Đồ án tốt nghiệp thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 4 MỞ ĐẦU 5 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 6 1.1 Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu tổng hợp MTBE 6 1.1.1 Metanol 6 1.1.2. Isobutylene 11 CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM MTBE 18 2.1. Tính chất của MTBE 18 2.1.1 Tính chất vật lý 18 2.1.2. Tính chất hóa học của MTBE 20 2.2. Ứng Dụng của MTBE 21 2.2.1. Ứng dụng làm phụ gia cao octan trong xăng nhiên liệu 21 2.2.2. Những ứng dụng khác 22 2.3. Ưu nhược điểm của MTBE khi sử dụng 22 2.3.1 Ưu điểm 22 2.3.2. Nhược điểm 22 2.4. Chỉ tiêu chất lượng của MTBE. 22 2.5. Tồn trữ và vận chuyển MTBE 23 2.6 Nhu cầu và sản lượng MTBE trên thế giới 24 2.7. Yêu cầu về chất lượng MTBE thương phẩm 25 CHƯƠNG 3 : CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP MTBE 26 3.1. Cơ sở lý thuyết tổng hợp MTBE 26 3.1.1. Cơ sở hóa học 26 3.1.2. Cơ chế phản ứng 27 3.1.3. Xúc tác cho quá trình tổng hợp MTBE 27 3.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp MTBE 31 3.2. Một số công nghệ sản xuất MTBE trên thế giới hiện nay 33 Các công nghệ tiêu biểu 34 3.2.1. Công nghệ Huls Ether Proceses 34 3.2.2. UOP Ethermax Proceses 35 3.2.3. Công nghệ của hãng CDTECH 37 3.2.4. Công nghệ sản xuất MTBE của Uhde(Edeleanu) GmbH 38 3.3. Đánh giá so sánh và lựa chọn công nghệ tổng hợp MTBE 39 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN, TÍNH TOÁN THIẾT BỊ. 41 4.1 Sơ đồ công nghệ thiết kế 41 4.1.1 Sơ đồ công nghệ (hình vẽ) 41 4.1.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ 41 4.1.3 Điều kiện công nghệ 41 4.2 Tính toán cân bằng vật chất và nhiệt lượng 42 4.2.1 Tính toán cân bằng vật chất 42 4.2.2. Tính cân bằng nhiệt lượng 66 4.2.3. Tính toán thiết bị phản ứng chính 70 4.2.4. Cân bằng nhiệt lượng cho các thiết bị phụ trong sơ đồ công nghệ 84 CHƯƠNG 5 XÂY DỰNG MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG, TÍNH TOÁN KINH TẾ 87 5.1 Xây dựng mặt bằng phân xưởng 87 5.1.1 Yêu cầu chung 87 5.1.2 Địa điểm xây dựng 88 5.1.3 Các thông số chính của phân xưởng 89 5.2 Tính toán kinh tế 90 5.2.1 Mục đích , ý nghĩa 90 5.2.2 Xác định vốn đầu tư cho phân xưởng 91 5.2.3 Chi phí đầu tư khai thác bao gồm 93 5.2.4 Vốn đầu tư lưu động (Doanh thu số vòng quay) 95 5.2.5 Tính khấu hao phân xưởng 95 5.2.6 Tổng chi phí sản xuất chung 95 5.2.7 Chi phí quản lý doanh nghiệp 96 5.2.8 Giá thành và lợi nhận 97 CHƯƠNG 6 – AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 99 6.1 Khái quát chung 99 6.2 Những yêu cầu về phòng chống cháy nổ 100 6.2.1 Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy 100 6.2.2 Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn cháy 101 6.2.3 Khi thiết kế tổng mặt bằng và xí nghiệp 101 6.2.4 Cơ sở kỹ thuật an toàn phòng chống cháy trong công nghiệp 102 6.2.5 An toàn đối với máy nén, đường ống dẫn và bể chứa khí 102 6.2.6 An toàn cháy nổ trong nhà máy nói chung và trong phân xưởng MTBE nói riêng 103 6.3. An toàn lao động và phòng chống độc hại với công nhân, môi trường 104 KẾT LUẬN 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 4

MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 6

1.1 Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu tổng hợp MTBE 6

1.1.1 Metanol 6

1.1.2 Isobutylene 11

CHƯƠNG 2- GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM MTBE 18

2.1 Tính chất của MTBE 18

2.1.1 Tính chất vật lý 18

2.1.2 Tính chất hóa học của MTBE 20

2.2 Ứng Dụng của MTBE 21

2.2.1 Ứng dụng làm phụ gia cao octan trong xăng nhiên liệu 21

2.2.2 Những ứng dụng khác 22

2.3 Ưu nhược điểm của MTBE khi sử dụng 22

2.3.1 Ưu điểm 22

2.3.2 Nhược điểm 22

2.4 Chỉ tiêu chất lượng của MTBE 22

2.5 Tồn trữ và vận chuyển MTBE 23

2.6 Nhu cầu và sản lượng MTBE trên thế giới 24

2.7 Yêu cầu về chất lượng MTBE thương phẩm 25

CHƯƠNG 3 : CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP MTBE 26

3.1 Cơ sở lý thuyết tổng hợp MTBE 26

3.1.1 Cơ sở hóa học 26

3.1.2 Cơ chế phản ứng 27

3.1.3 Xúc tác cho quá trình tổng hợp MTBE 27

3.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp MTBE 31

3.2 Một số công nghệ sản xuất MTBE trên thế giới hiện nay 33

Các công nghệ tiêu biểu 34

3.2.1 Công nghệ Huls Ether Proceses 34

3.2.2 UOP Ethermax Proceses 35

3.2.3 Công nghệ của hãng CDTECH 37

3.2.4 Công nghệ sản xuất MTBE của Uhde(Edeleanu) GmbH 38

3.3 Đánh giá so sánh và lựa chọn công nghệ tổng hợp MTBE 39

CHƯƠNG 4- THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN, TÍNH TOÁN THIẾT BỊ 41

4.1 Sơ đồ công nghệ thiết kế 41

4.1.1 Sơ đồ công nghệ (hình vẽ) 41

4.1.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ 41

4.1.3 Điều kiện công nghệ 41

4.2 Tính toán cân bằng vật chất và nhiệt lượng 42

4.2.1 Tính toán cân bằng vật chất 42

4.2.2 Tính cân bằng nhiệt lượng 66

4.2.3 Tính toán thiết bị phản ứng chính 70

4.2.4 Cân bằng nhiệt lượng cho các thiết bị phụ trong sơ đồ công nghệ 84

CHƯƠNG 5 - XÂY DỰNG MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG, TÍNH TOÁN KINH TẾ87 5.1 Xây dựng mặt bằng phân xưởng 87

5.1.1 Yêu cầu chung 87

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 2

5.1.2 Địa điểm xây dựng 88

5.1.3 Các thông số chính của phân xưởng 89

5.2 Tính toán kinh tế 90

5.2.1 Mục đích , ý nghĩa 90

5.2.2 Xác định vốn đầu tư cho phân xưởng 91

5.2.3 Chi phí đầu tư khai thác bao gồm 93

5.2.4 Vốn đầu tư lưu động (Doanh thu/ số vòng quay) 95

5.2.5 Tính khấu hao phân xưởng 95

5.2.6 Tổng chi phí sản xuất chung 95

5.2.7 Chi phí quản lý doanh nghiệp 96

5.2.8 Giá thành và lợi nhận 97

CHƯƠNG 6 – AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 99

6.1 Khái quát chung 99

6.2 Những yêu cầu về phòng chống cháy nổ 100

6.2.1 Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy 100

6.2.2 Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn cháy 101

6.2.3 Khi thiết kế tổng mặt bằng và xí nghiệp 101

6.2.4 Cơ sở kỹ thuật an toàn phòng chống cháy trong công nghiệp 102

6.2.5 An toàn đối với máy nén, đường ống dẫn và bể chứa khí 102

6.2.6 An toàn cháy nổ trong nhà máy nói chung và trong phân xưởng MTBE nói riêng 103

6.3 An toàn lao động và phòng chống độc hại với công nhân, môi trường 104

KẾT LUẬN 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

LỜI CẢM ƠN

Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo Bộ môn Công nghệ tổng hợp Hữu

cơ - Hóa dầu trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ cho

em trong suốt thời gian học tập tại trường

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn tới thầy PGS.TS Văn ĐìnhSơn Thọ đã tận tình giúp đỡ và trực tiếp hướng dẫn em trong thời gian hoàn thành đồ án.Qua việc hoàn thành bản đồ án giúp em hiểu rõ hơn về quá trình isome hóa cũng như cácvấn đề cần thiết khi thiết kế một phân xưởng sản xuất trong công nghệ hoá dầu Tuynhiên, do thời gian và khả năng có hạn nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏinhững thiếu sót

Em rất mong được các thầy cô giáo trong Bộ môn và hội đồng bảo vệ tốt nghiệp chỉ bảo

và bổ sung để đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện

Vũ Ngọc Đức

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 4

MỞ ĐẦU

chế tạo động cơ cũng như ngành hóa học Từ những ngày đầu động cơ thường có côngxuất nhỏ, tỷ số nén thấp do đó sự cháy kích nổ trong động cơ chưa được nghiên cứu rõ Ngày nay, cùng sự phát triển của khoa học kỹ thuật đòi hỏi những động cơ xăng cócông xuất lớn hơn do đó những động cơ này bắt buộc phải có tỷ số nén lớn Nhưng gặptrở ngại đó là những loại xăng có trị số octan thấp thì khả năng chống cháy kích nổ kémđiều này làm giảm công suất của động cơ và máy móc mau bị hư hỏng Và như vậy cácnhà chế tạo đã đi sâu vào nghiên cứu những phụ gia có trị số octan cao để đảm bảo antoàn, đạt công suất cần thiết cho động cơ Xu hướng chung trên thế giới là thay thế phụgia nước chì 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)…

cả Đây là hợp chất oxi có những tính chất nổi bật như: có trị số octan cao, độ bay hơithấp, bền oxi hóa có tính chất tương thích tốt với xăng, hạn chế gây ô nhiễm môi trường

Vì vậy, việc tính toán thiết kế mô phỏng và tối ưu hóa năng lượng trong quy trìnhvận 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 các chương như sau:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Giới thiệu về sản phẩm MTBE

Chương 3: Các phương pháp sản xuất MTBE

Chương 4: Thiết kế dây chuyền, tính toán thiết bị

Chương 5: Xây dựng mặt bằng phân xưởng, tính toán kinh tế

Chương 6: An toàn lao động và bảo vệ môi trường

Kết luận

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu tổng hợp MTBE

1.1.1 Metanol

- Công thức cấu tạo:

- Khối lượng phân tử: M =32.04

1.1.1.1.Tính chất vật lí

Metanol còn được gọi là: Metyl ancol hay carbinol là một chất lỏng không màu, trungtính, rất độc tan vô hạn trong nước, tan nhiều trong rượu,este và tan hầu hết trong cácdung môi hữu cơ

- Hơi Metanol tạo với không khí hoặc oxi một hỗn hợp nổ khi bắt lửa Vớicanxiclorua, Metanol tạo ra CaCl2.4CH3OH, vì vậy không dùng CaCl2 để làm khôMetanol

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 6

C H

H

H

Bảng 1: Các đại lượng vật lí của Metanol

(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry)

Nhiệt cháy( lỏng, 250C ) (cal/mol)

ở 250C(101.3KPa),hơi

ở 250C(101.3KPa),lỏng

-162,24kj/mol-166,64kj/mol

Nhiệt dung riêng(J/mol)

+ Tham gia phản ứng cộng với anken

+ Tham gia phản ứng oxi hoá với O2.

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 8

Metanol có thể bị oxi hóa bở CuO hoặc dung dịch KMnO4 tạo thành Fomandehit:

Metanol được dùng để tổng hợp thuốc nhuộm,formadehit, hương liệu, dùng làm

Khoảng 85% lượng Metanol sản xuất ra dùng làm chất khởi đầu hoặc dung môi cho côngnghiệp hoá học Phần còn lại dùng làm nguyên liệu

1.1.1.4 Các phương pháp tổng hợp Metanol

Ngày nay Metanol được tổng hợp bằng một trong hai phương pháp sau:

Tổng hợp metanol từ oxi hóa trực tiếp metan

Phản ứng thứ 2 có thể xem như hệ quả của phản ứng thứ nhất và phản ứng nghịchcủa quá trình chuyển hóa CO bằng hơi nước.

Methanol có thể tỏng hợp từ hỗn hợp H2-CO hoặc H2-CO2 ,tuy nhiên hỗn hớp phảnứng chứa đồng thời H2- CO- CO2 cho hiệu suất methanol cao gấp 6,7 lần Tùy thuộc vàothành phần CO và CO2 ,để đạt được độ chuyển hóa yêu cầu hỗn hợp khí phải có tỷ lệ molH/C bằng 2÷3 Hỗn hợp này có thể thu được từ quá trình oxy hóa không hoàn toàn ,khíhóa hoặc steam reforming

Xúc tác được sử dụng trong quá trình :Hiện nay trong công nghiệp có hai loại xúctác được sử dụng

Xúc tác Zn- Cr : hệ xúc tác này sử dụng cho hầu hết các quá trình sản xuất metanoltrong công nghiệp cho đến những năm 1960 ,hoạt tính tương đối thấp ,đòi hỏi phải tiếnhành ở nhiệt độ 300 ÷ 400 °C ,áp suất duy trì 30 ÷ 35 MPa nên không kinh tế ,do vậy hệxúc tác này dần được thay thế bằng hệ xúc tác trên cơ sở Cu

Xúc tác trên cơ sở Cu :hệ xúc tác này có hoạt tính cao hơn nhưng nhạy cảm với cácchất độc ,đặc biệt là các hợp chất chứa S và halogen ,làm việc ở điều kiện mềm hơn :nhiệt độ 240 ÷ 270 °C ,áp suất 5 ÷ 10 Mpa

1.1.1.5 Bảo quản và tồn chứa

- Vận chuyển:

+ Vận chuyển phuy chứa cẩn thận, tránh gây đổ

+ Sử dụng xe nâng phù hợp để vận chuyển

- Bảo quản:

+ Bảo quản trong khu vực thoáng khí

+ Để xa các nguồn phát lửa, phát nhiệt, đánh lửa

+ Để xa các chất oxy hóa

+ Đậy chặt nắp thùng chứa khi không sử dụng

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 10

CO + 2H2 CO + H2 O

1.1.1.6 Chỉ tiêu yêu cầu chất lượng

Tên chất Giới hạn cho phép (% khối lượng)

Isobutylen có công thức phân tử là C4H8

Khối lượng phân tử M =56.1080

Công thức cấu tạo của isobutylen

Isobutylen ( 2- metyl propene)

1.1.2.1 Tính chất vật lý

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

có thể hòa tan vô hạn trong rượu, ete và hydrocacbon nhưng ít hòa tan trong nước

Tính chất vật lý của Iso – buten được thể hiện trong bảng dưới

Bảng 2: Một số tính chất vật lý của Isobutylene

(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry)

CH3CH3CH2C

Tỷ trọng của lỏng 0,5879 g/cm3

Nhiệt hóa hơi ở áp

suất bão hòa

để sản xuất iso-pren Sau đây là một loạt phản ứng mà iso-buten có thể tham gia Nó lànhững tính chất hoá học đặc trưng cho iso – buten :

1.1.2.4 Các nguồn Isobutene chính hiện nay

etylen bằng quá trình cracking hơi nước Nguồn nguyên liệu này có ưu điểm lànồng độ iso – buten tương đối cao (khoảng 44% và có thể sử dụng trực tiếp để sảnxuất MTBE)

đoạn C4 của Crạking hơi nước thì nồng độ iso – buten lớn hơn nhiều Do đó, nếu

sử dụng nguồn nguyên liệu này để sản xuất MTBE thì vốn đầu tư và giá thành sảnxuất sẽ cao hơn khi dùng nguồn cracking hơi nước

 Iso – buten từ quá trình đề Hydrat hóa Tert butyl alcol (TBA), trong đó TBA thuđược từ đồng sản phẩm của quá trình tổng hợp propylene hơi oxit (chiếm 15%nguyên liệu MTBE được sản xuất ).

quá trình steam cracking

 Isobutene thu được từ quá trình dehydro hóa isobutane trong đó iso – butan có thểnhận được từ quá trình lọc dầu hoặc từ quá trình isome hóa khí mỏ n – butan Đây

là nguồn nguyên liệu hứa hẹn sẽ đáp ứng được nhu cầu MTBE và là hướng pháttriển có triển vọng Mặc dù đầu tư cho sản xuất đòi hỏi cao hơn

Bảng 3: Thành phần chính của phân đoạn hydrocacbon C4 của quá trình Steam

Crackers (Rafinat 1) và Fluid Catalytic Crackers (FCC-C4)

(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry)

190

140.3

1.1.2.5 Các công nghệ sản xuất Isobutene tiêu biểu

a Công nghệ sản xuất Isobutene từ quá trình Hydrat hóa phân đoạn C4 của quátrình steam cracking và catalytic cracking

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 14

Hình 1 : Sơ đồ công nghệ CFR tách Isobuten bằng quá trình Hydrat hóa

(Phạm Thanh Huyền ,Nguyễn Thị Hồng Liên ;Công nghệ tổng hợp hữu cơ – hóa

dầu ;Nxb khoa học và kỹ thuật ;2006)

b Bên cạnh đi từ phân đoạn C4 của hai quá trình trên thì isobutene còn được tổnghợp bằng quá trình Isome hóa n-butan từ khí mỏ thành isobutan (công nghệButamer của UOP) ,sau đó sử dụng công nghệ dehydro hóa isobutan thànhisobutene (công nghệ Oleflex của UOP,Catofin của ABB Lummus …)

Hình 2 : Sơ đồ công nghệ Butamer của UOP

(Handbook Of Petroleum Refining Processes-McGraw-Hill Professional ,2003)

(Handbook Of Petroleum Refining Processes-McGraw-Hill Professional ,2003)

Hình 3: Công nghệ Oleflex của UOP

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 16

1.1.2.6 Bảo quản và tồn chứa

- Vận chuyển:

+ Vận chuyển phuy chứa cẩn thận, tránh gây đổ

+ Sử dụng xe nâng phù hợp để vận chuyển

- Bảo quản:

+ Bảo quản trong khu vực thoáng khí

+ Để xa các nguồn phát lửa, phát nhiệt, đánh lửa

+ Để xa các chất oxy hóa

+ Đậy chặt nắp thùng chứa khi không sử dụng

1.1.2.7 Chỉ tiêu yêu cầu chất lượng

2.1 Tính chất của MTBE

2.1.1 Tính chất vật lý

cháy, ít tan trong nước nhưng tan vô hạn trong các dung môi hữu cơ và hydrocacbon

Nhiệt dung riêng (200C)

Nhiệt hóa hơi

kg/ kmol

0C

0C

mPa/smN/mkJ/kg.KkJ/kgkJ/molMJ/kg

0C

0C

% thể tíchMPa

0C

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 18

Tỷ trọng, áp suất hơi và độ hòa tan trong nước cũng như thành phần và điểm sôi củahỗn hợp đẳng phí giữa MTBE với nước và metanol được đưa ra trong bảng sau.

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

(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry)

Độ hòa tanNướctrongMTBE

MTBEtrongnước

(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry)

MTBE- Nước

MTBE- metanol

MTBE- metanol (1,0 MPa)

MTBE- metanol ( 2,5 MPa)

52,651,6130175

96866854

2.1.2 Tính chất hóa học của MTBE

- MTBE khá ổn định dưới điều kiện axit yếu, môi trường kiềm hoặc trung tính Khitrong môi trường axit mạnh thì phân hủy thành methanol và iso – buten

Nguyên tử O trong phân tử MTBE có một cặp điện tử không chia và các nguyên

tử gốc alkyl -CH3 và -C(CH3)3 có hiệu ứng cảm ứng dương (+I) đã tạo ra cho MTBE (

ete) mang đặc tính của một bazơ Do đó MTBE tham gia các phản ứng hoá học vớicác axit.

- Phản ứng với các axit vô cơ mạnh:

MTBE phản ứng với các axit vô cơ mạnh như 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 thường

metanol, dẫn tới làm giảm độ chuyển hoá Do đó ta phải lấy MTBE ra khỏi môi trườngphản ứng liên tục để cân bằng chuyển dịch sang trái.

2.2 Ứng Dụng của MTBE

2.2.1 Ứng dụng làm phụ gia cao octan trong xăng nhiên liệu

Hiện nay hơn 95% MTBE sản xuất được dùng làm phụ gia pha trộn vào xăng ,vaitrò chính của nó là làm tăng trị số Octan cho xăng

thích hợp thì trị số Octan đối với RON có thể đạt được từ 115-125 ,MON có thể đạt được

từ 90-120

và ngược laị khi trộn với xăng giàu hàm lượng olefin thì áp xuất hơi bão hoà của xănggiảm Hàm lượng chì và hợp chất thơm cũng ảnh hưởng đến trị số Octan của xăng phatrộn MTBE,bởi vì điểm sôi của MTBE khá thấp

áp xuất hơi bão hoà của xăng do đó làm giảm tính bay hơi đồng thời khi cháy tạo khí COgiảm hàm lượng Hydrocacbon không cháy hết Mặc dù MTBE có nhiệt cháy thấp hơnmột chút so với xăng nhưng khi trộn khoảng 20%V thì nó không làm giảm công suất củađộng cơ và tiêu hao nhiên liệu Đồng thời có tác dụng làm khởi động động cơ dễ dànglúc nhiệt độ thấp và ngăn cản quá trình đóng băng bộ chế hòa khí

động cơ như :đệm cao su ,kim loại trong bộ chế hòa khí ,các miếng zoăng

2.2.2 Những ứng dụng khác

MTBE cũng được sử dụng làm nguyên liệu hoặc các hợp chất trung gian trongcông nghiệp tổng hợp hưũ cơ hoá dầu MTBE bị bẻ gãy tạo Metanol Ngoài ra MTBEcòn được làm nguyên liệu để sản xuất các hợp chất quan trọng khác như Metacrolein ,axit Metacrylic , isopren , dùng làm dung môi trong quá trình phân tích và làm dung môitriết

2.3 Ưu nhược điểm của MTBE khi sử dụng

2.3.1 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.

2.3.2 Nhược điểm

sử dụng rộng nhất trên thế giới để thay thế cho phụ gia chì

2.4 Chỉ tiêu chất lượng của MTBE.

Bảng 7: Chỉ tiêu chất lượng MTBE(MTBE Specifications _Chemistry That Matters_Sabic)

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 22

Thành phần Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn

2.5 Tồn trữ và vận chuyển MTBE

MTBE là một chất khá an toàn khi tồn chứa và vận chuyển ,không gây ăn mònthiết bị nó có thể được xử lý như nhiên liệu khác ,hệ thống phân phối hiện nay đều có thểdùng cho nhiên liệu có chứa MTBE ,do nó có thể hòa tan nước cho dù ở dạng hơi ,nêncần phải được làm khô thiết bị tồn trữ khi được yêu cầu ,sản phẩm có thể chứa trong cáccontainer không kiểm soát áp suất Vật liệu của thiết bị tồn chứa có thể làm từ thépcacbon ,cũng như là nhôm ,đồng ,polyethylene hoặc polypropylene Teflon ,Buna-N ,cao

su và nhựa nhiên liệu bền có thể được dùng để đóng kín ,làm kín bồn bể chứa

kiểm soát hoặc ngăn ngừa bằng phương pháp thông thường Các biện pháp phòng ngừa antoàn thông thường cho chất lỏng dễ bắt cháy phải được sử dụng như việc sử dụng các tác

khuyến khích sử dụng

Cần chú ý tránh rò rỉ gây ô nhiễm nguồn nước.

2.6 Nhu cầu và sản lượng MTBE trên thế giới

phương tiện giao thông tăng nhanh do đó ở các đô thị lớn tình trạng ô nhiễm môi trườngngày một gia tăng Trong đó có một nguyên nhân do khí thải từ các phương tiện giaothông, như vậy cần phải giảm nguồn khí thải độc hại từ các phương tiện giao thông, vàngười ta đã phải nâng cấp nhiên liệu xăng cho động cơ Để thực hiện được việc đó cầnphải nâng cao trị số octan của xăng, MTBE là một cấu tử có trị số octan cao được sử dụngphổ biến nhất hiện nay làm phụ gia nâng cao trị số octan của xăng Vì thế nhu cầu về sảnphẩm này trên thế giới là rất lớn,dưới đây là bảng nhu cầu về MTBE của một số nước trênthế giới

Bảng 8 : Nhu cầu tiêu thụ MTBE của một số nước trên thế giới 1994-1998

(Modeling and simulation of a reactivedistillation unit for production of mtbe; Fahad s al-Harthi; June 2008 )

2.7 Yêu cầu về chất lượng MTBE thương phẩm

khiết của MTBE thương phẩm là 98 – 99 % Wt, còn lại 1 – 2 % bao gồm các sản phẩmphụ như tert butanol và di-isobuten, metanol dư là các cấu tử ảnh hưởng không đáng kểđến trị số octan của MTBE trong xăng khi nó được dùng để thay thế phụ gia chì, mà chỉphụ thuộc vào hỗn hợp các Hydrocacbon C4, và các Hydrocacbon C5 và C6, những cấu tửnày không có nhiều lắm trong sản phẩm và phần nhẹ khi được pha vào xăng đảm bảo ápsuất hơi cho xăng, do vậy không cần loại bỏ một cách khắt khe

Một sản phẩm MTBE thương phẩm thông thường có thành phần như sau:

Bảng 9 : Thành phần MTBE thương phẩm

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 24

(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry )

- Về tỷ lệ pha trộn của MTBE vào xăng : Tỷ lệ pha trộn phổ biến là từ 5 -15 % tùythuộc vào loại xăng khác nhau và yêu cầu kỹ thuật khác nhau ,nếu tăng tỷ lệ phatrộn lên quá cao thì sẽ ảnh hưởng đến phẩm chất của nhiên liệu như : nhiệt trị ,ápsuất hơi bão hòa …

CHƯƠNG 3 : CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP MTBE

3.1 Cơ sở lý thuyết tổng hợp MTBE

3.1.1 Cơ sở hóa học

suất 0.7÷1.5 MPa trong sự có mặt của xúc tác axit dạng rắn Có thể sử dụng xúc tác axitrắn như Betonite, nhưng hay được sử dụng nhất là nhựa trao đổi ion cationit Trong giaiđoạn gần đây người ta nghiên cứu sử dụng xúc tác zeolit.

298 = -37 kJ/mol ,để tăng

hiệu suất MTBE thì phải dùng dư lượng Methanol hoặc tách sản phẩm liên tục

hóa Isobuten thành Tert –Butyl alcohol ,và quá trình dehydrat hóa methanol thành

Dimetyl ete và nước.Tuy nhiên chỉ có một lượng nhỏ những chất này được tạo thành vàhoàn toàn có thể khống chế được

3.1.2 Cơ chế phản ứng

Phản ứng tổng hợp MTBE đi từ Isobutene và Methanol chủ yếu dung xúc tác nhựatrao đổi ion mang tính axit (Amberlyst 15 ) ,cơ chế của phản ứng có đưa ra một các đơngiản như sau :

Phản ứng xảy ra theo cơ chế ioncacboni ,đầu tiên là proton hóa Isobuten dưới tác dụngcủa H+ tạo ion cacboni :

CH3 C CH3 CH2 CH3 C+ CH3 CH3

H+

Sau đó Ion cacbonyl này sẽ kết hợp với Methanol:

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 26

3.1.3 Xúc tác cho quá trình tổng hợp MTBE

trình này có 2 loại xúc tác phổ biến nhất đã được nghiên cứu và đưa ra đó là xúc tác nhựatrao đổi ion (Amperlyst 15) và Zeolit (ZSM-5 ;ZSM-11 )

3.1.3.1 Xúc tác nhựa trao đổi ion

nền polymer (Polystyren và đồng trùng hợp styren ) và một nhóm chức năng tương tácvới các ion đưa vào để thay đổi tính chất hoat động của nhựa (ví dụ nhóm sufonic axit ).Nhựa trao đổi ion được tổng hợp bằng phản ứng copolyme hóa của styren và divinylbenzen với hàm lượng khoảng 5 – 10 % divinyl benzen với vai trò làm tác nhân tạo liênkết ngang giữa các mạch polyme (styren) tạo nên mạng liên kết không gian

(cross-linking ) trong cấu trúc của nhựa ,kích thước liên kết ngang cũng như đường kínhmao quản trong zeolit quyết định đến độ chọn lọc của xúc tác Sự gia tăng mức độ cácliên kết ngang này liên quan đến tỷ lệ phần trăm khối lượng của divinyl benzen và tổng sốlượng monomer trước khi trùng hợp ,quá trình này làm nhựa cứng hơn nhưng độ đàn hồilại kém hơn

Hình 4 : Cấu trúc liên kết ngang trong nhựa trao đổi ion

(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry)

Cross-Linked Polystyrene

DVB ,tuy nhiên mức độ cang cao dẫn dến cấu trúc trở nên quá chắc chắn và dàyđặc Điều đó dẫn đến sự hoạt hóa khó khăn bởi vì việc thâm nhập vào bên trong của chuỗi

bị cản trở bởi mật độ cao của chất nền ,nếu cấu trúc quá dày đặc ,chuyển động của các ion

bị chậm xuống ,do đó làm giảm khả năng hoạt động của nhựa

Hai trong số các vấn đề thường gặp đối với loại nhựa này là sự tắc ngẽn của nhựabởi các axit hữu cơ của tự nhiên có mặt trong nước và ứng suất cơ học Để đối phó vớicác vấn đề trên thì người ta đã phát minh ra loại nhựa với một mức độ cao của các liên kếtngang nhưng chứa các mao quản rộng trong hình dạng của các kênh với đường kính lênđến 150nm có thể chọn lọc các phân tử lớn

nhóm chức năng đính vào có nhiệm vụ mang lại tính axit cho nhựa ,đó là nhóm sunfonicaxit ( -SO3)

Hình 6 : Cấu trúc của Amperlyst 15 theo SEM (Amberlyst-15 in organic synthesis; Rammohan Pal *, Taradas Sarkar and Shampa

Khasnobis )

Hình 7 : Cấu tạo mở rộng của hạt polystyren (ION EXCHANGE RESINS; David Alchin (Service Chemist, Drew New Zealand))

các hợp chất (ví dụ như heptane,axit béo bão hòa ,chất có khối lượng phân tử thấp hơnnhư olymerene ) điều này làm dãn nhựa ra ,các chất này không tự olymer hóa ,hoạt độngnhư một dung môi Đường kính mao quản là 100nm với nhựa macroporous và 1nm đốivới nhựa dạng gel,loại mao quản rộng này có khả năng bền vật lý và thường chịu đượcthẩm thấu tốt ,thu hồi các phân tử lớn mà không bị tắc ngẽn

Bảng 11 : Tính chất phổ biến của Amperlyst 15

(Synthesizes of ion Exchange Resins as MTBE production catalyst ;Pakistan Joural of

Applied sciences 3:703-709 ;2003 )

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 30

3.1.3.2 Xúc tác Zeolit

xúc tác này thì cho độ chọn lọc chưa cao do còn có những sản phẩm phụ từ quá trình dimehóa, polyme hóa của iso-buten Gần đây, người ta đã tìm ra một loại xúc tác mới là ZSM-

5 với nhiều ưu điểm như: hoạt tính cao, độ chọn lọc cao, độ bền cơ nhiệt cao, không có

sự kết tụ và mất đi các kim loại hoạt động, không có phản ứng phụ, Hình dạng, kíchthước và sự sắp xếp các lỗ mao quản trong zeolit đóng vai trò quan trọng trong việckhống chế các phản ứng phụ như dime hóa, polyme hóa

 Xét về hiệu quả sản xuất MTBE thì : A-15 > H-ZSM-5 > H-Y

Bảng 11: So sánh năng suất MTBE đối với các xúc tác khác nhau

([MTBE]Halim Hamid, Mohammed Ashraf Ali Handbook of MTBE and Other Gasoline

Oxygenates Chemical Industries; 2004)

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

3.1.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ

không có lợi cho quá trình tổng hợp, còn nhiệt độ thấp thì cân bằng sẽ chuyển dịch theohướng tạo MTBE Tuy nhiên nếu nhiệt độ thấp quá cũng sẽ gây bất lợi vì khi đó vận tốcphản ứng giảm Do vậy cần phải điều chỉnh nhiệt độ phù hợp của quá trình để tăng độchuyển hoá của nguyên liệu Thực tế thấy rằng : Các loại xúc tác đều có thể cho độ

chuyển hoá, độ chọn lọc cao trong khoảng nhiệt độ to= 40 đến 100oC Nhưng ở nhiệt độ

to= 80 oC là tối ưu nhất

Hình6: nh h Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng của MTBE [10] ưởng của nhiệt độ đến chất lượng của MTBE [10] ng c a nhi t đ đ n ch t l ủa nhiệt độ đến chất lượng của MTBE [10] ệt độ đến chất lượng của MTBE [10] ộ đến chất lượng của MTBE [10] ến chất lượng của MTBE [10] ất lượng của MTBE [10] ượng của MTBE [10] ng c a MTBE [10] ủa nhiệt độ đến chất lượng của MTBE [10]

3.1.4.2 Tỷ lệ nguyên liệu metanol/isobutylen

isobutylen thì có thể xảy ra nhiều phản ứng phụ tạo dime, trime,TBA…vì isobutylen làolefin khá hoạt động Tỷ lệ này ảnh hưởng lớn tới hiệu suất chuyển hoá vì độ chuyển hoácủa xúc tác với Metanol là thấp hơn isobutylen

3.1.4.3 Áp suất

Để đảm bảo quá trình phản ứng xảy ra trong hệ lỏng áp suất duy trì khoảng 1,5MPa ( áp suất ít ảnh hưởng đến quá trình)

3.1.4.4 Nồng độ sản phẩm

càng cao thì độ chuyển hoá của quá trình càng giảm Chính vì vậy để đảm bảo độ chuyểnhoá chung của quá trình tổng hợp MTBE ít thay đổi ta phải tìm cách lấy sản phẩm ra khỏivùng phản ứng Để lấy sản phẩm MTBE ra khỏi vùng phản ứng hiện nay các công nghệmới thường dùng thiết bị chưng tách sản phẩm MTBE

3.1.4.5 Sự có mặt của nước

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 32

Sự có mặt của nước với một lượng nhỏ bằng hoặc ít hơn so với hỗn hợp đẳng phívới Metanol không làm ảnh hưởng lắm đến hằng số cân bằng của quá trình tổng hợpMTBE thậm chí có thể làm tăng tốc độ chuyển hoá của isobutylen Ngòai ra với mộtlượng nước lớn hơn lượng nước trong hỗn hợp đẳng phí với Metanol thì cũng ảnh hưởngđến quá trình tổng hợp MTBE và làm giảm tốc độ tạo ra MTBE Nguyên nhân là do nước

sẽ tham gia vào phản ứng tạo TBA với isobutylen Vì vậy sự có mặt của nước sẽ dẫn đến

sự tạo sản phẩm phụ

3.1.4.6 Thiết bị phản ứng

suất của quá trình tổng hợp MTBE đạt hiệu quả cao thì các thiết bị phản ứng phải có cấutạo phù hợp

3.1.4.7 Xúc tác

như điều kiện công nghệ áp dụng ,hiện nay phổ biến nhất là xúc tác nhựa trao đổiion ,nhựa trao đổi ion có tính axit mạnh và đường kính mao quản lớn

3.2 Một số công nghệ sản xuất MTBE trên thế giới hiện nay

Hiện nay, các quá trình sản xuất MTBE khác nhau dựa trên những nguồn nguyênliệu khác nhau Các công nghệ sản xuất MTBE chủ yếu hiện nay như: công nghệ củaCDTech, công nghệ của UOP, công nghệ của Philips…

Công nghệ sản xuất MTBE được thực hiện qua 3 quá trình sau:

- Quá trình isome hóa n-butan tạo isobutan

- Quá trình dehydro hóa isobutan ( quá trình catofin )

- Quá trình ete hóa isobutylen bằng methanol

Trong phạm vi đồ án này, em xin trình bày quá trình ete hóa isobutylen bằngmethanol theo 3 công nghệ khác nhau như sau:

Các công nghệ tiêu biểu

Một số công nghệ tiêu biểu trên thế giới

3.2.1 Công nghệ Huls Ether Proceses

xúc tác axit rắn Xúc tác chính là nhựa trao đổi ion sulfonic , nhiệt độ phản ứng được giữ

ở mức thấp và có thể được điều chỉnh trên một phạm vi khá rộng ,tuy nhiên nhiệt độ quácao thì xúc tác sẽ bị tắc do quá trình xuất hiện của phản ứng polymer , khoảng 130°C thìxúc tácbắt đầu trở nên không ổn định Do đó quá trình hoạt động dưa trên một chươngtrinh nhiệt độ ổn định ,để hoạt tính và khả năng làm việc của xúc tác là cao nhất

Công nghệ của Huls có 2 dạng : dạng 1 giai đoạn và dạng 2 giai đoạn Tuy nhiênloại 1 giai đoạn được sử dụng phổ biến hơn do có những ưu điểm nhất định

Sơ đồ công nghệ 1 giai đoạn của Huls

(_[Petroleum]Handbook Of Petroleum Refining Processes-McGraw-Hill Professional )

2 giai đoạn của Huls

(_[Petroleum]Handbook Of Petroleum Refining Processes-McGraw-Hill Professional

(2003))

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 34

3.2.2 UOP Ethermax Proceses

Đây là công nghệ phổ biến nhất ,bản chất tương tự như của Huls nhưng điểm khác

ở đây là trong công nghệ này tích hợp công nghệ của KataMax

Sơ đồ công nghệ Ethermax của UOP ([Petroleum]Handbook Of Petroleum Refining Processes-McGraw-Hill Professional

(2003))

Một sơ đồ khác về công nghệ Ethermax

([MTBE]Halim Hamid, Mohammed Ashraf Ali Handbook of MTBE and Other Gasoline

Oxygenates Chemical Industries; 2004)

Hỗn hợp lỏng chứa iso-buten và metanol sạch được bơm lên và trộn với nhau C4

và qua thiết bị trao đổi nhiệt Hỗn hợp nguyên liệu gồm iso-buten và metanol sau khi đãtrao đổi nhiệt với dòng sản phẩm đi ra để nâng nhiệt độ lên đến nhiệt độ phản ứng ete hóa(50oC) rồi đưa sang thiết bị phản ứng đoạn nhiệt có trao đổi nhiệt trung gian Dòng sảnphẩm ra khỏi thiết bị phản ứng thứ nhất được đưa sang thiết bị chưng tách -phản ứng(RWD Column) để nâng độ chuyển hoá iso-buten lên 99%, đồng thời MTBE cũng đượctách ra ở đáy thiết bị chưng tách - phản ứng này, sau khi làm lạnh được đưa về thùng chứasản phẩm MTBE

Những tác nhân chưa phản ứng, metanol và hỗn hợp C4 từ đỉnh thiết bị chưng táchphản ứng được ngưng tụ, tại đây một phần hồi lưu, phần khác được đưa sang tháp hấp thụmetanol và thu hồi

3.2.3 Công nghệ của hãng CDTECH

Sơ đồ công nghệ của hãng CDTECH

(Modeling and simulation of a reactivedistillation unit for production of mtbe; Fahad s al-Harthi; June 2008)

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 36

Raffinat-1 hay từ quá trình FCC) hoặc iso-buten từ quá trình dehydro hóa iso-butan Côngnghệ này sử dụng 2 thiết bị phản ứng: Thiết bị thứ nhất là thiết bị phản ứng đoạn nhiệt cótrao đổi nhiệt trung gian nhằm giải nhiệt phản ứng, còn thiết bị thứ hai là tháp CD(Catalystic Distillation-chưng cất xúc tác), tại đó vừa thực hiện phản ứng xúc tác vừa tiếnhành quá trình chưng tách sản phẩm nhằm tận dụng nhiệt của phản ứng, tăng độ chuyểnhóa sản phẩm đồng thời tiết kiệm được vật liệu chế tạo thêm một tháp khác.

nhiệt (1) để tiến hành phản ứng Độ chuyển hóa ở thiết bị này đạt 80-85% Sau đó, hỗnhợp phản ứng được đưa sang tháp CD (2) Tại đây, phản ứng tạo MTBE đạt độ chuyểnhóa cao ( >99%) nhờ MTBE sản phẩm được chưng tách ra ở đáy tháp Trên đỉnh tháp làhỗn hợp C4 có lẫn metanol được đưa sang tháp hấp thụ metanol bằng nước (3) Trên đỉnhtháp (3) là hỗn hợp khí C4 không phản ứng được tuần hoàn lại thiết bị (1) còn dung dịchhấp thụ metanol từ đáy tháp (3) được đưa qua tháp (4) để chưng tách metanol ra khỏinước Metanol tách ra được tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng (1) cùng với metanol mới

3.2.4 Công nghệ sản xuất MTBE của Uhde(Edeleanu) GmbH

tiên vận hành trong chế độ tuần hoàn Với phương pháp này xúc tác cố định hầu nhưkhông bị biến dạng và được đảm bảo nồng độ một cách nghiêm ngặt trong phản ứng ,điềuquan trọng là tránh được sự thiêu kết của xúc tác Các phản ứng phụ không mong muốnnhư sự hình thành DME là rất nhỏ

trọng của hệ thống hai tầng phản ứng là xúc tác có thể bị thay thế trong mỗi lò phản ứngriêng biệt mà không cần ngắt hoạt động của tháp MTBE

97% đối với nguyên liệu là FCC Độ chuyển hóa cao đạt được khi xử lý phần C4 từ steamcracking chứa isobuten có nòng độ 25%

MTBE được thu hồi như một sản phẩm đáy của tháp chưng cất .Dòng giàumethanol của tháp chưng được đưa sang tháp thu hồi phần methanol ,nước được dùng đểtách phần metanol dư thừa và tuần hoàn về tháp phản ứng Một lượng nhỏ isobuten trongdòng hơi C4 có thể đưa sang thiết bị tách Raffinate

được dùng để sản xuất buten -1 có độ tinh khiết cao

Sơ đồ công nghệ của ang Uhde

(Petrochemical-Processes_Vol-2_A-Chauvel;2005)

Vũ Ng c Đ c - 20123024 ọc Đức - 20123024 ức - 20123024 Page 38

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

nguồn nguyên liệu khác nhau với những ưu nhược điểm riêng và để chọn được công nghệthích hợp thì cần phải phân tích về tính hiệu quả, kinh tế và hiện đại của từng công nghệ

+ Nhu cầu của MTBE ngày càng tăng ,đầu tiên nguồn được sử dụng để khai thác làphân đoạn C4 của FCC ,công việc này đòi hỏi phải mở rộng phân xưởng FCC mới để tậndụng nguồn nguyên liệu có chứa khoảng 15% isobuten này

+ Việc sử dụng nguồn dehydro hóa Tert –Butanol như một sản phẩm phụ của hệ thốngtổng hợp propylen oxide , liên quan đến nhu cầu propylen oxit tương lai,nguồn này cũngkhông phù hợp

+ Raffinate 1 và FCC-C4 có thể được sử dụng trực tiếp trong tổng hợp MTBE.Ngượclại nếu đi từ khí mỏ thì phải qua quá trình dehydro hóa butan thành isobutan ,sau đó lạitiến hành isomer hóa để tạo isobuten ,trải qua các công đoạn như vậy đòi hỏi một hệthống phức tạp và chi phí rất lớn ,tuy đây là một nguồn nguyên liệu dồi dào,các nhà côngnghệ hiện nay đang tối ưu hóa quy trình công nghệ để đưa hướng phát triển này vào côngnghiệp

+ Việc tận dụng những nguồn nguyên liệu từ những quá trình có sẵn đã được phát triểntheo em là hợp lý hơn , tức là ở đây ta sẽ sử dụng 2 nguồn để tổng hợp MTBE đó là đi từphân đoạn C4 từ steam cracking và FCC Công nghệ được sử dụng là ETHERMAX củaUOP với thiết bị dọc trục

CHƯƠNG 4- THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN, TÍNH TOÁN

THIẾT BỊ.

4.1 Sơ đồ công nghệ thiết kế

4.1.1 Sơ đồ công nghệ (hình vẽ)

4.1.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Quá trình tổng hợp MTBE ( Công nghệ Ethermax):

tuần hoàn qua thiết bị trao đổi nhiệt E-101 để đạt được nhiệt độ 60oC-80oC rồi vào thiết bịphản ứng tổng hợp MTBE R-101 Tại đây isobutylen sẽ phản ứng với metanol tạo thànhMTBE Độ chuyển hóa trong thiết bị này khoảng 90% Dòng sản phẩm sau đó tiếp tụcđược đưa qua bơm P-102 sang thiết bị chưng phản ứng T-101 Tại đây vừa xảy ra phảnứng tổng hợp MTBE vừa xảy ra quá trình chưng cất lấy sản phẩm MTBE Độ chuyển hóaqua quá trình này có thể đạt đến trên 99% MTBE thu được ở đáy tháp này được đưa đến

bể chứa Còn sản phẩm đỉnh chủ yếu là metanol chưa phản ứng và hỗn hợp khí C4 đượcđưa qua tháp rửa T-102 Nước được đưa đến đỉnh tháp rửa này để hấp thụ metanol dư.Đỉnh tháp sẽ thu được hỗn hợp khí C4, còn đáy tháp là hỗn hợp metanol và nước Dòngnày được bơm P-105 đưa đến tháp chưng tách metanol T- 103 Dòng metanol thu được ởđỉnh sẽ được tuần hoàn trở lại trộn với dòng metanol ban đầu Ở đáy tháp thu được nướcthải

4.1.3 Điều kiện công nghệ

Quá trình tổng hợp MTBE ( Công nghệ Ethermax):