Tiểu luân tổng hợp hữu cơ hóa dầu công nghệ molex

I) Các phương pháp tổng hợp n paraffin cao 1 a) Phương pháp kết tinh 1 b) Tạo phức cacbamit 1 c) Hấp thụ bằng rây phân tử 2 II) Công nghệ Molex –UOP 2 a) Xúc tác sử dụng ZSM5 2 b) Công nghệ Molex 3 c) Ứng dụng của quá trình Molex 6 Kết luận 8 Tài liệu tham khảo 9

Mục lục

I) Các phương pháp tổng hợp n paraffin cao 1

c) Ứng dụng của quá trình Molex 6

I) Các phương pháp tổng hợp n paraffin cao

a) Phương pháp kết tinh

Nguyên tắc hoạt động của phương pháp này dựa vào sự chênh lêch về nhiệt

độ nóng chảy, kết tinh của các paraffin Quá trình này có thể hỗ trợ thêm bằng cách sử dụng dung môi, tùy từng trường hợp Đối với gasoline và dầu nhờn có độ nhớt thấp, nguyên liệu được làm lạnh đến 00C Khi đó, paraffin

sẽ được kết tinh lẫn 30% hydrocacbon lỏng Hỗn hợp này được lọc, tách lấy phần rắn đem ép thành tấm Khi đun nóng nhẹ các tạp chất này sẽ đucợ tách

ra và khối paraffin sản phẩm có độ tinh khiết cao 96 -99%

Trong trường hợp nguyên liệu có nhiều tạp chất , quá trình tách sẽ được hỗ trợ bằng cách sử dụng các dung môi có kahr năng hòa tan tốt các cấu tử như isoparafin,naphten, hydrocacbon thơm… mà ít hòa tan n paraffin Các dung môi này thường là các xeton thấp, hydrocacbon thơm Dung môi được hòa tan vào nguyên liệu rồi làm lạnh đên -5 - -300C Khi đó các n paraffin kết tinh lại sẽ được tách và chuyển sang nung nóng để kết tinh lại, tách khỏi dung môi có lẫn

Trong một ố quá trình, người ta cũng sử đụng propan longrvoiws vai trò vừa

là dung môi vừa là tác nhân lạnh cho quá trình kết tinh Nguyên liệu được trộn với propan lỏng dưới áp suât Giảm áp hôn hợp đi, propan sẽ bay hơi, làm cho nhiệt độ hỗn hợp xuống -400C Khi đó, n paraffin kết tinh Lọc lấy tách lấy paraffin, còn propan tuần hoàn lại tháp Phương pháp này có độ chọn lọc cao, có thê ứng dụng cho các phân doạn dầu mỏ

b) Tạo phức cacbamit

Đây là phương pháp dựa trên kahr năng tạo phức cộng hợp với cacbamit của

n paraffin Phản ứng xảy ra như sau:

RH + nCO(NH2)2  RH.nCO(NH2)2

Quá trình được tiến hành bằng cách trộn dầu với dung dịch nước hoặc với rượu bão hòa cacbamit ở nhiệt đô 70 – 100 0C để phân hủy phức và tách bỏ cacbamit, thu hồi n paraffin Với các phân đoạn giàu paraffin, người ta có thể sử dụng thêm dung môi dicloetan để pha loãng, tạo thuận lợi cho quá trình lọc

Phương pháp này có thể được áp dung cho mọi phân đoạn dầu Tuy nhiên,

nó co nhược điểm là độ chon lọc thấp, sản phẩm n-parafin có lẫn isoparafin, naphten, hydrocacbon thơm

c) Hấp thụ bằng rây phân tử

Phương pháp này được áp dụng dựa trên nguyên tắc chất hấp phụ chỉ hấp phụ n paraffin có kích thước nhỏ hơn lỗ xốp của zeolite, không hấp thụ các chất hydrocacbon khác có kích thước lớn cồng kềnh như naphten và

isoparafin

II) Công nghệ Molex –UOP

a) Xúc tác sử dụng ZSM5

ZSM 5 (zeolite socony mobil 5) là loại hợp chất alumino silicat thuộc họ

pentasil của zeolite, nó công thức câu tạo NanAlnSi96–nO192·16H2O (0<n<27) Được phát minh bởi tập đoàn dầu Mobil từ năm 1975, nó có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp lọc hóa dầu, như là tách hỗn hợp khí hoặc phản ứng isome hóa

Cấu trúc của nó là họ tinh thể tám mặt liên kết với nhau bởi cầu oxy từ khung tám mặt đó, mỗi mặt là vòng 5 cạnh Ở mỗi mặt, các phân tử Al hoặc Si và 1

nguyên tử O được liên kết bền với nhau ở các đỉnh Tám mặt này được liên kết với nhau bởi cầu liên kết oxy gấp khúc tạo nên 10 vòng cạnh Lớp liền kề của các mặt được liên kết với nhau bằng các điểm tự do Kích thước động học của ZSM 5 vào khoảng từ 5,4 -5,6 A cấu trúc tinh thế của mỗi phẩn ZSM5 gồm có 96 T (Si hoặc Al), 192 phân tử O, và 1 số các ion dương tạo ra phụ thuộc vào tỉ lệ Si/Al từ 12 đến

vô cùng Cấu trúc orthorhombic tồn tại ở nhiệt độ cao, nhưng lại bị tách ra thành các mono khi nhiệt độ thấp, vào khoảng 300- 350K

Cấu tạo một phân tử của ZSM 5

Cấu trúc của ZSM 5 tạo rây phân tử

b) Công nghệ Molex

Công nghệ UOP Molex là một quá trình điển hình được sử dụng để phân tách n-paprafin khỏi các isoparafin Mặc dù công nghệ này không giới hạn cho một quá trình sử lí riêng biệt nào hay chỉ sử dụng với một loại nguyên liệu có số

nguyên tử cacbon nhất định, quá trình Molex thường được ứng dụng phổ biến nhất

để thu hồi các parafin phục vụ sản xuất chất dẻo hoặc chất tẩy rửa Các dạng n-parafin điển hình từ C6 C10dungf cho sản xuất chất dẻo, C10 C14 dùng cho alkyl hóa sản xuất alkyl benzen và C13 C20 (thường lớn hơn C16) dung cho tổng hợp các rượu tẩy rửa…

Sơ đồ công nghệ Molex:

Công nghệ UOP Molex là một phương pháp tách bằng hấp phụ pha lỏng các n-parafin ra khỏi isoparafinvaf xycloparafin trên cơ sở công nghệ tách Sorbex với chất hập phụ là zeolit Hấp phụ trong pha lỏng đẳng nhiệt làm cho quá trình xủ lý các nguyên liệu nặng và khoảng rộng được dễ dàng hơn Với các quá trình được tiến hành trong pha hơi, để quá trình phân tách được hiệu quả, ngoài các thiết bị làm mát và đun nóng thông thường, hệ thống còn cần một bộ phận làm thay đổi nhiệt độ và/hoặc áp suất trong khoảng rộng trong suốt chu trình hấp phụ - nhả hấp phụ.Các quá trình pha hơi này có xu hướng để lại một lượng cốc nhất định trên chất hấp phụ, và do đó, sau những khoảng thời gian nhất định, hệ thống cần được tạm dừng để tái sinh chất hấp phụ, loại bỏ cốc Ngược lại, các quá trình thực hiện trong pha lỏng có thể tiến hành liên tục không cần ngừng lại để tái sinh chất hấp phụ Hình vẽ miêu họa hệ thống sơ đồ nguyên lý của công nghệ Molex Công nghệ này cho phép sản xuất n-parafin có độ tinh khiết 98 99% và khả năng thu hồi 96 98% tùy thuộc tỷ lệ chất hấp phụ so với thể tích nguyên liệu

Thuyết trình công nghệ:

Hỗn hợp nguyên liệu đầu được bơm và trộn cũng với dung môi đưa vào hệ thống hấp phụ van quay Thứ tự các phòng được bố trí như sau

Quá trình hấp phụ xảy ra lần lượt và tuần tự trên từng vùng của tháp, van quay thay đổi liên tục để các vùng liên tục xảy ra các quá trình tiếp liệu, hấp thụ, nhả hấp thụ

và tuần hoàn lại liên tục Nhờ vậy quá trình Molex được diễn ra liên tục, không giống như các quá trình hấp phụ khác, làm việc gián đoạn Thực tế, quá trình Molex là quá trình Sorbuten đã được cải tiến để phù hợp cho việc tách loại n

parafin

Quá trình thực hiện trong nhiệt độ trên 1000C và áp suất thường cho quá trình hấp phụ và được đẩy lên trên 1800 đến dười 3800C, áp suất từ 2 bar đến 7 bar cho quá trình giải hấp phụ Điều kiện tương đồi giống với quá trình Sorbutne

ưu điểm của quá trình là thu được n parafin có độ tinh khiết cao 98-99%, khả năng thu hồi là 96-99% Quá trình được tiến hành liên tục và không cẩn phải dừng lại gián đoạn như các quá trình hấp phụ thông thường Ngoài ra, quá trình này kinh

tế hơn quá trình kết tinh do không phải hạ nhiệt độ xuống thấp Do đó, quá trình này được ứng dụng rộng rãi và phổ biến

c) Ứng dụng của Molex trong thực tế

Molex là quá trình tách n parafin ra khỏi hỗn hợp hydrocacbon nên ứng dụng trong công nghệ chế biên kerosene và dầu nhờn, làm giảm điểm đông đặc của nguồn này xuống phù hợp với các quá trình làm việc của chúng trong từng điều kiện khắc nghiệt

Công nghệ Molex sử dụng chủ yếu trong quá trình sản xuất chất hóa dẻo (C6-C10, clo parafin), tiền chất hoạt động bề mặt (C13-C22 LAB), sản xuất alkyl benzene (C10-C14)

Một số công nghệ điển hình như:

Tách n parafin ra khỏi phân đoạn kerosene

Sơ đồ công nghệ sản xuất LAB từ nguyên liệu hỗn hợp

Các n parafin còn sử dụng nhiều trong công nghiệp chất hóa dẻo,chất dẻo như:

- Paraffin chlor hóa là một chất hóa dẻo rất phổ biến và là 1 phụ gia chống cháy

có nhiều tính chất vật lý và hóa học có thể đáp ứng yêu cầu cho nhiều ứng dụng Celeclor không tan trong nước và trơ với hầu hết các loại hóa chất Ngoài ra đây là một chất có tính bay hơi rất thấp Vì thế Cereclor là một chất hóa dẻo rất tốt cho sơn bảo vệ thép, masonry và các ứng dụng tàu biển có tính năng cao

- Sơn tàu biển và sơn bảo vệ cho thép là loại sơn đặc trưng dùng cho cao su chlor hóa, sơn xây dựng nhựa acrylic cũng thường dùng

Thường paraffin được dùng với 1 hoặc nhiều mục đích sau :

- Là chất hóa dẻo chống cháy, không saponine hóa và chống hóa học

- Tăng khả năng chống cháy

- Là 1 nhựa cải biến hoặc resin extender

Kết luận

Công nghệ Molex được sử dụng phổ biến trong quá trình tách n parafin, tuy công nghệ mới được phát triển (1995) nhưng tính đến nay đã có hơn 35 phân xưởng đã được xây dựng, tăng sản lượng n parafin từ 5,5 triệu tấn đến nay là 340 triệu tấn Điều đó có thế thấy được công nghệ này phát triển mạnh và nhanh, còn tiềm năng phát triển lớn trong tương lai

Ở nước ta, công nghệ này chưa được áp dụng do chưa có nhà máy sản xuất các chất lấy n parafin làm nguyên liệu Tuy nhiên, trong tương lai không xa, chúng ta

có thể áp dụng nó một cách hiệu quả và kinh tế nhất để phát triển các ngành công nghiệp lớn, đặc biệt là công nghiệp hóa chất

Tài liệu tham khảo

1, Handbook of Petroleum Refining Processes;

2, www.uop.com;

3, http://banhoachatcongnghiep.wordpress.com/

4, http://en.wikipedia.org/wiki/ZSM-5