qui trình công nghệ sản xuất polypropylene

qui trình công nghệ sản xuất polypropylene

Chương 1 : Tổng quan

1.1 Giới thiệu về PolyPropylen:

Propylen (tên thông thường), có tên quốc tế là Propen là một hydrocacbon không

no, thuộc họ alken

- Công thước phân tử: C3H6

- Công thức cấu tạo:

Là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất Polypropylene (PP) Polypropylene làmột 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 nhiềunhóm cùng tham gia phát minh này: Montecatini (có sự góp mặt của các giáo sư GiulioNatta đồng đạt giải Nobel 1963 với Karl Ziegler)

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

Polypropylene được sản xuất bằng phương pháp hóa học được ứng dụng rộng rãitrong tất cả các ngành Hiện nay, polypropylene là loại nhựa dẻo thông dụng được sảnxuất 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 dẻonhư 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

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

• Chịu được nhiệt độ cao hơn 100oC Tuy nhiên nhiệt độ hàn dán mí (thân) bao

bì PP (140oC), 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

1.2 Tính chất của sản phẩm

1.2.1 Cấu trúc không gian

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

Ba loại cấu trúc lập thể của polypropylene là atactic polypropylene, syndiotactic polypropylene, isotactic polypropylene

• Isotactic polypropylene:

Có các nhóm - CH3 cùng nằm về một phía mặt phẳng trong cấu hình đồng phân quang học, dạng tinh thể Có tính chất là không tan được trong heptan sôi và có nhiệt độ điểm chảy khoảng 165oC

• Atactic polypropylene: Có các nhóm - CH3 sắp xếp ngẫu nhiên không theomột quy luật nào, vô định hình và kết dính tốt.

• Syndiotactic Polypropylene: Có các nhóm – CH3 sắp xếp luân phiên trật tự

cả hai nữa mặt phẳng

Ngoài ra, nếu sử dụng xúc tác metallocene người ta có thể tổng hợp được

polymer khối chứa đồng thời isotactic và atactic

1.2.2 Tính chất vật lý

Polypropylene (PP) có tình bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứngvững, không mềm dẻo như PE, không bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi đặcbiết 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 cháysáng 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 bênngoài, nên thường dùng PP làm lớp trong cùng

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

1.2.3 Tính chất hóa học

Ở nhiệt độ thường PP không tan trong các dung môi hữu cơ ngay cả khi tiếp xúclâu 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 độthấp hơn aPP thể hiện độ tan cao nhất trong ba dạng trên Độ bền hóa học cao của iPPlàm cho nó khó bị biến màu và được sử dụng trong acquy xe oto iPP còn có khả năngkháng nước, bền với nhiều axit và bazo vô cơ mạnh Giống như các polyolefin khác, bịtấn công bởi các tác nhân oxi hóa như axit sunfuric 98% và axit clohidric 30% ở nhiệt độcao (~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 độcao, ánh sáng Một lượng lớn các loại chất ổn định được thêm vào để bảo vệ, phụ thuộcvào 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 dodọc theo mạch polylmer, hầu hết thông qua chất khơi mào peoxit Mục đích là đưa cácnhóm chức có cực vào mạch polymer Việc đưa các nhóm cực vào để có thể in, sơn hoặcdùng làm tác nhân liên kết trong composite như iPP được gia cố thủy tinh, hoặc để cảithiện khả năng chống oxi hóa, hoặc dùng làm chất ổn định

1.2.4 Ứng dụng

Ưu điểm của Polypropylene

• Polypropylene có sẵn và tương đối rẻ tiền

• Polypropylene có độ bền uốn cao do bản chất bán tinh thể

• Polypropylene có bề mặt trơn trượt

• Polypropylene rất bền để hấp thụ độ ẩm

• Polypropylene có khả năng kháng hóa chất tốt trên nhiều loại bazơ và axit.

• Polypropylene có khả năng chống mỏi tốt

• Polypropylene có cường độ tác động tốt

• Polypropylene là chất cách điện tốt

Nhược điểm của Polypropylene

• Polypropylene có hệ số giãn nở nhiệt cao làm hạn chế các ứng dụng nhiệt độ cao

• Polypropylene là dễ bị suy thoái tia UV

• Polypropylene có khả năng kháng thấp đối với dung môi clo và chất thơm

• Polypropylene được biết đến là khó vẽ vì nó có tính chất liên kết kém

• Polypropylene rất dễ cháy

• Polypropylene có khả năng oxy hóa

Mặc dù thiếu sót của nó, polypropylene là một vật liệu tuyệt vời tổng thể Nó có một sự pha trộn độc đáo của chất lượng mà không phải là tìm thấy trong bất kỳ tài liệu khác mà làm cho nó một sự lựa chọn lý tưởng cho nhiều dự án

Một số ứng dụng thực tế

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 Hiệntại hệ thống thông hút khí trong các nhà máy sản xuất hóa chất thường sử dụng tấm PP

kỹ thuật

Tấm PP làm bồn bể hóa chất, xi mạ: Bồn bể bảng 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 được dùng để làm thớt, khuôn dập trong các nhà máy chuyên sản xuất hóa chất thường sử dụng tấm PP kỹ thuật để hạn chế thiệt hại cho hóa chất gây ăn mòn gây ra

Do khá cứng vững và không dẻo như những loại nhựa khác nên PP thường dùngkéo dệt thành sợi để làm bao bì sản phẩm.

Độ chóng thắm cao, và trong suốt nên được dùng để làm lớp màng phủ trên bề mặt sảnphẩm, để tăng tính chống thắm nước, thắm khí, tạo độ bóng cho bề mặt sản phẩm, dễdàng in ấn hơn

Nhựa PP là loại nhựa thuộc nhựa nguyên sinh, nên rất an toàn và có độ bền caothường được dùng để làm đồ chơi cho trẻ em, bình sửa, kim tiêm trong y tế

Đặc tính kéo sợi là đặc tính nổi bật của nhựa PP vì vậy có thể được dùng làmthảm trải với các loại thảm đa dạng về chất lượng

Nhựa PP còn được dùng trong văn phòng phảm như : làm vỏ bút bi, các tấm bìađựng hồ sơ, thước…

Độ cứng và bền cao nên còn được sử dùng làm vỏ bao bọc sản phẩm như vỏ loa,một sô sản phẩm của nhựa PP còn được dùng trong lò vi sóng vì chịu được nhiệt độ caoỨng dụng trong nội thất nhưa làm nhựa tấm, ván nhựa

Một số loại từ nhựa PP được sử dụng nhiều trong phòng thí nghiệm, như dùng đểlàm chai đựng …

1.3 Quy mô sản xuất

1.3.1 Tình hình tiêu thụ Polypropylen trên thế giới và trong nước

Châu Á và Trung Đông:

Giao dịch: Sức mua Polypropylen ở châu Á trong tuần 12 tiếp tục tăng ở thịtrường Đông Nam Á tuy có chững lại ở thị trường Trung Quốc Các nhà sản xuấtPolypropylen lớn ở châu Á đồng loại cắt giảm công suất do bị thua lỗ trong 2 tháng đầunăm và đồng thời tăng rất mạnh giá chào bán 60-100 USD/tấn Giá naptha tăng lên mứccao nhất kể từ năm 2008 đã kích thích hoạt động đầu cơ tích trữ khi mức giáPolypropylen vẫn rẻ hơn khá nhiều so với chi phí sản xuất Ở phía cầu, người muadường nhu cần có thời gian để chấp nhận mức giá tăng mạnh như trên

Giá Polypropylen nhập khẩu của Trung Quốc giao động trong khoảng 1460-1490USD/tấn CFR China, tăng 35 USD/tấn so với tuần trước Giá Polypropylen nhập khẩu ởĐông Nam Á giao động trong khoảng 1490-1550 USD/tấn CFR SEA, tăng mạnh 60USD so với tuần trước Ở thị trường Việt Nam,giá PP nhập khẩu giao động trong khoảng1480-1490 USD/tấn CFR Vietnam, tăng mạnh 55 USD/tấn

Giá Polypropylen tăng thêm 10 USD/tấn còn 1425 USD/tấn CFR NE Asia, tiếptục xu hướng tăng Như vậy, dựa trên giá C3, chi phí sản xuất Polypropylen theo lýthuyết hiện đã lên tới 1575 USD/tấn CFR NE Asia.

Trong nước: Sức mua trên thị trường Polypropylen tăng mạnh do hoạt động muađầu cơ giá lên, lượng hang trên thị trường đã không còn dồi dào như trước Nhu cầu củacác đơn vị sản xuất vẫn ổn định, có phần tăng nhẹ Tuy nhiên, người mua đa phần chưachấp nhận mức giá tăng quá nhanh và cần có thời gian để chấp nhận

1.3.2 Tình hình nguồn cung Polypropylen trên thế giới

Các nhà máy tăng công suất, giảm công suất, đóng cửa, đi vào hoạt động trongthời gian gần đây và sắp tới:

Giảm công suất, bảo dưỡng:

- Sinopec cắt giảm 10% công suất C2, C3, PP, PE kể từ tháng 3/2012 do bị thua

lỗ trong 2 tháng đàu năm

- Hãng Reliance của Ấn Độ dự kiến sẽ giảm 10% công suất Polypropylen trongquý I/2012

- Hãng Formosa tiếp tục giảm công suất nhà máy Polypropylen ở Trung Quốccông suất 230 ngàn tấn/năm xuống 65% trong quý I/2011

- Indian Oil dự kiến dừng nhà máy PP công suất 800 tấn để bảo dưỡng trongvòng 45 ngày kể đầu tháng 4/2012

- Nhà máy PP công suất 220 ngàn tấn/năm của Polytama, Indonesia lại ngưnghoạt động vào cuối tháng 2/2012 sau 3 tháng hoạt động trở lại từ tháng11/2011 do không có lợi nhuận

Tăng công suất, nhà máy mới hoạt động:

- Nhà máy Polypropylen công suất 400 ngàn tấn của Exxon Mobile Singapore

dự kiến bắt đầu hoạt động từ quý II/2012

Hình 1 Nhu cầu sử dụng Polypropylen trên thế giới

Các công ty lớn sản xuất Polypropylen trên thế giới

PetroChina Group 3.04 5 Borealis/Borouge 3.72

Formosa Plastic

Chương 2 Phương pháp sản xuất2.1 Phương pháp sản xuất

Hệ xúc tác được sử dụng trong quá trình này thường là TiCl4 và AlEt3 TiCl4 cócấu trúc tinh thể, trong đó một nguyên tử Ti bị bao quanh bởi năm nguyên tử Clo vớimột nguyên tử Clo của nguyên tử Ti khác tạo liên kết cho nhận Do Ti có hóa trị tối đa làsáu nên vẫn còn một obital trống Khi đó, AlEt3 sẽ đóng góp một nhóm Etyl vào obitaltrống đó và lấy đi một nguyên tử Clo Do vậy, Ti vẫn còn lại một obital trống Xúc táclúc này đã được hoạt hóa

Phản ứng trùng hợp bắt đầu xảy ra khi một nguyên tử propylene tiến đến xúc tác

đã bị hoạt hóa và tạo thành phức alkene – kim loại Do nguyên tử Ti còn lại một obitaltrống nên obital này có xu hướng lấy cặp electron của liên kết đôi C=C tạo thành dạngphức Lúc này xảy ra sự tái phân bố lại cấu trúc, nhóm Ethyl đính vào nhóm propylenemới vào tạo thành mạch cacbon dài hơn, trả lại obital trống cho nguyên tử Ti

Sau đó, các nguyên tử propylene tiếp theo tấn công vào obital trống của nguyên

tử Ti Và quá trình được lặp lại liên tục tạo ra mạch cacbon dài hơn

Quá trình kéo dài mạch cacbon này sẽ dừng lại khi xảy ra một trong ba trườnghợp sau:

Sự chuyển vị nguyên tử hidro làm no obital trống

Sự tấn công của propylene làm no obital trống

Sự tấn công của hidro làm no obital trống

Hidro được sử dụng trong quá trình này với mục đích để kiểm soát khối lượngphân tử của polypropylene

2.2 Nguyên liệu sản xuất Polypropylen

2.2.1 Hydro

2.2.1.1 Tính chất vật lý

Ở nhiệt độ thường, Hydrogen là chất khí không màu, không mùi, không vị, tan íttrong nước (1.6 mg/l) và các dung môi hữu cơ, khả năng cháy nổ cao, không duy trì sựsống 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 C⁰

- Nhiệt độ kết tinh: -259 C⁰

- Nhiệt độ tới hạn: -230.82 C⁰

- 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 hợpđược 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 dãyđiện hoá đến Al)

CuO + H2→ Cu + H2O

Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + H2OPhản ứng cộng: Tham gia các phản ứng hidro hoá các hợp chất không no, tácnhân ngắt mạch các phản ứng dây chuyền tạo chuỗi polymer Đặc biệt, hidro có ý nghĩarất lớn trong các quá trình hidrocracking, hidrotreatment trong nhà máy lọc dầu

2.2.1.3 Các nguồn thu Hidro

- Steam reforming khí tự nhiên và các sản phẩm dầu mỏ

- Oxy hóa không khí tự nhiên và các sản phẩm dầu mỏ

- Khí hóa than hoặc biomass

2.2.2 Propylen

2.2.2.1 TÍnh chất vật lý

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 Amoniđồng cũng như các chất lỏng phân cực khác như : ete, etanol, axeton, fufurol… do trongphân tử có liên kết π, nhưng tan tốt trong nhiều sản phẩm hóa dầu quan trọng, và là chấtkhí dễ cháy nổ propylene cũng là nguyên liệu không màu, không mùi, do đó người tathường pha them mercaptan có mùi gần giống như tỏi vào thành phần của nó để dễ nhậtbiết

Một số hằng số vật lý cơ bản của propylene:

• Khối lượng phân tử: 42,08 đvC

2.2.2.3 Các nguồn thu Propylen

Propylene thu được trong các nhà máy lọc dầu như một sản phẩm phụ của quátrình 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 cầuthị 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 xuấtxăng (alkyl hóa, oligomer hóa), sản xuất khí hóa lỏng LPG hay sử dụng làm nhiên liệuđốt

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

Quá trình steam cracking có thể sử dụng hai nguồn nguyên liệu là khí tự nhiêngiàu ethane hoặc phân đoạn naphtha Tùy thuộc vào nguồn hidrocacbon sử dụng, quátrình cracking có thể được tiến hành ở 750 – 870 C, thời gian lưu ngắn (< 1 giây) Sau⁰

đó sản phẩm khí nhẹ được rửa bằng kiềm, sấy và đưa sang bộ phân tách để tách riêngcác 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 cómặt của propadien và propyne (có thể lên tới 8% mol phụ thuộc điều kiện vận hành), nênphân đoạn C3 này không đạt được yêu cầu cần thiết cho các công đoạn tiếp theo và cầnđưa qua quá trình hidro hóa chọn lọc

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

120 C, phụ thuộc vào sự chuẩn bị và hoạt tính xúc tác Trong pha lỏng, phản ứng được⁰kiểm soát bởi áp suất riêng phần của hidro, nhiệt độ trong khoảng 15 – 20 C Thiết bị⁰phản ứng sử dụng lớp xúc tác cố định có làm lạnh trung gian Thiết bị phản ứng dạngống, 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 hồilưu 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 C 3:

a – tháp depropanizer; b – hidro hóa C 3 ; c – tháp tách polymer; d,e – tháp tinh chế

propylene.

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

Propylene thu được từ các quá trình lọc dầu cũng đi từ quá trình cracking Tuynhiên sự khác nhau giữa steam cracking và cracking trong các nhà máy lọc dầu đó lànguồn 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) đểbiến đổi nguyên liệu vào thành các hidrocacbon nhỏ hơn Quá trình này biến đổi phânđoạn 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 chocracking nhiệt là cặn chưng cất khí quyển và chưng cất chân không Dưới tác dụng củanhiệt độ cao, các phân tử hidrocacbon mạch dài bị bẻ gãy thành các phân tử ngắn hơnnhư xăng, kerosene, diesel và khí cracking Khí cracking nhiệt thường có hàm lượng C3khoảng 10 – 15%, chủ yếu là propane

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

 Sản xuất propylene từ quá trình đề hidro hóa propane

Đây là phương pháp đơn giản nhất để sản xuất propylen Có thể dehydro hóalượng propan thành 88% propylen Phương pháp sản xuất này có nhược điểm là giá củasản phẩm propylen phụ thuộc rất nhiều vào giá của nguyên liệu propan nên hiệu quảkinh tế của quá trình gia công thấp Sự thực là một số nhà máy PDH kiểu này thời giantrước (1980 - 1990) đã phải đóng cửa vì giá nguyên liệu tăng quá mức chịu đựng Một

số hãng lọc dầu cố gắng khắc phục bằng các giải pháp cải tiến công nghệ và thiết kế đểtiết kiệm chi phí năng lượng nhằm giảm giá thành sản xuất

Hiện tại chỉ có 2 công nghệ PDH được sử dụng thực tế: đó là quá trình OLEFEXcủa Hãng UOP sử dụng xúc tác platin và CATOFIN TECHNOLOGY của Hãng Lummus

sử dụng xúc tác Crom - Al2O3 có hiệu suất chuyển hóa propan thành propylen khácao (85%) Các nhà máy lớn chuyển hóa propan thành propylen thường được xây dựng

ở các nước Trung đông, Nga, Đông Nam Á nơi có giá thành propan thấp

 Phương pháp chuyển hóa metanol thành olefin (MTO: methanol - olefin)

Phương pháp này có ưu điểm lớn tại những vùng có nguồn khí thiên nhiên dồidào, giá rẻ, không cần vận chuyển xa Khí thiên nhiên đầu tiên được chuyển hóa thànhmetanol, sau đó chuyển hóa tiếp thành olefin Một dự án lớn theo công nghệ này đangđược triển khai ở Lagos - Nigeria do liên doanh UOP và Norsk Hydro A.S của Na Uylàm chủ đầu tư Nhà máy này sản xuất metanol theo công nghệ của Haldor - Topsoe A.S.lớn nhất thế giới với công suất 7.500 tấn metanol/ ngày, đảm bảo sản xuất ra 400.000tấn/năm mỗi loại propylen (và etylen) và tiếp tục sản xuất ra nhựa PE, PP ngay tại nhàmáy Công nghệ của UOP - Norsk Hydro A.S chuyển hóa metanol thành propylen vàetylen với tỉ lệ 50/ 50 Phản ứng chuyển hóa diễn ra trong tháp phản ứng dạng tầng sôi ởđiều kiện: 350 - 550oC, áp suất 1 - 3 bar, sử dụng xúc tác silicoaluminophotphat.

Theo phân tích của UOP, nhà máy sử dụng công nghệ MTO xây dựng ở Nigeria hoàntoàn có thể cạnh tranh với các tổ hợp hóa dầu cracking sản xuất propylen có cùng côngsuất Theo tính toán của UOP thì thời gian thu hồi vốn của nhà máy MTO này là 4 năm,

ít hơn 1 năm so với nhà máy cracking naphta

Hãng Lurgi cũng có công nghệ của riêng mình cho quá trình chuyển hóa metanolthành propylen Đầu tiên metanol chuyển hóa qua xúc tác thành dimetyl ete, metanol dư

và hơi nước Hỗn hợp này sau đó phản ứng ở tháp phản ứng kiểu tầng sôi ở 420 - 490oC,

áp suất 1,3 - 1,6 bar nhờ xúc tác zeolit để tạo ra propylen Công nghệ này được triển khaisản xuất thử tại nhà máy sản xuất metanol của hãng Statoil, Tjeldbergodden (Na Uy)

Áp dụng phương án sản xuất propylen cho ngành hóa dầu Việt Nam

Trên cơ sở phân tích các công nghệ ưu tiên sản xuất propylen, dựa trên hoàn cảnh

cụ thể của nước ta, lựa chọn phương án là: cracking naphta bằng hơi nước có xúc táchoặc phương án : quá trình cracking FCC có xúc tác là hợp lý Các quá trình này đượctích hợp với các dây chuyền lọc tách dầu thô trong các tổ hợp lọc - hóa dầu của nước ta

Các phương án trên ngoài các ưu điểm như đã phân tích, còn phù hợp với hoàncảnh cụ thể của ngành lọc - hóa dầu của nước ta, đó là:

- Căn cứ vào nguồn nguyên liệu, nước ta có trữ lượng hạn chế về dầu thô, cầnphải nhập thêm dầu thô cho các tổ hợp lọc hóa dầu; Các mỏ khí của nước ta chứa chủyếu khí metan thích hợp cho sản xuất điện, đạm và đã được tận dụng tối đa cho mục đíchnày

- Tạo ra sản phẩm propylen là sản phẩm hóa dầu có giá trị cao hơn để sản xuấtnhựa PP thỏa mãn nhu cầu trong nước và xuất khẩu Nâng cao doanh số và lãi ròng củacác tổ hợp lọc - hóa dầu

- Giảm chi phí vận hành nhờ tận dụng năng lượng và phụ trợ của tổ hợp lọc, hóa dầu

- Giảm chi phí vận chuyển, chi phí quản lý chung, nâng cao lợi ích tổng thể củatoàn bộ nhà máy

- Chi phí đầu tư thấp hơn - chỉ cần tích hợp một unit chuyển hóa olefin ưu tiênsản xuất propylen đủ cho một dây chuyền sản xuất nhựa PP với công suất phù hợp

Trên đây phân tích các giải pháp nhằm ưu tiên tạo ra sản phẩm propylen trongquá trình chế biến dầu khí nhằm thỏa mãn nhu cầu của thị trường Các quá trình đưa rađều có ưu khuyết điểm nhất định và phải xem xét, phân tích trong từng điều kiện cụ thể.Không thể có câu trả lời đơn giản và nhà đầu tư cần phải lựa chọn, so sánh, cân nhắc đểxác định phương pháp sản xuất nào phù hợp nhất trong điều kiện cụ thể

Chương 3: Công nghệ các hãng và so sánh đánh giá

Dựa trên sự khác nhau về trạng thái pha của hỗn hợp nguyên liệu trong

thiết bị phản ứng chính mà tạo ra sự khác nhau về công nghệ sản xuất PP