Đồ án izome hóa

QUÁ TRÌNH IZOME HÓA

Isome hóa được biết đến đầu tiên năm 1930

Quá trình biến đổi n-parafin thành i-parafin

Nâng cao trị số octan của phân đoạn condensat, naphta nhẹ,…

Tạo ra nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu

i-pentan cho tổng hợp cao su isopren

i-butan cho tổng hợp MTBE

…….
2
các phản ứng

Phản ứng chính :đồng phân hóa

Các phản ứng phụ: Cracking, Polyme hóa
3
cơ chế phản ứng

Quá trình đồng phân hóa xảy ra theo cơ chế cacbocation:

Tạo ra ion cacbeni

Đồng phân hóa mạch cacbon của ion cacbeni

Ion cacbeni cho, nhận proton tạo thành i-parafin hoặc i-olefin

4
cơ chế phản ứng isome hóa trên xúc tác lưỡng chức
n-ankan (C
n
)
n-anken
n-cacbenion
(n-C
n
+
)
-H
+
+ H
2
cacbenion (C
2n
+
)
+ H
2
cacbenion 1 nhánh
(mb-C
n
+
)
cacbenion 2 nhánh (db-
C
n
+

)
C
m
=
+
C
2n-m
+
i-C
n
+
C
n
=

-H
+
-H
+
-H
+
+ H
2
Cắt mạch ở β
ankan 1 nhánh (mb-C
n
)
ankan 2 nhánh (mb-
C
n

+
)
C
m
=
+
C
2n-m
+
C
m
=
+
C
2n-m
+
5
nhiệt động của quá trình
Cân bằng nhiệt động của phản ứng isome hóa parafin nhẹ
iso-pentan
n-pentan
neopentan
Nhiệt độ,
0
C
(1) 2-metylpentan
(2) n-hexan
(3) 3-metylpentan
(4) 2,2-dimetylbutan
(5) 2,3-dimetylbutan

Nhiệt độ,
0
C
6
hiệu ứng nhiệt chuyển hóa n-parafin thành iso-parafin
Cấu tử Sản phẩm
∆H (kJ/mol), với các nhiệt độ khác nhau
300 K 400 K 500 K 600 K 700 K
n-butan iso-butan -6,86 -6,99 -6,91 -6,86 -6,84
n-pentan 2-metylbutan -8,03 -8,16 -8,03 -7,82 -7,56
n-hexan
2-metylpentan -4,48 -7,32 -7,11 -7,20 -6,99
3-metylpentan -4,39 -4,35 -4,02 -3,72 -3,64
2,3-dimetylbutan -10,54 -10,67 -10,46 -10,04 -10,04
2,2-dimetylbutan -18,37 -18,42 -18,33 -17,79 -17,58
7
Đồng phân hoá cis – trans
Đồng phân hoá liên kết đôi
Đồng phân hoá cacbon bậc 3
Chuyển dịch hydrua nội phân tử
Polime hoá
Đồng phân hoá mạch cacbon
Alkyl hoá hydrocacbon thơm
Cracking

Chiều tăng tính axit
Sự liên hệ giữa lực axit của xúc tác và phản ứng
8
xúc tác axit cho phản ứng pha lỏng


Xúc tác Friedel-Craft: AlCl
3
/HCl

Ưu điểm:

Độ chuyển hóa và độ chọn lọc cao

Nhiệt độ phản ứng thấp

Nhược điểm:

Nhanh mất hoạt tính

Dễ bị phân hủy bởi H
2
O

Gây ăn mòn thiết bị

Khó phân tách sản phẩm
9
xúc tác axit cho phản ứng pha khí

Xúc tác lưỡng chức đơn hoặc đa kim loại trên chất mang có tính axit

Chức năng hydro-dehyro hóa: Do tâm kim loại đảm nhiệm

Chức năng đồng phân hóa : Tâm axit đảm nhiệm


Ưu điểm:

Độ ổn định và hoạt tính cao

Độ chuyển hóa và độ chọn lọc cao

Dễ phân tách sản phẩm

Nhược điểm:

Nhiệt độ phản ứng cao

Độ chuyển hóa và độ chọn lọc thấp
10
sự phát triển công nghệ isome hóa

Năm 1941: nhà máy đầu tiên đi vào hoạt động:

Phản ứng xúc tác trong pha lỏng

Xúc tác AlCl
3
hoạt hóa bằng anhydric clohydric

Năm 1959: quá trình isome hóa Butamer đi vào hoạt động

Phản ứng trong pha khí

Xúc tác Pt/γ-Al
2

O
3
-Cl

Năm 1969: Công nghệ Penex cũng sử dụng xúc tác này cho C
5
, C
6
(RON tăng thêm 14 đv)

Năm 1970: Công nghệ UOP Once-Through (O-T) Zeolitic đi vào hoạt động (RON tăng thêm 10-12 đv)

Công nghệ UOP TIP

Đến giữa năm 1995 trên thế giới có 160 nhà máy đang hoạt động.
11
quá trình isome hóa penex của uop
H
2
C
5
-C
6
HC khí
dd kiềm
TB sấy
TB PƯ
TB sấy
Sản phẩm
Tháp ổn định

TB trung
hòa HCl
12
isome hóa kết hợp công nghệ phân tách và tuần hoàn

Penex
C
3
iC
5
+ nC
5
+ 2,3 và 2,2DMB
2,2 &2,3DMB
+ iC
5
+ CH + C
7
Nguyên liệu
DIH
iC
5
+ nC
6
CH + C
7
Sơ đồ công nghệ của quá trình isome hóa Penex kết hợp với DIH
Penex
C
3

Nguyên liệu
Molex
Sơ đồ công nghệ của quá trình isome hóa Penex kết hợp với Molex
Sản phẩm
nC
5,
nC
6
13
isome hóa kết hợp hai quá trình phân tách sản phẩm
Penex
C
3
DIH
iC
5
+ nC
6
nC
5
Molex
Sản phẩm
Nguyên liệu
14
các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

Ảnh hưởng của nguyên liệu

Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng


Ảnh hưởng của tốc độ thể tích

Ảnh hưởng của áp suất

Ảnh hưởng của tỉ lệ H
2
/ nguyên liệu
Sử dụng gói Isome hóa có trong phiên bản V7.1 của Hysys
- Open New Case → Import → CatRefIsom.cml
THIẾT LẬP DÒNG NGUYÊN LIỆU

Sau khi load xong, Hysys chọn module Isome với các cấu tử, và hệ nhiệt động đặc trưng cho quá
trình.

Có 2 phương pháp để nhập thành phần cho dòng nguyên liệu của quá trình:
- Nhập từng thành phần cấu tử (như bình thường)
- Thiết lập một “ Petroleum Assay” dựa vào những thông số của dòng nguyên liệu (ví dụ nhiệt độ
sôi theo thành phần cất phân đoạn)
THIẾT LẬP DÒNG NGUYÊN LIỆU
THIẾT LẬP DÒNG NGUYÊN LIỆU

Chọn hệ nhiệt động trước khi vào thiết lập Assay.
THIẾT LẬP DÒNG NGUYÊN LIỆU
Click sau khi hoàn
thành
THIẾT LẬP DÒNG NGUYÊN LIỆU

Thiết lập xong Assay, sẽ có thành phần các cấu tử

THIẾT LẬP DÒNG NGUYÊN LIỆU

Bấm phím F6 và chọn icon trong Object Palette
GIAO DIỆN THUỘC TÍNH CỦA FEEDER