slode thuyết trình Tiểu Luận Giới thiệu công nghệ tổng hợp MTBE

Tổng hợp MTBE
GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỒNG LIÊN
Sinh viên: PHẠM THANH TÙNG
1
1
•
Giới thiệu MTBE
2
•
Nguyên liệu tổng hợp MTBE
3
•
Công nghệ tổng hợp MTBE
4
•
Đánh giá, lựa chọn công nghệ
Tổng hợp MTBE
2
Giới thiệu MTBE
MTBE: Methyl tert-butyl ete hay 2-methoxy-2-methylpropane
3
Tính chất vật lý
-
Là chất lỏng, không màu, linh động, độ nhớt thấp, dễ cháy, tan vô hạn trong các dung môi hữu
cơ và hydrocacbon
4
Tính chất vật lý
Khối lượng phân tử, M
Nhiệt độ sôi, t
s
Nhiệt độ nóng chảy

Nhiệt dung riêng (20
o
C)
Nhiệt hoá hơi
Nhiệt cháy
Nhiệt độ chớp cháy
Giới hạn nổ với không khí
Áp suất tới hạn, P
c
Nhiệt độ tới hạn, t
c
88,15
55,3
o
C
-108,6
o
C
2,18 KJ/kg.độ
337 KJ/kg
-34,88 MJ/kg
-28
0
C
1,6584%
3,43 MP
a
224,0
o
C

5
Tính chất hóa học
•
MTBE ổn định với môi trường axit yếu, kiềm hoặc trung tính
•
Cân bằng trong axit mạnh:
6
3 3
3 3 3 2 3
3
CH CH
H
CH O C CH CH OH CH C CH
CH
+
| |
→
− − − ¬ + = −
|

Phản ứng với axit vô cơ mạnh tạo muối:
CH
3
OC(CH
3
)
3
+ HCl → [ CH
3
OC(CH

3
)
3
]HCl

Phản ứng với HI
+ Điều kiện thường
MTBE + HI → CH
3
I + (CH
3
)
3
C-OH
+ Nhiệt độ cao
MTBE + 2HI → CH
3
I + (CH
3
)
3
C-I + H
2
O
7

Phản ứng với Oxy
+ nhiệt độ thấp: tạo peroxyt không bền
+ nhiệt độ cao: phản ứng cháy
MTBE + 15/2 O

2
→ 5CO
2
+ 6H
2
O
8
2
2 5
3 3
3 3 3
3
CH CH
CH C O CH O CH C O OH
CH C H
 
− − − + → − − −
 
Ứng dụng của MTBE

Phụ gia trong xăng
RON: 115 – 135
MON: 90 – 120

Ứng dụng khác: sử dụng để sản xuất Methacrolein và axit methycrylic dung môi tốt sử dụng
trong phân tích, tác nhân chiết
9
Ưu điểm Nhược điểm
1.Trị số octan cao 1.Nguyên liệu isobutylen khó tìm và đắt tiền
2.Độ bay hơi thấp 2. Độc hại với môi trường nước

3.Khả năng pha trộn với xăng tốt
4.Giảm sự tạo thành CO và cháy hết Hydrocacbon
10
Tổng hợp MTBE
+ độ chọn lọc cao
+ xúc tác là axit rắn: bentonit, nhựa trao đổi ion cationit, zeolit
11
3
, 40 100
3 2 3 3 3
3 3
CH
o o
xt t C
CH C CH CH OH CH C O CH
CH CH
|
= ÷
→
− = + − − −
¬ 
| |
37 /H KJ mol∆ = −
Cơ chế phản ứng

B1: proton hoá iso-buten

B2: đó ion cacboni sẽ tương tác với etanol

B3: hình thành MTBE

12
3 2 3 3
3 3
H
CH C C H CH C CH
CH CH
+
+
+
→
− = − −
¬ 
| |
3
3
3 3 3 3
3 3
CH
CH
CH C CH OH CH C O CH
CH CH H
|
|
+ +
− + − − −
| | |
ƒ
3 3
3 3 3 3
3 3

CH CH
CH C O CH CH C O CH H
CH H CH
+
| |
+
− − − − − − +
| | |
ƒ
Nguyên liệu
1. Methanol:
.
Sản xuất Formandehyt ( khoảng 40%)
.
Sản xuất MTBE
.
Sản xuất Axit Axetic ( khoảng 9%)
.
Sản xuất Metyl metacrylat, Dimetyl terephtalat…
.
Sản xuất Olefin
.
Làm dung môi,chất tải lạnh,chất chống đông.Thành phần của sơn,vecni (bảo vệ các
đường ống dẫn khí tự nhiên)
.
Nhiên liệu/Xăng
13
Tổng hợp Methanol
CO + 2H
2

 CH
3
OH (∆H
298
= -90,6 kJ/mol)
CO
2
+ 3H
2
 CH
3
OH + H
2
O (∆H
298
=-49,5 kJ/mol)
CO
2
+ H
2
 CO + H
2
O (∆H
298
= 41,3 kJ/mol)
14
Công nghệ tổng hợp MeOH áp suất thấp của hãng Lurgi
15
Công nghệ của Haldor Topsoe
16

2. Isobuten

Tổng hợp MTBE, ETBE.

Ankyl hóa với butan sản xuất isooctan.

Sản xuất methacrolein.

Trùng hợp sản xuất cao su butyl (polyisobutylene).
17
Nguồn Isobuten

Từ phân đoạn C
4
của quá trình steam cracking sau khi tách butadien(Raffinat1)

Từ hỗn hợp C
4
của quá trình FCC

Từ n-butan tách ra từ khí tự nhiên

Từ Tert-butyl alcol (TBA)
18
Các công nghệ tổng hợp MTBE
1. Đi từ dòng Raffinat-1 của Steam Cracking hoặc từ hỗn hợp C
4
của FCC
.
Ưu điểm: giá thành sản xuất rẻ, nguyên liệu là sản phẩm thứ yếu của quá trình lọc

dầu và có thể sử dụng làm nguyên liệu trực tiếp
.
Nhược điểm: hạn chế về kỹ thuật và do lượng nguyên liệu mà phương pháp này đang
dần bị thay thế
19
1. Thiết bị phản ứng có lớp xúc tác cố định
2. Thiết bị phản ứng chưng tách xúc tác
3. Tháp hấp thụ Metanol
4. Tháp chưng cất Metanol
Sơ đồ công nghệ của hãng CD-tech
20
1,2 Thiết bị phản ứng 3. Tháp tách MTBE
4. Tháp hấp thụ Metanol 5. Tháp tái sinh Metanol
Sơ đồ công nghệ của hãng Phillip
21
2. Tổng hợp MTBE từ khí Butan trong mỏ khí
-
Là xu hướng sản xuất mới sử dụng nguyên liệu là phần butan tách từ khí tự nhiên với trữ
lượng lớn

Ưu điểm: nguyên liệu isobuten với sản lượng lớn, đảm bảo ổn định.

Nhược điểm: đắt do phải sản xuất isobuten từ butan
22
Giai đoạn 1: Isome hoá n-butan tạo thành isobutan

Điều kiện: nhiệt độ thấp (150-200
o
C) và áp suất là 200-400psia trong pha hơi.


Xúc tác cho quá trình là Pt hoặc Al
2
O
3
hoặc Pt/Al
2
O
3
có tẩm một lượng hợp chất hữu cơ dẫn xuất
clo.

Công nghệ: quá trình isome hoá của Lummus, quá trình Butamer (UOP).
23
1. Tháp tách 2,7,9. Thiết bị lắng 3,4. Lò phản ứng
5,6. Thiết bị sấy 8. Thiết bị chưng tách 10. Tháp rửa
I. Nguyên liệu butan II. Iso-butan
III. Nhiên liệu khí IV. Na
2
CO
3
Công nghệ Butamer của UOP
24
Gđ 2: Dehydro hoá isobutan thành isobuten

Điều kiện: t=540760
o
C và áp suất thấp.

Xúc tác phản ứng có thể là Cr/Al
2

O
3
hoặc Pt.

Sản phẩm thu được chứa 7585% iso-buten và iso-butan.

Công nghệ: quá trình Catofin (Lummus), quá trình oleflex của UOP, quá trình STAR của
Phillip, quá trình FBD-4 của Snamprogetti
25