Thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE từ nguyên liệu Iso-butan và Metanol với năng suất 40.000 T / năm

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE Lời mở Đầu Ngày với phát triển không ngừng nghành khoa học kỹ thuật Những tiến khoa học kỹ thuật đợc ứng dụng rộng rãi giớ nói chung Việt Nam nói riêng, nhờ có ứng dung mà máy móc thiết bị động đời thay cho thiết bị máy móc, động cũ không phù hợp với thời đại bên cạnh đời máy móc động cần phải có nguồn nhiên liệu đảm bảo yêu cầu chất lợng Đặc biệt xăng dầu, loại xăng sản xuất không đảm bảo yêu cầu trị số octan nhà nghien cứu tìm cách để nâng cao trị số octan xăng lên mà đảm bảo khả hoạt động tốt cho động Để nâng cao trị số octan ngời ta tìm loại phụ gia pha vào xăng nh : Phụ gia chì, hợp chất chứa oxy thờng sử dụng rợu ete : Metanol, Etanol, Metyl -Tert -Butyl- Ete(MTBE) Etyl-Tert- Butyl- Ete(ETBE), Tert - Amyl - Metyl -Ete(TAME), Các hợp chất có trị số octan cao pha vào xăng cải thiện đợc chất lợng xăng Trong hợp chất MTBE có tính u việt MTBE làm tăng nhanh trị số octan không làm thay đổi áp suất bảo hoà, gây cháy nổ, hợp chất chứa oxy có tính chất bật nh : có trị số octan cao, bền với oxy hoá đặc biệt không gây ô nhiễm môi trờng Hiện Việt Nam xây dựng nhà máy lọc dầu số Dung Quất (Quảng Ngãi) dự kiến vào hoạt động vào đầu năm 2005 Và giai đoạn hai nhà máy lọc dầu số Nghi Sơn ( Thanh Hoá) nhu cầu tiêu thụ MTBE cần lớn việc tính toán thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất MTBE Việt Nam cần thiết, lý để thực đồ án SV: Tùng Hà Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE Chơng I: Tổng Quan Lý Thuyết I: Giới Thiệu Chung Về MTBE Giới thiệu MTBE [1, 8] Metyl -Tert-Butyl - Ete (MTBE) loại hợp chất chứa oxy thuộc loại hợp chất Alkyl tert butyl ete đợc tổng hợp Williamson đến năm 1904 tính chất MTBE đợc phân tích đầy đủ có công thức cấu tạo nh sau: CH3 CH3 O C CH3 CH3 Trong chiến tranh giới lần thứ II nhà nghiên cứu Mỹ chứng minh chất lợng MTBE nhng đến năm 1970 dây chuyền sản xuất có quy mô thơng mại lần đợc sản xuất Italia Do nhu cầu xăng không pha chì ngày tăng nên MTBE ngày đợc sử dụng rộng rãi giới vào năm 1990 đợc bảo trợ hiệp hội CAAA (Clean Ari Act Amendment ) công ty Mỹ (US Cities) công nghiệp hoá học lọc dầu tập trung vào sản xuất MTBE với hàng loạt nhà máy có quy mô lớn sử dụng công nghệ khác đợc đa vào vận hành vào năm thập kỷ 90 Tuy nhiên vào năm 1995 bắt đầu xuất ý kiến nguy gây ô nhiễm nguồn nớc MBE khả hoà tan nớc , phụ gia MTBE bắt đầu bị cạnh tranh gay gắt loại phụ gia khác nh :DTPE, ETBE loại rợu nhẹ nh MeOH, ETOH, BTOH Đặt biệt vào tháng 4-2000 đơn kiện làm ô nhiễm nguồn nớc MTBE đợc đệ trình lên Madison couty cirtout cout đơn kiện buộc nhiều công ty lọc dầu nh :ARCO, BP, Citgo, Exonmobil, Equilon, Chevrron, Philips, Shell, Taxaco sản xuất lu thông MTBE làm ô nhiễm nguồn nớc, nhiều khu vực giới đa nghị ngừng sử dụng MTBE xăng vào năm đầu kỷ XXI, nhiên việc tìm phụ gia khác thay không dễ dàng thay làm thay đổi tính chất xăng dẫn đến động phải thay hay cải tạo cho phù hợp, mặc khác không đảm bảo SV: Tùng Hà Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE thay phụ gia khác có ảnh hởng đến ngời hay không Do mà phụ gia MTBE đợc sử dụng Nhu cầu tiêu thụ MTBE tăng nhanh (hoá chất ) Tăng trởng nhanh giới với tốc độ tăng trởng trung bình 20% năm (1989 -1994) , dự báo đến năm 2010 nhu cầu MTBE lên đến 2900 nghìn /năm MTBE đợc sản xuất nhiều nớc nhiều hãng khác Qúa trình công nghệ sản xuất MTBE hãng Snamprogicti (Mỹ) sử dụng nguồn nguyên liệu C4 chứa iso-buten Qúa trình Huls, qúa trình Ethermax hãng UOP, qúa trình hãng CD Tech dùng hỗn hợp C 4, C5 (hỗn hợp khí ) Qúa trình có tổng công suất xởng sản xuất MTBE hoạt động vào khoảng 25 275 nghìn /năm, mà MTBE hoá chất phát triển nhanh giới năm gần nằm 50 sản phẩm hoá học có khối lợng lớn có tính thơng mại cao đợc chấp nhận rộng rãi Tính chất MTBE [1] Tính chất lý học MTBE [1] MTBE trạng thái bình thờng chất lỏng linh động, không màu có mùi đặc trng terpen dễ chịu, độ nhớt thấp dễ cháy tan vô hạn dung môi hữu hydrocacbon Một số tính chất vật lý MTBE đợc đa bảng 1: Bảng 1: Tính chất vật lý MTBE: Khối lợng phân tử , M Nhiệt độ sôi , ts Độ nhớt ( 200C ) Hằng số cách nhiệt ( 200C ) Sức căng bề mặt ( 200C ) Nhiệt dung riêng ( 200C ) Nhiệt hoá (atbp ) Nhiệt tạo thành ( 250C ) Nhiệt cháy Nhiệt độ chớp cháy Giới hạn nổ với không khí Nhiệt đọ tới hạn , tc áp suất tới hạn , pc SV: Tùng Hà 88, 15 55, 30C 0, 36mpas 4, 20mN/m 2, 18KJ/mol 337KJ/mol -314KJ/mol -34088KJ/mol -280C 1, 65 8, %thể tích 224, 00C 3, 43Mpa Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE Tỷ trọng, áp suất độ hoà tan nớc MTBE theo nhiệt độ đợc cho bảng 2: Bảng 2: Tỷ trọng áp suất độ hoà tan MTBE Nhiệt độ , 0C áp suất , Kpa 10 12 15 20 30 40 10, 17, Độ hoà tan Nớc MTBE MTBE nớc %KL %KL 1, 19 7, 1, 22 5, 26, 40, 60, 1, 28 1, 36 1, 47 3, 2, 1, 0, 7613 0, 7510 0, 7489 0, 7458 0, 7407 0, 7304 MTBE tạo hỗn hợp đẳng phí với nớc với Metanol đợc đa bảng 3: Bảng : Hỗn hợp đẳng phí MTBE : Hỗn hợp đẳng phí MTBE- Nớc MTBE- Metanol MTBE-Metanol(1, 0Mpa) MTBE-Metanol(2, 5Mpa) T s oC 52, 51, 130 175 Hàm lợng MTBE %KL 96 86 68 54 2 Tính chất hoá học MTBE : [1] MTBE chất ổn định dới điệu kiện axit yếu môi trờng kiềm trung tính, môi trờng axit mạnh có cân nh sau : CH3 CH3 H + CH3 O C CH3 CH3OH + C = CH2 CH3 (MTBE) (Metanol) CH3 (iso butylen) Trong điều kiện phản ứng môi trờng axit MTBE gần nh với tác nhân khác nh Buten -1, Buten- 2, n -buten , iso-buten điều làm giảm sản phẩm phụ tăng độ chọn lọc, cân chuyển dịch sang bên phải tạo Metanol iso butylen giảm độ chuyển hoá cần phải lấy MTBE khỏi môi trờng liên tục để cân chuyển dịch sang trái SV: Tùng Hà Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE Tại nhiệt độ thờng, không bị công kim loại kiềm bị thuỷ Một tính chất quan trọng MTBE nh ete khác khả tạo thành hợp chất oxomi với proton acid Lewis nh BF3, ZnCl2, AlCl3 phân môi trờng kiềm, đồng thời không bị tác dụng axit ngoại trừ avidhydroiodc tạo hợp chất alkyl Iodua Khi nhiệt độ tăng cao , MTBE bị thuỷ phân axit khác, đặc biệt axit Nitric axit Bromic, alkylhalogen, phospho pentaclorua Tốc độ trình thuỷ phân tăng cấp độ phân nhánh nhóm alkyl tăng Khi có nhóm axit mạnh, MTBE bị phân tách thành MeOH iso butylen, sau dó iso-butylen tiếp tục phản ứng với tạo oligome MTBE phản ứng nhanh với Clo Crom tạo thành hợp chất halogen so với alkan tơng ứng Sự thay chủ yếu xảy vị trí MTBE tạo hợp chất peroxide có mặt oxy khí quyển, đặc biệt có chiếu sáng Peroxide đợc tạo thành MTBE tác dụng với V 2(SO4)5 FeSO4 KSCN (Kali Sodanua) Ngoài chúng bị phân huỷ dung dịch muối sắt II, Kali Pyrosulfat (K2S2O5) trietylen-tentraamin NH2 (C2H4NH)NH2CH2 R-O + HX [R-O-R]+ + XDo đó, MTBE có khả bị hoà tan acid đặc nguội tạo thành hợp chất sunfat Phản ứng dùng để phân tách ete từ Hydrocacbon Tính chất MTBE ảnh hởng đến công nghệ [1]: Với tính chất vật lý trình bày (bảng bảng 2) MTBE chng tách nhiệt độ sôi MTBE 55, 30C tức lớn hỗn hợp đẳng phí Metanol , hỗn hợp hydrocacbon C có nhiệt độ sôi thấp 30oC MTBE thu hồi đáy tháp chng tách Do cân MTBE môi trờng axit nói lên để tăng độ chuyển hoá tạo MTBE công nghệ ngời ta sử dụng phản ứng tháp chng tách có đặt lớp xúc tác Đây kỹ thuật phản ứng thích hợp để tạo MTBE Nhu cầu MTBE tình hình sản xuất MTBE giới [2] : Sự đời động xăng bớc ngoặc nghành chế tạo động nghành hoá chất sử dụng động xăng phải ý đến điểm sau: Tỷ số nén thể tích xylanh, hành trình pittong quan trọng tỷ số nén động với loại xe (động ) có tỷ số nén cao đòi hỏi trị số octan cao nhng trình chế biến dầu xăng thu đợc có trị số octan không cao đòi hỏi nhà chế biến tìm cách để nâng cao trị số octan xăng lên với nghiên cứu ngời ta sử dụng phụ gia chì pha vào xăng kết xăng nhận đợc có trị số octan cao nhng nhợc điểm phụ SV: Tùng Hà Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE gia chì làm ô nhiễm môi trờng ( vấn đề xúc nay) Vì mà giới tìm phụ gia thay cho phụ gia chì mà tính toả u việt sử dụng phụ gia chì xăng phụ gia bị tách pha bảo quản cháy tạo PbO sau thải môi trờng dới dạng PbBr2 chất gây ô nhiễm môi trờng ảnh hởng đến sức khoẻ ngời Xu hớng loại bỏ phụ gia chì đợc thống nhiều quốc gia vào năm 1970, mà phụ gia không chì đợc nghiên cứu thay cho phụ gia chì hợp chất kim alchol (Metanol, Etanol )và Ete (ETBE, TBA, MTBE) Trong phổ biến MTBE So sánh u điểm nhợc điểm phụ gia MTBE với phụ gia khác đợc thể bảng sau : Bảng : Sự cạnh tranh MTBE với loại phụ gia khác: Ưu điểm Trị số octan cao Độ bay thấp Đợc chấp nhận rộng rãi thị trờng Mang tính kinh tế dựa vào sản phẩm khác Nhợc điểm Khả cung cấp nguyên liệu để sản xuất iso butan Metanol bị hạn chế Giảm đợc thành phần độc hại nhiên liệu Giảm đến mức tối thiểu tợng ô nhiễm môi trờng n ay Việc sử dụng MTBE để thoả mãn đợc yêu cầu thị trờng nh mặt kỹ thuật kinh tế nay, vấn đề phát triển kinh tế bảo vệ môi trờng mà việc sử dụng MTBE ngày nhiều dẫn đến sản lợng MTBE ngày tăng quốc gia giới Nhu cầu MTBE toàn cầu hàng năm tăng 20% giai đoạn 1989- 1994 chí đến 25% Tuy nhiên giai đoạn từ 1994 -2010 tốc độ tăng theo dự tính 4%còn giai đoạn từ 1994 - 2000 tăng khoảng 8, 1% hàng năm đến giai đoạn 2000- 2010 tốc độ tăng giảm xuống 1, 7% hàng năm Dự báo nhu cầu MTBE toàn cầu đợc đa bảng 5: SV: Tùng Hà Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE Bảng 5: Nhu cầu MTBE giới (đơn vị 1000 tấn): Năm Nớc Mỹ Canada Mỹ la tinh Nhật Trung Đông Châu Phi Tây âu Đông âu Châu đại dơng Những vùng khác Tổng 1994 990 183 538 388 70 259 388 312 13 128 1995 1996 10 174 283 065 427 70 064 505 669 17 003 12 174 286 115 434 70 419 542 963 19 003 1998 2000 12, 24 126 292 186 444 147 70 449 594 472 91 898 297 262 471 200 70 487 624 015 20 895 2005 13 111 313 478 534 236 85 553 812 805 22 929 2010 13 361 321 735 581 276 104 631 024 722 24 763 Hiện hãng sản xuất MTBE lắp đặt nhiều nơi giới với tổng công suất khoảng 25 275 nghìn / năm, xởng đợc lắp đặt dựa qúa trình công nghệ hãng khác Công nghệ hãng Snamprogetti (Mỹ) sử dụng nguyên liệu FCC-BB thiết bị đoạn nhiệt có 21 xởng đợc xây dựng nhiều nơi (Mỹ , vùng vịnh )dựa công nghệ hãng Snamprogetti với số dự án đơc thi, công nghệ hãng Huls AG đợc áp dụng nhiều xởng sản xuất MTBE CHLB Đức, qúa trình công nghệ gần nh công nghệ AACO Taxeco đợc áp dụng sản xuất hãng Mỹ Tây âu công nghệ CD Tech (ABB Lummmus) đợc sử dụng với 60 xởng có công suất 30 000 bpsd sử dụng nguyên liệu khí butan từ dầu mỏ 26 xởng sản xuất dựa công nghệ hãng IFP , hãng sản xuất dựa công nghệ hãng Phiplip, Công nghệ sản xuất hãng Shell hãng khác đợc xây dựng hoạt động khắp nơi Gần Arậpxeut, Venezuala vùng khác ngời ta xây dựng xởng sản xuất MTBE từ nguyên liệu khí butan mỏ khí sử dụng công nghệ hãng UOP Toàn cảnh khu vực Mô hình thơng mại toàn cầu đợc giữ lại xuyên suốt đến năm 2010 Trung Đông vùng xuất Dù lịch sử sản xuất vùng trở nên tốt đẹp yêu cầu tăng lợng bổ sung đáp ứng không đủ Bắc Mỹ : Mỹ nớc đứng đầu giới hợp chất chứa oxy xăng nhằm hạn chế vấn đề ô nhiễm trớc sức ép vấn đề môi trờng đa đạo luật giữ không khí (CAA) CAA yêu cầu hàm lợng oxy xăng nhỏ quy định 39 vùng chứa SV: Tùng Hà Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE khí CO chứa hàm lợng oxy nhỏ 2% trọng lợng có xăng năm 1995 Tây âu : vấn đề ô nhiễm ôtô (vấn đề giao thông ) đợc nghiên cứu không yêu cầu hàm lợng oxy xăng , sách quy định luật lệ xăng Châu âu chậm Mỹ vài năm Châu : nớc nam Triều Tiên (Hàn Quốc) Thái Lan tích cực đa tiêu chuẩn chất lợng xăng thơng phẩm Hàn Quốc yêu cầu hàm lợng oxy nhỏ 1, 0%trọng lợng vào năm 1998, Thái Lan yêu cầu hàm lợng oxy xăng 1, 0% trọng lợng vào năm 1995 Nhật Bản : không yêu cầu hàm lợng oxy nhỏ nhng cho phép pha trộn MTBE với 7% thể tích Nam Mỹ :không nớc Nam Mỹ chuyển quyền sử dụng MTBE xăng không nớc nghĩ chuyển tơng lai Giá trị kinh tế sản phẩm MTBE [2]: MTBE sản phẩm đợc điều chế từ phản ứng iso - buten với Metanol iso - buten sản phẩm phụ thu đợc từ nhà máy sản xuất Etylen qúa trình tinh chế hỗn hợp khí qúa trình Cracking xúc tác lỏng (FCC) thu đợc từ qúa trình Đehydro hoá Tert butyl Alcol (TBA) sản phẩm phụ từ nhà máy sản xuất propylen oxit qúa trình đehydro hoá iso butan Đánh giá MTBE mặt kinh tế từ mặt đa thuận lợi phạm vi chi phí Quá trình vận chuyển bảo quản MTBE [1] Đặc tính yêu cầu MTBE thơng phẩm [1] Thờng độ tinh khiết MTBE thơng phẩm 98-98%Wt sản phẩm phụ Tert butanol iso - buten, Metanol thải nguyên nhân ảnh hởng đến trị số octan MTBE mà phụ thuộc vào tính chất hỗn hợp nguyên liệu C4 sản phẩm MTBE có chứa hydrocacbon C 5, C6 , loại bỏ sản phẩm phụ phần cất không cần thiết tái sinh hình thành MTBE chọn lựa rộng rãi cho việc sử dụng nhiên liệu đa thấp Thành phần MTBE thơng phẩm đợc cho bảng 6: SV: Tùng Hà Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE Bảng : Thành phần MTBE thơng phẩm : MTBE Alcol (CH3OH Tert butanol) Các Hydocacbon (C5và C6) Hydrocacbon di isobuten) Nớc Tổng sunfua Chất d thừa hệ bay hơI 98- 99% Wt 0, 5- 1, %Wt 0, - 1% Wt 50 1500ppm phần nặng Max 10ppm , phần nặng phụ Max 10ppm , phần nặng phụ Sự ứng dụng đặt biệt chất lợng sản phẩm đặc biệt 99, 95% đạt đợc thị trờng dới tên thơng mại Driveons(Huls) Vận chuyển bảo quản[1] MTBE tan đợc nớc ngăn cản đợc nhiễm bẩn nớc , thích hợp đờng ống dẫn nhà kho Điều quan trọng phải kiểm tra phát nhiệt nhà kho sử dụng MTBE MTBE sử dụng tơng tự nh nhiên liệu tồn hệ phân bố, sử dụng nhiên liệu chứa MTBE Vì MTBE bảo quản khô không cần áp suất Thép cacbon dùng nh chất vật liệu nhôm, đồng, Polyetylen, quặng đồng polyproplen, Teflon , nguyên liệu khác nh nhựa cao su dùng cho lớp cách ly (cách điện) MTBE có áp suất 62,0 Kpa 40 oC từ phát nhiệt bảo quản dễ dàng kiểm tra ngăn ngừa thang đo thông thờng Thờng ngăn ngừa cho chất lỏng dễ bốc cháy cao làm việc MTBE chất có áp suất bảo hoà cao nên phải vận chuyển bảo quản theo phơng pháp thích hợp nhằm giảm tối thiểu thất thoát khả cháy nổ MTBE tạo hỗn hợp nổ với không khí (165 -85 %) ứng dụng MTBE [1] a ứng dụng làm phụ gia cao Octan xăng nguyên liệu Hơn 90% MTBE đợc làm chất phụ gia tăng trị số Octan xăng có trị số Octan cao: Ron: 115 ữ 135 Mon : 90 ữ 120 Sự pha trộn đạt hiệu cao MTBE trộn với xăng giàu paraffin no ngợc lại với xăng giàu olefin pha trộn áp suất bão hoà (P bh) xăng giảm Điều ảnh hởng trực tiếp tới khả pha trộn Butan vào nhiên liệu ảnh hởng tới tính kinh tế Khi áp suất bão hoà giảm xuống khả pha trộn Butan vào xăng tăng lên, làm tăng triển vọng kinh tế Butan cấu tử dễ kiếm, rẻ tiên có trị số Octan cao [1] ảnh hởng Pbh đợc tính tích thể tích Butan thêm vào với hiệu áp suất xăng Butan SV: Tùng Hà Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE Để đánh giá số ON liên quan tới pha trộn cấu tử cao ON vào xăng nghèo, ta sử dụng công thức sau: [2] ON = [(Os-OG) + (Ob-OG)*VB]* trị ON Trong đó: OS: Trị On hỗn hợp đợc xác định (R+M)/2 OG: Trị ON xăng thờng, (R+M) /2 OB: Trị ON Butan, (R+M)/2 VB: Thể tích cấu tử thêm vào Ngoài mục đích nâng cao trị số ON xăng, cho thêm MTBE vào làm giảm Pbh xăng làm giảm tính bay hơi, đồng thời cháy tạo CO, làm giảm lợng Hydrocarbon không cháy hết Mặc dù, MTBE có nhiệt cháy thấp chút so với xăng nhng trộn với 20%V không làm giảm công suất động mức tiêu hao nhiên liệu Khởi động dễ dàng lúc nhiệt độ thấp ngăn cản qúa trình tạo muội u điểm khác MTBE [9] b Những ứng dụng khác MTBE đợc sử dụng làm nguyên liệu hợp chất trung gian công nghiệp tổng hợp hữu hoá dầu MTBE bị bẻ gãy tạo MeOH iso-butylen nhiệt độ lớn 100 0C xúc tác acid MeOH đợc tuần hoàn lại trình tổng hợp MTBE Hiện nay, trình sản xuất dùng nguyên liệu MTBE đợc ứng dụng hãng EXXON chemical, Simotomo tiêu thụ 3% lợng MTBE đợc sản xuất toàn giới [1] Ngoài ra, MTBE dùng làm nguyên liệu sản xuất hợp chất quan trọng khác nh Metacrolein, acid Metacrylic, iso-Pren Do thiếu nguyên tử H mang tính acid MTBE dung môi tốt trình phân tích làm dung môi chiết [1] c Những u nhợc MTBE sử dụng: *) Ưu điểm: - Chỉ số ON cao - Độ bay thấp - Khả pha trộn tốt với xăng - Giảm tạo CO làm cháy hết hydrocacbon - Tính kinh tế không phụ thuộc vào trợ giá - Sản phẩm thay chất khác có giá trị tơng đơng - Đợc chấp nhận rộng rãi thị trờng *) Nhợc điểm: - Nguyên liệu iso- butylen khó kiếm đắt - Độc hại với môi trờng nớc SV: Tùng Hà 10 Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE Xử lý khí độc hại phơng pháp sinh học có ý nghĩa việc bảo vệ môi trờng sống xung quang *Làm khí thải phơng pháp hấp thụ Làm khí thải nhá máy, xí nghiệp hấp thụ để tách thành phần giá trị từ dòng khí đa trở lại vào trình công nghệ để tiếp tục sử dụng để tách chất độc hại dòng khí trớc đa thải vào môi trờng xung quanh Thông thờng sử dụng làm hấp thụ hợp lý nồng độ thành phần khí độc hại dòng khí thải lớn: cao 1% thể tích Chất hấp thụ nguyên tắc sử dụng loại hoà tan đợc thành phần tách từ dòng khí Tuy nhiên chất hấp thụ công nghiệp áp dụng trình làm liên tục dòng khí thải cần phải thoả mãn số yêu cầu sau: Có đủ khả hấp thụ cao Có tính chọn lọc cao theo quan hệ với thành phần cần đợc tách Có thể có tính bốc nhỏ Có tính chất động học tốt Có khả hoàn nguyên tốt Có tính ổn định nhiệt hoá học Không có tác động ăn mòn nhiều đến thiết bị Có giá thành rẻ dễ kiếm sản xuất công nghiệp Khi hấp thụ vật lý thờng ngời ta sử dụng chất hấp thụ phổ biến nớc, đồng thời dung dịch hữu cơ- không điện phân, không phản ứng với khí thành phần dung dịch chúng Khi hấp thụ hoá học sử dụng chất hấp thụ nh sau: dung dịch monoetanolamin, dietanolamin, amoniac, dung dịch cacbonat natri, cacbonat canxi, bacaliphotphonhững phân tử khí thành phần hoà tan dung dịch vào phản ứng với phân tử thành phần hoạt tính chất hấp thụ SV: Tùng Hà 97 Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE Ví dụ: để làm khí SO2 sở sản xuất công nghiệp có sử dụng nhiên liệu đốt với hàm lợng nồng độ lớn Để hấp thụ khí SO sử dụng dung dịch oxit mangan, theo phản ứng: Mn2O3 + 2SO2 + 1/2 O2 2MnSO4 Để hoàn nguyên Mn2O3 cho phản ứng với dung dich NaOH: 2MnSO4 + 2NaOH +1/4 O2 Mn2O3 + Na2SO4 + 2H2O Ngoài có thẻ sử dụng số dung dịch khác để hấp thụ khí SO khí thải nh: NaOH, Ca(OH)2 Ngời ta dùng sữa vôi CaO hay bột đá CaCO3 để khử SO2 dòng khí Một số thiết bị dùng phơng pháp hấp thụ Thiết bị lọc khí rỗng tốc độ cao: để khử khí độc hại không khí hút từ bể tẩy rửa axit dùng thiết bị Thiết bị lọc khí phối hợp phun lớp đệm: sử dụng để làm axit, khí xianua suất dòng khí qua đạt 10000-30000 m3/ h Thiết bị rửa khí có lớp đệm: hấp thụ thành phần khí độc hại mà làm lạnh khí lọc bụi ớt có khí thải Thiết bị khử khí sủi bọt: để làm khí thải hút từ bể tẩy rửa, có son khí axit, muối ngơì ta sử dụng loại *Làm dòng khí thải phơng pháp hấp phụ Hấp phụ trình hút có chọn lọc hay số phần tử hỗn hợp khí dung dịch vật thể rắn ta xem xét hấp phụ từ hỗn hợp khí Những chất hấp phụ đợc áp dụng kỹ thuật xử lý khí thải có phát triển bề mặt bên lớn chúng cần phải đáp ứng số yêu cầu sau: Có khả hấp phụ lớn Không tác dụng hoá học với thành phần khí riêng biệt có khí thải Có tính lựa chọn lọc cao Có độ bền học cao, yêu cầu cần đợc ý sử dụng chúng thiết bị hoạt động liên tục Có khả hoàn nguyên SV: Tùng Hà 98 Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE Có giá thành hạ Những loại chất hấp phụ rỗng sau đợc sử dụng rộng rãi nớc giới: loại than hoạt tính, silicagen, Aliumogen, zeolit Những chất khác tính chất hấp phụ, nh xét kích thớc hạt khối lợng riêng Than hoạt tính dợc dùng để thu gom thành phần khí độc hại khó hút bám với nồng độ không lớn Kích thớc hạt nhỏ than hoạt tính khoảng từ 1-5mm Silicagen Aliumogen: chất hấp phụ khoáng chất tổng hợp đợc sử dụng nhiều lĩnh vực có khả điều chỉnh cấu trúc độ xốp Ngoài chúng có u việt than hoạt tính không dễ cháy Zeolit nhôm silicat có chứa thành phần ôxit kim loại kiềm, kiềm thổ điều chỉnh đợc cấu trúc lỗ nhỏ Tính chất chất đăc biệt zeolit khả tách li phân tử tạp chất tính chọn lựa cao hấp phụ *Thiết bị làm khí thải trao đổi ion Là hấp thụ phân tử Khi phản ứng hoá học phân tử khí với chất trao đổi ion đợc thực hiện, đồng thời xảy hoà tan số chất khí nớc Thiết bị trao đổi ion áp dụng để làm không khí khỏi chất độc hại khác Mức độ làm không khí loại thiết bị cao: 97- 99%.Vật liệu sợi trao đổi ion cho phép hoàn nguyên sử dụng nhiều lần Vật liệu lọc loại cho phép lấy số khí độc hại có dòng khí thải thời gian làm việc *Một số phơng pháp xử lý khí thải Phơng pháp thiêu hủy: Phơng pháp thiêu huỷ thờng dùng trờng hợp mà khí thải trình công nghệ thu hồi tái sinh đợc Phơng pháp đợc phân chia thành hai loại: có xúc tác xúc tác Thiêu huỷ chất xúc tác đợc thực đốt trực tiếp khí thải nhiệt độ cao: 800 - 1000 0C Phơng pháp áp dụng khí thải có SV: Tùng Hà 99 Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE nồng độ độc hại cao (vợt giới hạn bốc cháy) có hàm lợng oxy đủ lớn Có thể thiêu cháy khí thải lò đốt cần tận dụng lợng nhiệt lớn toả Thiêu cháy có chất xúc tác cần diện tích bề mặt tiếp xúc lớn nhiệt độ thiêu đốt khoảng 250 - 3000C Trong phơng pháp sử dụng bề mặt kim loại nh dải băng bạch kim, đồng, crôm, nikenlàm chất xúc tác Làm khí thải theo phơng pháp có giá thành rẻ so với phơng pháp thiêu đốt xúc tác Phơng pháp có chất xúc tác thờng thích hợp cho khí độc hại có nồng độ thấp gần với giới hạn bắt lửa Phơng pháp ngng tụ: Trong phơng pháp sử dụng môi chất lạnh trung gian để hạ thấp nhiệt độ dòng khí thải tới nhiệt độ định mà khí thành phần ngng đọng lại tách khỏi dòng khí thải Phơng pháp thờng đợc áp dụng với dung môi hữu nh xăng dầu, axeton, toluen dung môi hữu có nhiệt độ sôi cao thu hồi lại đợc cách đơn giản đỡ tốn so với dung môi có nhiệt độ sôi thấp Phơng pháp sinh hoá-vi sinh: Phơng pháp lợi dụng vi sinh vật môi trờng xung quanh (đất, nớc, không khí) để hấp phụ, phân huỷ khí thành phần độc hại có dòng khí thải Ngoài vi sinh vật tiêu thụ (ăn) phần đáng kể tạp chất có hỗn hợp khí khí thải ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, nhà máy tổng hợp hữu cơphơng pháp sinh hoá- vi sinh đợc thực theo quy trình đơn giản nhng mang lại hiệu kinh tế định II.Xử lý nớc thải [21] Tầm quan trọng nớc đơì sống ngời nh sản xuất Nớc tài sản chung nhân loại, nguồn gốc sống, môi trờng diễn trình sống Nớc đóng vai trò định việc đảm bảo sống ngời Con ngời sử dụng nớc phục vụ cho nhiều mục đích khác nh giao thông vận tải, tới tiêu nông nghiệp, làm thuỷ điện, cung cấp nớc cho SV: Tùng Hà 100 Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE sinh hoạt, làm nguyên liệu tác nhân trao đổi nhiệt công nghiệp sử dụng làm phơng tiện giải trí khác Trong công nghiệp nớc đợc sử dụng nh loại nguyên liệu thô, phơng tiện sản xuất ( nớc cho trình) phục vụ cho mục đích truyền nhiệt Nớc cấp cho sản xuất lấy từ mạng cấp nớc sinh hoạt chung lấy trực tiếp từ nguồn nớc ngầm , nớc mặt xí nghiệp có hệ thống xử lý nớc riêng Lu lợng nớc thải xí nghiệp đợc xác định chủ yếu đặc tính sản phẩm đợc sản xuất Trong văn minh nhân loại phát triển đô thị mọc lên đợc mở rộng cách nhanh chóng Vì nớc thải nớc thải sinh hoạt chất thải từ nhà máy công nghiệp Thành phố gây ô nhiễm nặng nề môi trờng nớc ngày trở thành vấn đề cấp bách mang tính chất xã hội trị cộng đồng Ngày hầu hết nớc có luật quản lý ngày chặt chẻ việc thải nớc thải nói chung nớc thải công ngiệp nói riêng Ngời ta nhận thức sâu sắc không giải tốt vấn đề nớc thải hợp tác chặt chẽ kỹ s công nghệ sản xuất với chuyên gia công nghệ nớc thải Phân loại trình phơng pháp xử lý nớc thải Nớc thải thờng chứa nhiều tạp chất có chất khác Vì vậy, mục đích xử lý nớc thải khử tạp chất cho nớc sau xử lý đạt tiêu chuẩn chất lợng mức chấp nhận đợc theo chủ tiêu đặt Các tiêu chuẩn chất lợng thờng phụ thuộc vào mục đích cách thức sử dụng: nớc đợc tái sử dụng hay thải thẳng vào nguồn tiếp nhận nớc.Theo tính chất nớc thải đạt đợc trình xử lý đợc nhóm lại thành công đoạn ; Xử lý cấp I, cấp II Cấp III + Xử lý cấp I gồm trình sơ lắng, song (hoặc lới) chắn kết thúc sau lắng cấp I Công đoạn có nhiệm vụ khử vật rắn có kích thớc lớn tạp chất rắn lắng khỏi nớc thải để bảo vệ bơm đờng ống Hầu hết chất rắn lơ lửng đợc lắng bể lắng cấp I thờng gồm trình lọc qua song (hoặc lới) chắn, lắng, tuyển nổi, tách dầu mỡ trung hoà + Xử lý cấp II gồm trình sinh học (đôi trình hoá học) có tác dụng khử hầu hết tạp chất hữu hoà tan phân huỷ đSV: Tùng Hà 101 Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE ờng sinh học, nghĩa khử BOD Đó trình: hoạt hoá bùn, lọc sinh học hay oxy hoá sinh học hồ (hồ sinh học) phân huỷ yếm khí Tất trình náy sử dụng khả vi sinh vật chuyển hoá chất thải hữu dạng ổn định có lợng thấp + Xử lý cấp III thờng gồm trình: vi lọc, kết tủa hoá học đông tụ, hấp thụ than hoạt tính, trao đổi ion, thẩm thấu ngợc, điện thẩm tích, trình khử chất dinh dỡng, clo hoá ozon hoá Ngày nhiều nớc đòi hỏi mức độ làm cao xử lý thông thờng Vì nhà xử lý nớc thải cần có thêm công đoạn xử lý cấp III , hay gọi công đoạn làm cuối công đoạn có muỵc đích sau : Khử triệt để chất N,P,K lại nớc thải sau xử lý thứ cấp Các nguyên tố yếu tố dẫn đến phát triển bùng nổ số vi sinh vật , đặt biệt tảo nguồn nớc Thông khí tự nhiên bổ sung Bảo vệ nớc ngầm trờng hợp nớc thải qua xử lý thâm nhập vào Bảo đảm an toàn cho nguồn tiếp nhận nớc thải với yêu cầu đặc biệt Ngời ta cho nhà máy xử lý nớc thải cần đặt đợc tiêu chuẩn sau : BOD [...]... xu t MTBE t khí C4 t phân xởng Etylen Mêtanol Khí rafinat -1 C4 , s Xởng sản Xu t MTBE MTBE Nếu nguồn nguyên liệu là Iso -buten t quá trình cracking xúc t c Metanol FCC -C4 , s Xởng sản Xu t MTBE MTBE Đây là nguồn nguyên liệu truyền thống thờng sử dụng trong các xởng sản xu t MTBE trên thế giới Vì vậy quá trình sản xu t đi t khí Rafinat - 1 họăc SV: T ng Hà 27 Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án t t nghiệp... nay đợc sản xu t với số lợng hoàn toàn đủ để sản xu t MTBE công su t của các xởng Metanol hiện nay cho phép sản xu t Metanol để t ng hợp MTBE với công su t t ng lên t i 14 106 t n/ năm (năm 1993) 2.2 T nh ch t v t lý của Metanol , [1] Metanol là ch t lỏng không màu, linh động dễ cháy, và tan vô hạn trong nớc, tan hầu h t trong các dung môi hữu cơ, tan t trong ch t béo và dầu , metanol là ch t phân cực... Nội Đồ án t t nghiệp Thi t kế phân xởng sản xu t MTBE d Công nghệ của hãng Phillip [2] C4 Metanol tuần hoàn Metanol C4dư 2 1 4 5 3 MTBE Hình 4 :Sơ đồ công nghệ sản xu t MTBE của Phillip 1, 2 :Thi t bị phản ứng , 3: tháp t ch MTBE , 4: Tháp hấp thụ Metanol, 5 : Tháp t ch Metanol Quá trình này tiến hành nh sau : Ch t Metanol cô đặc cùng với Metanol nguyên liệu và Metanol tuần hoàn đã đợc làm giàu t i bộ... II: Metanol III: Sản phẩm MTBE IV : Hỗn hợp Rafffinat C4 2 Sản xu t MTBE t khí n - butan, [9, 2] Đây là hớng sản xu t mới sử dụng nguyên liệu là là phần Butan t ch t khí t nhiên lớn Sơ đồ quá trình sản xu t MTBE t khí n- butan nh sau : SV: T ng Hà 32 Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội Đồ án t t nghiệp Thi t kế phân xởng sản xu t MTBE Isobutan Khí n-Butan Isome Hoá Isobuten T ng hợp MTBE Dehydro Hoá MTBE. ..Đồ án t t nghiệp Thi t kế phân xởng sản xu t MTBE II Nguyên Liệu Và T nh Ch t Của Nguyên Liệu Nguyên liệu để t ng hợp MTBE là Metanol và iso - buten 1 Nguyên liệu Iso - buten : 1 1 Nguồn cung cấp nguyên liệu :[2] Nguyên liệu cho iso - buten thu đợc t các nguồn sau : 1 1 1 Iso -buten t hỗn hợp Raffinate -1: Là hỗn hợp khí thu đợc t qúa trình cracking hơi nớc, hỗn hợp khí t phân xởng Etylen có... thể giải thích là sự ổn định của phức ho t hoá t ng lên khi thêm MTBE IV Các Công Nghệ Sản Xu t MTBE Có r t nhiều sơ đồ công nghệ sản xu t MTBE hiện nay đợc sử dụng trên thế giới Các quá trình sản xu t khác nhau dựa trên các nguồn nguyên liệu khác nhau 1 Sản xu t MTBE t hỗn hợp khí C 4 RAFFINAT-1 t phân xởng Etylen và t hỗn hợp FCC - BB t quá trình Cracking xúc t c Sơ đồ khối quá trình sản xu t. .. đợc sản xu t bằng phơng pháp t ng hợp t CO và H2 Qúa trình đã dần dần thay thế phơng pháp chng t gỗ và t i nay là phơng pháp chủ yếu để sản xu t Metanol trong công nghiệp Metanol cũng đợc điều chế trực tiếp bằng phơng pháp oxy hoá trực tiếp , ngoài ra còn t ng hợp t H2 và CO2 Metanol đợc sản xu t với độ tinh khi t lớn hơn 99% và đợc sử dụng trực tiếp để sản xu t MTBE mà không cần xử lý thêm Metanol. .. 8 MTBE Hình 2 : Công nghệ sản xu t MTBE của Huls hai giai đoạn SV: T ng Hà 29 Hoá Dầu - K43 ĐHBK Hà Nội MTBE Đồ án t t nghiệp Thi t kế phân xởng sản xu t MTBE c Công nghệ CD- TECH: Rafinat C4 Mtanol 1 3 4 2 H2O Iso- buten MTBE Hình 3 : Sơ đồ công nghệ sản xu t MTBE của hãng CD- TECH 1: Thi t bị phản ứng có lớp xúc t c cố định , 2: Thi t bị phản ứng ch ng t ch xúc t c , 3: Tháp hấp thụ Metanol , 4: tháp... nghiệp Thi t kế phân xởng sản xu t MTBE FCC- BB là quá trình sản xu t MTBE trớc đây, u điểm của nó là giá thành sản xu t rẻ do nguồn nguyên liệu có sẵn, giá thành sản phẩm rẻ do nguyên liệu là các sản phẩm thứ yếu của quá trình lọc dầu và có thể sử dụng trực tiếp để sản xu t MTBE Tuy vậy do sự hạn chế về số lợng nguyên liệu nà phơng pháp này đang dần đợc thay thế M t số công nghệ dùng nguồn nguyên liệu. .. t i sinh xúc t c Nguyên liệu Butan cho hỗn hợp MTBE thì đợc nạp trực tiếp đến tháp t ch Iso- butan nếu nó chứa r t nhiều Iso -butan, n -Butan thì đợc t i sinh bởi m t tháp t ch ngoài và đa nguyên liệu đến quá trình Isome hoá Trong khi Iso - butan đã đợc t i sinh t sản phẩm đỉnh m t t pentan và các hydrocacbon nặng , trong nguyên liệu kỹ thu t thì đã di chuyển bằng cách t ch iso -butan ở đáy thiết