Tìm hiểu các quá trình nâng cấp phân đoạn C4

Nhóm 2
Tìm hiểu các quá trình nâng cấp phân đoạn C4
I. Quy trình chung
II.Phân tách butadien
1. Ứng dụng
Butadien
Sản xuất các polime Các chất hóa học trung gian
Cao su
styren-
butadien
Nhựa
ABS
Latex
styren-
butadien
Adipo
nitril
Clopro
pen
Các
chất
khác
Butadien
2.Phương pháp phân tách
A. Đặc trưng hóa lí của quá trình
Để đạt được độ tinh khiết, quá trình phải sử dụng
nhiều phương pháp tách phức tạp. Trong công nghiệp
quá trình tách bao gồm:
+Trích ly bằng muối amoni đồng (I)
+ Chưng trích ly
Yêu cầu của

dung môi sử
dụng trong
chưng trích ly
Hấp thụ chọn
lọc cao với
diolefin
Khả năng hòa
tan cao
Độ bền tốt
trong điều
kiện tách
Sẵn có và giá
cả hợp lí
Dễ tiến hành
B. Quá trình tách
a. Hydro hóa chọn lọc các hợp chất axetilen trong hỗn hợp
+ Cần thiết cho quá trình trích ly butadien bằng muối amoni.
Với quá trình chưng trích ly sẽ giúp làm giảm bớt các hợp
chất axetilen và thuận lợi cho quá trình tách
+ Tiến hành ở pha lỏng
+ 10-600C, 0.5-1 Mpa
+ Thiết bị có chứa lớp xúc tác trên cơ sở Pd
b. Trích ly bằng muối amoni đồng (I)
+ Được hãng Esso phát triển ở Mỹ sau Thế chiến II
+ Chủ yếu dùng để sản xuất butadien từ đehdro hóa n-butan,n-
buten.Quy trình như sau:
Hấp thụ sơ bộ
Trộn/ lắng và làm giàu dung
dịch amoni

Nhả hấp thụ bằng gia nhiệt
Thu hồi amoniacTinh chế butadien
c. Chưng trích ly
Nhìn chung quy trình chưng trích ly sản xuất butadien tiến hành
theo quy trình sau:
Chưng trích ly
Thu hồi dung môi đã sử dụng
Chưng siêu phân đoạn phần trích
Rửa nước phân đoạn đã tách
butadien
C. Các công nghệ điển hình
Công nghệ Nippon Zeon
Công nghệ của BASF
Contents
Tổng quan phân đoạn C4
1
Tách isobuten
2
Tách 1 - buten
3
Kết luận
4
Tổng quan phân đoạn C4
Cấu tử % Khối lượng Cấu tử % Khối lượng
C3 0.3 trans – 2 - buten 6.6
n - Butan 5.2 Isobuten 27.4
Isobutan 1.3 Butadien 37.0
1 - Buten 16.0 Axetylen 0.4
cis – 2 – buten 5.3 C5+ 0.5
Bảng 1.1: Thành phần phân đoạn C4

Thành phần
Điểm sôi oC ở
1.013 MPA
Độ bay hơi
tương đối ở 40
oC
Nhiệt độ kết
tinh oC

d204
Propylen - 47.7 3.15 -185.3 0.514
Propan -42.1 2.65 -187.7 0.501
Propadien -34.5 2.95 -136.0 -
Propyn -23.2 2.0 -102.7 -
Isobutan -11.7 1.2 -159.6 0.557
Isobuten -6.9 1.02 -140.4 0.594
1-buten -6.3 1.00 -185.4 0.595
1,3-butadien -4.4 0.99 -108.9 0.621
n-butan -0.5 0.87 -138.4 0.579
Trans-2-buten +0.9 0.85 -105.6 0.604
Cis-2-buten +3.7 0.79 -138.9 0.621
Vinylacetylen +5.6 0.82 - -
1—butyn +8.1 0.70 -125.7 0.650
1,2-butadien +10.9 0.6 -136.2 0.652
2-butyn +27.0 0.35 -32.2 0.691
Bảng 1.2:Tính chất vật lý cơ bản của thành phần phân đoạn C4
Tách isobuten
Hydrat hóa
Chuyển hóa isobuten

thành tetra – butanol.
Sau đó, tách rồi
dehydrat hóa để thu
isobuten
Tách
isobuten
Ete hóa
Tổng hợp MTBE
(Metyl tert- butyl ete)
từ isobuten. Sau đó,
cracking MTBE tạo
isobuten
Ngoài ra còn một số phương pháp: este hóa tạo t-butyl
axetat (Hoechst), hấp thụ trên sàng phân tử (Union Carbide)
Hydrat hóa

Trong trường hợp sử dụng axit đậm đặc thì có thể sẽ mất mát một lượng lớn
axit do tạo thành các hợp chất sulfat và polyme.

Công nghệ Esso, Petrotex… đã sử dụng axit với nồng độ 60-65%wt, tuy nhiên
cho hiệu suất thấp và độ tinh khiết của sản phẩm không vượt quá 96%wt.

Công nghệ CFR, BASF…sử dụng axit có nồng độ 40-45%wt, nhiệt độ thấp,
hiệu suất đạt 90-95%, độ tinh khiết trên 99%
Quy trình công nghệ CFR

Phản ứng chính:
(CH3)2C=CH2 + H2O (CH3)3C-OH ∆Ho298 = -50 kJ/Mol

Điều kiện công nghệ:

•
Áp suất: 0.4 – 0.5 Mpa
•
Nhiệt độ: 50oC
•
Xúc tác: axit sulfuric 50%wt
•
Nguyên liệu: hàm lượng acetylen và butadien < 1% khối lượng
•
Hiệu suất: 87 - 93%, độ tinh khiết 99 – 99.8%


Quy trình công nghệ CFR
Quy trình công nghệ CFR
Ete hóa
Giai đoạn 1: Tổng hợp MTBE

Phản ứng tạo MTBE:
(CH3)2C=CH2 + CH3OH → (CH3)3C-O-CH3 ∆Ho298= -37kJ/Mol (1)

Điều kiện công nghệ:
•
Phản ứng xảy ra trong pha lỏng
•
Nhiệt độ: 50 - 85 oC
•
Áp suất : 0.7 – 1.5 Mpa
•
Xúc tác : nhựa trao đổi cation
•

Thiết bị pư xúc tác tầng cố định, dạng ống chùm hoặc thiết bị CD vừa phản ứng vừa
chưng cất ( Catalytic Distillation)
Giai đoạn 2: Cracking MTBE

Quá trình dựa trên phản ứng thu nhiệt:
(CH3)3C-O-CH3 → (CH3)2C=CH2 + CH3OH

Điều kiện công nghệ:
•
Phản ứng tiến hành trong pha khí
•
Nhiệt độ: 150 – 300 oC ( tối ưu ở 275oC)
•
Áp suất càng thấp càng tốt, nhưng phải đủ để thu hồi isobuten trong pha lỏng
•
Tỷ lệ hơi nước: H2O/ MTBE là 5/1
•
Xúc tác axit: nhựa trao đổi cation hoặc axit polyphosphoric
•
Hiệu suất: 95-98%, độ chọn lọc 99,9% đối với isobuten và 94% đối với metanol
Giới thiệu công nghệ cracking Isobuten của IFP
Ete hóa
Oligome hóa nâng cấp isobuten

Được chia làm 2 loại:

oligome hóa đồng thể

oligome hóa dị thể.


Công nghệ selectopol của IFP

Xúc tác: H3PO4 / SiO2 hoặc H3PO4 /Al2O3

Nhiệt độ: 120oC

Áp suất 1 - 4 MPa
Oligome hóa
Công nghệ selectopol của IFP
Nâng cấp 1 - Buten
Hấp phụ
Sử dụng các Zeolit có
kích thước 3 – 10 ¶ để
tách loại HC mạnh
thẳng ra khỏi HC mạch
nhánh.
Một số công nghệ:
olefin – siv của Union
Carbide, Sorbutene của
UOP
Tách
1 - buten
Hydro-isome hóa
Chuyển hóa 1 – buten
thành 2 – buten có giá cao.
Một số công nghệ: