TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP HỮU CƠ- HÓA DẦU Đề tài Tìm hiểu về công nghệ Isomar
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (670.56 KB, 29 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
---------
TIỂU LUẬN MƠN HỌC
CƠNG NGHỆ TỔNG HỢP HỮU CƠ- HĨA DẦU
Đề tài:
Tìm hiểu về cơng nghệ Isomar
Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Thanh Huyền
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Văn Dinh
20180660
Hoàng Văn Dương
20180676
Phạm Thị Trang
20180981
Nguyễn Hoàng Long
20180829
Nguyễn Sơn Tùng
20175327
Hà Nội, 1/2022
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................. 3
CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ CƠNG NGHỆ ISOMAR ............................................ 4
I.Giới thiệu chung về cơng nghệ Isomar................................................................................ 4
II Tìm hiểu về nguồn nguyên liệu sản phẩm ......................................................................... 5
1.Nguồn nguyên liệu đầu vào cho quá trình Isomar ........................................................... 5
2.Chỉ tiêu thành phần tạp chất nguyên liệu của quá trình Isomar ...................................... 5
3.Sản phẩm của quá trình Isomar: ...................................................................................... 6
4.Ứng dụng của sản phẩm: ................................................................................................. 6
II.Tính chất hóa lí của nguyên liệu và sản phẩm: .................................................................. 7
1.Nguyên liệu ...................................................................................................................... 7
2.Sản phẩm: ........................................................................................................................ 8
3. Tồn chứa sản phẩm ......................................................................................................... 9
4. Tính chất hóa học chung ................................................................................................. 9
CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ............................................................. 14
I.Phản ứng isome hóa xylen trong cơng nghệ:..................................................................... 14
1. Các phản ứng chính: ..................................................................................................... 14
2. Phản ứng hóa học và xúc tác q trình: ........................................................................ 14
II.Sơ đồ công nghệ: .............................................................................................................. 17
1. Sơ đồ công nghệ: .......................................................................................................... 17
2. Các thiết bị có trong sơ đồ: ........................................................................................... 17
3.Nguyên lí hoạt động: ..................................................................................................... 18
4.Chi tiết về thiết bị có trong cơng nghệ: ......................................................................... 18
5.Hiệu suất của q trình .................................................................................................. 20
CHƯƠNG III: SO SÁNH CÁC SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ KHÁC ............................................ 21
I.Tổng quan về công nghệ của Mobil .................................................................................. 21
II. So sánh công nghệ ........................................................................................................... 23
1.Lợi thế của LPI: ............................................................................................................. 23
2. Bảng so sánh ................................................................................................................. 23
CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM HYSYS.................................................. 25
KẾT LUẬN ............................................................................................................................. 28
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 29
4
MỞ ĐẦU
Hiện nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng của nhiều quốc gia trên thế
giới, trữ lượng dầu mỏ đang ngày càng ít đi và trở nên khan hiếm. Hiệu quả sử dụng của
dầu mỏ phụ thuộc vào chất lượng của quá trình chế biến, việc đưa dầu mỏ qua các quá trình
chế biến sẽ nâng cao được hiệu quả sử dụng của dầu mỏlên nhiều lần và như vậy tiết kiệm
được trữ lượng dầu trên thế giới. Theo thời gian ngành dầu khí đã có những dấu ấn nhất định
trên con đường phát triển của mình, các nhà máy lọc hóa dầu bắt kịp sự phát triển các công
nghệ hiện đại để không bị bỏ lại so với các nước khác, các nhà máy lọc dầu hiện tại đang
theo xu hướng chế biến sâu để có thể tạo ra nhiều sản phẩm giá trị cũng như khơng để lãng
phí nguồn tài ngun do thiên nhiên ban tặng nên việc sử dụng các công nghệ mới là điều
thiết yếu.
Nhận biết được với một sinh viên chuyên ngành Hóa dầu viện Kĩ thuật hóa học- trường
Đại học Bách Khoa Hà Nội việc tìm hiểu về các cơng nghệ tổng hợp Hữu cơ- Hóa dầu là vơ
cùng quan trọng. Trong bài tiểu luận này, chúng em đã cùng nhau tìm hiểu và nghiên cứu đề
tài:” Tìm hiểu cơng nghệ Isomar”. Công nghệ Isomar là một trong những công nghệ mới
hiện đại và đem lại hiệu quả kinh tế cao nên đươc nhiều nhà máy trên thế giới sử dụng. Bài
tiểu luận này nhằm cung cấp một phần thông tin về cơng nghệ Isomar nhằm cung cấp cái
nhìn tổng quan cũng như hiểu biết về cơng nghệ này.
Vì trình độ và thời gian thực hiện có hạn, bài tiểu luận khơng thể tránh khỏi những sai sót
nhất định. Vì thế nhóm chúng em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy, cô và các bạn
để bài tiều luận được hồn chỉnh hơn. Qua đây nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân
thành đến cô Phạm Thanh Huyền đã định hướng, truyền đạt, chỉ bảo, hướng dẫn những kiến
thức về mơn học để chúng em hồn thành bài tiểu luận của mình.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
3
CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ CƠNG NGHỆ ISOMAR
I.Giới thiệu chung về công nghệ Isomar
Công nghệ isomar là công nghệ đồng phân hóa xylen của UOP. Quy trình UOP Isomar
được sử dụng để tối đa hóa việc thu hồi một đồng phân xylen cụ thể từ hỗn hợp C8 đồng
phân thơm. Quy trình Isomar thơng thường được áp dụng cho thu hồi para -xylen, nhưng nó
cũng có thể được sử dụng để tối đa hóa vào việc thu hồi ortho - xylen hoặc meta - xylen.
Thuật ngữ xylenes hỗn hợp được sử dụng để mô tả một hỗn hợp C8 đồng phân thơm chứa sự
phân bố gần cân bằng của para -xylene, ortho - xylene, meta - xylene, và etylbenzen (EB).
Trong trường hợp thu hồi para -xylene, nguồn hỗn hợpxylen đầu sẽ được đưa đến phân
xưởng Parex, nơi mà đồng phân para -xylen được ưu tiên chiết xuất với độ tinh khiết là
99,9% và thu hồi tới 97% khối lượng.
Phần raffinate của phân xưởng Parex gần như hoàn toàn cạn kiệt para -xylene và sau đó
được đưa đến phân xưởng Isomar. Phân xưởng Isomar thiết lập lại sự cân bằng của các đồng
phân xylen, về cơ bản tạo ra para - xylen từ các đồng phân ortho và meta còn lại. Dịng sản
phẩm từ phân xưởng Isomar sau đó là được đưa trở lại phân xưởng Parex để thu hồi para xylen. Bằng cách này, các đồng phân ortho, meta và EB được tuần hoàn tận dụng triệt để.
Một phân xưởng Isomar thông thường sẽ luôn đi cùng với một phân xưởng khác để thu
hồi một hay nhiều đồng xylen. Và hầu hết các phân xưởng Isomar thường đi cùng với phân
xưởng Parex để thu hồi p-xylen. Hỗn hợp xylen nguyên liệu vào phân xưởng Parex được
đưa tới tháp chưng cất xylen, đây là bộ phận thiết kể không những thu được o-xylen ở đáy
tháp mà còn đơn giản loại bỏ được các hydrocacbon thơm C9+ đáp ứng được các chỉ tiêu
nguyên liệu của phân xưởng Parex. Còn sản phẩm đỉnh của tháp chưng xylen sẽ được đưa
thẳng vào quá trình Parex nơi mà có thể thu hồi 97% lượng p-xylen và sản xuất được pxylen với độ tinh khiết 99,9%. Cịn sau đó sản phẩm Raffinat của q trình Parex, chứa hàm
lượng p-xylen dưới 1% được đưa sang quá trình Isomar.
4
Hình 1: Sơ đồ cơng nghệ Parex[3]
II Tìm hiểu về nguồn nguyên liệu sản phẩm
1.Nguồn nguyên liệu đầu vào cho q trình Isomar
-Là dịng raffinate đi ra từ q trình Parex bao gồm:Etylbenzen; m-xylen; o-xylen cùng với
bất cứ hợp chất thơm nào còn lẫn phải trong nguyên liệu vào.
2.Chỉ tiêu thành phần tạp chất nguyên liệu của quá trình Isomar
Tạp chất
Tác hại
Giới hạn
Nước
Tăng ăn mịn, giảm hoạt 200 ppm, max
tính xúc tác, không tái
sinh
Tổng clo
Tăng cường chức axit, 2 ppm, max
tăng phản ứng cracking,
có thể tái sinh
Tổng nitơ
Trung hịa vùng axit, 1 ppm, max
giảm hoạt tính xúc tác,
khơng tái sinh được
Tổng lưu huỳnh
Giảm hoạt tính chức kim
loại,
tăng
phản
ứng
cracking, có thể tái sinh
5
1 ppm, max
Chì
Làm ngộ độc chức axit 20 ppb, max
và chức kim loại, không
thể tái sinh
Đồng
Làm ngộ độc chức axit 20 ppb, max
và chức kim loại, không
thể tái sinh
Asen
Làm ngộ độc chức axit 2 ppb, max
và chức kim loại, không
thể tái sinh
Bảng 1: Chỉ tiêu thành phần nguyên liệu của quá trình Isomar
3.Sản phẩm của quá trình Isomar:
Đồng phân xylene và chủ yếu nhằm thu hồi p-xylene từ quá trình đồng phân hóa. Và sản
phẩm phụ Benzene tạo thành từ phản ứng Deankyl EtylBenzene.
4.Ứng dụng của sản phẩm:
Đối với sản phẩm chính p-xylene:
• Con đường tiêu thụ lớn nhất của p-xylene đó là làm chất tăng trị số octan của xăng.
• Trong cơng nghiệp hóa chất, p-xylene được sử dụng trong cơng nghiệp sản xuất
terephtalic và dimetyl terephtalat.
• P-xylen là nguyên liệu đầu cho sản xuất sợi và màng polyeste.
Với sản phẩm phụ là benzen, được sử dụng vào :
-
Quá trình alkyl hóa sản xuất etylbenzen, nguyên liệu cho dehydro hóa sản xuất styren
-
Quá trình sản xuất Cumen, nguyên liệu đầu cho sản xuất phenol và axetone.
-
Tham gia phản ứng hydro hóa tổng hợp xyclohexan, nguyên liệu quan trọng cho quá
trình sản xuất axit adipic,caprolactam và hexametylen diamin.
-
Quá trình tổng hợp nitrobenznen, hợp chất trung gian cho quá trình sản xuất anlinin
phục vụ cho công nghiệp thuốc nhuộm.
6
II.Tính chất hóa lí của ngun liệu và sản phẩm:
1.Ngun liệu
1.1 Ethylbenzene
-
Công thức phân tử: C8H10 hoặc C6H5C2H5
-
Trọng lượng phân tử :106.16
-
Etylbenzen xuất hiện dưới dạng chất lỏng trong suốt khơng màu, có mùi thơm. Điểm
chớp cháy 59 ° F. Ít đặc hơn nước (7,2 lb / gal) và không hịa tan trong nước. Do đó
nổi trên mặt nước. Hơi nặng hơn khơng khí. Được sử dụng như một dung mơi và để
tạo ra các hóa chất khác.
-
Là chất lỏng không màu, mùi thơm hăng gần như xăng.
-
Nhiệt độ sôi : 136 °C
-
Nhiệt độ nóng chảy : -95 °C (188 K)
-
Độ hịa tan trong nước : ít hơn 1 mg/mL ở 73° F
1.2 m-Xylen
-
M-xylen xuất hiện dưới dạng chất lỏng nước khơng màu, có mùi ngọt.
-
Ít đặc hơn nước. Khơng tan trong nước.
-
Là một hyđrocacbon thơm, gồm một vòng benzen và hai nhóm mêtyl thế vào hai
nguyên tử cácbon ở hai vị trí 1 và 3 vịng thơm (cấu hình meta).
-
Nhiệt độ sơi : 139°C (412 K)
-
Nhiệt độ nóng chảy: −48 °C (225 K)
-
Tỉ trọng: 0.864 ở 68 °F
-
Áp suất hơi: 10 mm Hg ở 82.9 °F
-
Có thể trộn lẫn với axeton, rượu, ete, benzen; hòa tan trong cloroform.
-
Khi đun nóng để phân hủy nó phát ra khói có vị cay nồng gây khó chịu.
1.3 o-Xylen
-
O-xylen xuất hiện dưới dạng chất lỏng nước khơng màu, có mùi ngọt.
-
Ít đặc hơn nước.
-
Không tan trong nước.
-
Nhiệt độ sôi: 144.4 °C (417 K)
7
-
Nhiệt độ nóng chảy từ: −25 °C (248 K)
-
Tỉ trọng : 0.88 ở 68 °F
-
Áp suất hơi :10 mm Hg ở 89.8 °F
-
Có thể trộn lẫn với etanol, ete etylic, axeton, ete dầu mỏ, benzen, cacbon tetraclorua.
-
Hòa tan với hầu hết các dung mơi hữu cơ.
-
Khi đun nóng để phân hủy nó phát ra khói có vị cay nồng gây khó chịu.
-
Khơng phản ứng với các vật liệu thơng thường
2.Sản phẩm:
2.1 p-Xylene
-
P-xylen xuất hiện dưới dạng chất lỏng nước không màu, có mùi ngọt. Ít đặc hơn
nước. Khơng tan trong nước.
-
p-Xylen là một hyđrocacbon thơm, gồm một vòng benzen và hai nhóm mêtyl thế vào
hai nguyên tử cácbon ở hai vị trí 1 và 4 vịng thơm (cấu hình para).
-
p-Xylen là đồng phân của o-xylen, m-xylen và etylbenzen.
-
Chất lỏng không màu, tan nhiều trong ethanol và diethyl ether và không tan trong
nước
-
Có mùi thơm
-
Khối lượng riêng: 0,861 g/Ml
-
Điểm sơi: 138.4 °C (411 K)
-
Điểm nóng chảy:13.3 °C (286 K)
-
Điểm đóng băng 56 ° F
-
Điểm sáng: 55.9 °F
-
Tỉ trọng : 0.861 ở 68 °F
-
Áp suất hơi: 10 mm Hg ở 81.1 °F
2.2 Benzene
-
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 kém trong nước và rượu.
-
Công thức phân tử: C6H6
-
Khối lượng mol: 78,1121 g/mol
8
-
Bề ngồi: chất lỏng khơng màu
-
Khối lượng riêng: 0,8786 g/cm³, chất lỏng
-
Điểm nóng chảy: 5,5 °C (278,6 K)
-
Điểm sơi: 80,1 °C (353,2 K)
3. Tồn chứa sản phẩm
-Dung môi Xylene gây nguy hiểm :
• Xylene là chất lỏng dễ bắt lửa, đặc biệt có khả năng tạo thành hỗn hợp khí gây nổ lớn
nếu cất giữ trong các thùng rỗng và có chứa nhiều tạp chất, khơng sạch sẽ. Trong
khơng khí, không thể thấy được hơi Xylene, nhưng trên mặt đất có thể có hơi Xylene
do chúng nặng hơn khơng khí.
• Q trình bơm, rót, vận chuyển Xylene có thể hình thành tính điện. Khơng dùng khí
nén để đuổi, nạp, dỡ tải hoặc xử lý Xylene.
• Tác dụng với những chất có khả năng oxy hóa mạnh.
• Hơi Xylene rất nguy hiểm, gây kích ứng mạnh với da và mắt. Hít phải hơi Xylene sẽ
gây nên những tổn thương nghiêm trọng cho gan, thận và hệ thần kinh trung ương.
• Xylene có gây ơ nhiễm mơi trường.
-Bảo quản, cất giữ dung mơi Xylene đúng cách:
• Do dung mơi Xylene là chất lỏng dễ cháy nên khi cất giữ, các thùng chứa phải tuyệt
đối tránh xa nguồn khí nóng, lửa, điện, khu vực có nhiệt độ cao trên 50oC, phải để
trong kho có mái che mát, tránh xa tầm tay trẻ em.
• Các kho chứa phải thống khí hoặc có hệ thống thơng hơi phù hợp, tránh nguy cơ nén
hơi. Các thùng chứa phải có nắp đậy kín.
4. Tính chất hóa học chung
4.1 Phản ứng oxi hóa mạch chính
Nhóm ankyl bị oxi hóa đến nhóm carboxyl khi cho phản ứng với KMnO4, K2Cr2O7,…
9
Đối với các Xylen
-O – xylen được dùng làm nguyên liệu sản xuất axit ơhtalic, từ đó điều chế anhidrit phtalic
-P – xylen được dùng để làm nguyên liệu sản xuất terephtalic, là nguyên liệu để tạo sợi lap
san
Phản ứng thế electrophile (Sr) vào nhân thơm
Với Ethyl Benzen, nhóm ethyl có hiệu ứng +I (đẩy e)
Định hướng vị trí ortho và para
10
Với 3 chất xilen thì xuất hiện hiệu ứng đa nhóm thế
+ Với O – Xilen thì các nhóm hoạt hóa như nhau nên sẽ cho hỗn hợp sản phẩm thế
+ Với M – Xilen
+ Với P – Xilen
11
4.2 Phản ứng thế gốc (Sr) vào nhóm thế ankyl
Phản ứng sẽ ưu tiên thế vào vị trí C – benzyl
(thay Br2 thì phản ứng khơng mạnh nhưng chọ lọc vào C – benzyl cao )
Các xilen phản ứng như bình thường khơng có ưu tiên.
4.3 Phản ứng cộng (của 4 chất )
+ Cộng Hidro
+Birch reduction
12
+ Phản ứng đồng phân hóa xylene [8]
13
CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ
I.Phản ứng isome hóa xylen trong cơng nghệ:
1. Các phản ứng chính:
Isome hóa Xylen:
Isome hóa Etyl Benzen
(EB):
Đề ankyl hóa Etyl Benzen (EB):
2. Phản ứng hóa học và xúc tác q trình:
Hai loại chính của chất xúc tác đồng phân xylen là chất xúc tác phân giải EB và chất xúc
tác đồng phân hóa EB. Chức năng chính của cả hai loại chất xúc tác là tái lập một hỗn hợp
cân bằng của các đồng phân xylen; tuy nhiên, chúng khác nhau về cách xử lý EB trong dông
nguyên liệu đầu. Chất xúc tác đề alkyl hóa EB chuyển EB thành benzen - một sản phẩm phụ
có giá trị. Chất xúc tác đồng phân hóa EB chuyển EB thành các xylen. [3]
UOP cung cấp cả xúc tác đồng phân hóa EB I-9, * I-210, * và I-400 và EB đề alkyl hóa
xúc tác I-300 * và I-330. Cả hai loại đều là chất xúc tác đa chức năng có sự cân bằng vị trí
xúc tác giữa các chức năng của zeolitic (axit) và kim loại. Chức năng axit trên mỗi chất xúc
tác thỏa mãn cùng một chức năng: đồng phân hóa các xylen.
14
Hệ thống xúc tác đồng phân hóa EB I-9 và I-210 đồng phân hóa EB thành các xylen
thơng qua chất trung gian naphthene
Đầu tiên chức năng kim loại bão hòa EB thành etyl-xyclohexan, sau đó chức axit đồng
phân nó thành dimetylcyclohexan, và cuối cùng là chức kim loại dehydro hóa naphthene
thành xylen. Vì sự đồng phân hóa của EB là một phản ứng giới hạn cân bằng, sự chuyển đổi
EB thường được giới hạn trong khoảng 30 đến 35% khối lượng mỗi lần chuyển tiếp. Trong
phân xưởng sản xuấtaromatic sử dụng chất xúc tác I-9, các naphthene là được tuần hồn lại
phân xưởng Isomar thơng qua tháp xylene và phân xưởng Parex để ngăn chặn sự biến đổi
của naphthene trong phân xưởng Isomar và do đó làm tăng sản lượng của para-xylene từ nhà
máy liên hợp.
UOP đã đưa ra chất xúc tác mới I-400, vào năm 2003. I-400 sẽ chuyển hóa được EB tốt
hơn, tăng năng suất xylene so với I-9 và I-210,đồng thời đảm bảo quá trình làm việc dài hơn
giữa các lần tái sinh.
Chất xúc tác đề alkyl hóa EB I-300 và I-330 sử dụng cơ chế đề alkyl hóa EB trong đó
nhóm etyl bị tách khỏi vịng thơm bằng chức axit của chất xúc tác
Phản ứng này khơng giới hạn ở trạng thái cân bằng, do đó cho phép EB chuyển đổi lên
đến 70% trọng lượng hoặc lớn hơn cho mỗi lần chuyển tiếp. Bởi vì phản ứng này không liên
quan đến naphthene trung gian, các naphthene C8 khơng cần được tuần hồn qua vịng lặp
Parex-Isomar. Tất cả các chất xúc tác đồng phân hóa xylen đều thể hiện sự hình thành một
số sản phẩm phụ qua thiết bị phản ứng. Một phần lớn của nguồn nguyên liệu tổng cho vịng
lặp Parex - Isomar được tuần hồn từ phân xưởng Isomar. Một vịng lặp Parex -Isomar điển
hình được thiết kế với tỷ lệ phần hồi lưu / nguồn nguyên liệu đầu là 2,5 : 3,5. Sự hình thành
sản phẩm phụ trong q trình đồng phân hóa được gia tăng phù hợp. Do đó, giảm một lượng
nhỏ sự hình thành sản phẩm phụ qua lị phản ứng Isomar dẫn đến lợi thế về năng suất tổng
15
thể lớn. Trong cơng nghệ Isomar, mức độ chính xác của sự hình thành sản phẩm phụ dự kiến
thay đổi theo loại chất xúc tác và mức độ vận hành nghiêm ngặt, nhưng nó thường nằm
trong khoảng 1,0 đến 4,0% trọng lượng cho mỗi lần nạp. Đầu dưới của dải là đại diện cho sự
hoạt động với các chất xúc tác thế hệ sau I-100, I-210 và I-300. Đầu trên của phạm vi là đại
diện của sự hoạt động với chất xúc tác I-9. Các sản phẩm phụ chủ yếu là aromatic. Sự lựa
chọn thích hợp của loại chất xúc tác đồng phân hóa phụ thuộc vào cấu hình của nhà máy sản
xuất aromatics, thành phần của nguyên liệu thô và sản phẩm mong muốn. Việc lựa chọn xúc
tác đồng phân hóa phải dựa trên cơ sở tính tốn kinh tế của toàn bộ nhà máy sản xuất
aromatics. Một phần các cấu tử C8 từ dầu mỏ naphta đặc trưng chứa khoảng 15 đến 17%
trọng lượng EB, nhưng lên đến 30% trọng lượng EB có thể nằm trong một phần xăng nhiệt
phân (pygas) tương tự. Sử dụng chất xúc tác đồng phân hóa EB tối đa hóa sản lượng para xylen từ một phân xưởng aromatics bằng cách chuyển đổi EB thành các xylen. Một chất xúc
tác đồng phân hóa EB thường được chọn khi mục tiêu chính của nhà máy là tối đa hóa việc
sản xuất para -xylene từ nguồn cung cấp nguyên liệu có hạn. Hệ thống xúc tác đồng phân
hóa EB cũng sẽ giảm thiểu lượng sản phẩm phụ benzen tạo ra. [3]
Ngoài ra, một chất xúc tác dealkyl hóa EB có thể được sử dụng để tối ưu hóa phân xưởng
Parex hoặc bộ kết tinh bằng cách chuyển đổi nhiều EB hơn trên mỗi lần chuyển tiếp qua q
trình đồng phân hóa và loại bỏ điều kiện về chất trung gian naphthene tuần hồn quanh vịng
lặp Parex – Isomar. Đối với một thiết kế phân xưởng aromatics phức tạp, việc sử dụng chất
xúc tác đề alkyl hóa EB giảm thiểu kích thước của tháp xylen và các phân xưởng Parex và
Isomar cần thiết để tạo ra một lượng para-xylen nhất định. Tuy nhiên, việc giảm quy mơ của
vịng lặp Parex-Isomar đi kèm với chi phí của sản lượng para -xylene thấp hơn, bởi vì tất cả
EB trong nguồn nguyên liệu đang được chuyển thành benzen chứ không phải là para -xylen
bổ sung. Năng suất para-xylen thấp hơn có nghĩa là sẽ cần nhiều nguyên liệu hơn, điều này
làm tăng kích thước của các phân xưởng CCR * Platforming, * Sulfolane, * và Tatoray ở
đầu trước của nhà máy, cũng như hầu hết các phân đoạn.
Các chất xúc tác đề alkyl hóa EB I-300 và I-330 là các chất xúc tác có hoạt tính cao. Như
vậy, chúng có thể hoạt động ở tốc độ khơng gian cao hơn, cho phép giảm tải chất xúc tác
cho một cho một tốc độ xử lý nhất định.. So với chất tiền nhiệm I-100 lượng chất xúc tác cần
dùng là một nửa. Không giống như một số chất xúc tác đề alkyl hóa EB, I-300 và I-330
khơng u cầu liên tục bổ sung amoniac để đạt được hoạt tính và độ chọn lọc mong muốn.
16
Kể từ năm 1999, chất xúc tác I-300 đã được vào sử dụng ở hàng chục đơn vị. I-300 thể hiện
hiệu suất ổn định cao với độ dài chu kỳ liên tục dự kiến đạt từ 4 đến 5 năm mà không cần tái
sinh. [3]
II.Sơ đồ công nghệ:
1. Sơ đồ cơng nghệ:
Hình 2: Sơ đồ cơng nghệ Isomar[3]
2. Các thiết bị có trong sơ đồ:
❖ Thiết bị gia nhiệt (Charge Heater):
❖ Thiết bị phản ứng (Reactor): thiết
bị phản ứng lớp xúc tác cố định xuyên tâm
và làm việc ở chế độ đoạn nhiệt
❖ Thiết bị trao đổi nhiệt (Heat Exchanger):
❖ Thiết bị tách sản phẩm (Product Separator):
17
❖ Thiết bị xử lý bằng đất sét (Clay Treater):
❖ Thiết bị đề heptan hóa (Deheptanizer):
❖ Máy nén khí tuần hồn:
❖ Thiết bị đề heptan hóa (Deheptanizer):
3.Ngun lí hoạt động:
Dịng nguyên liệu của quá trình Isomar đầu tiên phải trộn với dịng khí giàu Hydro tuần
hồn và ln được bù lượng Hydro đã mất đi do phản ứng của quá trình Isomar.Sau đó dơng
ngun liệu được gia nhiệt bởi dơng sản phẩm ra từ thiết bị phản ứng, tiếp theo chúng được
bốc hơi trong thiết bị nung nóng, nhiệt độ được nâng tới nhiệt độ phản ứng 400 - 500°C.
Dòng khí nóng được đưa vào thiết bị phản ứng rồi đi qua các lớp xúc tác cố định, thiết bị
thường có dạng hướng trục. Dịng sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng được làm lạnh khi trao
đổi nhiệt với hỗn hợp nguyên liệu đầu sau đó được đưa vào thiết bị tách sản phẩm. Dịng khí
giàu hydro sẽ được lấy ra ở đỉnh của tháp tách và tuần hoàn lại thiết bị phản ứng. Một phần
của dịng khí được làm sạch để loại bỏ phần nhẹ lẫn vào trong dơng khí tuần hồn. Phần
lỏng ở đáy tháp tách được đưa đến tháp chưng để loại bỏ các hợp chất C7. Phần C7 ở đỉnh
tháp này được cũng được làm lạnh và đưa vào một bộ phận tách khí lỏng, phần khí được sử
dụng làm nhiên liệu cịn phần lỏng thì được tuần hồn lại q trình UOP Platforming. Phần
hydrocacbon C8 dưới đáy của tháp deheptan hóa được xử lý bằng clay treater để loại bỏ vết
tạp chất, các loại nhựa và polime tạo thành, sau đó tiếp tục tuần hồn về tháp tách xylen.
4.Chi tiết về thiết bị có trong công nghệ:
18
Charge Heater: Bộ gia nhiệt tích điện thường là bộ gia nhiệt kiểu đối lưu bức xạ. Dịng
q trình được làm nóng trong phần bức xạ, và phần đối lưu được sử dụng cho hệ thống dầu
nóng hoặc tạo hơi. Bộ gia nhiệt có thể được thiết kế để hoạt động bằng khí đốt hoặc dầu
nhiên liệu, và mỗi đầu đốt được trang bị một bộ dẫn khí nhiên liệu. Một bộ điều khiển nhiệt
độ ở đầu ra của lò sưởi điều chỉnh dông nhiên liệu đến các đầu đốt. Các ống phần bức xạ
được làm bằng 1,25% Cr- 0,5% Mo. Các ống trong phần đối lưu là thép cacbon.
Thiết bị phản ứng (Reactor): Quá trình Isomar thường sử dụng một lị phản ứng dịng
hướng tâm. Hơi từ điện tích bộ gia nhiệt đi vào đỉnh của lò phản ứng và được dẫn đến thành
bên. Sau đó hơi bay đi xuyên tâm qua lớp xúc tác, qua luống cố định và vào ống tâm. Dòng
ra của lò phản ứng sau đó chảy xuống qua đường ống trung tâm đến đầu ra của lò phản ứng.
Lợi thế của lò phản ứng dòng hướng tâm là độ giảm áp suất thấp, điều này rất quan trọng
trong quá trình Isomar vì tốc độ phản ứng nhạy cảm với áp suất. Độ giảm áp suất thấp cũng
làm giảm tiêu thụ điện năng của máy nén khí tuần hồn. Đối với I-300 và I-330, áp suất vận
hành theo hướng cao hơn và cấu hình lị phản ứng dòng chảy xuống dễ dàng đáp ứng hơn.
Lò phản ứng được làm bằng hợp kim 1,25% chrome (Cr) -0,5% molypden (Mo).
Thiết bị trao đổi nhiệt (Heat Exchanger): Thiết bị trao đổi nhiệt kếp hợp của dòng nguyên
liệu và dòng ra của tháp tách pha sản phẩm được làm bằng 1,25% Cr-0,5% Mo. Các bộ trao
đổi nhiệt trong phân xưởng Isomar được làm bằng thép cacbon.
Tháp tách sản phẩm (Product Separator): Mục đích của thiết bị tách sản phẩm là tách
dịng ra của lị phản ứng cơ đặc thành sản phẩm lỏng và khí tuần hồn giàu hydro. Áp suất
trong thiết bị tách sản phẩm quyết định áp suất trong bình phản ứng. Áp suất bộ phân tách
được điều chỉnh bằng cách kiểm sốt tốc độ dịng hydro bổ sung. Độ tinh khiết của hydro
trong khí tuần hồn được theo dõi bằng máy phân tích hydro ở đầu hút của máy nén khí tuần
hồn. Khi độ tinh khiết của hydro xuống quá thấp, một lượng nhỏ được khử từ khí tuần
hồn. Máy tách sản phẩm được làm bằng thép cacbon đã qua xử lý.
Thiết bị xử lí bằng đất xét (Clay Treater): Là thiết bị hấp phụ để loại bỏ vết tạp chất, các
loại nhựa và polime tạo thành, sau đó tiếp tục tuần hồn về tháp tách xylen.
Máy nén khí tuần hồn: Máy nén khí tuần hồn thường thuộc loại ly tâm và có thể được
điều khiển bởi một động cơ điện hoặc tuabin hơi nước. Máy nén được cung cấp cả dầu phớt
và ống mạch dầu và hệ thống ngắt tự động để bảo vệ máy khỏi bị hư hỏng.
19
Thiết bị đề heptan hóa (Deheptanizer): Mục đích của tháp đề heptan hóa là loại bỏ các sản
phẩm phụ nhẹ khỏi dòng ra của tháp phản ứng. Thiết bị đề heptan hóa thường chứa 40 đĩa.
Nhiệt thường được cung cấp bởi hơi trên cao từ tháp xylen nằm ở phía trên của phân xưởng
Parex.
5.Hiệu suất của quá trình
Hiệu suất của các chất xúc tác đồng phân hóa xylen có thể được đo bằng một số cách cụ
thể, bao gồm cả cách tiếp cận cân bằng trong phản ứng đồng phân hóa xylen, chuyển đổi EB
trên mỗi lần chuyển tiếp và tổn thất vòng trên mỗi lần chuyển tiếp.Phương pháp tiếp cận
trạng thái cân bằng là một thước đo mức độ vận hành nghiêm ngặt đối với chất xúc tác đồng
phân hóa EB và chuyển đổi EB là thước đo mức độ nghiêm trọng của hoạt động đối với chất
xúc tác alkyl hóa EB. Đối với cả hai loại chất xúc tác, tổn thất vòng tăng theo mức độ vận
hành nghiêm ngặt. Trong một ứng dụng para-xylene, ví dụ, chuyển đổi EB cao trong phân
xưởng Isomar có lợi cho phân xưởng Parex nhưng đi kèm với mất vòng cao và do đó làm
giảm năng suất tổng thể của para -xylen từ nhà máy.
Có lẽ cách tốt nhất để so sánh các chất xúc tác đồng phân hóa xylen là đo năng suất paraxylen tổng thể từ vịng lặp Parex-Isomar.
Hình 3: So sánh sản lượng para -xylen[3]
Hình 3so sánh sản lượng para -xylen, dựa trên dòng nguyên liệu hỗn hợp xylen với vòng
lặp Parex-Isomar, cho I-9, I-300 và I-210.
20
