CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN

silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN silde bài thuyết trình CÔNG NGHỆ sản XUẤT ETYLEN

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU

KHOA HÓA HỌC & CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ETYLEN

GVHD: TS Nguyễn Hồng ChâuNhóm thực hiện:

1. Lương Đức Vĩnh

2. Lê Huy Hoàng

3. Nguyễn Hoàng Bảo Trung

4. Dương Thanh Sang

5. Nguyễn Trọng Thịnh

6. Nguyễn Lê Huy

7. Nguyễn Văn Tuấn

8. Nguyễn Thanh Tú

9. Lý Văn Lăng

Trang 2

NỘI DUNG CHÍNH

Trang 3

GIỚI THIỆU CHUNG

1 Etylen:

 Là hợp chất olefin đơn giản nhất, có khả năng phản ứng cao và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hữu cơ- hoá dầu

 Là nguồn nguyên liệu hàng đầu cho ngành công nghiệp polyme

 Là thước đo đánh giá mức độ phát triển của công nghiệp tổng hợp hữu cơ - hoá dầu theo tổng sản lượng và nhu cầu của etylen (lượng etylen tạo thành/ 1 tấn dầu đem chế biến)

Bạn biết gì về Etylen ?

Trang 4

2 Lịch sử phát triển Etylen

 Từ những năm 1930, ở châu âu etylen bắt đầu được thu hồi từ khí lò cốc và những nguồn nguyên liệu khác

 Những năm 50, etylen nổi lên như một sản phẩm trung gian và được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới, phổ biến là U.S oil

 Cùng với sự phát triển của công nghiệp dầu khí- hoá dầu, etylen hoàn toàn thay thế được axetylen

 Năm 1984, trên thế giới đã sản xuất được 47.565.000 tấn, còn sản lượng ở Mỹ là 17.543.000 tấn

 Hiện nay, etylen là một trong những sản phẩm hóa học có mức độ tăng trưởng lớn nhất thế giới (chỉ đứng sau amoniac về sản lượng)

Trang 5

Bảng 1: Công suất etylen theo khu vực(ĐV: 1000 tấn/năm)

Trang 6

3.1 Tính chất vật lý:

 Etylen (CH2= CH2) là một hydrocacbon không no, khối lượng phân tử M=28.052

 Ở điều kiện thường etylen là chất khí, hóa lỏng ở -1050C, không màu, không mùi, hầu như không tan trong nước

 Etylen có nhiều trong khí dầu mỏ, trong khí hóa cốc than Trong không khí etylen cháy với ngọn lửa mạnh hơn ngọn lửa metan

 Etylen chỉ bị hóa lỏng ở nhiệt độ rất thấp, áp suất cao và làm lạnh bằng NH3

3 Tính chất lý hóa của Etylen:

Trang 7

3.2 Tính chất hóa học:

3.2.1 Phản ứng cộng:

 Có thể tham gia phản ứng hydro hoá ở nhiệt độ 150 ÷ 2000C, áp suất cao có mặt xúc tác Ni.

 Etylen phản ứng cộng với halogen ở nhiệt độ thấp dicloetan với khả năng phản ứng Cl2 > Br2 > I2:

 Etylen tác dụng với hydrohalogen tạo ra các etylhalogen tương ứng Khả năng phản ứng là: HI > HBr > HCl:

Trang 8

3.2.2 Phản ứng oxy hóa:

 Oxy hoá etylen đến axetaldehit trong dung dịch HCl pha loãng chứa PdCl2 và đồng Thuỷ phân phức chất này

cho ta axetaldehyt và kim loại Pd

 Oxy hoá bằng KMnO4 loãng và H2O2 có xúc tác OSO4 sẽ tạo thành glycol:

Trang 9

Trang 10

Chú ý:

 Etylen dễ tạo với không khí, phản ứng đốt cháy tỏa nhiệt nhiều gây nổ mạnh, nguy hiểm vì khoảng giới hạn

nổ rộng

 Khi hít phải etylen cũng như các olefin thấp khác sẽ gây hiện tượng mê mang và có tác hại lâu dài về sau

=> Do vậy trong quá trình sản xuất, vận chuyển và bảo quản etylen cần phải chú ý đến những đặc điểm này nhằm đảm bảo an toàn về cháy nổ

Trang 11

Trong công nghiệp, etylen được ứng dụng để sản xuất một số hợp chất quan trọng như nhựa tổng hợp, oxit etylen, các chất hoạt động bề mặt và nhiều sản phẩm hoặc bán sản phẩm hoá học khác:

 Trùng hợp ở áp suất thấp dùng xúc tác Ziegler – Natta trên chất mang oxyt kim loại để sản xuất polyetylen tỷ trọng cao(HDPE)

 Phản ứng với benzen trên xúc tác AlCl3 để sản xuất etylbenzen, sau đó dehydro hóa etylbenzen để sản xuất styren Styren dùng để sản xuất polystyren và cao su tổng hợp Buna-S

 Copolyme hoá với các olefin khác ở áp suất thấp bằng xúc tác Crom, hoặc hợp chất cơ kim của titan hoặc vanadi để sản xuất polyetylen mạch thẳng tỷ trọng thấp (LDPE) cùng với các sản phẩm khác

……

3 Ứng dụng:

Trang 12

NGUYÊN LIỆU

Nguyên liệu là một trong những yếu tố quan trọng hàng đầu ảnh hưởng đến khả năng duy trì sản phẩm, đảm bảo tính khả thi cho các dự án đầu tư Khả năng cung cấp nguyên liệu gặp khó khăn sẽ là nguyên nhân chính kìm hãm sản xuất

Nguyên liệu để sản xuất etylen nằm trong một phạm vi rất rộng, từ etan, metan, propan, butan, cho đến gasoil nặng, thậm chí cả dầu thô cũng có thể sử dụng làm nguyên liệu

Các nghiên cứu về kinh tế cho thấy nếu chỉ sản xuất etylen thì etan và propan là nguồn nguyên liệu lý tưởng nhất, do hai nguồn nguyên liệu này cho hiệu suất etylen cao và ít sản phẩm phụ Nhưng hiện nay phân đoạn naphta (30÷2000C) thường được sử dụng nhiều nhất vì cho hiệu suất etylen tương đối cao, giá thành rẻ, hơn nữa các sản phẩm phụ mà nó tạo ra như: propylen, butadien, benzen, toluen…cũng có nhiều ứng dụng trong thực tế

Trang 13

NGUYÊN LIỆU

1 Sản xuất etylen từ etan:

1.2 Phương pháp cracking nhiệt:

Etylen Etan C3H4 Propen Propan Butadien

Buten Butan

C - 2500C

Dầu nhiên liệu

3,35 3,08 0,14 42,50 46,00 0,01 0,41 0,16 0,89 0,23 0,33 1,18 0,08

3,38 2,80 0,16 43,25 45,87 0,01 1,12 0,15 0,90 0,2 0,32 1,62 0,07

3,90 4,86 0,24 47,68 36,45 0,02 1,62 0,02 1,21 0,24 0,28 3,03 0,27

3,92 4,32 0,27 48,53 36,67 0,02 1,48 0,18 1,23 0,23 0,28 2,67 0,20

4,21 6,21 0,32 50,10 30,93 0,02 1,67 0,22 1,41 0,24 0,25 0,394 0,48

4,27 5,64 0,28 51,45 30,06 0,02 1,55 0,20 1,47 0,23 0,24 3,57 0,38

Tổng 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

Tỷ lệ CH4/C2H4 0,07 0,06 0,10 0,09 0,12 0,11

Bảng 2: Các mô hình toán cracking etan.

Trang 14

NGUYÊN LIỆU

1 Sản xuất etylen từ etan:

1.2 Phương pháp oxy - dehydro hoá:

 Phương pháp oxy – dehydro hóa có những ưu điểm so với phương pháp cracking nhiệt, đặc biệt là không tồn tại cốc bám trên bề mặt thiết bị

 Phương pháp này sử dụng các loại xúc tác để nâng cao độ chuyển hóa của nguyên liệu và độ chọn lọc sản phẩm:

- Hệ xúc tác oxyt kim loại:

- Xúc tácLaOF và BaF2 – LaOF

Trang 15

NGUYÊN LIỆU

2 Sản xuất etylen từ naphta:

 Quá trình sản xuất etylen từ naphtha có ưu điểm lớn do có nguồn cung cấp dồi dào, giá thành thấp cho hiệu suất cao, sản phẩm phụ tạo ra là các sản phẩm quí như: propylen, butadien, benzen…đươc ứng dụng nhiều trong hữu cơ hoá dầu

 Với nguyên liệu là naphtha, có thể thay đổi thành phần và khoảng sôi phụ thuộc vào các điều kiện chế biến Bảng 3 đưa ra số liệu cho các mô hình cracking naphtha

Trang 16

0,53 10,94 0,10 19,38 3,34 0,32 15,95 0,48 3,82 8,33 5,01 5,01 26,52 2,27

0,63 13,67 0,15 21,67 4,02 0,47 15,91 0,54 3,92 6,79 1,96 2,44 25,00 2,83

0,62 12,63 0,17 21,89 3,46 0,49 16,11 0,47 4,14 7,34 2,29 3,16 24,71 2,52

0,72 15,26 0,25 23,52 3,95 0,64 14,96 0,50 3,95 5,44 1,37 1,27 24,77 3,40

0,71 14,21 0,28 24,00 3,40 0,68 15,50 0,45 4,28 6,05 1,65 1,74 24,02 2,95

Tỷ lệ CH4: C2H4 0,62 0,56 0,63 0,58 0,65 0,59

Bảng 3: Các mô hình cracking naphtha

Trang 17

PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT

 Những năm 1920, sản xuất etylen bằng phương pháp nhiệt phân than đá: sản phẩm chính là cốc, benzen, toluen, xylen và một lượng nhỏ olefin trong đó có etylen => Hiệu suất thấp, phụ thuộc nhiều vào từng loại than và điều kiện nhiệt phân

 Trước thế chiến thứ nhất: hydrat hoá etanol theo phương pháp Werke là cho hơi etanol đi qua xúc tác Al2O3

vô định hình hoặc axit H3PO4 trên chất mang thích hợp, ở nhiệt độ khoảng 3600, hiệu suất chuyển hoá khoảng 85% và độ chọn lọc của sản phẩm là 92÷96%

 Tuy nhiên, các phương pháp trên hiệu quả kinh tế không cao do phải sử dụng xúc tác và thời gian làm việc của xúc tác không dài Chẳng hạn như phương pháp hydrat hoá etanol, thời gian làm việc của xúc tác chỉ từ 10÷20 ngày và phải đi từ nguyên liệu đắt tiền

Trang 18

Nguyên lý chung: gồm hai giai đoạn:

 Giai đoạn 1: nhiệt phân + tối ưu

 Giai đoạn 2: tách và tinh chế sản phẩm

Etan hoặc propan tuần hoàn

Trang 19

1 Nguyên liệu khí:

Quá trình nhiệt phân parafin khí bao gồm hai giai đoạn:

 Giai đoan 1: Nhiệt phân và tôi hoá.

Quá trình được thực hiện ở áp suất thấp kết hợp với pha loãng và pha nước

Đối với etan và propan thì tỷ lệ khối lượng hơi nước trên nguyên liệu từ 0,3 ÷ 0,45

Để tránh các phản ứng thứ cấp (polime hoá nhựa, phan hủy sâu hơn), khí sản phẩm được đưa sang thiết bị tôi

để làm lạnh nhanh xuống nhiệt độ 400 ÷ 5000C

Trang 20

 Giai đoạn 2: Tách sản phẩm.

 Khí sản phẩm gồm C1, C2, C3 và các hydrocacbon khác được đưa sang bộ phận tách và làm

sạch để thu các sản phẩm theo yêu cầu.

 Nguyên liệu thích hợp cho quá trình sản xuất etylen theo con đường này là các sản phẩm đỉnh của tháp tách propan trong các dây chuyền ngưng tụ nhiệt độ thấp, hấp thụ nhiệt độ thấp của các nhà máy chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành.

Trang 21

Sơ đồ nguyên lý chung sản xuất etylen từ nguyên liệu khí

Trang 22

Ưu nhược điểm của quá trình nhiệt phân các parafin khí:

 Ưu điểm:

 Quá trình xảy ra đơn giản, hiệu suất etylen cao.

 Nhiệt phân etan và propan sẽ cho lượng sản phẩm phụ ít nhất do đó giảm được kích thước của thiết bị tách

và máy nén, chi phí đầu tư thấp

 Nhược điểm:

 Do nguyên liệu ở thể khí nên quá trình vận chuyển chúng sẽ gặp khó khăn ->làm tăng giá thành sản phẩm.

Trang 23

 Nguyên liệu hydrocacbon lỏng ngày càng được sử dụng nhiều trong công nghệ sản xuất etylen đặc biệt với những nước không có nguồn dầu mỏ và khí tự nhiên.

 Nguyên liệu lỏng được sử dụng nhiều nhất trong công nghệ là naphta và gasoil Thực tế, ở Nhật và các nước Tây Âu, hơn 80% etylen được sản xuất từ naphta

 Naphta là hỗn hợp phức tạp gồm nhiều hydrocacbon, có khoảng nhiệt độ sôi từ 20 ÷ 2000C, tùy thuộc vào

các thông số cụ thể (đường cong chưng cất, tỷ trọng, nhiệt hoá hơi,…) mà công nghệ và quá trình cracking

có những đặc trưng riêng

2 Nguyên liệu lỏng:

Trang 24

Quá trình nhiệt phân parafin lỏng bao gồm hai giai đoạn:

 Giai đoạn 1: Nhiệt phân và tôi hóa

Đầu tiên, tại vùng đối lưu trong lò đốt, hơi nước và hỗn hợp hydrocacbon được đốt nóng đến 6000C

Sau đó, hỗn hợp được cracking trong lò phản ứng tại vùng bức xạ ở nhiệt độ lớn hơn 9000C

Khí cracking được đưa ra ngoài với vận tốc khoảng 200m/s, nhiệt độ xấp xỉ 9000C Sau khi cracking, hỗn hợp sản phẩm được làm lạnh ngay lập tức xuống 350 ÷ 4000C để tránh các phản ứng thứ cấp Do vậy tốc độ làm lạnh rất lớn khoảng 100C/s

Trang 26

Sơ đồ nguyên lý chung sản xuất etylen từ nguyên liệu lỏng

Trang 27

Ưu nhược điểm của quá trình nhiệt phân các parafin lỏng:

Trang 28

Ưu nhược điểm của quá trình nhiệt phân các parafin lỏng:

 Nhược điểm:

 So với nguyên liệu khí, hiệu suất etylen từ hydrocacbon lỏng thấp hơn

 Do thành phần nguyên liệu rất phức tạp nên thành phần sản phẩm cũng rất phức tạp, đòi hỏi quá trình tách khó khăn hơn

 Trong hydrocacbon lỏng còn có hydrocacbon thơm dễ ngưng tụ tạo nhựa, tạo cốc trong quá trình

Trang 29

3.1 Nguyên liệu:

 Thành phần của nguyên liệu ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu suất và thành phần của sản phẩm.

 Điều này có thể giải thích bởi độ bền của các hydrocacbon nằm trong nguyên liệu Nguyên liệu càng nặng thì độ bền nhiệt càng kém và quá trình phân huỷ nhiệt càng dễ hơn.

=> Do vậy, nên sử dụng các phân đoạn nhẹ của quá trình chế biến dầu mỏ.

3 Các yếu tố ảnh hưởng:

Trang 30

Ảnh hưởng của nhiệt độ

3.2 Nhiệt độ

Trang 31

3.3 Áp suất:

 Áp suất là yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và hướng phản ứng Khi tăng áp suất thì

nhiệt độ của sản phẩm phản ứng tăng lên Vì vậy áp suất càng tăng thì thể tích pha lỏng càng tăng Sự thay đổi áp suất có ảnh hưởng đến trạng thái pha trong vùng phản ứng.

Trang 32

3.3 Thời gian lưu:

 Nếu nguyên liệu ở trong vùng phản ứng càng lâu thì độ chuyển hoá càng tăng, sản phẩm tạo thành dễ bị phân hủy tiếp sâu hơn và ngưng tụ, như vậy hiệu suất tạo khí và cốc tăng, làm giảm hiệu suất sản phẩm

 Do đó, xu hướng hiện nay là tìm cách làm giảm thời lưu xuống 0,1 giây và nhỏ hơn, quá trình như vậy gọi là quá trình nhiệt phân milgiây.

ln τ 0pt = -12,75 + 13700/T

Trang 33

1 Sơ đồ công nghệ của hãng ABB Lummus Global

2 Sơ đồ công nghệ của hãng AG:

3 Sơ đồ công nghệ của hãng Stone & Webster Engineering Corp

4 Sơ đồ công nghệ của hãng TECHNIP, KTI, TECHNIPETROL

5 Sơ đồ công nghệ của hãng M.W.Kellogg

4 Một số dây chuyền sản xuất Etylen hiện đại:

Trang 34

Sơ đồ công nghệ của hãng AG

1- Lò nhiệt phân cracking; 2 - Thiết bị trao đổi nhiệt; 3 - Tháp tách sơ bộ; 4 - Bộ phân trao đổi nhiệt; 5 - Tháp tôi bằng nước; 6 - Máy nén nhiều cấp; 7 - Bộ phận tách khí axit; 8 - Thiết bị hấp phụ - khí lỏng; 9 - Thiết bị làm lạnh; 10 - Tháp tách etan; 11 - Thiết bị hydro hóa; 12 - Máy làm lạnh liên hợp; 13 - Tháp tách metan; 14 - Tháp chưng tách etylen áp suất thấp; 15 - Tháp tách propan; 16 - Thiết bị xử lý hydro; 17 - Tháp tách propan-propylen; 18 - Tháp tách butan

Trang 35

4.1 Sơ đồ công nghệ của hãng ABB Lummus Global

1- Lò đốt cracking SRT; 2 -Thiết bị tôi TLE; 3 -Thiết bị phân đoạn xăng; 4 - Tháp tôi; 5 - Hệ máy nén ly tâm nhiều cấp; 6 -Tháp sấy; 7 - Máy làm lạnh liên hợp; 8 - Tháp tách metan; 9 - Tháp tách etan; 10 -Thiết bị hydro hóa; 11 - Thiết bị phân tách etan và etylen; 12 - Thiết bị tách propan; 13- Thiết bị tách propylene; 14 - Thiết bị tách hỗn hợp C4 và hơi xăng nhẹ

Sơ đồ công nghệ của hãng ABB Lummus Global

Định dạng
Số trang	35
Dung lượng	400,15 KB