Đồ án môn học thiết kế phân xưởng isome hóa

 MỤC LỤC  !"#$ %"&'()* +  LỜI MỞ ĐẦU ," /-0123415-'671! /7891:; ; <=1>?@AB/-0 -CDEB/FGB/D"H"#CIE"IG/FG/D"JK= L1K""#CIE"M" N2"B/-=B/D"IG ""#CIE"6M" I#I=O15AB/D"M" N 2(PQR <E12S3T-U-V-G#I38"FWK 3T XIG     -0Y !ZG    -0 !R [Y-'6\=D]27=12 G  ]  2  -U    9    -'  6      FG    K  I"  "&  # #3-DJR PC!1=UK3TND1IG/D"G/D" IG"#CIE"M" I#I^"\\"S-'6 _=_=_=-#I=OH/D"^"\/D"=/#I34M"  N2R -'IW7M" IG"#CIE"12S3TIGG 8\1!E1U18"H`_ ; <FG-07-a-b R-"#CIE"G#K7#"IG1!FGR<"#C IE"G#121-->#3-!G/-0FW-'6 RX6XNFG1UD#J^c1#3- D< d e< ` b-G\"S-'9fI2R X3T E1U`g ; <FG-'6IG_`h(i[jk17 -'6Rl+m _/#I:n=o n/#I:o=n _=_/3#ID"gn=d _=n/3#ID"go -'61ODE-U-FW#3-DJR["-'6 7^c1#3-D< d e< ` IGgp.7]2FW -qIG+;ne+;oR1F$J3EG#-"@^c 7M" I#IDLD"#IR  !"#$ %"&'()* _  <XF.8M"-G#=-ED38"=M"  1V12-\$"#IW-CWb-=CK"FG-5T5 P =ri =%IIRRR W1$G^"\/D"H"#CIE"/D"=9"\ +;;;;;\^cs9RtC"8"1O-1$GIG.5""#CIE"=^c 7M" R<3#"#$E^"\/D"=H 3#"#$1IuJ6"\R W3#"#$E1VIu=#C"8"XDLFA\FGXW D'^KX7M" R q3#"#$EFGD'X7M" R  !"#$ %"&'()* n  PHẦN I. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ I. TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM I.1. Nguyên liệu v>34"#CIE"IG1!< o =1!< d FG1!< `  #]2< d e< ` RO-7"#CIE"qM"#1'1UEFG\ I2^cR >GI2/-0F2M"`dw-"#CIE"R1=8 /-0-W11D15^5XIk^KFG! ^KT6M" R WM" 1/D"G/D"="#CIE"7M" IG 1!< o 7M" -JRG8X71!IG/D" hoowjR Tính chất vật lý: [/D"IGU\XG"=-\3x#FG3x3GD'Iy= z6I2Idp=+_sI [E1U/+e+ ; < [E1U^#/+o;e/+no ; < z6I2-C_=ops3 n Tính chất hóa học: ^K#GGFW!-XDFGW=-1$"E" !-DO"UR + 13O 2 + 10H 2 O 8CO 2 2C 4 H 10 + 9O 2 + 10H 2 O 8CO 2C 4 H 10 + 5O 2 + 10H 2 O 8C 2C 4 H 10 ^KIR  !"#$ %"&'()* o  + Cl 2 C 4 H 9 C 4 H 10 + HCl ^K-SIW!S6DyJR CH 4 C 4 H 10 + C 3 H 6 [G-=/D"k^9^KFWJWOb 15!-#3-R<5I-"IaFG-3W1$"E1ODER%uIC !D#IR I.2. Sản phẩm [G^cXIG/-0=k^cTX "#CIE"< + =< _ =-=#3-DO=X _ ^KR Tính chất vật lý: v/D"IG\XG"=8"4=3x#R z6I2Idp=+_sI [E1U/++=: ; < [E1U^#/+dg=o_ ; < z6I2-C_=:s3 n Tính chất hóa học:JuX\7/D"R I.3. Tồn trữ và bảo quản 1!-a0< d =< ` 12D^M"^3W3!Iy-4K II. NHIỆT ĐỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH II.1. Đặc trưng về nhiệt động học \^E18"C12FG1FGK3T E{9+gn;/+go;1$"3u-CJ^K|-3I<-a=S3Tb }I<I n  FGGE1Up;/+_; ; <R[{M" G#1$"5E{ 21561U9k-\=IW1Eb#D'f=I2b C"TM"IWR<G#1ky^12D^3~>"#C=E" M"^FAG\FGG^"\R{9+gd;=bI~K Df18"12ND1V-U"WW-E  !"#$ %"&'()* d  #9kE6RWbI~K=M" =M"  GE1UJnd;/od; ; <="\_(  <^K/-0IG^KyEYRP^+ \#E^K15!GH\"S-CR P^+R[E^K7\"S-Cl+m <\"S ∆ _gp =zIsI _/#ID"IhB/j /+=g_ _=_/3#I-hj /o=`: _/#IhB/j /+=:; n/#I /+=;` _=_/3#ID"Ihj /o=ng _=n/3#ID"I /_=dn  ^KIGyECF$OE1U=^K q"AI29E1UR(O^K/-0IG ^K"A'FGu95X=F.DL7^K •T"U$"FGE1UR[E1U\!1$"E!G FG@A12]21$"EDLFG-'6R' +\#uT"U{1UDL7FGE1U7 ^K/FG/12#3uHXFGHu ERH1'\#=9E1U=1U1$"^=k 1U/-09R<?H1'+\#="€_;; ; <qIA 12U]2DL-'6R •••••RRRRX  !"#$ %"&'()* `  uE '+R%uT"U{1UDLFGE1U7^Kl+m z/-0k^#-^KT^K- FG^KD6I!RX3T 2C 5 H 12 C 4 H 10 + C 6 H 14 5^61U^KTFG3"# !Xb=>uE M" "\#3-H_/o(FG"8GXK#3-RUFGJ ^KT"UFG1$"EGM" FGT"U FGI!b12S3TR II.2. Cơ chế của phản ứng isome hóa n-butan ^KB/D"-Cb4#"UFG1U7b= 5^#-W" II.2.1-CbFW1U!7\=^K ^#-R-k7I!•IGEFT!u!6FG 9Hu-JRz1J^K12C"^" CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 C + CH 3 CH 3 K,H CH 3 C + CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 + K CH 3 CH CH 3 CH 3 CH 3 + CH CH 2 CH 3 + -1zIG7bR II.2.2.WbI~K=J7^K5C"^"  !"#$ %"&'()* :  CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH CH CH 3 Me, -H 2 CH 3 CH 2 + CH CH 3 K, + H + K CH 3 C + CH 3 CH 3 CH 3 C CH 3 CH 2 K, - H + CH 3 CH CH 3 CH 3 Me, +H 2 -1=(IGI!‚zIG7b III. XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH ƒb1234-M" =-W^b1c#M"  !D=„IGb^XR<\bN15 >34IGb-IyR[G##>#34bI~ KI!-C\R III.1. Xúc tác trong pha lỏng <\bC"D5"G#IGI-"h}I<I n j12! DLI#3-R%"G#>34\b}I<I n  … %D<I n #}IP- n FG"a#I#3-R †"157Eb"UG#IGb!XR‡E1U g; ; <1V5"#51!DLh"#51!\•+;;wj/ -0< d =< ` GB/-0R [2157EbG#IG^!XFG1UIRC FG1IGb-\3xu7#=FG7#b!C->  !"#$ %"&'()* p  !=#9kD'R[G##=>1.!^ \"G#15GE•C"^"\B/-0R III.2. Xúc tác hydro hóa trên chất mang axit ( xúc tác lưỡng chức) <\bI!G#"Ub-aR$D^\=b 12!GHG8 • zI!1O-b1c#^K#3-=>34IGI!  = 3R • <\#=#FGI#I"IR <bG#1UIJb-Iy=1U! X7b>\J=F.1kyE1U^K^JFG ^K>12G-JR[39E1UG^ K"AI2F$E1UR18^"8G "#CIE"D1N15E""\7#1^D^-'6 ]2^cR <J3TFG1$"EIGFE7b-M" T"U FGD^\7bFGJ!R<bI"I 12X!DL0I@GM" E1Un`;/ o_; ; <FG12IGbE1URƒbI!-CBI12S 3TE1U\Jh_n;/np; ; <jFG12IGbE1U-"D.= kbI"I12!DLI@GM"  E1UH+;;/_;; ; <FG12IGbE1U\R ƒbI!-CBI112M"$"\R III.3. Xúc tác axit rắnl_m PiD1N#IG#I#Iod; ; <R <- _ i n D1N3/+=dG3/_=o__de_d; ; <R i _ I0ngpeoo; ; <R i _ D1N#IG#I#Iod; ; <R }I _ i n e<- _ i n =}I _ i n e| _ i n =}I _ i n e<=}I _ i n e(i _ h\^1$"ˆIE -I2IGo+j#ID"#I_goen:; ; <R }I _ i n /( _ i n D1N/GB/o`; ; <R <- _ i n e| _ i n "#5F'61=6D-2\h__;en;; ; <j G#1N\"-b!DR  !"#$ %"&'()* g  (% n   D  1N  /-0  G  B/-0=  #I  G #I#I }I _ i n e _ i d D1N#IG#I#I ‰II!#3-DJR IV. CÁC DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ IV.1. Dây chuyền công nghệ với xúc tác pha lỏng <M" I!G#1VH-\I"FGI!ND15 /D"GB/D"R IV.1.1. Quá trình Izomate (Standard Oil Co.Indiana)  !"#$ %"&'()* +; [...]... Đồ án môn học: Thiết kế phân xưởng isome hóa Tỷ lệ H2/nguyên liệu GVHD: Phạm Thanh Huyền SVTH: Huỳnh Thị Mỹ Lang : 1/4 Page 20 Đồ án môn học: Thiết kế phân xưởng isome hóa Hình 6 Sơ đồ công nghệ isome hóa của IFP [1] Ưu, nhược điểm công nghệ: Ưu điểm: Xúc tác có hoạt tính cao và bền cơ nhiệt Quá trình thực hiện ở pha hơi nên tránh được sự ăn mòn thiết bị Quá trình làm việc liên tục nên dễ tự động hóa có... Mỹ Lang Page 27 Đồ án môn học: Thiết kế phân xưởng isome hóa GVHD: Phạm Thanh Huyền SVTH: Huỳnh Thị Mỹ Lang Page 28 Đồ án môn học: Thiết kế phân xưởng isome hóa II.Tính cân bằng vật chất II.1.Chọn các thông số ban đầu Năng suất, tấn/năm 100.000 Nhiệt độ, 0C 240 Áp suất, MPa 3,8 Xúc tác alumino platin hoạt hóa bằng clo hữu cơ Tốc độ nạp liệu, h-1 3 Tỷ lệ hydro/nguyên liệu, 2 II.2.Tính toán III.2.1 Tính... bổ sung vào nguyên liệu isome hóa một lượng nhỏ các hợp chất halogen hữu cơ để duy trì độ hoạt động của xúc tác GVHD: Phạm Thanh Huyền SVTH: Huỳnh Thị Mỹ Lang Page 26 Đồ án môn học: Thiết kế phân xưởng isome hóa PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ I.Sơ đồ công nghệ thiết kế Điều kiện công nghệ T = 120 – 2400C P = 3,8 MPa Tốc độ nạp liệu = 1- 3 h-1 Thời gian làm việc của xúc tác > 12 tháng GVHD: Phạm Thanh Huyền... Đồ án môn học: Thiết kế phân xưởng isome hóa Hình 5 Sơ đồ công nghệ Penex của UOP [4] 1 2 3 4 5 6 Thiết bị sấy 2.Máy nén Thiết bị phản ứng Thiết bị tách Tháp ổn định Thiết bị lọc khí Điều kiện công nghệ: T= 370 - 4800C P= 20 - 70 atm Xúc tác : Pt/Al2O3 Có bổ sung halogen: có GVHD: Phạm Thanh Huyền SVTH: Huỳnh Thị Mỹ Lang Page 16 Đồ án môn học: Thiết kế phân xưởng isome hóa Tốc độ nạp liệu : 2h-1 Nguyên... nên khả năng ăn mòn thiết bị cao Do vậy phải sử dụng vật liệu đắt tiền GVHD: Phạm Thanh Huyền SVTH: Huỳnh Thị Mỹ Lang Page 24 Đồ án môn học: Thiết kế phân xưởng isome hóa V So sánh, lựa chọn công nghệ Hình 9 Dây chuyền công nghệ isome hóa n-butan của UOP [1] Vì nguyên liệu của quá trình là n-butan thành phần chủ yếu của phân đoạn C 4 ,các công nghệ sử dụng nguyên liệu này để isome hóa tạo iso-butan như... Nhược điểm: Tốn nhiều thiết bị bơm, máy nén Đối với sơ đồ dùng một phản ứng sẽ gặp khó khăn trong vấn đề bảo đảm mức độ chuyển hóa khi tái sinh xúc tác GVHD: Phạm Thanh Huyền SVTH: Huỳnh Thị Mỹ Lang Page 14 Đồ án môn học: Thiết kế phân xưởng isome hóa Hình 3 Dây chuyền công nghệ isome hóa n-butan [1] 1 2 3 4 5 6 I II III IV Cột tách izo-butan Cột ổn định Lò phản ứng Lò đốt nóng Máy nén Thiết bị tách Nguyên.. .Đồ án môn học: Thiết kế phân xưởng isome hóa Hình 1 Sơ đồ isome hóa trong pha lỏng [1] 1 Reactor 2 Thiết bị tách xúc tác và khí 3, 4 Tháp phân đoạn Quá trình này được thực hiện có hoặc không tuần hoàn n-parafin.Chúng chỉ cần khác nhau bởi cột tách phân đoạn 4 Quá trình hoạt động liên tục và không cần tái sinh xúc tác Xúc tác... Lang Page 11 Đồ án môn học: Thiết kế phân xưởng isome hóa Nguyên liệu được bão hòa bằng HCl khan và H 2 trong thiết bị hấp thụ, sau đó được đốt nóng đến nhiệt độ cần thiết và được nạp vào reactor Xúc tác đã dùng được tách ra cùng cặn nhựa và phản ứng isome hóa xảy ra trong pha lỏng Sản phẩm phản ứng sau khi qua thiết bị tách xúc tác và tách khí, được đưa qua tháp tách vết axit, rồi vào cột phân đoạn để... [1] GVHD: Phạm Thanh Huyền SVTH: Huỳnh Thị Mỹ Lang Page 18 Đồ án môn học: Thiết kế phân xưởng isome hóa Quá trình này khi tiến hành cũng cần phải có mặt của hydro để tránh sự tạo cốc trên xúc tác và tránh mất hoạt tính xúc tác Nguyên liệu sạch được đưa qua thiết bị hấp phụ thay vì đưa trực tiếp vào thiết bị phản ứng Như vậy, các hợp chất mạch nhánh được đưa trực tiếp vào bể chưa sản phẩm Do đó sẽ làm... có thể tái sinh được Vì vậy mà tính kinh tế của quá trình sẽ cao hơn GVHD: Phạm Thanh Huyền SVTH: Huỳnh Thị Mỹ Lang Page 13 Đồ án môn học: Thiết kế phân xưởng isome hóa IV.2.1 Isome hóa n-butan (butamer) của UOP Quá trình isome hóa n-butan trên xúc tác alumino platin được hoạt hóa bằng clo thực hiện ở pha hơi dưới áp suất hydro với lớp xúc tác cố định ở nhiệt độ từ 120-2400C Khi đó nhận được hiệu suất . "#3-H_/o(FG"8GXK#3-RUFGJ ^KT"UFG1$"EGM" FGT"U FGI!b12S3TR II.2. Cơ chế của phản ứng isome hóa n-butan ^KB/D"-Cb4#"UFG1U7b= 5^#-W" II.2.1-CbFW1U!7=^K ^#-R-k7I!•IGEFT!u!6FG 9Hu-JRz1J^K12C"^" CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 C + CH 3 CH 3 K,H CH 3 C + CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 + K CH 3 CH CH 3 CH 3 CH 3 + CH CH 2 CH 3 + -1zIG7bR II.2.2.WbI~K=J7^K5C"^" . R4#"UFG#C"8"G51-U9##IG I#"S"#5"8G-I!D'^KR IV.2. Dây chuyền công nghệ với quá trình isome hóa pha hơi 6FWM" J=bS3TIGb-f=I~ KI!M"•-Ch}I _ i n =1@#BIjR,". !"#$ %"&'()* +n  IV.2.1. Isome hóa n-butan (butamer) của UOP ," /D"-CbI"I12!DL IuEJ3W"#3-FWIWb61'E1UH +_;/_o; ; <Rz1A12E""B/D"IWJd;w"]"