ĐỒ án MÔN HỌC THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HÓA HỌC đề tài sản xuất ethylbenzene

I Sơ lược về dòng nhập liệu và sản phẩm 1 Nguyên liệu Ethylene Hình 1: Phân tử Ethylene Ethylen là hợp chất olefin đơn giản nhất, có khả năng phản ứng cao và được sử dụng rộng rãi t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Đề tài: Sản xuất Ethylbenzene

Giảng viên : Nguyễn Thành Duy Quang

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

PHẦN NỘI DUNG 2

I) Sơ lược về dòng nhập liệu và sản phẩm .2

1) Nguyên liệu Ethylene .2

2) Nguyên liệu Benzen .4

3) Sản phẩm chính Ethylbenzene .7

4) Các sản phẩm phụ có mặt trong quá trình sản xuất Ethylbenzene: Diethylbenzen và Propylen .9

II) Điều kiện phản ứng và các phương trình phản ứng .9

1) Điều kiện phản ứng .9

2) Các phương trình phản ứng, nhiệt động và động học của các phản ứng .10

3) Cân bằng vật chất .11

III) Quá trình tổng hợp Ethybenzene .12

1) Tóm tắt đầu vào và đầu ra .12

2) Quy trình tóm tắt .12

3) Số liệu cân bằng vật chất giữa các dòng .14

4) Thiết bị .15

IV Phần tính toán .23

1 Thiết bị phản ứng .23

2 Thiết bị phân tách .24

3 Thiết bị cấp nhiệt .25

4 Thiết bị trao đổi nhiệt .25

5 Bơm .28

6 Năng suất Ethylbenzene đầu ra .30

V) Hệ thống trao đổi nhiệt .30

VI) Hiệu quả kinh tế .32

1) Chi phí nguyên liệu và sản phẩm .32

2) Chi phí vận hành và xây dựng .33

VII) Quy trình sản xuất của một số nhà máy .34

1) Alkyl hóa pha lỏng .34

2) Alkyl hóa pha hơi .37

3) Quá trình Alkyl hóa trên xúc tác Zeolite trong pha lỏng. .37

4) Công nghệ sử dụng Zeolite pha hỗn hợp 38

VIII) Bàn luận .38

IX) Tài liệu tham khảo .39

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Phân tử Ethylene 2

Hình 2: Thông số nhập liệu của Ethylene 4

Hình 3: Phân tử Benzen 4

Hình 4: Thông số nhập liệu của Benzen 7

Hình 5: Phân tử Ethylbenzen 7

Hình 6: Quy trình tóm tắt 13

Hình 7: Các số liệu cân bằng vật chất 15

Hình 8: Ký hiệu dòng vào và dòng ra 16

Hình 9: Thông số của hỗn hợp trước và sau khi trộn 16

Hình 10: Thành phần cấu tử sau khi ra khỏi PFR-101 17

Hình 11: Thành phần của cấu tử sau khi ra khỏi thiết bị tách V-100 18

Hình 12: Thông số các dòng Ethylene sau khi ra khỏi thiết bị phân dòng TEE-100 18

Hình 13: Nhiệt độ và áp suất của dòng sau khi ra khỏi bơm P-100 19

Hình 14: Thông số dòng vào và dòng ra của Cooler E-101 20

Hình 15: Thông số dòng vào và dòng ra của Heater E-106 20

Hình 16: Sơ đồ tháp chưng cất T-100 21

Hình 17: Thành phần dòng vào cà dòng ra của tháp chưng cất 22

Hình 18: Nhiệt độ với vị trí mâm của tháp chưng T – 100 22

Hình 19: Áp suất với vị trí mâm của tháp chưng T - 100 23

Hình 20: Liên kết dòng năng lượng với loại tiện ích 30

Hình 21: Các dòng trao đổi nhiệt 31

Hình 22: Giản đồ HEN 31

Hình 23: Quá trình alkyl hóa sản xuất Etylbenzen với xúc tác pha lỏng của Monsanto 36

Cùng với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu về chất lượng cuộc sống của con người ngày càng cao cả về vật chất lẫn tinh thần Để đáp ứng được các điều đó, các ngành khoa học và công nghệ đã không ngừng phát triển Trong đó, ngành công nghiệp hóa chất cũng không ngoại lệ, thay đổi để phù hợp hơn với nhu cầu của thị trường Đây là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn của nước ta Nó không chỉ đem lại lợi nhuận cao mà còn là nền tảng của các ngành công nghiệp khác Sản phẩm của công nghiệp hóa chất rất đa dạng về chủng loại Chúng là kết quả của môt loạt quá trình biến đổi hóa lý để đạt được sản phẩm mong muốn Vì vậy nguyên liệu của ngành không chỉ xuất phát từ tự nhiên mà còn qua các quá trình tổng hợp trung gian Do đó, nhu cầu sử dụng nguyên liệu tinh khiết ngày càng trở nên nghiêm khắc và một trong những nguyên liệu này là Ethylbenzen

Etylbenzen là hydrocacbon thơm được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ tổng hợp hữu cơ hóa dầu

Etylbenzen là hợp chất hữu cơ thơm đơn vòng, có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ tổng hợp hữu cơ hóa dầu Phần lớn (>99%) được sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất styrene monomer, 50% của quá trình sản xuất benzene thế giới, còn lại ít hơn 1% được sử dụng làm dung môi cho sơn hoặc nguyên liệu sản xuất dietylbenzen Hầu như tất cả etylbenzen tinh khiết được sử dụng làm polystyrene để sản xuất nhựa và cao su nguyên liệu

Hiện nay hầu hết Ethylbenzene được sản xuất trong thương mạị đều từ quá trình Ankyl hóa một Benzene bằng Ethylene Quá trình Ankyl hóa được tiến hành chủ yếu theo 2 phương pháp:

+ Tiến hành trong pha lỏng với xúc tác AlCl3

+ Tiến hành trong pha hơi với xúc tác rắn tầng cố định

Trong bài báo cáo này, với kiến thức đã được học trong môn Thiết kế hệ thống quy trình công nghệ hóa học cùng với việc tham khảo tài liệu và vận dụng phần mềm

mô phỏng và tối ưu Hysys V10, chúng em sẽ mô tả quy trình HAD

I) Sơ lược về dòng nhập liệu và sản phẩm

1) Nguyên liệu Ethylene

Hình 1: Phân tử Ethylene Ethylen là hợp chất olefin đơn giản nhất, có khả năng phản ứng cao và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hữu cơ- hóa dầu và là nguồn nguyên liệu hang đầu cho ngành công nghiệp polymer

Từ những năm 1930, ở Châu Âu etylen bắt đầu được thu hồi từ khí lò cốc và nhiều nguồn nguyên liệu khác Những năm 50, etylen nổi lên như một sản phẩm trung gian

và được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới,

a) Tính chất vật lý

Ethylene là một trong những hydrocarbon đơn giản nhất nhưng có lợi về mặt sinh học và kinh tế Nó là chất khí không màu, không mùi, hơi nhẹ hơn không khí, ít tan trong nước, tan nhiều trong ete và một số dung môi hữu cơ, có công thức hóa học là CH2=CH2 Ethylene có mùi xạ hương ngọt ngào giúp dễ dàng xác định một chất trong không khí Điều này áp dụng cho khí tinh khiết: mùi có thể biến mất khi trộn

Etylen là chất đứng đầu tiên trong dãy đồng đẳng của các olefin, do đó nó có cấu trúc đơn giản nhất, chỉ gồm một liên kết đôi nối giữa 2 nguyên tử cacbon Trong các phản ứng hóa học, etylen là chất hoạt động mạnh, dễ dàng tham gia các phản ứng và tạo thành ít sản phẩm phụ, đây cũng là một lý do để etylen được gọi là “vua của các hydrocacbon”

Các phản ứng quan trọng của etylen được sử dụng trong ngành công nghiệp: phản ứng cộng, phản ứng alkyl hóa, halogen hóa, hydro formyl hóa, phản ứng hydrat, phản ứng oligome hóa, polyme hóa và phản ứng oxy hóa

Trong công nghiệp, etylen được ứng dụng để sản xuất một số hợp chất quan trọng như nhựa tổng hợp, oxit etylen, các chất hoạt động bề mặt và nhiều sản phẩm hoặc bán sản phẩm hoá học khác Cụ thể là:

- Polyme hoá ở áp suất cao với chất kích động là các peroxit để sản xuất polyetylen

tỷ trọng thấp (LDPE)

- Tác dụng với clo tạo thành 1,2 – dicloetan (Cl – CH2 – CH2 – Cl)

- Trùng hợp ở áp suất thấp dùng xúc tác Ziegler – Natta trên chất mang oxyt kim loại để sản xuất polyetylen tỷ trọng cao(HDPE)

- Oxy hoá thành oxitetylen, peoxyetan trên xúc tác Ag

- Phản ứng với benzen trên xúc tác AlCl3 để sản xuất etylbenzen, sau đó dehydro hóa etylbenzen để sản xuất styren Styren dùng để sản xuất polystyren và cao su tổng hợp Buna-S

- Copolyme hoá với các olefin khác ở áp suất thấp bằng xúc tác Crom, hoặc hợp chất cơ kim của titan hoặc vanadi để sản xuất polyetylen mạch thẳng tỷ trọng thấp (LDPE) cùng với các sản phẩm khác

- Oxy hoá trên xúc tác PdCl2 hoặc đồng CuCl2 trong dung dịch HCl tạo thành axetandehyt

- Sự hydrat hoá bằng cách sử dụng axit sunfuric hoặc axit photphoric, tạo ra etanol - Phản ứng với axit axetic và oxy trong sự có mặt của xúc tác PdCl2 tạo thành vinylaxetat (VA)

Một số ứng dụng khác như sản xuất các rượu mạch thẳng, các olefin cao phân tử, etylclorua và copolyme hoá với propylen để tổng hợp cao su dien-mono-etylen-propylen (EPDM) Ngoài những ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ với rất nhiều sản phẩm quý nói trên, etylen có tác dụng kích thích sự hoạt động của các men làm quả mau chín Do đó, có thể dùng etylen với nồng độ rất loãng (1V etylen trên 1000-2000V không khí) để dấm quả xanh ở 18 ÷ 20˚C

c) Quá trình tồn chứa và vận chuyển ethylene

Ethylene được vận chuyển trong đường ống Đường ống dẫn ethylene yêu cầu

phải linh hoạt và ngăn chặn việc bị gián đoạn Trong đường ống vận chuyển ethylene,

áp suất được đặt từ 4-100 MPa, nhiệt độ >40˚C ngăn không cho dạng lỏng của ethylene được hình thành Hydrat phải sưới 15% ở điều kiện hoạt động áp suất thường Sự phân hủy và cháy nổ ethylene có thể xảy ra nếu áp suất và nhiệt độ tang quá cao, vì vậy cần kiểm soát điều kiện nhiệt độ và áp suất thích hợp Ethylene cũng được vận chuyển bằng thuyền, tàu, xe tải tank…

Tồn chứa ethylene ở các tank chứa cầu Ethylene được chứa trong tank với áp suất 10MPa và được làm mát bề mặt tank

Hình 2: Thông số nhập liệu của Ethylene

2) Nguyên liệu Benzen

Benzen thường được biết đến dưới công thức hoá học C6H6, hay còn được viết tắt là PhH, hoặc benzol, là một hợp chất hữu cơ thơm

Benzen là hidrocacbon vòng thơm đơn giản nhất Trong benzen có chứa một tập hợp vòng gồm sáu nguyên tử cacbon gọi là nhân benzene

Năm 1865, nhà hoá học Đức Kekule (A.Kekule) đã đưa ra công thức dạng khép vòng của benzen với các liên kết đơn và đôi luân phiên nhau Theo các giả thuyết hiện đại, sáu electron π của ba liên kết đôi trong benzen ở trạng thái liên hợp, tạo thành một hệ electron thống nhất

Benzen được nhà vật lý Anh Farađây (M.Faraday) phát hiện ra năm 1825 Ông tách được nó từ phần ngưng của khí thắp Năm 1833, nhà hoá lý Đức Mitselic (E Mitcherlich) đã điều chế được benzen khi chưng khô muối canxi của axit benzoic (cho nên benzen mang tên như vậy)

Người ta thu được benzen khi cốc hoá than đá, cũng như từ các hidrocacbon béo

và hidrocacbon vòng no của dầu mỏ Hiện nay, quá trình tổng hợp hoá học benzen

từ hidrocacbon no và từ parafin vòng – quá trình refominh đã được đưa vào công nghiệp

a) Tính chất vật lý

Benzen là một hợp chất hữu cơ có công thức hoá học C6H6 Benzen là một hyđrocacbon thơm, trong điều kiện bình thường là một chất lỏng không màu, mùi dịu ngọt dễ chịu, dễ cháy Benzen tan rất kém trong nước và rượu Benzen cũng

có khả năng cháy tạo ra khí CO2 và nước, đặc biệt có sinh ra muội than

+ Khối lượng mol: 78,1121 g/mol

+ Nhiệt độ nóng chảy: 5.5oC

+ Nhiệt độ sôi: 80.1oC

+ Độ hoà tan trong nước: 1,79g/L (25oC)

Benzen tạo thành với không khí một hỗn hợp dễ nổ, dễ trộn với ete, xăng và các dung môi hữu cơ khác, tạo thành với nước một hỗn hợp sôi ở nhiệt độ 69,25°C

b) Tính chất hóa học

Benzen thuộc loại hidrocacbon vòng không no liên hợp (dãy đồng đẳng 6), nhưng khác với hidrocacbon thuộc dãy etylen C2H4, benzen thể hiện các tính chất vốn có của hidrocacbon no Chẳng hạn, benzen bền vững với tác dụng của các chất oxi hoá, dễ tham gia phản ứng thế hơn là phản ứng cộng, v.v… Sỡ dĩ benzen và những hợp chất thơm khác có các tính chất đặc biệt này là vì nhân benzen tương đối bền vững đối với các phản ứng hoá học

CnH2n-Benzen là chất bền nhiệt, hoạt động hóa học ở nhiệt độ trên 500oC, do đó các phản ứng của benzen thường được thực hiện ở nhiệt độ trên 500oC Ví dụ, ở 600oC, dưới tác động của xúc tác kim loại (sắt, chì, vanadium,…) xảy ra phản ứng ngưng

tụ của benzen tạo ra diphenyl và các hợp chất polyaromatic khác

Benzen khó tham gia phản ứng oxy hóa do nó có cấu trúc vòng bền vững, tuy nhiên, trong điều kiện khắc nghiệt, nó bị oxy hóa hoàn toàn sinh ra khí CO2 và nước Nếu lượng oxy hoặc không khí tham gia phản ứng thiếu, một phần benzen bị phân hủy tạo thành kết tủa đen (bồ hóng) Nếu trong phản ứng mà có mặt xúc tác (V-Mo), phản ứng được thực hiện ở pha hơi trong điều kiện T= 350- 450oC tạo ra anhydric maleic với hiệu suất khoảng 65- 70%,[2] Thực hiện phản ứng oxy hóa benzen bằng không khí trong điều kiện nhiệt độ cao sẽ thu được phenol, tuy nhiên hiệu suất của phản ứng thấp

c) Quá trình tồn chứa và vận chuyển Benzen

Benzene là một hóa chất độc hại, gây ung thư cho con người Vấn đề tồn trữ benzene là vô cùng cần thiết để đảm bảo an toàn cho công nhân nhà máy và người dân sống ở khu vực xung quanh Phải luôn duy trì nhiệt độ bồn chứa trên 80C để ngăn chặn benzene đóng băng Bồn chứa phải kín, thường xuyên kiểm tra để phát hiện rò rỉ

Nhãn là một yếu tố đặc biệt quan trọng đối với các con tàu chở benzen Các hãng

ở Mỹ như: OSHA, EPA, DOT, NIOSH,… có qui định rõ về điều này

Các qui định về cách vận chuyển và đóng tàu được cập nhật sửa đổi và ban bố hàng năm tại CFR Các nước khác cũng có những điều luật qui định và qui trình kỹ thuật đảm bảo an toàn khá giống so với Mỹ Mặc dù, các qui định đặc biệt phải được

áp dụng cho các cơ sở sản xuất, phòng thí nghiệm kiểm tra, khu vực tồn trữ, quá trình tháo dỡ hàng, vận chuyển benzen, qui đinh an toàn được áp dụng như với một chất lỏng hoặc khí dễ bắt cháy và độc khác

Benzen được bảo quản, tồn trữ và vận chuyển trong các thùng hoặc bể chứa bằng thép Điều kiện thông gió thích hợp rất cần thiết trong quá trình bảo quản benzen

Do benzen có tính độc, nên những người công nhân khi phải làm việc tiếp xúc với benzen, thì cần phải sử dụng đồ bảo hộ để tránh benzen tiếp xúc trực tiếp lên da,hay hít phải khói có chứa benzen Trong quá trình tháo, nạp xăng cũng cần phải cẩn thận do benzen là chất dễ bay hơi

Khi xảy ra sự cố cháy do benzen có thể dùng CO2 hoặc các hóa chất có khả năng chữa chữacháy khác để dập lửa

Hình 4: Thông số nhập liệu của Benzen

3) Sản phẩm chính Ethylbenzene

Hình 5: Phân tử Ethylbenzen Ethylbenzene là hợp chất alkyl thơm đơn vòng, có ý nghĩa quan trọng trong trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ hóa dầu Phần lớn (>99%) được sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất styrene monomer, chiếm 50% của quá trình sản xuất benzene trên thế giới Còn lại ít hơn 1% ethylbenzên được sử dụng làm dung

môi cho sơn, hoặc nguyên liệu cho quá trình sản xuất diethylbenzen và

acetophenone

a) Tính chất vật lý

+ Ở nhiệt độ phòng : Ethylbenzene là

➢ Chất lỏng trong suốt, không màu

➢ Có mùi thơm đặc trưng, tương đối độc hại khi uống phải, hít thở và hấp phụ qua da, gây kích ứng nhẹ cho da và mắt

+ Nhiệt độ sôi: 136oC

+ Nhiệt độ nóng chảy: -95oC

+ Độ hòa tan trong nước: 0,015g/100ml nước (20oC)

+ Độ hòa tan trong dung môi hữu cơ: hòa tan với mọi tỉ lệ

Phản ứng mang tính thương mại quan trọng nhất của ethylbenzene là phản ứng khử để tạo thành styrene Phản ứng tiến hành ở nhiệt độ cao 600-660˚C, trên xúc tác Kali mang trên oxit sắt Hơi dùng để pha loãng Thông thường độ chọn lọc của styrene trong khoảng 90- 97% mol với độ chuyển hóa 60-70% Phản ứng phụ gồm dealyl hóa ethylbenzene tạo thành benzene và toluene

Một phản ứng quan trọng nữa là oxi hóa Ethylbenzene bằng không khí tạo thành hydroperoxide Phản ứng tiến hành trên pha lỏng, không cần xúc tác Tuy nhiên, do hydroperoxide không ổn định, dễ phân hủy ở nhiệt độ cao, phải được tối thiểu hóa

để giảm tỷ lệ phân hủy Sự hình thành sản phẩm phụ sẽ giảm nếu duy trì ở nhiệt độ thấp trong suốt thời gian phản ứng

Giống như toluene, ethylbenzene có thể dealkyl hóa dưới tác dụng của xúc tác hoặc nhiệt tạo thành benzene Ngoài ra, ethylbenzene còn nhiều phản ứng khác điển hình cho hợp chất alkyl thơm

c) Quá trình tồn trữ và vận chuyển Ethylbenzene

Ethylbenzene là chất lỏng dễ cháy nên phải được tồn trữ và vận chuyển trong các thùng chứa bằng thép và phải được kiểm soát cẩn thận của cơ quan chức năng Nhiệt độ chớp cháy là 15-200C vì vậy tránh xa ánh nắng mặt trời trực tiếp và các nguồn nhiệt

Ethylbenzene có thể tích tụ tĩnh điện do đó phải chú ý đến các biện pháp chống lại tĩnh xã (tia lửa gây nguy hiểm)

Dùng bọt, CO2, hóa chất khô, halon và nước (dạng sương) để dập lửa ethylene Khu vực vận chuyển, bảo quản phải đảm bảo thông thoáng, nơi nồng độ ethylbenzene lớn phải dùng mặt nạ phòng độc Trành tiếp xúc qua da, khi tiếp xúc cần dùng găng tay và kính bảo hộ

Nguồn nhiệt, nguồn cháy và các tác nhân oxy hóa cần tránh

4) Các sản phẩm phụ có mặt trong quá trình sản xuất Ethylbenzene : Diethylbenzen và Propylen

cơ không bão hòa có công thức hóa học C3H6, là một loại khí không màu với mùi giống như dầu mỏ

II) Điều kiện phản ứng và các phương trình phản ứng

2) Các phương trình phản ứng, nhiệt động và động học của các phản ứng

-𝑟1 = 𝑘0,1𝑒−𝐸1/𝑅𝑇𝐶𝑒𝑡ℎ𝑦𝑙𝑒𝑛𝑒𝐶𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑒

Tuy nhiên sản phẩm được tạo ra là Ethylbenzene (EB) có thể phản ứng với tác chất Ethylene để tạo ra Diethylbenzene (DEB)

𝐶6𝐻5𝐶2𝐻5+𝐶2𝐻4⟶𝐶6𝐻4(𝐶2𝐻5)2Phương trình động học của phản ứng:

-𝑟2 = 𝑘0,2𝑒−𝐸2/𝑅𝑇𝐶𝑒𝑡ℎ𝑦𝑙𝑒𝑛𝑒𝐶𝐸𝐵

Phản ứng phụ giữa Diethylbenzene và Ethylene cũng có thể xảy ra để tạo thành Triethylbenzene Để hạn chế số lượng các phản ứng phụ có thể xảy ra thì tỷ lệ mol giữa Benzene va Ethylene nên được giữu ở mức cao, xấp xỉ 8:1

Việc sản xuất ra Diethylbenzene là không mong đợi và giá trị của DEB thấp và được xem là sản phẩm phụ

Mục đích của việc sản xuất ra Ethylbenze là để sản xuất Styrene Việc có mặt một lượng Diethylbenzene trong dòng Ethylbenzene cũng gây ra các vấn đề xử lý trong quá trình sản suất Styrene ở giai đoạn sau Do đó lượng DEB tối thiểu trong EB được chỉ định là 2ppm Để tối đa hóa việc sản xuất EB mong muốn, DEB cần được tách

ra và hoàn lưu lại một lò phản ứng riêng biệt, trong đó Benzene dư được thêm vào

để tạo ra Ethylbenzene thông qua phản ứng cân bằng sau:

𝐶6𝐻4(𝐶2𝐻5)2+ 𝐶6𝐻6 ⥂ 2𝐶6𝐻5𝐶2𝐻5Phương trình động học của phản ứng:

-𝑟3 = 𝑘0,3𝑒−𝐸3/𝑅𝑇𝐶𝐷𝐸𝐵𝐶𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑒

Ngoài ra tồn tai một lượng nhỏ Toluene trong dòng nhập liệu Benzen cũng gây

ra phản ứng tác dụng với Ethylene để tạo ra Ethylbenzen và Propylene:

𝐶6𝐻5𝐶𝐻3+2𝐶2𝐻4⟶𝐶6𝐻5𝐶2𝐻5+𝐶3𝐻6Phương trình động học của phản ứng:

nE= 𝑆ố 𝑚𝑜𝑙 𝐸𝑡ℎ𝑦𝑙𝑒𝑛𝑒 𝑝ℎả𝑛 ứ𝑛𝑔

độ 𝑐ℎ𝑢𝑦ể𝑛 ℎó𝑎 𝑋 = 91.84 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ

99% = 92.76 kmol/h

 Chọn lượng nhập liệu là hỗn hợp khí có lưu lượng 100kmol/h bao gồm 93kmol/h Ethylene và 7 kmol/h ethane

Chọn dòng nhập liệu benzene có tỉ lệ Benzene và Toluen là 97/2 ta có hệ

III) Quá trình tổng hợp Ethybenzene

1) Tóm tắt đầu vào và đầu ra

Hình 6: Quy trình tóm tắt

- Hỗn hợp bezene tái chế và polyalkynbenze được đưa vào bình trộn MIX-100

Từ bình MIX-100, nó được bơm nâng áp suất lên khoảng 2000 kPa (20 atm) sau

đó được đưa đến một máy gia nhiệt (E-100) để nâng nhiệt độ lên đến nhiệt độ phản

ứng (khoảng 400˚C)

- Benzen nóng được trộn với ethylene ngay trước khi vào hệ thống phản ứng

PFR-100, PFR-102 sản phẩm thu được trộn với ethylene tại bình MIX rồi được

làm mát ở Cooler

- Sản phẩm sau đó được đưa qua bình phản ứng PFR-103 Sau đó, lần lượt đi

qua 3 Cooler E-103, E-104, E-105 để hạ nhiệt độ hỗn hợp từ khoảng 400°C xuống

khoảng 70°C để chuẩn bị cho quá trình tách

- Máy tách (V-100) có nhiệm vụ tách hỗn hợp thành 2 pha:

+ Ethylene được thu ở phần cất của đỉnh tháp như khí đốt nhiên liệu được tiêu

thụ trong lò đốt

+ Phần lỏng ngưng tụ được đưa đến tháp chưng cất T-100, để loaị bỏ benzene,

propene, ethane trong sản phẩm đáy và đem đi hoàn lưu

- Sản phẩm đáy được đưa đên tháp chưng cất T-101, thu được ethylbenzene

99,9% ở đỉnh

- Phần sản phẩm đáy còn lại chưa 1,4 dithylbenzen hoàn lưu đi qua bơm rồi trộn với hỗn hợp benzene, propane, ethane ở MIX-1001 để tái sử dụng

3) Số liệu cân bằng vật chất các dòng

Hình 7: Các số liệu cân bằng vật chất

4) Thiết bị

a) Thiết bị trộn

Mục đích: trộn tạo độ đồng đều cho hỗn hợp

Hình 8: Ký hiệu dòng vào và dòng ra

Hình 9: Thông số của hỗn hợp trước và sau khi trộn

b) Thiết bị phản ứng dạng ống

Mục đích: là môi trường cho các chất phản ứng, các chất phản ứng lần lượt trong

4 thiết bị để tăng hiệu suất tạo ethylbenzene, giảm thiểu tối đa tạo sản phẩm phụ

Ví dụ: Thành phần của dòng vào và dòng ra của thiết bị phản ứng PFR-100

Hình 10: Thành phần cấu tử sau khi ra khỏi PFR-101

c) Separator V-100

Mục đích: Loại bỏ phần lớn khí (ethylene, ethane, propylene) ở đỉnh

266.3 (kmole/h)

16 248.2(kmole/h)

Khí gas 18.07 (kmole/h)

Ví dụ:

Hình 11: Thành phần của cấu tử sau khi ra khỏi thiết bị tách V-100

d) Thiết bị phân dòng TEE-100

Mục đích: Chia Ethylene thành 3 dòng để phản ứng lần lượt tại các bình phản ứng nối tiếp nhau