tìm hiểu về các tính chất của cumen và các công nghệ sản xuất nên chúng cũng như thiết kế dây chuyền sản xuất cumen và mô phỏng bằng phần mềm hysys

Đồ án Tốt Nghiệp
MỞ ĐẦU
Sự phát triển của ngành công nghệ Hóa học trong những năm qua đã chứng tỏ dầu
mỏ và khí là những nguồn nguyên liệu lý tưởng cho công nghệ tổng hợp hữu cơ hóa
dầu. Từ dầu mỏ và khí qua các quá trình tổng hợp hữu cơ hóa dầu rất nhiều các hợp
chất hữu cơ, các hợp chất trung gian quan trọng cho công nghiệp và đời sống đã được
tổng hợp nên.
Ở mỗi quốc gia, việc lựa chọn công nghệ thích hợp để tổng hợp từng hợp chất dựa
trên nguồn nguyên liệu đầu sẵn có ở nước đó. Ví dụ trong những nam 1960 – 1970, ở
Mỹ, các công nghệ tổng hợp hữu cơ – hóa dầu thường dựa trên nguồn nguyên liệu
phổ biến là khí thiên nhiên; trong khí đó ở Nhật và châu Âu cũng dần chuyển sang
nguyên liệu đầu là propan/butan hoặc etan.
Với những thành tựu đạt được trong lĩnh vực công nghệ hóa học, đặc biệt
trong lĩnh vực xúc tác và thiết bị phản ứng, mặc dù gặp những biến động về giá thành
nguyên liệu đầu vào, các công nghệ trong ngành Công nghệ tổng hợp hữu cơ - hóa
dầu vẫn liên tục thay đổi và phát triển. Cải tiến về công nghệ đã dẫn đến việc giảm
tiêu thụ năng lượng, giảm tiêu hao nguyên liệu đầu và giảm vốn đầu tư.
Ở Việt Nam ngành hóa dầu còn khá non trẻ chỉ có một số ít các nhà máy như
nhà máy nhự và hóa chất Phú Mỹ(PMPC), Nhà máy điện đạm Phú Mỹ,… với nguồn
nguyên liệu và công nghệ chủ yếu nhập từ nước ngoài. Tuy nhiên kể từ khi nhà máy
lọc dầu Dung Quốc đi vào hoạt động thì nguồn nguyên liệu cho ngành công nghiệp
này một phần được cung ứng, giảm một phần phụ thuộc vào nước ngoài.
Một trong những sản phẩm cũng như nguyên liệu của ngành hóa dầu đó là
cumen. Nó vừa là sản phẩm của quá trình lọc dầu và cũng vừa là nguyên liệu để tổng
hợp nên các hợp chất hữu cơ qua trọng khác như phenol,xylen,…
Với mục đích của đồ án này là tìm hiểu về các tính chất của cumen và các công nghệ
sản xuất nên chúng cũng như thiết kế dây chuyền sản xuất cumen và mô phỏng bằng
phần mềm Hysys. Đó là nhiệm vụ chính của đồ án này.
PHẦN TỔNG QUAN
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 1

Đồ án Tốt Nghiệp
I. KHÁI QUÁT VỀ CUMEN
Công thức phân tử : C
9
H
12
Cumen còn gọi là (1-metylety)benzen hoặc isopropyl benzen
hay 2-phelnylpropan, là một hydrocacbon thơm và là dẫn xuất của benzen.
Do đó nó cũng có những tính chất hóa lý đặc trưng.
I.1. TÍNH CHẤT VẬT LÝ
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 2
Đồ án Tốt Nghiệp
Cumen ở nhiệt độ thường là một chất lỏng không màu, dễ bắt lửa, có
mùi gần giống xăng và không hòa tan vào nước nhưng dễ tan trong các dung môi hữu
cơ như hexan, dietyl ete, tetraclorua cacbon. Các giá trị về tính chất vật lý của cumen
được thể hiện qua bảng sau
Bảng I.1. Một số đặc trưng kỹ thuật của cumen so với các chất khác[17]
Thông số
Đơn
vị
benze
n
Tolue
n
o-
xylene
m-
xylen
p-

xylen
Etyl
Benze
n
Cume
n
Khối
lượng
phân tử
đvC 78,11 92,13
106,1
6
106,1
6
106,1
6
106,17 120,19
Tỷ trọng ở
20
0
C
0,879 0,867 0,876 0,86 0,857 0,867 0,86
Nhiệt nóng
chảy
0
C 5,53 -94,99 -25,2 -48 -13,3 -94,9 -96
Nhiệt độ
sôi
0
C 80,1 110,6 144,4 139 138,4 136,2 152,6

Giới hạn
nổ
Dưới
Trên
%
thể
tích
1,4
7,1
1,3
6,8
1,1
6,4
1,1
6,4
1,1
6,6
0,99
6,7
1,1
8,0
Nhiệt dộ
chớp cháy
cốc kín
0
C -11,1 4,4 17,2 25 25 15
40,6
(Cốc
hở)
Giới hạn

tiếp xúc
(ppm; giờ)
5; 8 50; 8 100; 8 100; 8 100;8 100; 8 25; 8
Từ bảng số liệu trên ta dễ nhận thấy cumen tuy khó cháy hơn các chất khác song giới
hạn cháy lại rất cao nên khi bảo quản sẻ khó khăn phức tạp hơn. Ngoài ra so với các
chất khác thì cumen tương đối độc (chỉ kém benzen) do đó phải chú ý bảo đảm an
toàn trong quá trình sản xuất và sử dụng.
I.2 . TÍNH CHẤT HÓA HỌC
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 3
Đồ án Tốt Nghiệp
Vì trong công thức cấu tạo của cumen có nhân benzen và gốc ankyl nên cumen có
đầy đủ tính chất của cả vòng benzen và gốc ankyl.
I.2.1. Phản ứng thế
Cunen có thể xảy ra phản ứng thế với các halogen ở các vị trí khác nhau trong phân
tử tùy thuộc vào xúc tác và điều kiện phản ứng.
Tùy thuộc vào điều kiện phản ứng mà phản ứng thế có thể xảy ra ở các vị trí khác
nhau trong phân tử, không những thế vào vòng benzen mà còn có thể thế vào gốc
ankyl.
Phản ứng với axit Nitric
cumene
+
HNO
3
N
+
O
O
-
Nitrocumene

H
2
SO
4
dac
- H
2
O
I.2.2 Phản ứng cộng
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 4
Đồ án Tốt Nghiệp
Cumen có chứa vòng benzen nen cũng có thể tham gia phản ứng cộng với Hydro tạo
thành isopropylxyclohexan, hoặc cũng xó thể tham gia phản ứng cộng với các
halogen như Brom, Clo,
cumene
+ 3 H
2
isopropylcyclohexan
Pt
I.2.3. Phản ứng dehydro hóa
Cumen có chứa gốc proyl trong phân tử nên cũng có những tính chất hóa học đặc
trưng của ankal như phản ứng tách 1 phân tử hydro tạo ra ∝- Methylstyrene.
cumene
Pt, t
0
+ H
2
I.2.4. Phản ứng Oxihóa [13]
Oxy hóa không hoàn toàn tạo cumenhydroperoxit

cumene
+
O
2
O
OH
cumenhydroperoxide
Tương tự như các Hydrocacbon khác khi cumen oxyhoa hoàn toàn tạo ra CO
2
và nước
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 5
Đồ án Tốt Nghiệp
+ 12 O
2
9 CO
2
+ 6 H
2
O
C
9
H
12
t
o
I. Độc tính và ảnh hưởng môi trường[1]
Theo cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA _
U.S. EnvironmentalProtection Agency) thì Cumen là hóa chất có độ độc tính
thấp.Độc tính của nó được đánh giá là 11 trong thang điểm là 100 với 100 là độ độc

cao nhất. Đánh giá này chủ yếu dựa trên 2 yếu tố : một là hàm lượng tối thiểu của hóa
chất gây ảnh hưởng đến sức khỏe và đánh giá dựa trên các triệu chứng như đau đầu,
đỏ mắt, chóng mặt,
 Cumen có phải là hợp chất gây ung thư ?
Theo EPA thì cumen là một hợp chất có khả năng gây ung thư và được xếp
vào phân lớp D. Tuy nhiên chưa có nghiên cứu chuyên sâu và lâu dài nên
chưa có đầy đủ dữ liệu để đánh giá.
Cumen phân tán vào môt trường nhờ quá trình lọc dầu vào đốt các sản phẩm khí,
đồng thời còn do quá trình bay hơi trong quá trình sử dụng và bảo quản. Tuy nhiên
phần nhiều cumen phân tán vào môt trường là do quá trình tràn hay bị rò rỉ vào môi
trường.
 Cumen trong không khí
Cumen phát tán vào không khí sẽ nhanh chóng bị phân hủy dưới tác
dụng của ánh sáng mặt trời. Do đó nó không tích tụ nhiều trong không
khí.
 Cumen trong nước
Cumen không tan trong nước do đó nó sẽ chuyển thành dạng khí nên
sẽ nhanh chóng phân hủy.
 Cumen trong đất
Khi cumen đổ xuống đất thì đa phần sẽ bốc hơi và bị phân hủy sinh
học ngay bề mặt mặt đất. Do nó bị hấp phụ mạnh mẽ với đất nên khả
năng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm là không cao.
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 6
Đồ án Tốt Nghiệp
 Con người tiếp xúc cumen bằng con đường nào
Có nhiều nguyên nhân đưa cumen vào cơ thể tuy nhiên chủ yếu thông
qua con đường hô hấp là chính. Ngoài ra còn do thực phẩm, nước
uống bị ô nhiễm, thao tác không cẩn thận dính vào da,
Cumen là chất độc có thể khiến chúng ta nhức đầu, chóng mặt, buồn ngủ

nếu ở liều lượng cao có thể gây bất tỉnh; tuy nhiên khả năng biểu hiện thành bệnh lý
và triệu chứng còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như :
+ Liều lượng tiếp xúc
+ Thời gian tiếp xúc
+ Tần số tiếp xúc
+ Sức khỏe của người tiếp xúc
Dính vào da, Cumen có thể gây khô da nếu kéo dài có thể gây đỏ và viêm da.
Dính vào mắt gây khô rát, nếu không xử lý có thể gây mù mắt
II. Ứng dụng [13]
Dùng chủ yếu trong quá trình sản xuất Phenol, axetol & Metylstyren
hoặc được dùng như 1 dung môi.
 Sản xuất Aceton
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 7
Đồ án Tốt Nghiệp


Quá trình oxyhoa cumen để sản xuất aceton được thực hiện từ những
năm 1960 đến nay, và là một trong những phương pháp chính để sản xuất
Aceton.
 Sản xuất Phenol
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 8
Đồ án Tốt Nghiệp

Phenol cũng là một trong những hợp chất hữu cơ quan trọng dùng để
tổng hợp nên các hợp chất quan trọng khác. Quá trình sản xuất cũng tương tự
như sản xuất Aceton.
 Dùng làm dung môi
Cumen có thể được dùng làm dung môi để pha sơn, men sứ và sơn mài và sản

xuất acetophenol, dicumylperoxit và diiso propyl benzen.
 S n xu t ả ấ ∝- Methylstyren
Có th s n xu t - Methylstyren t cumen b ng cách khể ả ấ ∝ ừ ằ ử
Cumen.
III. Tình hình sản xuất và sử dụng.[14]
Về cơ bản gần như toàn bộ cumen được sử dụng để sản xuất Phenol và Aceton
do vậy thị trường cumen gắn liền với thị trường Aceton và Phenol. Cumen phục vụ
cho mục đích thương mại chỉ chiếm khoảng 4% sản lượng cumen trên thế giới. Vì
cumen được sản xuất và chuyển hóa thành phenol và Aceton ngay tại chổ. Các
nước sản xuất nhiều nhất trên thế giới là Hoa Kỳ (xuất sang Đức), Nhật Bản (xuất
sang Hàn Quốc). Đài Loan cũng nhập khẩu một khối lượng lớn cumen để sản xuất
Phenol.
Sản lượng cumen của Hoa Kỳ qua các năm từ 1984 – 1995 [7]
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 9
Đồ án Tốt Nghiệp
Hình IV.1. Sản lượng cumen của Hoa Kỳ qua các năm 1984 – 1995
Ta thấy từ năm 1984 -1995 sản lượng tăng 5,3%, năm 1993-1994 tăng 18%, 1994-
1995 tăng 7,8%.
Tính đến đầu năm 2011 thị trường cumen ở Mỹ tương đối khan hiếm do thiếu
hụt nguồn nguyên liệu propylen và bảo trì của một số nhà máy. Do vậy việc xuất
khẩu cumen sang châu Âu bị hạn chế và chuyển sang các nơi khác có nhu cầu cao
hơn như châu Á và Nam Mỹ.
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 10
Đồ án Tốt Nghiệp
Tình hình tiêu thụ cumen trên thế giới năm 2010[14]
Hình VI.2. Biểu đồ hình tròn thể hiện tình hình tiêu thụ cumen trên thế giới năm 2010
Nhìn vào biểu đồ trên cho thấy Hoa Kỳ và Tây Âu là hai thị trường tiêu
thụ cumen nhiều nhất trên thế giới, tiếp đến là Đài Loan, Nhật Bản, Trung

Quốc và Hàn Quốc. Phần còn lại là các khu vực trung và Đông Âu,
Singapo, Thái Lan, trung và Nam Mỹ, Ấn Độ,
Ở Việt Nam tình hình sản xuất còn sơ khai chưa thực sự phát triển, nguồn
cumen chủ yếu là nhập khẩu.
V. Sản xuất Cumen
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 11
Đồ án Tốt Nghiệp
Cumen được sản xuất phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau tuy nhiên tùy
vào mục đích mà chất lượng của sản phẩm cũng khác nhau.
V.1. Nguyên Liệu
Nguyên liệu để sản xuất cumen chủ yếu đi từ hai nguồn chính đó là benzen
(C
6
H
6
) và propylen (C
3
H
6
). Nguyên liệu càng tinh khiết thì chất lượng sản phẩm càng
cao. Thông thường thì cả benzen và propylen đều đã qua chế biến nên có độ tinh
khiết rất cao ( xấp xỉ 100%).
+ Tính chất của Benzen.[17]
Khối lượng phân tử (đvC) 78.11
Tỷ trọng ở 20
0
C 0.789
Nhiệt nóng chảy (
0

C) 5.53
Nhiệt độ sôi (
0
C) 80.1
Giới hạn nổ trên (%v) 7.1
Giới hạn nổ dưới (%v) 1.4
Nhiệt độ chớp cháy cốc kín (
0
C) -11
Ở nhiệt độ thường Benzen là chất lỏng không tan trong nước không màu và có mùi
thơm. Tuy nhiên Benzen lại là chất độc gây ung thư. Do vậy trong quá trình sử dụng
phải lưu ý sự rò rỉ của nguyên liệu nhằm giảm thiểu sự độc hại, ngoài ra còn có ý
nghĩa đến an toàn lao động và nguy cơ cháy nổ.
+ Tính chất của propylen.[18]
Khối lượng phân tử (đvC) 42.08
Nhiệt nóng chảy (
0
C) -185.2
Nhiệt độ sôi (
0
C) -47.6
Áp suất hơi ở 25
0
C (tor) 8690
Ở điều kiện thườn propylen là chất khí không màu, không mùi và không độc
hại. Tuy nhiên do là chất khí nên khả năng cháy nổ rất lớn do đó phải đặc biệt chú ý
trong quá trình vận hành và sử dụng.
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 12
Đồ án Tốt Nghiệp

Như vậy ta thấy nguyên liệu sử dụng cho quá trình là tương đối nguy hiểm do
vậy vấn đề an toàn trong sản xuất phải đặc biệt lưu ý.
Nguyên liệu benzen và propylen được trộn với nhau theo tỉ lệ nhất định trước
khi đưa vào thiết bị phản ứng.
Thông thường nguyên liệu đươc trộn với tỉ lệ benzen : propylen la 6 :1 để hạn
chế các phản ứng phụ trong quá trình đồng thời để tạo ra sản phẩm nhiều hơn.
V.2. Các phản ứng Hóa học xảy ra trong quá trình[19]
Trong quá trình xảy ra nhiều phản ứng khác nhau bao gồm các phản ứng
mong muốn như các phản alkyl hóa. Bên cạnh đó còn có các phản ứng không mong
muốn như các phản ứng phân bố lại nhánh alkyl trong nội phân tử (isomerisation) và
chuyển nhánh alkyl giữa các phân tử với nhau ( dis-proportionation)
Các phản ứng xảy ra theo các cơ chế khác nhau tùy thuộc vào điều kiện phản ứng và
xúc tác được sử dụng.
V.2.1. Các phản ứng Alkyl hóa
 Propylen phản ứng với Benzen (Phản ứng chính)
K = 2,8 x 10
7
E = 104174 kJ/kmol
Đây là phản ứng mong đợi nhất của toàn bộ quá trình.
 Cumen phản ứng Alkyl hóa với propylen.
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 13
Đồ án Tốt Nghiệp
K = 2,32 x 10
9
E = 146742 kJ/kmol
Sau khi sản phẩm được tạo ra ở phản ứng trên thì tiếp tục bị alkyl hóa tạo
para- diisopropyl benzen (p-DIPB) là sản phẩm không mong muốn, phản ứng
này gây hại cho quá trình, nếu xảy ra mạnh thì hiệu suất thu được không cao.
Do đó để hạn chế nó ta cần tăng hàm lượng benzen trong nguyên liệu đầu để

hạn chế và thực hiện phản ứng phân bố lại p-DIPB.
V.2.2. Các phản ứng đồng phân hóa
Trong phân tử các sản phẩm thu được có một hoặc nhiều nhánh khác nhau nên
chúng có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau. Đây cũng là loại phản ứng không mong
muốn xảy ra trong quá trình. Nó ít chịu ảnh hưởng của áp suất, nồng độ chất tham
gia.
Chẳng hạn phản ứng đồng phân hóa p-DIPB  m-DIPB
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 14
Đồ án Tốt Nghiệp
V.2.3. Các phản ứng chuyển hóa gốc Alkyl
 Phản ứng giữa hai phân tử cumen
Phản ứng này rất có hại , vì nó làm chuyển hóa một phần sản phẩm thành các chất
khác. Nhìn vào phươn trình phản ứng ta có thể thêm benzen vào để hạn chế sự phân
hủy của sản phẩm.
 Phản ứng phân deankyl hóa
Chủ yếu là để chuyển một nhánh ankyl từ DIPB sang phân tử benzen. Đây là
phản ứng ngược với phản ứng alkyl hóa và rất có ý nghĩa trong quá trình nhằm phân
hủy bớt các sản phẩm nặng.
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 15
Đồ án Tốt Nghiệp
 Phản ứng ngưng tụ tạo cốc
Cốc
Ngoài các phản ứn trên còn có thể xảy ra các phản ứng khác như trùng hợp propylen,
no hóa propylen, no hóa benzen,
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 16
Đồ án Tốt Nghiệp
VI. Cơ chế phản ứng alkyl hóa benzen bằng propylen [20]

Tùy thuộc vào điều kiện phản ứng và xúc tác sử dụng mà cơ chế phản ứng có thể
khác nhau, song bản chất của quá trình vẫn là xúc tác xit, có thể là HCl, AlCl
3
, HF,
H
3
PO
4 đặc
, ngày nay người ta dùng Zeolit để đạt hiệu quả cao hơn.
Phản ứng này xảy ra theo cơ chế thế electrophin như sau
Chẳng hạn ta dùng xúc tác là hỗn hợp HCl và AlCl
3
VI.1. Sự hình thành ion electrophin
Dưới tác dụng của ái lực của ion H
+
do axit phân ly ra cộng với hiệu ứng siêu
liên hợp trong phân tử propylen nên H
+
sẽ cộng vào C có bậc thấp hơn. Như vậy ion
tạo ra mới có độ bền cao.
Kết quả tạo ra ion mang điện tích dương ở giữa và ion Cl
-
Cl
-
+ AlCl
3
 AlCl
4
-
VI.2. Cơ chế thế electrophin


Giai đoạn 1
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 17
Đồ án Tốt Nghiệp

Giai đoạn 2
VII. Xúc tác cho quá trình [21]
Cũng giống như những quá trình alkyl hóa khác thì xúc tác được sử dụng để
xúc tác phản ứng ankyl hóa benzen bằng propylen cũng có bản chất là các axit.
Sự phát triển của xúc tác kéo theo sự phát triển của công nghệ, đặc biệt sau chiến
tranh thế giới thứ 2 công nghệ alkyl hóa có sự phát triển vượt bấc.
Đầu tiên sử dụng các xúc tác pha lỏng như các axit HCl, H
2
SO
4
, H
3
PO
4đ
, HF, AlCl
3,

đến

giai đoạn axit mang trên chất mang.
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, chất xúc tác được dùng thường là
Zeolic với các loại khác nhau, chủ yếu là 5 loại sau : β-Zeolic, Zeolic Y, ZSM - 12,
MCM - 22 và Mordenit.
Zeolic với tinh chất ưu việt như ở thể rắn, bền với nhiệt, có bề mặt riêng lớn và độ

chọn lọc cao là những yếu tố giúp nâng cao hiệu quả của quá trình. Ngoài ra nó còn
có độ bền hóa lý cao, dễ tái sinh và mất mát ít nên ngày càng được ưa chuộng.
Yếu tố quyết định đến chất lượng của xúc tác là bề mặt riêng, đường kính lỗ xốp, và
độ bền hóa lý. Ngoài ra chất lượng của xúc tác còn phụ thuộc rất nhiều vào cách xử
lý chế tạo xúc tác mà mỗi hãng có một quy trình riêng.
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 18
Đồ án Tốt Nghiệp
Đây là một xúc tác thường dùng trong sản xuất cumen
Hình VII.1. Cấu trúc ba chiều của xúc tác β-Zeolic
Cùng một công nghệ nhưng xúc tác sử dụng khác nhau thì hiệu quả của quá trình cũng khác
nhau. Chẳng hạn như độ chọn lọc của các Zeolic khác nhau nên sản phẩm thu được cũng
khác nhau.
Bảng VII.1 Độ chọn lọc của các Zeolic khác nhau đối với propylen trong tổng hợp cumen
β-Zeolic Mordenit MCM - 22 Zeolic Y
99.87% 98.61% 98.74% 98.30%
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 19
Đồ án Tốt Nghiệp
Bảng VII.2. Độ chọn lọc, phân bố nhánh của DIPB và độ chuyển hóa propylen ở các nhiệt
độ khác nhau với các Zeolic khác nhau
VIII. Hiệu ứng nhiệt [21]
Một vấn đề khá quan trọng trong thiết kế thiết bị phản ứng là phải đảm
bảo khả năng tận dụng nhiệt của các phản ứng ankyl hóa Lưu ý rằng nhiệt phải đảm
bảo cho sự bay hơi của benzen. Nếu thiết bị phản ứng đoạn nhiệt thì có thể tăng nhiệt
độ cách thay đổi tỷ lệ benzen và propylen đầu vào.Nếu tỷ lệ này thấp thì sẽ kích ứng
quá trình tăng nhiệt và nếu tỉ lệ này quá cao thi nhiệt độ sẽ giảm xuống. Do vậy nếu tỉ
lệ này quá thấp dễ gây quá nhiệt và ngược lại nếu tỉ lệ này cao thì độ chọn lọc tăng
lên nhưng việc tái chế sản phẩm rất phức tạp và ảnh hưởng đến độ bay hơi của
benzen.

Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 20
Đồ án Tốt Nghiệp
Có thể thiết kế lò phản ứng với chất tải nhiệt có thể nâng cũng như hạ nhiệt
khi cần cũng được xem là một giải pháp.
Hình VII.2. Biểu đồ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt theo tỷ lệ B/P
Ta thấy ở nhiệt độ càng cao thì sự gia tăng nhiệt độ càng nhanh.Ở 160
0
C thì nhiệt
sự tăng nhiệt độ đoạn nhiệt càng nhanh.
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 21
Đồ án Tốt Nghiệp
Hình VII Biểu thể hiện độ chọn lọc theo tỷ lệ B/P ở nhiệt độ 180
0
C và 220
0
C
ở 220
0
C thì độ chọn lọc của xúc tác cao hon rõ rệt và chỉ yêu cầu tỷ lệ B/P nhở hơn so với ở
180
0
C.
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 22
Đồ án Tốt Nghiệp
IX. Công nghệ sản xuất
Trên thế giới hiện có rất nhiều công nghệ khác nhau để sản xuất cumen; song tùy
thuộc vào từng điều kiện và nguồn nguyên liệu khác nhau mà chọn công nghệ phù hợp.

IX.1. Công nghệ Q-Max ™ của UOP[19]
Quá trình Q-Max ™ nhằm mục đích chuyển hỗn hợp của Benzen và Propylen thành cumen
chất lượng cao và sử dụng xúc tác Zeolic. Q-Max ™ cố đặc điểm nỗi bậc là hiệu suất cao,
sản phẩm chất lượng cao, ít chất thải rắn giảm đầu tư chi phí hoạt động và thân thiện với
môi trường.
Q-Max ™ được phát triển bởi UOP sử dụng xúc tác QZ-2000/QZ-2001 là một biến thể của
β-Zeolic.
Hình IX.1. Sơ đồ công nghệ Q-Max ™ của UOP
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 23
Đồ án Tốt Nghiệp
IX.2. Thuyết minh dây chuyền
Q-Max ™ là một quá trình để sản xuất cumen hiệu suất cao và chất lượng tốt.
Xúc tác QZ-2000 được sử dụng trong quá trình hoạt động với tốc độ dòng của benzen
thấp. Nhờ vậy chi phí đầu tư được giảm khá nhiều. QZ-2000 không ăn mòn và hoạt
tính cao. So với các công nghệ khác cũng dựa trên xúc tác Zeolic thì Q-Max là một
công nghệ tuyệt vời. Cung cấp sản phẩm chất lượng cao và ổn định, tạp chất có trong
nguyên liệu cũng ít bị ảnh hưởng.
Quy trình công nghệ hiển thị trên hình IX.1,xúc tác trong thiết bị phản ứng
Alkyl hóa được chia thành 4 lớp xếp trong lò. Benzen mới được đưa vào phần trên
của tháp tách propan để loại bỏ nước rồi đưa đến thiết bị phản ứng alkyl hóa ở
đỉnh.Tháp phản ứng ankyl hóa làm việc ở nhiệt độ khoảng 300
0
C - 400
0
C và áp suất
là 25atm và tỷ lệ Benzen/propylen là 6 : 1. Tại đây xảy ra các phản ứng ankyl hóa tạo
cumen đồng thời cũng xảy ra các phản ứng phụ khác.
Sản phẩm lấy ra ở đáy bao gồm cumen, benzen dư, DIPB, một phần được
đưa sang thiết bị Reboiler để đun sôi lại và cho trở lại tháp ở cạnh sườn ở giữa các

ngăn xúc tác sau khi đã trộn với propylen mới.Phần còn lại của đáy được thu hồi
benzen sơ bộ hồi lưu lại đỉnh rồi chuyển sang tháp tách Propan.
Tháp tách Propan có nhiệm vụ chính là tách Propan và nước ra khỏi dòng sản
phẩm và nguyên liệu. Đồng thời bổ sung nguồn Benzen mới để cùng với lượng
Benzen chưa phản ứng lấy ra ở phần trên tháp để cùng với benzen tái tạo chuyển sang
tháp ankyl hóa. Phần đáy tháp gồm hỗn hợp các sản phẩm như ở đáy tháp ankyl hóa
nhưng đã tách phần lớn benzen và được chuyển sang tháp thu hồi benzen thô.
Tại tháp này không có phản ứng nào xảy ra nhưng mục đích để thu hồi hơi
benzen. Ở đỉnh tháp là hơi benzen được đưa lại tháp ankyl hóa cùng với benzen ở
tháp tách propan và cả tháp Ankyl hóa.Ở đáy cũng vẫn là các sản phẩm như ban đầu
tuy nhiên ở đây benzen đã được tách ra tương đối sạch. Sản phẩm tiếp đi sang tháp
tách cumen.
Tại đây cumen được tách ra ở đỉnh tháp, còn các phần nặng đi sang tháp tách
DIPB, ở đây phần nặng được lấy ra ở đáy tháp còn DIPB được hồi lưu lại tháp
chuyển hóa Alkyl để tiến hành phản ứng chuyển hóa alkyl.
IX.2. Công nghệ của Dow – Kellogg
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 24
Đồ án Tốt Nghiệp
Hình IX.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất cumen của Dow-Kellogg
Chú thích : R-1 Thiết bị phản ứng Alkyl hóa
R-2 Thiết bị chuyển hóa Alkyl
C-1 Cột tách propan
C-2 Cột tách Benzen
C- 3 Cột tách Cunene
C-4 Cột tách DIPB
Thuyết minh dây chuyền: Về cơ bản sơ đồ công nghệ của Dow-Kellogg giống như
của UOP tuy nhiên có sự khác nhau chủ yếu ở thiết bị phản ứng và nạp nguyên liệu
cho quá trình.
Ở đây nguyên liệu gồm Benzen mới và Propylen mới đã được nâng lên nhiệt độ phản

ứng cùng với Benzen tuần hoàn cùng đi vào thiết bị trộn dòng để trộn thành một
trước khi đi vào tháp phản ứng ở đỉnh.
Tại đây xảy ra các phản ứng chính của quá trình ở nhiệt độ khoảng 160
0
C – 240
0
C, áp
suất 25 – 30bar, tỷ lệ nguyên liệu Benzen/propylen = 5:1.
Công nghệ này do không có hồi lưu sản phẩm nên chất lượng thấp, sản phẩm chứa
nhiều khí,
Sinh Viên : Tr ng V n Nam L pươ ă ớ HDK52QN
Trang 25