sidle bài giảng về Etylen

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). 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). 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). 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). 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). 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).

l.Giới Thiệu Chung Về 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)

2)Lịch sử phát triển Etylen trên thế giới

• 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)

3)Nguồn nguyên liệu sản xuất Etylen

không phức tạp với quá trình hoạt động, ít sản phẩm phụ.

lớn nhất thế giới.

cracking propan, cracking butan, cracking naphtha…

Công suất etylen theo khu vực

ll.TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA ETYLEN

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

Bảng : Các hằng số vật lý của etylen

Ở pha lỏng tại -169,150C: 2,63

Ở 00C : 1,55 Nhiệt độ đông đặc: tđ =-169,15( 0C)

Tỷ trọng ở pha khí (đktc):d = 1,2603(g/cm3)

So với không khí : D = 0,968 (g/cm3)

Thể tích ở Đktc: V= 22,258(l) Độ nhớt ở pha lỏng µ, Mpa.s:

+ Tại ts=-103,71 0C: 0,17 + Tại tđ=-169,15 0C: 0,73 + Tại 00C: 0,07

Độ nhớt ở trạng thái khí:(Mpa.s) + Tại ts=-169,15 0C: 36.10-4 + Tại 00C: 93.10-4 + Tại 1500C: 143.10-4

Giới hạn nổ với không khí ơ 200C, P =0,1 Mpa

+ Giới hạn dưới: 2,75 hoặc 34,6

+ Giới hạn trên: 28,6 hoặc 360,1

Ap suất hơi Pv, Mpa:

+ Tại -1500C: 0,02 + Tại ts=-103,71 0C: 0,102

+ Tại 00C: 4,24

Nhiệt bốc cháy: 425 ÷ 527 (0C)

2.Tính chất hoá học của etylen

2.Tính chất hoá học của etylen

 Các phản ứng alkyl hóa Friede - Crafis và các phản ứng cộng axyl hóa tiến hành trong sự có mặt của xúc tác ionic (axit Lewis):

2.Tính chất hoá học của etylen

• b Phản ứng oxy hoá:

 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:

O

2.Tính chất hoá học của etylen

Chú ý

nguy hiểm vì khoảng giới hạn nổ rộng

có tác hại lâu dài về sau.

ý đến những đặc điểm này nhằm đảm bảo an toàn về cháy nổ

ll)Nguyên Liệu Và Sơ Đồ Công Nghệ

• Nguyên lý chung: gồm hai công đoạn:

 Giai đoạn 1: nhiệt phân + tối ưu

 Giai đoạn 2: tách và tinh chế sản phẩm

Etan hoặc propan tuần hoàn

1)Nguyên liệu khí

• 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

1)Nguyên liệu khí và quá trình sản xuất

• 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 va 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

 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

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

Ưu nhược điểm của các 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

2)Nguyên liệu lỏng

• 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 và quá trình sản xuất

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

 Giai đoạn 1: Nhiệt phân và tôi hóa

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

 Sau đó, hỗn hợp được cracking trong lò phản ứng tại zôn 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

2)Nguyên liệu lỏng và quá trình sản xuất

Sơ đồ nguyên lý chung của quá trình sản xuất etylen từ nguyên liệu lỏng:

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

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

3.CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ CRACKING NHIỆT

3.2.Nhiệt độ

Ảnh hưởng của nhiệt độ

3.3.Áp suất

áp suất thì nhiệt độ của sản phẩm phản ứng tăng lên

ảnh hưởng đến trạng thái pha trong vùng phản ứng

3.4.Thời gian lưu

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

hơn, quá trình như vậy gọi là quá trình nhiệt phân milgiây.

ln τ 0pt = -12,75 + 13700/T

4.Một số sơ đồ công nghệ sản xuất etyen hiện đại.

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

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

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