Quy trình sản xuất Acrylic Acid – Nhóm 12 TRƯỜNGĐẠIHỌCBÁCHKHOATHÀNHPHỐHỒCHÍMINHKHOA KỸTHUẬTHOÁHỌC BÀITẬPLỚN THIẾTKẾHỆTHỐNGQUYTRÌNH CÔNGNGHỆHÓAHỌCĐỀTÀI 12 QUÁTRÌNHSẢNXUẤTACRYLICACIDTỪPROPYLENE BẰNG[.]
TRƯỜNGĐẠIHỌCBÁCHKHOATHÀNHPHỐHỒCHÍMINHKHOA KỸTHUẬTHỐHỌC BÀITẬPLỚN THIẾTKẾHỆTHỐNGQUYTRÌNH CƠNGNGHỆHĨAHỌCĐỀTÀI 12 QTRÌNHSẢNXUẤTACRYLICACIDTỪPROPYLENE BẰNGPHƯƠNGPHÁPOXYHĨAMỘTPHẦNTRÊNXÚCTÁC Giảngviênphụtrách TrầnHảiƯng Nhómlớp L05 Nhóm 12 Tênthànhviên Lữ Thị Ngọc ThuýNguyễnThịThanhT hTạNgọcKhánhThy ThànhphốHồChíMinh,tháng5 năm2022 THƠNGTINTHÀNHVIÊN Nhómlớp L05 Nhóm 12 Đềtài 12 Họvàtên Mãsố sinhviên LữThịNgọcThuý 1915395 NguyễnThịThanhThuý 1915397 TạNgọcKhánh Thy 1915453 LỜICÁM ƠN Qua q trình học mơn ‘Thiết kế hệ thống quy trình cơng nghệ hóa học’, chúng em đãđược trang bị kiến thức, nguyên lý việc thiết kế quy trình, nềntảngvữngchắcchocơngviệctrongtươnglaicủachúngem Để hồn thành báo cáo này, nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đếnthầy tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu tạo tiềnđềđểhoànthànhtốtbàitiểuluận Bài tiểu luận kết trình nỗ lực tất thành viên nhóm Tuynhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế Rất mong nhận góp ýcủathầy đểbài tiểuluận hồn thiệnhơn NHĨMTHỰCHIỆNBÁOCÁO MỤC LỤC A– NỘI DUNGCHÍNH I LỜIMỞĐẦU II CƠ SỞCHOQUÁ TRÌNHTHIẾTKẾ 2.1 Thông tin phảnứng 2.2 Thôngtin động học phản ứng 2.3 Tổngquanvề nguyên liệu vàsản phẩm 10 2.3.1 Nguyênliệu– Propylene 10 2.3.2 Nguyênliệu-Nước .12 2.3.3 Ngun liệu-Khơngkhí .12 2.3.4 Sảnphẩm– Acrylic acid 12 2.4 Cáccông nghệsản xuấtacrylic acid hiệntại 13 2.4.1 Sảnxuấtaxitacrylictừ acetylene-Tổnghợp Reppe từcông nghệ BASF 13 2.4.2 Polymehóaβ-propiolactonevà chưng phânhủyvớinước sảnphẩmpolimethu .14 III LỰACHỌNQUYTRÌNHVÀCÂNBẰNGVẬTCHẤT .15 3.1 Lựa chọnquy trình 15 3.2 Cân bằngvậtchất 16 3.2.1 Cấutrúcvào 16 3.2.2 Cấutrúchoànlưu .17 3.2.3 Suất lượng, thành phần dịng vào, ravà hồn lưu 17 IV MÔPHỎNGHYSYS 21 3.1 Thuyếtminh 21 3.2 Các cấutử 22 3.3 Gói nhiệtđộng .22 3.4 Thơngsốvàthành phần molcủacác dịng .23 3.5 Thiết bịchính 26 a Thiết bịphản ứng 26 b Thápchưng cất 28 c.Tháp hấpthụ 30 V HỆTHỐNGTÁCHCHẤT 32 4.1 Trìnhtựtách 32 4.2 Hệthống tách 33 VI HỆTHỐNGTRAOĐỔI NHIỆT 34 VII HIỆUQUẢKINH TẾSƠ BỘ 34 VIII KẾTLUẬN .36 IX NHẬNXÉTCỦAGIÁOVIÊN 36 B-TÀI LIỆUTHAMKHẢO 38 DANHMỤCHÌNHẢNH Hình1 Cấutrúc2DcủaPropylene .11 Hình2 Cấutrúc3DcủaPropylene .11 Hình3 Cấutrúc2DcủaAcrylicAcid 12 Hình4 Cấutrúc3DcủaAcrylicAcid 12 Hình5 Sơđồcấutrúcvàora .16 Hình6 Sơđồcấutrúchồnlưu 17 Hình7 Thơngsốvàsuấtlượngdịngnhậpliệupropylene(propene) 17 Hình8 Thơngsốvàsuấtlượngdịnghơi nhậpliệu .18 Hình9 Thơngsốvàsuấtlượngdịngkhơngkhínhậpliệu 18 Hình1 Thơngsốvà suấtlượngdịngsản phẩmacrylicacid .19 Hình1 Thànhphần moldịngacrylicacidsảnphẩm 19 Hình1 T h n g sốvàsuấtlượngdịngaceticacidsảnphẩm 20 Hình1 T h n h phần moldòngaceticacidsảnphẩm 20 Hình1 M phỏngquytrìnhsản xuấtAcrylic Acidbằng phầnmềm AspenHysys 21 Hình1 C c cấutử trongquytrình 22 Hình1 CáchệsốnhịphântronggóiUNIQUACtrongHysys .22 Hình1 T h ô n g sốthiếtkếthiếtbịphảnứng PFR-100 26 Hình1 Thơngsốdịngvàothiếtbịphảnứng .27 Hình1 T h ô n g sốdòngrakhỏithiếtbịphảnứng 28 Hình2 ThơngsốthiếtkếthápchưngcấtT-105 28 Hình2 ThơngsốthànhphầndịngvàovàrakhỏithápchưngcấtT-105(1) 29 Hình2 Thơngsốđiềukiệnhoạt độngcủathápchưngcấtT-105 29 Hình2 T h n h phần quatừngmâm củathápchưngcất .30 Hình2 ThơngsốthiếtkếtháphấpthụT-100 .30 Hình2 ThơngsốthiếtkếtháphấpthụT-101 .31 Hình2 ThơngsốthiếtkếthiếtbịhấpthụcóthiếtbịgianhiệtđáythápT-103 31 Hình2 T h n g sốthiếtkếthiếtbịhấpthụcógianhiệtđáythápT-104 32 Hình2 T r ì n h tựtách chất 33 Hình2 H ệ thốngtáchchất 33 DANHMỤCBẢNG Bảng1 Thơngsốcácdịng 24 Bảng2 Thànhphầnmolcủa dòng .26 Bảng3 Thôngsốhoạt độngcủathiếtbịphảnứngPRF-100 27 Bảng4.Thơngsốcủacácdịngvậtchất… .32 Bảng5.Bảngliệt kêgiáthànhnguyênliệuvàsảnphẩm(thamkhảo) .33 Bảng6.Bảngliệtkêgiáthànhthiếtbị(thamkhảo 33 A–NỘIDUNGCHÍNH I LỜIMỞĐẦU Acrylic acid hợp chất sử dụng chủ yếu chất trung gian quátrình tổng hợp acrylate ester Acrylate ester sau dùng nhiều ngành côngnghiệp ngành công nghiệptã, ngànhxử lý nướchoặc cơng nghiệp sơn, dệt Trên quymơ tồn cầu, tỷ lệ tiêu thụ axit acrylic dự kiến đạt 8.000 năm 2020 Consố dự kiến cao ứng dụng mới, bao gồm sản phẩm chăm sóc cánhân, chất tẩy rửa sản phẩm khác Do vai trò quan trọng ngànhcơngnghiệp hốchất,việc sảnxuất theoquy mơ lớnlà điềucầnthiết Vì vậy, mục đích tiểu luận để tính tốn thiết kế quy trình cơng nghệ hoáhọc để sản xuất20.000 acrylic acid với độ tinh khiết 99,6% vận hành 7200tiếng nămvới điều kiện tối ưu đảm bảo an tồn Acrylic acid đượctổnghợptừ phảnứng oxi hốmộtphầnpropylene II CƠSỞCHO QTRÌNHTHIẾT KẾ 2.1 Thơngtinphảnứng Có nhiều cách để tổng hợp acrylic acid cách phổ biến oxy hố mộtphần propylene Cơ chế phản ứng q trình sản xuất acrylic acid từ propylene nàygồm hai bước: đầu tiên, propylene oxy hóa thành acrolein sau acrolein tiếp tụcoxyhóathànhacrylicacid.Haibướctrênthườngdiễnravớicácxúctácvàđiềukiệnvậnhànhkhácnhau C3H6+O2→C3H4O+H2O AcroleinC3 H4O+ O 2→C3H4O2 Acrylicacid Bêncạnhđó,cóthểxảyramộtsốphảnứngphụliênquanđếnsựoxyhóacủatácchấtvà sảnphẩm Mộtsốphản ứngphụđặctrưngnhưsau: C3H4O+ O 2→3CO2+2H2O C3H4O+ O 2→C2H4O2+CO2 Aceticacid C3H6+ O 2→3CO2+3H2O 2.2 Thôngtinđộnghọcphảnứng Nhữngphảnứngxả y r a đề ul p n ứn g khôngthuậnnghịch Đ ộ n g họcđ ối vớ i chấtxúctácđượcsửdụngtrongquytrìnhnàynhư sau: C3H4O+ O 2→C3H4O2+ H2O Acrylicacid Phảnứng1 C3H6+ O 2→C2H4O2+CO2+H2O Phảnứng2 Aceticacid C3H6+ O 2→3CO2+3H2O Phảnứng3 −𝐸𝑖 Mà−𝑟𝑖=𝑘0,𝑖×𝑒𝑅𝑇×𝑃𝑝𝑟𝑜𝑝𝑦𝑙𝑒𝑛𝑒× 𝑃𝑜𝑥𝑦𝑔𝑒𝑛 Đơnvịcủa ápsuấtlàkPa,giátrịcủaEiv ko,iđượcchotrongbảngsau: Ei(kcal/kmol) i ko,i 15000 1.59x105 20000 8.83x105 25000 1.81x108 Nhữngt h ô n g s ố đ ộ n g h ọ c đ ợ c t r ì n h b y t r ê n đ â y đ ợ c s d ụ n g t r o n g k h o ả n g nhiệt độ 250 – 330°C Trên 330°C, chất xúc tác bắt đầu kết tủa cịn 250°C tốcđộ phản ứng giảm nhanh Do đó, chất xúc tác khơng thể hoạt động ngồi khoảngnhiệtđộ250 –330°C 2.3 Tổngquanvềngunliệuvàsảnphẩm 2.3.1 Ngunliệu–Propylene Propylene chất khí khơng màu, mùi ngọt, cháy với lửa màu vàng, cómùi hắc ứng dụng sản xuất polypropylene, nhứng loại polymer phổbiếnnhấtđượcsảnxuấttrênthếgiới a TổngquanvềPropylen: Cáctêngọi khác:propene,1-propene,methylethylene,… Cơngthứchóahọc:C3H6 ... phản ứng trình sản xuất acrylic acid từ propylene nàygồm hai bước: đầu tiên, propylene oxy hóa thành acrolein sau acrolein tiếp tụcoxyhóathànhacrylicacid.Haibướctrênthườngdiễnravớicácxúctácvàđiềukiệnvậnhànhkhácnhau... Thànhphần moldòngacrylicacidsảnphẩm 19 Hình1 T h n g sốvàsuấtlượngdịngaceticacidsảnphẩm 20 Hình1 T h n h phần moldòngaceticacidsảnphẩm 20 Hình1 M phỏngquytrìnhsản xuấtAcrylic... an toàn Acrylic acid đượctổnghợptừ phảnứng oxi hốmộtphầnpropylene II CƠSỞCHO QTRÌNHTHIẾT KẾ 2.1 Thơngtinphảnứng Có nhiều cách để tổng hợp acrylic acid cách phổ biến oxy hoá mộtphần propylene