Thiết kế phân xưởng sản xuất DME

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
Bé Gi¸o dơc vµ §µo t¹o Céng hoµ x· héi chđ nghÜa ViƯt Nam
Trêng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi §éc lËp – Tù do – H¹nh phóc
********
NHIƯM Vơ THIÕT KÕ §å ¸N TèT NGHIƯP
Họ và tên: Tô Đình Sơn
Khoá học: Hoá dầu QN. K46 Khoa: Công nghệ hoá học
Ngành học: Công nghệ hữu cơ – Hoá dầu
1. Đầu đề thiết kế:
Thiết kế phân xưởng sản xuất Dimetyl ete(DME)
Năng suất 100.000 tấn/năm.
2. Nội dung phần thuyết minh và tính toán:
*Tổng quan lý thuyết về nguyên liệu và sản phẩm
*Công nghệ của quá trình tổng hợp DME
*Tính toán công nghệ
* Tính xây dựng và kinh tế
*An toàn lao động
3. Các bản vẽ(Ghi rõ các loại bản vẽ)
01 Dây chuyền công nghệ sản xuất (Khổ A
0
)
01 Thiết bò chính (Khổ A
1
)
01 Mặt bằng phân xưởng (KhổA
0
)
4. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:
5. Ngày hoàn thành thiết kế:
6. Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thò Minh Hiền.
Ngày tháng năm 2006 Cán bộ hướng dẫn

Chủ nhiệm bộ môn (ký và ghi rõ họ tên)
(ký và ghi rõ họ tên) PGS.TS Nguyễn Thò Minh Hiền

Kết quả điểm đánh giá
Quá trình thiết kế: Sinh viên đã hoàn thành
Điểm duyệt : Ngày tháng năm 2006
Bản vẽ thiết kế :
Ngày tháng năm 2006
Chủ tòch hội đồng Tô Đình Sơn
Tô Đình Sơn 1 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
Mơc lơc
Më ®Çu 4
PhÇn 1. Tỉng quan lý thut
Ch¬ng I. giíi thiƯu vỊ s¶n phÈm vµ nguyªn liƯu
I. Giíi thiƯu chung vỊ DME 5
I.1. TÝnh chÊt vËt lý 6
I.2. TÝnh chÊt ho¸ häc 7
I.3. C¸c ®Ỉc trng cđa DME 7
I.4. øng dơng cđa DME 8
II. Giíi thiƯu khÝ tỉng hỵp 10
II.1. TÝnh chÊt cđa H
2
… 10
II.1.1. TÝnh chÊt vËt lý 10…
II.1.2. TÝnh chÊt ho¸ häc 10
II.2. TÝnh chÊt cđa CO 11
II.2.1. TÝnh chÊt vËt lý 11
II.2.2. TÝnh chÊt ho¸ häc 11
III. Giíi thiƯu vỊ methanol 12

Ch¬nG ii. S¬ lỵc vỊ khÝ tù nhiªn vµ c«ng nghƯ
chun ho¸ khÝ tù nhiªn thµnh khÝ tỉng hỵp
I. Giíi thiƯu vỊ khÝ tù nhiªn 13
II. C¸c ph¬ng ph¸p s¶n xt khÝ tỉng hỵp 14
III. C«ng nghƯ chun ho¸ khÝ tù nhiªn thµnh khÝ tỉng hỵp 14
III.1. C¬ chÕ cđa qu¸ tr×nh 14
III.2. C¸c c«ng nghƯ s¶n xt 15
IV. Qu¸ tr×nh lµm s¹ch khÝ tỉng hỵp 17
Chuong iii. C«ng nghƯ s¶n xt DME
I. C¬ së ho¸ lý cđa qu¸ tr×nh 18
I.1. Ph¬ng ph¸p cỉ ®iĨn 18
I.2. Ph¬ng ph¸p hiƯn ®¹i 19
II. Nguyªn liƯu tỉng hỵp DME 21
III. Ph©n tÝch, so s¸nh, lùa chän chÕ ®é c«ng nghƯ 21
Tô Đình Sơn 2 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
III.1. S¶n xt trong pha láng 22
III.2. S¶n xt trong pha khÝ 22
III.3. Lùa chän xóc t¸c 23
III.4. C«ng nghƯ s¶n xt DME 24
PhÇn 2. tÝnh to¸n c©n b»ng c«ng nghƯ
Ch¬ng i. tÝnh cho thiÕt bÞ chun ho¸ khÝ tù nhiªn
I. TÝnh c©n b»ng cho thiÕt bÞ chun ho¸ 26
II. C¸c sè liƯu c©n b»ng 32
Ch¬ng ii. tÝnh to¸n c©n b»ng cho thiÕt bÞ chÝnh
I. TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho thiÕt bÞ tỉng hỵp DME… 33
I.1. C¸c ph¶n øng x¶y ra trong thiÕt bÞ tỉng hỵp 33
I.2. TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho thiÕt bÞ tỉng hỵp DME 34
II. TÝnh c©n b»ng nhiƯt lỵng cho thiÕt bÞ tỉng h¬p DME 36
II.1. TÝnh lỵng nhiƯt vµo thiÕt bÞ ph¶n øng 36

II.2. TÝnh lỵng nhiƯt ra khái thiÕt bÞ ph¶n øng 39
Ch¬ng iii. TÝnh to¸n c«ng nghƯ
I. TÝnh to¸n kÝch thíc cho thiÕt bÞ chÝnh 42
I.1. TÝnh thĨ tÝch cÊp xóc t¸c 43
I.2. TÝnh ®êng kÝnh vµ chiỊu cao cđa thiÕt bÞ ph¶n øng 44
I.3. TÝnh chiỊu dµy cđa thiÕt bÞ ph¶n øng
Ch¬ng iv. tÝnh thiÕt bÞ s¶n xt khÝ tỉng hỵp
I. TÝnh thiÕt kÕ lß reforming h¬i níc 50
II. TÝnh c¸c th«ng sè cđa èng reforming h¬i níc 51
PhÇn 3. phÇn x©y dùng
A. Chän ®Þa ®iĨm
I. Nh÷ng c¬ së ®Ĩ x¸c ®Þnh ®Þa ®iĨm x©y dùng 53……
II.C¸c u tè ®èi víi ®Þa ®iĨm x©y dùng 54
III. §Ỉc ®iĨm cđa ®Þa ®iĨm x©y dùng 55
B. C¸c nguyªn t¾c khi thiÕt kÕ x©y dùng 56
C. Bè trÝ mỈt b»ng nhµ m¸y 57
I. §Ỉc ®iĨm cđa d©y chun s¶n xt 57
II. MỈt b»ng cđa ph©n xëng 57…
Tô Đình Sơn 3 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
PhÇn 4. tÝnh to¸n kinh tÕ
I. C¸c lo¹i chi phÝ 59
II. X¸c ®Þnh kÕt qu¶ cđa ph¬ng ¸n kü tht 62
PhÇn 5. an toµn lao ®éng
I. An toµn lao ®éng 64
II. C«ng t¸c vƯ sinh lao ®éng 65
KÕt ln 67
Tô Đình Sơn 4 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
Më §Çu

§Ĩ ®¸p øng ®ỵc nh÷ng mơc tiªu c«ng nghiƯp hãa, hiƯn ®¹i hãa ®Êt níc
trong thêi kú khoa häc kü tht ph¸t triĨn m¹nh mÏ nh hiƯn nay, th× chóng ta
ph¶i ®¸p øng mét nhu cÇu rÊt lín vỊ nguyªn liƯu, nhiªn liƯu cho qu¸ tr×nh ph¸t
triĨn c«ng nghiƯp vµ kinh tÕ.
Ngµnh c«ng nghiƯp hãa häc nãi riªng ®ãng mét vai trß quan träng trong
nỊn kinh tÕ qc d©n, mµ ®Ỉc biƯt lµ ngµnh c«ng nghiƯp tỉng hỵp h÷u c¬. Ngµnh
nµy ®· t¹o ra rÊt nhiỊu s¶n phÈm hãa häc, còng nh c¸c ngn nguyªn liƯu, nhiªn
liƯu ®¸p øng ®ỵc nhu cÇu tiªu dïng cđa c¸ nh©n vµ x· héi, nh»m thóc ®Èy sù
ph¸t triĨn cđa ®Êt níc.
Mét trong nh÷ng s¶n phÈm quan träng cđa ngµnh c«ng nghiƯp tỉng hỵp
h÷u c¬ ®ã lµ dimethyl ether(DME). §©y lµ lo¹i s¶n phÈm ®ỵc tỉng hỵp tõ rÊt l©u
vµ cã nhiỊu øng dơng trong ®êi sèng. DME ®ỵc sư dơng nh lµ ngn nguyªn
liƯu ®Ĩ s¶n xt dimethyl sulfate, axit axetic, olefin, lµm nhiªn liƯu ph¶n lùc,
dung m«i h÷u c¬, thc nhm, t¸c nh©n l¹nh vµ ®Ỉc biƯt lµ lµm nhiªn liƯu. Mét
tÝnh n¨ng nỉi tréi cđa DME lµ nã cã thĨ lµm nhiªn liƯu cho ®éng c¬, thay thÕ
cho nhiªn liƯu ®éng c¬ diezel, gi¶m ®ỵc sù « nhiƠm m«i trêng. Theo c¸c chuyªn
gia th× trong thÕ kû XXI, DME sÏ trë thµnh mét d¹ng nhiªn liƯu phỉ biÕn trªn
thÕ giíi.
Ngn nguyªn liƯu ®Ĩ s¶n xt DME rÊt phong phó, cã thĨ ®i tõ khÝ tỉng
hỵp, tõ khÝ tù nhiªn, tõ methanol, tõ dÇu nỈng phÕ th¶i hc khÝ metan
DME cã thĨ ®ỵc s¶n xt tõ nhiỊu ph¬ng ph¸p kh¸c nhau, nhng ®Ỉc biƯt
ph¶i kÕ ®Õn ph¬ng ph¸p tỉng hỵp trùc tiÕp DME tõ khÝ tỉng hỵp. Ph ¬ng ph¸p
nµy chØ thùc hiƯn trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y nhê nh÷ng thµnh tùu ®· ®¹t ®ỵc
trong lÜnh vùc vỊ c¸c chÊt xóc t¸c. §©y lµ ph¬ng ph¸p rÊt kh¶ thi do cã ®ỵc c«ng
nghƯ tỉng hỵp trùc tiÕp cđa hai h·ng ë Ch©u ¢u lµ Topsoe Haldor vµ Air
Product, ngoµi ra cßn cã c«ng nghƯ s¶n xt cđa h·ng JPE(NhËt), c¸c c«ng nghƯ
nµy cã thĨ cho hiƯu st thu håi DME cao tõ ngn nguyªn liƯu rÊt phỉ biÕn, cã
kh¶ n¨ng ®¸p øng ®ỵc lỵng nhu cÇu DME trªn thÞ trêng.
Tô Đình Sơn 5 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME

PHẦN 1:TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VÀ NGUYÊN LIỆU
l. Giới thiệu chung về Dimethyl ether:
Dimethyl ether(DME) là một ete béo và đơn giản nhất trong các loại
ether.DME cã công thức phân tử là CH
3
-O-CH
3.
Trong một thời gian dài DME được sản xuất trong công nghiệp từ sản
phẩm phụ của quá trình sản xuất methanol áp suất cao, trong quá trình đó thì
khoảng 3-5% DME tạo thành.Về sau này công nghệ áp suất cao này được
thay thế bằng quá trình sản xuất thấp,ngoài ra DME còn có thể thu được tinh
khiết trong quá trình chưng luyện methanol thô.Trong các phương pháp sản
xuất này thì phương pháp sản xuất của hãng Lurgi và ICI tương đối hoàn
thiện, nó được thay thế hầu hết tất cả các phương pháp sản xuất áp suất cao
kể từ năm 1980.Trong quá trình sản xuất methanol áp suất thấp với các điều
kiện mềm hơn như: chi phí, đầu tư,…nhưng sản lượng DME tạo ra chỉ là một
lượng rất nhỏ .
Trong những năm 1980, các loại xúc tác đặt biệt nhằm tổng hợp DME
đã được phát triển. Việâc sản xuất DME từ methanol với sự có mặt của xúc tác
axít trong phòng thí nghiệm đã được biết đến trong nhiều năm. Phần lớn các
phương pháp đã được thảo luận dựa trên các cơ sở khoa học. Ví dụ: các ete
béo đã đươc tạo ra bởi các quá trình gia nhiệt rượu với sự có măt của ZnCl
2
.
có một số loại xúc tác khác phù hợp là FeCl
3
, CuSO
4
, CuCl

2
, MnCl
2
, AlCl
3
,
Al
2
(SO
4
)
3
……Trong đó Al
2
O
3
, Al
2
O
3.
SiO
2
là loại xúc tác quan trọng nhất được
sử dụng trong công nghiệp. Xúc tác này đã đáp ứng được độ chuyển hoá của
nguyên liệu methanol tạo sản phẩm DME nhưng sản lượng DME này vẫn
chưa đáp ứng được nhu cầu của thò trường.
Phương pháp tổng hợp trực tiếp DME chỉ mới thực hiện trong những
năm gần đây nhờ những thành tựu đạt được trong lónh vực về các chất xúc
tác. Phương pháp này cho phép giảm giá thành sản xuất DME và khả năng sử
dụng DME thay thế cho nhiên liệu truyền thống như nhiên liệu cho dộng cơ

diezel,….sẽ trở thành hiện thực, vµ trong tương lai nó sẽ ®em lại lợi ích đáng
kể cho nhiều lónh vực khác nhau. Các nhà khoa học ®· tìm ra loại xúc t¸c ®Ĩ
tổng hợp DME từ khí tổng hợp (H
2
và CO) và(H
2
và CO
2
), đây là loại xúc tác
Tô Đình Sơn 6 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
lưỡng chức năng CuO-ZnO-Al
2
O
3
/
γ
-Al
2
O
3
và CuO-ZnO-Al
2
O
3
/NaHZSM5
xúc tác này cho phép sản xuất một lượng lớn DME từ khí tổng hợp.
Tại Nhật Bản chương trình sản xuất DME từ khí tổng hợp với qui mô
lớn đã được thực hiện. Nhật Bản đang gấp rút thực hiện chương trình DME
như là một trong những giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và đa dạng

hoá các nguồn năng lượng góp phần tăng cường an ninh năng lượng. Một số
nhà máy đã đi vào hoạt động đặc biệt là các nhà máy của hai hãng Topsoe
Haldor và JPE.
l.1. Tính chất vật lí
DME là một chất khí không độc, không màu, không mùi ở điều kiện áp
suất khí quyển và nhiệt độ phòng. DME có nhiệt độ sôi -24,8
0
C nên trong
điều kiện thường nó tồn tại ở dạng khí, nhưng dễ hoá lỏng. p suất hoá lỏng
ở 20
0
C là 0,5 Mpa, còn ở 38
0
C là 0,6 Mpa.
Bảng 1. Tính chất vật lí của DME.
M
r
46,07
Nhiệt độ sôi ở 0,1 Mpa -24,8
0
C
Nhiệt độ nóng chảy ở 0,1 MPa -141
0
C
p suất kết tinh 5,28 MPa(52,84bar)
Nhiệt độ kết tinh 400,29 K(127,7
0
C)
Tỷ trọng dạng tinh thể 269,9 Kg/m
3

Nhiệt cháy( dạng khí) 31,75 MJ/Kg
Nhiệt tạo thành -183 KJ/mol
Nhiệt dung riêng(-24
0
C) 2,26 KJ.Kg
-1
.K
-1
Nhiệt hoá hơi(-20
0
C) 410,2 KJ/Kg
Nhiệt độ tự bốc cháy 235
0
C
Giới hạn nổ 3÷17% thể tích trong không khí
Nhiệt độ chớp cháy -41
0
C
Tỷ trọng so với không khí 1,59
Sức căng bề mặt( dạng lỏng) 0,0125 N/m


Tô Đình Sơn 7 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
Bảng 2. Tính chất khác của DME.
Tỷ trọng (kg/m
3
) Độ hòa tan trong nước(wt%) Độ nhớt(mPa.s)
20
0

C 50
0
C 20
0
C(1bar) 20
0
C(4,8bar) Khí lỏng
668,3 668,3 5,7 36 0,0091 0,11
Bảng 3. Tỷ trọng của DME lỏng theo nhiệt độ
T,
0
C 10 20 30 40 50 60 70 80
D,kg/m
3
682 666 649 631 612 593 573 552
Bảng 4. p suất hơi của DME
T,
0
C -20 -10 0 10 20 50
Đo trực tiếp(Mpa) 0,124 0,184 0,266 0,375 0,512 1,149
Theotính toán(Mpa) 0,114 0,185 0,267 0,374 0,512 1,152
DME có khả năng hoà tan được hầu hết các hợp chất có cực và không
cực và ngược lại, hầu hết các chất có cực và không có cực cũng hoà tan tốt
trong DME. Nó hoà tan tốt trong nước(76g trong 1 lít nước tại 18
0
C)
I.2. Tính chất hoá học của DME
Không giống hầu hết với các ete khác, DME không dễ bò oxy hoá, đó là
lí do quan trọng nhất của DME trong việc ứng dụng trong công nghiệp. Phần
lớn các nghiên cứu đã chỉ ra rằng DME bền vững với oxy không khí và không

tạo thành peroxit.
I.2.1. DME có thể chuyển đổi thành dimethyl sulphat bởi SO
3
SO
3
+ CH
3
-O-CH
3
—> (CH
3
)
2
SO
4
I.2.2. Khi có mặt của CoI
2
DME phản ứng với CO và H
2
O tạo thành
CH
3
COOH
CH
3
-O-CH
3
+ CO + H
2
O —> 2CH

3
COOH
I.2.3. Phản ứng giữa DME với H
2
S khi có mặt của xúc tác, ví dụ wonfram
sunfit tạo thành dimethyl sulphat
CH
3
-O-CH
3
+ H
2
S —> CH
3
-S-CH
3
+ H
2
O
I.2.4. Từ dimetyl ether cũng có thể tạo các hydrocacbon không no, chẳng
hạn như các olêfin trong sự có mặt của xúc tác zeolit
CH
3
-O-CH
3
—> H
2
C=CH
2
+ H

2
O
Tô Đình Sơn 8 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
I.2.5. Các xúc tác nghiên cứu nhằm chuyển đổi DME thành fomandehyt
cũng đã được quan tâm và sẽ được thực hiện

CH
3
-O-CH
3
+ O
2
—> 2CH
2
O + H
2
O
I.3. Các đặc trưng của DME
I.3.1. Đối với môi trường
DME là một khí cháy, có khả năng dễ bắt lửa cao, DME khi cháy có
thể dập tắt bằng nước bọt, cacbondioxit, và bằng bột hoá học khô. Do đó
nhiều thiết bò cứu hoả có thể được sử dụng như class C (được sử dụng ở Châu
u), Class B (được sử dụng ở Mỹ). Và khi bảo quản các bình đựng DME cần
phải được làm lạnh.
Mặc dầu DME có thể hoà tan trong nước và bò sinh vật phân hủy dễ
dàng, nhưng không được để lượng lớn hợp chất này đi vào hệ thống nước thải
vì hơi của nó có thể tạo thành một hỗn hợp nổ trên bề mặt nước.
I.3.2. Chất lượng DME
DME trên thò trường được chia làm hai loại:

1. DME chứa tới 0,05% methanol và tạp chất; DME này có mùi rõ rệt.
2. DME có độ tinh khiết cao không chứa S và các tạp chất khác, DME
mà không có mùi và được sử dụng trong công nghiệp sol khí.
Metanol chứa không quá 10mg/kg theo tiêu chuẩn này. Độ tinh khiết
của DME được kiểm đònh bằng máy phân tích GC. Lượng dầu và tro được đo
bằng phương pháp hoá hơi và đốt cháy đặc biệt
I.3.3. Lưu trữ và vận chuyển
DME thường được lưu trữ và vận chuyển dưới áp suất cao P =10bar .
DME có thể được vận chuyển trên các thùng bể chứa bằng đường sắt, các xe
tải hạng nặng, các xe container. Vận chuyển trên biển thì các thùng chứa này
phải đạt tiêu chuẩn ISO.
Khi vận chuyển bằng đường bộ hay đường thuỷ thì đều phải tuân theo
nguyên tắc: GGVS/ADR, GGVE/R1D, Class 2, no.2F; AND/ADNR Class2,
no.2F; UNno.1033; IMDG code( amendment 20-82), Class2.1, p.2052.
I.3.4. Độc tính
Tô Đình Sơn 9 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
DME tinh khiết không độc. Những thử nghiệm đã chỉ ra rằng tiếp xúc
với DME ở môi trường với nồng độ lên tới 20000 ppm(2% thể tích trong
không khí) qua đường hô hấp trong thời gian 8 tháng cũng không dẫn tới tử
vong. Khi tiếp xúc DME cũng không kích ứng da.
I.4. Ứng dụng của DME.
Môt thời gian dài trong công nghiệp chỉ sử dụng DME để sản xuất
dimethyl sulphat bằng cách xử lý DME với SO
3
. Dimethyl sulphat được sử
dụng làm tác nhân metyl hoá. Tại Tây u năm 1986 có 20000 tấn DME được
sản xuất, trong đó có 9000 tấn DME được dùng sản xuất dimethylsulphat.
Đến năm 1998 thì đã có 50000 ngàn tấn DME được sản xuất và có khoảng
15000 tấn được dùng để sản xuất dimethyl sulphat.

DME có thể sử dụng làm nhiên liệu phản lực an toàn. Không độc và dễ
bốc cháy ở nhiệt độ thấp. Chính điều này đã làm tăng giá trò thương mại của
DME trong những năm 1980. Trong năm này ở Tây u đã dùng
10000÷11000 tấn để làm nhiên liệu phản lực. Và đến năm 1998 ở Tây Ââu đã
dùng tới 35000 tấn để làm nhiên liệu phản lực.
Ngày nay DME được xem như là nguyên liệu thay thế cho nguyên liệu
của động cơ diezel. So với nhiên liệu diezel từ dầu mỏ thì DME có nhiều tính
năng vượt trội hơn:
• DME có chỉ số xetan cao hơn (55÷60 so với 40÷45)
• Nhiệt độ tự bắt cháy thấp hơn (23,5
0
C so với 25
0
C)
• DME dễ oxy hoá hơn, ở dạng khí nó dễ tạo hỗn hợp đồng đều với
không khí nên khi cháy quá trình xảy ra hoàn toàn.
• Khí thải không gây ô nhiễm môi trường, không có mụi than, hàm
lượng Nitơ oxyt thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn cho phép. Nói chung
khí thải từ đốt cháy DME không đòi hỏi phải làm sạch, làm giảm
lượng khí thải NO
x
. Không gây ô nhiễm bởi Lưu huỳnh oxyt.
Theo đánh giá của các chuyên gia khi sử dụng DME làm nhiên liệu, các
phương tiện giao thông vận tải không gặïp trở ngại về nguyên tắc nào. Theo
các nhà nghiên cứu Nhật Bản thì khi sử dụng DME làm nhiên liệu cho động
cơ tuốc bin khí, thì hiệu quả kinh tế lớn hơn sử dụng nén khí.
Tô Đình Sơn 10 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
Đồng thời từ DME có thể thu được xăng có chất lượng cao qua hai phản
ứng là hydrat hoá thành etylen và phản ứng oligome hoá etylen thành

hydrocacbon lỏng tức là xăng. Theo các nhà nghiên cứu của Nga quá trình đó
có thể xảy ra trong một thiết bò phản ứng hay trong hai thiết bò phản ứng nối
tiếp nhau. Xăng thu được theo con đường trên là rất tốt: chỉ số octan 92÷93,
hàm lượng benzen 0,04%, hàm lượng iso parafin gần 70%, hydrocacbon
không no 1% không có durol và iso durol.
Do khả năng làm nhiên liệu lí tưởng như thế, nên hiện nay DME đang
được đầu tư và triển vọng phatù triển sản xuất ở qui mô lớn và đang kích thích
những nổ lực lớn trong nghiên cứu để tăng hiệu quả sử dụng và sử dụng, nhất
là nghiên cứu và xúc tác.
Ngoài ra DME còn có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp đời sống
như:
• DME có thể tan trong nước và hoà tan được nhiều chất vì thế nó được
dùng làm dung môi hữu cơ.
• Phản ứng giữa DME với CO và H
2
O có thể được dùng sản xuất
CH
3
COOH với qui mô lớn. Phản ứng này được thay vì phản ứng giưã
CH
3
OH với CO vì nó chỉ xảy ra qua một giai đoạn. Phản ứng sử dụng
là các kim loại nhóm 8 thay thế cho các xúc tác axit phân cực.
• Sử dụng DME đểâû sản xuất các olefin, đặc biệt trong đó là các etylen,
propen, buten trong sự có mặt của xúc tác zeolit. Sử dụng xúc tác
ZSM_5 với sự thay đổi tỉ lệ SiO
2
/Al
2
O

3
.
• DME ứng dụng trong công nghiệp sơn phun, trong bình xòt tóc, làm
mát không khí, trong công nghiệp phun tự động,trong các loại phun
thuốc trừ sâu và trong sản xuất tác nhân dimethyl sulphát tinh khiết
cao.
• DME cũng được sử dụng trong công nghiệp nhuộm và các loại lónh vực
công nghiệp hoá học khác như là dung môi cho quá trình trích li.
• DME cũng đươc sử dung thành công trong lónhvực tác nhân lạnh. DME
ít độc và có thể dùng thay cho freon trong máy lạnh hay dùng để sản
xuất sol khí. Nó không gây “hiệu ứng nhà kính”.
II. Giới thiệu khí tổng hợp (H
2
, CO)
Tô Đình Sơn 11 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
II.1. Tính chất của H
2
II.1.1 Tính chất vật lí
Ở điều kiện thường H
2
là các chất khí gồm có các phân tử 2 nguyên tử
hidrô. Đó là chất khí không màu, không mùi, không vò, nhẹ hơn không khí
gần 14,5 lần (d
H2/KK
=2/29). Hydro là khí nhẹ nhất so với các khí khác nên
khuếch tán nhanh nhất. Nó là chất khí dẫn nhiệt tốt. Ở nhiệt độ cao hydro có
thể khuếch tán qua kim loại. Phân tử hro có momen lưỡng cực bằng O,
kích thước nhỏ,nên nó có nhiệt độ nóng chảy ( -259.1
0

C)và nhiệt độ sôi (
-252.6
0
C), nó rất ít tan trong nước và các dung môi hưu cơ.
II.1.2. Tính chất hoá học
a. Tính bền nhiệt của Hro
Phân tử Hro rất bền nó chỉ bắt đầu phân huỷ thành nguyên tử ở nhiệt
độ khoảng 2000
0
K theo phản ứng.
H
2
2H
t
0



423
298
=∆H
(KJ)
Ở áp suất và 2000
o
K sự phân hủy thành phân tử ở nhiệt độ này khoảng
0.1 % còn ở 5000
o
K là 95 %. Do tính bền nhiệt nên Hro ít hoạt động ở
nhiệt độ thường, trừ một sốù trường hợp khi có mặt của xúc tác.
b. Tính khử của Hro

Ở nhiệt độ thường vắng mặt chất xúc tác Hydro hầu như chỉ phản ứng
với Flo tạo thành HF. Hçn hợp cùng thể tích Hydro với Flo nổ ngay ở nhiệt
độ thường.
Ở nhiệt độ cao Hydro có thể chiếm Oxy của nhiều hợp chất, nhất là
Oxyt kim loại:
H
2(K)
+ CuO
(R)
—> Cu
(R)
+ H
2
O
(K)
Phản ứng khử Oxyt kim loại bằng Hydro thường được để điều chế một
số kim loại như Mo,W … Hydro cũng cháy trong khí quyển Clo tạo HCl, đây
là một phương pháp điều chế Axit Clohidríc trong công ngiệp. Hydro chỉ
phản ứng với Brom, Iot, Lưu huỳnh ở nhiệt độ cao. Phản ứng giữa Hydro và
Nitơ được dùng trong công nghiệp tổng hợp Amoniac. Phản ứng này thực
hiện ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có mặt của chất xúc tác.
Tô Đình Sơn 12 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
c.Tính Oxihoá của Hydro.
Khi cho một dòng khí Hydro đi qua kim loại kiềm hoặc kiềm thổ ở nhiệt
độ cao sẽ thu được Hydrua chứa anion H
-
2Na+ H
2
—> 2NaH ( ở nhiệt độ gần 400

0
C)
II.2 Tính chất của CO
II.2.1. Tính chất vật lí
Cacbon Oxyt (CO) là chất khí không màu,không mùi, khó hoá lỏng ở
nhiệt độ t
nc
=-205,1
0
C, nhiệt độ sôi =-191,5
0
C tan ít trong nước rất bền với
nhiệt độ, chỉ tham gia phản ứng ở nhiệt độ cao, Cacbon Oxyt là chất khí độc,
ở nhiệt độ thường CO ít hoạt động, các phản ứng ở nhiệt độ cao.
II.2.2 Tính chất hoá học
a.Phản ứng với Oxy
Ở nhiệt độ thường, CO không phản ứng với Oxy nhưng nó cháy trong
không khí ở nhiệt độ 700
0
C
CO
(K)
+1/2O
2
—> CO
2(K)

∆
H
0

298
=-283KJ
Phản ứng toả nhiệt mạnh nên CO được dùng làm nhiên liệu.
b.Phản ứng với Clo
Khi có ánh sáng của mặt trời với than hoạt tính xúc tác,CO tác dụng với
Clo tạo thành Photgen COCl
2
CO + Cl
2
—> COCl
2
(có tác dụng của ánh sáng)
Photgen cực kì độc, photgen là sản phẩm công nghiệp quan trọng
được dùng để sản xuất nhiều chất vô cơ và hữu cơ.
c.Phản ứng với Hydro
Phản ứng dưới sự có mặt của ZnO được hoạt hoá bằng Cu ở khoảng
250
0
C và áp suất 50 atm sẽ tạo ra Methanol
CO + 2H
2
—> CH
3
OH (250
0
C, 50 atm)
d.Tác dụng với kim loại tạo thành Cacbonyl kim loại
4CO + Ni—> Ni(CO)
4
(

≈
70
0
C)
Niken tetra cacbonyl Ni(CO)
4
là chất lỏng không màu, dễbay hơi, phân
huỷ ở nhiệt độ 180
0
C cho Ni tinh khiết.
e.Phản ứng chuyển hoá CO thành CO
2
bằng hơi nước
CO + H
2
O
⇔
CO
2
+ H
2
O
Tô Đình Sơn 13 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
f.Phản ứng Metan hoá
CO + 3H
2

⇔
CH

4
+ H
2
O
III.Giới thiệu về nguyên liệu Methanol(CH
3
OH)
III.1. Tính chất vật lí của Methanol.
Methanol là chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng tương tự etanol,
trung tính tan tốt trong rượu, este, nước và hầu hết các dung môi hữu cơ khác,
nó ít hoà tan trong chất béo và dẻo bởi tính phân cực của nó. Ngoài ra,
methanol còn hoà tan rất nhiều hợp chất hữu cơ và các loại muối khác.
Methanol là chất dễ cháy và rất độc với một lượng nhỏ (khoảng 10ml)
cũng có thể làm mù mắt với một lượng lớn có thể dẩn đến tử vong.
III.2. Tính chất hoá học của Methanol.
Methanol là một rượu no đơn chức. Đặc trưng cho loại hợp chất này là
khả năng phản ứng được quyết đònh bởi nhóm chức (-OH), các phản ứng
Methanol 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). Vì Oxy có độ âm điện lớn hơn
Cacbon và Hydro nên các liên kết (C-O) và (O-H) phân cực mạnh về phía
Oxy .
III.2.1. Tính Axit, phản ứng tạo muối.
Methanol luôn thể hiện tính chất của một Axit yếu, nó phân li yếu hơn
cả nước do gốc akyl có hiệu ứng +I. Hiệu ứng này làm giảm sự phân cực của
liên kết O-H. khi thay thế nguyên tử Hydro H trong nhóm –CH
3
của Metanol
cũng thay đổi.
Methanol có tính Axit yếu tác dụng được với kim loại kiềm ví dụ như:
CH

3
OH + Na—> CH
3
ONa + 1/2H
2
III.2.2. Phản ứng tạo Ete và Este
 Tạo ete: Methanol có thể phân huỷ khi có mặt của H
2
SO
4
đặc sẽ tạo
thành ete như 2CH
3
OH—> CH
3
-O-CH
3
+ H
2
O (xúc tác Axit sunphuaric)
 Tạo este: Methanol phản ứng với Axit cacbxylíc, xúc tác H
2
SO
4
tạo
este. CH
3
OH + COOH—> CH
3
COOCH

3
+ H
2
O (xúc tác H
2
SO
4
đặc).
III.2.3. Phản ứng tạo thành dẫn xuất halogen
CH
3
OH + HBr CH
3
OBr + H
2
O
Tô Đình Sơn 14 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
Methanol có thể tác dụng với hydro halogen tạo thành metyl
halogenua.

Tô Đình Sơn 15 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
2CH
3
OH C
2
H
2
+ 2H

2
O
Tô Đình Sơn 16 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
III.2.4. Phản ứng Đehydrat hóa tạo thành alken.

Để thực hiện phản ứng trên người ta cho hơi methanol đi qua Al
2
O
3
nung
nóng methanol với axit sufuric đặc.
III.2.5.Phản ứng Đehydro hoá
CH
3
OH HCHO + H
2
Hơi methanol đi qua cột chứa xúc tác đồng(Cu) ở nhiệt độ 300
o
C
sẽ bò tách hydro tạo thành Aldehyt.
III.2.6.Phản ứng Oxy hoá.
Phản ứng Oxyhóa chỉ dùng trong công nghiệp, trong điều kiện phòng thí
nghiệm người ta dùng các chất oxyhóa như KmnO
4
+ H
2
SO
4
hoặc K

2
Cr
2
O
7
+
H
2
SO
4
, khi đó:
CH
3
OH + ½ O
2
HCHO + H
2
O
CH¬NG II: S¬ lỵc vỊ khÝ tù nhiªn vµ c«ng nghƯ chun hãa
khÝ tù nhiªn thµnh khÝ tỉng hỵp
I. Giíi thiƯu vỊ khÝ tù nhiªn
KhÝ tù nhiªn ®ỵc khai th¸c tõ c¸c má khÝ trong lßng ®Êt lµ hçn hỵp c¸c
hydrocacbon cđa d·y metan gåm cã: Metan, etan, propan, Butan ngoµi ra…
trong thµnh phÇn cđa khÝ cßn cã: He, N
2
, C0
2
,

H

2
S…
Metan lµ thµnh phÇn chÝnh trong khÝ tù nhiªn nã chiÕm ®Õn 98% theo thĨ
tÝch.KhÝ tù nhiªn ®ỵc sư dơng chđ u lµ nhiªn liƯu cho c«ng nghiƯp vµ ®êi
sèng, lµm nguyªn liƯu cho c«ng nghƯ tỉng hỵp h÷u c¬, nguyªn liƯu s¶n xt
ph©n ®¹m, s¶n xt etylen, methanol…
Níc ta cã ngn tµi nguyªn khÝ t¬ng ®èi dåi dµo c¸c má nh TiỊn H¶i, tr÷ l-
ỵng kho¶ng 250 tû m
3
, má Lan T©y, Lan §á cã tr÷ lỵng 58 tû m
3
lµ c¬ së cho
chóng ta ph¸t triĨn c«ng nghƯ chÕ biÕn khÝ. Còng nh cung cÊp ngn nhiªn liƯu
cho c«ng nghiƯp.
Tô Đình Sơn 17 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
Ngµy nay tõ khÝ tù nhiªn ngêi ta cã thĨ tỉng hỵp ®ỵc hµng tr¨m s¶n phÈm
kh¸c nhau, phơc vơ ®êi sèng con ngêi vµ ngµnh kinh tÕ kh¸c.
Ngoµi metan c¸c s¶n phÈm kh¸c cđa qu¸ tr×nh chÕ biÕn khÝ còng ®ỵc sư
dơng cho c«ng nghƯ tỉng hỵp ho¸ dÇu nh: etan dïng s¶n xt etylen , PVC…
propan dïng s¶n xt propylen, PVC. PP, izo butan dïng ®iỊu chÕ izo – buten
vµ cao su butyl kh«ng thÊm khÝ, s¶n xt LNG, LPG.
Ngoµi ra, sư dơng khÝ tù nhiªn ®Ĩ tỉng hỵp DME víi quy m« c«ng nghiƯp
lµ ph¬ng ph¸p u viƯt. §Ĩ tỉng hỵp DME tõ khÝ tù nhiªn ph¶i qua c«ng nghƯ
chun ho¸ khÝ tù nhiªn thµnh khÝ tỉng hỵp. KhÝ tỉng hỵp lµ mét trong c¸c
ngn nguyªn liƯu ho¸ häc quan träng nhÊt hiƯn nay. Ban ®Çu khÝ tỉng hỵp chđ
u ®ỵc dïng ®Ĩ tỉng hỵp amoni ®©y lµ mét hỵp chÊt quan träng cã øng dơng
rÊt lín. Trong qu¸ tr×nh tỉng hỵp amoni c¸c nhµ b¸c häc ®· ph¸t hiƯn vµ nghiªn
cøu thµnh c«ng qu¸ tr×nh tỉng hỵp c¸c hỵp chÊt h÷u c¬ chøa oxy trong ®ã cã
methanol.

KhÝ tỉng hỵp lµ hçn hỵp cđa c¸cbon monoxit (C0) vµ hydro (H
2
) víi thµnh
phÇn rÊt ®a d¹ng t theo khÝ tỉng hỵp. Tõ ®ã khÝ tỉng hỵp trë thµnh ngn
nguyªn liƯu kh«ng thĨ thiÕu ®ỵc trong c«ng nghƯ ho¸ häc.
II. C¸c ph¬ng ph¸p s¶n xt khÝ tỉng hỵp
KhÝ tỉng hỵp cã thĨ s¶n xt tõ nhiỊu ngn nguyªn liƯu kh¸c nhau, theo
nhiỊu ph¬ng ph¸p s¶n xt kh¸c nhau. Ngn nguyªn liƯu ®Ĩ s¶n xt khÝ tỉng
hỵp cã thĨ lµ r¾n hay khÝ, th«ng thêng ngêi ta s¶n xt khÝ tỉng hỵp theo c¸c
con ®êng sau.
- §i tõ than cèc
C + H
2
0 →C0 + H
2
– 28,6 Kcal
C + 2H
2
0 →C0 + 2H
2
– 19 Kcal
- §i tõ hydro cacbon
III. C«ng nghƯ chun ho¸ khÝ tù nhiªn thµnh khÝ tỉng hỵp
III.1. C¬ chÕ cđa qu¸ tr×nh
Qu¸ tr×nh chun ho¸ khÝ tù nhiªn thµnh khÝ tỉng hỵp ®ßi hái nh÷ng yªu
cÇu kü tht nghiªm ngỈt, t theo mơc ®Ých sư dơng khÝ tỉng hỵp mµ ngêi ta
®iỊu chØnh tû lƯ c¸c cÊu tư chÝnh cđa hçn hỵp cho phï hỵp.
Tô Đình Sơn 18 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
Qu¸ tr×nh chun ho¸ khÝ tù nhiªn thµnh khÝ tỉng hỵp cã 4 ph¶n øng quan

träng sau:
+ Ph¶n øng chun ho¸ b»ng h¬i níc
CH
4
+ H
2
0
C0
+ 3H
2
- 206,8 KJ/mol
+ Ph¶n øng chun ho¸ mét phÇn metan thµnh C0
2
CH
4
+ 2H
2
0
C0
+ 4H
2
- 166,3 KJ/mol
+ Ph¶n øng oxy hãa kh«ng hoµn toµn metan b»ng oxy
CH
4
+ 1/20
2
2C0
+ 2H
2

+ 35,7 KJ/mol
+ Ph¶n øng chun ho¸ kh«
CH
4
+ C0
2
2C0
+ 2H
2
-246 KJ/mol
Ph¶n øng chun ho¸ CH
4
bëi h¬i níc t¹o C0 vµ H
2
lµ ph¶n øng quan träng
nhÊt, cho tû lƯ C0/H
2
thÝch hỵp víi qóa tr×nh tỉng hỵp DME.
III.2. C¸c c«ng nghƯ s¶n xt
Tô Đình Sơn 19 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
III.2.1. C«ng nghƯ chun ho¸ b»ng h¬i níc
C«ng nghƯ cđa h·ng Haldor Topsoe (§an M¹ch) sư dơng dïng ®Ĩ s¶n
xt khÝ tỉng hỵp cho nhiỊu qu¸ tr×nh tỉng hỵp c¸c chÊt nh DME, methanol,
amoniac.
1
2
3
650
0

C
H¬i níc
KhÝ tù nhiªn
KhÝ th¶i
Nhiªn liƯu
927
0
C
KhÝ tỉng hỵp
H×nh 1: S¬ ®å c«ng nghƯ chun ho¸ b»ng h¬i níc
cđa h·ng Haldor Topsoe
1. Th¸p t¸ch lu hnh
2. Th¸p lµm Èm
Tô Đình Sơn 20 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
3. Th¸p chun ho¸
Thut minh ho¹t ®éng cđa c«ng nghƯ
KhÝ tù nhiªn ®ỵc chun ho¸ b»ng h¬i níc trªn xóc t¸c niken ®Ỉt trong c¸c
èng ph¶n øng. ThiÕt kÕ thµnh hµng, ®ỵc ®èt nãng do bøc x¹ nhiƯt tõ thµnh lß.
HƯ thèng ®Çu vµo vµ ra ®ỵc thiÕt kÕ ®Ỉc biƯt ®Ĩ lµm viƯc ë nhiƯt ®é cao, nhiƯt ®é
®Çu vµo cđa thiÕt bÞ chun ho¸ lªn tíi 650
0
C nhiƯt ®é ®Çu ra lµ 927
0
C. Tû lƯ
mol h¬i níc trªn hydrocacbon kho¶ng 1 3,5 t thc vµo mơc ®Ých sư dơng
khÝ tỉng hỵp ë c«ng ®o¹n sau.
III.2.2. Qu¸ tr×nh chun ho¸ cã xóc t¸c autothemic reforming (ATR)
Qu¸ tr×nh nµy dùa trªn c¬ së ph¶n øng gi÷a metan víi oxi vµ h¬i níc. Tiªu
biĨu cho c«ng nghƯ nµy lµ c«ng nghƯ cđa h·ng Howe Baker Engineers.

1
2
4
5
6
KhÝ tù nhiªn
O
2
H¬i níc
CO
2
tn hoµn (kh«ng b¾t bc)
CO
2
thµnh phÈm
H
2
thµnh phÈm
3
Tô Đình Sơn 21 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
H×nh
2:S¬ ®å c«ng nghƯ ATR cđa h·ng Howe Baker Engineers
Thut minh nguyªn t¾c ho¹t ®éng cđa s¬ ®å.
Nguyªn liƯu ®ỵc gia nhiƯt s¬ bé t¹i thiÕt bÞ gia nhiƯt, t¸ch t¹p chÊt chøa lu
hnh sau ®ã hçn hỵp víi h¬i níc vµ C0
2
tn hoµn (nÕu cã hçn hỵp ®ỵc ®a vµo
thiÕt bÞ chun ho¸ xóc t¸c, nã ®ỵc ®èt ch¸y t¹i lng ®èt ë phÝa trªn cđa thiÕt
bÞ, ph¶n øng oxi ho¸ mét phÇn x¶y ra t¹i vïng ch¸y, sau ®ã qua líp xóc t¸c tiÕp

tơc chun ho¸ b»ng h¬i níc. Hçn hỵp khÝ ra khái thiÕt bÞ ATR cã nhiƯt ®é 1000
1100…
0
C.
III.2.3. C«ng nghƯ tỉ hỵp
Khi yªu cÇu ph¶i khèng chÕ chỈt chÏ tû lƯ H
2
/ C0 trong khÝ tỉng hỵp hc
t¨ng ¸p st ®ång thêi tiÕt kiƯm oxy ngêi ta sư dơng qu¸ tr×nh tỉ hỵp gåm cã
thiÕt bÞ chun ho¸ s¬ cÊp vµ thø cÊp. Trong thiÕt bÞ ph¶n øng s¬ cÊp, khÝ tù
nhiªn ®ỵc chun ho¸ b»ng mét dßng h¬i níc nhá sau ®ã nã ®ỵc dÉn vµo thiÕt
bÞ chun ho¸ thø cÊp cã xóc t¸c thùc hiƯn tiÕp qu¸ tr×nh chun ho¸ tù nhiªn
nhê bỉ xung oxy.
KhÝ tỉng hỵp
KhÝ tù nhiªn
H¬i níc
ThiÕt bÞ ph¶n øng s¬ cÊp
ThiÕt bÞ ph¶n øng thø cÊp
Tô Đình Sơn 22 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
¦u ®iĨm cđa qu¸ tr×nh chun ho¸ tỉ hỵp lµ ¸p st cã thĨ t¨ng tõ 3,5 –
4,5 Mpa do sù gi¶m cÊp, dÉn ®Õn gi¶m ®ỵc 50% c«ng st m¸y nÐn so víi qu¸
tr×nh chun ho¸ b»ng h¬i níc.
IV. Qu¸ tr×nh lµm s¹ch khÝ tỉng hỵp
KhÝ tỉng hỵp tríc khi ®em ®i sư dơng cÇn ph¶i lµm s¹ch cÈn thËn v× c¸c
hỵp chÊt cđa lu hnh, c¸c axit lµm háng xóc t¸c. KhÝ CH
4
, C0
2
, N

2
O Tuy kh«ng
¶nh hëng tíi xóc t¸c nhng lµm gi¶m ¸p st riªng phÇn cđa C0 vµ H
2
lµm gi¶m
hiƯu st vµ ph¶i t¨ng thĨ tÝch xóc t¸c. Do ®ã khÝ tỉng hỵp ph¶i b¶o ®¶m yªu
cÇu:
- Lỵng hỵp chÊt chøa lu hnh vµ axit kh«ng qu¸ 0,0028 g/m
3
- Bơi kh«ng qu¸ 0,04 g/m
3
- Lỵng khÝ tr¬ kh«ng qóa 15% nÕu lỵng khÝ tr¬ tõ 20 ®Õn 25% th× s¶n phÈm
ra sÏ xÊu
- Ph¬ng ph¸p lµm s¹ch
Dïng níc rưa bơi vµ nhùa ë tr¹ng th¸i tỉng hỵp, mn lµm s¹ch nh÷ng h¹t
bơi nhá ph¶i dïng thiÕt bÞ läc ®iƯn, sau ®ã tiÕn hµnh t¸ch lu hnh.
Thỉi khÝ tỉng hỵp (cã chøa 100 ÷150 g H
2
S vµ 12 ÷15 g hỵp chÊt h÷u c¬ cã
S trong 100m
3
khÝ ) qua líp Fe(0H)
3
ë nhiƯt ®é thêng.
2 Fe(0H)
3
+ 3H
2
S → Fe
2

S
3
+ 6H
2
0
Dïng kh«ng khÝ t¸i sinh qng s¾t
Fe
2
S
3
+ 3/2 0
2
→ Fe
2
0
3
+ 3S
Tô Đình Sơn 23 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
Sau ®ã lµm s¹ch s¬ bé lỵng H
2
S cßn 0,002 →0,005 g/m
3
vµ lỵng hỵp chÊt l-
u hnh h÷u c¬ cßn 0,1 ÷ 0,2 g/m
3
. KhÝ thu ®ỵc ®em lµm s¹ch lÇn hai chđ u
®Ĩ t¸ch lu hnh h÷u c¬.
Hỵp chÊt lu hnh h÷u c¬ cã trong khÝ tỉng hỵp thêng lµ CS
2

, khi cho ®i
qua líp qng s¾t, CS
2
bÞ hydro ho¸ bëi H
2
0 cã trong khÝ tỉng hỵp
CS
2
+ 4H
2
→ 2H
2
S + CH
4
CS
2
+ 2H
2
→ 2H
2
S + C
Ngoµi ra cã thĨ dïng than ho¹t tÝnh ®Ĩ hÊp thơ H
2
S hay etanolamin 10 ÷
15% ë nhiƯt ®é 30 ÷50
0
C etanolamin t¹o thµnh víi H
2
S mét hỵp chÊt kh«ng
bỊn.

CH¦¥NG III. C¤NG NGHƯ S¶N XT DME.
I. C¬ së ho¸ lý cđa qu¸ tr×nh.
Dimetyl ete(DME) cã c«ng thøc ho¸ häc lµ C
2
H
6
O. DME ®ỵc tỉng hỵp tõ
khÝ cacbon monoxit vµ hydro theo hai ph¬ng ph¸p sau:
I.1. Ph¬ng ph¸p cỉ ®iĨn.
Con ®êng ®¬n gi¶n nhÊt ®Ĩ s¶n xt DME lµ ®i tõ methanol. Methanol cã
thĨ s¶n xt tõ than hay tõ khÝ thiªn nhiªn qua giai ®o¹n s¶n xt khÝ tỉng hỵp.
Trªn thÕ giíi, methanol ®ỵc s¶n xt lỵng lín cì hµng chơc triƯu tÊn/n¨m. Níc
ta còng ®· cã dù ¸n x©y dùng c¬ së s¶n xt methanol cì h¬n 60 v¹n tÊn/n¨m tõ
khÝ thiªn nhiªn. Ngµy nay c«ng nghƯ s¶n xt DME tõ methanol ®· ®ỵc øng
dơng trong c«ng nghiƯp. Xóc t¸c cho qu¸ tr×nh dehydrat ho¸ methanol thµnh
DME lµ nh«m oxit.
Qu¸ tr×nh nµy gåm hai giai ®o¹n.
* Tỉng hỵp methanol tõ khÝ tỉng hỵp trªn xóc t¸c CuO/ZnO/Al
2
O
3
CO + H
2
CH
3
OH
Obj107
-90,77 KJ/mol

CO

2
+ 3H
2
CH
3
OH + H
2
O
Obj108
-49,16 KJ/mol
*Dehydrat rỵu methanol trªn xóc t¸c
γ
-Al
2
O
3
Tô Đình Sơn 24 Lớp hóa dầu QN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất DME
2CH
3
OH CH
3
-O-CH
3
+ H
2
O
I.2. .Ph¬ng ph¸p hiƯn ®¹i
§©y lµ ph¬ng ph¸p tỉng hỵp trùc tiÕp cho hiƯu st chun ho¸ vµ thu håi
s¶n phÈm cao.

Qu¸ tr×nh tỉng hỵp metanol trong c«ng nghiƯp cã hiƯu qu¶ nhÊt lµ ®ỵc tiÕn
hµnh trªn xóc t¸c oxit hçn hỵp Cu-Zn-Al ë nhiƯt ®é kho¶ng 220-280
o
C vµ ¸p
st 5-10 MPa. Khi trong líp xóc t¸c cã mỈt c¶ xóc t¸c cã kh¶ n¨ng tỉng hỵp
methanol vµ xóc t¸c dehydrat ho¸, th× methanol t¹o thµnh cã thĨ chun ho¸ tiÕp
theo thµnh DME. Nh vËy lµ tõ khÝ tỉng hỵp, trong cïng mét hƯ thiÕt bÞ, trªn
cïng mét líp xóc t¸c cã thĨ tỉng hỵp trùc tiÕp DME. C«ng nghƯ tỉng hỵp DME
trùc tiÕp tõ khÝ tỉng hỵp gÇn t¬ng tù nh c«ng nghƯ tỉng hỵp metanol, nhng gi¸
thµnh DME thÊp h¬n gi¸ thµnh metanol kho¶ng 5-10%. Ph¬ng ph¸p tỉng hỵp
trùc tiÕp míi nµy chØ ®ỵc nghiªn cøu trong vßng h¬n mêi n¨m trë l¹i ®©y, nã cho
phÐp ®iỊu chÕ DME trùc tiÕp tõ cacbon monoxit vµ hydro trªn nh÷ng lo¹i xóc
t¸c ®Ỉc biƯt. HiƯn t¹i 2 h·ng Air Product and Topsoe Haldor(EU) vµ JPE(NhËt
B¶n) víi quy tr×nh ph¶n øng vµ c«ng nghƯ hiƯn ®¹i riªng cđa m×nh ®ang ®i ®Çu
trong ph¬ng ph¸p tỉng hỵp míi nµy.
3CO + 3H
2
CH
3
–O–CH
3
+ CO
2
(JPE)
2CO + 4H
2
CH
3
–O–CH
3

+ H
2
O
(Topsoe Haldor)
Qu¸ tr×nh tỉng hỵp DME trùc tiÕp tõ khÝ tỉng hỵp bao gåm 2 bíc ®ã lµ
tỉng hỵp methanol vµ tiÕp theo lµ dehydrat ho¸ methanol trong cïng mét thiÕt
bÞ. Thùc tÕ cã 3 ph¶n øng x¶y ra trong qu¸ tr×nh:
2CO + 4H
2
2 CH
3
OH
Obj110
-43.4(Kcal/mol)
Tô Đình Sơn 25 Lớp hóa dầu QN