Đồ án tốt nghiệp ĐH. Thiết kế phân xưởng alkyl hóa hỗn hợp của Isobutan với Propen và Buten bằng xúc tác H2SO4 với năng suất 50000 tấn sản phẩm trên năm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

BỘ CÔNG THƯƠNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨ VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐHCNHN

Độc lập – tự do – hạnh phúc

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên :

Đào Văn Quyền

Mã sinh viên :

1041540046

Lớp :

ĐH Hóa Dầu 1 –K10

Giảng viên hướng dẫn :

T.s Nguyễn thị Thu Thủy

Đề tài : Thiết kế phân xưởng alkyl hóa isobutan với buten và propen bằng

xúc tác H2SO4 với năng suất 50000 tấn sản phẩm /năm .

1
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

Lời cảm ơn
Dầu mỏ được con người biết đến từ xa xưa và ngày càng có vai trò quan
trọng trong cuộc sống của con người. Dầu mỏ được coi là nguồn nguyen liệu chính
cho giao thông vậ tải và các ngành công nghiệp hiện nay, chính nhu cầu cấp thiết về
các sản phẩm của dầu mỏ mà thúc đầy ngành công nghiệp hóa dầu phát triển mạnh .
Trong các sản phẩm của dầu mỏ thì xăng là sản phẩm quan trong nhất và
ngày nay nó còn là nguồn nó đã trở thành sản phẩm quen thuộc của con người.
Xăng không chỉ là sản phẩm của một quá trình mà còn là một hỗn hợp các
quá trình được lựa chọn cẩn thận, kết hợp với các phụ ra được lựa chọn kỹ lưỡng để
đảm bảo tạo thành xăng có chất lượng cao.
Trong nhà máy lọc hóa dầu quá trình sản xuất xăng phải trai qua rất nhiều
phân xưởng khác nhau mỗi phân xưởng có vai trò khác nhau .Trong đó phân xưởng
alkyl hóa luôn đóng vai trò quan trọng .Với đồ án thiết kế phân xưởng alkyl hóa với
năng xuất 50000 tấn có sử dụng xúc tác H 2SO 4 .
Trước tiên em xin gửi lời lời chân thành đến cô Nguyễn Thị Thu Thủy đã tận
tình hướng dẫn em trong quá trình làm đồ án .

2
Đào Văn Quyền

MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

MỤC LỤC
GIỚI

THIỆU

CHUNG

……………………………………………………7
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA........................8
1.1. SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH
ALKYL HÓA................................................................................................8
1.2. VAI TRÒ CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA ........................................8
1.3. CÁC LOẠI XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA ..................8
1.4. CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA .......................................11
1.4.1. cơ chế phản ứng chính...................................................................11
1.4.2. Những phản ứng phụ.....................................................................14
1.5. NGUYÊN LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA...........................15
1.6. SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA .................................18
CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT......................................................20
2.1. ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA..........20
2.1.1. Nhiệt độ phản ứng ........................................................................20
2.1.2. Nồng độ axit..................................................................................21
2.1.3. Nồng độ iso-butan trong vùng phản ứng.......................................22

2.1.4. Tốc độ thể tích của olefin..............................................................22
2.1.5. Khuấy trộn.....................................................................................23
2.1.6. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình alkyl hoá.....................23
2.2. CÁC CÔNG NGHỆ ALKYL HÓA ISO-BUTAN BẰNG OLEFIN
HIỆN NAY...................................................................................................24
2.2.1. Đặc điểm chung.............................................................................24
2.2.2. Xu hướng phát triển của công nghệ alkyl hóa...............................33
2.3. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ ................................................................33
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ.....................................................35
3
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

3.1. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU .................................................................36
3.2. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO THIẾT BỊ PHẢN ỨNG ........36
3.2.1. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng thứ nhất.................37
3.2.2. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng thứ hai...................42
3.2.3. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng thứ ba.....................43
3.2.4. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng thứ tư.....................44
3.3. Tính kích thước thiết bị phản ứng........................................................45
3.3.1. Tính thể tích thiết bị phản ứng......................................................45
3.4. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO THIẾT BỊ PHẢN ỨNG . 47
3.4.1. Tính lượng hydrocacbon bay hơi trong thiết bị phản ứng ............48
CHƯƠNG 4. Xây dựng phân xưởng...............................................................49
4.1. ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG .....................................................................49

4.1.1. Yêu cầu chung ..............................................................................49
4.1.2. Địa điểm xây dựng .......................................................................50
4.2. MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG ............................................................50
4.3. ĐẶC ĐIỂM SẢN XUẤT CỦA PHÂN XƯỞNG ...............................52
CHƯƠNG 5. An toàn lao động.......................................................................53
5.1. KHÁI QUÁT VỀ AN TOÀN LAO ĐỘNG ........................................53
5.2. NGUYÊN NHÂN DO TỔ CHỨC ......................................................53
5.3. NGUYÊN NHÂN DO VỆ SINH ........................................................54
5.4. NHỮNG YÊU CẦU VỀ PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ ....................54
5.4.1. Phòng chống cháy nổ....................................................................54
5.4.2. Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy.................54
5.4.3. Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn cháy.......................55
5.4.4. Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn phòng tránh cháy nổ
.................................................................................................................56
5.5. YÊU CẦU VỚI BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG .........................................57
KẾT LUẬN…………………………………………………………………60
4
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………….62

DANH MỤC BẢNG
bảng 1. So sánh quá trình alkyl hóa khi sử dụng xúc tác HF và H2SO4.........10
bảng 2. Thành phần alkylate ứng với từng loại olefin nguyên liệu khi sử dụng

xúc tác H2SO4................................................................................................16
bảng 3. Trị số octan khi alkyl hóa với nguyên liệu khác nhau........................18
bảng 4. Trị số octan của các sản phẩm của quá trình alkylate.........................19
bảng 5. Gía trị RON của alkylate phụ tuộc vào giá trị F nguyên liệu[1]........22
bảng 6. Các điều kiện của lò phản ứng stratco................................................27
Sơ đồ công nghệ sản xuất xăng alkyl hóa dùng xúc tác H..............................32
bảng 7. Ưu nhược điểm của hai công nghệ Exxon và Stratco........................33
bảng 8. Thành phần nguyên liệu.....................................................................36
bảng 9. Khối lượng các cấu tử nguyên liệu đi vào hệ thống...........................37
bảng 10. Thành phần các cấu tử đi vào hệ thống thiết bị................................38
bảng 11. Thành phần nguyên liệu đi vào thiết bị phản ứng thứ nhất..............40
bảng 12. Cân bằng vật chất ở thiết bị phản ứng thứ nhất................................41
bảng 13. Thành phần nguyên liệu đi vào thiết bị phản ứng thứ hai................42
bảng 14. Cân bằng vật chất ở thiết bị phản ứng thứ hai..................................42
bảng 15. Cân bằng vật chất ở thết bị phản ứng thứ ba....................................43
bảng 16. Cân bằng vật chất ở thiết bị phản ứng thứ tư....................................44
bảng 17. Kích thước một số khu vực trong phân xưởng.................................51
bảng 18. Bảng giới hạn cháy nổ của các hydrocarbon với oxi và không khí..55

5
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

DANH MỤC HÌNH ẢNH
hình 1. Hệ thống làm lạnh tự động của Exxon................................................26

hình 2. Thiết bị phản ứng alkyl hóa xúc tác H2SO4 nằm ngang của hãng
Stratco

......................................................................................................29

hình 3. Sơ đồ công nghệ sản xuất xăng alkyl hóa dùng xúc tác H2SO4 với ...4
thiết bị phản ứng nằm ngang...........................................................................33

6
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

Mở đầu
Công nghệ chế biến dầu mỏ được xem như bắt đầu vào nhưng năm cuối của
thế kỷ XIX.Lúc đầu thì nguồn dầu mỏ khia thác được chỉ với trữ lượng nhỏ và chủ
yếu chỉ dùng cho thắp sáng . Sau đó lượng dầu mỏ khai thác được bắt đầu tăng lên
và ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ bắt đầu phát triển theo hai hướng .
Cung cấp năng lượng phục vụ cho dân dụng và nhiên iệu cho giao thông vận
tải và các loại dầu bôi trơn
Cung cấp nguồn nguyên liệu cho tổng hợp hữu cơ ,sản xuất dược liệu ,hóa
chất và các vật liệu tổng hợp
Hiện nay trên thế giới nguồn nguyên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ hiếm
khoảng 70 % nguồn nguyên liệu trên toàn cầu . Trong các loại sản phẩm có nguồn
gốc từ dầu ỏ thì xăng là sản phẩm phổ biến nhất trên thị trường , xăng là sản phẩm
rất phức tạp . Thông thường để đạt được yêu cầu chung xăng phải có trị số octan

cao phân bố đồng đều trong khoảng nhiệt độ sôi ,áp suất hơi bão hòa thấp .Các nhà
máy phải pha trộn nhiều loại xăng với nhau và phải thêm một số phụ ra đẻ tăng trị
số octan và chống oxh .
Việc sử dụng phụ ra cũng đem lại một số khó khăn và thường mang lai ít hiệu
quả .Một số loại phụ ra thường có hiệu quả rất tốt như tăng mạnh trị số octan nhưng
lại có ảnh hưởng mạnh tới môi trường như tetraetyl trì rất độc hại với con người nên
bị cấm sử dụng. Các loại phụ ra chứa oxi được xem là khả thi nhất để tăng trị số
octan cho xăng .Trong đó phụ ra chưa soxi được cho là tiêu biểu nhất là MTBE
.Nếu như pha 15% MTBE với RON 87 thì thu được xăng RON 92 .Tuy nhiên ,gần
đây người ta phát hiện ra các sản phẩm cháy của MTBE gây ra nhiều căn bệnh cho
con người nên xu hướng cấm sử dụng MTBE ngày càng được mở rộng .
Trước tình hình đó xu hướng của ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ hiện
nay là phải tạo ra xăng sạch có chất lượng tốt và không ảnh hưởng đến sức khẻo của
cong người . Có 3 phương pháp nâng cao độ sạch của xăng đó là:Isome hóa , đi me
hóa và alkyl hóa .Isome hóa là quá trình đồng phân hóa n-pentan , n-hexan thành
các iso parafin tương ứng có trị số octan cao khoảng 80-90. Đime hóa là quá trình
đime hóa các phân tử anken sau đó hydro hóa để tạo thành các iso-parafin. Thông

7
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

thường nếu nguyên liệu là iso-buten thì sản phẩm tạo thành có trị số octan khoảng
100 ,nếu nguyên liệu là hỗn hợp các anken thì trị số octan khoảng 85-90 . Alkyl hóa
là quá trình kết hợp iso-butan với các olefin để thu được các sản phẩm xăng có trị số

octan từ 90-96 .
Trong các loại xăng thì xăng alkyl là một trong các loại xăng có những đặc
điểm lý tưởng nhất như trị số octan cao, áp suất hơi bão hòa thấp ko chứa các hợp
chất thơm, không chưa olefin và lưu huỳnh nên sạch và ổn định với động cơ. Do
vậy ta có thể sử dụng xăng alkylate để pha trộn với các loại xăng khác.
Vì có nhưng ưu điểm vượt trội như vậy lên chắc chắn trong thời gian tới việc
sản xuất xăng alkyl sẽ được thúc đẩy. Do đó việc thúc đẩy việc nghiên cứu xăng
alkyl là vấn đề hết sức cần thiết đối với các nước có ngành công nghiệp chế biến
dầu mỏ.

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA
1.1.SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA.

8
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

Alkyl hóa là quá trình phản ứng dưới tác dụng của axit mạnh giữa isobutan
với các olefin để tạo ra các alkylate có trị số octan cao, độ nhạy nhỏ (RON≥ 96,
MON≥ 94), áp suất hơi bão hòa thấp, không chứa olefin, aromat và các tạp chất của
lưu huỳnh . Đây là các cấu tử rất tốt cho việc pha chế xăng sạch có trị số octan cao.
Quá trình alkyl hóa được UOP phát hiện năm 1932 và đến năm 1939 quá
trình này được thương mại hóa và đã có các phân xưởng alkyl hóa đi vào hoạt động.
Trong chiến tranh thế giới thứ 2, quá trình alkyl hóa đóng vai trò rất quan
trọng trong việc cung cấp các cấu tử có trị số octan cao cho việc pha chế nhiên liệu

xăng máy bay. Tới năm 1946 tổng cộng có 59 phân xưởng alkyl hóa đã hoạt động .
Sau chiến tranh thế giới thứ 2 nhu cầu về nhiên liệu xăng máy bay giảm
mạnh cùng với nhu cầu về xăng moto chưa cao lên khoảng 50% các nhà máy alkyl
đã bị ngừng hoạt động .
Đến năm 1950 chiến tranh nam bắc triều diễn ra nhu cầu về xăng máy bay lại
nâng cao một lần nữa công nghệ alkyl hóa lại phát triển .
Đầu những năm 1980 khi mà trì bắt đầu bị loại khỏi xăng . Gần đây khi mà
có một số nghiên cứu chỉ ra các tác hại của MTBE tới con người tạo ra xu hướng
loại trừ MTBE khỏi xăng thì quá trình sản xuất xăng alkyl được thúc đẩy mạnh .
1.2.VAI TRÒ CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA .

Alkyl hóa là một trong nhưng quá trình rất tốt tạo ra các cấu tử xăng có gái trị
thương phẩm cao, là chìa khóa để loại bỏ các olefin và các aromat, MTBE và các
tạp chất khác ra khỏi xăng. Việc loại bỏ các tạp chất này ra khỏi xăng không nhưng
làm tăng chất lượng của xăng mà còn làm tăng độ ổn định của xăng, điều đó có ý
nghĩa rất to lớn đối với việc bảo vệ môi trường và sức khẻo của con người. Loại bỏ
các hợp chất trên sẽ làm giảm đi việc sản sinh ra các khí như SOx ,NOx và CO
1.3.CÁC LOẠI XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA .

Nếu phân chia các loại xúc tác sử dụng cho quá trình này thì thì ngày nay có
3 phương pháp alkyl hóa đó là :
Alkyl hóa với xúc tác H 2SO 4
Alkyl hóa với xúc tác HF
Alkyl hóa với xúc tắc rắn

9
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng biệt.
Xúc tác được sử dụng rộng rãi nhất là axit H 2SO 4 với nồng độ 94-96% .Nồng
độ axit đậm đặc hơn là không mong muốn do tính oxh của axit mạnh . Tính chất
này làm tăng quá trình tạo nhựa , SO 2 , SO3 , H 2S làm giảm hiệu xuất cũng như chất
lượng của alkylate. Khi nồng độ axit thấp sẽ thúc đẩy phản ứng polyme hóa , thúc
đẩy sự tạo thành các alkylsulfat làm giảm chất lượng sản phẩm làm tăng tiêu thụ
axit . Axit H 2SO 4 dùng trong dây truyền công nghiệp hiện đại thường được tái sinh
bằng phương pháp phân hủy ở nhiệt độ cao.
Hiệu quả của quá trình tăng lên khi cho vào axit chất kích hoạt đặc biệt là các
chất làm thay đổi sức căng bề mặt của axit thúc đẩy quá trình phân tán của iso butan
và trong axit là cho phản ứng diễn ra dễ dàng hơn .
Với xúc tác HF người ta thường dùng với nồng độ ≥ 87 % trong đó HF
thường có chứa các tạp chất và nước , xúc tác có hoạt tính tốt nhất khi chỉ chứa 1,5
5 nước và 12 % hidrocacbon nặng . khi nồng độ HF nhỏ hơn 87% ta phải đưa đi tái
sinh. Thông thường tái sinh HF bằng phương pháp chưng luyện , lượng axit tiêu hoa
khi dùng HF thường nhỏ hơn khi dùng H 2SO 4 .
Nhiều quá trình nghiên cứu đã chỉ ra rằng cả 2 công nghệ alkyl hóa H 2SO 4
VÀ HF đều có những ưu nhược điểm riêng ko một quá trình nào chiems ưu thế
tuyệt đối . Đẻ có thể so sánh lựa chọn axit nào thì chúng ta phải dựa trên các yếu tố
sau .
Tính kinh tế của quá trình. Đây là vấn đề rất nhạy cảm phụ thuộc vào điều
kiện nguyên liệu, điều kiện hoạt động cũng như giá thành của sản phẩm. Sự lựa
chọn công nghệ thực tế phải dựa vào điều kiện và đặc điểm của từng nơi.
Về mặt ăn toàn môi trường .tính ăn toàn về môi trường là vấn đề quan trọng
khi lựa chọn các công nghệ alkyl hóa . Cả hai loại xúc tác đều độc và nguy hiểm tuy
nhiên HF bị coi là nguy hiểm hơn. Ở mỹ HF được xem là chất gây nguy hại hàng

đầu còn H 2SO 4 thì không nguy hiểm . Cả H 2SO 4 và HF đều gây ảnh hưởng tới sức
khẻo ở trong cũng như nhà máy. Tiếp xúc với 2 loại axit này sẽ dẫn tới bị bỏng hóa
chất. Tuy nhiên bị bỏng với HF sẽ nguy hiểm hơn, ion F có khả năng thẩm thấu qua

10
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

da phá hủy các cấu trúc mô bên trong, nếu không được xử lý cẩn thận thì có thể gây
thủng xương. Ngoài ra việc hít phải HF có nguy có mắc phải các bệnh về phổi ,
trường hợp nặng có thể bị tử vong .
Khi xét độ an toàn thì tính bay hơi cũng là một vấn đề quan trọng . HF là chất
khí độc dễ bay hơi ngay ở nhiệt độ thường, H 2SO 4 là chất lỏng độc rất ít bay hơi ở
nhiệt độ thường , do vậy H 2SO 4 dễ kiểm soát hơn khi có sự cố .
Theo số liêu thống kê năm 1960 đền nay có ới 86% nhà máy được xây dựng
sử dụng H 2SO 4 làm xúc tác . Những thuận lợi và khó khăn của việc sử dụng xúc
tác H 2SO 4 và HF .
bảng 1.1. So sánh quá trình alkyl hóa khi sử dụng xúc
tác HF và H2SO4
HF

H2SO4

Xúc tác dễ tái sinh bằng phương pháp

Xúc tác tái sinh phức tạp và thường yêu

chưng luyện

cầu nhà máy tái sinh xúc tác phải ở cạnh
nhà máy alkyl hóa

Phản ứng có thể tiến hành ở nhiệt độ từ

Phản ứng diễn ra ở nhiệt độ thấp dưới

16-40℃ nên chỉ cần làm mắt bằng nước

10℃ do đó cần hệ thống làm lạnh phức
tạp

HF hòa tan trong RH khá tốt nên không

H2SO4 và RH rất ít tan vào trong nhau

cần phải khuấy trộn mạnh trong vùng

do đó khuấy trộn mạnh trong vùng phản

phản ứng , do đó tết kiệm năng lượng

ứng là một vấn đè rất quan trọng .

khuấy trộn .
HF rất độc và ăn mòn manh dễ bay hơi ở

H2SO4 là chất lỏng độc ăn mòn nhưng

nhiệt độ thường do đó HF nguy hiểm

rất ít bay hơi lên an toàn hơn

hơn H2SO4
Lượng axit tiêu thụ thấp

Lượng axit tiêu thụ lớn hơn

So với xúc tác axit lỏng thì xúc tác rắn có những ưu điểm vượt trội hơn như
không ăn mòn , độ chọn lọc cao và không gây độc hại … tuy nhiên xúc tác rắn

11
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

trong quá trình alkyl hóa vẫn đang được nghiên cứu . Chưa có một quá trình alkyl
hóa bằng xúc tác rắn được ứng dụng trong thực tế .
Dựa trên nhưng phân tích ở đây và đặc biệt là dựa trên nguyên tắc an toàn
cho môi trường cũng như an toàn sản xuất. Xúc tác được lựa chọn là H 2SO 4 cho
phân xưởng alkylate .
1.4.CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA .

1.4.1.cơ chế phản ứng chính.
��
� CH 3  CH 2  C  H  CH 3  X 
CH 3  CH 2  CH  CH 2  HX ��
�
��
� CH 3  C  H  CH 3  X 
CH 3  CH  CH 2  HX ��
�

HX được thay bằng H2SO4
Với buten thì ioncacboni tạo thành sẽ đồng phân hóa tạo thành ion cacboni
bậc 3 bền hơn :

CH3  CH 2  CH  CH 3 ��
� CH 3  C  CH 3
I
CH3

Cacbocation sinh ra ở trên phản ứng với các olefin

để tạo thành các

cacbocation tương ứng :
H

CH 3  C H  CH3  CH 3  CH  CH 3 ��
� CH 3  C  CH 2  C H  CH 3
I

CH3




H



CH3  C H  CH 3  CH 3  CH 2  CH  CH 2 ��
� CH 3  C  CH 2  C H  C 2H 5
I
CH3

12
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
CH 3
I



CH 3  C  CH 3  CH 3  CH  CH 2 ��

� CH 3  C  CH 2  C H  CH 3
I
I
CH3

CH 3

CH3

I

CH3  C  CH 3  CH 3  CH 2  CH  CH 2 ��
� CH 3  C  CH 2  C H  C 2H 5
I
I
CH3
CH3

Các cacbocation này lại tiếp tục đồng phân hóa để tạo thành dạng bền hơn.

H

H
H

CH3  C  CH 2  C H  CH 3  CH 3  C  CH 3 ��
� CH 3  C  CH 2  C H 2  CH 3  CH 3  C  CH 3
I
I
I

I
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3

CH3
H

H
I
CH3  C  CH 2  C H  CH 3 ��
� CH3  C  C  CH 3
I
I

CH 3
CH 3

CH 3
H

H
I
CH 3  C  CH 2  C H  C 2 H 5 ��
� CH 3  C  CH 2  C  CH 3
I
I

CH 3

CH 3

CH 3
CH 3
I

I

CH 3  C  CH 2  C H  CH 3 ��
� CH 3  C  C H  CH 3
I
I
I
CH 3
CH 3 CH 3

13
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

CH 3

CH 3

I


I

CH 3  C  CH 2  C H  C2H 5 ��
� CH 3  C  CH 2  C H  CH 3
I

I

I

CH 3

CH 3

CH 3

Sau đó các cation này lại tiếp tục phản ứng với isobutan để tạo thành các
ankan mới và trả lại ion caboni
H

H
H

CH3  C  CH 2  CH  CH 3  CH3  C  CH 3 ��
�CH3  C  CH 2  CH 2  CH 3  CH 3  C  CH 3
I
I
I
I

CH3
CH3
CH3
CH 3

CH 3

CH 3

H
I
H
H
I

CH 3  C  C  CH 3  CH 3  C  CH 3 ��
�CH 3  C  C  CH 3  CH 3  C  CH 3
I
CH3



I
CH3

I
CH 3

H

I
CH 3

CH 3
CH3
H
I
H
H
I

CH 3  C  CH 2  C  CH 3  CH 3  C  CH 3 ��
� CH 3  C  CH 2  C  CH 3  CH 3  C  CH 3
I

I
I
H
I
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
I

H
I


CH 3  C  CH 2  C H  CH 3  CH 3  C  CH 3 ��
� CH 3  C  CH 2  C H 2  CH 3  CH 3  C  CH 3
I
I
I
I
I
I
CH 3
CH3
CH 3
CH 3
CH3
CH 3

1.4.2.Những phản ứng phụ
Phản ứng polyme hóa của olefin
Polyme hóa là sự kết hợp của một hay nhiều olefin với các cation thì việc tạo
thành các các cation nặng hơn . Các cation này cũng thực hiện quá trình chuyển hóa
Hydride tạo ra những phân tử parafin lớn hơn .Sự có mặt của các phân tử này làm

14
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

giảm trị số octan làm tăng nhiệt độ sôi và nhiệt độ sôi cuối cưa alkylat. Mặt khác
các cation nặng này có xu hướng bị dữ lại trong pha axit dưới dạng alkylsulfat dẫn
đến tình trạng dầu hòa tan trong pha axit làm tăng tiêu thụ axit.
Phản ứng phân bố lại (Disproprtionation)
Hai phân tử alkylat tướng tác với nhau tạo ra một phân tử isoparafin có khối
lượng phân tử thấp hơn và một phân tử isoparrafin có khối lượng phân tử cao hơn
C8 H18  C8H18 ��
� C7 H14  C9 H 20
C8 H18  C 4 H10 ��
� C7 H16  C5 H12
Những dữ liệu thực tế đã cho rằng phản ứng phân bố lại diễn ra khí có sự tiếp
xúc giữa isoparafin với axit trong điều kiện không có olefin.nhờ có các phản ứng
này mà ta có thể giải thích được sự tạo thành isopentan,isohexan ,isoheptan … có
mặt trong alkylat .
Phản ứng cracking .
Những cation lớn có thể bị bẻ gãy mạch để tạo thành cation mới và một
olefin nhỏ hơn .
Olefin và cacbocation lại tiếp tục phản các phản ứng ở trên để tạo ra
isoparafin tương ứng
Phản ứng đime hóa của olefin
Phản ứng này tạo ra một lượng lớn cation 2,2,4trimetylpentan với sự tham ra
của xúc tác H 2SO 4 .
CH 3

I

2CH 3  CH 2  CH  CH 2  H ��
� CH 3  C  CH 2  C H  CH 2  CH 3
I
CH 3

Ion cacboni vừa tạo thành lại tiếp tục đồng phân hóa để chuyển thành
2,2,4trimetylpentan

15
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CH3
I



TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
CH 3
I



CH 3  C  CH 2  C H  CH 2  CH 3 ��
� CH 3  C  CH 2  C H  CH 3
I
I
I
CH3
CH 3
CH 3

Các cation này sau đó tiếp tục thực hiện phản ứng chuyển hydride với
isobutan để tạo thành 2,2,4 trimetylpentan.
Sự tạo thành este.
Trong các sản phẩm của quá trình alkyl hóa thường có một lượng nhỏ các
hợp chất của sulfua tùy theo loại xúc tác sử dụng .Cac hợp chất này được tạo thành
do tác dụng của axit với olefin.

CH 3  CH 2  CH  CH 2  HX ��
� CH3  CH 2  C H  CH 3
I
X
1.5.NGUYÊN LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA

Nguyên liệu của quá trình alkyl hóa trong công nghiệp thường chủ yếu lấy
khí từ nhà máy cracking xúc tác . Thông thường olefin nguyên liệu cho quá trình
alkyl hóa thường chủ yếu là C4 và thường có lẫn cả C3 và C5 cùng một số lượng
tạp chất . lượng C3 và C5 có mặt trong nguyên liệu khi tiến hành alkyl hóa thường
cho Alkylat có trị số octan thấp hơn làm tăng lượng tiêu thụ axit , tuy nhiên C3 có
lẫn trong nguyên liệu là không thể tránh được .
Để tăng cường hiệu suất phản ứng người ta thường dùng olefin nguyên liệu
có lần một phần isobutan hoặc trộn vào nguyên liệu một lượng nhỏ iso butan .
Nguyên liệu iso butan thông thường được tinh chế và cung cấp từ các nhà
máy phân tách khí với nồng độ . 70% thể tích .
Lượng tạp chất có trong nguyên liệu có ảnh hưởng rất xấu đến chất lượng sản
phẩm . Ngoài ra propan và n- butan chứa trong nguyên liệu mặc dù không tham ra
phản ứng nhưng cũng chiếm thể tích vùng phản ứng do đó làm giảm nồng đô của
isobutan và nồng độ của xúc tác trong vùng phản ứng .Vì vậy việc tách sâu nparafin trong nguyên liệu là hết sức cần thiết .Etylen và butadien có trong nguyên

16
Đào Văn Quyền

MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

kiệu khi tiếp xúc với axit nhất là với H 2SO 4 sẽ tạo thành polyme hòa tan trong axit
làm giảm nồng độ axit . Nước có mặt trong nguyên liệu gây pha loãng axit và ăn
mòn . hầu hết nước có trong nguyên liệu có thể được tách bằng cahs lọc nguyên liệu
.Trong những thiết kế mới lượng nước có thể nhỏ hơn 15ppm sau khi đi qua thiết bị
lọc nguyên liệu. Ngoài ra các tạp chất như oxi , nito, lưu huỳnh cũng gây ảnh hưởng
xấu tới quá trình làm giảm chất lượng alkyl đồng thời làm tiêu hao axit do đó tăng
chi phí quá trình .
Bảng 1.2. Thành phần alkylate ứng với từng loại olefin nguyên liệu
khi sử dụng xúc tác H2SO4
Cấu tử trong

Olefin nguyên liệu

alkylate
propen

isobuten

Trans-2

1-buten

buten

Cis-2

Iso

buten

amylen

Nguyên liệu ,% thể tích
Olefin

15,9

15,8

16,7

14,9

14,8

16,2

Iso-butan

77

80,5

80,3

78,9

78,6

81,3

C3-C5 n-parafin

7,1

3,7

3

6,2

6,6

2,5

% các cấu tử alkylat khi dùng H2SO4
Iso-pentan

3,79

10,01

4,16

4,66

25,27

28,22

2,3 đimetyl butan

4,24

5,21

4,58

4,44

5,35

6,44

2,4 dimetylpentan

20,75

3,85

2,37

2,61

2,6

2,15

17
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2,3

dimetyl

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

50,36

2,57

1,38

1,45

1,65

1,55

4,43

28,67

30,64

30,49

16,53

17,49

3,7

23,11

41,55

39,08

14,71

14,61

0,87

4,88

1,88

1,77

12,43

9,7

C9

0,42

1,69

0,53

0,69

3,51

2,86

C10

5,23

2,49

0,67

0,56

5,43

5,15

C11

3,73

2,12

0,66

0,65

1,94

1,69

C12

0,44

5,6

2,55

2,49

3,09

2,37

Cặn

0,32

0,28

-

0,08

0,74

0,44

pentan
2,2,4
trimetylpentan
2,2,3 và 2,2,4
trimetlpentan
2,2,5
trimetylhexan

Chỉ số octan của sản phẩm khi dùng nguyên liệu là các olefin khác nhau và
xúc tác là các axit khác nhau được cho rong bảng .
Bảng 1.3. Trị số octan khi alkyl hóa với nguyên liệu khác nhau
Olefin

RON

MON

HF

H 2SO 4

HF

H 2SO 4

Propylen

91-93

91-92

89-91

90-92

Buten -1

90-91

97-98

88-89

93-93

Buten-2

96-97

97-98

92-93

93-94

Isobuten

94-95

94-95

91-92

92-93

18
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

1.6. SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA .

Sản phẩm thu được gồm:
- Alkylat nhẹ dùng làm hợp phần pha chế xăng có chất lượng cao.
- Alkylat nặng (ts = 170  300oC) dùng làm nhiên liệu diezen.
- Hỗn hợp khí hydrocacbon no dùng làm nhiên liệu.
Sản phẩm chính của quá trình là iso-octan chiếm 75  80% thể tích sản
phẩm.
Thông thường người ta dùng n-buten để alkyl hóa iso-butan tạo thành
các hydrocacbon C8H18 vì sản phẩm này có nhiệt độ sôi thích hợp nhất khi sử
dụng làm thành phần của nhiên liệu động cơ.
Cấu tạo của sản phẩm thu được trong quá trình alkyl hóa iso-butan bằng
n-buten, sẽ thu được hỗn hợp 2,2,4; 2,3,4 và 2,3,3-trimetyl pentan, đây là chất
chỉ tiêu dùng trong thang do chỉ số octan của nhiên liệu.
+ Chất lượng xăng alkyl hóa:
Xăng thu được từ quá trình alkyl hóa có chất lượng rất cao: trị số octan trên
95, chứa rất ít olefin và hydrocacbon thơm, thành phần chứa chủ yếu là các isooctan.Thường sử dụng alkylat để pha vào các loại xăng để nâng cao chất lượng.
Trong các alkylat thu được có mặt các parafin thấp và cao phân tử với số
nguyên tử cacbon không là bội số so với số nguyên tử cacbon trong nguyên
liệu ban đầu. Ví dụ, khi alkyl hóa iso-butan bằng các buten thì alkylat chứa 6
10% hydrocabon C5 C7 và 5  10% hydrocacbon C8 hoặc cao hơn. Những
sản phẩm này chỉ có thể sinh ra bởi các quá trình phân hủy, nhất là khi tăng
nhiệt độ, đồng thời có một lượng nhỏ olefin và aromatic .
Bảng 1.4. Trị số octan của các sản phẩm của quá trình alkylate

Iso-buten
Buten-2

Buten-1

Buten

2,2,4-trimetyl pentan
2,3,4-trimetyl pentan
2,2,4-trimetyl pentan
2,3,3-trimetyl pentan
2,3-dimetyl hexan
2,4-dimetyl hexan

RON
100
103
100
106
71
65

MON
100
96
100
99
79
70

19
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

CHƯƠNG 2.CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
2.1.ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA

Hiệu suất và chất lượng alkylate được xác định không chỉ không chỉ do tính
chất của nguyên liệu và xúc tác mà còn do ảnh hưởng của các điều kiện công nghệ
của quá trình alkyl hóa đó là các thông số chính sau:
- Nhiệt độ phản ứng.
- Thời gian phản ứng.
- Tỷ lệ iso-butan/buten.
- Nồng độ axit.
- Nồng độ iso-butan trong vùng phản ứng.
- Với áp suất chỉ chọn sao cho tiến hành công nghiệp thuận lợi với nghĩa duy
trì trạng thái nào đó thích hợp của tác nhân mà thôi.

20
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

Chế độ công nghệ ở các dây chuyền khác nhau sẽ được điều chỉnh khác nhau.
Bây giờ chúng ta sẽ xét kỹ các yếu tố sau.

2.1.1. Nhiệt độ phản ứng [7]
Nhiệt độ là thông số rất quan trọng của quá trình alkyl hóa, có ảnh hưởng khá

phức tạp đến quá trình này. Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt của các tác nhân giảm xuống,
điều đó cho phép tăng cường khuấy trộn làm cho các tác nhân phản ứng tiếp xúc với
nhau tốt hơn, nhờ vậy giảm được năng lượng khuấy trộn. Song khi tăng nhiệt độ,
các phản ứng phụ như polyme hoá, oligome hoá và oxi hóa lai tăng lên và có tốc độ
mạnh tương đương với tốc độ phản ứng alkyl hóa. Vì thế độ chọn lọc của quá trình
giảm xuống, giảm nồng độ axit và tăng tiêu hao axit, làm giảm chất lượng alkylat
(trị số octan giảm, độ ổn định thấp).
Nếu hạ thấp nhiệt độ đến một giới hạn nhất định nào đó, sẽ tạo điều kiện thuận
lợi cho quá trình alkyl hóa, làm cho độ chọn lọc tăng, giảm tiêu hao xúc tác và hiệu
suất cũng như chất lượng alkylat tăng lên. Yếu tố hạn chế khi giảm nhiệt độ là làm
tăng độ nhớt của các tác nhân và axit, làm tiêu tốn năng lượng khuấy trộn và chất tải
nhiệt. Trong trường hợp này cũng khó tạo thành nhũ tương tốt thích hợp cho phản
ứng alkyl hóa.
Trong công nghiệp alkyl hoá nhiệt độ thích hợp đối với các xúc tác như sau:
+ Xúc tác axit H 2SO4 , nhiệt độ = 410 0C
+ Xúc tác axit HF,

nhiệt độ = 20 35 0C

+ Xúc tác axit axit rắn nhiệt độ cao hơn xúc tác axit lỏng
Giá trị cụ thể nhiệt độ phản ứng được chọn cần phân tích đến ảnh hưởng của
các thông số khác và các chỉ tiêu kinh tế của quá trình, sao cho đảm bảo chỉ tiêu
chất lượng và hiệu suất alkylate. Ví dụ theo thời gian phản ứng, nồng độ xúc tác
giảm, hoạt tính xúc tác giảm người ta có thể tăng nhiệt độ lên 2  3oC trong khoảng
cho phép để bù lại hoạt tính của xúc tác nhằm duy trì hiệu suất không đổi của
alkylat.

Thời gian phản ứng
Thời gian phản ứng của quá trình alkyl hóa xác định bởi hai yếu tố cơ bản:
+ Tốc độ lấy nhiệt khỏi vùng phản ứng đủ để điều chỉnh nhiệt độ của phản

ứng.

21
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

+ Thời gian cần thiết đủ để iso-butan hòa tan vào pha axit tạo nhủ tương.
Nhờ thế sẽ đảm bảo tiến hành như mong muốn và hạn chế các phản phụ.
Do thiết bị hoạt động liên tục, để khống chế thời gian phản ứng người ta khống
chế qua tỷ lệ giửa axit và hydrocacbon trong vùng phản ứng của reactor. Thông
thường tỷ số này được chọn bằng 1/1 đến 2/1, tại đó chất lượng alkylate là tốt nhất.
Trong thực tế, để đạt hiệu suất cực đại, thời gian tiếp xúc trong reactor với xúc
tác H2SO4 thường từ 20 đến 30 phút.

2.1.2.Nồng độ axit.[7]
Để alkyl hóa phân đoạn C4, người ta thường dùng axit H2SO4 có nồng độ từ 90
 98,5%. Nâng cao nồng độ của axit trong giới hạn này sẽ tạo điều kiện hoàn thiện
tính chất của alkylat mà trước hết là tính chất chống kích nổ của nó.Còn khi alkyl
hóa với HF người ta thường sử dụng nồng độ 87%. Khi nồng độ axit nhỏ độ chọn
lọc của quá trình giảm ,các phản ứng phụ như polyme hóa tăng, tiêu hao axit
tăng .Đặc biệt khi nồng độ H2SO4 nhỏ hơn 85% thì hoạt tính xúc tác giảm rất
mạnh ,sản phẩm của quá trình polyme sinh ra nhiều và hòa tan làm nồng độ axit
tiếp tục giảm nhanh .Khi xảy ra hiện tượng này nồng độ axit giảm nhanh và rất khó
điều chỉnh ,mặt khác khi nồng độ axit quá cao sẽ gây oxi hóa các hydrocacbon làm
giảm chất lượng sản phẩm .

2.1.3.Nồng độ iso-butan trong vùng phản ứng
Do khả năng hòa tan iso-butan trong pha axit rất nhỏ ( H 2SO 4 là 0,1%), nên
muốn tăng tốc độ phản ứng, nồng độ iso-butan cần phải đạt cực đại trong vùng phản
ứng. Độ hòa tan cũng còn phụ thuộc vào độ khuấy trộn đặc biệt trong reactor.
Olefin hầu như hòa tan tức thời trong axit nên lượng olefin đưa vào cần phải
chia nhỏ để hạn chế phản ứng phụ. Điều này được khống chế qua tỷ lệ giữa isobutan/buten.Trong công nghiệp, tỷ lệ này thay đổi từ 5/1 đến 15/1, nghĩa là sử dụng
một lượng dư rất lớn iso-butan.
Sự phụ thuộc giữ tính chống kích nổ của alkylat vào nồng độ iso-butan trong
dòng sản phẩm ra khỏi reactor được xác định theo bảng thông qua chỉ số F, trong đó
F được tính theo phương trình của Smith và Pinkerton như sau:
F=

C1s .( I / O)
100.(V .S ) 0
22

Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

Trong đó:
Cl s : % V của iso- butan trong sản phẩm alkylate.
I/O : tỷ lệ iso-butan/olefin trong nguyên liệu nạp vào reactor.
(V.S)o : tốc độ nạp nguyên liệu riêng của olefin.
bảng 2. Gía trị RON của alkylate phụ tuộc vào giá trị F

nguyên liệu[1]
Tác nhân alkyl hóa

F=4

F = 10

F = 20

F = 40

F = 200

Propylen

88

88,8

89,6

90,3

92,0

Penten

89,6

90,7

91,6

92,5

90,4

Butylen

94,2

94,8

95,9

95,8

97,0

Theo bảng trên ta thấy, giá trị F càng lớn nghĩa là tỷ lệ I/O càng lớn thì giá trị
RON của sản phẩm càng cao.

2.1.4.Tốc độ thể tích của olefin
Tốc độ thể tích của olefin được định nghĩa là thể tích của olefin bơm vào trên
thể tích trung bình của axít sulfuric trong thiết bị phản ứng trong một giờ. Thông
thường giá trị này vào khoảng 0,25/h  0,5/h. Tốc độ thể tích olefin cao làm tăng
tiêu hao axít, tăng nhiệt độ của thiết bị phản ứng tạo điều kiện cho các phản ứng phụ
như polime hoá làm xấu đi chất lượng sản phẩm. Hơn nữa nhiệt độ phản ứng tăng
còn gây ra nhiều khó khăn trong việc làm mát cũng như điều khiển thiết bị. Do vậy
tốc độ thể tích của olefin nên giữ ở mức thấp.

2.1.5. Khuấy trộn
Trong quá trình alkyl hoá xúc tác lỏng, mức độ khuấy trộn có ảnh hưởng trực
tiếp đến quá trình và chất lượng sản phẩm. Khi thực hiện quá trình alkyl hoá để
phản ứng diễn ra tốt thì pha hydrocacbon và pha axít phải phân tán tốt vào nhau để
tạo điều kiện tiếp xúc cho phản ứng xảy ra. Đặc biệt với phản ứng alkyl hoá dùng
xúc tác H2SO4, do xúc tác và isobutan không tan lẫn vào nhau nên việc khuấy trộn
là rất quan trọng. Khi khuấy trộn tốt hydrocacbon và axít sẽ tạo thành huyền phù

23
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

tăng cường tiếp xúc giữa hai pha làm tăng độ chọn lọc và nâng cao chất lượng sản
phẩm.
Để đảm bảo tạo ra huyền phù tốt cần phải điều chỉnh lượng axít đưa vào
trong thiết bị. Tỷ lệ giữa axít/hydrocacbon trong thiết bị nếu nhỏ hơn 40% sẽ làm
tăng lượng axít tiêu thụ đồng thời làm giảm trị số octan của sản phẩm. Nếu tỷ lệ này
lớn hơn 65% sẽ làm giảm thời gian lưu của hydrocacbon trong thiết bị và nó sẽ gây
hiệu ứng tương tự như trường hợp vận tốc thể tích olefin quá cao.

2.1.6. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình alkyl hoá
Những yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình alkyl hoá với mức độ rất khác
nhau. Chúng bao gồm những chất pha loãng, lượng nước trong axít và tạp chất
trong nguyên liệu.

 Những chất pha loãng
Những chất pha loãng tiêu biểu là propan, n-butan, n-pentan. Những chất này
không tham gia phản ứng nhưng chiếm thể tích thiết bị phản ứng làm loãng nồng độ
của isobutan trong thiết bị phản ứng.Làm giảm chất lượng của alkylat.
 Nước trong axít
Lượng nước chứa trong axít thường vào khoảng 3  5%. Lượng nước này
chủ yếu do các dòng hydrocacbon mang vào trong quá trình phản ứng. Nước có
trong axít gây giảm nồng độ và hoạt tính xúc tác do đó làm giảm chất lượng alkylat.
Để hạn chế lượng nước các quá trình alkyl hoá đều có thiết bị tách nước cho nguyên
liệu trước khi đưa vào thiết bị phản ứng.
 Dầu hoà tan trong axít
Do các phản ứng polyme hoá, những phân tử hydrocacbon mạch dài tạo thành
và tan trong axít làm loãng nồng độ axít và làm giảm chất lượng sản phẩm.
 Tạp chất trong nguyên liệu
Một số tạp chất có trong nguyên liệu tuy ít gây ảnh hưởng đến chất lượng
của alkylat nhưng làm tăng lượng axít tiêu thụ cho quá trình.
2.2.CÁC CÔNG NGHỆ ALKYL HÓA ISO-BUTAN BẰNG OLEFIN HIỆN NAY.

2.2.1. Đặc điểm chung
24
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

Công nghệ alkyl hóa iso-butan bằng các olefin bắt đầu xuất hiện từ trước chiến
chiến tranh thế giới lần thứ hai, nhưng phải đến những năm gần đây mới đạt được

mức độ hoàn thiện. Ban đầu xúc tác được sử dụng là AlCl 3 nhưng hiện nay người ta
đã thay thế bằng xúc tác lỏng H2SO4 và HF, thế hệ dùng xúc tác AlCl3 hầu như
không còn tồn tại.
Trong thực tế có khá nhiều công nghệ alkyl hoá.Ví dụ như:
 Với xúc tác HF ta có các công nghệ sau:
- Công nghệ của UOP.
- Công nghệ của Phillips.
 Với xúc tác là H2SO4 có các công nghệ sau:
- Công nghệ của Stratco.
- Công nghệ của Exxon.
 Với xúc tác rắn có các công nghệ sau đang được nghiên cứu ứng dụng:
- Công nghệ của UOP

2.2.2.Công nghệ alkyl hóa dùng xúc tác H2SO4 của hãng Exxon:[6]
Hiện tại Exxon sử dụng công nghệ alkyl hóa làm lạnh tự động .Công nghệ
Exxon có công suất khoảng 80.000 thùng/ngày.
Lò phản ứng làm lạnh tự động của Exxon gồm một thùng rộng có nhiều vách
ngăn vận hành ở áp suất 0,07 kg/cm2 (10psi) và một bể lắng axit riêng biệt
Nguyên liệu olefin hòa lẫn với iso-butan tuần hoàn từ tháp tách iso-butan và
dẫn vào từng thiết bị phản ứng.Việc hòa lẫn này làm giảm các phản ứng trùng hợp.
Việc khuấy trộn trong từng thiết bị tạo ra một nhũ tương trong đó axit là pha liên
tục.
Nhiệt độ trung bình trong từng thiết bị được duy trì khoảng 4-5 oC (45oF) bằng
cách bay hơi một phần hydrocacbon dễ bay hơi để lấy nhiệt phản ứng (chủ yếu là
iso-butan). Các chất bay hơi bị loại trừ khỏi đỉnh lò phản ứng và được chuyển đến
thiết bị lắng tách trước khi vào máy nén làm lạnh.

25
Đào Văn Quyền
MSV :1041540046