Công nghệ tổng hợp Polypropylene

MỤC LỤCTrangI – Tổng quan về Polypropylene………………………………………………….41. Giới thiệu về Polypropylene………………………………………………42. Ứng dụng………………………………………………………………….53. Quy mô sản xuất…………………………………………………………..6II – Tính chất sản phẩm Polypropylene………………………………………….81. Cấu trúc không gian……………………………………………………….82. Tính chất vật lý……………………………………………………………93. Tính chất hóa học………………………………………………………...10III – Nguyên liệu và các phương pháp sản xuất…………………………………101. Propylene………………………………………………………………...101.1. Tính chất vật lý…………………………………....………………101.2. Tính chất hóa học……………………………..…..……………….121.3. Các nguồn thu Propylene……………………...….……………….131.4. Tiêu chuẩn nguyên liệu Propylene……………...….……………...162. Hidro …………………………………………………………………….172.1. Tính chất vật lý……………………………………………………172.2. Tính chất hóa học………………………………………………….172.3. Các nguồn thu Hidro………………………………………………182.4. Tiêu chuẩn nguyên liệu Hidro…………………………………….18IV – Xúc tác quá trình…………………………………………………………..18V – Cơ chế phản ứng Polymer hóa…………………………………………...…19VI – Các công nghệ sản xuất Polypropylene……………………………………211. Công nghệ pha lỏng……………………………………………………...221.1. Công nghệ SPHERPOL…………………………………………...221.2. Công nghệ HYPOL – II…………………………………………...262. Công nghệ pha khí……………………………………………………….282.1. Công nghệ NOVOLEN…………………………………………...282.2. Công nghệ UNIPOL……………………………………………....302.3. Công nghệ INNOVENE…………………………………………..323. Đánh giá các công nghệ………………………………………………….34VII – Kết luân…………………………………………………………………...36VIII – Tài liệu tham khảo……………………………………………………….37

MỤC LỤC

Trang

I – Tổng quan về Polypropylene……….4

1 Giới thiệu về Polypropylene………4

2 Ứng dụng……….5

3 Quy mô sản xuất……… 6

II – Tính chất sản phẩm Polypropylene……….8

1 Cấu trúc không gian……….8

2 Tính chất vật lý………9

3 Tính chất hóa học……… 10

III – Nguyên liệu và các phương pháp sản xuất………10

1 Propylene……… 10

1.1 Tính chất vật lý……… ………10

1.2 Tính chất hóa học……… … ……….12

1.3 Các nguồn thu Propylene……… ….……….13

1.4 Tiêu chuẩn nguyên liệu Propylene……… ….……… 16

2 Hidro ……….17

2.1 Tính chất vật lý………17

2.2 Tính chất hóa học……….17

2.3 Các nguồn thu Hidro………18

2.4 Tiêu chuẩn nguyên liệu Hidro……….18

IV – Xúc tác quá trình……… 18

V – Cơ chế phản ứng Polymer hóa……… …19

VI – Các công nghệ sản xuất Polypropylene………21

1 Công nghệ pha lỏng……… 22

1.1 Công nghệ SPHERPOL……… 22

1.2 Công nghệ HYPOL – II……… 26

2 Công nghệ pha khí……….28

2.1 Công nghệ NOVOLEN……… 28

2.2 Công nghệ UNIPOL……… 30

2.3 Công nghệ INNOVENE……… 32

3 Đánh giá các công nghệ……….34

VII – Kết luân……… 36

VIII – Tài liệu tham khảo……….37

MỞ ĐẦU

Ngày nay, khi chúng ta trở thành thành viên chính thức của WTO thì nền công nghiệp đã có nhiều cơ hội phát triển hơn, trong đó ngành Công nghệ Lọc - Hóa Dầu được ưu tiên phát triển hàng đầu Đó là một trong những ngành mũi nhọn để phát triển đất nước, phù hợp với tiềm năng Dầu mỏ hiện có của nước ta.Chính điều này đã tạo những tiềm năng rất lớn cho một tương lai về tận dụng những sản phẩm hóa dầu, trong đó tổng hợp các hợp chất Polymer là ngành đang

có xu hướng phát triển mạnh ở Việt Nam Đó là một ngành khoa học nghiên cứu

về việc tổng hợp các chất hữu cơ có ứng dụng rộng rãi trong đời sống bằng cách tận dụng nguồn nguyên liệu từ dầu mỏ Việc sản xuất, sử dụng polymer ngày càng được mở rộng và có quy mô phát triển nhanh Đặc biệt khi tình hình nguyên liệu thiên nhiên đã và đang ngày càng khan hiếm, sự tiêu thụ các nguồn năng lượng cũng như các hợp chất hóa học có sẵn diễn ra với tốc độ ngày cao đặt ra những vấn đề với các nhà hóa học là phải tìm ra những hợp chất thay thế chúng Polypropylene cũng là một trong số những polymer được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới vì tính phổ dụng, giá thành monomer thấp, giá thành sản xuất thấp,

và các tính chất được ưa chuộng của nó

I – Tổng quan về Polypropylene

1 Giới thiệu về Polypropylene [7]

Polypropylene (PP) là một loại nhựa nhiệt dẻo được tạo ra bằng cách trùng hợp các phân tử propylene (các đơn vị monome) thành mạch polymer dài

Việc phát minh ra polypropylene diễn ra vào đầu những năm 1950 Có nhiều nhóm cùng tham gia phát minh này: Montecatini (có sự góp mặt của các giáo sư Giulio Natta đồng đạt giải Nobel 1963 với Karl Ziegler)

Polypropylene được đưa ra thị trường lần đầu tiên vào năm 1957 bởi công

ty Montecatini, Italia Ngay sau đó, nó được sản xuất hàng loạt tại châu Âu, Mỹ

và Nhật theo dòng thời gian phát triển, công suất và chất lượng PP thương mại ngày được cải thiện

Polypropylene được sản xuất bằng phương pháp hóa học được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành Hiện nay, polypropylene là loại nhựa dẻo thông dụng được sản xuất hàng chục triệu tấn một năm trên toàn thế giới không thua kém gì PVC Polypropylene có những tính chất nhiệt, cơ, lý tuyệt vời khi sử dụng

ở nhiệt độ phòng Nó tương đối cứng, có nhiệt độ nóng chảy cao, khối lượng riêng thấp và khả năng chống va đập tương đối tốt

Ngoài ra, nhựa Polypropylene còn có các đặc điểm như:

 Tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng vững, không mềm dẻo như PE, không bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi Đặc biệt khả năng bị xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng nhỏ Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ

 Chịu được nhiệt độ cao hơn 100 ⁰C Tuy nhiên nhiệt độ hàn dán mí (thân) bao bì PP (140 ⁰C) - cao so với PE - có thể gây chảy, hư hỏng màng ghép cấu trúc bên ngoài, nên thường ít dùng PP làm lớp trong cùng

Có tính chất chống thấm O2, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác

 Thời gian phân hủy ngắn, thân thiện với môi trường

Ta thấy vật liệu PP có ưu điểm vượt trội hơn so với các loại nhựa khác Hiện nay cơ cấu nghành nhựa hiện nay thì nhựa PP chiếm tỉ trọng cao nhất trong số các loại nhựa khác như: PVC, PET, PE-HD, PUR,…

Qua đó ta thấy việc sản xuất nhựa PP là nhu cầu tất yếu trong sự phát triển của xã hội hiện nay Chất lượng của nhựa PP không ngừng được cải tiến để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của xã hội

Hình 1.1: Cơ cấu sản phẩm nhựa

 Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực, ngũ cốc có số lượng lớn

 PP cũng được sản xuất dạng màng phủ ngoài đối với màng nhiều lớp để tăng tính chống thấm khí, hơi nước, tạo khả năng in ấn cao, và dễ xé rách để mở bao bì (do có tạo sẵn một vết đứt) và tạo độ bóng cao cho bao bì

 Dùng làm chai đựng nước, bình sữa cho bé, hộp bảo quản thực phẩm

 Tấm PP làm bồn bể hóa chất, xi mạ: Bồn bể bằng PP có khả năng chịu được hóa chất có nồng độ cao Bể PP thường được dùng trong mạ Crom, tẩy dung dịch đồng Ưu điểm lớn nhất của PP khi làm bể hóa chất xi mạ là nó có sự dãn nở và chịu nhiệt độ tốt hơn PVC, tuy nhiên PVC lại có khả năng chống oxi hóa tốt hơn

 Tấm PP làm hệ thống thông hút khí: trong nhiều môi trường, yêu cầu nhiệt

độ trong môi trường làm việc ảnh hưởng tới năng suất chất lượng tương đối lớn, tiết diện ống hút không quá lớn vì vậy các đơn vị thường lựa chọn tấm nhựa PP

để gia công Hiện tại hệ thống thông hút khí trong các nhà máy sản xuất hóa chất thường sử dụng tấm PP kỹ thuật

PS, PS-E PET PUR PE-LD, PE-LLD PE-HD

3 Quy mô sản xuất

Nhu cầu sử dụng Polypropylene so với các polymer khác trên thế giới

Hình 1.2: Nhu cầu về các loại nhựa trên thế giới

Nhu cầu sử dụng Polypropylene của các khu vực

Hình 1.3: Nhu cầu sử dụng Polypropylene trên thế giới

Các công ty lớn sản xuất Polypropylene trên thế giới

Lyondell Basell 6.47 1 Lyondell Basell 6.52

Braskem Group 4.03 3 PetroChina Group 4.61

PetroChina Group 3.04 5 Borealis/Borouge 3.72

Formosa Plastic Corp 2.27 10 Formosa Plastic Corp 2.27

Global Capacity 64.18 Global Capacity 76.81

10 công ty lớn nhất thế giới chiềm 55% tổng sản lượng Polypropylene

toàn cầu

Nguồn nguyên liệu sản xuất Polypropylene

Hình 1.4: Các nguồn nguyên liệu sản xuất

Steam Crackers (55%) FCC Splitters (31%) Dehydro (5%) Metathesis (4%) Coal to Propylene (1%)

HS FCC (3%) Others on Purpose

Dự đoán phát triển:

 Giá polypropylene không còn rẻ như trước: Nguồn cung cấp C3 ngày càng được mở rộng, nhiều công nghệ mới ra đời chẳng hạn công nghệ

từ than đá của Trung Quốc

 Tuy nhu cầu ngày càng tăng nhưng giá polypropylene được kỳ vọng sẽ giảm để cạnh tranh với các polymer khác Các nền kinh tế đang phát

triển sẽ dẫn đầu nhu cầu sử dụng polypropylene

 Những thay đổi đáng chú ý trong 5 năm tới: Trung Quốc tự đảm bảo nguồn polypropylene, Trung Đông sẽ bắt đầu xuất khẩu còn Châu Âu

phải nhập khẩu polypropylene, sản lượng của Bắc Mỹ sẽ tăng lên

Hình 1.5: Dự đoán nhu cầu Polypropylene trong năm 2018

II – Tính chất sản phẩm Polypropylene [10], [11]

1 Cấu trúc không gian

Polypropylene là một hợp chất cao phân tử có công thức hóa học chung là:

Polypropylene có 3 loại cấu trúc lập thể là atactic polypropylene, syndiotactic polypropylene và isotactic polypropylene

 Isotactic polypropylene (iPP)

Có các nhóm –CH3 cùng nằm về một phía mặt phẳng trong cấu trúc hình đồng phân quang học, dạng tinh thể Có tính chất là không tan trong heptan sôi và

có nhiệt độ điểm chảy khoảng 165 0C

 Atactic polypropylene (aPP)

Atactic polypropylene có các nhóm –CH3 sắp xếp ngẫu nhiên không theo một quy luật nào, vô định hình và kết dính tốt

 Syndiotactic polypropylene (sPP)

Có các nhóm –CH3 sắp xếp luân phiên trật tự cả hai nửa mặt phẳng

Ngoài ra, nếu sử dụng xúc tác metallocene người ta có thể tổng hợp được polymer khối chứa đồng thời isotatic và atactic trong mạch

2 Tính chất vật lý

Polypropylene (PP) có tình bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng vững, không mềm dẻo như PE, không bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi đặc biết khả năng bị xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng nhỏ

Polypropylene trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét

in rõ

Polypropylene không màu, không mùi, không vị, không độc Polypropylene cháy sáng với ngọn lửa màu xanh nhạt, có dòng chảy dẻo, có mùi cháy gần giống mùi cao su

Polypropylene chịu được nhiệt độ cao hơn 1000C tuy nhiên độ hàn dán mí (thân) bao bì PP (1400C) cao so với PE nên có thể gây chảy hư hỏng màng ghép cấu trúc bên ngoài, nên thường dùng PP làm lớp trong cùng

Polypropylene có tinh chất chống thấm oxi, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác

3 Tính chất hóa học

Ở nhiệt độ thường PP không tan trong các dung môi hữu cơ ngay cả khi tiếp xúc lâu iPP tan được trong các hydrocacbon béo và thơm có điểm sôi cao ở nhiệt độ cao, sPP tan được trong các hydrocacbon béo và thơm có điểm sôi thấp hơn và ở nhiệt độ thấp hơn aPP thể hiện độ tan cao nhất trong ba dạng trên Độ bền hóa học cao của iPP làm cho nó khó bị biến màu và được sử dụng trong acquy

xe oto iPP còn có khả năng kháng nước, bền với nhiều axit và bazo vô cơ mạnh Giống như các polyolefin khác, bị tấn công bởi các tác nhân oxi hóa như axit sunfuric 98% và axit clohidric 30% ở nhiệt độ cao (~1000C) và axit nitric bốc khói (nhiệt độ thường)

Polypropylene phản ứng với oxi bằng nhiều cách khác nhau, gây ra sự đứt mạch và giòn, đồng thời giảm khối lượng phân tử Phản ứng này càng xảy ra mạnh

ở nhiệt độ cao, ánh sáng Một lượng lớn các loại chất ổn định được thêm vào để bảo vệ, phụ thuộc vào từng ứng dụng

Khả năng phản ứng của PP cũng được sử dụng một cách hiệu quả Ví dụ như xử lý bằng các peoxit để tạo nhựa có tính lưu biến cần thiết sự hình thành của các gốc tự do dọc theo mạch polylmer, hầu hết thông qua chất khơi mào peoxit Mục đích là đưa các nhóm chức có cực vào mạch polymer Việc đưa các nhóm cực vào để có thể in, sơn hoặc dùng làm tác nhân liên kết trong composite như iPP được gia cố thủy tinh, hoặc để cải thiện khả năng chống oxi hóa, hoặc

dùng làm chất ổn định

III – Nguyên liệu và các phương pháp sản xuất

1 Propylene

1.1 Tính chất vật lý [3]

Propylene là một hidrocacbon không no, thuộc họ anken

Công thức phân tử: C3H6

Công thức cấu tạo:

Propylene là một chất khí, không tan trong nước, trong dầu mỡ, dung dịch Amoni đồng cũng như các chất lỏng phân cực khác như : ete, etanol, axeton, fufurol… do trong phân tử có liên kết π, nhưng tan tốt trong nhiều sản phẩm hóa dầu quan trọng, và là chất khí dễ cháy nổ propylene cũng là nguyên liệu không màu, không mùi, do đó người ta thường pha them mercaptan có mùi gần giống như tỏi vào thành phần của nó để dễ nhật biết

Một số hằng số vật lý cơ bản của propylene:

 Khối lượng phân tử: 42,08 đvC

 Độ axit: 43

 Hằng số khí R =198

1.2 Tính chất hóa học [3]

Liên kết π ở nối đôi của alken kém bền vững nên trong phản ứng propylene

dễ bị đứt ra để tạo thành liên kết σ với các nguyên tử khác Vì thế liên kết đôi C=C

là trung tâm phản ứng gây ra những phản ứng hóa học đặc trưng cho alken như phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp và phản ứng oxi hóa

CH2=CH-CH3 + Cl2 ClCH2-CHCl-CH3 (1,2 diclopropan) c) Phản ứng cộng axit và cộng nước

 Cộng axit

Hydrogen halogenua, axit sunfuric đậm đặc…có thể cộng vào propylene

CH2=CH-CH3 + Cl-H (khí) CH3-CHCl-CH3

Phản ứng xảy ra qua 2 giai đoạn liên tiếp:

- Phân tử H+-Cl- bị phân cắt, H+ tương tác với liên kết π tạo thành cacbocation, còn Cl- tách ra

- Cacbocation là tiểu phân trung gian không bền, kết hợp lại ngay với anion Cl- tạo thành sản phẩm

Quy tắc cộng hợp tuân theo quy tắc Mac-côp-nhi-cốp

d) Phản ứng oxi hóa

Propylene cũng như các hydrocacbon khác khi cháy tạo thành CO2 và H2O

và tỏa nhiều nhiệt

2C3H6 + 9O2 6CO2 + 6H2O

e) Phản ứng trùng hợp

Propylene có khả năng cộng hợp nhiều phan tử lại với nhau tạo thành những phân tử mạch rất dài và có khối lượng rất lớn trong điều kiện nhiệt độ, áp suất, xúc tác thích hợp:

Phản ứng trùng hợp là quá trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau tạo thành những phân tử rất lớn gọi là polymer

Ngoài ra, propylene còn có khả năng làm mất màu quỳ tím như những alken khác

1.3 Các nguồn thu Propylene [4]

Propylene thu được trong các nhà máy lọc dầu như một sản phẩm phụ của quá trình sản xuất ethylene qua phương pháp cracking hơi nước, cracking xúc tác Ngoài ra, một lượng nhỏ propylene được sản xuất bằng các phương pháp đề hidro hóa Propane

Ở Châu Âu, các nhà máy lọc dầu chỉ đáp ứng được 20% lượng propylene nhu cầu thị trường, ở Mỹ là hơn 40% nhu cầu Mặc dù nhu cầu cao như vậy, nhưng các nhà máy ở Mỹ sử dụng 75% lượng propylene sản xuất được cho các ứng dụng khác như sản xuất xăng (alkyl hóa, oligomer hóa), sản xuất khí hóa lỏng LPG hay

sử dụng làm nhiên liệu đốt

 Thu Propylene như sản phẩm phụ của quá trình sản xuất Ethylene [1]

Quá trình steam cracking có thể sử dụng hai nguồn nguyên liệu là khí tự nhiên giàu ethane hoặc phân đoạn naphtha Tùy thuộc vào nguồn hidrocacbon sử dụng, quá trình cracking có thể được tiến hành ở 750 – 870⁰C, thời gian lưu ngắn (< 1 giây) Sau đó sản phẩm khí nhẹ được rửa bằng kiềm, sấy và đưa sang bộ phân tách để tách riêng các sản phẩm: ethylene, propylene, phân đoạn C4, phân đoạn xăng nhiệt phân

Hình 3.1: Sơ đồ chưng tách khí của quá trình steam cracking naphtha:

1 – tháp tách methane; 2 – tháp tách ethane; 3 – thiết bị hidro hóa; 4 – tháp tách ethane – ethylene; 5 – tháp tách propane; 6 – tháp tách propane –

propylene; 7 – tháp tách butane

Phân đoạn C3 được thu hồi ở đỉnh tháp depropanizer bao gồm nhiều cấu tử

C3 như: propane, propylene, propadien và propyne và một lượng nhỏ C2 và C4 Do

sự có mặt của propadien và propyne (có thể lên tới 8% mol phụ thuộc điều kiện vận hành), nên phân đoạn C3 này không đạt được yêu cầu cần thiết cho các công đoạn tiếp theo và cần đưa qua quá trình hidro hóa chọn lọc

Quá trình hidro hóa chọn lọc có thể được tiến hành ở pha lỏng hoặc pha khí với xúc tác Pd Hidro được đưa vào để chuyển hóa C3H4 và C3H6 thành propylene,

và có thể một lượng nhỏ chuyển hóa thành propane Thực tế, tỉ lệ H2/C3H4 khoảng 1.5 là phù hợp

Phản ứng hidro hóa chọn lọc C3 trong pha khí được tiến hành trong khoảng

50 – 120⁰C, phụ thuộc vào sự chuẩn bị và hoạt tính xúc tác Trong pha lỏng, phản ứng được kiểm soát bởi áp suất riêng phần của hidro, nhiệt độ trong khoảng 15 – 20⁰C Thiết bị phản ứng sử dụng lớp xúc tác cố định có làm lạnh trung gian Thiết

bị phản ứng dạng ống, đẳng nhiệt phù hợp với phản ứng hidro hóa tỏa nhiệt ở cả hai pha

Trong quá trình hidro hóa có hình thành một lượng nhỏ sản phẩm oligome hóa (chủ yếu là dime và trime) Các sản phẩm này được tách ra tại tháp tách polymer và hồi lưu lại tháp depropanizer Propylene tinh khiết thu được tại đáy tháp e có độ sạch 95 – 99.5%

Hình 3.2: Sơ đồ quá trình hidro hóa phân đoạn C3:

a – tháp depropanizer; b – hidro hóa C3; c – tháp tách polymer; d,e – tháp tinh

chế propylene

 Thu propylene như sản phẩm phụ của các quá trình lọc dầu [4]

Propylene thu được từ các quá trình lọc dầu cũng đi từ quá trình cracking Tuy nhiên sự khác nhau giữa steam cracking và cracking trong các nhà máy lọc dầu đó là nguồn nguyên liệu đầu vào và thu được các sản phẩm ra khác nhau

Quá trình cracking trong nhà máy lọc dầu hiện nay chủ yếu là cracking xúc tác (FCC) Quá trình cracking xúc tác sử dụng xúc tác dưới dạng lỏng giả (hay tầng sôi) để biến đổi nguyên liệu vào thành các hidrocacbon nhỏ hơn Quá trình này biến đổi phân đoạn gasoil nặng hay phân đoạn cặn chưng cất khí quyển thành xăng và gasoil nhẹ

Quá trình cracking nhiệt cũng góp phần thu được propylene Nguyên liệu cho cracking nhiệt là cặn chưng cất khí quyển và chưng cất chân không Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, các phân tử hidrocacbon mạch dài bị bẻ gãy thành các phân

tử ngắn hơn như xăng, kerosene, diesel và khí cracking Khí cracking nhiệt thường

có hàm lượng C3 khoảng 10 – 15%, chủ yếu là propane

Quá trình phân tách phân đoạn C3 trong các nhà máy lọc dầu được tiến hành theo từng giai đoạn Đầu tiên, các cấu tử nhẹ được tách ra tại tháp tách ethane dưới áp suất 15 bar Sau đó C3+ được dẫn qua tháp tách C5+ để thu được phân đoạn chứa C3 và C4 trên đỉnh tháp Phân đoạn này được đưa qua công đoạn tách lưu huỳnh và làm khô trước khi được phân tách riêng tại tháp tách propane

 Sản xuất propylene từ quá trình đề hidro hóa propane [4]

Ở hai nguồn thu trên, propylene thu được chỉ như sản phẩm phụ của quá trình Tuy nhiên đến những năm 1980, do nhu cầu propylene tăng cao (chủ yếu

để sản xuất polypropylene), nên các công nghệ đề hidro hóa propane từ LPG đã được phát triển thương mại

Phản ứng đề hidro hóa propane là phản ứng cân bằng thu nhiệt được tiến hành với xúc tác kim loại quý như Platin hay Crom

C3H8  C3H6 + H2

Quá trình này có độ chọn lọc cao, sản phẩm propylene có độ tinh khiết khoảng 90% Phản ứng được tiến hành với nhiệt độ cao và áp suất thấp Tuy nhiên nhiệt độ cao sẽ dẫn đến phản ứng tạo cốc làm giảm hiệu suất phản ứng và mất hoạt tính xúc tác Phản ứng đề hidro hóa propane thường được tiến hành tại áp suất gần áp suất khí quyển và nhiệt độ 500 – 700 ⁰C

Một số công nghệ đề hidro hóa propane để thu propylene hiện nay: công nghệ Oleflex của UOP, công nghệ Catofin của Air Products và Chemicals, công nghệ STAR của Phillips Các công nghệ này khác nhau ở chế độ vận hành, xúc tác đề hidro hóa và phương pháp tái sinh xúc tác

1.4 Tiêu chuẩn nguyên liệu Propylene

Propylene từ các quá trình khác phải được làm khô và qua hệ thống loại bỏ Cacbonyl sunfit để đạt được yêu cầu nguyên liệu:

Propylene 99.5% mol (min) Methane 100 mol ppm max Ethane 200 mol ppm max Ethylene 100 mol ppm max Propane 0.5 %mol max Butane & Butenes 10 mol ppm max Acetylene 5 mol ppm max Methyl acetylene 5 mol ppm max Propadiene 5 mol ppm max 1,3-Butadiene 5 mol ppm max Total of C7, C8, C9, C10 10 mol ppm max Oxygen 5 mol ppm max Hydrogen 5 mol ppm max Carbon monoxide 0.1 mol ppm max Carbon dioxide 4 mol ppm max Carbonyl sulfide 0.05 mol ppm max Total sulfur 1 wt ppm max Water 2 mol ppm max Hợp chất hữu cơ chứa Oxy 5 mol ppm max Arsine 0.03 wt ppm max

2 Hidro [4]

2.1 Tính chất vật lý

Ở nhiệt độ thường, Hydrogen là chất khí không màu, không mùi, không vị, tan ít trong nước (1.6 mg/l) và các dung môi hữu cơ, khả năng cháy nổ cao, không duy trì sự sống và dễ dàng phản ứng với các chất, hợp chất hóa học khác

- Khối lượng phân tử: 2.016 g/mol

- Khối lượng riêng ở thể lỏng: 0.06986 g/cm3

- Khối lượng riêng ở thể khí: 0.001312 g/cm3

- Nhiệt độ ngưng tụ: -252.6 ⁰C

- Nhiệt độ kết tinh: -259 ⁰C

- Nhiệt độ tới hạn: -230.82 ⁰C

- Áp suất tới hạn: 19.29 bar

- Giới hạn cháy nổ với không khí: 4 – 75% thể tích

Ở nhiệt độ thường, Hydrogen rất kém hoạt động nhưng khi đun nóng kết hợp được với nhiều nguyên tố Khi phản ứng với chất khử mạnh như các kim loại kiềm, kiềm thổ thì Hydrogen thể hiện tính oxy hóa

Phản ứng với kim loại kém hoạt động (trừ các oxyt kim loại hoạt động từ đầu dãy điện hoá đến Al)

CuO + H2  Cu + H2O

Fe3O4 + 4H2  3Fe + H2O Phản ứng cộng: Tham gia các phản ứng hidro hoá các hợp chất không no, tác nhân ngắt mạch các phản ứng dây chuyền tạo chuỗi polymer Đặc biệt, hidro

có ý nghĩa rất lớn trong các quá trình hidrocracking, hidrotreatment trong nhà

máy lọc dầu

2.3 Các nguồn thu Hidro

Hidro có thể được sản xuất theo các hướng sau:

 Nhiệt hóa

- Reforming (steam reforming, reforming xúc tác)

- Khí hóa than hoặc biomass

Sản phẩm hidro cuối cùng có độ tinh khiết khoảng 95 – 98%

2.4 Tiêu chuẩn nguyên liệu Hidro

Carbon monoxide 5 mol ppm max

Hydrogen sulfide 5 mol ppm max

IV – Xúc tác quá trình [4], [5], [6]

Các công nghệ hiện đại ngày này cho sản phẩm polypropylene dạng isotactic đều sử dụng hệ xúc tác Ziegler – Natta Hệ xúc tác này được phát minh vào đầu những năm 1950 bởi hai giáo sư Karl Ziegler (Đức), Giulio Natta (Italya) Đây là hệ xúc tác dị thể gồm hai hợp phần: một muối halogen của kim loại chuyển tiếp (thường là TiCl3) và hợp chất cơ kim như diethylaluminum chloride (DEAC)

Hệ xúc tác này được sử dụng cho đến khoảng năm 1980 khi các chất trợ xúc tác được thương mại hóa Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây (đầu những năm 1990) liên quan đến xúc tác metallocenes (cation kim loại nằm giữa hai anion Cyclopentandienyl) đang được đẩy nhanh tiến bộ

Vì vậy, hiệu năng của xúc tác đã được cải tiến qua thời gian: