Bài giảng công nghệ hóa dầu part 2 pdf

25
BiÓu diÔn sù ph©n bè s¶n phÈm trong ph¶n øng cracking naphta
C
5
+
C
2
H
4
H
2
vµ CH
4
C
3
H
6
C
4
H
8
vµ C
4
H
10
C
4
H
6
§é kh¾c nghiÖt
HiÖu suÊt (% KL)

40
30
20
10
26
2.1.3. Công nghệ sản xuất etylen.
2.1.3.1. Các thông số công nghệ.
a. Nhiệt độ
Nhiệt độ phản ứng từ 700 900
o
C tuỳ thuộc vào nguyên liệu đầu vào.
Tỷ lệ sản phẩm trong phản ứng cracking đợc phân bố nh sau:
27
S¶n phÈm Nguyªn liÖu
Etan Propan Naphta Gas oil
H
2
3,6 1,3 0,8 0,6
CH
4
4,2 24,7 15,3 10,6
C
2
H
2
0,2 0,3 0,7 0,4
C
2
H
4

48,2 34,5 29,8 24,0
C
2
H
6
40,0 4,4 3,8 3,2
C
3
H
4
0,3 1,1 1,0
C
3
H
6
1,3 14,0 14,1 14,5
C
3
H
8
10,0 0,3 0,4
1,3-C
4
H
6
4,8 4,7
C
4
H
8

1,6 3,7 4,2 4,5
C
4
H
10
0,3 0,1
X¨ng cracking 0,9 5,9 21,0 18,4
DÇu nhiªn liÖu - 0,9 3,8 17,6
28
b. Thêi gian lu: Thêi gian lu kho¶ng tõ 0,2 – 1,2 gi©y.
¶nh hëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian lu ®Õn hiÖu suÊt t¹o thµnh etylen trong
ph¶n øng cracking naphta.
29
c. Áp suất hơi riêng phần và vai trò của hơi nước.
Áp suất hơi riêng phần của HC giảm Tốc độ quá trình giảm
Độ chọn
lọc tăng
* Vai trò của hơi nước ?
* Hạn chế ?
30
Tỷ lệ hơi nước phụ thuộc vào nguyên liệu khác nhau (KLPT của HC)
Nguyªn liÖu Kg h¬i níc/kg hydrocacbon
Etan 0,2-0,4
Propan 0,3-0,5
Naphta 0,4-0,8
Gas oil 0,8-1,0
31
Công nghệ cracking hơi nớc.
Công nghệ cracking hơi nớc bao gồm hai bộ phận chính:
* Bộ phận phản ứng (vùng nóng): nguyên liệu đợc nhiệt phân tạo thành

sản phẩm (phản ứng cracking xảy ra tại đây).
* Bộ phận tách (vùng lạnh): sản phẩm đợc tách loại và tinh chế.
32
S¬ ®å khèi qu¸ tr×nh cracking h¬i níc.
33
S¬ ®å dßng qu¸ tr×nh cracking h¬i níc naphta
34
Sơ đồ chng tách khí sản phẩm của quá trình cracking hơi nớc Naphta.
1-tháp tách metan(30-49 đĩa); 2-tháp tách etan(40-50đĩa); 3-thiết bị hydro hóa; 4-tháp tách etan-etylen(110-
120đĩa); 5-tháp tách propan(55-60 đĩa); 6-tháp tách propan-propylen(220 đĩa trong 2 tháp); 7-tháp tách
butan.
35
2.2. Sản xuất các hợp chất từ etylen
2.2.1. Tổng hợp etanol
* Tính chất
Etanol là chất lỏng tan vô hạn trong nớc, có tỷ trọng d = 0,789, nhiệt độ sôI
78,32oC.
* Những ứng dụng của etanol:
- Dung môi công nghiệp
- Phụ gia pha xăng.
36
Các phơng pháp sản xuất Etanol
Công nghệ lên men cacbonhydrat sử dụng nguyên liệu có thể lên men trực
tiếp nh mía đờng hoặc mật, tinh bột.
Tổng hợp etanol từ etylen bằng phơng pháp hydrat hoá gián tiếp etylen có
sử dụng axít sunfuric hoặc phơng pháp hydrat hoá trực tiếp etylen có sử
dụng xúc tác.
Ngoài ra còn có phơng pháp tổng hợp etanol đi từ khí tổng hợp.
37
2.2.1.1. Phơng pháp hydrat hoá gián tiếp etylen

* Phản ứng và các điều kiện thực hiện
a) Sự hình thành etyl axit sunfat bởi quá trình hấp thụ etylen trong axít
sunfuric:
CH
2
=CH
2
+ H
2
SO
4
C
2
H
5
O-SO
3
H
2 CH
2
=CH
2
+ H
2
SO
4
(C
2
H
5

O)
2
SO
2
b) Thuỷ phân este sunfuric tạo etanol:
C
2
H
5
O-SO
3
H hoặc (C
2
H
5
O)
2
SO
2
+ H
2
O C
2
H
5
OH hoặc (C
2
H
5
)

2
O + H
2
SO
4
38
Giai đoạn đầu: áp suất 20 30 atm, ở nhiệt độ 60-90
o
C.
Giai đoạn hai: Nhiệt độ ở 100
o
C.
Hiệu suất tạo etanol khoảng 90%.
Sản phẩm phụ tạo thành là dietyl ete.
Nhợc điểm: dễ gây ăn mòn thiết bị.
39
Công nghệ sản xuất etanol bằng phơng pháp hydrat hoá gián tiếp etylen
Sản xuất Etanol từ Etylen bằng quá trình thuỷ phân gián tiếp.
Nớc
Các khí đốt cháy
Dung dịch Soda
Ete
Etanol 95%
Nớc
Nớc thải
Nớc
hơi nớc
Stripping
Các tháp hấp phụ
axit Sunfuric 90%

Bộ phận thuỷ phân
Ethylene
Bộ phận làm khan axit sunfuric
Tháp rửa sản phẩm
Chng cất tách ete
Chng cất etanol
hơi nớc
40
Thiết bị phản
ứng thủy ph©n
41
2.2.1.2. Phơng pháp hydrat hoá trực tiếp etylen.
* Động học của phản ứng.
Chất xúc tác: H
3
PO
4
/SiO
2
Nhiệt độ khoảng 300
o
C
áp suất khoảng 7 Mpa (áp suất không đợc quá cao)
Độ chuyển hoá etylen: 4%
Tỷ lệ H
2
O/C
2
H
4

là 0,6/1
Thời gian lu rất ngắn (tốc độ thể tích dòng khoảng 50h
-1
).
CH
2
=CH
2
+ H
2
O CH
3
CH
2
OH H
o
298
=-45kJ/mol.
42
Công nghệ sản xuất etanol bằng phơng pháp hydrat hoá trực tiếp etylen
Sản xuất Etanol bằng phơng pháp hydrat hoá trực tiếp Etylen. Công nghệ Shell
Chng cất sản phẩm nhẹ
Ethylene
chng đẳng phí
Secrubbing
Stripping
ethanol
Ethanol 95%
Hydro
Máy nén

tuần hoàn
Hydro
Bình tách
Khí thải
Process water
lỏng/khí
Bình tách
Hơi nớc
Nớc
thải
Các sản phẩm nhẹ
Make-up
com pressor
Lò g ia nhiệt
TB PƯ
Máy nén
etylen
tuần hoàn
Khí thải
Nớc
acetaldehyde
Tb hydro hoá chọn lọc
43
2.2.1.3. Tinh chế etanol khan.
* Phơng pháp cổ điển để thu đợc etanol có nồng độ 95 99,9% là sử dụng
CaO hấp thụ nớc nhng quá trình này không kinh tế.
* Phơng pháp chng đẳng phí: phơng pháp này đợc thực hiện với sự có mặt
của benzen ở áp suất dới 12 kPa sẽ thu đợc etanol có nồng độ 95-100%,
tuy nhiên cột cất phải có số đĩa khá lớn.
* Phơng pháp thẩm thấu qua màng.

* Phơng pháp rây phân tử.
44
Ph¬ng ph¸p chng ®¼ng phÝ
45
* C«ng nghÖ thÈm thÊu qua mµng.
Gia nhiÖt ë 105
o
C
Cån 94-95%
Etanol
99,5%
Níc thÈm thÊu qua mµng
Mµng
Ngng tô
46
Ph¬ng ph¸p r©y ph©n tö.
S¬ ®å nguyªn t¾c t¸ch níc ra khái etanol b»ng vËt liÖu r©y ph©n tö.
HÖ níc/Etanol
R©y ph©n tö Etanol
> 99,5%
R©y ph©n tö chøa
níc
Ph©n tö níc Ph©n tö etanol
47
S¬ ®å hÊp phô níc b»ng vËt liÖu r©y ph©n tö trong pha h¬i
48
2.3.1. Sản xuất polyetylen (PE).
2.3.1.1. Giới thiệu về PE.
. Polyetylen là một trong những loại nhựa chịu nhiệt có ứng dụng rộng rãi nhất vì
giá thành không đắt, dễ gia công ở nhiều hình dạng khác nhau nh có thể kéo

thành sợi hay rát thành màng film mỏng. Vì vậy PE đợc sử dụng để làm túi,
chai nhựa, ống nhựa, màng film, tấm nhựa.
Trên thế giới lợng PE đợc sản xuất rất lớn để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng.
Ví dụ năm 1997, PE đợc sản xuất xấp xỉ 450.000 tấn thì ớc tính đến năm 2015
lợng PE là 1.350.000 tấn, đặc biệt là LLDPE có nhu cầu tiêu thụ cao nhất.
PE có hai loại: LDPE (low desity PE) có tính mềm dẻo và HDPE (high density
PE) cứng, không linh hoạt.