Quy trình sản xuất ethylen glycol bằng phương pháp hydrat hóa ethylen oxide

BÀI TẬP
THIẾT KẾ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG
QUY TRÌNH SẢN XUẤT ETHYLEN GLYCOL BẰNG
PHƯƠNG PHÁP HYDRAT HÓA ETHYLEN OXIDE

GVHD: TS. LÊ THỊ KIM PHỤNG
Thành viên:
LÊ THỊ NGỌC BÍCH – 60700154
TRẦN THỊ KIM DUNG – 60700358
NGUYỄN THỊ HƯƠNG HẠ - 60700701
NGUYỄN THỊ HẢI – 60700678
NGUYỄN TRẦN PHƯƠNG KHANH – 60701073
I. THUYẾT MINH QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ.
II. CHỌN THÔNG SỐ THIẾT KẾ CHO QUY TRÌNH SẢN XUẤT
ETHYLEN GLYCOL
III. TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ PHÙ HỢP CHO SẢN
XUẤT.
IV. TÍNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA THIẾT BỊ PHẢN ỨNG.
NỘI DUNG
I. THUYẾT MINH QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ.
II. CHỌN THÔNG SỐ THIẾT KẾ CHO QUY TRÌNH SẢN XUẤT
ETHYLEN GLYCOL.
III. TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ PHÙ HỢP CHO SẢN
XUẤT .
IV. TÍNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA THIẾT BỊ PHẢN ỨNG.
NỘI DUNG
I. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
1.Etylene Oxide.
2.Etylene Glycol.

3.Quy trình sản xuất.
1. Etylene Oxide
•
Công thức: C
2
H
4
O.
•
Tính chất ethylen oxide
- Khí không màu
- Khối lượng riêng: 0.882g/cm
3
- Tan trong nước
- Điểm sôi: 10,7 ° C
- Điểm chảy: -1.13 C

Sử dụng
•
65% oxit ethylene được tiêu thụ để sản xuất ra ethylene glycol
•
C
2
H
4
O + H
2
O → HOCH
2
- CH

2
OH

2. ETYLEN GLYCOL
•
Etanđiol.
•
Công thức HO-CH
2
-CH
2
-OH.
•
Chất lỏng sánh, không màu.
•
Tan trong nước
•
Điều chế

thuỷ phân 1,2 – đicloetan

hiđrat hoá ethylen oxit

Ứng dụng
•
Sản xuất chất dẻo, sợi nhân tạo.
•
Dệt, nước hoa, thuốc lá.
•
Nguyên liệu quan trọng để sản xuất PET.

•
Sử dụng trong keo dán, thuốc nhuộm cao su, nhựa đường.
3.Quy trình sản xuất
a) Sản xuất Ethylene oxide
•
Tổng thể phương trình hóa học:
7 H
2
C = CH
2
+ 6 O
2
→ 6 C
2
H
4
O
2
+ CO
2
+ H
2
O
2
•
t = 250 ° C
•
P=1- 2 MPa
b) Sản xuất etylen glycol
Thiết bị số 3 là thiết bị phản ứng ống thực hiên thủy phân

ethylen oxide tạo thành ethylen glycol
Thiết bị chưng cất
C
2
H
4
O + H
2
O → HOCH
2
- CH
2
OH
I. THUYẾT MINH QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ.
II. CHỌN THÔNG SỐ CHO QUY TRÌNH SẢN XUẤT ETHYLEN
GLYCOL.
III. TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ PHÙ HỢP CHO SẢN
XUẤT .
IV. TÍNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA THIẾT BỊ PHẢN ỨNG.
NỘI DUNG
II.CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHO PHẢN ỨNG
•
C
2
H
4
O + H
2
O → HOCH

2
- CH
2
OH
(A) (B) (D)
•
Phương trình vận tốc (-r
A
)=k
T
*C
A
•
k∞=1.188*10^5(1/s)
•
E=67.2 (KJ/mol)
•
Ở đây coi như phản ứng bậc 1 (n
nước
/ n
ethylen oxide
= 95)
Giả sử thực hiện phản ứng ở các điều kiện như sau:
•
Q
D
= 1.5K tấn/ năm
Q
D
=2.76 Kmol/h

•
X
A
=0.85
Nên Suất lượng nhập liệu ethylen oxide :
F
D
=3.247 (kmol/h)
•
C
Ao
=1.7 (mol/l)
•
T=423°K
•
k
T
=1.188*10^5.e
(-67200/RT)
K
423
=5.97*10
-4
(1/s)=2.15 (1/h)

I. THUYẾT MINH QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ.
II. CHỌN THÔNG SỐ CHO QUY TRÌNH SẢN XUẤT ETHYLEN
GLYCOL.
III. TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ PHÙ HỢP CHO SẢN
XUẤT .

IV. TÍNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA THIẾT BỊ PHẢN ỨNG.
NỘI DUNG
III. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG
VẬT CHẤT- NĂNG LƯỢNG
1.Bình khuấy hoạt động gián đoạn.
2.Bình ống.
3.Bình khuấy hoạt động liên tục.
4. Tính toán giá thành sản phẩm
5.Tối ưu hóa điều kiện hoạt động cho bình ống.
6.Kết luận.
1.Bình khuấy hoạt động gián đoạn.
•
Thời gian phản ứng
•
Thể tích chất lỏng trong bình trong 1 mẻ :

•
Thể tích thiết bị khuấy :

2.Bình ống
•
Thể tích bình phản ứng

•
Thời gian phản ứng

3.Bình khuấy hoạt động liên tục.
•
Thể tích bình phản ứng

•
Thời gian phản ứng
So sánh
•
V
kgđ
= 2.55 m
3
•
V
ô
=1.685 m
3
•
V
klt
=5.034 m
3
•
Từ các kết quả trên ta chọn nhận thấy bình ống cho hiệu quả cao nhất vì
thể tích bình khuấy trộn là nhỏ nhất , tiết kiệm được chi phí chế tao và
bảo trì thiết bị
4.Tính toán giá thành sản phẩm
- Giả sử chi phí hoạt động của bình ống
$cp=10000 Đ/h.m
3
- Chi phí tác chất: $A=5000 Đ/kmol

- Nồng độ C
Ao
=1.7mol/l

•
Ta có chi phí sản xuất trong 1 giờ là:

•
Giá thành của sản phẩm ethylen glycol là:



•
5.Tối ưu hóa điều kiện hoạt động cho bình ống
•
Điều kiện hoạt động tối ưu: đạo hàm biểu thức tính chi phí theo biến X
A
•
X
A
=0,7 ,F
Ao
=3.94Kmol/h
•
V=1.299 m
3.
•
Chi phí cho 1h hoạt động là:
Giá thành của sản phẩm ethylen glycol là: