Bài giảng công nghệ hóa dầu part 1 pot

1
Bµi gi¶ng:
C«ng nghÖ Hãa dÇu
Bé m«n läc- hãa dÇu
2
Tµi liÖu tham kh¶o
1. P.Wiseman.B.Sc. Petrochemicals. Ellis Horwood
Limited, 1986.
2. Alain Chauvel, Gilles Lefebvere. Petrochemical
Processes 1. Gulf Publishing Company, 1989.
3. Alain Chauvel, Gilles Lefebvere. Petrochemical
Processes 2. Gulf Publishing Company, 1989.
3
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1. Các sản phẩm hóa dầu là gì?
Công nghệ lọc dầu
và chế biến khí
Một số sản phẩm
Công nghệ hóa dầu
Các hợp chất
hữu cơ (95%)
4
Sự phát triển của công nghiệp hoá dầu.
Ngành công nghiệp hoá dầu bắt đầu từ năm 1920
Sản xuất isopropyl ancol từ propylen (công ty dầu mỏ của Mỹ)
Năm 1923 một nhà máy hoá dầu đầu tiên ra đời sản xuất các dẫn xuất của
etylen
Những năm 1960 ngành công nghiệp này đã phát triển ở hầu khắp các nớc
phát triển.
5
Nguyên liệu cho công nghiệp hoá dầu

Thành phần của dầu mỏ chủ yếu chứa họ của ba hydrocacbon là ankan,
xycloankan và aromatic.
Trong công nghiệp dầu mỏ các ankan gồm ankan mạch thẳng và nhánh
đợc gọi chung là các parafin, các xycloankan đợc gọi là các naphten chủ
yếu là các vòng 5, 6 cạnh, các hợp chất chứa vòng thơm từ bezen trở lên
đợc gọi là aromatic.
Khí tự nhiên bao gồm khí khai khác từ mỏ khí tự nhiên và khí dầu mỏ.
6
Các nguyên liệu cho hoá dầu đợc sản xuất từ quá trình
lọc dầu bao gồm:
- Khí (từ phân đoạn khí) có thể tách ra các khí C
2
H
4
, C
3
H
6
, C
4
H
8
, khí tổng
hợp và H
2
.
- Xăng, Naphta để sản xuất hợp chất thơm.
- Dầu hoả sản xuất parafin.
* Sơ đồ khối mô tả các sản phẩm chính trong lĩnh vực hoá dầu với nguyên liệu
là dầu thô:

7
etylenglycol
Ph©n ®o¹n
khÝ (chng
cÊt hoÆc
cracking)
C
2
H
4
Polyme ho¸
Cl
2
- HCl
Oligome ho¸
Dicloetan Vinyl clorua
Axit bÐo
P.E
Etylbezen Styren Nhùa P.S
C
6
H
6
, XT -H
2
Butadien Cao su tæng hîp
Etanol Dung m«i, phô gia cho x¨ng
H
2
SO

4
,
H
2
O
Cloroetyl Phô gia cho x¨ng (tetra etyl ch×)
HCl
Anhydricaxetic Sîi tæng hîp
Axetaldehyt
Bét giÆt
Axit axetic
DEA, TEA
E.O
NH
3
Etanolamin
O
2
, XT
PVC
O2, XT
DEG, TEG
8
Ph©n ®o¹n
khÝ (chng
cÊt hoÆc
cracking)
C
3
H

6
O
2
, NH
3
Dodexylen Dodexylenbenzensunfonat
ChÊt tÈy röa
Acrynltril Nhùa
Iso hexen isopren Cao su
Cumen phenol Nhùa
Axeton Dung m«i
Rîu isopropanoic Axeton Bis-phenol Nhùa
H
2
O, xt
Clorohydrin Thuèc næClorua allyl
Acrolein isopropanol rîu allylic nhùa
O
2
Cl
2
, t
-H
2
phenol
O
2
C
6
H

6
, XT
O
2
Dime ho¸, xt
C
6
H
6
9
Ph©n ®o¹n
khÝ (chng
cÊt hoÆc
cracking)
C
4
H
8
Dimetylmeta dioxan isopren Cao su
Anhydric maleic Nhùa
Rîu bËc hai Metyletylxeton Dung m«i
H
2
O, xt
Cao suButadien
Andehyt n- butanol chÊt ho¸ dÎo cao su
- H
2
-H
2

O
2
, XT
HCHO, xt
CO
2
, H
2
O
HCHO, xt
Butadien Cao su
C
4
H
10
O
2
, XT
Anhydric maleic Butadiol Nhùa
Butylrolacton
Polybutyltetraphtalat
Axit fumaric Axit maleic
Oxi ho¸
Axit axetic
Iso butan isobuten MTBE
10
KhÝ tæng
hîp vµ H
2
NH

3
Urª Ph©n ®¹m
C¸c dÉn xuÊt chøa oxi Glycol ChÊt chèng b¨ng
N
2
11
Ph©n ®o¹n
Naphta
Dodexylbenzen Dodexylbenzensunfonat chÊt tÈy röa
isopropylbenzen phenol Nhùa
Etylbenzen Styren Nhùa PS
C
2
H
4
Clorobenzen phenol Nhùa
O
2,
xt
Cl
2
, xt
Nitrobenzen Anilin chÊt mµu
Toluen
Nitrat ho¸
TNT
Axit benzoic
p-xylen Axit tetraphtalic PET
Oxi ho¸
o-xylen

Benzen
H
2
Xyclo hexan Caprolatam Nilon
O
2
NaOH
Anhydric maleic Nhùa
C
3
H
6
Axeton
HNO
3
O
2,
xt
Anhydrit phtalic Nhùa
O
2,
xt
Anhydrit tetraphtalic Dimetyl tetraphtalic Nhùa
Xylen
E.G
Butadiol
PBT
Phenyldiamin
Polyamit
Anhydrit phtalic Nhùa andehyt

Nhùa polyeste kh«ng no
DOP
Polyuretan
DEG
m-xylen
Axit isophtalic copolyeste
12
Ph©n ®o¹n
dÇu ho¶
DÇu nhên
n-parafin
H
2
-H
2
O
n- olefin chÊt ho¸ dÎo
Cl
2
Cloparafin ankylbenzen chÊt tÈy röa
13
Tình hình phát triển ngành công nghiệp hoá dầu ở Việt Nam
(dự kiến đến 2020).
* Phân đạm (Urê):
- Nhà máy đạm Phú Mỹ (công suất 740.000 tấn/năm) sản xuất phân đạm từ khí
đồng hành và khí tự nhiên
- Nhà máy đạm Cà Mau với công suất dự kiến 800.000tấn /năm sản xuất đạm
từ nguồn nguyên liệu khí Tây Nam.
* Nhựa:
- Nhà máy nhựa PP kế hoạch sẽ đợc xây tại Dung Quất với công suất 150.000

tấn/năm. Nhà máy PP xây tại khu liên hợp LHD Nghi Sơn với công suất
300.000 tấn/năm.
- Nhà máy PE dự kiến đợc xây dựng trong tổ hợp hoá dầu phía Nam với công
suất 500.000 tấn/năm.
- Nhà máy PVC đã có một nhà máy sản xuất PVC của Petronas.
- Nhựa PS dự kiến sẽ xây dựng với công suất 290.000 tấn/năm.
14
* Xơ sợi tổng hợp (PET):PVN đang hợp tác với Vinatex triển khai dự án.
* Các sản phẩm từ hợp chất thơm (BTX):
- Định hớng các sản phẩm này từ Liên hợp Lọc Hoá dầu Nghi Sơn và tổ
hợp Hoá dầu phía Nam để làm nguyên liệu sản xuất PET, PS, LAB
- Sản xuất LAB ( chất tẩy rửa), dung môi các loại, metanol từ khí, muội
than (cacbon black).
15
C«ng nghÖ
• C¸c qu¸ tr×nh liªn tôc (continuous processing): nguyªn liÖu
liªn tôc ®îc ®a vµo vµ s¶n phÈm liªn tôc ®îc lÊy ra.
• C«ng nghÖ gi¸n ®o¹n (batch processing) ®îc thùc hiÖn theo
tõng mÎ, thêng ®îc sö dông trong phßng thÝ ngiÖm.
16
Chơng 2. Sản xuất Etylen và các hợp chất từ etylen
2.1. Giới thiệu chung.
Etylen đợc sử dụng nhiều nhất trong ngành tổng hợp hữu cơ và hoá dầu vì:
- Cấu tạo đơn giản, hoạt tính cao.
- Tơng đối rẻ tiền.
- Dễ sản xuất từ các hydrocacbon khác bằng quá trình steam
cracking với hiệu suất cao.
- Các phản ứng đi từ nguyên liệu etylen tạo thành ít sản phẩm
phụ hơn so với phản ứng đi từ các olefin khác.
17

TÝnh chÊt vËt lý cña etylen
CÊu
tö
NhiÖt ®é
kÕt tinh
(
o
C)
NhiÖt ®é
s«i (
o
C)
NhiÖt ®é
tíi h¹n
(
o
C)
Giíi h¹n næ trong
kh«ng khÝ t¹i 0,1 Mpa,
20
o
C (%TT)
Giíi h¹n
díi
Giíi h¹n
trªn
Etylen -169,15 -103,71 9,90 2,75 28,6
18
2.2. Sản xuất etylen
2.2.1. Nguyên liệu

- Etan
- Propan
- Naphta
- Gas oil
- Butan (rất ít )
- Các nguồn sản xuất etylen khác bao gồm: đehydrat hoá rợu etylic (ấn Độ,
Brazin, Thuỵ Điển, Trung Quốc), cracking các sản phẩm thu đợc từ quá
trình khí hoá than (Nam Phi) và chuyển hoá rợu metylic (hãng
UOP/Mobil-Mỹ).
19
- Nhật và Tây Âu 71% etylen đợc sản xuất từ naphta, 11% từ gasoil
- Mỹ: 52% etylen đợc sản xuất từ etan, 22% từ gasoil, 5% từ naphta, còn lại từ
các nguồn khác
20
2.1.2. Ph¶n øng
C¸c ph¶n øng cracking thø cÊp
* Cracking etan:
CH
3
CH
3
2
*
CH
3
Gèc tù do võa t¹o thµnh hÊp thô mét nguyªn tö H cña etan ®Ó t¹o gèc tù
do míi
*
CH
3

+ CH
3
CH
3
CH
4
+ CH
3
CH
2
*
CH
3
CH
2
*
H
*
+ CH
2
=CH
2
(1)
Nguyªn tö H võa t¹o thµnh kÕt hîp víi mét nguyªn tö H cña etan:
H
*
+ CH
3
CH
3

H
2
+ CH
3
CH
2
*
(2)
(1) vµ (2) lµ ph¶n øng ph¸t triÓn m¹ch.
- T¾t m¹ch:
H
.
+ CH
3
CH
2
*
CH
3
CH
3

CH
3
+ CH
3
CH
2
*
CH

3
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2
*
+ CH
3
CH
2
*
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
21
CH
3
CH
2
CH
3

CH
3
*
+
*
CH
2
CH
3
, gốc etyl có thể đứt liên
kết H-C ở vị trí nh ở etan để tạo một nguyên tử H và phân tử
etylen
C
3
H
8
+ CH
3
*
hoặc C
2
H
5
*
hoặc H
* *
C
3
H
7

+ CH
4
hoặc C
2
H
6
hoặc H
2
C
3
H
8
H
*
+ C
3
H
7
CH
3
CH
2
CH
2
*
(bền)
CH
3
*
CHCH

3
CH
3
*
CHCH
3
CH
3
*
+ CH
2
=CH
2
* Cracking propan
22
Cracking Naphta vµ gas oil (cho etylen nhieu nhat)
* Cracking c¸c ankan m¹ch th¼ng:
C
9
H
20
C
3
H
7
*
+ C
6
H
13

*
C¸c gèc h×nh thµnh tiÕp tôc bÞ c¾t liªn kÕt C-C ë vÞ trÝ :
CH
3
CH
2
CH
2
*
CH
3
*
+ CH
2
=CH
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
*
CH

3
CH
2
CH
2
CH
2
*
+ CH
2
=CH
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
*
CH
3
CH
2
*
+ CH
2
=CH
2

HoÆc C
9
H
20
H
*
+ CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
*
CHCH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CH

2
CH
2
CH
2
CH
2
*
CHCH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
*+ CH
2
=CHCH
3
CH
3
CH
2

CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
*
H
*
+ 3CH
2
=CH
2
23
* Cracking c¸c ankan m¹ch nh¸nh:
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CH

2
CH CH
2
CH
2
CH
3
H
*
+ CH
3
CH
2
CH
2
CH CH
2
*
CHCH
3
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
CH
3

CH
2
CH
2
CH CH
2
*
CHCH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CH
*
+ CH
2
=CHCH
3
CH
3
CH
2
CH
2
*
CH CH
2

CH
3
CH
3
CH
2
*
+ CH
2
=CHCH
2
CH
3
CH
3
CH
2
*
CH
2
=CH
2
+ H
*
24
* Cracking c¸c cycloankan
H .
*
H
*

*
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH=CH
2
.
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH=CH
2
CH
2
=CH
2
+
*
CH
2

CH
2
CH=CH
2
.
CH
2
CH
2
CH=CH
2
H
*
+ CH
2
=CHCH=CH
2