Đề tài Tổng hợp isoparafin bằng phương pháp isome hóa

Trường Đại Học Bách Khoa Hà NộiViện 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 GIỚI THIỆU CHUNG CƠ SỞ HÓA LÝ CỦA QUÁ TRÌNH ISOME HÓA III. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ISOPARAFIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ISOME HÓA Isoparafin là parafin có số C ≥4 trở lên ở dạng mạch nhánh trong đó mạch chính dài, mạch nhánh ngắn, 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. GIỚI THIỆU CHUNG Iso-hexan Iso-butan Iso-pentan 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 đồng 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 nguồn iso – butan, là nguồn nguyên liệu để sản xuất alkylat, là thành phần trị số octan cao cho xăng máy bay . GIỚI THIỆU CHUNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH IZOME HÓA Cơ chế của quá trình isome hóa Xúc tác của quá trình izome hóa Nguyên liệu và sản phẩm đầu của quá trình isome hóa Đặc trưng về nhiệt động và động học Các thông số ảnh hưởng đến quá trình isome hóa Sản phẩm của 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: 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 nhẹ. 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 hợp hóa dầu 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 hơn. 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 thiện hơn 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 phần sản phẩm thông qua hiệu ứng nhiệt các phản ứng và ảnh hưởng tới vận tốc 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 phản 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 nhiệt độ phản ứng đã được hạ thấp xuống còn khoảng 90 -1250C. Các thông số ảnh hưởng đến quá trình 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 phản ứng isome hoá chiếm ưu thế Tốc độ thể tích 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) Thiết bị tách (5)Tháp ổn định (6) Thiết bị lọc 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 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.