Thiet ke xay dung nha may 192062 khotrithucso com

Mở Đầu MTBE tên viết tắt Metyl tert butyl ete hợp chất chứa oxy có công thức cấu tạo: MTBE đợc tổng hợp từ TBA tổng hợp từ isobutylen với metanol ( hai phơng pháp công nghiệp) MTBE cấu tử có trị số octan cao đợc sử dụng chủ yếu để pha vào xăng nhằm cải thiện chất lợng xăng giảm ô nhiễm môi trờng MTBE có nhiều u điểm so với phụ gia Pb chỗ MTBE vừa có tác dụng nâng cao trị số ON xăng vừa làm tăng khả cháy hoàn toàn nhiên liệu, giảm khí thải gây ô nhiễm( khí CO ), không làm tăng áp suất bÃo hoà nhiên liệu, ổn định tốt có tính tơng thích pha chộn với nhiên liệu, tan tốt nhiên liệu Nhu cầu tiêu thụ MTBE tăng nhanh, MTBE hoá chất tăng trởng mạnh giới với tốc độ tăng trởng trung bình 20% năm (1989 1994).Dự báo đến năm 2010 nhu cầu MTBE toàn giới lên tới 29000 tấn/năm Có nhiều công nghệ sản xuất MTBE hÃng khác giới, ví dụ nh qui trình công nghệ sản xuất MTBE Snamprogatti (Mĩ) sử dụng nguyên liệu hỗn hợp khí C chứa isobutylen Qui trình công nghệ sản xuất MTBE Huls ( Cộng hoà liên bang Đức) trình CD Tech dùng nguyên liệu C C5 ( hỗn hợp khí) Quá trình ARCO với nguyên liệu từ trình đehydrat hoá Tert Butyl Alcohol Chơng I: Tổng quan lý thuyết A.GiƠí thiệu vỊ MTBE : I.TÝnh chÊt cđa MTBE:[8,9,10] 1.TÝnh chÊt lÝ học: [9] MTBE chất lỏng không màu, linh động, độ nhớt thấp, dễ cháy, tan vô hạn dung môi hữu hydrocacbon Bảng Tính chÊt vËt lý cña MTBE M 88.15 t0 s 55.30C Sức căng bề mặt 20 mN/Kg.độ Nhiệt dung riêng ( 200C) 2.18KJ/Kg.độ Nhiệt hoá 337KJ/Kg Nhiệt cháy -34.88 mJ/Kg ĐIểm bốc cháy cháy -280C Giới hạn nổ với không khí 1.65-8.4 %V Nhiệt độ tới hạn 2240C Nhiệt độ tự bốc cháy 4600C Độ nhớt (g/s.cm) 0,003-:- 0,004 Tû träng 0,74044-:- 0,7478 §é tan cđa MTBE níc 48% NhiƯt ®é kÕt tinh -1090C Tû träng bay tơng đối 3,1 áp suất tới hạn 3.43MPa MTBE tạo hỗn hợp đẳng phí với nớc với metanol Bảng Các hỗn hợp đẳng phí MTBE Hỗn hợp đẳng phí t0s, Hàm lợng MTBE, C %Kl MTBE - níc 52.6 96 MTBE - Metanol 51.6 86 130 68 175 54 MTBE- Metanol ( 1.0MPa) MTBE - Metanol (2.5 MPa) 2.TÝnh chÊt ho¸ häc: [9] MTBE ổn định dới điều kiện axit yếu, môi trờng kiềm trung tính, môi trờng axit mạnh có cân sau: CH3 CH3 H+ CH3 CH3 Tính chất hoá học MTBE: Nguyên tử oxy O phân tử MTBE có cặp điện tử không chia nguyên tử gốc alkyl -CH -C(CH3)3 có hiệu ứng cảm ứng dơng (+I) đà tạo cho MTBE ( ete) mang đặc tính bazơ Do MTBE tham gia phản ứng hoá học với axit 2.1.Phản ứng với axit vô mạnh: MTBE phản ứng với axit vô mạnh nh HCl, H2SO4 tạo muối CH3OC4H9 + HCl  [ CH3OC4H9]HCl 2.2.Ph¶n øng víi HI: MTBE ph¶n øng víi HI , s¶n phÈm cđa ph¶n øng phụ thuộc vào nhiệt độ (-) điều kiện nhiệt ®é thêng: CH3 CH3 C O CH3 + HI CH3I CH3 CH3 OH CH3 C CH3 + (-) ë ®iỊu kiƯn nhiƯt ®é cao ( ®un nãng) CH3 CH3 C O CH3 + 2HI CH3 CH3I + (CH3)3CI +H2O ((CH3)3C - - CH3) 2.3.Ph¶n øng víi oxi: (-) ë nhiệt độ thấp tạo hợp chất peroxyl không bền, dễ g©y CH3 CH3 nỉ CH3 C O CH3 + O2 CH3 C CH2 CH3 CH3 O - OH (-) ë nhiệt độ cao : phản ứng cháy: CH3 O – C(CH3)3 + 15/2 O2 CO2 + H2O + Q Trong điều kiện phản ứng môi trờng axit, MTBE gần nh trơ với tác nhân khác nh: buten,isobutylen,n- butan,isobutan.Điều làm giảm sản phẩm phụ tăng độ chọn lọc Tuy cân chuyển dịch sang phải tạo iso-butylen metanol, dẫn tới làm giảm độ chuyển hoá Do ta phải lấy MTBE khỏi môi trờng phản ứng liên tục để cân chuyển dịch sang trái MTBE có đầy đủ tính chất hoá học ete thông thờng nh: phản ứng với axit vô mạnh nh HCl, H2SO4,tạo muối ( hợp chất oxoni) Phản ứng với HI, phản ứng với O ( nên dễ gây nổ) ; tham gia phản ứng vơi halogen ho¸ víi Cl 2, Br2 ë gèc H- C II øng dơng cđa MTBE:[1,8,9] 1/ øng dơng lµm phơ gia cao octan xăng nhiên liệu Hiện 90% MTBE sản xuất đợc làm phụ gia nhằm tăng trị số octan xăng MTBE có trị số octan cao : RON : 115 -:- 135 MON : 90 -:- 120 Sự pha trộn đạt hiệu cao MTBE trộn với xăng dầu parafino ngợc laị trộn với xăng xăng giàu olefin áp xuất bÃo hoà xăng giảm Điều ảnh hởng trực tiếp đến khả pha trộn Butan vào nhiên liệu làm giảm tính kinh tế Khi áp xuất bÃo hoà giảm xuống khả pha trộn Butan vào xăng tăng lên , làm tăng triển vọng kinh tế Butan cấu tử dễ tìm , rẻ tiền có trị số octan cao Ngoài mục đích tăng trị số octan cho xăng Khi thêm MTBE vào xăng làm giảm áp xuất bÃo hoà xăng làm giảm tính bay đồng thời cháy tạo CO giảm hàm lợng Hydrocacbon không cháy hết Mặc dù MTBE có nhiệt cháy thấp chút so với xăng nhng trộn khoảng 20%V không làm giảm công suất động mức tiêu hao nhiên liệu Đồng thời có tác dụng làm khởi động động dễ dàng lúc nhiệt độ thấp ngăn cản trình tạo muội xilanh 2/Những ứng dụng khác : MTBE đợc sử dụng làm nguyên liệu hợp chất trung gian công nghiệp tổng hợp hũ hoá dầu MTBE bị bẻ gÃy tạo Metanol Ngoài MTBE đợc làm nguyên liệu để sản xuất hợp chất quan trọng khác nh Metacrolein , axitMetacrylic , iso_pren , dùng làm dung môi trình phân tích làm dung môi triết 3/ Những u, nhợc điểm MTBE sử dụng : Ưu điểm : +Trị số octan cao +Độ bay thấp +Khả pha trộn với xăng tốt +Giảm tạo CO cháy hết Hydrocabon +Tính kinh tế không phụ thuộc vào trợ giá +Sản phẩm thay chất khác có giá trị t ơng đơng +Đợc chấp nhận thị trờng Nhợc điểm : + Nguyên liệu isobutylen khó tìm đắt tiền +Độc hạt víi m«i trêng níc Tuy vËy hiƯn giê phụ gia MTBE đợc đánh giá phụ gia đợc sử dụng rộng giới để thay cho phụ gia chì III Nhu cầu sản lợng MTBE Thế giới năm gần đây:[8] Năm 1987, sản lợng MTBE 1.6 triệu tấn, xếp thứ 32 số sản phẩm hàng hoá sử dụng Mĩ Nhu cầu MTBE giới tăng hàng năm khoảng 8.1% từ năm 1994 đến Tuy nhiên theo dự đoán chuyên gia khoảng từ năm 2000 đến năm 2010, mức độ tăng trởng hàng năm MTBE khoảng 1.7% Qua bảng số liệu ta thấy đợc nhu cầu MTBE giới lớn khu vực khác khả tiêu thụ MTBE khác Khả cung cấp MTBE giới không thay đổi năm 2010 nh nớc Trung Đông nơi xuất chủ yếu MTBE Tuy nhiên với nớc mẻ lịch sử sản xuất hợp chất trở nên cấp thiết nhu cầu MTBE tăng không đợc đáp ứng kịp thời nh Mĩ nớc Đông Bảng 3- Nhu cầu MTBE giới( đơn vị: nghìn tấn) [8] 1994 1995 1996 1998 2000 1092 1217 1224 1247 Tốc độ tăng trởng hàng năm (%) Mĩ 7790 Canada 183 238 286 292 297 8.4 538 1065 1115 1186 1262 15.3 388 427 434 444 471 3.3 1312 1669 1963 2472 2472 14.9 0 0 0 0 147 200 70 70 7070 70 70 Tây Âu 2259 2064 2419 2449 2478 1.6 Đâng ¢u 388 505 542 594 624 8.2 1312 1700 1900 1989 2089 3 MÜLaTin h NhËt Viễn Đông Châu úc TrungĐôn g Châu phi Tổng 7.7 8.1 Bảng4: Tổng giá trị thơng mại MTBE giới ( đơn vị: tấn) [8] 1994 1995 1996 2000 MÜ 1348 2453 310 3491 Canada 376 259 260 276 MÜ LaTinh 113 139 639 660 NhËt 15 18 25 25 Viễn Đông 434 533 590 972 Châu úc 0 0 TrungĐông 1257 2062 2319 2986 Châu phi 0 17 Tây Âu 126 607 518 603 Đâng Âu 74 63 45 53 IV Các phơng pháp tổng hợp MTBE:[8,19,22] Cơ sở hoá học trình sản xuất MTBE:[1,8] MTBE đợc tạo thành phản ứng cộng hợp metyl alcohol(metanol) vào liên kết đôi hoạt động isobutylen, phản ứng nh sau: CH3 C CH2 + CH3OH CH3 xt t0 = 401000C CH3 CH3 C O CH3 CH3 (MTBE) Phản ứng xảy pha lỏng điều kiện nhiệt độ 40ữ 1000 áp suất 100ữ 150psig, phản ứng toả nhiệt nhẹ H=-37KJ/Kmol Xúc tác nhựa trao ®ỉi ion mang tÝnh axit, ph¶n øng x¶y nhanh nhiều theo số lợng Đây phản ứng thuận nghịch, phản ứng có cấu tử C khác nh: buten, butan,isobutan, Vì phản ứng thuận nghịch, để thu đợc độ chuyển hoá cao (tức thu đợc nhiều MTBE) ta phải lấy lợng metanol so với hệ số tỉ lợng , đồng tìm cách lấy MTBE khỏi môi trờng phản ứng Quá trình tổng hợp MTBE trình dị thể LangmuriHinshel(L-R) 2.Động học chế phản ứng tổng hợp MTBE [19,22] Phản ứng tổng hợp MTBE phản ứng thuận nghịch, xúc tác axit động học chế phản ứng phụ thuộc vào môi trờng phản ứng Điều có nghĩa phụ thc vµo tØ lƯ R=isobutylen /metanol Cã thĨ xem lµ phản ứng xảy theo chế ion với proton ho¸ Isobutylen tríc: CH3 CH3 C CH2 +H+ +C CH3 (1) CH3 CH3 Sau ion cacbon tơng tác với metanol: CH3 CH3 C + CH3 Sau : CH3 CH3 C CH3 + O CH3 CH3 C H + O CH3 (2) CH3 H CH3 + CH3 C O CH3 CH3 CH3 H 10 O CH3 + H+ (3)