ĐỒ án CÔNG NGHỆ123456789

Metyl tert butyl ete (MTBE) là hợp chất được tạo thành do phản ứng ete hoá giữa isobuten và metanol là hợp chất chứa oxy có công thức cấu tạo: CH3 CH3 O C CH3 CH3 MTBE là hợp chất có khả năng cháy chống kích nổ, được pha vào xăng để làm tăng chỉ số octan và giảm ô nhiễm môi trường( thay thế phụ gia chì) . MTBE cũng là hợp chất trung gian quan trọng trong hoá dầu, có có thể phân huỷ tạo thành olefin có độ tinh khiết cao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

KHOA HOÁ HỌC & CNTP

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT MTBE VỚI NĂNG

SUẤT 50.000 TẤN/NĂM

Trình độ đào tạo: Đại học

Hệ đào tạo: Chính quy

Khoá học: 2013-2017

Nguyễn Công Danh

Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng 09 năm 2016

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ

1. Tên đề tài:

Tính toán và thiết kế hệ thống thiết bị trong dây chuyền sản xuất MTBE đi từ butan với năng suất 50.000 tấn/năm

iso-2. Các số liệu ban đầu:

 Thiết bị phản ứng ống chùm, sử dụng xúc tác chứa nhựa trao đổi ion

 Thành phần nguyên liệu ban đầu gồm có(% thể tích)

 Nguyên liệu Metanol kỹ thuật với thành phần:

 Metanol 99.9% khối lượng

 Nước 0.1% khối lượng

3. Nhiệm vụ của sinh viên:

 Cơ sở lý thuyết về MTBE

 Các nguyên lý của quá trình tổng hợp MTBE

 Dây chuyền công nghệ và thuyết minh dây chuyền công nghệ

 Tính toán thiết bị chính

 Tính cân bằng vật chất

 Tính cân bằng nhiệt cho thiết bị chính

 Tính kích thước của thiết bị phản ứng

 An toàn lao động

 Bản vẽ

Yêu cầu: Vẽ sơ đồ công nghệ sản xuất MTBE dùng xúc tác nhựa trao đổi ion và thiết bị phản ứng ống chùm

Vũng Tàu, ngày 19 tháng 11 năm 2016

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành gửi cảm ơn đến quý Thầy Cô của khoa Hoá học & CNTP trường Đại học Bà Rịa-Vũng Tàu, TS Nguyễn Hồng Vinh - người trực tiếp hướng dẫn để hoàn thành Báo cáo đồ án Công Nghệ Hoá Học và cùng toàn thể bạn bè, người thân của tôi đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình thực hiện đồ án này.

Trong quá trình thực hiện đồ án Công nghệ hoá học, trong quá trình thực hiện không thể không có sai sót, kính mong Thầy Cô cùng toàn thể các bạn đọc và góp thêm ý kiến để tôi hoàn thành đồ án này tốt nhất và rút kinh nghiệm cho các công tác báo cáo sau Tôi xin chân thành cảm ơn

Vũng Tàu, ngày 19 tháng 09 năm 2016

Sinh viên/học sinh thực hiện

MỞ ĐẦU

Với những hành trang kiến thức được học tập và rèn luyện tại trường từ các bài giảng của Thầy Cô sẽ không đủ nếu không có quá trình thực hiện ứng dụng những kiến thức đã học vào hoàn thành một tính toán thiết kế riêng của các sinh viên về một quá trìnhcông nghệ thì thật sự là một thiếu sót qua quá trình ứng dụng và giúp HSSV nắm rỏ hơn

về các quá trình từ các thiết bị được xây dựng tính toán và thiết kế như thế nào để đáp ứngđược về năng suất cũng như chất lượng yêu cầu

Qua quá trình tìm hiểu tính toán đồ án Công nghệ Hoá học này mang lại cho tôi một nền tảng kiến thức và hiểu rỏ hơn những gì được học và có thể áp dụng vào để tính toán và thiết kế được một quy trình công nghệ nói chung và tính toán xây dựng lựa chọn vật liệu thiết bị nói riêng ở đây cụ thể là quy trình sản xuất MTBE đi từ iso-butan

Việc tính toán thiết kế quy trình sản xuất MTBE đi từ iso-butan cung cấp cho tôi những nội dung sau:

 Tổng quan về hợp chất MTBE

 Các quy trình công nghệ sản xuất MTBE

 Cách tính toán thiết bị phản ứng, lựa chọn vật liệu để thiết kế

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

5

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

Metyl tert butyl ete (MTBE) là hợp chất được tạo thành do phản ứng ete hoá giữa iso-buten và metanol là hợp chất chứa oxy có công thức cấu tạo:

CH3

CH3 - O - C - CH3

CH3MTBE là hợp chất có khả năng cháy chống kích nổ, được pha vào xăng để làm tăng chỉ số octan và giảm ô nhiễm môi trường( thay thế phụ gia chì)1 MTBE cũng là hợp chất trung gian quan trọng trong hoá dầu, có có thể phân huỷ tạo thành olefin có độ tinh khiết cao

Nhiệt dung riêng ( 200C) 2 18KJ/Kg độ

Giới hạn nổ với không khí 1 65-8 4 % V

1 MTBE có nhiều ưu điểm hơn so với phụ gia Pb ở chỗ MTBE vừa có tác dụng nâng cao trị số ON của xăng vừa làm tăng khả năng cháy hoàn toàn của nhiên liệu, do đó giảm khí thải gây ô nhiễm( khí CO ), tan tốt trong nhiên liệu…

6

Nhiệt độ kết tinh - 1090C

Tỷ trọng, áp suất hơi và độ hoà tan trong nước của MTBE theo nhiệt độ được cho trong bảng sau:

Bảng 2: Tỷ trọng, áp suất hơi bão hoà và độ hoà tan trong nước của MTBE

MTBE, %KL

MTBE trongnước, % KL0

1,191,22 1,281,361,47

7,35,0 3,32,21,5

0,76130,75100,74890,74580,74070,7304-

Bảng 3: Hỗn hợp đẳng phí của MTBE với nước và metanol

MTBE, %KLMTBE - nước

MTBE - MetanolMTBE - Metanol (1,0MPa)MTBE - Metanol (2,5MPa)

52,651,6130175

96866854

7

với các axit Trong điều kiện phản ứng ở môi trường axit, MTBE gần như trơ với các tác nhân khác như: buten, isobutylen, n-butan, isobutan.Điều này làm giảm các sản phẩm phụ

và tăng độ chọn lọc

Tuy vậy do cân bằng có thể chuyển dịch sang phải tạo iso - butylen và metanol, dẫn tới làm giảm độ chuyển hoá Do đó ta phải lấy MTBE ra khái môi trường phản ứng liên tục để cân bằng chuyển dịch sang trái MTBE có đầy đủ tính chất hoá học của một etethông thường như: phản ứng với các axit vô cơ mạnh như HCl, H2SO4,…tạo muối Phản ứng với HI, phản ứng với O2 ( nên dễ gây nổ) ; tham gia phản ứng với halogen hoá với

Cl2, Br2 ở gốc H-C

 Ứng dụng làm phụ gia làm tăng chỉ số octan trong xăng nhiên liệu.2

 Đồng thời có tác dụng làm khởi động động cơ dễ dàng lúc nhiệt độ thấp và ngăn cản quá trình tạo muội trong xilanh

 MTBE cũng được sử dụng làm nguyên liệu hoặc các hợp chất trung gian trong công nghiệp tổng hợp hưũ cơ hoá dầu MTBE bị bẻ gãy tạo Metanol Ngoài ra MTBE còn được làm nguyên liệu để sản xuất các hợp chất quan trọng khác nh Metacrolein ,

axitMetacrylic, dùng làm dung môi trong quá trình phân tích và làm dung môi triết

2- Khi thêm MTBE vào xăng sẽ làm giảm áp xuất hơi bão hoà của xăng do đó làm giảm tính bay hơi đồng thời khi cháy

-Tạo ít CO giảm hàm lượng Hydrocacbon không cháy hết

8

Bộ tách MTBE có một tháp chưng cất Do hydrocacbon C4 tạo hỗn hợp đẳng phí với metanol có nhiệt độ sôi thấp hơn hỗn đẳng phí của metanol với MTBE, nên trong thápchưng MTBE thu được ở đáy tháp , metanol và C4 chưa phản ứng thu được ở đỉnh tháp

Hỗn hợp metanol và C4 chưa phản ứng được rửa nước để tách metanol, sau đó được đưa sang tháp chưng phân đoạn để tách hỗn hợp nước/metanol Metanol chưa phản ứng được tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng

 Cracking MTBE

Quá trình dựa trên phản ứng thu nhiệt sau:

(CH3)3C-O-CH3 ↔ (CH3)2C=CH2 + CH3OH

Phản ứng trên tiến hành trong pha khí ở nhiệt độ 150-3000C (nhiệt độ tối ưu là

2750C), áp suất càng thấp càng tốt nhưng phải đủ để thu hồi isobuten trong pha lỏng bằng cách làm lạnh với nước (áp suất thường dùng là 0,6 MPa) Để tránh phản ứng phụ dehyrathoá, quá trình thường được tiến hành với sự có mặt của hơi nước với tỉ lệ mol H2O/MTBE

ở đầu vào của thiết bị phản ứng là 5/1.3 Phản ứng xảy ra với sự có mặt của xúc tác

acid( nhựa trao đổi cation hoặc acid polyphosphoric)

Độ chuyển hoá của cao 95-98%, độ chọn lọc đạt 99,9% đối với iso-buten và 94% đối với metanol

Sản phẩm phụ của quá trình cracking MTBE là dimetyl ete thu được do phản ứng dehyrat hoá metanol, các dime và trime của isobuten và t-butyl alcol thu được do phản ứng polyme hoá và hydrat hoá isobuten

Một yếu tố quan trọng nữa có ảnh hưởng đến độ hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác đó là đường kính của các mao quản tên xúc tác Đường kính mao quản phải đủ lớn để cho cac phân tử Metanol, isobuten, MTBE chui vào và ra được Nhưng nếu các lỗ mao quản có đường kính lớn quá sẽ làm giảm hoạt tính xúc tác đồng thời cũng làm giảm độ chọn lọc của xúc tác.

Quá trình tổng hợp MTBE hiện nay người ta, thường sử dụng xúc tác là nhựa trao đổi cation, trong thiết bị phản ứng với lớp xúc tác cố định trong ống chùm Tuy nhiên theo phương pháp này thường xảy ra quá trình dime hóa , polime hoá isobuten làm cho độchọn lọc tạo ra sản phẩm MTBE giảm đáng kể

10

Những đổi mới gần đây đã đưa vào sử dụng với chất xúc tác Zeolit đặc biệt là ZSM5 cho độ chọn lọc MTBE rất cao

III CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP MTBE

1 Sơ đồ khối của quá trình tổng hợp MTBE

Hình 1 Sơ đồ khối của quá trình tổng hợp MTBE

Sản xuất MTBE từ hỗn hợp khí C4 Raffinat-1 từ phân xưởng etylen và từ hỗn hợp FCC-BB từ quá trình cracking xúc tác 4

Đây là nguồn nguyên liệu truyền thống thường được sử dụng trong các xưởng sản xuất MTBE trên thế giới Vì vậy quá trình sản xuất đi từ hỗn hợp khí Raffinat-1 hoặc FCC-BB là quá trình sản xuất MTBE phổ biến trước đây Ưu điểm của nó là giá thành sảnxuất rẻ, do nguyên liệu là có sẵn giá thành sản phẩm rẻ vì nguyên liệu là các sản phẩm thứyếu của các quá trình lọc dầu và có thể sử dụng trực tiếp để sản xuất MTBE Tuy vậy do

sự hạn chế về số lượng nguyên liệu mà phương pháp này đang dần bị thay thế

4 Isobuten từ FCC hoặc Steam Cracking thì nguồn nguyên liệu bị hạn chế do lượng iso buten chứa trong phân đoạn C4 thấp Chỉ sử dụng ở quy mô nhỏ

11

Sơ đồ công nghệ của hãng Snamprogetti (Mỹ)

Hình 2 Sơ đồ công nghệ của hãng Snamprogetti

và nước(5) để tách Metanol để tuần hoàn lại làm nguyên liệu ban đầu bằng Còn lượng C4chưa phản ứng được lấy ra ở đỉnh của tháp hấp thụ (4) Xúc tác được bố trí sau cho việc điều khiển nhiệt trong thiết bị là dễ dàng nhất và độ chuyển hoá xấp xỉ bằng 100%

12

11. Công nghệ này có thể sử dụng hỗn hợp C4 hoặc isobuten từ quá trình dehydro hoá isobutan Công nghệ CD-Tech sử dụng 2 thiết bị phản ứng, thiết bị (1) là thiết bị phản ứng đoạn nhiệt, thiết bị thứ (2) là thiết bị phản ứng chưng tách5, người ta vừa

bố trí những khoảng để thực hiện chức năng phân tách vừa có những khoảng chứa xúc tác

để thực hiện chức năng phản ứng nhằm tăng sự chuyển hoá, tháp (3) là tháp dùng để tách

C4 chưa phản ứng khỏi metanol và tháp (4) là tháp tách Metanol –Nước, công nghệ này cho ta độ chuyển hoá 99,9%, nhiệt mang vào cột chưng tách được tiết kiệm nhờ nhiệt từ thiết bị phản ứng thứ nhất

5 Trong thiết bị này vừa thực hiện chức năng phản ứng vừa có phần chưng tách sản phẩm

14

2.2 Công nghệ Ethermax của hãng UOP

5. Về bản chất công nghệ này cũng giống với các công nghệ khác

6 Sản xuất MTBE từ Tert-Butyl Alcohol( TBA)

7. Đây là quá trình sản xuất MTBE đi từ nguyên liệu iso buten của quá trình

đề hyđrat hoá TBA TBA thu được là đồng sản phẩm trong quá trình sản xuất propylen oxit.6

8. Sơ đồ quá trình:

9.

10. Hình 5 Sơ đồ sản xuất MTBE từ TBA

6 Không thuận lợi phải kết hợp nhiều phân xưởng với nhau để sản xuất được MTBE

16

12. Hình 6 Sản xuất MTBE của hãng Texaco từ TBA

17

13 Sản xuất MTBE từ khí butan từ mỏ khí 7

14. Đây là xu hướng sản xuất mới sử dụng nguyên liệu là phần butan tách từ khí tự nhiên với trữ lượng lớn

15. Quá trình bao gồm 3 giai đoạn:

16.

17. Hình 7 Sản xuất MTBE từ khí butan( mỏ khí)

18. Isome hoá khí mỏ n-butan tạo thành isobutan, quá trình isome hoá xảy ra ở nhiệt độ thấp (150-2000C) và áp suất là 200-400 Psi trong pha hơi Xúc tác cho quá trình

là Pt hoặc Al2O3 hoặc Pt/ Al2O3 có tẩm một lượng hợp chất hữu cơ, dẫn xuất clo

19. Quá trình STAR với thiết bị phản ứng dạng lò, quá trình này đạt gần đến thực hiện đẳng nhiệt và do đó tăng độ chọn lọc, xúc tác là kim loại quý

20.

21. Hình 8 Sơ đồ sản xuất Star

22. Quá trình FBD-4 sử dụng xúc tác Crom oxit ở dạng bột, quá trình này thực hiện liên tục, xúc tác được tái sinh liên tục

7 Iso buten ngày nay thường được sản xuất từ mỏ butan Nguyên liệu dồi dào Dù yêu cầu phải tốn kém hơn về mặt kinh tế.

18

23. Quá trình ete hoá isobuten thành MTBE: quá trình này được tiến hành ở to=40-90oC và áp suất từ 7-29 at, xúc tác là nhựa trao đổi ion Phản ứng thực hiện trong qua lỏng.

IV SO SÁNH LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ:

24. MTBE được tổng hợp từ TBA hoặc tổng hợp từ isobutylen với metanol ( đây là hai phương pháp chính trong công nghiệp)

25. Có thể thấy rằng việc sử dụng các công nghệ, sử dụng nguồn khí isoButan trực tiếp từ khí Cracking hơi nước , sử dụng nguyên liệu FCC - BB để sản xuất MTBE chỉ

áp dụng với qui mô sản xuất nhỏ do nguồn nguyên liệu bị hạn chế Công nghệ sản xuất MTBE từ các nguyên liệu khác nhau có thể thấy ở dưới bảng sau :

26. Bảng 4: So sánh về công suất sản xuất MTBE từ các nguồn nguyên liệu

30. 1000 tấn/n ăm

31. Thù ng/

ngà y

42. 2.0 00

43. 25.

000

44

45. Từ hỗn hợp khí C4 Raffinat-1 từ phân xưởng etylen và từ hỗn hợp FCC-BB

từ quá trình cracking xúc tác, isobuten từ FCC hoặc Steam Cracking thì nguồn nguyên liệu bị hạn chế do lượng iso buten chứa trong phân đoạn C4 thấp Chỉ sử dụng ở quy mô nhỏ

46. TBA :Không thuận lợi phải kết hợp nhiều phân xưởng với nhau để sản xuất được MTBE

19

47. Từ khí butan từ mỏ khí isobuten ngày nay thường được sản xuất từ mỏ khí vì nguyên liệu dồi dào, nhưng yêu cầu về vấn đề chi phí sản xuất, bù lại cho công suất lớn gấp nhiều lần so với các công nghệ khác( hãng UOP với công nghệ Ethermax…) với côngnghệ hoạt động liên tục với xúc tác có hoạt tính cao.

20

48 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ

 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CỦA QUÁ TRÌNH

51. Năng suất MTBE: 50.000 tấn/năm

52. Năng suất dây chuyền sản xuất tính theo một giờ (kg/h) là:

53.

50.000.000

6313.131 330.24

78. 0.005

79. 0,005

81

82. Metanol nguyên liệu là methanol thương phẩm với thành phần như sau:

83. Metanol : 99,9% khối lượng

88. Quá trình sản xuất MTBE gồm 2 giai đoạn:

 Giai đoạn dehydro hoá isobutan

 Giai đoạn tổng hợp MTBE

 Giai đoạn tổng hợp MTBE:

89. Cân bằng: ∑ khối lượng vào = ∑ khối lượng ra

 Các dòng khối lượng đi vào phần tổng hợp MTBE gồm có :

90. + Hỗn hợp C4 lỏng đi từ phần đề hydro hóa : G1, kg/h

 Các dòng sản phẩm đi ra khỏi phần Tổng hợp MTBE gồm có:

hoàn lại cho quá trình hấp thụ methanol và lượng H2O lấy ra bằng lượng nước đưa vào dây chuyền do có ở trong nguyên liệu Metanol và bằng GH2O ,kg/h.

97. Tính toán các khối lượng G1, GMeOH, GC4 chưa phản ứng, GMTBE như sau:

98. + Khối lượng sản phẩm MTBE đi ra phải là năng suất quy định của toàn dây chuyền sản xuất và bằng 6439,394 ( kg/h)

99. Vậy: GMTBE = 6439,394 ( kg/h)

102. Đây là phản ứng thuận nghịch, tuy vậy khi qua tháp phản ứng chưng cất (tháp CD) theo công nghệ CD Tech thì độ chuyển hóa chung đạt 99%, độ chọn lọc đạt 100% (tính theo iso buten)

103. Vậy để tạo ra MTBE đạt năng suất yêu cầu là 73,175 kmol/h thì lượng iso buten cần tạo ra từ phần đề hyđro hóa để tiêu thụ cho phản ứng tổng hợp là:

Tt

N

H = = kmol h

105. (0,99 là độ chuyển hóa của phản ứng tổng hợp theo iso buten)

106. Ở đây đơn giản trong tính toán ta coi độ chọn lọc MTBE đạt 100% và iso buten không tiêu thụ cho phản ứng phụ tạo ra TBA và isobuten

 Vậy GIB =73,914 56 = 4139,184 kg/h (MIB = 56)

107. Khối lượng Metanol đưa vào thiết bị phản ứng MTBE theo tỉ lệ:

buteniso

Metanol

1,1 (tỉ lệ mol)

109. Vậy lượng Metanol đưa vào là:

110. 73,914 1,1 = 81,305 (kmol/h)

111. Hay lượng Metanol cần dùng là: 81,305*32=2601,76 (kg/h)

112. GMeOH = GMeOH mới (99%) đưa vào +GMeOH tuần hoàn

113. Trong đó:

114. GMetanol tuần hoàn = GMeOH sau phản ứng – GMeOH trong MTBE

115. GMeOH sau phản ứng = GMeOH mới đưa vào-GMeOH tiêu thụ sau phản ứng

116. Lượng Metanol tiêu hao cho phản ứng cũng bằng số kmol MTBE tạo ra (theo phản ứng tổng hợp) bằng 73,175( kmol/h)

117. Vậy lượng Metanol còn lại sau phản ứng là:

118. GMeOH sau phản ứng = 81,305 -73,175 = 8,13 (kmol/h)

120. Ta coi các sản phẩm phụ khác trong MTBE sản phẩm chỉ gồm có Metanol

và không chứa IB, TBA Lượng MeOH còn lại trong sản phẩm MTBE chiếm 1% khối lượng tức là bằng: 0,01* 6439,394 = 64,394( kg/h)

121. Coi rằng Metanol được thu hồi theo dòng sản phẩm chính ra khỏi tháp phản ứng 2 là 100%

122. Như vậy lượng Metanol tuần hoàn là:

123. GMeOH tuần hoàn = 260,16 – 64,394 = 195,766( kg/h)

124. Lượng Metanol (100% ) mới cần đưa vào là:

125. GMeOH mới đưa vào = 2601,76 – 195,766 = 2405,994( kg/h)

126. Lượng Metanol (99,9%) mới cần đưa vào dây chuyền là:

127.

(kg/h)2408,402

131. G1 + GMeOH (99,9%) = GC4 chưa phản ứng + GMTBE + GMeOH trong MTBE + GH2O +Gtt

132. Để tính G1 và GC4 chưa phản ứng ta tính cân bằng vật chất cho giai đoạn đề hyđro hóa

 Cân bằng vật chất giai đoạn đề hyđro hóa:

133. Khi cân bằng: Σ khối lượng vào = Σ khối lượng ra

134. Các dòng vật chất đi vào phần đề hyđro hóa gồm:

135. + Hỗn hợp C4 lỏng iso butan nguyên liệu: Giso-C4H10 , kg/h

136. Các dòng vật chất đi ra gồm:

137. + Hỗn hợp lỏng C4 sản phẩm có chứa iso-buten: Giso-C4H8 , kg/h

138. + Hỗn hợp khí thải giàu H2: Gkhí thải , kg/h

139. +Tổn thất, kg/h

140. Vậy cân bằng ta có:

141. Giso-C4H10 nguyên liệu = Giso-C4H8 sản phẩm + Gkhí thải + Gtt

 Tính toán các thông số sau :

 G iso-C4H10 nguyên liệu :

148. Vì độ chuyển hóa của phương trình (*) đạt 40%, vậy lượng iso-C4H10

nguyên chất cần đưa vào dây chuyền là:

149.

853,2004

,0

341,80

160. Vậy lượng iso-C4H10 tiêu thụ cho mỗi phản ứng là:

,0

853,200

=

=

kmol/h

167. Vậy thành phần và khối lượng khí iso-C4H10 nguyên liệu đưa vào như sau:

168. Lượng isobutan chiếm 90% thể tích là:

178. Lượng của các chất khác chiếm 0,005% thể tích là:

184.

% thể tíc h

185.

Kmo l/

h

186. k g/h

187.

1

188. butan

iso-189.

90

190.

200,853

191. 11649,474

192.

2

193. Propan

197.

3

198. butan

202.

4

203. butan

212.

6

213. H2Svàmercaptan

100

220.

223,1 7

221. 1 286 3,19 7

222

223. Giả sử chỉ có các phản ứng đề hyđro hóa và các phản ứng nào cũng chuyển hóa 40%

224. C3H8 → C3H6 + H2 (3)

232. Dòng vật chất đi ra khỏi thiết bị đề hyđro hóa sẽ được ngưng tụ các cấu tử

từ C3 trở lên sẽ ngưng khi bị nén ở áp suất cao Các cấu tử C2 trở xuống sẽ không ngưng

và đi ra khỏi dây chuyền ở thế khí (khí thải)

233. Vậy hỗn hợp lỏng Iso- C4H8 sản phẩm đi ra khỏi phần dehyđro hóa có khối lượng và thành phần như sau:

234. Iso- C4H8: là lượng Iso- C4H8 tạo ra:

248. Lượng tổn thất 2% do iso-C4H10 không tạo thành iso-C4H8:

249. Giả sử trong 6989,696(kg/h) chỉ có 2% lượng này tức là:

0.02*6989,696=139,794(kg/h) lượng iso-C4H10 thất thoát theo phương trình:

250. Iso-C4H10 → iso-C4H8 + H2

252. 139,794 → x

253. Do đó lượng iso-C4H10 thất thoát: x= 134,974(kg/h)

254. Vậy lượng iso-C4H10 còn dư là:

255. Giso-C4H10 = 6989,696 – 134,974 = 6854,722

256. Vậy: Giso-C4H8

sản phẩm = 12325,988 (kg/h)

257. Gkhí thải : khí thải gồm có H2, CH4, C2H4, C2H6, H2S và Mercaptan khối lượng

và thành phần hỗn hợp khí thải như sau:

258. H2 là tổng lượng khí thải tạo ra do các phản ứng (*), (3) và (4) bằng:

273. Hỗn hợp Giso C4H8 sản phẩm đi ra khỏi phần đề hyđro hóa có khối lượng, thành phần như sau:

274. Bảng 7: Thành phần và khối lượng khí ra khỏi phần dehyro hoá

283. 4139,18

288. 6989,696

289. 134,974

293. 465,972

298. 362,432

303. 176,748

308. 247,464

313. 79,56

318. 1 2461 ,052

319. 13 4,974

326. Bảng 8: Cân bằng vật chất cho giai đoạn dehydro hoá

327. Cấ

u tử

328. Lượ

ng vào, kg/h

329. Lượ

ng ra, kg/h

330. iso-C4H8

18

333. iso-C4H10

334. 11649,474

335. 6989,696

83

354. Tổ ng

355. 1286 3,197

356. 1286 3,145

357

358. G iso-C4H8 sản phẩm và cũng là G1 = 12461,052 (kg/h), hỗn hợp này là dòng nguyên liệu đi vào phần tổng hợp MTBE Bây giờ ta thay G1 = 12461,052 (kg/h) vào phương trình cân bằng vật chất cho giai đoạn tổng hợp MTBE ta có :

359. G1 + G MeOH(99,9%) = G C4+ chưa phản ứng + G MTBE + G MeOH trong MTBE + G H2O + G tt

372. Nếu coi rằng phản ứng phản ứng đạt độ chuyển hoá là 99% mol (theo

iso-C4H8 )và độ chọn lọc là 100% thì lượng MTBE tạo ra là 73,175 (kmol/h)

373. Lượng iso-C4H8 cần để tạo ra lượng 73,175 kmol/h MTBE là:

374.

73,9140,99

388.

% 389.km

o l

390. k g/h 391.n thất, Tổ

kg/h

/ h

395. 40,083

396. 1,301

400. 6989,696

405. 465,972

410. 362,432

415. 176,748

420. 247,464

425. 79,56

426

427. T

ổng 428.1 429.146,

7 4 8

430. 8 228 ,28 4

431. 1,3 01

phần

hốilượng

lượng

6439,394

454. C4chưa p/ư

455.

8228,284

456. 1,301

459. MeOHtrongMTBE

460.

64,394

14733 08 9

471. 1 301

472

473. Tính lượng nguyên liệu mới cần thiết đưa vào dây chuyền:

474. Khí Raffinat-2 sau khi thu hồi được đem xử lý loại các cấu tử chứa oxi như:Metanol, MTBE, H2O (với lượng nhỏ), loại Propan và Propylen để đạt tiêu chuẩn như khí iso-butan nguyên liệu rồi được tuần hoàn trọn với nguyên liệu mới

475. Ta có:

476. Giso-C4H10 + G iso-C4H10 tuần hoàn = G iso-C4H10 đi vào dây chuyền

 Tính theo cấu tử iso-butan ta có:

80.341=

(kmol/h)

480. Bảng 11: Lượng iso-butan nguyên liệu mới cần đưa vào dây chuyền

481. Thành phần

482.

%

483.

Km o l / h

484.

Kg/h

90,000

487.

80,341

488.

4659,778

3,000

491.

2,678

492.

117.832

493. n-C4H10 494.

6,000

495.

5,356

496.

310,648

497. Tổng

n-C4H8

498.

0,500

499.

0,446

500.

24,976

0,495

503.

0,442

504.

31,824

505. H2S vàMercaptan

506.

0,005

507.

0,004

512.

5145, 22 2

513

514. Vậy: Lượng Giso- C4H10

nguyên liệu mới = 5145,222 (kg/h)

 Thành phần và khối lượng của dòng tuần hoàn:

515. Isobutan tuần hoàn có thành phần giống như nguyên liệu mới và khối lượngnhư sau:

516. Lượng iso-butan chiếm 90% thể tích là:

517. Giso-C4H10 = 120,512( kmol/h) = 6989,696 (kg/h)

544. Các cấu tử đi ra thiết bị phản ứng gồm:

545. GMTBE: ở thiết bị phản ứng thứ nhất độ chuyển hoá đạt 85%, độ chọn lọc đạt 100%

546. Iso-C4H8 + MeOH MTBE