Tiểu luận Công nghệ sản xuất Polystyren

PS thuộc nhóm nhiệt dẻo tiêu chuẩn, gồm có PS và PVC (poly vinylclorua). PS cứng, trong suốt với độ bóng cao, không mùi, không vị. Khi cháy có nhiều khói, giá thành rẻ, dễ gia công bằng phương pháp ép và đúc dưới áp suất. Dưới 100 o C, nguyên liệu PS đóng rắn lại giống như thủy tinh với nồng độ thích hợp. PS có tính điện môi tốt, bền với nhiều hóa chất khi sử dụng, chịu nước tốt. PS không phân cực do đó bền với các hóa chất phân cực và phân cực mạnh. Vì có nguyên tử H ở C bậc 3 linh động nên H này dễ tham gia phản ứng oxi hóa vì thế PS nhanh bị lão hóa trong không khí khi có ánh sáng trực tiếp.Vòng benzen có thể tham gia phản ứng sunfo hóa, nitro hóa dùng để sản xuất nhựa trao đ ổi ion như cationit axit mạnh.

pdf40 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Ngày: 17/02/2014 | Lượt xem: 2756 | Lượt tải: 7download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tiểu luận Công nghệ sản xuất Polystyren, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Bài tập lớn Công nghệ sản xuất Polystyren Nhóm 8 – Lọc hóa dầu K52 Page 1 Tiểu luận Công nghệ sản xuất Polystyren Bài tập lớn Công nghệ sản xuất Polystyren Nhóm 8 – Lọc hóa dầu K52 Page 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ POLYSTYREN I, Tính Chất Của Polystyren (PS) PS thuộc nhóm nhiệt dẻo tiêu chuẩn, gồm có PS và PVC (poly vinylclorua). PS cứng, trong suốt với độ bóng cao, không mùi, không vị. Khi cháy có nhiều khói, giá thành rẻ, dễ gia công bằng phương pháp ép và đúc dưới áp suất. Dưới 100oC, nguyên liệu PS đóng rắn lại giống như thủy tinh với nồng độ thích hợp. PS có tính điện môi tốt, bền với nhiều hóa chất khi sử dụng, chịu nước tốt. PS không phân cực do đó bền với các hóa chất phân cực và phân cực mạnh. Vì có nguyên tử H ở C bậc 3 linh động nên H này dễ tham gia phản ứng oxi hóa vì thế PS nhanh bị lão hóa trong không khí khi có ánh sáng trực tiếp.Vòng benzen có thể tham gia phản ứng sunfo hóa, nitro hóa… dùng để sản xuất nhựa trao đổi ion như cationit axit mạnh. Khối lượng riêng d = 1,05  1,1 g/cm3 Chỉ số chảy MI: 1 8 g/10 phút Độ bền kéo đứt: 400  450 kg/cm2 Tính chất PS huyền phù Dung dịch Khối Nhũ tương Giới hạn bền uốn, [kg/cm2] 816 875 800 900 Độ bền va đập, [kg/cm/cm2] 14,7 15 15 180 Độ bền nhiệt (Mactanh), [oC] 80 80 80 80 Độ thẩm điện môi  (điện thế xuyên thủng), (106 hex) 2,6 2,6 2,6 2,6 PS có thể tái chế và sử dụng lại trong nhiều lĩnh vực. Nhiệt độ nhiệt dẻo của PS khoảng 80 - 100 oC nên trong việc tái chế trực tiếp, ta chỉ việc cắt và làm vụn ra thành những mảnh nhỏ sau đó được nhiệt dẻo, đem xử lý đóng khuôn để hoàn tất sản phẩm. Ngoài ra trong một số trường hợp ta còn sử dụng phương pháp nhiệt phân hoặc phương pháp phân giải bởi Hydrocracking. Sản phẩm của quá trình là monome được sử dụng như nguyên liệu đầu trong công nghiệp hóa chất dầu mỏ. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường. Một số yêu cầu sử dụng mang tính không thể thiếu như sự cân bằng quang học tốt hơn, độ cứng, bền với hóa chất và nhiệt độ tốt, độ bền cao và xử lý linh hoạt, màu sắc… rất phù hợp với PS. Vì vậy nó có ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế. Tuy nhiên PS có một nhược điểm rất lớn là chúng khá giòn, vì thế đã làm giảm một phần phạm vi ứng dụng của nó. Bài tập lớn Công nghệ sản xuất Polystyren Nhóm 8 – Lọc hóa dầu K52 Page 3 II, Cấu Tạo Của Polystyren (PS) Qua nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau, đặc biệt là phương pháp nhiệt phân PS thì thấy rằng PS có cấu trúc đầu nối đuôi. PS ở nhiệt độ phản ứng không cao thì ít tạo nhánh và nhánh bé. III, Phân Loại Và Ứng Dụng Của Polystyren (PS) Theo cấu trúc, thông thường PS được chia thành 3 loại sau: - PS tinh thể (GPPS) - PS chịu va đập (HIPS) - PS xốp (EPS) 1. PS tinh thể (GPPS) PS tinh thể thường được sử dụng cho các mục đích thông dụng (GPPS), có khối lượng phân tử lớn (Mw = 2 - 3 x105), mang tính nhiệt dẻo rõ ràng đó là cứng, bền, không mùi, không vị. Là chất dễ tác động bởi nhiệt, ổn định nhiệt, trọng lượng riêng thấp, và có giá thành thấp là do chi phí rất thấp của phân xưởng có sử dụng khuôn đúc, ép, màng mỏng. Ngoài ra vật liệu PS có tính chất nhiệt và tính điện tốt, đây là lý do mà chúng được sử dụng như vật liệu cách điện rẻ tiền. Về phương diện thương mại thì PS tinh thể được gia công và chế biến bằng một loạt công nghệ. Ứng dụng của PS tinh thể được trình bày dưới đây: PS TINH THỂ (MỤC ĐÍCH THÔNG DỤNG) Đúc khuôn kiểu phụt Ép khuôn Ứng dụng mới - Làm vỏ bao bì - làm vỏ bao bì - lắp kính - Hộp lọ đựng mỹ phẩm - thùng catton - chiếu sáng - Đồ chơi mới lạ - khay đựng thịt gia cầm -vật trang trí nhà - Trang sức giả - hộp đựng thực phẩm ăn nhanh - Cánh quạt/tán đèn - PS định hướng - Đồ nhựa rắn - hộp xốp - Các mặt hàng văn phòng phẩm - bao bì thực phẩm - Hộp đựng loa - Dụng cụ văn phòng - Dây quay dĩa máy tính - Vật dụng y tế - Chai lọ - Pipet - Bút bi - Vòng hạt Bài tập lớn Công nghệ sản xuất Polystyren Nhóm 8 – Lọc hóa dầu K52 Page 4 2. PS chịu va đập (HIPS) Chất đàn hồi được trộn vào polystyrene, chủ yếu để làm tăng tính bền cơ học. Kết quả là tạo ra vật liệu thường được gọi là PS chịu va đập (HIPS) và có giá trị cho nhiều thứ khác nhau. Chất đàn hồi Polybutadiene có cấu trúc lập thể điều hòa được sử dụng để điều chỉnh tính chịu va đập. Độ bền, tính chịu va đập, độ trong, và các công nghệ chế biến khác nhau có ảnh hưởng tới hình dáng sợi và sự phân tán trong pha nền polymer. Polystyrene chịu va đập có thể được xử lý một cách dễ dàng bởi các công nghệ chế biến nhiệt dẻo thông thường gồm công nghệ màng, công nghệ tấm và các công nghệ: ép biên, ép nóng, đúc phun, đúc phun áp lực, và đúc thổi cấu trúc. Các ứng dụng khác nhau của HIPS được liệt kê dưới đây: * Bao bì dập nóng - Đựng thức ăn nhanh - Cốc và nắp đậy - Hộp đựng nước ép trái cây và các sản phẩm sữa * Ứng dụng công nghiệp - Đường ống cho tủ lạnh - Các bộ phận của máy điều hòa không khí - Cáp nối TV/băng ghi âm - Đồng hồ treo tường - Phụ kiện đồ điện - Đĩa video và băng catset - Đồ chơi, gót giày… 3. PS xốp (EPS) PS xốp là thuật ngữ chung để chỉ PS,và copolyme styrene được tạo ra như một hợp chất với các chất tạo khí và các phụ gia khác, nó có thể được chế biến thành các sản phẩm xốp có tỷ trọng thấp. Các loại vật liệu EPS có thể chế tạo các sản phẩm như cốc cà phê, giảm sóc cho ô tô. Mục đích chính của EPS là chế tạo ly dùng 1 lần, vỏ chống rung và vật liệu cách nhiệt.  Do có ứng dụng rộng rãi trong sinh hoạt cũng như trong công nghiệp, polystyren đã trở thành vật liệu quan trọng và thiết yếu đối với cuộc sống con người. Việc nghiên cứu các công nghệ mới nhằm đẩy mạnh sản xuất polystyren để chế tạo ra các vật phẩm ngày càng được quan tâm và phát triển. * Đồ gia dụng/ đồ dùng văn phòng - Chỗ ngồi toilet và phụ kiện phòng tắm - Vỏ bọc gương - Mái che - Đồ dùng nhà bếp - Cán chổi lông và các vật dụng vệ sinh khác - Các bộ phận của máy ảnh Bài tập lớn Công nghệ sản xuất Polystyren Nhóm 8 – Lọc hóa dầu K52 Page 5 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYREN Phần 1: Nguyên Liệu Và Các Phương Pháp Sản Xuất PolyStyren I. Nguyên Liệu Nguyên liệu để sản xuất Polystyren (PS) là Styren. - CTPT: C8H8 - CTCT:  Styren rất dễ trùng hợp vì có nối đôi và vòng thơm, trong quá trình bảo quản nên hạn chế tiếp xúc với ánh sáng, oxy, nhiệt độ. Thông thường khi bảo quản ta cho 0,5  1,5% khối lượng hydroquinon vào làm chất ức chế trùng hợp. 1, Tính chất vật lý của Styren - Styren là một chất lỏng trong suốt, không màu đến hơi vàng có mùi hắc, khúc xạ ánh sáng mạnh. - Khối lượng riêng ở 25oC: d = 0,9045 g/cm3 - Độ nhớt (25oC):  = 0,7 cP - Nhiệt độ sôi: ts = 145,2 oC - Nhiệt độ nóng chảy: tnc = -30,63 oC - Nhiệt độ bùng cháy: tbc = 34 oC - Nhiệt hóa hơi: 86,9 kcal/mol - Nhiệt trùng hợp: 16,5 kcal/mol - Giới hạn cháy nổ trong không khí (%V): 1,1  6,1 - Độ co thể tích khi trùng hợp: 17% 2, Điều chế Styren * Styren có thể được thu từ hai nguồn: 2.1 Từ sản phẩm Cracking và chưng cất dầu mỏ, khí hóa than cốc. 2.2 Bằng con đường tổng hợp. 2.2.1 Dehydro hóa trực tiếp Etylbenzen Các điều kiện của PƯ: T = 550  650oC, P = 0,1  0,3 Mpa Bài tập lớn Công nghệ sản xuất Polystyren Nhóm 8 – Lọc hóa dầu K52 Page 6 Hệ xúc tác hiện đại gồm 5 cấu tử: cấu tử hoạt động (Fe2O3); chất ổn định (Cr2O3 , Al2O3 , MgO); chất ức chế tạo cốc (K2O); chất khơi mào (CuO, V2O5, AgO) và chất kết dính (Aluminat canxi).  Tùy thuộc vào loại xúc tác sử dụng, quá trình có thể tiến hành trong điều kiện đẳng nhiệt hoặc đoạn nhiệt. Về mặt công nghệ, quá trình Dehydro hóa đẳng nhiệt khó thực hiện hơn quá trình đoạn nhiệt, vì phải sử dụng thiết bị phản ứng loại ống chùm với dòng trao đổi nhiệt tuần hoàn ở ngoài ống. Tuy nhiên quá trình này có ưu điểm: nhiệt độ nguyên liệu đầu thấp hơn, tỉ số hơi nước/nguyên liệu đầu thấp hơn so với quá trình đoạn nhiệt. 2.2.1.1 Dehydro hóa đoạn nhiệt Hình 1: Sản xuất Styren bằng công nghệ Dehydro hóa đoạn nhiệt Bài tập lớn Công nghệ sản xuất Polystyren Nhóm 8 – Lọc hóa dầu K52 Page 7 Thuyết minh sơ đồ: * Etylbenzenen mới và etylbenzen tuần hoàn được bốc hơi, trộn với 10% hơi nước (vì trong lớp xúc tác, nhiệt độ phản ứng giảm 1oC khi độ chuyển hóa tăng 1%, do vậy để thu được độ chuyển hóa cao phải thêm đáng kể một lượng hơi nước ở nhiệt độ cao), gia nhiệt đến 530  550 oC và đưa vào TBPƯ. 90% lượng hơi nước còn lại được gia nhiệt lên 800oC và đưa vào TBPƯ để nâng nhiệt độ lên 650 oC, phản ứng Dehydro hóa bắt đầu xảy ra ở nhiệt độ này. Khí sản phẩm ra khỏi TBPƯ có nhiệt độ 590  600 oC được làm lạnh nhanh chóng trong thiết bị làm lạnh bằng nước, nhiệt của khí sản phẩm được dùng để sản xuất hơi nước áp suất trung bình, sau đó khí sản phẩm tiếp tục làm lạnh trong thiết bị trao đổi nhiệt bằng không khí. * Sản phẩm sau khi được làm lạnh và ngưng tụ, được đưa vào thiết bị lắng tạo thành 3 pha: - Pha khí giàu Hydro, CO, CO2, Hydrocacbon nhẹ (Metan, Etylen,…) sau khi được nén, hóa lỏng phân đoạn nặng, được sử dụng làm nhiên liệu. - Pha nước giàu Hydrocacbon thơm được đưa vào tháp tách, benzen và toluen được hồi lưu. - Pha hữu cơ chủ yếu chứa Styren và Etylbenzen được đưa sang bộ phận tách. * Xử lý sản phẩm Dyhdro hóa Sản phẩm dehydro hóa có chứa 50% styren được đưa vào bốn tháp chưng cất lần lượt thực hiện các nhiệm vụ sau: - Thu styren thô ở đáy tháp thứ nhất (70 đĩa): Do etylbenzen và styren có nhiệt độ sôi rất gần nhau và styren có khuynh hướng dễ dàng trùng hợp (ngay cả trong điều kiện chân không), nên quá trình tách styren thô khỏi etylbenzen phải được thực hiện trong các điều kiện sau: + Số đĩa lớn (60 – 70 đĩa) và chỉ số hồi lưu cao (6). + Thực hiện trong điều kiện chân không (7 30kPa) để giảm nhiệt độ đáy tháp xuống dưới 108oC và tăng độ bay hơi tương đối. + Có mặt chất ức chế trùng hợp (lưu huỳnh hoặc dinitrophenol) + Độ giảm áp trong thiết bị ngưng tụ và trong các đĩa thấp. Bài tập lớn Công nghệ sản xuất Polystyren Nhóm 8 – Lọc hóa dầu K52 Page 8 - Tinh chế styren để thu styren thương phẩm: Tháp tinh chế styren khỏi vết của etylbenzen và hydrocacbon nặng đòi hỏi điều kiện mềm hơn: 20 đĩa, nhiệt độ đỉnh tháp 50oC, đáy tháp 105oC, tương ứng với áp suất 10 và 20kPa, có sử dụng chất ức chế. Styren thu được có độ sạch 99,7 – 99,8%. - Thu hồi etylbenzen chưa phản ứng, tuần hoàn lại thiết bị dehydro hóa (60 đĩa): quá trình thực hiện trong tháp chưng ở áp suất khí quyển với nhiệt độ đáy tháp 140 oC. - Xử lý phân đoạn nhẹ: tách benzen và toluen trong tháp chưng ở áp suất khí quyển, nhiệt độ đáy tháp 115 oC (20 đĩa), benzen được tuần hoàn lại thiết bị ankyl hóa. * Lưu huỳnh và nitrophenol được sử dụng làm chất ức chế trùng hợp trong quá trình chưng cất styren, còn tert-butyl-4-catechol hoặc hydroquinon được sử dụng làm chất ức chế trong quá trình bảo quản styren. 2.2.1.2 Dehydro hóa đẳng nhiệt Hình 2: Công nghệ BASF sản xuất styren bằng quá trình Dehydro hóa đẳng nhiệt Bài tập lớn Công nghệ sản xuất Polystyren Nhóm 8 – Lọc hóa dầu K52 Page 9 Quá trình sử dụng khí khói làm chất tải nhiệt. Hỗn hợp etylbenzen và hơi nước được gia nhiệt trong thiết bị trao đổi nhiệt với dòng khí sản phẩm và khí khói. Khí khói sau khi trao đổi nhiệt có nhiệt độ 375oC được gia nhiệt trong lò đốt. Thiết bị phản ứng có các ống chứa xúc tác có chiều dài 2,5  4 m, đường kính 10  20 cm. 2.2.2 Đồng sản xuất Propylen oxyt và Styren a, Lý thuyết Quá trình bao gồm 4 giai đoạn: (a) Oxy hóa pha lỏng Etylbenzen thành Hydroperoxyt với sản phẩm phụ là Axetophenon và Phenyl-1-etanol: C6H5 – CH2 – CH3 + O2  C6H5 – CHOOH – CH3 - Phản ứng tỏa nhiệt, không sử dụng xúc tác. Tuy nhiên, cần sử dụng các hợp chất có tính kiềm (như CaCO3 hoặc CaCO3) để trung hòa axit tạo thành và ngăn cản sự phân hủy hydropeoxyt. - Tpu = 125  155oC; P = 1,5 MPa để duy trì môi trường phản ứng trong pha lỏng. (b) Epoxy hóa Propylen trong pha lỏng với sự có mặt có mặt của xúc tác đồng thể (Molypden Naphtenat), hoặc xúc tác dị thể (các oxyt kim loại như Mo, V, Ti mang trên SiO2). (c) Hydro hóa hydropeoxyt còn lại và sản phẩm phụ axetophenon thành phenyl -1- etanol. C6H5 – CO – CH3 + H2  C6H5 – CHOH – CH3 Quá trình xảy ra ở nhiệt độ 120  150 oC, áp suất 1 Mpa, sử dụng xúc tác oxyt Cu, Cr, Ni mang trên SiO2. (d) Dehdrat hóa phenyl -1 etanol thành styren C6H5 – CHOH – CH3  C6H5 – CH = CH2 + H2O Quá trình xảy ra trong pha khí ở T = 250oC, P = 0,2  0,3 Mpa, với xúc tác axit (10  15% trọng lượng mang trên TiO2 hoặc Al2O3). b, Công nghệ Công nghệ sản xuất styren và propylen oxyt từ etylbenzen và propylen bao gồm các giai đoạn sau: Oxy hóa, Epoxy hóa, Hydro hóa, Dehydrat hóa. Bài tập lớn Công nghệ sản xuất Polystyren Nhóm 8 – Lọc hóa dầu K52 Page 10 Hình 3: Công nghệ Oxyran sản xuất Styren và Propylen oxyt từ Etylbenzen và Propylen - Oxy hóa: Etylbenzen được oxy hóa với không khí trong pha lỏng. Quá trình được tiến hành trong các TBPƯ tháp sủi bọt rỗng đặt nối tiếp, nhiệt độ trong các thiết bị giảm dần, thời gian lưu trong mỗi thiết bị khoảng 1 giờ. Nhiệt phản ứng được tách bằng cách bay hơi một phần pha lỏng, sau đó được ngưng tụ và hồi lưu. Sản phẩm thu được chứa 10  12% trọng lượng hydropeoxyt. Nồng độ hydroperoxyt có thể được tăng lên 17% trong thiết bị bay hơi, etylbenzen thu hồi được tuần hoàn lại vùng phản ứng. - Epoxy hóa: Quá trình được tiến hành trong các TBPƯ đặt nối tiếp,có các thiết bị trao đổi nhiệt trung gian để tách nhiệt phản ứng. thời gian lưu khoảng 1,25 giờ. Propylen dư được thu hồi trong 2 thiết bị tách propan và được hồi lưu lại thiết bị epoxy hóa. Các sản phẩm oxygenat và etybenzen chưa phản ứng được thu hồi trong tháp tách thứ hai được chưng cất chân không để tách propylen oxyt và các cấu tử nhẹ ở đỉnh tháp. Các cấu tử nhẹ Bài tập lớn Công nghệ sản xuất Polystyren Nhóm 8 – Lọc hóa dầu K52 Page 11 như axetaldehit được tách bằng chưng cất đơn giản, metyl format được tách bằng chưng cất trích ly với etylbenzen. Etylbenzen được làm sạch và tuần hoàn. Propylen oxyt được tiếp tục làm sạch để thu được PO thương phẩm. - Hydro hóa: Sản phẩm đáy của tháp chưng cất chân không được đưa vào thiết bị hydro hóa để tách hydropeoxyt chưa phản ứng và chuyển hóa axetophenon. Etylbenzen chưa phản ứng và phenyl -1- etanol được tách ra khỏi sản phẩm hydro hóa trong 2 tháp chưng cất tiếp theo. - Dehydrat hóa: Rượu thu được được dehyrat hóa trong các thiết bị dehydrat hóa đặt song song. Nước tạo thành được ngưng tụ, lắng và tách trong thiết bị lắng. Phenyl -1- etanol chưa phản ứng và axetophenon được tách trong tháp chưng cất và tuần hoàn lại thiết bị hydro hóa. Styren được tinh chế để thu được styren thương phẩm. 2.2.3 Giới thiệu quy trình sản xuất Styren của một số hãng sản xuất a, Quy trình sản xuất Styren của công ty Lumus UOP Đây là quy trình sản xuất monome styren (SM) dùng cho sản xuất polyme, gồm có quy trình Lumus UOP “cổ điển” cho các nhà máy mới và quy trình Lumus UOP “thông minh” cho các nhà máy cải tạo sửa chữa. Bài tập lớn Công nghệ sản xuất Polystyren Nhóm 8 – Lọc hóa dầu K52 Page 12 Hiện nay, trên thế giới có 36 nhà máy đang vận hành với công nghệ Lumus UOP “cổ điển” và 3 nhà máy áp dụng công nghệ Lumus UOP “thông minh”. Mô tả quy trình: Ở quy trình cổ điển, etylbenzen (EB) được tách hydro với sự tham gia của xúc tác và hơi nước để tạo thành styren. Phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ cao và trong chân không. EB (mới nạp liệu và hồi lưu) được kết hợp với hơi nước quá nhiệt, tiếp đó hỗn hợp này được tách hydro trong một hệ phản ứng nhiều bậc (1). Một thiết bị gia nhiệt trung gian sẽ tái gia nhiệt khí công nghệ giữa các bước phản ứng. Các dòng phản ứng được làm lạnh để thu hồi nhiệt thải, đồng thời ngưng tụ hydrocacbon và hơi nước. Khí thải không ngưng tụ chứa chủ yếu hydro được nén lại và sử dụng làm nhiên liệu. Hydrocacbon từ thiết bị tách dầu/nước (2) được đưa đến bộ phận cất. Phần ngưng tụ được stripping để loại bỏ các hydrocacbon thơm tan lẫn vào. Quá trình cất phân đoạn nối tiếp (3, 4) tách được styren sản phẩm có độ tinh khiết cao, EB chưa chuyển hóa được tuần hoàn trở lại và sản phẩm phụ với tỷ lệ tương đối nhỏ là hắc ín được dùng làm nhiên liệu.Toluen được sản xuất ở thiết bị (5, 6) được đưa ra từ đáy (6) như một sản phẩm phụ thứ yếu và benzen lấy ra ở đỉnh (6) thông thường được tuần hoàn trở lại phân xưởng EB. Thông thường, độ tinh khiết của sản phẩm momome styren đạt 99,85 – 99,95%. Quy trình này có hiệu suất thu hồi sản phẩm cao do có sự kết hợp độc đáo chất xúc tác và các điều kiện vận hành trong các thiết bị phản ứng và sử dụng chất ức chế polyme hóa có hiệu quả cao trong các tháp chưng cất. Quy trình Lumus UOP “thông minh” tương tự như trên, chỉ có sự khác biệt là công nghệ oxy hóa tái gia nhiệt được sử dụng giữa các bậc tách hydro của hệ phản ứng nhiều bậc (1). Các lò phản ứng được thiết kế đặc biệt để thực hiện các phản ứng oxy hóa và dehydro hóa. Trong quá trình oxy hóa tái gia nhiệt , oxy được đưa vào nhằm oxy hóa một phần hydro sinh ra trên xúc tác để tái gia nhiệt cho khí công nghệ và để dịch chuyển cân bằng về phía phản ứng dehydro hóa. Quy trình này đạt hiệu suất chuyển hóa đến 80% EB sau mỗi vòng chuyển hóa, tuy nhiên chi phí tái gia nhiệt giữa các bậc phản ứng cao và làm giảm lượng hơi quá nhiệt cần thiết. Bài tập lớn Công nghệ sản xuất Polystyren Nhóm 8 – Lọc hóa dầu K52 Page 13 b, Quy trình sản xuất Styren của trung tâm công nghệ Badger (Mỹ) Đây là quy trình sản xuất monome styren (SM) bằng phương pháp tách hydro của etylbenzen (EB). EB nguyên liệu được sản xuất bằng phương pháp alkyl hóa benzen với etylen. Hiện công nghệ này đã được áp dụng tại hơn 40 cơ sở sản xuất styren trên thế giới với công suất thiết kế từ 32  78 nghìn tấn/năm. Tổng cộng công suất các cơ sở này đạt 8 triệu tấn/năm. Mô tả quy trình: EB được tách hydro trên xúc tác sắt oxit hoạt hóa bằng kali, với sự có mặt của hơi nước để tạo thành styren. Phản ứng thu nhiệt này được thực hiện trong điều kiện chân không và nhiệt độ cao: ở tỷ lệ trọng lượng 1:1 giữa hơi nước và EB ngyên liệu với mức chuyển hóa EB vừa phải, độ chọn lọc của phản ứng đối với styren đạt trên 97%. Các sản phẩm phụ như benzen và toluen được thu hồi bằng chưng cất, phần cất benzen được tuần hoàn trở lại phân xưởng EB. Dòng EB mới nạp liệu được bay hơi và dòng EB tuần hoàn được phối trộn với hơi quá nhiệt (1) và nạp vào một hệ phản ứng đoạn nhiệt nhiều bậc (2). Giữa các bậc tách hydro, nhiệt được bổ sung để điều khiển độ chuyển hóa Bài tập lớn Công nghệ sản xuất Polystyren Nhóm 8 – Lọc hóa dầu K52 Page 14 EB ở các mức có lợi, thông thường là giữa 60  70%. Nhiệt có thể được bổ sung gián tiếp bằng các phương thức thông thường như một dòng hơi trao đổi nhiệt hay bổ sung trực tiếp theo công nghệ gia nhiệt trực tiếp được phát triển bởi Shell Oil. Các dòng của TBPƯ được làm lạnh trong thiết bị trao đổi nhiệt (3) để thu hồi nhiệt thải và tới thiết bị ngưng tụ (4) để ngưng tụ hydrocacbon và dòng hơi. Khí thải không ngưng tụ - chủ yếu là hydro được nén ở (5) và sau đó đưa thẳng đến hệ thống hấp thụ (6) để thu hồi các vết hydrocacbon thơm, Sau khi thu hồi hydrocacbon thơm, khí thải giàu hydro được sử dụng làm nhiên liệu cho các quá trình đun nóng. Hydrocacbon ngưng tụ và styren thô được đưa đến bộ phận chưng cất, trong đó phần ngưng tụ được stripping ở (7) để loại bỏ các hydrocacbon và khí hòa tan. Phần ngưng sạch của quá trình được hồi lưu trở lại làm nước cấp cho nồi hơi để tạo ra các dòng hơi. Ở thiết bị chưng cất (8) đầu tiên tách được sản phẩm phụ benzen/toluen từ dòng giàu styren thô. EB chưa chuyển hóa được tách khỏi styren ở (9) và được tuần hoàn trở lại bộ phận phản ứng. Các hệ thống thu hồi nhiệt khác
Luận văn liên quan