thiết kế quy trình công nghệ sản xuất methanol từ khí tổng hợp với năng suất 100000 tấn trên năm

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
LỜI MỞ ĐẦU

Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay của thế giới nói
chung và Việt Nam nói riêng, ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ chiếm một
vị trí hết sức quan trọng, đặc biệt ngành công nghiệp tổng hợp Hữu cơ – Hóa
dầu đã góp phần phục vụ cho đời sống con người, phục vụ cho sự phát triển
không ngừng của nhân loại.
Metanol là một trong những nguyên liệu rất quan trọng để sản xuất các
hợp chất hữu cơ trong công nghiệp hóa chất, khoảng 85% lượng metanol sản
xuất được sử dụng như là nguyên liệu đầu hay là dung môi trong công nghiệp
tổng hợp hóa học. Phần lớn lượng metanol được dùng để sản xuất
formandehyt, dùng làm chất trung gian trong tổng hợp metylmetacrylat,
dimetylterephtalat, dimetylsunfat, metanol còn được dùng làm chất metyl hóa
để điều chế metylamin, dimetylanilin.
Ngoài ra, metanol còn được sử dụng trong hỗn hợp với các sản phẩm dầu
mỏ để làm nhiên liệu, điều chế phẩm nhuộm và dược phẩm, ứng dụng rộng rãi
trong lĩnh vực y học. Ngày nay, nhu cầu sử dụng metanol làm nguyên liệu cho
động cơ, thay thế cho xăng đang ngày một tăng lên vì trữ lượng dầu mỏ trên
thế giới đang cạn dần.
Metanol được sản xuất từ những phương pháp khác nhau. Tuy nhiên, hiện
nay do công nghiệp chế biến khí ngày càng phát triển, lượng khí tổng hợp được
sản xuất từ khí tự nhiên và quá trình chế biến dầu ngày càng nhiều hơn, nhiều
công nghệ mới ra đời. Do đó công nghiệp sản xuất metanol từ khí tổng hợp
cũng đang trên đà phát triển, với các loại xúc tác mới có độ chọn lọc, độ
chuyển hóa cao. Như vậy ngành công nghiệp chế biến dầu khí ở nước ta đang
bước vào thời kì mới.Vì vậy ”thiết kế quy trình công nghệ sản xuất methanol
từ khí tổng hợp với năng suất 100000 tấn/năm” là đè tài đồ án công nghệ của
nhóm chúng em nghiên cứu và trình bày.
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1 Giới thiệu chung về Metanol:
Metanol còn có những tên gọi khác như metylalcol, carbinol hoặc rượu
gỗ có công thức hóa học là CH
3
OH, khối lượng phân tử M= 32,042 là một
trong những nguyên liệu thô rất quan trọng.
1.1.1 Tính chất vật lý của Metanol:
Metanol (CH
3
OH) là chất lỏng không màu, có mùi đặc trủng tương tự
Etanol(C
2
H
5
OH), trung tính, tan tốt trong nước, rượu, este và hầu hết các dung
môi hữu cơ khác, nó ít hòa tan trong chất béo và dầu bởi tính phân cực của nó.
Ngoài ra, Metanol còn hòa tan được rất nhiều hợp chất hữu cơ và các loại
muối khác.
Metanol là chất dễ cháy và rất độc với một lượng nhỏ (khoảng 10ml) cũng
có thể làm mù mắt, với lượng lớn có thể gây tử vong.
Bảng 1. Các thông số vật lý của Metanol
Đại lượng Giá trị Đơn vị
Áp suất tới hạn 8,098 MPa
Nhiệt độ tới hạn 239,49 0
C
Thể tích tới hạn 117,9
cm
3/mol
Khối lượng riêng tới hạn 0,2715

g/cm
3
Giới hạn nổ trong không khí
5,5÷44
%V
Nhiêt dộ đóng rắn -97,68 0
C
Tỷ trọng tới hạn 0,2715 g/cm
3
Hệ số nén tới hạn 0,224
Nhiệt hóa hơi ở 101,3 Kpa 1128,8 kJ/kg
Điểm bắt cháy cốc hở 15,6 0
C
Điểm bắt cháy cốc kín 12,5 0
C
Độ dẫn điện (ở 25
0
C)
(2÷7).10
-9
Ω
-
-1
.cm
-1
Nhiệt độ bắt cháy 470 0
C
1.1.2 Tính chất hóa học của Metanol:
Metanol (CH
3

OH) là một rượu no đơn chức. đặc trưng cho loại hợp chất
này là khả năng phản ứng được quyết định bởi nhóm chức (-OH) các phản ứng
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
của Metanol xảy ra thông qua việc phân chia mối liên kết C-O và O-H, mà đặc
trưng là sự thay thế bởi (-H) hoặc (-OH)
- Tính axit, phản ứng tạo muối:
Metanol luôn thể hiện tính chất của một axit yếu, nó phân ly yếu hơn cả
nước do gốc alkyl có hiệu ứng +1.Hiệu ứng này làm giảm sự phân cực của liên
kết O-H. Khi thay thế nguyên tử H trong nhóm –CH
3
của metanol cũng thay
đổi. Metanol có tính axit yếu, nó tác dụng được với kim loại kiềm.
Ví dụ : CH
3
+ Na
→
CH
3
ONa + ½ H
2
- Phản ứng tạo thành ete và este:
Phản ứng tạo thành ete:
Metanol có thể phân hủy khi co mặt H
2
SO
4
đặc sẽ tạo thành ete:
OHCHOCHOHCH
đSOH

2333
42
2 +−− →
- Phản ứng tạo thành este:
Metanol có thể tác dụng với axit cacboxylic, với xúc tác H
2
SO
4
tạo thành
este
OHCOOCHCHCOOHCHOHCH
đSOH
23333
42
+ →+
- Phản ứng tạo thành dẫn xuất halogen:
Metanol có thể tác dụng với Hydrohalogen tạo thành Metylhalogenua.
- Phản ứng dehydrat hóa tạo thành alken:
Tương tự như alky halogen bị dehydrohalogen hóa tạo thành alkyl.
Metanol có thể bị dehydrat hóa theo phản ứng
OHHCOHCH
2223
22 +→
Để thực hiện phản ưng trên người ta cho hơi Metanol đi qua Al
2
O
3
nung
nóng hoặc đun Metanol với axitsunfuric đặc.
- Phản ứng dehydro hóa:

Hơi Metanol đi qua cột chứa xúc tác đồng (Cu) ở nhiệt độ 300
0
C, sẽ bị
tách hydro tạo thành aldehyt:
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
- Phản ứng oxi hóa:
Phản ứng oxi hóa chỉ dùng trong công nghiệp, trong điều kiện phòng thí
nghiệm người ta dùng các chất oxi hóa những KMnO
4
+ H
2
SO
4
hoặc K
2
Cr
2
O
7
+
H
2
SO
4
, khi đó:
1.1.3 Ứng dụng:
Methanol được dùng làm chất chống đông, làm dung môi, làm nguyên
liệu cho động cơ đốt trong, ứng dụng lớn nhất là làm nguyên liệu cho sản xuất
hóa chất.

Methanol chủ yếu được dùng để sản xuất Andehit Fomic nguyên liệu cho
công nghiệp chất dẻo.
1.2 Cơ sở hóa học của quá trình tổng hợp metanol từ khí tổng hợp :
Sự tạo thành Metanol từ khí tổng hợp được tiến hành theo phản ứng sau:
CO + 2H
2

→
CH
3
OH
∆Η
300K
= - 90,77 KJ/mol. (1)
CO
2
+ 3H
2

→
CH
3
OH + H
2
O
∆Η
300K
= - 49,16 KJ/mol. (2)
Cả hai phản ứng trên đều tỏa nhiệt. Vì vậy để thuận lợi cho phản ứng tổng
hợp metanol ta cần tăng áp suất và giảm nhiệt độ. Ngoài hai phản ứng tạo thành

metanol trên còn có phản ứng phụ thu nhiệt.
CO
2
+ H
2

→
CO + H
2
O
∆
H
300K
= 41,21KJ/mol.
(3)
Để đơn giản các phản ứng (1) và (3) có thể coi là phản ứng độc lập, sự
chuyển hóa của cacbondioxit thành metanol ở phương trình (2) là kết quả của
phương trình (1) và (3).
1.2.1 Xúc tác cho quá trình tổng hợp Metanol
- Xúc tác cho quá trình tổng hợp ở áp suất cao
Sản phẩm Metanol công nghiệp đầu tiên được tổng hợp bằng quá trình ở
áp suất cao, được xúc tác bởi hệ xúc tác: ZnO và Cr
2
O
3
xúc tác này được sử dụng
cho quá trình tổng hợp ở áp suất 25

¸ 30 MPa nhiệt độ 300 ¸ 450
0

C.
Hệ xúc tác này có khả năng chống lại sự tác động của hợp chất lưu huỳnh
và clo có mặt trong khí tổng hợp nhưng quá trình tổng hợp áp suất cao không có
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
giá trị kinh tế. Vì vậy ngày nay người ta nghiên cứu và sử dụng hệ xúc tác chứa
đồng, phản ứng thực hiện ở áp suất thấp.
- Xúc tác cho quá trình tổng hợp Metanol ở áp suất thấp
Xúc tác để tổng hợp Metanol ở áp suất thấp được hãng ICI sử dụng đầu
tiên trong công nghiệp vào năm 1966. Xúc tác có chứa Cu, có hoạt tính và độ
chọn lọc cao hơn so với xúc tác ZnO-Cr
2
O
3
. Xúc tác Cu-ZnO được tăng độ bền
nhiệt do sự có mặt của Al
2
O
3
, được dùng cho quá trình chuyển hóa khí tổng hợp
vô cùng tinh khiết thành metanol. Vì xúc tác rất hoạt động nên quá trình tổng
hợp metanol được thực hiện ở 220
0
C ¸ 230
0
C và áp suất 5 MPa. Do đó đã hạn
chế sự lão hóa sớm dẫn tới Cu bị kết dính.
Xúc tác có độ chọn lọc cao cho phép nhận được metanol có độ tinh khiết
cao 99,5%. Tất cả các xúc tác cho quá trình tổng hợp áp suất thấp có chứa CuO
và ZnO hiện nay đang dùng đều được thêm phụ gia làm tăng độ bền, trong đó

Al
2
O
3
Cr
2
O
3
hoặc hỗn hợp là thích hợp hơn cả.
Xúc tác hiện nay được sử dụng trong các nhà máy tổng hợp metanol ở áp
suất thấp trên cơ sở Cu-ZnO-Al (hoặc Cr) nhận được dưới dạng cacbonat hoặc
nitrat kim loại, bằng cách cho đồng kết tủa trong dung dịch nước của các muối
kim loại (ví dụ muối nitrat) với dung dịch Na
2
CO
3
. Quá trình kết tủa có thể xảy
ra theo nhiều giai đoạn, chất lượng của xúc tác được xác định bởi thành phần
tối ưu của các cấu tử kim loại, nhiệt độ kết tủa, độ PH, thứ tự cho các muối kim
loại vào, thời gian kết tủa. Tỷ lệ cấu tử, tốc độ khuấy trộn và hình dạng cánh
khuấy cũng ảnh hưởng đến chất lượng xúc tác. Xúc tác cho quá trình tổng hợp
metanol áp suất thấp cũng có thể thu được từ các phương pháp khác như: tẩm
các cấu tử hoạt tính lên chất mang, trộn lẫn các hợp chất kim loại
Xúc tác Cu-ZnO-Al
2
O
3
thương phẩm hiện nay dùng trong tổng hợp
Metanol áp suất thấp cho phép sản xuất ra sản phẩm yêu cầu với độ chọn lọc
cao, có thể có tới 99% lượng CO

x
cho vào.
Các tạp chất làm ảnh hưởng tới hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác. Hợp
chất kiềm làm giảm thời gian sử dụng và làm giảm độ chọn lọc của xúc tác.
Các tạp chất chứa sắt hoặc niken trong khoảng vài phần triệu sẽ làm tăng các
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
phản ứng phụ tạo thành các hydrocacbon và sáp. Hợp chất của silicon dioxit
làm tăng tỉ lệ dimetylete trong metanol thô.
Các chất hoạt hóa cấu trúc tạo điều kiện phân tán và ổn định các tâm hoạt
động của xúc tác, nâng cao hoạt tính và độ ổn định của xúc tác. Thời gian sử
dụng khoảng 2 5 năm. Những sơ suất trong quá trình chế tạo xúc tác có thể ảnh
hưởng đến sự phân tán các tâm hoạt động và làm xúc tác bị giảm hoạt tính. Điều
kiện nhiệt độ, thành phần hỗn hợp khí nguyên liệu đưa vào phải được kiểm soát
chặt chẽ.
Xúc tác chứa Cu rất nhạy với các tạp chất trong khí tổng hợp. Các hợp
chất của lưu huỳnh và clo gây ngộ độc xúc tác rất nhanh trong tổng hợp
Metanol. Các hợp chất này phải được loại bỏ khỏi thành phần của khí tổng hợp
trước khi đưa vào quá trình tổng hợp Metanol. Dùng xúc tác chứa ZnO sẽ hạn
chế tác hại của hợp chất chứa lưu huỳnh vì S sẽ bị chuyển thành ZnS. Sau khi
bị giảm hoạt tính, xúc tác vẫn có thể hấp phụ được một lượng lớn S để bảo vệ
lớp xúc tác sau khỏi bị ngộ độc. Các tạp chất khác trong khí tổng hợp như hợp
chất silicon, nikel cacbonyl hoặc sắt cacbonyl cũng làm cho xúc tác mất hoạt
tính.
Xúc tác cũng có thể mất hoạt tính do bị phân huỷ nhiệt nếu sử dụng thành
phần khí tuần hoàn không thích hợp, điều chỉnh nhiệt độ không đúng hoặc nạp
quá nhiều xúc tác lúc ban đầu gây hiện tượng quá nhiệt cục bộ.
Nhiều hệ xúc tác cho quá trình tổng hợp Metanol áp suất thấp được nghiên
cứu. Trong đó hệ xúc tác Cu-ZnO-Al
2

O
3
được sử dụng phổ biến trong các nhà
máy tổng hợp Metanol vì có hoạt tính và độ chọn lọc cao, độ bền tốt, giá thành
chấp nhận được.
1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp Metanol
- Nhiệt độ
Hằng số cân bằng của phản ứng tổng hợp metanol được xác định theo
phương trình:
K
p
=
283,12
5079
2
2
3
−
−
=
T
PP
P
HCO
HOHC
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
Từ phương trình này ta thấy, nếu tăng nhiệt độ cân bằng chuyển dịch về
phía phân ly metanol dẫn đến hiệu suất thu metanol giảm.
Bảng 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số cân bằng

Nhưng nếu nhiệt độ thấp quá thì xúc tác không còn hoạt tính, do đó trong
thực tế nhiệt độ khoảng 200 ÷ 300
0
C.
- Áp suất
Hằng số cân bằng của phản ứng tạo thành metanol được xác định theo
phương trình:
K
p
=
2
2
)1(
4
)3(
Y
Y
P
T
−
−
−
Trong đó:
Y - Phân tử Metanol tạo thành từ một phân tử CO và hai phân tử
H
2
P - áp suất chung của hệ (at)
T - Nhiệt độ (K)
Bảng 3: Một số giá trị của K
p

ở nhiệt độ và áp suất khác nhau
Ta thấy, mức độ chuyển hoá tăng khi giảm nhiệt độ và áp suất, khi
không có xúc tác tốc độ phản ứng rất nhỏ, vì vậy phản ứng có xúc tác
tiến hành ở nhiệt độ 200
0
C ¸ 300
0
C là tốt nhất.
- Xúc tác
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
Đối với các phản ứng có mặt xúc tác, việc lựa chọn chất xúc tác ảnh
hưởng rất lớn đến toàn bộ quá trình. Chất xúc tác có thể làm tăng hoặc giảm tốc
độ của phản ứng. Hiệu suất của phản ứng chính được quyết định bởi việc lựa
chọn xúc tác. Vì vậy yêu cầu chung đối với xúc tác là:
- Xúc tác phải có hoạt tính cao
- Độ chọn lọc của xúc tác cao
- Độ ổn định lớn
- Xúc tác phải đảm độ bền cơ, bền nhiệt. Trong quá trình làm việc, xúc tác cọ
xát với thành thiết bị nên dễ bị vỡ làm tổn thất áp suất qua lớp xúc tác tăng lên,
làm mất mát xúc tác, vì vậy xúc tác cần đảm bảo độ bền cơ. Khi nhiệt độ làm
việc cao nếu xúc tác không bền sẽ bị biến đổi cấu trúc hoặc bị phân hủy, làm
giảm các tính chất của xúc tác.
- Xúc tác phải đảm bảo độ thuần khiết cao nhất: cần đồng nhất thành
phần, cấu trúc, hình dáng, kích thước, khi kích thước không đồng đều dẫn đến
tạo những vùng phân lớp và có trở lực khác nhau nên dễ phá vỡ chế độ làm việc
bình thường của thiết bị. Mặt khác khi kích thước không đồng đều thì tăng khả
năng vỡ vụn làm mất mát xúc tác. Cấu trúc lỗ xốp không đồng đều làm giảm bề
mặt tiếp xúc nên giảm hoạt tính.
- Xúc tác phải bền với các chất gây ngộ độc xúc tác: xúc tác phải có khả

năng chống lại sự tác dụng gây ngộ độc của những hợp chất của N, S, các kim
loại nặng để kéo dài thời gian làm việc của xúc tác.
- Xúc tác phải có khả năng tái sinh: đây là yêu cầu quan trọng trong quá
trình sử dụng chất xúc tác. Xúc tác có khả năng tái sinh tốt thì nâng cao được
hiệu quả sử dụng, lượng xúc tác tiêu hao cũng giảm xuống. Xúc tác phải dễ sản
xuất và rẻ tiền để đảm bảo tính kinh tế, công nghệ sản xuất.
- Vận tốc thể tích khí
Vận tốc thể tích khí là số m
3
khí đi qua một đơn vị xúc tác trong một giờ.
Khi tăng vận tốc thể tích thì hiệu suất xúc tác tăng, năng suất thiết bị tăng, nếu
vận tốc thể tích nhỏ, thời gian tiếp xúc tăng thì sẽ tạo thành nhiều sản phẩm
phụ.
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
Lúc đầu vận tốc thuận, do đó ta cần tăng vận tốc thể tích để tăng vận tốc
thuận. Vận tốc thể tích thường 10.000 ¸ 35.000 m
3
/m
3
xúc tác giờ.
CO + 2H
2
→
CH
3
OH
- Tỷ lệ CO/H
2
Tỷ lệ CO/H

2
tuỳ thuộc vào việc dùng xúc tác loại nào:
+ Nếu dùng xúc tác Oxyt Zn-Cr tỷ lệ CO/H
2
= 1/2
+ Nếu dùng xúc tác Cu tỷ lệ CO/H
2
= 1/5. Phải dùng dư H
2
vì xúc tác Cu dễ bị
cảm ứng nhiệt gây nóng cục bộ.
Sau mỗi quá trình phản ứng khoảng 50%V khí chuyển hóa, vì vậy khí
chưa phản ứng cho tuần hoàn lại. Qua nhiều quá trình tuần hoàn dẫn đến tích tụ
khí trơ như nitơ, metan, CO
2
. Vì vậy trong mỗi lần phản ứng chỉ cho 10% khí
tuần hoàn, để tránh làm giảm áp suất riêng phần của CO và H
2
, làm giảm hiệu
suất của quá trình.
1.3 Công nghệ tổng hợp Metanol từ khí tổng hợp
Hiện nay, metanol được sản xuất trong công nghiệp ở quy mô lớn chủ yếu
bằng phương pháp tổng hợp từ khí tổng hợp. Người ta phân loại theo áp suất
tiến hành quá trình tổng hợp như sau:
+ Quá trình ở áp suất cao 25 ÷ 30 MPa.
+ Quá trình ở áp suất trung bình 10÷25
MPa.
+ Quá trình ở áp suất thấp 5÷10 MPa.
Ưu điểm chính của quá trình ở áp suất thấp là giá đầu tư và giá thành sản
phẩm thấp, quá trình hoạt động ổn định, thích hợp với mọi kế hoạch. Công nghệ

tổng hợp Metanol có thể chia thành 3 giai đoạn chính:
+ Sản xuất khí tổng hợp
+ Tổng hợp Metanol thô
+ Chủng cất Metanol thô
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
1.4 Công nghệ tổng hợp Metanol ở áp suất thấp
Trong phần trước ta đã trình bày cơ chế của quá trình tổng hợp
metanol từ khí tổng hợp. Phần này chỉ đề cập đến các công nghệ của
quá trình tổng hợp metanol ở áp suất thấp.
Hình 1: sơ đồ nguyên lý công nghệ tổng hợp metanol ở áp suất thấp
1- Thiết bị phản ứng
2- Thiết bị trao đổi nhiệt
3- Thiết bị làm lạnh
4- Tháp phân ly
5- Máy nén tuần hoàn
6- Máy nén
Thuyết minh quy trình công nghệ :
Khí tổng hợp đưa vào được nén tới áp suất yêu cầu (5 ¸ 10 MPa) trong
máy nén nhiều cấp (6). Khí trước khi đi vào thiết bị phản ứng được gia nhiệt tại
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
thiết bị trao đổi nhiệt bằng hỗn hợp khí nóng sau phản ứng. Phản ứng tạo thành
metanol là phản ứng toả nhiệt xảy ra trong thiết bị phản ứng (1) ở nhiệt độ 200
- 300
0
C. Nhiệt phản ứng có thể được phân tán qua một hay nhiều cấp. Hỗn hợp
sau phản ứng được tiếp tục làm lạnh tại thiết bị làm lạnh (3) sau khi đi qua thiết
bị trao đổi nhiệt (2), nhiệt toả ra khi ngưng tụ Metanol và nước có thể được tận
dụng vào việc khác trong quá trình. Metanol thô được tách ra khỏi pha khí trong

thiết bị phân ly (4) và hóa lỏng trước khi đưa sang chưng cất. Khí từ thiết bị
phân ly tuần hoàn lại đầu hút của máy nén tuần hoàn (5). Lượng khí sạch tuần
hoàn lại được khống chế bởi nồng độ và một lượng tuyệt đối các hợp chất trơ
và hệ số tỷ lệ các cấu tử cần thiết trong hỗn hợp phản ứng.
Quá trình làm sạch metanol thô:
Metanol thô ra khỏi thiết bị phản ứng chứa nước và các tạp chất khác.
Số lượng và thành phần các tạp chất phụ thuộc vào các điều kiện phản ứng, khí
nguyên liệu, loại và thời gian sử dụng xúc tác. Metanol được kiềm hóa bằng
cách cho thêm vào một lượng nhỏ dung dịch Soda để trung hoà các axit
cacboxylic thấp và thuỷ phân các este.
Metanol chứa cả các cấu tử có nhiệt độ sôi cao và thấp (cặn nặng và nhẹ)
cặn nhẹ bao gồm khí hoà tan, dimetylete, metylformat và axeton; cặn nặng bao
gồm các rượu cao hơn, hydrocacbon mạch dài, xeton và este của rượu thấp với
các axit formic, axetic và propionic. Hydrocacbon parafin gồm hỗn hợp của các
hydro cacbon mạch thẳng C
8
¸ C
40
cũng được tạo thành với một lượng nhỏ.
Chúng có độ bay hơi thấp do đó ở tại đáy cột chưng cất chúng dễ dàng bị loại
bỏ do ít tan trong nước và tỷ trọng nhỏ.
Các tạp chất Metanol được tách theo hai bậc. Trước tiên, tất cả
các cấu tử có nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ sôi của Metanol được tách
ra ở cột tách các cấu tử nhẹ. Metanol tinh khiết sau đó được chưng cất
qua một hay nhiều cột chưng. Nếu các cột làm việc tại áp suất khác
nhau thì nhiệt tỏa ra khi ngưng tụ hơi của cột làm việc ở áp suất cao sẽ
được dùng để cấp cho cột làm việc ở áp suất thấp hơn.
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
1.4.1 Các công nghệ tổng hợp metanol áp suất thấp hiện đại

1.4.1.1 Công nghệ của hãng Lurgi oil Gas chemic GmbH (Đức)
Công nghệ sản xuất metanol với quy mô lớn từ khí tự nhiên và khí đồng
hành sử dụng quá trình reforming tổ hợp để chuyển hóa thành khí tổng hợp và
quá trình tổng hợp Metanol ở áp suất thấp.
Hình 2: sơ đồ công nghệ tổng hợp metanol ở áp suất thấp của hãng
Lurgi oil Gas chemic GmbH (Đức)
1- Thiết bị chuyển hóa thứ cấp
2- Thiết bị trao đổi nhiệt
3- Thiết bị tách khí
4- Thiết bị phân tách lỏng hơi
5- Máy nén khí
6- Bơm màng
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
7- Thiết bị phản ứng chính
8- Thùng cao vị chứa nước
9- Thiết bị tách lưu huỳnh
10- Thiết bị chuyển hóa sơ cấp
11- Ống khói
12- Thiết bị đun nóng
Thuyết minh quy trình công nghệ
Khí nguyên liệu được gia nhiệt sơ bộ, tách S, sau đó được chia thành hai
dòng. Một dòng được bão hòa hơi nước, tiếp tục gia nhiệt và dẫn tới thiết bị
chuyển hóa sơ cấp (10) bằng quá trình reforming hơi nước, hỗn hợp khí sau khi
đã chuyển hóa một phần trong thiết bị sơ cấp (10) có áp suất cao được trộn với
dòng nguyên liệu còn lại và đưa vào thiết bị chuyển hóa thứ cấp (1). Tại đây
hỗn hợp khí được chuyển hóa ở áp suất 3,5 MPa và nhiệt độ 960
0
C nhờ quá
trình reforming tự nhiệt có bổ sung thêm dòng oxy.

Nhiệt lượng của khí tổng hợp và khí thải của quá trình được sử dụng cho
thiết bị phát sinh hơi nước, gia nhiệt sơ bộ cho hỗn hợp nguyên liệu đầu, đun
nóng cho các tháp chưng.
Sau khi làm lạnh bằng không khí hoặc nước khí tổng hợp được nén tới áp
suất 8 MPa trước khi đưa sang thiết bị tổng hợp metanol. Xúc tác có chứa đồng
được đặt trong các ống thẳng đứng, nước sôi quá nhiệt được dẫn ở bên ngoài.
Phản ứng xảy ra trong điều kiện gần như đẳng nhiệt.
Nhiệt độ phản ứng được điều khiển chính xác bằng áp suất của hơi nước.
Điều kiện phản ứng là đẳng nhiệt và xúc tác có độ chọn lọc cao cho phép hạn
chế các sản phẩm phụ tạo thành ở các mức thấp nhất.
Hỗn hợp sau phản ứng được làm lạnh rồi đưa qua tháp tách. Khí chưa
chuyển hóa được máy nén đưa quay trở lại thiết bị tổng hợp trộn với dòng
nguyên liệu mới. Metanol tách ra khỏi hỗn hợp khí được đưa sang chưng cất để
nhận sản phẩm metanol tinh khiết.
Quá trình này phù hợp với yêu cầu cần thiết có thể chuyển các nhà máy
sản xuất amoniac thành nhà máy sản xuất Metanol khi có nhu cầu tại chỗ.
1.4.1.2 Công nghệ của hãng ICI Katalco (Mỹ)
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
Sơ đồ công nghệ tổng hợp metanol áp suất thấp của hãng ICI Katalco được
mô tả trên hình trang sau. Nguyên liệu được sử dụng chủ yếu là khí tự nhiên,
khí đồng hành. Naphta, phân đoạn hydrocacbon nặng của quá trình chưng cất
dầu thô, than đá cũng có thể dùng được. Quá trình công nghệ bao gồm 3 giai
đoạn:
+ Giai đoạn I: Chuyển hoá hydro cacbon thành khí tổng
hợp + Giai đoạn II: Chuyển hoá khí tổng hợp thành
Metanol
+ Giai đoạn III: Tinh chế Metanol
Hình 3: Sơ đồ công nghệ tổng hợp metanol ở áp suất thấp của hãng
ICI Katalco (Mỹ

1. Tháp tách lưu huỳnh
2. Tháp bão hoà hơi nước
3. Máy nén tuần hoàn
4. Thiết bị chuyển hoá
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
5. Thiết bị phân ly
6, 7. Tháp chưng tách sản phẩm metanolThuyết minh quy trình công nghệ:
Nguyên liệu sau khi đã được loại bỏ S ở tháp (1) và bão hòa hơi nước ở
tháp (2) được đưa vào tháp chuyển hoá có chứa xúc tác niken. Khí tổng hợp
được sản xuất bằng công nghệ reforming hơi nước ở nhiệt độ 880
0
C và áp suất 2
MPa.
Công đoạn tổng hợp Metanol bao gồm: máy nén tuần hoàn (3), thiết bị
chuyển hóa (4), các thiết bị trao đổi nhiệt và tháp phân ly (5). Trong các nhà máy
lớn quá trình chuyển hóa khí tổng hợp thành Metanol thực hiện trên xúc tác có
chứa Cu ở điều kiện nhiệt độ 240 ¸ 270
0
C, áp suất 8 ¸10MPa, phản ứng bị giới
hạn bởi cân bằng và nồng độ của Metanol tại đầu ra của thiết bị tổng hợp không
vượt quá 7%. Hỗn hợp sản phẩm được làm lạnh tới 49
0
C để ngưng tụ Metanol.
Khí chưa phản ứng được tách ra ở tháp phân ly (5), sau khi qua bộ phận làm sạch
để loại Nitơ, Argon, Hydro dư. Nhờ máy nén tuần hoàn trở lại thiết bị tổng hợp.
Metanol từ tháp phân ly có chứa nước và các sản phẩm phụ đươc đưa
sang công đoạn tinh chế gồm có 2 tháp chưng (6) và (7), tháp (6) để tách các cấu
tử nhẹ như : ete, este, axeton và các hydro cacbon thấp, tháp (7) để tách nước các
rượu cao, các hydro cacbon nặng hơn. Metanol thành phẩm có độ tinh khiết cao

nhận được từ đỉnh tháp (7).
1.4.1.3 Công nghệ của hãng Haldor-Topsoe (Đan Mạch)
Quá trình tổng hợp metanol từ khí tự nhiên và khí đồng hành được thực
hiện bao gồm hai giai đoạn:
+ Giai đoạn I: Chuyển hóa khí tự nhiên và khí đồng hành thành khí tổng
hợp bằng quá trình tổ hợp.
+ Giai đoạn II: Chuyển hóa khí tổng hợp thành metanol.
Quy trình gồm có:
1. Tháp tách lưu huỳnh
2. Tháp làm ẩm
3. Tháp oxi hóa sơ cấp
4. Thiết bị chuyển hóa thứ cấp
5. Thiết bị tận dụng nhiệt
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
6. Tháp chưng tách metanol thô
7. Máy nén
8. Thiết bịphản ứng tổng hợp metanol
9. Máy nén tuần hoàn
10. Thiết bị trao đổi nhiệt
11. Thiết bị ngưng tụ hồi lưu đỉnh
12. Thiết bị đun sôi đáy tháp
13. Thiết bị đun nóng
14. Thiết bị tách hỗn hợp chưa phản ứng
16. Thiết bị trộn khí tổng hợp
17. Bơm
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
Hình 4: Sơ đồ công nghệ tổng hợp metanol ở áp suất thấp của hãng
Haldor-Topsoe (Đan Mạch)

LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
Thuyết minh quy trình công nghệ
Dòng khí nguyên liệu (khí tự nhiên hoặc khí đồng hành) được nén qua
tháp tách lưu huỳnh (1), qua tháp làm ẩm (2), tại đây khí được bảo hoà hơi
nước. Hỗn hợp khí bão hòa hơi nước được đưa vào tháp (3), tại đây xảy ra quá
trình oxi hóa sơ cấp (quá trình reforming hơi nước). Sau đó hỗn hợp được
chuyển sang tháp (4), thực hiện quá trình oxy hóa thứ cấp. Lượng oxy đưa vào
được tính sao cho tương ứng tỉ lệ các cấu tử trong khí tổng hợp thích hợp cho
quá trình chuyển hóa ở giai đoạn sau.
Khí tổng hợp sau khi được làm nguội từ nhiệt độ 1000 ¸ 1100
0
C được đưa
qua thiết bị trộn (16), sau đó đưa qua máy nén (7) và được nén ở áp suất 8 MPa,
và qua chu trình tổng hợp metanol (8). Nhiệt lượng của khí tổng hợp được tận
dụng để sản xuất hơi nước áp suất cao trong thiết bị (5), và đun nóng cho đáy
tháp chưng tinh chế metanol.
Chu trình tổng hợp metanol là hệ thống gồm 3 thiết bị phản ứng đẳng
nhiệt, trong đó có xúc tác cho phản ứng tổng hợp metanol. Có sự trao đổi nhiệt
giữa các thiết bị phản ứng.
Sản phẩm metanol thô được tách ra khỏi hỗn hợp khí chưa phản ứng nhờ
tháp tách (14), khí chưa phản ứng được lấy ra ở đỉnh, metanol thô thu được ở đáy
tháp được đưa sang tháp chưng tách (6) để thu metanol tinh khiết. Còn khí tổng
hợp chưa chuyển hóa được dẫn tới máy nén (9) để tuần hoàn trở lại hoặc đưa đi
làm khí nhiên liệu.
Công nghệ này rất phù hợp với các nhà máy sản xuất quy mô lớn. Có thể
lên tới 10000 Tấn/ngày. Tổng số vốn đầu tư cho một nhà máy lớn bao gồm cả bộ
phận sản xuất oxi thấp hơn khoảng 10% so với vốn đầu tư cho một nhà máy sử
dụng quá trình reforming hơi nước một giai đoạn. Nhà máy với quy mô 2400
(tấn/ngày) đã được xây dựng tại Nauy vào đầu năm 1997.

LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ
2.1 Cơ sở quá trình thiết kế:
2.1.1 Lựa chọn nguyên liệu:
Khí tự nhiên được khai thác từ các mỏ khí trong lòng đất là hỗn hợp các
hydrocacbon của dãy Metan gồm có: Metan, Etan, Propan, Butan Ngoài
ra
trong thành phần của khí còn có: He, N
2
, CO
2
, H
2
S,
Metan là thành phần chính trong khí tự nhiên nó chiếm đến 98% theo
thể
tích. Khí tự nhiên được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu cho công nghiệp
và đời
sống, làm nguyên liệu cho công nghệ tổng hợp hữu cơ, nguyên liệu
sản xuất
phân đạm, sản xuất Etylen, Metanol
Nước ta có nguồn tài nguyên khí tương đối dồi dào, các mỏ như Tiền Hải
trữ lượng khoảng 250 tỷ m
3
, mỏ Lan Tây, Lan Đỏ có trữ lượng 58 tỷ m
3
là cơ
sở cho chúng ta phát triển công nghệ chế biến khí cũng như cung cấp nguồn
nhiên liệu đốt cho công nghiệp.

Khí tư nhiên và khí đồng hành của Việt Nam chứa ít H
2
S. Chúng ta đã
khai thác và vận chuyển khoảng 1,58 tỷ m
3
khí đồng hành. Và với trữ lượng
khoảng 200 tỷ m
3
khí tự nhiên, nước ta được xếp vào 40 nước khai thác khí tự
nhiên thế giới.
Ngoài ra, sử dụng khí tự nhiên để tổng hợp metanol với quy mô
công nghiệp là phương pháp ưu việt. Để tổng hợp metanol từ khí tự nhiên
phải
qua công nghệ chuyển hoá khí tự nhiên thành khí tổng hợp. Khí tổng hợp
là một trong các nguồn nguyên liệu hóa học quan trọng nhất hiện nay. Ban đầu
khí tổng hợp chủ yếu được dùng để tổng hợp Amoni, đây là một hợp chất hóa
học có ứng dụng rất lớn. Trong quá trình tổng hợp amoni, các nhà khoa học đã
phát hiện và
nghiên cứu thành công quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ
chứa Oxy trong đó có metanol.
Khí tổng hợp là hỗn hợp của cacbon monoxit (CO) và hydro (H
2
) với
thành phần rất đa dạng tuỳ theo khí tổng hợp.
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
2.1.2
Lựa chọn công nghệ

Sơ đồ khối của quá trình tổng hợp metanol

Quá trình tổng hợp metanol từ sản phẩm của quá trình steam refoming đơn
giản hơn nhiều so với quá trình sản xuất hydro tinh khiết và quá trình tổng hợp
amoniac. Trong sơ đồ giai đoạn chuyển hóa CO, tách CO
2
và metan hóa được
loại bỏ, tuy nhiên lại cần một máy nén phụ trợ. Quá trình bao gồm hai phần
chính:
- Xử lý nguyên liệu đầu: nhằm tách các hợp chất lưu huỳnh và các tạp
chất khác có hại cho xúc tác như clo.
- Steam reforming.
2.2 Thiết kế sơ đồ công nghệ
Thuyết minh quy trình công nghệ
Hỗn hợp khí sau khi được làm sạch sẽ được nén turbin 1 đến-5-10Mpa và
trộn với phần khí thu hồi sau phản ứng trước cũng đã nén tới áp suất trên. Sau
LỚP:DL12HD Trang
Chưng cất
CH
3
OH
Khí tổng hợp
Tổng hợp CH
3
OH
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
đó các khí trên được đi qua thiết bị hấp thụ để loaị bỏ các tạp chất ,đặc biệt là
lưu huỳnh.
Sau khi qua thiết bị hấp thụ 3, hỗn hợp khí tách thành hai dòng khí: một
dòng được đốt nóng trong thiết bị trao đổi nhiệt 4 và đưa vào thiết bị phản ứng
từ phía trên, còn dòng khí thứ 2 đi vào thiết bị phản ứng giữa các tầng xúc tác
dưới dạng khí lạnh để hiệu chỉnh nhiệt độ và đồng thời tải nhiệt. Hỗn hợp khí

đi từ trên xuống dưới, qua các tầng xúc tác và ra khỏi đáy ở nhiệt độ gần bằng
300
o
C.
Khí ra khỏi thiết bị phản ứng cũng được chia làm hai dòng: dòng thứ nhất
quay trở lại thiết bị trao đổi nhiệt 4 để đốt nóng khí ban đầu, còn dòng thứ hai
qua thiệt bị tạo hơi 6,trong đó nhiệt lượng khí sử dụng để thu nhận hơi áp suất
cao. Sau đó hai dòng khí trên hợp nhất trở lại và được làm lạnh tái sinh hàn 7,
tại đây metanol sẽ ngưng tụ và tách khỏi khí ở thiết bị tách 8. Khí đi ra từ phần
trên của thiết bị tách 8 sẽ được đưa vào máy nén 2 và quay lại phản ứng trực
tiếp tuc.
Phần lỏng ngưng tụ từ phía dưới thiết bị 8 sẽ được chỉnh lưu áp suất đến
gần áp suất khí quyển và được chưng tách trong cột chưng 9 để tách metanol
khỏi các khí hòa tan, cũng như các sản phẩm bốc hơi (dimetylete), các khí này
được đem đi đốt sau khi tách. ở cột chưng 10,metanol sẽ được tiếp tục tách
khỏi các phân đoạn nặng (rượu bậc cao). Metanol thành phẩm có độ tinh khiết
cao (đến 99,5%) và hiệu suất quá trình vào khoảng 95% (đã tính các mất mát
có thể xảy ra).
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN
3.1. Tính cân bằng vật chất
3.1.1 Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng chính:
Thiết bị phản ứng chính của quá trình sản xuất metanol là thiết bị ống
chùm. Trong đó có nhiều phản ứng khác nhau, bao gồm phản ứng tạo thành
metanol và các phản ứng tạo sản phẩm phẩm phụ khác.
3.1.1.1 Các phản ứng xảy ra trong thiết bị tổng hợp metanol
Các phản ứng chính là các phản ứng tạo thành metanol từ CO và CO
2
CO + 2H

2
⇔
CH
3
OH (1)
CO
2
+ 3H
2

⇔

CH
3
OH + H
2
O (2)
Các phản ứng trên đây là các phản ứng toả nhiệt lớnvà giảm thể tích.
Các phản ứng phụ càng nhiều thì càng làm ảnh hưởng đến chất lượng sản
phẩm. Các phản ứng này gây nên tổn thất nguyên liệu. Tuy nhiên do tác dụng
của xúc tác nên đã hạn chế được phần nào. Trong tổng hợp metanol có rất
nhiều phản ứng phụ xảy ra nhưng chỉ quan tâm đến phản ứng phụ sau do chúng
tạo ra lượng sản phẩm phụ khá nhiều.
CO + 3H
2
⇔

CH
4
+ H

2
O (3)
CO
2
+4H
2
⇔
CH
4
+ 2H
2
O(4)
2CO + 4H
2
⇔

CH
3
OCH
3
+ H
2
O (5)
3.1.1.2 Lượng khí tổng hợp tiêu tốn:
Theo phản ứng (1) ta có:
1 kmol CO + 2 kmol H2
⇔
1 kmol CH
3
OH

a kmol CO + 2a kmol H
2

⇔
3a kmol CH
3
OH
Theo phản ứng (2) ta có:
1 kmol CO
2
+ 3 kmolH
2
⇔
1kmol CH
3
OH
b kmol CO + 2a kmol H
2

⇔
3b kmol CH
3
OH
Trong quá trình này hệ xúc tác Cu - ZnO - Al
2
O
3
được dùng trong tổng
hợp metanol cho độ chọn lọc sản phẩm là 99%. Nghĩa là, trong 98% CO tham
gia phản ứng thì có 99% chuyển hoá thành methanol, tương tự đối với CO

2
.
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
Nếu gọi lượng CO và CO
2
ban đầu trong khí tổng hợp lần lượt là x và y thì lượng
của nó tham gia vào quá trình chuyển hoá metanol là:
x. 0,98. 0,99 = a
y. 0,30. 0.99 = b
Trong đó:
a: là lượng CO đã tham gia phản ứng (1)
b: là lượng CO
2
đã tham gia phản ứng (2)
Từ phương trình phản ứng (1) và (2), ta có lượng CH
3
OH đi ra khỏi thiết bị
phản ứng là: a + b = 406,25
Hay: x. 0,98. 0,99 + y. 0,30. 0,99 = 406,25
3.1.1.3 Lượng sản phẩm phụ tạo thành
Trong quá trình tổng hợp metanol thì các phản ứng phụ là (3), (4), (5) xảy
ra và sản phẩm phụ tại thành của nó là dimetylete (CH
3
O CH
3
) và metan (CH
4
).
Để tính được lượng sản phẩm phụ tạo ra trong quá trình phản ứng ta phải

tính được lượng CO và CO
2
đã tham gia phản ứng phụ.
Độ chọn lọc của sản phẩm là 99% nên chỉ còn laị 1% lượng CO và CO
2
tham gia phản ứng phụ.
 Lượng CO
2
tham gia phản ứng phụ:
y. 0,3. 0,01 = 344,314 x 0,3. 0,01 = 1,033 (kmol/h)
 Lượng CO tham gia phản ứng phụ:
x. 0,98. 0,01 = 313,326. 0,98. 0,01 = 3,071 (kmol/h)
Vì điều kiện nhiệt động phản ứng (3) khó xảy hơn phản ứng (5) nên ta giả
thiết có 40% CO tham gia phản ứng (3) tạo thành CH
4
 Lượng CO tham gia phản ứng (3):
0,4 x 3,071 = 1,228 (kmol/h)
 Lượng CO
2
tham gia phản ứng(5):
0,6 x 3,071 = 1,843 (kmol/h)
Theo phản ứng (3):
CO + 3H
2

⇔

CH
4
+ H

2
O (3)
1 kmol CO + 3 kmol H
2

⇔

1 kmol CH
4
+ 1 kmol H
2
O
1,033kmol CO + 3. 1,228 kmol H
2

⇔

1,228 kmol CH
4
+1,228 kmol H
2
O
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
Theo phản ứng (4):
CO
2
+ 4H
2
⇔

CH
4
+ 2H
2
O (4)
1 kmol CO
2
+ 4 kmol H
2

⇔

1 kmol CH
4
+ 2 kmol H
2
O
1,033 kmol CO + 4. 1,033 kmol H
2

⇔

1,033 kmol CH
4
+ 2.1,033 kmol H
2
O
Theo phản ứng (5):
2CO + 4H

2

⇔

CH
3
O CH
3
+ H
2
O (5)
1 kmol + 2kmol
⇔

1/2 kmol + 1/2 kmol
1,483 kmol + 2 .1,483 kmol
⇔

2
1
1,483 kmol +
2
1

1,483 kmol
Cùng với sự hình thành sản phẩm chính là metanol thì trong 1 giờ lượng
sản phẩm phụ tạo ra trong thiết bị phản ứng là:
• Lượng metan tạo ra theo phản ứng (3) và (4) là:
G
CH

4
= 1,228 + 1,033 = 2,261 (kmol/h)
• Lượng dimetylete tạo ra theo phản ứng (5) là:
9215,0
2
843,1
33
==
OCHCH
G
(kmol/h)
Mặt khác: Thành phần % của khí CO trong khí tổng hợp là:
%500,9100
696,93
899,8
% =×=CO
Thành phần % của khí CO trong khí tổng hợp là:
%480,10100
696,93
826,9
%
2
=×=CO
Như vậy ta thiết lập được phương trình dựa trên định luật Avogadro như
sau:
x : y = 9,50 : 10,48 = 0,91
Từ đây ta lập được hệ phương trình:
0,98. 0,99. x + 0,3. 0,99. y = 406,250
x : y = 0,91
Giải hệ ta được:

x = 313,326 (kmol/h)
LỚP:DL12HD Trang
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: NGUYỄN VĂN TOÀN
y = 344,314 (kmol/h)
Suy ra:
Lượng CO
2
tham gia phản ứng tạo metanol: b = 102,260
(kmol/h)
Lượng CO tham gia phản ứng tạo metanol: a = 303,990
(kmol/h)
Từ đây ta xác định được lượng khí tổng hợp cần thiết để sản xuất 100000
tấn metanol trong một năm là:
168,3298100
5,9
=×=
CO
KTH
n
G
(kmol/h)
(Tính theo lượng CO)
Vậy thành phần khí tổng hợp được tính đưa vào như sau:
+ Lượng CO: 0,0950 x 3298,168 = 313,326 (kmol/h) = 8776,261 (kg/h)
+ Lượng CO
2
: 0,1048 x 3298,168 = 345,648 (kmol/h) = 15211,968
(kg/h)
+ Lượng H
2

: 0,2954 x 3298,168 = 974,279 (kmol/h) = 121,981 (kg/h)
+ Lượng CH
4
: 0,0023 x 3298,168 = 7,603 (kmol/h) = 1964,146 (kg/h)
3.1.1.4 Lượng hơi ra khỏi thiết bị phản ứng
Thành phần khí ra khỏi thiết bị phản ứng bao gồm: CH
3
OH, CH
4
, CO
2
dư,
CH
3
OCH
3
, CO dư và hơi nước.
+ Lượng metanol: chỉ do hai phản ứng (1) và (2) tạo ra đã tính được ở trên:
25,406
3
=
OHCH
G
kmol/h = 13017,063 (kg/h)
+ Lượng metan phản ứng (3) và (4) tạo ra và một lượng là do khí tổng hợp ban
đầu mang vào, lượng này không tham gia vào quá trình phản ứng. Do đó tổng
lượng metan ra khỏi thiết bị trong 1 giờ là:
G
CH
4

= 1, 228+1,033+7,603 = 9,864 (kmol/h) = 158,248
(kg/h)
LỚP:DL12HD Trang