhi t đ : 300 - 450°C.Lo i xúc tác này b n nhi t, ít b ng đ c, có đ n ệ ộ ạ ề ệ ị ộ ộ ộ ổ

đ nh cao v i các h p ch t l u hu nh và clo.ị ớ ợ ấ ư ỳ Tuy nhiên,không có tính kinh t nên m t th h xúc tác m i có ch a đ ng ra ế ộ ế ệ ớ ứ ồ

đ i v i đ ho t đ ng cao h n và đ ch n l c t t h n.Xong v i nh ng ờ ớ ộ ạ ộ ơ ộ ọ ọ ố ơ ớ ữ

nhược đi m t đi u ki n làm vi c mà phể ừ ề ệ ệ ương pháp t ng h p MeOH áp ổ ợ ở

su t cao đã ng ng ho t đ ng năm 1980.ấ ừ ạ ộ 2.4.2 Xúc tác cho quá trình t ng h p MeOH áp su t th p :ổ ợ ở ấ ấ Xúc tác đ u tiên s d ng trong công nghi p là lCl vào năm 1966.ầ ử ụ ệ

Công ngh hóa d u ệ ầ

Xúc tác lCl g m 2 thành ph n chính là CuO và ZnO thì còn có m t s ph ồ ầ ộ ố ụ gia nh : Al2O3 , Cr2O3 …ư

Làm vi c nhi t đ 220 - 230°C và áp su t 5MPa.ệ ở ệ ộ ấ Xúc tác này có đ ch n l c cao h n,s n ph m có đ tinh khi t đ t đ n ộ ọ ọ ơ ả ẩ ộ ế ạ ế 99,5%, đ ng th i h n ch và có th lo i b hoàn toàn các s n ph m ph ồ ờ ạ ế ể ạ ỏ ả ẩ ụ 2.5 T s gi a CO và H2 :ỷ ố ữ

T s CO : H2 ph thu c vào xúc tác s d ng.ỷ ố ụ ộ ử ụ

V i xúc tác ZnO _Cr2O3 , t s CO : H2 = 1:2ớ ỷ ố

V i xúc tác đ ng, , t s CO : H2 = 1 : 5ớ ồ ỷ ố

3 C ch :ơ ế

Đ u th p niên 1980, vi c nghiên c u c ch h u h t d a trên c s hydro ầ ậ ệ ứ ơ ế ầ ế ự ơ ở hóa CO thành MeOH…

C ch c a ph n ng có th đơ ế ủ ả ứ ể ược bi u di n nh sau :ể ễ ư

K + CO  KC=O + H2  KCHOH + H2  K + CH3OH

V i K là trung tâm ho t đ ng.ớ ạ ộ

Công ngh hóa d u ệ ầ

IV Các thi t b ph n ng t ng h p Methanol :ế ị ả ứ ổ ợ

D a vào ph ự ươ ng pháp gi i nhi t và ti n hành ph n ng mà thi t b ph n ng t ng h p ả ệ ế ả ứ ế ị ả ứ ổ ợ Methanol đ ượ c chia làm 3 lo i : ạ

(a) (b) (c) Các d ng thi t b ph n ng đ t ng h p Methanol ạ ế ị ả ứ ể ổ ợ (a) : thi t b ph n ng d ng ng ế ị ả ứ ạ ố

(b) : thi t b ph n ng đ ng áp ế ị ả ứ ẳ

Công ngh hóa d u ệ ầ

( c ) : thi t b ph n ng h 3 pha.ế ị ả ứ ệ

 Thi t b ph n ng d ng ng : ( còn g i là thi t b đ ng nhi t )ế ị ả ứ ạ ố ọ ế ị ẳ ệ

- Là thi t b thông d ng nh t.ế ị ụ ấ

- Ch t xúc tác và h n h p khí đấ ỗ ợ ược làm l nh b ng nạ ằ ước gi a các ng Lữ ố ượng nhi t mà nệ ước h p th đấ ụ ượ ử ục s d ng đ đun nóng h n h p đ u.ể ỗ ợ ầ

 Thi t b ph n ng đ ng áp :ế ị ả ứ ẳ

-Hi n nay, ngệ ười ta s d ng thi t b đ ng áp nhi u h n thi t b đ ng nhi t.ử ụ ế ị ẳ ề ơ ế ị ẳ ệ -Xúc tác đượ ắc s p thành 4 l p liên t c và khí nguyên li u đớ ụ ệ ược đ a vào t ng ư ừ

b c.ậ

 Thi t b ph n ng h 3 pha :ế ị ả ứ ệ

Quá trình được th c hi n trong pha l ng c a hydrocacbon, xúc tác đự ệ ỏ ủ ược phân

b trong hydrocacbon t o ra h huy n phù.Ph n ng t ng h p x y ra trong ố ạ ệ ề ả ứ ổ ợ ả

h huy n phù này.ệ ề

Công ngh hóa d u ệ ầ

V Các quá trình công ngh s n xu t Methanol ệ ả ấ :

1.S đ công ngh t ng h p Methanol áp su t th p v i TBP nhi u ơ ồ ệ ổ ợ ấ ấ ớ Ư ề

b c : ậ

Công ngh hóa d u ệ ầ

S đ công ngh t ng h p MeOH ơ ồ ệ ổ ợ

1 : máy nén KTH, 2 : Máy nén khí tu n hoàn, 3 : Thi t b h p th ầ ế ị ấ ụ

4 : Thi t b trao đ i nhi t, 5 : Thi t b ph n ng, 6 : Thi t b tái t o ế ị ổ ệ ế ị ả ứ ế ị ạ

h i ơ

7 : Sinh hàn, 8 : Thi t b tách áp su t cao, 9_10 : Tháp ch ng c t ế ị ấ ư ấ

11 : Thi t b ch nh áp su t, 12 : Thi t b làm l nh, 13 : Thi t b đun ế ị ỉ ấ ế ị ạ ế ị nóng.

2 S đ công ngh t ng h p MeOH áp su t th p c a hãng Lurgi ơ ồ ệ ổ ợ ấ ấ ủ :

1:Thi t b ph n ng d ng ng, 2: Thi t b tách, ế ị ả ứ ạ ố ế ị 3: C t tách phân đo n nh , 4: Tháp tách MeOH ộ ạ ẹ 5: Thi t b trao đ i nhi t, 6: Máy nén h i l u tu n hoàn ế ị ổ ệ ồ ư ầ

Công ngh hóa d u ệ ầ

Công ngh hóa d u ệ ầ

3 S đ công ngh t ng h p MeOH áp su t th p c a ơ ồ ệ ổ ợ ấ ấ ủ hãng ICI :