Các sản phẩm được sản xuất từ phân đoạn C4 của quá trình cracking
hơi và cracking xúc tác ít hơn được tổng hợp từ etylen và propylene. Tuy
nhiên sản phẩ m olefin C4 và diolefin C4 đã mở đầu cho một số hợp chất có
nhiều ứng dụng như metyl butyl ete, adiponitril, 1,4-butenol và
polybutadien.
Butadien không chỉ là monome quan trọng nhất để tổng hợp cao su, mà
còn là hợp chất trung gian với khả năng phản ứng cao để sản xuất những hợp
chất có ích như sulfolan bằng phản ứng với SO2
, 1-4 butandiol bằng
acetoxyl hóa- hydro hóa, cloropren bằng clo hóa và đề hydroclo hóa.
Các hợp chất như n-buten, 1-buten, cis-2-buten và trans-2-buten thu
được từ phân đoạn olefin C4 của quá trình cracking xúc tác và cracking hơi
nước sau khi đã loại iso-buten. Hỗn hợp đồng phân này có thể sử dụng trực
tiếp cho phản ứng chung của 3 đồng phân để sản xuất những sản phẩ m trung
gian và những sản phẩm giống nhau. Ngoài ra hỗn hợp này có thể tách thành
2 dòng, một dòng chứa 1-buten, dòng còn lại chứa hỗn hợp cis và trans-2 -buten. Mỗi dòng được sử dụng để sản suất hợp chất hóa học riêng biệt. Gần
70% 1-buten được sử dụng làm monome cùng với etylen để sản xuất
polyetylen mạch thẳng có độ nhớt thấp. Ngoài ra 1-buten còn sử dụng để
tổng hợp buten oxit. Các hãng công nghệ sử dụng 2-buten để sản xuất hợp
chất hóa học khác. N-buten có thể đồng phân hóa thành iso buten.
40 trang |
Chia sẻ: lvbuiluyen | Lượt xem: 3732 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tìm hiểu công nghệ chế biến phân đoạn C4 thu từ sản phẩm cracing hơi và cracking xúc tác, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BÀI TẬP LỚN CNHD - Chế biến phân đoạn C4 cracking
Nhóm 10, L p L c Hóa D u K52 1
BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ HÓA DẦU
Đề tài:
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN PHÂN
ĐOẠN C4 THU TỪ SẢN PHẨM CRACING HƠI
VÀ CRACKING XÚC TÁC
Bài tiểu luận gồm
Giới Thiệu
1. Làm giàu phân đoạn C4
2. Phương pháp sản xuất sản phẩm
3. Công nghệ
4. Kết luận
Tài liệu tham khảo
Giáo viên hướng dẫn : Ths.Nguyễn Thị Linh
Nhóm sinh viên thực hiện : Nhóm 10
Lớp Lọc Hóa Dầu K52
Hà Nội 10-2011
BÀI TẬP LỚN CNHD - Chế biến phân đoạn C4 cracking
Nhóm 10, L p L c Hóa D u K52 2
Giới thiệu
Các sản phẩm được sản xuất từ phân đoạn C4 của quá trình cracking
hơi và cracking xúc tác ít hơn được tổng hợp từ etylen và propylene. Tuy
nhiên sản phẩm olefin C4 và diolefin C4 đã mở đầu cho một số hợp chất có
nhiều ứng dụng như metyl butyl ete, adiponitril, 1,4-butenol và
polybutadien.
Butadien không chỉ là monome quan trọng nhất để tổng hợp cao su, mà
còn là hợp chất trung gian với khả năng phản ứng cao để sản xuất những hợp
chất có ích như sulfolan bằng phản ứng với SO2, 1-4 butandiol bằng
acetoxyl hóa- hydro hóa, cloropren bằng clo hóa và đề hydroclo hóa.
Các hợp chất như n-buten, 1-buten, cis-2-buten và trans-2-buten thu
được từ phân đoạn olefin C4 của quá trình cracking xúc tác và cracking hơi
nước sau khi đã loại iso-buten. Hỗn hợp đồng phân này có thể sử dụng trực
tiếp cho phản ứng chung của 3 đồng phân để sản xuất những sản phẩm trung
gian và những sản phẩm giống nhau. Ngoài ra hỗn hợp này có thể tách thành
2 dòng, một dòng chứa 1-buten, dòng còn lại chứa hỗn hợp cis và trans-2 -
buten. Mỗi dòng được sử dụng để sản suất hợp chất hóa học riêng biệt. Gần
70% 1-buten được sử dụng làm monome cùng với etylen để sản xuất
polyetylen mạch thẳng có độ nhớt thấp. Ngoài ra 1-buten còn sử dụng để
tổng hợp buten oxit. Các hãng công nghệ sử dụng 2-buten để sản xuất hợp
chất hóa học khác. N-buten có thể đồng phân hóa thành iso buten.
Tổng quan về các quá trình công nghệ được sử dụng trong công nghiệp
để xử lý và chế biến các sản phẩm từ phân đoạn C4 cracking được trình bày
sau đây sẽ giúp chúng ta có cái nhìn khái quát về đặc tính và giá trị của các
sản phẩm sau khi chế biến.
BÀI TẬP LỚN CNHD - Chế biến phân đoạn C4 cracking
Nhóm 10, L p L c Hóa D u K52 3
1. Làm giàu phân đoạn C4
Bảng 1.1. Làm giàu buten từ phân đoạn C4 cracking hơi và cracking xúc tác
Như đã trình bày ở bảng 1.1, thành phần phân đoạn C4 thu được từ quá
trình cracking hơi nước, cracking xúc tác, đặc biệt là olefin, mở ra nhiều
khả năng phân tách và làm giàu các chất. Butadien được ứng dụng trong
công nghiệp sản xuất các vật liệu có tính đàn hồi trong nhiều thập kỷ. Tùy
thuộc vào yêu cầu công nghệ sau đó mà nguồn nguyên liệu phân đoạn C4
được sử dụng ở dạng thô hay đã được đề butan hóa, hoặc hỗn hợp của n-
Buten và Butan, hay là sản phẩm isome hóa… Khả năng có thể mở rộng
quá trình xử lý phân đoạn C4 là rất cần thiết nhằm phân tách các
hydrocacbon khác nhau và chuyển hóa hóa học thành các hợp chất khác.
Phương pháp này chú trọng tới tính chất vật lý của thành phần C4, đặc biệt
là điểm sôi (điểm sôi rất gần nhau) và được đưa ra trong bảng 1.2.
BÀI TẬP LỚN CNHD - Chế biến phân đoạn C4 cracking
Nhóm 10, L p L c Hóa D u K52 4
Thành phần
Điểm sôi oC ở
1.013 MPA
Độ bay hơi tương
đối ở 40 oC
Nhiệt độ kết
tinh oC
d204
Propylen - 47.7 3.15 -185.3 0.514
Propan -42.1 2.65 -187.7 0.501
Propadien -34.5 2.95 -136.0 -
Propyn -23.2 2.0 -102.7 -
Isobutan -11.7 1.2 -159.6 0.557
Isobuten -6.9 1.02 -140.4 0.594
1-buten -6.3 1.00 -185.4 0.595
1,3-butadien -4.4 0.99 -108.9 0.621
n-butan -0.5 0.87 -138.4 0.579
Trans-2-buten +0.9 0.85 -105.6 0.604
Cis-2-buten +3.7 0.79 -138.9 0.621
Vinylacetylen +5.6 0.82 - -
1—butyn +8.1 0.70 -125.7 0.650
1,2-butadien +10.9 0.6 -136.2 0.652
2-butyn +27.0 0.35 -32.2 0.691
Bảng 3.1 : Tính chất vật lý cơ bản của thành phần phân đoạn C4 từ
cracking hơi và cracking xúc tác
Do đó chưng cất đơn giản không thích hợp để tách các hydrocacbon
như 1-buten, isobuten hay butadien do các chất này có độ bay hơi rất gần
nhau. Cũng có thể áp dụng phương pháp kết tinh, trong đó toàn bộ thành
phần khác nhau có điểm kêt tinh gần nhau, phải sử dụng ở nhiệt độ rất thấp
nên không đảm bảo về hiệu suât của quá trình. Các nhà sản xuất bắt buộc
phải thêm phương án sử dụng hỗn hợp các phương pháp như: chưng cất -
hấp phụ và chưng chiết để hạn chế những vấn đề trên do lợi dụng được khả
năng phản ứng hóa học khác nhau. Sự phức tạp của công nghệ phụ thuộc sự
có mặt của thành phần cặn acetylene và diolefin trong phản ứng polyme hóa
BÀI TẬP LỚN CNHD - Chế biến phân đoạn C4 cracking
Nhóm 10, L p L c Hóa D u K52 5
ban đầu. Tạo thành hợp chất keo, hoạt tính và độ phân cực của xúc tác anh
hưởng đến lượng dung môi sử dụng. Chính vì vậy những thành phần cặn đó
phải loại bỏ đầu tiên.
2. Phương pháp chế biến phân đoạn C4
Hình 1.1 biểu thị sơ đồ khối của quá trình công nghệ phù hợp với yêu
cầu sản phẩm khi sử dụng phương pháp tách. Trong khi đó, chất lượng sản
phẩm ban đầu được quyết định bởi công nghệ.
Hình 1.1: Sơ đồ khối quá trình công nghệ chế biến phân đoạn C4
Do vậy, butadien được thu hồi đầu tiên từ phân đoạn C4 của cracking
hơi nước bằng dung môi chiết. Để thuận lợi, người ta hydro hóa sơ bộ có
chọn lọc thành phần acetylen. Trong một số ứng dụng, dung dịch tinh chế
BÀI TẬP LỚN CNHD - Chế biến phân đoạn C4 cracking
Nhóm 10, L p L c Hóa D u K52 6
(raffinate) phải được xử lý tương tự để loại bỏ diolefin. Khi loại butadien
bằng hydro hóa, có thể đáp ứng được yêu cầu, nếu hàm lượm butadien thấp
có thể được hydro hóa lại để sử dụng.
Sau khi loại bỏ diolefin. Quá trình tiếp theo là tách 1- buten và isobuten
của phân đoạn C4. Hai phương pháp cơ bản được sử dụng phụ thuộc vào
mục tiêu để sản xuất hoặc để đáp ứng những yêu cầu về đặc tính kỹ thuật.
Trong sản phẩm còn lại có những tạp chất phải xử lý bổ xung để làm giàu.
3. Các công nghệ chế biến phân đoạn C4
3.1. Quá trình tách isobutene
Để đáp ứng nhu cầu thị trường, việc đầu tiên phải làm là thu hồi
isobuten tinh khiết. Để đạt được mục đích này, hiện nay có 2 phương pháp
tiến hành.
a. Chiết bằng dung môi axit. Đây là phương pháp cũ, nó có nhiều cách.
Sự phân tách gồm 2 bước: thủy phân isobuten trong phân đoạn C4 thành t-
butanol với sự có mặt của ion H+, bước 2 là tách nước.
b. Ete hóa. Công nghệ này ngày nay được sử dụng nhiều hơn. Cách
tiến hành cũng giống như ở trên. Isobuten đầu tiên sẽ bị loại bỏ khỏi phân
đoạn C4 bằng ete hóa tạo ra metyl t- butyl ete bằng methanol, sau đó tái sinh
bằng cracking hợp chất thu được.
Cả 2 trường hợp trên, ancohol hoặc ete có thể được tạo ra từ sản phẩm
trung gian. Trong một số trường hợp nhằm loại bỏ hay làm giàu isobuten
thuận lợi hơn việc thu hồi nó. Với mục đích đó, phương pháp thứ 3 xuất
hiện, thực hiện oligome hóa có chọn lọc, phản ứng này có ứng dụng lớn
trong xăng với trị số octan cao.
BÀI TẬP LỚN CNHD - Chế biến phân đoạn C4 cracking
Nhóm 10, L p L c Hóa D u K52 7
Trong giới hạn nào đó, tất cả iso-buten được chuyển hóa, điều kiện thay
thế bao gồm 2 tháp để tách isobuten trên đỉnh của tháp thứ 1, trong đó 1-
buten được tách ở đỉnh của tháp thứ 2, 2-buten và cặn n-butan sẽ lấy ở đáy,
hoặc chưng chiết mỗi phân đoạn sau khi thu hồi.
3.2. Quá trình tách 1-buten
Tiếp theo là quá trình chiết hoặc loại bỏ 1-buten.
a. Thu hồi. Thu hồi bằng hấp phụ giữ lại các phân tử.
b. Chuyển hóa. Trong quá trình này 1-buten được isome hóa hoặc hydro-
isomer hóa thành 2-buten.
Trong cả 2 trường hợp, hoạt đông bao gồm chưng cất để tách phân đoạn
giàu iso-buten và 2-buten tương ứng ở đỉnh và đáy. Thứ hai là hydro-isome
hóa thành phần chứa iso-buten tinh khiết. Công nghệ này cũng có thể áp
dụng cho cặn của phân đoạn C4 bằng cách chiết với dung môi axit hay ete
hóa, thu được dòng giàu 2-buten.
3.3. Chiết butadiene từ sản phẩm cracking hơi (phân đoạn C4)
Hiện nay nguồn cung cấp butadiene chủ yếu trên thế giới là xử lí phân
đoạn sản phẩm C4 từ quá trình cracking hơi nước naphtha hoặc gas oil.
Riêng ở Mỹ người ta dùng quá trình dehydro hóa butan hoặc buten là chủ
yếu, mặc dù phương pháp đó đang ít sử dụng dần. Năm 1980 nó chiếm gần
một nửa nguồn cấp của thế giới, so với năm 1970 là 80% và sang năm 1990
thì giảm thêm 5% nữa.
Khu vực Bắc Mỹ sử dụng những công nghệ đầu tiên để sản xuất etylen,
etan, propan và n-butan. Hệ quả của việc lựa chọn công nghệ này là các
đồng sản phẩm của butadiene không đáp ứng yêu cầu, do đó cần phải sử
dụng công nghệ sản xuất khác. Về sau, việc lựa chọn công nghệ này để sản
xuất vì sản phẩm khí hóa lỏng của các quốc gia có xu hướng giảm dần. Điều
BÀI TẬP LỚN CNHD - Chế biến phân đoạn C4 cracking
Nhóm 10, L p L c Hóa D u K52 8
đó chứng tỏ không thể để đáp ứng nhu cầu khi sử dụng nguồn nguyên liệu
ethylene, dẫn đến việc sử dụng các sản phẩm naphtha và GO, sản phẩm từ
quá trình cracking hơi, cung cấp khoảng 4% trọng lượng nguyên liệu
của butadien, theo cách này, lượng butadien thu hồi được như một đồng sản
phẩm thu từ phân đoạn C4 do đó ít tốn kém hơn so với sản xuất bằng cách
khử n-butan hoặc n- butenes.
3.3.1. Tính chất hóa lý của butadien được tách từ phân đoạn
C4 thu từ sản phẩm cracking hơi
Như đã trình bày trong bảng 2.1, các đặc điểm kỹ thuật có tính thương
mại cho butadien hoàn toàn khác biệt với các thành phần còn lại, đặc biệt
liên quan đến dẫn xuất của axetylen, sự có mặt của nó trong phân đoạn ban
đầu từ 0.5 đến 0.7 % khối lượng đã bị loại bỏ trước đó.
Bảng 2.1
Phương pháp tách phức tạp được sử dụng nhằm đạt mức độ tinh khiết
cao trong công nghiệp, bao gồm:
a) Chiết bằng dung dịch muối đồng amoni.
b) Chưng- trích ly.
Quá trình chiết lợi dụng tính năng của đồng amoni acetat để tạo thành
một phức chất có tính chọn lọc với butadien, được ưu tiên giữ lại trong dung
dịch muối đồng, sự hấp thụ buten ít hơn từ 10 đến 50 lần. Mặt khác, hợp
chất axetylen là các hợp chất tạo phức đầu tiên và nó xảy ra thuận lợi hơn.
BÀI TẬP LỚN CNHD - Chế biến phân đoạn C4 cracking
Nhóm 10, L p L c Hóa D u K52 9
Hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc rất nhiều vào nồng độ của
acetylen trong nguyên liệu, trong thực tế không được vượt quá 500 ppm.
Tuy nhiên, C4 (cracking hơi) không đáp ứng trực tiếp đặc điểm kỹ thuật
này, và sự hydro hóa trước khi lựa chọn là không thể thiếu. Yêu cầu này giải
thích tại sao, ngay từ đầu kỹ thuật hydro hóa không đủ hiệu quả. Lượng
butadiene thu hồi được chỉ phát triển gắn với các thiết bị cho quá trình đề
hydo hóa n-butan và n-buten.
Các dung môi được sử dụng trong chưng - trích ly phải kết hợp một số đặc
tính tương tự như những yêu cầu của quá trình tách các hydrocacbon thơm.
Do đó, các chất đó phải thể hiện tất cả các thuộc tính sau :
a) Đặc tính chọn lọc các diolefin: trái ngược đối với các hợp chất acetylen và
olefin; là khả năng tốt để tăng sự khác biệt trong độ bay hơi tương đối giữa
các thành phần trong phân đoạn được xử lý.
b) Dung môi có năng lượng cao: công suất này giảm trong hầu hết các tác nhân
chiết, đối với các hydrocarbon có chứa cùng số nguyên tử carbon, khi đi từ
dẫn xuất acetyn-dien, và sau đó là olefin.
c) Tương đối dễ thực hiện: độ nhớt thấp, điểm sôi khác biệt với butadien,
không có sự hình thành hỗn hợp đẳng phí hoặc phản ứng hóa học với các
thành phần của hỗn hợp.
d) Sử dụng ổn định trong các điều kiện: dung môi phải thể hiện khả năng chịu
nhiệt, ăn mòn thấp, khó cháy và phải hoàn toàn có thể trộn lẫn với nước.
e) Giá cả không đắt quá.
Kết quả lựa chọn một dung môi trong công nghiệp từ mối liên quan giữa các
tính chất khác nhau và tối ưu hóa kinh tế của công nghệ được sử dụng cho
quá trình.
BÀI TẬP LỚN CNHD - Chế biến phân đoạn C4 cracking
Nhóm 10, L p L c Hóa D u K52 10
Bảng 2.2 Liệt kê một số tính chất vật lý của butadien sử dụng chủ yếu trong
công nghiệp.
3.3.2. Quá trình tách butadien từ phân đoạn C4 của cracking hơi
trong công nghiệp
A. Hydro hóa có chọn lọc các hợp chất acetylen trong nguyên liệu.
Hoạt động này cần thiết để tách butadien có trong phân đoạn
C4 cracking hơi bởi tính năng của đồng amoni, và không cần
thiết trong trường hợp chưng-trích ly.
Trong trường hợp này, sự hydro hóa trước khi chế biến sẽ cải thiện
đáng kể điều kiện hoạt động của quá trình tách sau đó, và nâng cao tỷ lệ
hoàn thiện của phản ứng trùng hợp butadien.Điều này dẫn đến sự giảm đáng
kể nồng độ các hợp chất này trong dung dịch sau khi chiết, đồng thời chi phí
năng lượng cũng giảm theo.
Sơ đồ công nghệ đầu tiên bao gồm quá trình loại bỏ nước tự do từ phân
đoạn C4 trong một bộ kết tụ, và bổ sung dòng khí giàu hydro, dòng kết
hợp được dẫn tới lò phản ứng, hoạt động trong pha chất lỏng, dưới áp suất
0.5 – 1 MPa, trong khoảng 10 – 60 oC. Thiết bị này sử dụng chất xúc tác
Platin kim loại trên nền xúc tác cố định. Nhiệt của phản ứng được lấy
ra bằng cách bay hơi một phần khí trong phản ứng hoặc sử dụng một
cuộn ống làm mát bằng dòng propylen tuần hoàn. Sau khi làm mát thiết bị,
dòng propylen được hóa hơi, nhằm thu hồi một phần hydro chưa chuyển
hóa, sau đó được nén tới áp suất lò phản ứng.
Nếu quá trình này áp dụng cho cả dòng phân đoạn C4 mới và dòng tháo
ra giàu hydrocarbon acetylen tuần hoàn lại từ quá trình sản xuất bởi các quá
trình tách sau đó, hệ số thu hồi butadien từ các nguồn nguyên liệu ban đầu
vượt trên 99%. Bản quyền công nghệ bởi BASF (Basdische Anilin và Soda
Fabrik). Bayer, Dow, Engelhard và IFP (Institut Francais du Perrole). Công
nghệ Dow có điều kiện hoạt động (phản ứng trong pha hơi, ở 200 oC, xúc tác
palladium/đồng). Chu kỳ ngắn khoảng 24 giờ, và thu sản lượng butadien
cao.
B. Chiết bằng muối đồng amoni
Kỹ thuật này được xây dựng tại Hoa Kỳ trong Chiến tranh thế giới thứ
hai, được sử dụng chủ yếu bởi hãng Esso Research and Engineering, chủ
yếu thu sản phẩm butadien bằng sự khử n-buten hoặc n-butan hoặc cả hai.
BÀI TẬP LỚN CNHD - Chế biến phân đoạn C4 cracking
Nhóm 10, L p L c Hóa D u K52 11
Quá trình trong công nghiệp được tiến hành theo các giai đoạn sau đây:
a) Hấp thụ sơ bộ acetylen bằng dung dịch đồng ammoni acetate 20% khối
lượng, quá trình giải hấp bằng cách đun nóng dòng butadien đã dẫn vào ở 65
oC, sau đó được tuần hoàn lại, tiếp theo là quá trình giải hấp các hợp chất
acetylen bằng cách tăng nhiệt độ lên 90 oC.
b) Sử dụng các máy trộn và bể lắng, hoạt động trong dòng đối lưu, ở khoảng
20 - 50 oC, từ 0,3 - 0.4 MPa, butadien được hấp thụ và làm giàu bằng amoni
bằng phương pháp tiếp xúc lỏng – lỏng.
c) Giải hấp butadien bằng cách nung nóng ở khoảng 80oC, 0.12 MPa.
d) Thu hồi amoni bị cuốn theo nước rửa butadien và tinh chế trước khi nó được
tuần hoàn bằng cách chưng cất dung dịch thu được.
e) Tinh chế bằng cách chưng cất với sự có mặt của chất cải tạo butadien (t-
butylpyro-catechol).
C. Chưng – trích ly
Theo nguyên tắc, quy trình công nghệ trong công nghiệp sử dụng cả
phương pháp này để tách butadien dựa trên cơ sở được trình bày trong sơ đồ
công nghệ, bao gồm các bước chủ yếu sau đây :
a) Chưng trích ly một hoặc hai giai đoạn, trong đó tất cả các hợp chất
acetylen và butadien được chiết ra: nếu quá trình được thực hiện qua hai
giai đoạn, buten được tách ra đầu tiên, trong khi các hợp chất acetylen
được loại bỏ ở giai đoạn hai.
b) Thu hồi dung môi sử dụng trong các hoạt động này bằng cách hóa hơi.
c) Chưng cất phân đoạn hỗn hợp sau khi trích ly, loại bỏ tạp chất acetylen
và buten, để đáp ứng các thông số kỹ thuật cần thiết.
d) Nước làm sạch nghèo butadiene sử dụng để thu hồi dung môi bị loại bỏ.
Những hãng đầu tiên sử dụng công nghệ này là:
a. Shell
Hãng Shell đầu tiên sử dụng aceton làm dung môi trích ly, sau đó
thay thế nó bằng acetonitrile (1956).
b. Phillips
Phillips là hãng đầu tiên tiến hành chưng trích ly trên quy mô công
nghiệp vào khoảng năm 1940, bằng cách sử dụng furfural làm dung môi,
BÀI TẬP LỚN CNHD - Chế biến phân đoạn C4 cracking
Nhóm 10, L p L c Hóa D u K52 12
một số cải tiến được thực hiện trong những năm 1960. Quá trình này có một
giai đoạn chiết xuất - tái sinh dung môi và một giai đoạn tinh chế.
c. Nippon Zeon
Trong công nghệ tách butadiene của Nippon Zeon, hãng sử dụng
dimethylformamide làm dung môi, các phân xưởng công nghệ đầu tiên đi
vào hoạt động vào năm 1965.
Hình 2.2: Tách butadiene từ phân đoạn C4 cracking. Công nghệ sử
dụng dymetylfocman của Nippon Zeon.
Nhìn chung, sơ đồ công nghệ (hình 2.2) gồm hai giai đoạn chiết xuất –
tái sinh nối tiếp nhau, với giai đoạn trung gian nén dòng khí thoát ra. Trước
khi vào đỉnh tháp chưng trích ly, phân đoạn C4 được gia nhiệt và bay hơi ở
khoảng 500oC bằng cách trao đổi nhiệt với dòng dung môi nóng tuần hoàn.
Tháp hoạt động với khoảng 200 đĩa, giữa 45 - 1150 oC từ 0,5 - 0.7 MPa,
dòng dung môi đi vào tháp từ trên xuống. Phần hơi ở đỉnh chủ yếu bao gồm:
C3, butan và buten, sau khi làm lạnh ngưng tụ - hồi lưu, phần chủ yếu được
BÀI TẬP LỚN CNHD - Chế biến phân đoạn C4 cracking
Nhóm 10, L p L c Hóa D u K52 13
chuyển tới phân xưởng tinh chế C4. Dòng trích ly giàu butadien chuyển đến
tháp đầu tiên hoạt động tái sinh với khoảng 15 đĩa, giữa 45 – 160 oC, áp suất
0,11 – 0.14 Mpa. Sản phẩm ngưng tụ một phần, pha hơi gồm chủ yếu
butadien được nén lại ở 0.5 MPa và được chuyển tới tháp chưng trích ly thứ
hai, tháp chưng trích ly này có khoảng 60 đĩa và hoạt động giữa 45 – 180 oC.
Các hợp chất acetylen được chiết bởi dung môi, sau đó được tái sinh trong
điều kiện tương tự. Butadien thu hồi ở phía trên vẫn còn chứa
methylacetylen và các tạp chất nặng. Nó được tinh chế bằng cách chưng cất
đơn giản trong hai tháp. Tháp chưng phần nhẹ (30 đĩa) và tháp thứ hai chưng
phần nặng (90 đĩa), trong sự có mặt của t-butylpyrocatechol (100 ppm) làm
chất ức chế quá trình oxy hóa. Dimethyfomaide loại bỏ ở dưới đáy hai tháp
tái sinh được làm lạnh và tuần hoàn lại. Dung môi này được tinh chế một
phần để chưng cất nước và polybutadien.
d. BASF / Lurgi
Công nghệ BASF Lurgi được đưa vào công nghiệp từ năm 1968 và sử
dụng N-methylpyrrolidone làm dung môi, đây cũng là một trong những công
nghệ phổ biến nhất hiện nay. Nó tương tự như trong nguyên lý của hình 2.3,
quá trình đầu tiên là giai đoạn trích ly – tái sinh được chia thành từng khu
vực :
Khu vực hấp thụ, trong đó các hợp chất acetylen, butadien và một
hàm lượng nhất định buten được chiết từ nguyên liệu trong dòng đối lưu
lỏng – khí được xử lý bằng N-methpyrrolidone, có chứa khoảng 8% khối
lượng nước. Quá trình được thực hiện trong điều kiện tháp chứa 80 đĩa hoạt
động giữa 45 – 55 oC, từ 0.4 – 0.6 MPa. Đầu tiên dòng nguyên liệu được hóa
hơi bằng cách trao đổi nhiệt với dòng dung môi hồi lưu nóng và được đưa
vào đáy tháp. N-methylpyrrolidone được đưa vào ở phía đỉnh, nơi các chất
khí không bị hấp thu, chủ yếu là butan và buten, rời khỏi các tháp. Các
buten, có chứa butadien, được trở lại tháp hấp thụ.
Quá trình tinh cất: Ở khu vực tinh cất sản phẩm, phần buten hòa tan
được chuyển từ dung môi trong dòng đối lưu cùng với hơi butadien, thu
được bằng cách ngưng tụ dòng chiết ra. Dòng buten có
chứa butadien, được quay lại khu vực hấp thụ. Dòng phụ được xây dựng ở
mức độ mà hàm lượng olefin trên thực tế bằng không, hàm lượng axetylen
BÀI TẬP LỚN CNHD - Chế biến phân đoạn C4 cracking
Nhóm 10, L p L c Hóa D u K52 14
thấp và hàm lượng 1,3 – butadien là tối đa. Quá trình tách diễn ra trong một
tháp khoảng 45đĩa hoạt động ở khoảng 75oC và 0.7 MPa.
Hình 2.3: Công nghệ BASF tách butadien từ phân đoạn C4 cracking sử
dụng dung môi hấp thụ N-metylpirollidone.
Khu vực tái sinh, trong đó dòng lỏng chiết được đưa ra từ khu tinh cất,
trước tiên loại bỏ buten còn lại bằng cách gia nhiệt, giảm áp và chi bay hơi.
Sau đó được tách ra liên tiếp trong quá trình hoạt động sau:
(a) Ở phía