Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE với năng suất 25000t/năm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn Hữu cơ hoá dầu MỞ ĐẦU Xăng là nhiên liệukhông thể thiếu cho sự phát triển kinh tế - xã hội -quốc phòng của mỗi quốc gia. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và kỹ thuật, các nhà nghiên cứu đã tìm ra nhiều loại động cơ xăng có ưu điểm là tỷ số nén cao, tốn ít nhiên liệu, hiệu suất cao nhằm đáp ứng những đòi hỏi về cuộc sống hiện đại. Cùng với sự phát triển của động cơ xăng thì cũng kdmf theo sự đòi hỏi về nhiên liệu xăng có chất lượng tốt cho các loại động cơ này. Một trong những chỉ tiêu chất lượng quan trọng về nhiên liệu xăng là chỉ tiêu về khả năng chống lại sự cháy kích nổ. Đặc trưng cho chỉ tiêu này gọi là trị số octan. Như chúng ta ta biết xăng động cơ được lấy trực tiếp từ quá trình chưng cất trực tiếp dầu mỏ có rất ít Izo - parafin và thơm, nhiều n - parafin nên có trị số octan rất thấp (khoảng 30 - 60) trong khi đó thì yêu cầu về trị số octan cho xăng động cơ tiên tiến phải lớn hơn 70. Vì vậy xăng chưng cất trực tiếp từ dầu mỏ không đáp ứng được yêu cầu cho động cơ mà chúng ta phải dùng các biện pháp khác nhau để nâng cao chất lượng xăng. Có nhiều biện pháp nâng cao trị số octan của nhiên liệu xăng như dùng phù gia chì: Tertrametyl chì (TML), Tetraetyl chì (TEL) nhưng vấn đề nảy sinh ra là trong khi thải có PBO rất độc hại với con người. Do đó ngày nay, phụ gia chì không còn được sử dụng. Qua các quá trình nghiên cứu về phụ gia pha xăng, các nhà sản xuất đã tìm ra các loại phụ gia như MTBE, TBA, Etanol, Metanol ... Trong đó MTBE được sử dụng nhiều với các ưu điểm nổi bật: + An toàn + Pha chế lớn + Sử dụng ít nguy hiểm + ít gây cháy nổ Đề tài "Thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE với năng suất 25000t/năm" là đề tài khá phức tạp về công nghệ và nguyên liệu sản xuất. Em đã hết sức cố gắng tìm tòi về tài liệu và vận dụng những kiến thức của thầy cô đã truyền đạt để hoàn thành đồ án này. Song với kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi các thiếu sót, em rất mong thầy, cô và các bạn đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiều hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy cô và các bạn. SV: Nguyễn Minh Hải - Lớp HD2 - K7 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn Hữu cơ hoá dầu PHẦN I GIỚI THIỆU VỀ MTBE I. GIỚI THIỆU CHUNG MTBE (Metyl - tert - Butyl - E ther) có công thức cấu tạo là: CH3 H3C - C - O - CH3 CH3 Là một chất lỏng không màu, có mùi như Terpence ít tan trong nước, khả năng bay hơi thấp. Nó có tính chất pha trộn tương tự như đối với tính chất của xăng, khi pha vào xăng nó làm giảm lượng co và giảm lượng khói xả. II. TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA MTBE II.1. Tính chất vật lý [1-243] Trọng lượng phân tử Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ sôi Tỷ trọng ở 20oC Hằng số điện môi (200C) Sức căng bề mặt (200C) Nhiệt nóng chảy (200C) Nhiệt hóa hơi Nhiệt tạo thành (250C) Nhiệt cháy Nhiệt độ chớp cháy 88,15 (g) - 108,6 (0C) 55,3 (0C) 1,3692 0,36 (Mpa/s) 20 (mN/m) 2,18 (Kj/kg.k) 337 (kj/mol) - 314 (kJ/mol) - 34,88 (Mj/kg) - 280C Nhiệt độ bóc cháy trong xi lanh 4600C Giới hạn nổ trong không khí Nhiệt độ tới hạn áp suất tới hạn 1,65 - 8,4. 2240C 3,43(Mpa) SV: Nguyễn Minh Hải - Lớp HD2 - K7 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn Hữu cơ hoá dầu Bảng 1: áp suất hơi, tỷ trọng và độ hòa tan trong nƣớc của MTBE [1-243]. T0C Phơi (kPa) Tỷ trọng Độ hòa tan % khối lượng 0 10,8 0,7613 10 17,4 0,751 12 ... 0,7489 15 .... 0,7458 20 26,8 0,7407 30 40,6 0,7304 40 60,5 .... Nước trong MTBE 1,19 1,22 ... ... 1,28 1,36 1,47 MTBE trong nước 7,3 5,0 ... ... 3,3 2,2 1,5 II.2. Tính chất hóa học [1-342] MTBE có đầy đủ tính chất của một ete thông thường nó tồn tại trong môi trường axit, bazơ nhẹ, trung tính còn trong môi trường bazơ mạnh nó bị phân hủy thành metenol và izobuten. Bảng 2: Hỗn hợp đẳng phí hai cấu tử Hỗn hợp MTBE - nước MTBE - Metanol MTBE - Metanol (1MPa) MTBE - Metanol (2,5MPa) Nhiệt độ sôi 0C 52,6 51,6 130 175 Lượng MTBE % khối lượng 96 86 68 54 SV: Nguyễn Minh Hải - Lớp HD2 - K7 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn Hữu cơ hoá dầu PHẦN II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MTBE TỪ TBA I. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT MTBE I.1. Metanol [1] a) Giới thiệu về Metanol Metanol còn gọi là metyl alkol hoặc carbinol hoặc rượu gỗ có công thức hóa học là CH3OH. Khối lượng phần tử là 32,042. Metanol là rượu đơn giản nhất trong dãy đồng đẳng của các rượu no đơn chức. Lần đầu tiên vào năm 1661 Robert Boyle đã thu được Metanol cất giấm gỗ bằng rửa vôi. Công thức cấu tạo của Metanol: H H - C - OH H b) Tính chất vật lý của metanol Khối lượng riêng, f(101,3 KPa) lỏng. + ở 00 + ở 250C + ở 500C áp suất tới hạn Nhiệt tới hạn Tỷ trọng tới hạn Thể tích tới hạn Nhiệt độ nóng chảy (101,3 KPa) Nhiệt độ sôi Nhiệt độ bay hơi (101,3KPa) Độ nhớt (250C) SV: Nguyễn Minh Hải - Lớp HD2 - K7 0,81 (g/cm3) 0,78664 (g/cm3) 0,7637 (g/cm3) 8,097 (MPa) 239,490C 0,2715 (g/cm3) 117,9 (cm3/mol) 100,3 (Kj/kg) 64,70C 1128,8 (Kj/kg) 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Lỏng + Hơi Hằng số điện môi (250C) Nhiệt độ chớp cháy cốc kín Nhiệt độ chớp cháy cốc hở Sức căng bề mặt trong không khí (250C) Giới hạn nổ trong không khí Nhiệt độ bốc cháy c) Tính chất hóa học Metanol là chất lỏng không màu, phân cực. Bộ môn Hữu cơ hoá dầu 0,5513 (MPa.s) 9,68.10-3 (MPa.s) 32,65 12,20C 15,60C 22,1 (mN/m) 5,5 - 44 4700C Nó có khả năng phản ứng được quyết định bởi nhóm chức hydroxit (- O.H). Các phản ứng của metanol xảy ra giữa các liên kết C - H hoặc O-H, được đặc trưng bởi sự thay thế các gốc: - H và gốc - OH. Các phản ứng quan trọng trong công nghiệp của metanol . 1. Phản ứng đề hydrohóa, oxy hóa 2. Phản ứng với các axit 3. Phản ứng este hóa 4. Phản ứng công hợp với các liên kết không no. 5. Phản ứng xảy ra với góc hydroxyl (-OH) d) Phương pháp tổng hợp metanol [12] + Oxy hóa trực tiếp metan (CH4) 2CH4 + O2  2CH3OH Phản ứng xảy ra theo cơ chế chuỗi gốc CH3 + O  CH3O CH3O  HCHO + H CH3O + CH4  CH3OH + CH3 Phản ứng thực hiện ở T0 = 400 - 7000C. P = 0,1 - 0,15 MPa Xúc tác Fe, Ni, Cu ... SV: Nguyễn Minh Hải - Lớp HD2 - K7 5 ... - tailieumienphi.vn