Thiết kế phân xưởng thi hành dự án sản xuất Benzen

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ………………………. Đồ án Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 1 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 7 Phần I TỔNG QUAN A. .............................................................................................................. N guyên liệu và sản phẩm của quá trình hydrodealkyl hóa toluen I. .......................................................................................................... N guyên liệu hydro ...................................................................................... 9 1. ....................................................................................................... T ính chất vật lý .......................................................................................... 9 2. ....................................................................................................... T ính chất hóa học ...................................................................................... 9 3. ....................................................................................................... Ứ ng dụng của hydro ................................................................................. 10 4. ....................................................................................................... T ồn chứa .................................................................................................. 11 II. ......................................................................................................... N guyên liệu toluen .................................................................................... 11 1. ....................................................................................................... T ính chất vật lý của toluen ...................................................................... 11 2. ....................................................................................................... T ính chất hóa học của toluen ................................................................... 13 3. ....................................................................................................... Ứ ng dụng của toluen ................................................................................ 14 III. ........................................................................................................ S ản phẩm benzen ..................................................................................... 14 1. ....................................................................................................... T ìm hiểu về benzen ................................................................................. 14 2. ....................................................................................................... T ính chất vật lý của benzen ..................................................................... 16 3. ....................................................................................................... T ính chất hóa học của benzen ................................................................. 17 4. ....................................................................................................... Ứ ng dụng .................................................................................................. 18 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 2 5. ....................................................................................................... Đ ộc tính .................................................................................................... 19 6. ....................................................................................................... A n toàn trong xử lý, lƣu trữ và vận chuyển benzen ................................ 20 B. .............................................................................................................. H ydrodealkylation of toluen – THDA I. .......................................................................................................... C ơ sở lý thuyết .......................................................................................... 22 II. ......................................................................................................... C ác phản ứng trong quá trình hydrodealkyl hóa ................................. 23 1. ....................................................................................................... P hản ứng chính ........................................................................................ 23 2. ....................................................................................................... C ác phản ứng phụ quan trọng .................................................................. 23 III. ........................................................................................................ N hiệt động học của phản ứng ................................................................. 23 IV. ........................................................................................................ C ác công nghệ hydrodealkyl hóa ............................................................ 24 1. ....................................................................................................... Q uá trình hydrodealkyl hóa có xúc tác .................................................... 24 1.1. ................................................................................................ Đ iều kiện phản ứng ............................................................................ 24 1.2. ................................................................................................ X úc tác ............................................................................................... 25 1.2.1. ........................................................................................... G iới thiệu các loại xúc tác phổ biến ............................................ 25 1.2.2. ........................................................................................... Đ iều kiện làm việc của xúc tác .................................................... 25 1.2.3. ........................................................................................... Đ ặc tính xúc tác ........................................................................... 25 1.2.4. ........................................................................................... T ổng hợp xúc tác ......................................................................... 27 2. ....................................................................................................... Q uá trình hydrodealkyl hóa nhiệt ............................................................ 28 2.1. ................................................................................................ Đ iều kiện làm việc ............................................................................. 28 2.2. ................................................................................................ S ơ đồ công nghệ ................................................................................ 29 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 3 V. ......................................................................................................... M ột số công nghệ điển hình của quá trình hydrodealkyl hóa toluen 1. ....................................................................................................... C ông nghệ của UOP ................................................................................ 29 2. ....................................................................................................... C ông nghệ hydrodealkyl hóa của DETOL, LITOL và PYROTOL ........ 31 2.1. ................................................................................................ G iới thiệu ........................................................................................... 31 2.2. ................................................................................................ Ƣ u điểm của các công nghệ ............................................................... 32 2.3. ................................................................................................ S ơ đồ công nghệ chung DETOL, LITOL và PYROTOL ................. 33 3. ....................................................................................................... T ính kinh tế của quá trình THDA ........................................................... 34 C. .............................................................................................................. M ột số phương pháp khác sản xuất benzen ................................................. 35 I. .......................................................................................................... R eforming xúc tác .................................................................................... 36 1. ........................................................................................................ C ác phản ứng xảy ra trong quá trình reforming xúc tác .......................... 36 2. ....................................................................................................... Đ iều kiện phản ứng .................................................................................. 36 3. ....................................................................................................... X úc tác của quá trình reforming .............................................................. 37 3.1. ................................................................................................ C ác loại xúc tác .................................................................................. 37 3.2. ................................................................................................ C ác yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính xúc tác ..................................... 37 4. ....................................................................................................... C ông nghệ reforming xúc tác .................................................................. 37 4.1. ................................................................................................ C ông nghệ bán tái sinh ...................................................................... 37 4.2. ................................................................................................ T ái sinh liên tục ................................................................................. 38 II. ......................................................................................................... P hản ứng bất phân bố toluen để sản xuất benzen và xylen ....................... 38 1. ....................................................................................................... Nguyên lý chung của phƣơng pháp ...................................................... 38 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 4 2. ....................................................................................................... C ác phản ứng ........................................................................................... 40 3. ....................................................................................................... C ông nghệ sản xuất .................................................................................. 40 4. ....................................................................................................... C ông nghệ tatoray – sản xuất benzen điển hình trong công nghiệp ........ 41 III. ........................................................................................................ X ăng nhiệt phân ....................................................................................... 42 1. ....................................................................................................... C ơ sở của quá trình .................................................................................. 42 2. ....................................................................................................... Đ iều kiện của quá trình ............................................................................ 43 3. ....................................................................................................... C ông nghệ xử lý xăng nhiệt phân bằng hydro ......................................... 43 3.1. ................................................................................................ G iai đoạn hydrodedien hóa ................................................................ 43 3.2. ................................................................................................ G iai đoạn hydrodesunfua hóa ............................................................ 44 3.3. ................................................................................................ N guyên tắc làm việc chung của cả hai giai đoạn ............................... 44 IV. ........................................................................................................ S ản xuất benzen từ than đá .................................................................... 44 1. ....................................................................................................... C ơ sở lý thuyết ......................................................................................... 44 2. ....................................................................................................... S ơ đồ công nghệ ...................................................................................... 45 D. .............................................................................................................. L ựa chọn các quá trình sản xuất benzen ..................................................... 46 Phần II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ A. .............................................................................................................. S ơ đồ công nghệ thiết kế ............................................................................... 48 B. .............................................................................................................. T ính cân bằng vật chất và cân bằng nhiệt lượng ........................................ 51 I. .......................................................................................................... P hần mềm tính toán Hysys ..................................................................... 51 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 5 II. ......................................................................................................... T rình tự tính toán trong phần mềm Hysys ........................................... 51 III. ........................................................................................................ T ính toán số liệu ban đầu ........................................................................ 52 1. ....................................................................................................... T ính năng suất benzen ............................................................................. 52 2. ....................................................................................................... T ính cân bằng vật chất ............................................................................. 52 2.1. ................................................................................................ T ính lƣợng biphenyl .......................................................................... 54 2.2. ................................................................................................ T ính lƣợng khí metan sau quá trình phản ứng .................................. 54 2.3. ................................................................................................ T ính lƣợng toluen .............................................................................. 55 2.4. ................................................................................................ T ính lƣợng khí hydro cần tiêu thụ cho phản ứng .............................. 55 2.5. ................................................................................................ C ân bằng vật chất lò phản ứng R – 101 ............................................ 56 IV. ........................................................................................................ X ây dựng sơ đồ mô phỏng trên Hysys ................................................... 56 1. ....................................................................................................... C ác ký hiệu trong Hysys .......................................................................... 56 2. ....................................................................................................... M ột số nguyên tắc khi làm việc trong Hysys ........................................... 57 3. ....................................................................................................... X ây dựng sơ đồ ........................................................................................ 57 V. ......................................................................................................... N hập số liệu vào sơ đồ Hysys .................................................................. 57 VI. ........................................................................................................ Đ iều chỉnh thông số trong Hysys ............................................................ 58 1. ....................................................................................................... T hay đổi thành phần dòng nguyên liệu ................................................... 58 2. ....................................................................................................... T hay đổi tỉ lệ chia tại TEE – 100 ............................................................ 59 3. ....................................................................................................... T hay đổi điều kiện chƣng cất tại tháp T – 101 ........................................ 59 4. ....................................................................................................... T hay đổi điều kiện chƣng cất tại tháp T – 102 ........................................ 60 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 6 5. ....................................................................................................... T hay đổi nhiệt độ chƣng cất tháp T – 103 .............................................. 61 6. ....................................................................................................... T hay đổi số liệu tháp chƣng T – 103....................................................... 61 7. ....................................................................................................... K iểm tra kết quả ....................................................................................... 62 VII. Tính cân bằng vật chất – nhiệt lượng của quá trình THDA 1. ....................................................................................................... C ân bằng vật c