Thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE

Thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE Từ isobuten công suất 150.000 tấn năm Các số liệu bạn đầu: Metanol kỹ thuật (% trọng lượng): 99,5% Hàm lượng Methanol, %TL gt; 99.85 Hàm lượng Nước, %TL lt; 0.15 Isobuten (% trọng lượng) : Cấu tử % trọng lượng Isobutene 99.98 1Butene 0.005 2Butenes 0.01 Butanes 0.005 1,3Butadiene lt; 0.001 tertButanol lt; 0.0005 Nước lt; 0.003 Sulfur lt; 0.0001 Sản phẩm: MTBE 98 – 99 wt % Rượu (methanol, tertbutanol) 0.5 – 1.5 wt % Hydrocarbons (C 5 , C 6 hydrocarbons, diisobutenes) 0.1 – 1.0 wt % Nước 50 – 1500 ppm (khối lượng) 2 I. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ, CÁC ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ. Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản suất phân xưởng

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua em đã gặp rất nhiều khó khăntrong quá trình tìm tài liệu, quá trình thiết kế, quá trình tính toán mô phỏng bằngphần mềm HYSYS Nhưng dưới sự giúp đỡ rất nhiệt của thầy giáo TS NguyễnAnh Vũ, các thầy cô trong bộ môn công nghệ hữu cơ - hóa dầu, bạn bè và ngườithân Em đã hoàn thành bản đồ này.

Qua đây em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Nguyễn Anh Vũngười đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành bản đồ án này và toàn thể các thầy

cô trong bộ môn công nghệ hữu cơ - hóa dầu

Em chúc các thầy cô luôn luôn mạnh khỏe, hạnh phúc!

Em xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày 8 tháng 6 năm 2015 Sinh Viên

Nguyễn Thành Nam

Mở đầu

Sự ra đời của động cơ xăng đã đánh dấu một mốc lịch sử quan trọng trongngành chế tạo động cơ cũng như ngành hóa học Từ những ngày đầu động cơthường có công xuất nhỏ, tỷ số nén thấp do đó sự cháy kích nổ trong động cơchưa được nghiên cứu rõ

Ngày nay, cùng sự phát triển của khoa học kỹ thuật đòi hỏi những động cơxăng có công xuất lớn hơn do đó những động cơ này bắt buộc phải có tỷ số nénlớn Nhưng gặp trở ngại đó là những loại xăng có trị số octan thấp thì khả năngchống cháy kích nổ kém điều này làm giảm công suất của động cơ và máy mócmau bị hư hỏng Và như vậy các nhà chế tạo đã đi sâu vào nghiên cứu nhữngphụ gia có trị số octan cao để đảm bảo an toàn, đạt công suất cần thiết cho động

cơ Xu hướng chung của nhiều quốc gia trên thế giới là thay thế phụ gia nướcchì bởi những hợp chất chứa oxi có trị số octan cao và không gây ô nhiễm môitrường Những hợp chất chứa oxi thường được sử dụng là rượu và ete như:Metanol, Etanol, Metyl Tert Butyl Ete (MTBE), Etyl tert Butyl Ete (ETBE), TertAmyl Metyl Ete(TAME),

Trong các hợp chất trên Metyl Tert Butyl Ete (MTBE) được sử dụng phổbiến hơn cả Đây là hợp chất oxi có những tính chất nổi bật như: có trị số octancao, độ bay hơi thấp, bền oxi hóa có tính chất tương thích tốt với xăng, hạn chếgây ô nhiễm môi trường, ít gây cháy nổ, an toàn hơn với các phụ gia alcol khisản xuất và pha chế vào xăng

Vì vậy, việc tính toán thiết kế mô phỏng và tối ưu hóa năng lượng trong quytrình vận hành sản xuất MTBE cho xăng là điều hết sức cần thiết và quan trọng

Đó chính là lý do mà tôi chọn và thực hiện bản đồ án này Nội dung gồm có cácphần như sau:

Phần 3: Xây dựng nhà máy - Tính toán kinh tế

Phần 4: An toàn lao động và bảo vệ môi trường

Kêt luận

Bảng 1: Một số tính chất vật lý quan trọng của metanol [1]

Nhiệt độ sôi (101.3Kpa) ( 0C ) 64,7

Nhiệt cháy ( lỏng, 250C ) (cal/mol) -173,65

Ở 250C(101.3KPa),hơi

Ở 250C(101.3KPa),lỏng

-162,24kj/mol-166,64kj/molNhiệt dung riêng(J/mol) 44,06J.mol-1.K-1

Ở 1400C và H2SO4 đặc làm xúc tác thì xảy ra sự phân tách nước giữa 2 phân

tử metanol tạo ete

CH3OH + NH3 CH3NH2 + H2O

+Phản ứng oxi hoá

Metanol có thể bị oxi hóa bở CuO hoặc dung dịch KMnO4 tạo thànhFomandehit.

Ngoài rametanol còn được dung để sản xuất biodiesel, pin nhiên liệu…

Hình 1: Ứng dụng của metanol [2]

1.1.4 Nhu cầu và sản lượng trên thế giới

+Quá trình áp suất cao: 25MPa đến 30MPa

+Quá trình áp suất trung bình: 10MPa đến 25MPa

+Quá trình áp suất thấp : 5MPa đến 10MPa

Hiện nay phổ biến sử dụng quá tình áp suất thấp vì quá trình này có chi phíđầu tư và chi phí sản xuất thấp Do đó nâng cao độ tin cậy vận hành thiết bị , dễdàng lựa chọn quy mô sản xuất Quá trình sản xuất Metanol có thể chia làm 3bước chính:

Bước 1: Sản xuất khí tổng hợp

Bước 2: Tổng hợp Metanol

Bước 3: Xử lí Metanol thô để được Metanol thương phẩm

Metanol thương phẩm thường có độ tinh khiết cao, khoảng 99% khối lượng.Đây là một điểm có lợi cho quá trình tổng hợp sau này

CH3 CH3

CH2 C

Hiện nay nguồn Metanol nguyên liệu cung cấp cho công nghiệp sản xuấtMTBE không được lớn lắm, bị giới hạn bởi nhiều mặt, mặc dù sản lượng chung

là không nhỏ Đây là nhược điểm chính của quá trình sản xuất MTBE

1.2 Isobutylen

Isobutylen có công thức phân tử là C4H8

Khối lượng phân tử M =56.1080

Công thức cấu tạo của isobutylen

366,9394,2Nhiệt dung riêng đẳng áp ở 25oC

Entanpy tự do rG0t ( ở 25oC ; 101,3

Giới hạn cháy trong không khí(ở %V 1,8- 8,8

CH3

CH3

CH2 C

+ H2O

CH3 CH3

OH C

CH3

Tert-butyl alcohol

(TBA)

xt CH3 CH3

CH2 CH3- C

+ CH3OH

CH3 CH3

O – CH3 C

CH3

(MTBE)

+ H2O

CH3 CH3

CH2 C

+ HX

CH3 CH3

CH3 CX

CH3 CH3

CH2 C

+ Cl2

CH3 CH3

CH2Cl CCl

20o C; 101,3KPa)

1.2.2 Tính chất hoá học

Isobutylen có đầy đủ tính chất hoá học của một olefin thông thường Ngoài

ra isobutylen hoạt động mạnh hơn so với các buten đồng phân khác

+Phản ứng ete hoá:

Phản ứng của isobutylen với metanol tạo thành Metyltert butyl ether (hayMTBE), quá trình phản ứng thực hiện trong pha lỏng, xúc tác cho phản ứng làxúc tác loại nhựa trao đổi ion

TH CH3

CH3

CH2 C

- CH2

CH3 C

CH3

Poly isobutylen

CH3 CH3

CH2 C

+ CH3

CH3

CH2 C

CH3 CH3

CH C CH3 CH3

CH3

C

H+

CH3 CH3

CH2 C

+ H2O

(CH3)3CCOOH Axit pivalic + CO

CH3 CH3

CH2 C

+ O2

Oxit kim Loại chuyển tiếp Methcrolein

Isobutylen tham gia phản ứng hydrofomyl hoá với sự có mặt của xúc tác

Co hoặc Rh, chỉ tạo ra 3-methylbutanol

+Phản ứng Polyme hoá và oligomer hoá:

Phản ứng oligome hoá:

+Phản ứng với (CO + H2O)

+Phản ứng oxi hoá:

Sự oxi hoá isobutylen trong không khí trên hỗn hợp xúc tác oxit kim loạichuyển tiếp cho methacrolein ( nếu tiếp tục oxi hoá sẽ tạo ra axit methacrylic),

độ chọn lọc 70-80%, độ chuyển hoá đạt khoảng 80%

và thường khoảng 44% Một lợi ích của sản xuất MTBE từ nguồn gốc từ quátrình cracking hơi nước là hỗn hợp butylene rất dễ dàng để tách đồng phânbutylen

(2) Isobutylen là sản phẩm phụ của quá trình Cracking xúc tác tầng sôi(FCC) Isobutylen cũng như là một sản phẩm phụ của cracking xúc tác (FCC) tạinhà máy lọc dầu Nồng độ isobutylen thấp hơn rất nhiều so với dòng butylen từquá trình Cracking hơi nước

Hình 3: Thành phần nguồn nguyên liệu [5]

(3) Isobutylen được sản xuất từ TBA là đồng sản phẩm của quá trình sản xuấtpropylen oxit(P.O)

(4) Isobutylen là sản phẩm chính của quá trình dehydro hoá xúc tác isobutan

1.3 Isobutan và n-butan 1.3.1.Tính chất vật lý

Công thức phân tử chung cho cả iso butan và n-butan là C4H10

Công thức cấu tạo của n-butan là : CH3 – CH2 – CH2 - CH3

Công thức cấu tạo của isobutan là :

CH3 – CH – CH3

CH3

Khối lượng phân tử là 58

Trong điều kiện thường cả isobutan và n-butan đều ở thể khí

Bảng 3:Tính chất vật lý của isobutan và n-butan [6]

0,3860,346Năng suất toả nhiệt ở

250C (kcal/kg)

10930

10900Nhiệt độ bắt lửa , 0C 410-550

Nhiệt hoá hơi(kcal/kg)

Isobutan và n-butan không tác dụng với HNO3 đặc ở nhiệt độ thường , khinhiệt độ cao HNO3 sẽ ôxy hoá chậm isobutan và n-butan, bẻ gãy liên kết C-Ccho sản phẩm là axit cacboxylic.

(+) Cracking hơi nước

(+) Cracking dưới áp suất Hydro ( Hydro Cracking)

Cracking nhiệt : Thường được diễn ra ở nhiệt độ cao khoảng trên 5000C Phảnứng này trong thực tế nhằm thu các olefin nhẹ

C4H10 C3H6 + CH4

Cracking xúc tác :

Quá trình này diễn ra dưới sự có mặt của xúc tác , ở nhiệt độ khoảng từ

450-5000C , áp suất từ 1-2 at Có nhiều loại phản ứng xảy ra trong quá trình này như: phản ứng đồng phân hoá , phản ứng loại hydro , phản ứng chuyển nhóm alkyl ,phản ứng tách nhóm alkyl ,

n-C4H10 isoC4H10

Cracking dưới áp suất Hydro

Cracking hơi nước

Quá trình này thường nhằm để thu các olefin nhẹ cần cho tổng hợp hoádầu,nhiệt độ của phản ứng thường từ 650-8000C

Phản ứng Reforming xúc tác

Quá trình Reforming xúc tác bao gồm ; quá trình đồng phân hoá , dehydrođóng vòng , hydrocacking

c Phản ứng dehydro hoá

Quá trình này được ứng dụng trong công nghiệp để chuyển các ankanthành các olefin , quá trình thường được tiến hành ở áp suất thấp hoặc ở áp suấtkhí quyển, xúc tác thường là các kim loại quý như phần tử Pt

(+) Làm nguyên liệu để sản xuất Metanol

(+) Isobutan nhờ quá trình dehydro hoá tạo ra Isobutylen có rất nhiều ứngdụng trong công nghiệp hoá chất, đặc biệt isobutylen được sử dụng làm nguyênliệu để tổng hợp MTBE một phụ gia quan trọng cho xăng ngày nay

b.Các nguồn cung cấp isobutan và n-butan

Trong công nghiệp cả isobutan và n-butan đều có trong dầu thô, trong khí tựnhiên , ngoài ra có thể thu được chúng trong các phân xưởng Cracking dầu mỏ ,thu được từ khí hoá lỏng (LPG) ,

Tóm lại nguồn cung cấp Isobutan và n-butan trong công nghiệp hoá dầu làrất đa dạng và phong phú

CH3

O – CH3 C

(MTBE)

Metyl tert butyl ete

2 Giới thiệu chung về sản phẩm MTBE

Metyl tert butyl ete (MTBE) là hợp chất oxigenat thuộc họ ete, được tổnghợp lần đầu vào năm 1904 bởi Williamson Trong đại chiến thế giới II nó đãđược nghiên cứu nhiều và được biết đến như một cấu tử có trị số octan cao Tuyvậy khi đó nhu cầu về phụ gia này chưa thực sự lớn do đó mãi đến năm 1970 thìnhà máy công nghiệp sản xuất MTBE mới được ra đời và đi vào hoạt động tạiItalia Bắt đầu từ đây nó đã được phát triển trên toàn thế giới với nhiều côngnghệ mới ra đời, đặc biệt khi các chuyên gia môi trường đã phát hiện phụ gia chìgây độc hại cho con người thì phụ gia MTBE đã hoàn toàn thay thế

2.1 Tính chất của MTME2.1.1 Tính chất vật lý

Ở điều kiện thường MTBE là chất lỏng không màu và linh động, có độ nhớtthấp, tan ít trong nước (1,4%V) nên lượng nước lẫn vào ít, khả năng phân chia phahầu như không xảy ra MTBE tan vô hạn trong tất cả các dung môi hữu cơ thôngthường và trong tất cả các Hydrocacbon

Bảng 4: Tính chất vật lý của MTBE [7]

Khối lượng phân tử, MNhiệt độ sôi, ts

Nhiệt độ nóng chảyHằng số điện môi 200C

Độ nhớt 200CSức căng bề mặtNhiệt dung riêng 200CNhiệt hóa hơi

Nhiệt hình thànhNhiệt cháyNhiệt độ chớp cháyNhiệt độ bắt lửa

88,1555,3-108,64,50,36202,18337-314-34,88-28460

Kg/mol

0C

0C

mPa.smN/mKj/Kg.KKj/KgKj/molMj/Kg

0C

0C

Giới hạn nổ trong không

Bảng 5: Tỷ trọng, áp suất hơi bão hòa và độ tan của MTBE [7]

Nhiệt độ, 0C Áp suất hơi,

Kpa

Nước trongMTBe, %kl

MTBE trongnước, % kl0

1,191,221,281,361,47

7,35,03,32,11,5

0,76130,75100,74070,7304-

MTBE có thể tạo hỗn hợp đẳng phí với nước, hoặc với methanol

Hỗn hợp đẳng phí Điểm sôi, 0C Hàm lượng MTBE,

%klMTBE – nước

MTBE – metanol

MTBE – metanol (1Mpa)

MTBE – metanol (2Mpa)

52,651,6130175

96866854

CH3 CH3 C

CH3 O

+ HI

CH3I +

CH3

CH3 C

CH3

CH3 CH3 C

CH3 O

+ 2HI

CH3I +

(CH3)3CI +

H2O ((CH3)3C - 0 - CH3)

CH3

CH3 CH3 C

CH3 O

+ O2

CH3

CH3

CH3 C

O - OH

CH2

2.1.2.Tính chất hoá học của MTBE

MTBE khá ổn định dưới điều kiện axit yếu, môi trường kiềm hoặc trung tính,trong môi trường axit mạnh có cân bằng sau:

+Phản ứng với các axit vô cơ mạnh

MTBE phản ứng với các axit vô cơ mạnh nh HCl, H2SO4 tạo ra muối

CH3OC4H9 + HCl [ CH3OC4H9]HCl

+Phản ứng với HI

MTBE phản ứng với HI, sản phẩm của phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ

(-) ở điều kiện nhiệt độ thường

(-) ở điều kiện nhiệt độ cao ( đun nóng)

+Phản ứng với oxi

(-) ở nhiệt độ thấp tạo hợp chất peroxyl không bền, dễ gây nổ

OH

(-) ở nhiệt độ cao : phản ứng cháy

CH3 – O – C(CH3)3 + 15/2 O2 5 CO + 5 CO2 + 6 H2O + Q Trong điều kiện phản ứng ở môi trường axit, MTBE gần như trơ với cáctác nhân khác như: buten, isobutylen, n-butan, isobutan Điều này làm giảm cácsản phẩm phụ và tăng độ chọn lọc Tuy vậy do cân bằng có thể chuyển dịch sangphải tạo isobutylen và metanol, dẫn tới làm giảm độ chuyển hoá Do đó ta phảilấy MTBE ra khỏi môi trường phản ứng liên tục để cân bằng chuyển dịch sangtrái MTBE có đầy đủ tính chất hoá học của một ete thông thường như: phản ứngvới các axit vô cơ mạnh như HCl, H2SO4,…tạo muối ( hợp chất oxoni) Phảnứng với HI, phản ứng với O2 ( nên dễ gây nổ) ; tham gia phản ứng với halogenhoá với Cl2, Br2 ở gốc H- C

2.2 Ứng dụng của MTBE

2.2.1 Ứng dụng làm phụ gia trong xăng

Hiện nay hơn 90% MTBE sản xuất được làm phụ gia nhằm tăng trị số octancủa xăng do MTBE có trị số octan cao :

RON : 115 - 135

MON : 90 - 120

Sự pha trộn đạt hiệu quả cao nhất khi MTBE trộn với xăng dầu parafin vàngược laị khi trộn với xăng xăng giàu olefin thì áp xuất hơi bão hoà của xănggiảm Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng pha trộn butan vào nhiên liệu

do đó làm giảm tính kinh tế của nguyên liệu Khi áp xuất bão hoà giảm xuốngthì khả năng pha trộn butan vào xăng tăng lên , làm tăng triển vọng kinh tế dobutan là cấu tử dễ tìm , rẻ tiền và có trị số octan cao

Ngoài mục đích tăng trị số octan cho xăng Khi thêm MTBE vào xăng sẽlàm giảm áp xuất hơi bão hoà của xăng do đó làm giảm tính bay hơi đồng thờikhi cháy tạo khí CO giảm hàm lượng Hydrocacbon không cháy hết Mặc dùMTBE có nhiệt cháy thấp hơn một chút so với xăng nhưng khi trộn khoảng20%V thì nó không làm giảm công suất của động cơ và mức tiêu hao nhiênliệu 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

2.2.2 Những ứng dụng khác

MTBE cũng được sử dụng làm nguyên liệu hoặc các hợp chất trung giantrong công nghiệp tổng hợp hữu cơ hoá dầu MTBE bị bẻ gãy tạo Metanol Ngoài ra MTBE còn được làm nguyên liệu để sản xuất các hợp chất quan trọngkhác như: Metacrolein , axit metacrylic , isopren , dùng làm dung môi trong quátrình phân tích và làm dung môi triết

2.3 Những ưu, nhược điểm của MTBE khi sử dụng

Ưu điểm :

+Trị số octan cao

+Độ bay hơi thấp

+Khả năng pha trộn với xăng tốt

+Giảm tạo CO và cháy hết Hydrocabon

+Tính kinh tế không phụ thuộc vào sự trợ giá

+Sản phẩm có thể thay thế một chất khác có giá trị tương đương +Được chấp nhận trên thị trường

Nhược điểm :

+ Nguyên liệu isobutylen khó tìm và đắt tiền

+ Độc hạt với môi trường nước

Tuy vậy hiện gia phụ gia MTBE vẫn được đánh giá là một trong những phụgia được sử dụng rộng nhất trên thế giới để thay thế cho phụ gia chì

2.4 Nhu cầu và sản lượng của MTBE trên thế giới

Hình 4: Nhu cầu và sản lượng MTBE từ 1990- 2010 [5]

CH3 CH3

CH2 C

+H+

CH3

CH3

CH3 +C

(1)

O CH3

CH3 CH3 C + + H CH3

CH3 CH3 CH3 C

O CH3

H

+ (2)

CH3 CH3 CH3 C

O CH3 H +

CH3CH3CH3

Vì đây là phản ứng thuận nghịch, do vậy để thu được độ chuyển hoá cao(tức thu được nhiều MTBE) ta phải lấy lượng metanol hơn so với hệ số tỉlượng , đồng tìm cách lấy MTBE ra khỏi môi trường phản ứng

3.1.2 Động học và cơ chế của quá trình tổng hợp MTBE

Phản ứng ete hóa là phản ứng tỏa nhiệt (∆H = -37 kJ/mol), cân bằng, xảy rathuận lợi với lượng dư metanol Phương trình động học là dạng Langmuir đơngiản, trong đó người ta cho rằng isobutylen hoàn toàn không hấp phụ trên nhựa(xúc tác), metanol hấp phụ nhiều hơn MTBE Vận tốc của phản ứng chuyển hóaisobutylen được viết (l.h-1.kg-1)

- ψ : tỷ số các hằng số hấp phụ của MTBE và metanol

Theo phương trình này, ở độ chuyển hóa thấp, phản ứng tổng hợp MTBE theobậc 0 đối với metanol và bậc 1 đối với isobutylen

3.1.3 Xúc tác cho quá trình tổng hợp MTBE

a Xúc tác nhựa trao đổi ion

Quá trình tổng hợp MTBE thường sử dụng xúc tác nhựa trao đổi ion Nhựatrao đổi ion là polyme đồng trùng hợp có nhóm SO3H (sufonic Styren DivinylBenzen), 80% styrene and 20% divinylbenzene (DVB) Chúng thường có bề mặtriêng từ 40-100 m2/g và đường kính mao quản trung bình là 240

Bảng 6: Các loại xúc tác nhựa trao đổi ion thường được sử dụng trong quátrình tổng hợp MTBE là:

riêng (m2/g)

Đường kính(Å)

Thể tích maoquản (mL/g)

Nhiệt độ làmviệc tối đa(ºC)

Bảng 7: So sánh về các loại xúc tác chứa Zeolite với xúc tác nhựa trao đổi ion

Amberlyst-15 ở điều kiện 1atm [9]

Qua đây ta thấy xúc tác chứa zeolite có nhiều ưu điểm so với xúc tác cũ như:+Độ chọn lọc rất cao

+ Lượng sản phẩm phụ (isobutylene oligomer) rất thấp

+Sự ổn định và tuổi thọ cao

+Không có sự kết tụ của kim loại hoạt động

+Không mất đi kim loại hoạt động

+Hạn chế tối thiểu sự khuếch tán

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp MTBE

3.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Phản ứng tổng hợp MTBE là phản ứng thuận nghịch, tỏa nhiệt nên nhiệt độcao không có lợi cho quá trình, còn nhiệt độ thấp thì không đảm bảo tốc độphản ứng

Hình: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng của MTBE [10]

3.2.2 Tỉ lệ nguyên liệu , tỉ lệ Me/isobutylen

Khi tăng tỷ số IB/MeOH nghĩa là hàm lượng isobutylen trong hỗn hợp phảnứng tăng sẽ dẫn đến việc giảm hằng số tốc độ phản ứng tổng hợp Điều này là do

sự ổn định của isobutylen và phức hoạt hóa, và do sự tăng lên nhiều của protonhoạt động Đồng thời khi hàm lượng isobutylen tăng thì có thể xảy ra nhiềuphản ứng phụ (tạo Trime, Dime )

Vì vậy, trong công nghệ cần điều chỉnh tỷ lệ này (tỷ lệ IB/MeOH) cho phùhợp để tránh hiện tượng làm giảm tốc độ phản ứng tổng hợp Thường tỷ lệ molmetanol/isobutylen vào khoảng 1 ÷ 1,1

3.2.3.Áp suất

Để duy trì phản ứng ở pha lỏng, thông thường người ta điều chỉnh áp suấtcủa quá trình vào khoảng 1 – 1,5 Mpa Áp suất ít ảnh hưởng đến quá trình

3.2.4 Nước

Ảnh hưởng của nước với một lượng nhỏ, bằng hoặc ít hơn so với hỗn hợpđẳng phí với metanol không ảnh hưởng nhiều đến hằng số cân bằng của MTBEthậm chí có thể làm tăng độ chuyển hóa isobutylen

Tuy nhiên nước có trong nguyên liệu cũng có ảnh hưởng làm ức chế và giảmtốc độ tạo ra MTBE, đặc biệt là phần trên của thiết bị đoạn nhiệt hoặc thiết bịống chùm Ảnh hưởng ức chế của nước sẽ mất đi khi nước bị tiêu thụ để tạo raTBA TBA được tạo ra rất nhanh, cân bằng TBA được tạo nhanh chóng hơn sovới ete Vì vậy sự có mặt của nước sẽ dẫn đến phản ứng phụ

3.2.5 Nồng độ MTBE

Vì phản ứng tổng hợp MTBE là phản ứng thuận nghịch do vậy nồng độ sảnphẩm càng cao thì độ chuyển hoá của quá trình càng giảm Chính vì vậy để đảmbảo độ chuyển hoá chung của quá trình tổng hợp MTBE ít thay đổi ta phải tìmcách lấy sản phẩm ra khỏi vùng phản ứng Để lấy sản phẩm MTBE ra khỏivùng phản ứng hiện nay các công nghệ mới thường dùng thiết bị chưng tách sảnphẩm MTBE

3.3.Các dây chuyền công nghệ sản xuất MTBE trên thế giới

3.3.1 Sản xuất MTBE từ hỗn hợp C4 Rafinat-1 từ phân xưởng etylen và hỗn hợp C4 FCC từ quá trình craking xúc tác

Sơ đồ khối

a Công nhệ của hãng Uhde (Edeleanu)

Hình 6: Sơ đồ công nghệ của hãng Uhde [11]

1 Thiết bị phản ứng MTBE ( hệ thống 2 thiết bị )

và quan trọng nhất là tránh hình thành điểm nóng Các phản ứng phụ khôngmong muốn, chẳng hạn như sự hình thành dimethyl ether (DME) được giảmthiểu Nhiệt độ lò phản ứng đầu vào khoảng từ 45°C - 60°C Một yếu tố quantrọng của hệ thống (2) thiết bị phản ứng là chất xúc tác có thể được thay thếtrong mỗi lò phản ứng riêng biệt, mà không cần dừng hệ thống.

Các chất xúc tác sử dụng trong quá trình này là một loại nhựa trao đổi cation

Độ chuyển hóa của Isobutylen là 97% là tiêu biểu cho nguyên liệu FCC Độchuyển hóa cao hơn khi dùng nguyên liệu hỗn hợp C4 Raffinat-1 từ phân xưởngetylen có chứa nồng độ isobutylen 25% MTBE được thu từ đáy của tháp chưngcất (2) Dòng metanol giàu cấu tử C4 được đưa đến tháp rửa metanol bằng nước.Nước được sử dụng để chiết metanol dư rồi sau đó được tuần hoàn lại thiết bịphản ứng MTBE Isobutylen trong dòng C4 được đưa đến tháp tách rafinatehoặc đưa đến một quá trình trên để loại bỏ các hợp chất chứa oxy khác nhưDME, MTBE, metanol và tert-butanol

b Công nghệ của hãng CDTECH

Hình 7: Sơ đồ công nghệ của hãng CDTECH [12]

1 Thiết bị rửa nguyên liệu đầu

2 Thiết bị phản ứng MTBE

3 Tháp chưng tách MTBE

4 Tháp rửa MeOH

5 Tháp tách MeOH

Dòng nguyên liệu đầu giàu được rửa bằng nước rồi được kết hợp với metanolvào thiết bị phản ứng (2) Quá trình CDTech được dựa trên thiết kế hai bước ,bao gồm một thiết bị phản ứng cố định sau đó là quá trình chuyển đổi trong mộtcột chưng cất xúc tác (3) Sau khi phản ứng trong lò phản ứng chính, một phầnhỗn hợp phản ứng được làm lạnh đến điểm và bơm vào cột phản ứng chưng cấtxúc tác (3) kết hợp phản ứng và phân đoạn Các phản ứng được tiếp tục trongcột và các sản phẩm MTBE được tách ra từ các hỗn hợp C4 không phản ứng Độchuyển hóa của isobutylen có thể đạt đến (99%) Metanol và hỗn hợp C4 đượcđưa sang tháp rửa MeOH Metanol và nước thu được ở đáy đưa sang tháp táchMeOH (5) MeOH được tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng (2).

c Công nghệ của hãng UOP

Hình 8: Sơ đồ công nghệ của hãng UOP [13]

1 Thiết bị rửa bằng nước (sử dụng nếu nguyên liệu là hỗn hợp C4 FCC từ quátrình craking xúc tác)

2 Thiết bị phản ứng

3 Tháp chưng cất phản ứng

4 Tháp chiết MeOH ra khỏi hỗn hợp C4 bằng nước

5 Tháp chưng tách MeOH ra khỏi nước

Đây là công nghệ ETHERMAX của UOP với dòng nguyên liệu đầu đượcđưa qua thiết bị rửa bằng nước (1) ( trong trường hợp nguyên liệu là hỗn hợp C4FCC từ quá trình craking xúc tác ) để rửa xúc tác lẫn và khí Sau đó dòng nàyđược trộn với dòng metanol rồi đi vào thiết bị phản ứng thứ (2), đây là thiết bịphản ứng xúc tác dạng ống với xúc tác là nhựa trao đổi ion Tại đây độ chuyểnhóa của isobutylen đạt khoảng 90% Tiếp theo là cột chưng cất xúc tác nơiisobutylen sẽ tiếp tục chuyển hóa Sau cột chưng cất xúc tác độ chuyển hóa đạt99,9% Dòng metanol dư với hỗn hợp C4 không phản ứng được đưa qua tháprửa bằng nước (4) Đỉnh tháp sẽ thu được hỗn hợp C4 còn đáy tháp là metanol

và nước sẽ được đưa sang tháp chưng tách metanol (5) Và dòng metanol sautháp tách này sẽ được đưa tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng (2)

3.3.1 Sản xuất MTBE từ hỗn hợp khí Butan từ mỏ khí

Công nghệ chung của sản xuất MTBE từ hỗn hợp từ n-butan qua 3 giai đoạnchính là

- Isome hóa n-butan thành isobutan

- Dehydro hóa isobutan thành isobutylen

- Tổng hợp MTBE từ isobutylen và metanol

- Sơ đồ quá trình sản xuất MTBE từ khí n-butan như sau:

a Công nghệ của hãng ABB LUMMUS

+ Giai đoạn 1: Isome hóa n-butan thành Iso-butan

Hình 9: Quá trình isome hóa của Lummus

1 Tháp tách isobutan 2 Tháp sấy

3,4 Lò phản ứng 5 Thiết bị chưng tách

8 Máy nén

I Nguyên liệu n-butan II C5+ và hydrocacbon

III Sản phẩm isobutan IV Khí nhiên liệu

V Na2CO3 đã sử dụng VI Na2CO3

Quá trình đồng phân hóa với một tầng xúc tác chứa Pt cố định, n-butan đượcđồng phân hóa thành isobutan ở nhiệt độ và áp suất thấp.Tháp tách (1) sản xuất99% trọng lượng isobutan như là một sản phẩm chưng cất lỏng.

+ Giai đoạn 2: Dehydro hóa isobutan thành isobutylen ( CATOFIN process)

Hình 10: Sơ đồ công nghệ của hãng ABB LUMMUS [14]

1 Thiết bị gia nhiệt

2 Thiết bị phản ứng

3 Máy nén

4 Thiết bị tách khí

5 Tháp tách khí nhẹ ra khỏi isobutylene và isobutan

Hệ thống phản ứng CATOFIN gồm hệ thống song song lò phản ứng và một

hệ thống tái sinh bằng không khí Các lò phản ứng này sẽ thực hiện chu trìnhgồm phản ứng, tái sinh, và quá trình lọc Nguyên liệu isobutan ban đầu kết hợpvới dòng tuần hoàn được hóa hơi và gia nhiệt đến nhiệt độ phản ứng trong thiết

bị (1) Dòng này sau khi gia nhiệt được đưa sang thiết bị phản ứng (2) Phản ứngdiễn ra ở điều kiện chân không để đát được tối đa độ chuyển hóa Sòng sảnphẩm sau khi làm mát được nén nhờ thiết bị 3 rồi đua sang thiết bị tách (4) Tạiđây khí trơ, H2, và các hydrocacbon nhẹ được tách ra ở đỉnh còn dòng lỏngđược đưa sang thiết bị (5) để tách tiếp các khí nhẹ Sản phẩm đáy chứa chủ yếu

là isobutan và isobutylene sẽ được đưa đến phân xưởng sản xuất MTBE

Sau một thời gian hoạt động nguyên liệu sẽ được ngừng cho vào lò phảnứng Lò phản ứng sẽ được gia nhiệt lại bởi dòng khí nóng trong thiết bị (7).Dòng khí này sẽ phục hồi lại nhiệt độ như trong dòng onsteam bằng việc đốtcháy cốc trong xúc tác Khi quá trình này hoàn thành thiết bị phản ứng sẽ đượchút chân không chuẩn bị cho chu kì tiếp

+Giai đoạn 3: Ete hoá Isobutylen bằng Metanol (CDTech process).

Hình 11: Sơ đồ công nghệ của hãng CDTECH [12]

b Công nghệ của UOP

* Giai đoạn 1: Isome hóa n-butan thành Isobutan( Butamer process)

Hình 12: Sơ đồ công nghệ của hãng UOP [14]

Hỗn hợp nguyên liệu mới và sản phẩm của phản ứng đã ổn định được đưavào tháp tách isobutan (1), tại đây sản phẩm tách ra có độ tinh khiết cao, n –butan được trộn với khí H2 tuần hoàn qua thiết bị gia nhiệt (4) đến nhiệt độ phảnứng rồi nạp vào lò phản ứng (3) Sản phẩm của lò phản ứng được làm lạnh rồi đivào thiết bị tách áp suất cao (6) Khí H2 được tách ra được bổ sung thêm lượngnhỏ H2 được nén rồi tuần hoàn lại tháp phản ứng Sản phẩm lỏng đi vào cột ổnđịnh (2), tại đây đỉnh tháp là khí đi làm nhiên liệu, đáy là sản phẩm lỏng đượcqua tháp tách (1) để tách isobutan.

*Giai đoạn 2: Dehydro hóa Isobutan thành Isobutylen ( Oleflex process)

Hình 13: Sơ đồ quá trình Oleflex [15]

1: Thiết bị phản ứng 2: Thiết bị đốt nóng (gia nhiệt)

3: Lò tái sinh xúc tác 4: Tháp sấy

5: Tuabin giãn nở khí 6: Tháp tách hydro

7: Tháp cất phần sản phẩm nhẹ

I: Nguyên liệu, Isobutan kỹ thuật và Isobutan tuần hoàn, II: Khí thải

III: Sản phẩm Iso-buten, IV: Phần cất sản phẩm nhẹ, V: Hydro tuần hoàn

Nhiệt cung cấp cho phản ứng được thực hiện bằng các thiết bị gia nhiệt ởtừng giai đoạn và nhờ dòng H2 tuần hoàn mang nhiệt vào Khu vực tái sinh xúctác thực hiện 4 chức năng chính:

+ Đốt cốc trên bề mặt xúc tác

+ Phân phối lại Pt trên chất mang

+ Tách hơi ẩm

+ Hoàn thiện và nâng nhiệt độ xúc tác lên khoảng 700oC

Hình 14: Sơ đồ tái sinh xúc tác dehydro hóa UOP/Oleflex.[15]

1 Thiết bị phản ứng Oleflex 2 Thùng chứa

3 Thùng chứa dòng khí nén để vận chuyển 4 Thùng tách

5 Tháp tái sinh 6 Bộ phận điều chỉnh dòng

7 Thùng trung gian 8 Thùng chứa bụi

9 Bơm khí nâng I Khí nâng xúc tác

II Dòng hydro làm khí nâng III Dòng nitơ làm khí nâng

IV Khí tái sinh V Khí thải tái sinh

*Công nghệ Oleflex (UOP) có những đặc điểm sau

+Độ chọn lọc của quá trình cao

+Quá trình làm việc liên tục và có thể cơ giới hóa tự động hóa dễ dàng +Năng xuất của thiết bị rất lớn

+Độ bền cơ bền nhiệt của xúc tác cao, vận chuyển xúc tác dễ dàng.

*Tuy nhiên công nghệ này có nhược điểm:

+Tiêu hao nhiệt năng lượng rất lớn

+Xúc tác Pt đắt tiền, dễ bị ngộ độc lưu huỳnh

+Số lượng thiết bị nhiều do đó đòi hỏi diện tích xây dựng lớn

+Mức độ an toàn cháy nổ phải đảm bảo một cách nghiêm ngặt

*Giai đoạn 3: Ete hoá IsoButylen bằng Methanol ( Ethermax process)

Hình 15: Sơ đồ công nghệ của hãng UOP [13]

Dehydrat hóa

Quá trình sản xuất MTBE

3.3.3 Sản xuất MTBE từ Tert-butyl-alcol

Đây là quá trình sản xuất MTBE đi từ nguyên liệu isobutylen của quá trìnhdehydro hóa TBA TBA thu được là đồng sản phẩm trong quá trình sản xuấtpropylen oxit

3 Thiết bị phản ứng đoạn nhiệt 4 Thiết bị phản ứng chưng cất

5 Tháp hấp thụ methanol 6 Tháp tái sinh methanol

I Nguyên liệu TBA II Nhiên liệu

III Hổn hợp Raffinat C4 IV Metanol tái sinh

V Nguyên liệu methanol VI Isobutylen

VII Sản phẩm MTBE

3.4 Đánh giá so sánh và lựa chọn công nghệ tổng hợp MTBE

Ta thấy rằng trên thế giới có rất nhiều các công nghệ khác nhau để sản xuấtMTBE, mỗi công nghệ lại có những ưu và nhược điểm riêng

Với công nghệ sử dụng isobutylen từ pha Raffinat-1 của quá trình crackinghơi nước hay sử dụng nguyên liệu C4 FCC- để sản xuất MTBE thì chỉ áp dụngtrên quy mô nhỏ do nguồn nguyên liệu hạn chế

Sản xuất MTBE theo công nghệ của hãng Arco và texaco sử dụng nguyên liệuisobutylen từ quá trình dehydrat hóa TBA cũng không thuận lợi lắm vì phải kếthợp với quá trình sản xuất propylen oxit

Công nghệ mới khắc phục được nhược điểm trên là đi từ nguồn nguyên liệukhí n-butan Đây là một nguồn nguyên liệu dồi dào do ngày nay chúng ta đangtìm được rất nhiều mỏ khí lớn

Hiện nay phương pháp đi từ butan khí mỏ đã được đưa vào sản xuất thực tế

và khẳng định được vị trí của nó và đang chiếm giữ vai trò chủ yếu để sản xuấtMTBE trên thế giới Mặc dù đầu tư ban đầu lớn nhưng với nguồn nguyên liệudồi dào thì có thể sản xuất với công suất lớn Công nghệ của UOP gồm 3 côngnghệ ( Butamer, Oleflex, Ethermax) ưu việt hơn so với công nghệ của ABBLUMMUS do quá trình tái sinh xúc tác liên tục ( công nghệ Oleflex) do đó xúctác luôn có hoạt tính cao

Bảng 8: So sánh công suất các nhà máy ở Mỹ và ở SAUDI năm 1998 [17]

%

SAUDI

%Khí butan mỏ

Khí cracking hơi nước

Khí cracking xúc tác

Nguyên liệu xưởng PO/TBA

12000-250001000-80001000-800014000-33000

3543120

92440

Từ những phân tích trên em lựa chọn công nghệ của UOP

Phần 2: Thiết kế dây chuyền, tính toán mô phỏng, thiết bị

1 Sơ đồ công nghệ thiết kế

1.1 Sơ đồ công nghệ (hình vẽ)

1.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Sơ đồ công nghệ quy trình sản xuất MTBE từ n-butan khí mỏ gồm 3 quátrình liên tiếp:

*Quá trình isome hóa n-butan thành isobutan ( Công nghệ Butamer)

Nguyên liệu đầu được đưa sang tháp tách isobutan T-101 nhờ bơm P-101.Tại tháp tách này isobutan có trong nguyên liệu đầu sẽ được tách ra cùng vớilượng isobutan do n-butan chuyển hóa thành tại đỉnh tháp Dòng isobutan này sẽđược đưa sang quá trình dehydro hóa Ngoài isobutan được tách ra còn có cáckhí nhẹ như C1, C2, C3… Đáy tháp chứa chủ yếu là n-butan qua bơm P-103trộn với dòng khí chứa H2 sau khi qua máy nén K-101 Dòng hỗn hợp này đượcgia nhiệt ban đầu bởi dòng sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng R-101 sau đó qua

lò gia nhiệt H-101 đến nhiệt độ khoảng 180oC rồi vào lò phản ứng R-101 Tạiđây n-butan sẽ chuyển hóa thành isobutan Dòng sản phẩm này gia nhiệt chonguyên liệu trong thiết bị E-107 rồi được làm lạnh trong thiết bị E-106, sau đóđược đưa sang bình tách pha áp suất cao V-103 Tại đây khí H2 được tách ra rồiđược bổ sung thêm một lượng H2 mới qua máy nén rồi quay lại lò phản ứng R-

101 Dòng sản phẩm lỏng chứa chủ yếu isobutan được bơm P-106 đưa sang tháp

ổn định T-102 Tại đây khí nhẹ chủ yếu là C1, C2, C3… được tách ra ở đỉnh.Dòng đáy tháp giàu isobutan được bơm P-105 đưa sang tháp tách isobutan T-101

*Quá trình dehydro hóa isobutan thành isobutylen (Công nghệ Oleflex)

Dòng isobutan tách từ tháp T-101 được bơm P-101 đưa qua trao đổi nhiệtvới dòng sản phẩm ra từ đáy thiết bị phản ứng R-104, rồi qua lò gia nhiệt H-102đến nhiệt độ 520 oC rồi vào lò phản ứng R-102 đồng thời xúc tác từ thiết bị táisinh R-105 cũng được đưa vào Tại đây sảy ra phản ứng dehydro hóa isobutanthành isobutylen do phản ứng thu nhiệt mạnh nên dòng sản phẩm ra tiếp tụcđược gia nhiệt rồi cho qua lò phản ứng tiếp theo R-103 và đồng thời xúc tác từ

lò phản ứng R-102 cũng được đưa sang Tai đây quá trình cũng sảy ra hoàn toàntương tự như lò R-102, với lò R-104 cũng tương tự Xúc tác từ lò này được đưasang thiết bị tái sinh R-105 Còn dòng sản phẩm qua trao đổi nhiệt với dòngnguyên liệu vào, rồi qua máy nén K-102 sang tháp sấy khô R-106 để loại bỏnước Sau đó qua máy nén K-103, thiết bị trao đổi nhiệt E-109 rồi vào tháp táchpha V-104 Tại đỉnh tháp này ta thu được khí chủ yếu là H2 sinh ra do quá trìnhdehydro hóa Dòng này qua tua bin giãn nở khí K-104, qua E-109 rồi một phần

quay trở lại trộn với dòng isobutan nguyên liệu còn một phần lấy ra làm khínhiên liệu Còn dòng sản phẩm lỏng được tách ra từ tháp V-104 được bơm P-109đưa sang tháp chưng tách isobuten T-103 Đỉnh tháp này ta thu được các khí nhẹ.Còn đáy là dòng giàu isobutylen.

*Quá trình tổng hợp MTBE ( Công nghệ Ethermax)

Dòng isobutylen từ tháp T-101 qua bơm P-111 trộn với dòng metanol banđầu và metanol tuần hoàn qua thiết bị trao đổi nhiệt E-110 để đạt được nhiệt độ

60oC-80oC rồi vào thiết bị phản ứng tổng hợp MTBE R-107 Tại đây isobutylen

sẽ phản ứng với metanol tạo thành MTBE Độ chuyển hóa trong thiết bị nàykhoảng 90% Dòng sản phẩm sau đó tiếp tục được đưa sang thiết bị chưng phảnứng T-104 Tại đây vừa sảy ra phản ứng tổng hợp MTBE vừa sảy ra quá trìnhchưng cất lấy sản phẩm MTBE Độ chuyển hóa qua quá trình này có thể đạt đếntrên 99% MTBE thu được ở đáy tháp này được đưa đến bể chứa Còn sản phẩmđỉnh chủ yếu là metanol chưa phản ứng và hỗn hợp khí C4 được đưa qua tháprửa T-106 Nước qua bơm P-108 đến tháp rửa này Đỉnh tháp sẽ thu được hỗnhợp khí C4, còn đáy tháp là hỗn hợp metanol và nước Dòng này được bơm P-

114 đưa đến tháp chưng tách metanol T- 104 Dòng metanol thu được ở đỉnh sẽđược tuần hoàn trở lại trộn với dòng metanol ban đầu Dòng nước thu được ởđáy cũng sẽ được đưa quay trở lại trộn với dòng nước ban đầu

1.3 Điều kiện công nghệ

+Quá trình isome hóa n-butan thành isobutan ( Công nghệ Butamer)

2 Tính toán cân bằng vật chất và nhiệt lượng

2.1 Mô phỏng quy trình sản xuất MTBE bằng phần mềm Aspen HYSYS

2.1.1 Giới thiệu về phần mềm Aspen HYSYS

HYSYS là phần mềm của công ty Aspentech – Canada HYSYS là phầnmềm chuyên dụng để tính toán mô phỏng công nghệ chế biến dầu khí và côngnghệ hóa học HYSYS là phần mềm có khả năng tính toán đa dạng, cho kết quả

độ chính xác cao đồng thời cung cấp nhiều thuật toán sử dụng, trợ giúp cho quátrình tính toán công nghệ, khảo sát các thông số trong quá trình thiết kế nhà máychế biến dầu khí và tổng hợp hóa dầu

Ngoài thư viện có sẵn, HYSYS có khả năng cho phép người dùng tạo ra cácthư viện riêng hoặc cho phép liên kết với các chương trình tính toán hoặc cacphần mềm như Microsoft Visual Basic, Microsoft Excel, Visio, C++, Java… Khảnăng nổi bật của HYSYS là tự động tính toán các thông số còn lại nếu thiết lập

đủ thông tin do đó sẽ tránh được các sai sót và có thể thay đổi các điều kiệncũng như sử dụng các dữ liệu đầu vào khác nhau

Sử dụng HYSYS giúp giảm chi phí cho quá trình công nghệ do có thể tối ưuhóa các thiết bị trong đây chuyền mà vẫn đảm bảo được yêu cầu chất lượng sảnphẩm HYSYS cho phép tính toán vấn đề tận dụng nhiệt, tối ưu hóa các vấn đềnăng lượng cho quá trình sản xuất, tuần hoàn nguyên liệu nhằm tăng hiệu suấtcho quá trình

2.1.2 Cơ sở mô phỏng

*Các thông số ban đầu:

+Năng suất sản phẩm MTBE: 100000 tấn/năm

+Nguyên liệu đầu:

Bảng 9: Thành phần khí n-butan nguyên liệu [18]

PropanIsobutann-buatnIsopentann-pentanTổng

0.8525.571.551.570,53100

+Độ tinh khiết của MTBE đạt trên 99%

+Phản ứng isome hóa n-butan thành isobutan là phản ứng cân bằng

n-C4H10 i-C4H10

+Hằng số kinetic của phản ứng dehydro hóa isobutan thành isobutylen[19]

+Hằng số kinetic của phản ứng tổng hợp MTBE [20]

i-C4H8 + CH3OH CH3-O-C(CH3)3

isobutylen metanol MTBE

và dầu khí:

+Phương trình trạng thái EOS: Phương trình trạng thái PR có các tùy chọn: PR,Sour PR, PRSV

+Phương trình trạng thái SRK có các tùy chọn: SRK, Sour SRK, KD, ZJ

+Activity Models: Wilson,NRTL,UNIQUAC

Có nhiều hệ nhiệt động được mô tả trong phần mềm mô phỏng,Tuy nhiên trongtừng hệ cụ thể phải có bước đánh giá và lựa chọn hệ nhiệt động phù hợp mớinhận được kết quả tính toán chính xác

Trong quá trình này em chọn hệ nhiệt động SRK

2.1.3 Quá trình mô phỏng

*Sơ đồ công nghệ mô phỏng

+Nhập cấu tử, hệ nhiệt động, thiệt lập phản ứng.

-Nhập cấu tử:

-Hệ nhiệt động