Công nghệ Sản xuất izo octan

Alkyl hóa là quá trình đưa nhóm alkyl vào phân tử hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ. Đây là loại phản ứng có giá trị thực tế cao để đưa các nhóm alkyl vào hợp chất thơm, isoparafin, mercaptan, sunfit, amin, các hợp chất chứa ete…Nó cũng là một giai đoạn trung gian trong quá trình sản xuất các monome, các chất tẩy rửa… Alkyl hóa alcan là quá trình phổ biến nhất để tạo xăng alkyl hóa. Đây là mục đích chủ yếu trong công nghệ lọc hóa dầu.Từ các cấu tử ban đầu là khí (C4H10 và C4H8) ta thu được xăng ( isoC8H18) có trị số octan cao.Trong các loại alcan chỉ có isoalcan tham gia phản ứng, tác nhân alkyl hóa thường sử dụng là olefin hoặc rượu, trong đó olefin là chủ yếu.

Bài tập lớn công nghệ tổng hợp hợp chất

trung gian Sản xuất izo octan

GVHD: Nguyễn Hồng Liên

Sinh viên thực hiện:

Bùi Thái Hào 20090909 Vương Ngọc Anh 20113504 Vũ Quang Linh 20113105

Nguyễn Hồng Nho 20091971

Phần I: giới thiệu tổng quan về izo octan

 Iso-octan là chất lỏng không màu, không mùi, không tan trong nước, ít tan trong etanol và ete

 Cực kỳ dễ cháy khi có mặt của oxy, và nó dễ dàng tạo thành hỗn hợp nổ với không khí.

 Nó là một thành phần quan trọng của xăng.

 Là thành phần quan trọng của xăng, được dùng làm chất chuẩn trong xác định tính chống kích nổ của xăng

(xt. Trị số octan).

Ứng Dụng

Xăng có iso-octan cao là một trong những phụ gia dần được lựa chọn hiệu quả bởi tính ưu việt của nó.

 Ngoài ra, iso-octan còn được dùng làm dung môi.

CHƯƠNG II QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA ISO-OCTAN

II.1 Quá trình alkyl hóa

 Alkyl hóa là quá trình đưa nhóm alkyl vào phân tử hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ Đây là loại phản

ứng có giá trị thực tế cao để đưa các nhóm alkyl vào hợp chất thơm, isoparafin, mercaptan, sunfit, amin, các hợp chất chứa ete…Nó cũng là một giai đoạn trung gian trong quá trình sản xuất các monome, các chất tẩy rửa…

 Alkyl hóa alcan là quá trình phổ biến nhất để tạo xăng alkyl hóa Đây là mục đích chủ yếu trong công nghệ lọc hóa dầu.Từ các cấu tử ban đầu là khí (C4H10 và C4H8) ta thu được xăng ( iso-C8H18)

có trị số octan cao.Trong các loại alcan chỉ có iso-alcan tham gia phản ứng, tác nhân alkyl hóa thường sử dụng là olefin hoặc rượu, trong đó olefin là chủ yếu

II.2 Alkyl hóa sản xuất iso-octan

Cơ chế :Khơi mào

Phản ứng dây chuyền

Phản ứng phụ

Xúc tác dùng cho quá trình :

Xúc tác H2SO4, HF :Trong công nghiệp, thường sử dụng H2SO4 từ 90 đến 99% hoặc HF Nếu sử dụng hai axit trên, cần lưu ý đến tỉ lệ olefin/iso-butan sao cho olefin là nhỏ nhất( tỉ lệ 1/5) vì các olefin hòa tan tốt trong axit H2SO4,tạo điều kiện cho các phản ứng phụ xảy ra( như phản ứng trùng hợp )

 Iso-butan lại hầu như không hòa tan trong H2SO4, HF, do đó phải khuấy trộn mạnh để nồng độ butan trong khối phản ứng đạt cực đại

iso-Xúc tác AlCl3 + HCl: Xúc tác AlCl3 + HCl cho phép phản ứng thực hiện ở nhiệt độ thấp(-15 đến 25oC) dễ chế tạo, cho sản phẩm ít nhánh phụ.

Xúc tác BF3 + HF: Phản ứng trên xúc tác này thường thực hiện ở nhiệt độ cao hơn ( 40-45oC) tạo

nhiều sản phẩm phụ của quá trình isome hóa

Các zeolit có mao quản rộng, tỷ lệ Si/Al cao như : zeolit USY, zeolit

USY: với xúc tác này, sự mất hoạt tính xảy ra rất nhanh, khi tăng thời gian phản ứng, chất lượng alkylat giảm Mặt khác, trên xúc tác đã mất hoạt tính, chỉ có oligome hóa xảy ra

zeolit : có tác dụng gần giống như USY, tuy nhiên nồng độ của 2,2,2-TMP trong phân đoạn C8 là nhỏ hơn, chứng tỏ rằng sự khuếch tán của sản phẩm bị giới hạn bởi kích thước mao quản

II.3 Công nghệ NExOCTANE kết hợp alkyl hóa sản xuất isoctan

•Nguyên liệu từ quá trình FCC: tích hợp chính trong các nhà máy lọc hóa dầu.

Đi từ Butane: phức tạp hơn.

Quá trình phản ứng:

Quá trình hydro hóa

Sơ đồ công nghệ: sản xuất izo-octan với công nghệ NExOCTANE kết hợp với alkyl hóa:

Sơ đồ công nghệ: sản xuất izo-octan với công nghệ NExOCTANE kết hợp với alkyl hóa:

Trong các lò phản ứng alkyl hóa:

Nguyên liệu olefin được sấy khô cùng với C4 và isobutene hồi lưu được đưa vào phần lò phản ứng của nhà máy. Nguyên liệu đi vào vỏ của các lò phản ứng thông qua một số vòi phun để duy trì một nhiệt độ đồng đều trong toàn bộ lò phản ứng. Việc loại bỏ nhiệt của phản ứng được thực hiện bởi trao đổi nhiệt với một số lượng lớn nước làm mát chảy qua các ống. Nếu nước làm mát được sử dụng, sau đó nó có thể tiếp tục sử dụng trong các đơn vị khác. Nước thải từcác lò

Điều kiện phản ứng:

 Nhiệt độ: 70-100oF.

 Nồng độ axit: 83-92% (hàm lượng nước không quá 1%).

 Tỉ lệ isobutane/olefin: Tỷ lệ càng cao thì chất lượng càng cao,

ít phản ứng phụ nhưng thực tế chúng tùy thuộc vào công nghệ tỷ

lệ dao động từ 5:1 đến 15:1.

Thu hồi sản phẩm:

Trong việc thu hồi sản phẩm dimerization, sản phẩm isooctene được tách ra từ các phần không phản ứng của là C4 raffinate và cũng hình thành rượu rồi cho tuần hoàn đến phần dimerization Phần raffinate C4 tạo ra thích hợp cho quá trình alkyl hóa vì vậy nó được chuyển làm nguyên liệu cho quá trình alkyl hóa

Giai đoạn hyđro hóa: Hình Thiết bị Hyđro hóa

CHƯƠNG III : NGUYÊN LIỆU

III.1 Iso – Buten

III.1.1 Tính chất vật lý

 Iso – buten là chất khí không màu, có thể cháy ở nhiệt độ thường và áp suất khí quyển Nó có thể

hòa tan vô hạn trong rượu, ete và các hydrocacbon nhưng ít tan trong nước Một số tính chất vật lý

đặc trưng của iso-buten được thể hiện qua bảng :

III.1 Iso – Buten

• Phản ứng cộng nước tạo TBA :

• Cộng hydro halogenua (HX) :

• Phản ứng oxy hóa :

III.1.3 Các nguồn iso-buten hiện nay.

 Iso-buten lấy từ hỗn hợp Raffinat -1, là hỗn hợp khí thu được từ xưởng sản xuất etylen bằng quá trình cracking hơi nước Nguồn nguyên liệu này có ưu điểm là nồng độ iso-buten tương đối cao (khoảng 44%).

 Iso-buten từ phân đoạn C4 của quá trình cracking xúc tác tầng sôi.

 Iso-buten từ quá trình Dehydrat hóa Tert Butyl Alcohol (TBA)

 Iso-buten từ quá trình dehydro hóa iso-butan trong đó iso-butan có thể nhận được từ các quá trình lọc dầu hoặc từ quá trình isome hóa khí mỏ n- butan

III.2.Iso – Butan

Iso-butan hay trimetyl metan là loại hydrocacbon no mạch hở có nhánh, trong phân tử chỉ có các lien kết đơn

C-C và C-H Nó là đồng phân về mạch cacbon của n-butan, C4H10 với công thức phân tử :

CH3 – CH(CH3)2

III.2.1 Tính chất vật lý

 Ở nhiệt độ thường, iso-butan là một chất khí, có điểm sôi thấp hơn n-butan (-10,2oC), có nhiệt độ nóng chảy là -145oC, tỷ khối là 0,6030 Iso-butan không tan trong nước, trong ancol thì nó dễ tan hơn Ngoài ra nó còn dễ tan trong ete, các dẫn xuất halogen và các hydrocacbon khác.

III.2.2 Tính chất hóa học

Iso-butan có đầy đủ tính chất của một ankan, tức là khả năng hoạt động của nó kém Tuy nhiên, iso butan cũng như các ankan chỉ trơ đối với các tác nhân ion như axit, bazơ, chất oxy hóa trong dung dịch nước, chúng lại dễ dàng tham gia phản ứng thế với nguyên tử và gốc tự do…Phản ứng đặc trưng là phản ứng thế.

•Cộng hydro halogenua (HX) :

IV: Kết Luận

Xăng có iso-octan cao là một trong những phụ gia dần được lựa chọn hiệu quả bởi tính ưu việt của nó.

Iso-octan là thành phần quan trọng trong xăng, là cấu tử nâng cao trị số octan của xăng.

Các công nghệ NExOCTANE được phát triển cho các sản phẩm isooctan. Trong quá trình, isooctan là sản phẩm của dimer hóa isobutylen, mà có thể được hydro hóa cho sản xuất isooctan. Cả hai sản phẩm này đều có thể trộn vào xăng làm tăng chất lượng của chúng