tìm hiểu về hai công nghệ methanol to olefins của 2 hãng UOP và lurgi
MỤC LỤC !"#$%&'()*+,%-./+/01"23432 5.6 789 78:;<$=;>! 8?@8:;<$=;>A554%BC*=D=E71>FG>FAH? I5CJ8%B4+4+KL MN)OP1DQ38;+<$=;>5ORS4 11 I.Giới thiệu chung về olefin: Olefin(anken) là các hợp chất hydrocacbon có chứa liên kết đôi C=C và dãy đồng đẳng có công thức chung là C n H 2n (n 2).Là thành phần chủ yếu trong sản phẩm của quá trình cracking nhiệt khí tự nhiên và khí đồng hành.Các olefin thấp được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như tổng hợp polymer,nhựa và các sản phẩm hóa dầu khác… Ở điều kiện thường,các olefin thấp từ etylen đến buten là các chất khí,tỷ trọng của chúng nằm trong khoảng từ 0.63 đến 0.79 g/cm 3 .Chúng gần như không hòa tan trong nước ,hòa tan tốt trong các dung môi hữu cơ,ví dụ như rượu,ete và các hydrocacbon thơm. 11 II.Nguyên Liệu xúc tác: 1.Methanol : +Methanol từ lấy từ khí tổng hợp (CO 2 +H 2 ) 11 Methanol Khí tổng hợp Khí gas thiên nhiên Khí đồng hành Khí biogas Khí hóa than 2. Xúc tác : Năm 1975 Hãng dầu Mobil tiết lộ sử dụng xúc tác Zeolites ZSM-5 có thể chuyển hóa thành xăng -H 2 O 2 CH3OH CH3-O-CH3 -H 2 O Isoparaffins Aromatic C 2 - C 5 olefins C 6 + Olefins Sau đó ,Nghiên cứu ra xúc tác SAPO-34 kích thước lỗ 3,8A o ,bề mặt riêng lớn700m 2 /g.Xúc tác SAPO-34 được 2 hãng UOP và Lurgi sử dụng trong công nghê MTO, với ưu điểm vượt trội 161 Small Pore Weak Acid Sites Medium Pore Strong Acid Sites H O )Si/Al-O( 3 Si Al(O-Si) 3 3.8Ă 5.5Ă H O (Al-O) 3 Si Al(O-P) 3 Đây là bảng số xúc tác ảnh hưởng đến đầu ra của tỉ lệ sản phẩm Material T atom % SAPO-34 10% Si (gel) SSZ-13 (Chabazite) 18% Al SSZ-13 (Chabazite) 10% Al SSZ-13 ( Chabazite ) 3.3% Al Selectivities (2 hr) C 2 -C 4 olefins CH 4 C 2 H 6 C 3 H 8 96 1.4 0.3 0.9 69 3.9 5.4 18.9 75 87 Stability hr at >50% conversion >40 6 13 7 Coking carbon on used catalyst 19% after 54 HOS 16.6% after 18 HOS 19.3% after 18 HOS 15.0% after 18 HOS Cơ chế xúc tác: 2CHOH 3 →C 2 H 4 + 2H 2 O 3CHOH 3 →C 3 H 6 + 3H 2 O 1"1 III.Công nghệ Methanol to olefin 1.Công nghệ của Hãng Lugri + Nguyên liệu Metanol được đưa vào thiết bị phản ứng chuyển hóa một phần chuyển hóa thành dimetylete.Sau đó hỗn hợp qua hai thiết bị phản ứng với phản ứng kiểu tầng sôi ở 420 - 490 o C, áp suất 1,3 - 1,6 bar thiết bị phản ứng kiểu tầng sôi chuyển hóa tạo thành các olefins: CH 3 OH CH 3 OCH 3 + H 2 0 + CH 3 OH C 2 đến C 4 (olefin ) + H 2 0 Và 1 thiết bị tái sinh xúc tác để bổ sung xúc tác cho 2 thiết bị + Hỗn hợp sản phẩm từ đáy thiết bị đi ra qua tháp tách 2 pha .Olefins được đi lên và nén áp suất nhất định được đưa vào 3 tháp tách để tách sản phẩm.Một phần olefin được tuần hoàn trở lại +Phần chất lỏng được đem đi chưng sau đó tách được methanol và được gia nhiệt hồi lưu về thiết bị phản ứng +Khí olefin được đưa qua 3 tháp tách thu được ,etylen,Propylen,LPG,Gasoline 191 2.Công nghệ MTO của hãng UOP Metanol thô được đưa vào dưới cùng của một lò phản ứng tầng sôi ở 350 - 550 o C, áp suất 1 - 3 bar, metanol khử nước để tạo thành DME ,sau đó khử nước hơn nữa để tạo thành olefin CH 3 OH CH 3 OCH 3 + H 2 0 C 2 đến C 4 (olefins ) + H 2 0 Thiết bị tái sinh xúc tác dùng để tái sinh xúc tác bổ sung cho thiết bị phản ứng 1 Không khí được đưa vào đốt xúc tác loại bỏ cốc trên xúc tác để tái sinh xúc tác, Khí 1!1 Offgas Air Product MeOH thải gồm N 2 + CO 2 được bay ra thải môi trường Sau đó được làm lạnh qua thiết bị tách để loại bỏ nước. Rồi qua thiết bị tách CO 2 Hỗn hợp olefin qua thiết bị 5 tách vết nước .Sau đó được nén và làm lạnh sâu qua thiết bị 6 tách,đỉnh tháp hỗn hợp C 2 H 4 và CH 4 được trao đổi nhiệt ngược chiều với dòng sản phẩm thiết bị 7 rồi đi vào thiết bị 7 để hyrohóa axetylen.Sau đó đi vào tháp 8 để tách CH 4 ở đỉnh và C 2 H 4 ở đáy tháp. Hỗn hợp C 3 + ở đáy tháp 6 được qua tháp 9 để tách C 3 H 6 ở đỉnh và C 4 + ở đáy tháp 9 III.Mô phỏng công nghệ MTO của hãng UOP Bài này dùng hệ nhiệt động : UNIQUAC- PR, PR Bốn tháp chưng và điều kiện công nghệ em dùng hysys tính Dòng nguyên liệu vào có thành phần Methanol: 0,9 Nước: 0,1 Lưu lương dòng : 5200 kgmole/h Ở áp suất 1 bar, nhiệt độ 25 o C 1L1 Được trao đổi nhiệt với sản phẩm đi ra ở trên tháp theo nguyên lý ngược chiều 1 1 Dòng nguyên liệu vào ở nhiệt độ 500 o C với áp suất 100 KPa vào thiết bị phản ứng đoạn nhiệt ở 500 o C. Dòng sản phẩm Shell có thành phần : 1T1 [...]... là 0.9758, ở nhiệt độ 32, 97oC áp suất 1,45MPa, lưu lượng 528 ,3kgmole/h Sơ đồ to n bộ quá trình công nghệ : -18- IV Kết Luận: -Qua tìm hiểu về hai công nghệ Methanol to Olefins của 2 hãng UOP và Lurgi ta thấy: Công nghệ UOP ít phải sử thêm phản ứng, độ chuyển hóa cao x=0,99 hơn công nghệ của hãng Lurgi Công nghệ của hãng Lurgi cho sản phẩm tỉ lệ propylene/etylene cao hơn hãng UOP Tài liệu tham khảo:... Liên, Công nghệ tổng hợp hữu cơ hóa dầu, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 20 06 Nguyễn Thi Minh Hiền, Hysys trong mô phỏng công nghệ hóa học, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 20 10 Tài liệu: http://congnghedaukhi.com/cndk-News-36.html Tài liệu công ty UOP: http://www.fhiberlin.mpg.de/acnew/department/pages/teaching/pages/teaching wintersemester 20 07 _20 08/bare_mto_301107.pdf Tài liệu công ty Lurgi: ... lên với áp suất 2, 6 MPa Sau đó được trao đổi với dòng sản phẩm đỉnh đi trên tháp đi Dòng E-1 02 out đi vào tháp ở nhiệt độ -10oC.Tháp gồm 48 đĩa Sau đó dòng C2- được trao đổi nhiệt ngược chiềuvới dòng sản phẩm vào rồi đi vào tháp hydrohóa axetylen Sau đó dòng được đi nén lên áp suất 3 ,2 Mpa .Và được làm lạnh sâu xuống -100 o C đi vào 2 tháp chưng với số đĩa 24 .Dùng công cụ Logic Balane và Adjust để tính... lạnh sâu: -14- Dùng 2 tháp chưng để tách metan với etylen -15- Sản phẩm Etylen ra khỏi đáy 2 tháp được trộn lại với nồng độ 0.9758,ở nhiệt độ -13 ,29 oC, áp suất 3 ,2 MPa, lưu lượng 886,7 kgmole/h Dòng metan thu được lấy ở đỉnh ở tháp thứ 2: có nồng độ 0.886, ở nhiệt độ -100 oC, áp suất 3,2MPa, lưu lương dòng 186,3 kgmole/h -16- Còn dòng C3+ được qua van tiết lưu giảm áp xuống 1,5 MPa đi vào tháp chưng để...-11- Dòng Shell qua thiết bị tách 2 pha Sau đó dòng Olefin có thành phần như sau : Dòng olefin qua Tháp hấp thụ, ở đây có thể dùng dung dịch kiềm thế tách CO 2 - 12- Loại bỏ được CO2 ,dòng olefin Vap đi ra phía trên tháp hấp thụ, có thành phần : Tiếp tục đi vào Tháp hấp thụ để loại bỏ triệt để H2O, mục đích để làm lạnh sâu để tách khí sau này -13- Bài này dùng thêm... http://www.fhiberlin.mpg.de/acnew/department/pages/teaching/pages/teaching wintersemester 20 07 _20 08/bare_mto_301107.pdf Tài liệu công ty Lurgi: http://www.chem-biol-eng.northwestern.edu/docs /Methanol- to- Olefins- ClassPresentation_v2.pdf http://www.fnrserver.de/cms35/fileadmin/allgemein/images/veranstaltungen/Neue_Biokraftstoffe201 0/Wurzel.pdf -19- . nhiệt độ 32, 97 o C áp suất 1,45MPa, lưu lượng 528 ,3kgmole/h Sơ đồ to n bộ quá trình công nghệ : 1L1 IV. Kết Luận: -Qua tìm hiểu về hai công nghệ Methanol to Olefins của 2 hãng UOP và Lurgi ta. ta thấy: Công nghệ UOP ít phải sử thêm phản ứng, độ chuyển hóa cao x=0,99 hơn công nghệ của hãng Lurgi. Công nghệ của hãng Lurgi cho sản phẩm tỉ lệ propylene/etylene cao hơn hãng UOP Tài liệu. Cơ chế xúc tác: 2CHOH 3 →C 2 H 4 + 2H 2 O 3CHOH 3 →C 3 H 6 + 3H 2 O 1"1 III .Công nghệ Methanol to olefin 1 .Công nghệ của Hãng Lugri + Nguyên liệu Metanol được đưa vào thiết bị phản