Xem mẫu
- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Viện Kỹ Thuật Hóa Học
BÀI TẬP MÔN CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP
HỮU CƠ - HÓA DẦU
Đề Tài:
Tổng Hợp isoparafin bằng
phương pháp isome hóa
GV Hướng Dẫn : PGS.TS. PHẠM THANH HUYỀN
SV Thực Hiện: Nguyễn Hà Minh MSSV: 20109800
Lưu Bá Mạnh MSSV: 20109788
Lã Văn Chương MSSV: 20109706
- NỘI DUNG
I. GIỚI THIỆU CHUNG
II. CƠ SỞ HÓA LÝ CỦA QUÁ TRÌNH ISOME HÓA
III. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ISOPARAFIN
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ISOME HÓA
- GIỚI THIỆU CHUNG
Isoparafin là parafin có số C ≥4 trở lên ở dạng mạch
nhánh trong đó mạch chính dài, mạch nhánh ng ắn, và
mạch nhánh đó ở vị trí C số 2, chủ yếu là gốc metyl.
Các isoparafin đều là những cấu tử quan trọng có trong
dầu mỏ.
Trong xăng, isoparafin chủ yếu giúp cho xăng có trị số
octan cao.
Iso-butan Iso-pentan Iso-hexan
- GIỚI THIỆU CHUNG
• Izome hóa là quá trình nhằm biến đổi các hiđro cacbon
mạch thẳng thành mạch nhánh. Mặt khác, cũng là
phương pháp để tạo ra các cấu tử cao octan pha vào
xăng nhằm nâng cao trị số octan của xăng. n– parafin
→ iso – paraffin (quá trình này còn gọi là quá trình đ ồng
phân hóa)
Ví dụ: n – butan → iso – butan
n – pentan → iso – pentan
- GIỚI THIỆU CHUNG
• Mục đích của quá trình:
+ Mục đích của quá trình izome hóa trong chế biến dầu là
tăng tính chống kích nổ của xăng máy bay và xăng ô tô .
+ Trong công nghiệp phát triển với mục đích tăng ngu ồn
iso – butan, là nguồn nguyên liệu để sản xuất alkylat, là
thành phần trị số octan cao cho xăng máy bay .
- II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ
TRÌNH IZOME HÓA
Đặc trưng về nhiệt động và động học
Nguyên liệu và sản phẩm đầu của quá trình
isome hóa
Sản phẩm của quá trình isome hóa
Cơ chế của quá trình isome hóa
Xúc tác của quá trình izome hóa
Các thông số ảnh hưởng đến quá trình isome hóa
- Đặc trưng về nhiệt động và động học
• Các phản ứng isome hoá n-pentan và n-hexan là các phản
ứng có tỏa nhiệt nhẹ. Bảng số liệu dưới đây cho thấy
nhiệt phản ứng để tạo thành các isome hoá từ các cấu tử
riêng biệt:
C Ấ U TỬ H298 Kcal/mol
C5: 2-metylbutan(isopentan) - 1,92
2,2.dimetylpropan(neopentan) - 4.67
C6: 2-metyl pentan(isohexan) - 1,70
3-metylpentan - 1,06
2,2-dimetyl butan(neohexan) - 4,39
2,3-dimetylbutan - 2,53
Do đó các phản ứng isome hoá là tỏa nhiệt thuận nghịch
và không có sự tăng thể tích, vì thế cân bằng của phản
ứng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ thấp sẽ có lợi
cho quá trình.
- Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình
isome hóa
Nguyên liệu
• Trong công nghiệp thì người ta thường dùng nguyên liệu cho quá trình
isome hoá là: C4,C5,C6 hay hỗn hợp của chúng là phần naphta nh ẹ.
• Thông thường hàm lượng n-parafin chỉ chiếm khoảng nhỏ hơn 60%. Để
đạt được hiệu suất cao thì cần phải tách phần iso-parafin ra khỏi nguyên
liệu.
• Đặc trưng của nguyên liệu sẽ quyết định đến chế độ công nghệ và chất
lượng sản phẩm.
Sản Phẩm :
• Iso-parafin dùng cho pha xăng và làm nguyên liệu cho tổng h ợp hóa d ầu
- Cơ chế của quá trình isome hóa
- Xúc tác của quá trình izome hóa
Xúc tác lưỡng chức: Thường xúc tác này gồm hai phần:
• Phần kim loại có đặc trưng hyđro hoá, kim loại thường
dùng là : Pt, Pd…
• Phần chất mang axit (Al2O3 , Al2O3 + ,halogen
,aluminosilicat…).
• Một số loại xúc tác:
• Pt/Al2O3 chỉ sử dụng ở nhiệt độ 450-510oC.
• Pt/Modenit có thể sử dụng ở 250oC.
• Được dùng phổ biến là Pt/Al2O3 có 7% clo trên xúc tác.
• Hiện nay được quan tâm nhiều nhất là zeolite.
(ZSM5,11)
- Xúc tác của quá trình izome hóa
• Xúc tác zeolite: zeolit sử dụng phù hợp nhất cho quá trình
isome hoá là ZSM5,11. Vì chúng có kích thước khá phù
hợp cho phép độ chọn lọc của quá trình cao h ơn.
Xúc tác Nhiệt độ phản ứng khi sử dụng Nhiệt độ phản ứng khi sử dụng
Fiedel Crafts AlCl3.AlBr3 80-1000C Pha lỏng gây ăn mòn
Oxit Al2O3,Cr2O3,BeO 200-4500C Pha hơi
Pt/Al2O3 350-5000C Pha hơi
Pt/Al2O3 clo hoá 80-1500C Pha hơi
Pt/zeolite 250-3000C Pha hơi
Pt/zeolite-X 300-3300C Pha hơi
Pt/zeolite-Y 300-3300C Pha hơi
Pt/ZSM5 300-3300C Pha hơi
- Các thông số ảnh hưởng đến quá trình
• Áp suất H2
+Với áp suất cao của H2
+H2 sẽ cản trở quá trình tạo
cốc và phản ứng cracking
+Đuổi nước và các hợp chất
chứa lưu huỳnh
Ngày nay, xúc tác cho quá trình ngày càng hoàn thi ện h ơn
do đó áp suất H2 ngày càng giảm dần, dao động trong
khoảng 21-70 atm.
Khi ở nhiệt độ cao, áp suất của H2 ít ảnh hưởng tới độ
chuyển hoá của nguyên liệu và ngược lại.
- Các thông số ảnh hưởng đến quá trình
• Nhiệt độ của phản ứng
+Nhiệt độ quá trình phản ứng ảnh hưởng trực tiếp đến thành ph ần sản
phẩm thông qua hiệu ứng nhiệt các phản ứng và ảnh h ưởng t ới v ận t ốc
phản ứng.
+Về nhiệt động thì nhiệt độ cao không có lợi cho phản ứng isome hoá
nhưng về động học thì rất tốt.Khi tăng nhiệt độ thì các ph ản ứng cracking
và các phản ứng đề hyđro hoá chiếm ưu thế.
+Nhiệt độ thấp rất có lợi cho phản ứng isome hoá nhưng hiệu suất của
quá trình không cao
+Ngày nay đối với quá trình dùng xúc tác thì nhi ệt đ ộ ph ản ứng đã đ ược h ạ
thấp xuống còn khoảng 90 -1250C.
- Các thông số ảnh hưởng đến quá trình
Tốc độ thể tích
• Tốc độ thể tích là nghịch đảo thời gian tiếp xúc giữa nguyên liệu
và các sản phẩm trung gian với xúc tác trong phản ứng
• Năng suất của quá trình cao khi khắc phục được giai đoạn chậm.
Do đó người ta cố gắng đưa vận tốc khuyếch tán xấp xỉ với vận tốc
động học
• Khi nhiệt độ của phản ứng tăng lên 100C thì vận tốc động học tăng
lên 2-3 lần còn vận tốc khuyếch tán tăng lên 1-1,5 lần.
• Với quá trình isome hoá, khi tăng tốc độ thể tích thì ph ản ứng
isome hoá chiếm ưu thế
- SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ISOPARAFIN BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ISOME HÓA
1. Công nghệ Penex của UOP
Quá trình này cũng nhằm đi sản xuất xăng có chất lượng cao từ các
phân đoạn có trị số octan thấp. Xúc tác của quá trình thuộc loại Fidel-
Craft và xúc tác hyđrô hoá, xúc tác được biểu diễn dưới dạng HAlX4
(H+ A-).
Quá trình này diễn ra ở lớp xúc tác cố định
Nhiệt độ phản ứng : 120-2600C
Áp suất của quá trình này là: 2,1-7 MPa
CH3-CH2-CH2-CH2–CH3 CH3-CH(CH3)-CH2-CH3
n-pentan iso-pentan
- Công nghệ Penex của UOP
Sơ đồ công nghệ Penex của UOP
(1) Thiết bị sấy khí (2) Máy nén
(3) Thiết bị phản ứng (4) Thi ết b ị tách
(5)Tháp ổn định (6) Thi ết b ị l ọc khí
- SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ISOPARAFIN
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ISOME HÓA
Công nghệ Butamer của UOP
Mục đích của quá trình này là đi sản xuất iso-Butan từ n-Butan
để cung cấp nguyên liệu cho công nghệ alkyl hoá và sản xuất
MTBE
Quá trình này sử dụng xúc tác là Pt/Al2O3 hoạt hoá bằng clo .
Quá trình isome hoá được tiến hành trong pha hơi, với sự có mặt
của hydro .
Phản ứng với sự có mặt của hydro để ngăn cản quá trình
polyme hóa các olefin trung gian tạo thành trong quá trình isome
hóa
Nhiệt độ phản ứng : 80-120oC
Áp suất : 1,5-2 MPa
Phản ứng
CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH(CH3)-CH3
n-butan iso-butan
- Công nghệ Butamer của UOP
- Butamer Penex
Nguyên liệu n-butan n-pentan
n-hexan
- TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS.TS. Phạm Thanh Huyền , PGS.TS Nguyễn Hồng
Liên. Công nghệ tổng hợp hữu cơ hóa dầu. NXB Khoa
học và kỹ thuật 2006.
• 2. TS. Lê Văn Hiếu. Công nghệ chế biến dầu mỏ. NXB
Khoa học kỹ thuật 2001
• 3. PGS.TS. Đinh Thị Ngọ. Hoá học dầu mỏ. ĐHBKHN
2001.
• 4. Robert.A.Meyers - Hanbook of petroleum refining
processes, second edition. 1986.
• 5. Hydrocacborn Processing . November/2000
• 6. Kiều Đình Kiểm –Các sản phẩm dầu mỏ và hoá dầu,
1999.
nguon tai.lieu . vn
