CÁC QUÁ TRÌNH sản XUẤT AROMATIC

CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 1 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA DẦU Tp Hồ Chí Minh, tháng 11, năm 2013 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 2 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 3 TRƢỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA DẦU TIỂU LUẬN: CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC GVHD: TS Nguyễn Hữu Sơn Lớp: DHHD6 (tiết 4-6) Nhóm SV thực hiện: 1. Nguyễn Văn Hậu 10038601 2. Lê Quế Hân 10040781 3. Nguyễn Thị Tƣờng Quyên 10014661 4. Phạm Quý Tuấn Vũ 10038191 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 4 LỜI MỞ ĐẦU Năm 1859 ngành công nghiệp Dầu mỏ ra đời, đánh dấu bước nhảy vọt trong công nghệ nguyên liệu và nhiên liệu năng lượng. Công nghiệp dầu mỏ có sự tăng trưởng rất nhanh đã trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn của thế kỷ 20. Hoá dầu đã thay thế dần hoá than đá và vượt lên trên ngành công nghiệp chế biến than. Những sản phẩm của ngành công nghiệp Hóa dầu sản xuất chủ yếu là: Benzen, Toluen, Xylen (BTX), nhiên liệu năng lƣợng, polime, xà phòng, thuốc nhuộm, sơn, Trước đây việc sản xuất các Hydrocacbon Aromatic chủ yếu dựa vào việc thu hồi khí của công nghiệp sản xuất than cốc, nhƣng vì sản lƣợng quá thấp, không đủ nhu cầu phát triển của nhành công nghiệp chất dẻo và ngành công nghiệp sợi. Ngày nay chủ yếu là sản phẩm của công nghiệp Hoá dầu, vừa có giá trị cao, vừa có giá thành thấp nên phần lớn các Hydrocacbon Aromatic nhận được từ Dầu mỏ đã chiếm tỷ lệ trên 90%. Do đó trong bài tiểu luận “CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC“ mục đích là tìm hiểu các quá trình sản xuất aromatic trong công nghiệp. CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 5 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 MỤC LỤC 5 DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG BÀI 6 DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG BÀI 6 1. ỨNG DỤNG 8 2. CÁC NGUỒN SẢN XUẤT CHÍNH 10 2.1 TỪ QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 10 2.2 TỪ QUÁ TRÌNH CRACKING HƠI NƢỚC (XĂNG NHIỆT PHÂN PYGAS). 11 2.3 CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA HYDROCACBON. 10 2.3.1 Quá trình Isome hóa. 10 2.3.2 Quá trình phân bố lại Toluen. 10 2.3.3 Quá trình Cyclar. 10 2.3.4 Quá trình Hydrodealkyl hóa. 1512 2.4 QUÁ TRÌNH CỐC HÓA THAN ĐÁ. 174 3. TÁCH THU HỒI AROMATIC TỪ REFORMATE BẰNG TỔ HỢP SẢN XUẤT AROMATIC CỦA UOP 185 3.1 PHÂN XƢỞNG NHT (NAPHTHAHYDROTREATING) 21 3.2 PHÂN XƢỞNG CCR PLATFORMING 21 3.3 PHÂN XƢỞNG SULFOLANE 22 3.4 PHÂN XƢỞNG TATORAY 27 3.5 PHÂN XƢỞNG ISOMAR 31 3.6 PHÂN XƢỞNG PAREX 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 6 DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG BÀI Bảng 2.1: Sự Phụ Thuộc Của Thành Phần Reformate Vào Nhiệt Độ Sôi Của Nguyên Liệu Đầu Vào 11 Bảng 2.2: Ảnh Hưởng Của Nguyên Liệu Đầu Vào Đến Lượng Xăng Nhiệt Phân Và Lượng Hydrocacbon Thơm C 8 Từ Cracking Hơi Nước Trong Điều Kiện Khắc Nhiệt Với Dòng C 2 , C 3 Tuần Hoàn. 12 Bảng 2.3: Sản Phẩm Quá Trình THDA 15 Bảng 3.1: Chỉ Tiêu Nguyên Liệu Của Quá Trình Isomar 34 Bảng 3.2: Chỉ Tiêu Thành Phần Nguyên Liệu Của Quá Trình Parex 36 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 7 DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG BÀI Hình 1.1: Sản Lượng Benzen Tiêu Thụ Trên Thế Giới Năm 2001. 8 Hình 1.2: Sản Lượng Xylen Tiêu Thụ Trên Thế Giới Năm 1999 9 Hình 2.1: Các Phản Ứng Xảy Ra Trong Quá Trình Cyclar 14 Hình 2.2: Quá Trình UOP THDA Sản Xuất Benzen 16 Hình 3.1: Tổ Hợp Sản Xuất Aromatic Của UOP. 18 Hình 3.2: Sơ Đồ Công Nghệ CCR Platforming Của UOP 22 Hình 3.3: Nguyên Lý Quá Trình Sulfolane 24 Hình 3.4: Quá Trình Sulfolane Của UOP 25 Hình 3.5: Sơ Đồ Công Nghệ Quá Trình Tatoray 28 Hình 3.6: Ảnh Hưởng Của Aromatic C9 Trong Nguyên Liệu Đến Lượng Sản Phẩm Thu Được. 29 Hình 3.7: Sản Lượng P-Xylene Thu Được Tối Đa Ở Các Điều Kiện Quá Trình Tatoray 30 Hình 3.8: Sơ Đồ Công Nghệ UOP Isomar 32 Hình 3.9: Sơ Đồ Công Nghệ UOP Parex 37 Hình 3.10: Sơ Đồ Công Nghệ Parex Kiểu 1 Tháp Hấp Phụ 39 Hình 3.11: Mô Hình Tháp Hấp Phụ Với Lớp Chất Hấp Phụ Chuyển Động 39 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 8 1. ỨNG DỤNG Quy trình sản xuất các aromatic là sự kết hợp của các quá trình dùng để chuyển hóa naphtha, pygas thành benzen, toluene, xylen (BTX). Benzen là một hóa chất quan trọng cho ngành công nghệ tổng hợp hóa học, đƣợc dùng để sản xuất hơn 250 sản phẩm khác nhau. Các ứng dụng quan trọng nhất của benzen là dung sản xuất etylbenzen, cumen, cyclohexan. Hình 1.1: Sản lượng Benzen tiêu thụ trên thế giới năm 2001. Hỗn hợp xylen là hỗn hợp của các đồng phân xylen: para-xylen, ortho- xylen, meta-xylen, và etylbenzen. Một phần nhỏ hỗn hợp xylen đƣợc ứng dụng làm dung môi, phần lớn ứng dụng của hỗn hợp xylen dung sản xuất các đồng phân xylen có giá trị kinh tế hơn. Para-xylen hay 1,4-dimetyl benzen là một CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 9 trong những đồng phân có nhiều ứng dụng quan trọng trong số các đồng phân của xylen. Para-Xylen đƣợc sử dụng trong công nghiệp chủ yếu để sản xuất axit terephtalic và dimetyl terephtalat, đây là các nguyên liệu đầu cho việc sản xuất sơ sợi, màng polieste và nhựa PET có ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực đời sống xã hội. Đây là sản phẩm còn ít đƣợc sản xuất trong nƣớc. Hình 1.2: Sản lượng Xylen tiêu thụ trên thế giới năm 1999 Một phần nhỏ toulen đƣợc sử dụng làm dung môi, phần lớn toluen dung để sản xuất benzen, xylen thông qua phản ứng chuyển vị alkyl và phân bố lại toluen. CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 10 2. CÁC NGUỒN SẢN XUẤT CHÍNH 2.1 Từ quá trình Reforming xúc tác. Hỗn hợp aromatic chủ yếu đƣợc tách từ sản phẩm của quá trình reforming xúc tác, với nguyên liệu đầu là thƣờng là phân đoạn napthta. Trƣớc khi đi vào quá trình thì nguyên liệu cần phải đƣợc xử lý tạp chất đặc biệt là lƣu huỳnh, vì lƣu huỳnh rất nhảy cảm tới hệ xúc tác Pt – Re của quá trình reforming. Thành phần cũng của sản phẩm reformate cũng nhƣ hàm lƣợng của aromatic phụ thuộc rất nhiều vào cách tiến hành quá trình reforming cũng nhƣ là loại nguyên liệu naphta đƣợc sử dụng. Thành phần của phân đoạn naphtha đặc biệt là hàm lƣợng naphthen hay các hydrocacbon thơm có ảnh hƣởng lớn nhất đến đến chất lƣợng của sản phẩm reformate thu đƣợc. Trên thực tế naphtha thu đƣợc từ quá trình chƣng dầu naphtenic thì sẽ phù hợp nhất cho quá trình reforming sản xuất hợp chất thơm. Tuy nhiên phân đoạn naphtha đƣợc sản xuất từ quá trình hydrocracking thƣờng cũng thu đƣợc giàu hàm lƣợng naphthen nên rất phù hợp để làm nguyên liệu đầu cho quá trình reforming sản xuất các đồng phân xylen. Bên cạnh thành phần, khoảng nhiệt độ sôi của naptha nguyên liêu cũng ảnh hƣởng đến hiệu xuất thu đƣợc xylen. [...]... thành các olefin tƣơng ứng Tiếp đó, các olefin này sẽ oligome hóa thành các olefin C6, C7 và C8 Phản ứng tiếp theo là dehydro vòng hóa tạo thành các hydrocacbon thơm BTX 13 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC Hình 2.1: Các phản ứng xảy ra trong quá trình Cyclar Mặc dù olefin là các hợp chất trung gian của quá trình này nhƣng sản phẩm cuối cùng của quá trình có nồng độ olefin rất thấp Toàn bộ quá trình. .. trong một số nhà máy ở Nam Phi và Niudiland 17 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 3 TÁCH THU HỒI AROMATIC TỪ REFORMATE BẰNG TỔ HỢP SẢN XUẤT AROMATIC CỦA UOP Hình 3.1: Tổ hợp sản xuất aromatic của UOP  Các cụm công nghệ: o NHT Naphthahydrotreating: xử lý hydro naphtha loại các tạp chất đầu độc xúc tác quá trình CCR Platforming o CCR Platforming: Sản xuất hỗn hợp aromatic từ nguyên liệu naphtha với độ chọn... C8 Lƣợng xylen thu từ quá trình này đạt đƣợc khoảng 15% khối lƣợng nguyên liệu đƣa vào 14 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 2.3.4 Quá trình Hydrodealkyl hóa Chuyển hóa toluen có giá trị kinh tế thấp, nhu cầu ít thành benzen có độ tinh khiết cao bằng phản ứng dealkyl Khoảng 13% benzen trên thị trƣờng là sản phẩm của quá trình này Quá trình UOP THDA (thermal hydrodealkylation) là quá trình chuyển hóa alkylbenzen... tái sinh 34 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 3.6 Phân xưởng Parex UOP Parex là quá trình sử dụng phƣơng pháp tách với hệ hấp phụ zeolit sàng phân tử để thu hồi p-X từ hỗn các đồng phân xylen Hầu hết các quá trình Parex ngày nay đƣợc thiết kế để sản xuất p-X có độ tinh khiết là 99,9 % khối lƣợng và thu hồi đƣợc trên 97 % lƣợng đƣa vào Không giống nhƣ các phƣơng pháp sắc ký thông thƣờng, quá trình Parex... nƣớc các phân đoạn lỏng để sản xuất etylen Thành phần của xăng nhiệt phân có chứa hàm lƣợng lớn các hydrocacbon thơm, đặc biệt là benzen, và một lƣợng tƣơng đối các đồng phân xylen Chính vì vậy đây cũng là một nguồn đóng góp sản phẩm có giá trị cao cho cả công nghệ sản xuất xăng cũng nhƣ công nghệ tổng hợp hữu cơ hóa dầu 11 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC Sản lƣợng xăng nhiệt phân cũng thành phần sản. .. thu ở đáy tháp 16 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 2.4 Quá trình cốc hóa than đá Dầu nhẹ, đƣợc hình thành nhƣ là sản phẩm của quá trình cacbon hóa than (cốc hóa) ở nhiệt độ cao, có chứa khoảng 60% benzen và 12-20 % toluen Trong điều kiện cốc hóa ở 10000C, không có không khí, sẽ xảy ra các quá trình chuyển hóa sâu (phân hủy nhiệt và thơm hóa) phần hữu cơ của than tạo thành cốc, các sản phẩm lỏng và khí... UOP Parex Lợi thế chính của quá trình Parex so với phƣơng pháp kết tinh là khả năng thu hồi trên 97% lƣợng p-xylen đƣa vào Còn các 35 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC phƣơng pháp kết tinh chứa các hỗn hợp otecti nên lƣợng p-xylen thu hồi đƣợc chỉ đạt khoảng 65%  Đánh giá nguyên liệu Hầu hết hỗn hợp xylen đƣợc sử dụng để sản xuất xylen đƣợc sản xuất từ naphta dầu mỏ bởi quá trình reforming xúc tác Công... hóa các đồng phân xylen tạo thêm sản phẩm p-xylen, etylbenzen trong raffinate đƣợc dealkyl tạo thành benzen, phụ thuộc vào xúc tác sử dụng cho quá trình Isomar Dòng sản phẩm ra khỏi cụm Isomar đƣợc chuyển đến tháp deheptan để tách các 20 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC cấu tử nhẹ Sản phẩm đáy của tháp deheptan đƣợc xử lý bằng đất sét sau đó tuần hoàn về tháp Xylen Splitter Theo cách này thì toàn bộ aromatic. .. reformat, thì quá trình Sulpholane có đầu tƣ và hoạt động là ít tốn kém so với các loại chiết tách khác Quá trình Sulfolane là sự kết hợp của quá trình trích ly lỏng-lỏng (LLE) và chƣng cất chiết tách (ED), với nguyên liệu thích hợp có thể chỉ cần sử dụng quá trình ED Quá trình Sulfolane luôn đƣợc dùng trong phức hợp sản xuất aromatic để thu hồi benzen, toluen tinh khiết cao từ hỗn hợp sản phẩm reformate... điều kiện sản xuất tuy không tối đa hóa sản lƣợng của xylen nhƣng cũng có ảnh hƣởng đáng kể, cụ thể là nếu tăng nhiệt độ phản ứng, giảm thời gian lƣu, giảm thời gian lƣu bằng cách tăng lƣợng hơi vào thì sẽ làm giảm đáng kể lƣợng xăng nhiệt phân thu đƣợc, tuy nhiên hàm lƣợng của xylene trong đó lại tăng lên 12 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 2.3 Các quá trình chuyển hóa hydrocacbon 2.3.1 Quá trình Isome . Do đó trong bài tiểu luận “CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC mục đích là tìm hiểu các quá trình sản xuất aromatic trong công nghiệp. CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 5 MỤC LỤC LỜI. toluen. CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 10 2. CÁC NGUỒN SẢN XUẤT CHÍNH 2.1 Từ quá trình Reforming xúc tác. Hỗn hợp aromatic chủ yếu đƣợc tách từ sản phẩm của quá trình reforming. Với Lớp Chất Hấp Phụ Chuyển Động 39 CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC 8 1. ỨNG DỤNG Quy trình sản xuất các aromatic là sự kết hợp của các quá trình dùng để chuyển hóa naphtha, pygas