Thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE từ iso butan và metanol

Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol Mơc lơc Trang Lêi nãi ®Çu Ch¬ng 1: Tỉng quan lý thut I Giíi thiƯu vỊ MTBE I.1 Nhu cÇu vµ t×nh h×nh s¶n xt I.2 Vai trß cđa MTBE x¨ng I.3 §Ỉc tÝnh yªu cÇu vỊ x¨ng th¬ng phÈm I.4.VËn chun vµ b¶o qu¶n 11 11 I.5 øng dơng cđa MTBE 12 I.5.1 øng dơng x¨ng I.5.2 Mét sè øng dơng kh¸c II Giíi thiƯu vỊ nguyªn liƯu s¶n xt MTBE II.1 Metanol II.1.1 TÝnh chÊt vËt lý II.1.2 TÝnh chÊt hãa häc II.1.3 Ph¬ng ph¸p tỉng hỵp Metanol II.2 Iso - buten II.2.1 TÝnh chÊt vËt lý II.2.2 TÝnh chÊt hãa häc II.2.3 C¸c ngn iso buten hiƯn II.3 Iso butan II.3.1 TÝnh chÊt vËt lý II.3.2 TÝnh chÊt ho¸ häc II.4 S¶n phÈm MTBE II.4.1 TÝnh chÊt vËt lý II.4.2 TÝnh chÊt ho¸ häc II.4.3 C¸c híng s¶n xt 12 14 15 15 15 16 17 18 18 19 20 22 22 22 24 24 26 27 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol III Qu¸ tr×nh tỉng hỵp MTBE tõ iso Butan III.1 Giai ®o¹n dehydro ho¸ III.2 C¬ së ho¸ häc cđa qu¸ tr×nh ete ho¸ III.3 C¬ së vµ ®éng häc cđa qu¸ tr×nh III.4 Xóc t¸c cho qu¸ tr×nh III.5 C¸c u tè ¶nh hëng IV C¸c c«ng nghƯ s¶n xt MTBE IV.1 C«ng nghƯ tỉng hỵp MTBE sư dơng nguyªn liƯu lµ hçn hỵp khÝ C4 Raffinat-2 tõ qu¸ tr×nh cracking h¬i níc vµ hçn hỵp FCC-BB tõ qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c IV.2 C«ng nghƯ tỉng hỵp MTBE sư dơng nguyªn liƯu lµ khÝ butan tõ má khÝ tù nhiªn IV.3 C«ng nghƯ tỉng hỵp MTBE sư dơng nguyªn liƯu lµ TBA- ®ång s¶n phÈm qu¸ tr×nh s¶n xt propylen oxit IV.4 Lùa chän c«ng nghƯ IV.4.1 So s¸nh, ®¸nh gi¸ c«ng nghƯ IV.4.2 Lùa chän c«ng nghƯ IV.4.3 Lý chän c«ng nghƯ IV.4.4 Thut minh d©y chun c«ng nghƯ ®· chän Ch¬ng 2: TÝnh to¸n c«ng nghƯ I TÝnh c©n b»ng vËt chÊt vµ c©n b»ng nhiƯt lỵng I.1 TÝnh c©n b»ng vËt chÊt chung I.1.1 Giai ®o¹n tỉng hỵp MTBE I.1.2 Giai ®o¹n dehydro hãa I.2 TÝnh c©n b»ng vËt chÊt vµ c©n b»ng nhiƯt lỵng cho thiÕt bÞ ph¶n øng ®o¹n nhiƯt I.3 TÝnh c©n b»ng vËt chÊt ë th¸p CD I.4 TÝnh c©n b»ng vËt chÊt ë thiÕt bÞ rưa Metanol b»ng níc I.5 TÝnh c©n b»ng vËt chÊt ë th¸p t¸ch Metanol II TÝnh kÝch thíc thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh - thiÕt bÞ 29 29 31 31 35 38 39 39 44 49 50 50 52 52 53 56 56 56 57 59 66 79 81 83 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol ph¶n øng ®o¹n nhiƯt II.1 TÝnh thĨ tÝch lµm viƯc cđa thiÕt bÞ II.2 TÝnh ®êng kÝnh th¸p II.3 TÝnh chiỊu cao lµm viƯc cđa thiÕt bÞ III TÝnh to¸n c¬ khÝ III.1 TÝnh chiỊu dµy III.2 TÝnh chiỊu dµy cđa ®¸y vµ n¾p III.3 TÝnh ®êng kÝnh c¸c èng dÉn III.4 Chän mỈt bÝch cho thiÕt bÞ III.5 Chän ch©n ®ì Ch¬ng 3: X©y dùng I Ph©n tÝch ®Þa ®iĨm x©y dùng nhµ m¸y II Ph©n tÝch thiÕt kÕ tỉng mỈt b»ng nhµ m¸y III ThiÕt kÕ nhµ s¶n xt 84 84 88 89 90 90 93 95 95 96 100 100 102 108 Ch¬ng 4: An toµn lao ®éng vµ b¶o vƯ m«i trêng 111 I An toµn lao ®éng I.1 Mơc ®Ých I.2 C«ng t¸c ®¶m b¶o an toµn lao ®éng II B¶o vƯ m«i trêng KÕt ln 111 111 111 114 116 Tµi liƯu tham kh¶o 117 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol LỜI NÓI ĐẦU Trong vòng thập niên trở lại đây, giới chứng kiến thảm hoạ xảy liên tục hạn hán, lũ lụt, sóng thần Những thay đổi bắt buộc phải nhìn nhận lại cách đối xử môi trường Quả thật , phát triển kinh tế mà huỷ hoại môi trường tự nhiên mức đến lúc phải tìm cách để ngăn chặn khắc phục tượng xấu môi trường mà trước hết phải giảm dần nguyên nhân gây ô nhiễm Một nguyên nhân gây khí thải từ xăng động ôtô Khí thải với chất độc hại : CO, CO , NO, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người, gây hiệu ứng nhà kính phá huỷ tầng ozon, mái nhà giới Để giảm tác hại yêu cầu phải tạo nhiên liệu hay xăng Tức xăng không chì, nồng độ benzen nhỏ 1% (nồng độ hro cacbon thơm nhỏ ), cháy hoàn toàn tạo cặn, muội Đối với xăng chưng cất, số octan thấp không đáp ứng yêu cầu động Do đó, phải thêm phụ gia vào để tăng số octan Trong loại phụ gia phụ gia chứa oxi giúp giảm lượng hydrocacbon CO khí thải xăng Các phụ gia chứa oxi dùng là: etanol, MTBE, MTBA, Trong số đó, MTBE phụ gia có nhiều ưu điểm vượt trội số octan cao, độ bay thấp, bền oxi hoá, khả hoà tan nước thấp đặc biệt ô nhiễm môi trường Với ưu điểm đó, MTBE thường pha trộn vào xăng Hiện nay, Việt Nam xây dựng nhà máy lọc dầu số Dung Quất (Quảng Ngãi) tới nhà máy số Nghi Sơn (Thanh Hoá) để cung cấp xăng dầu cho nhu cầu nước xuất Như vậy, thời gian tới, nhu cầu tiêu thụ MTBE lớn việc sản xuất MTBE Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol vấn đề thiết thực quan trọng Chính lý mà đề tài có ý nghóa mặt lý thuyết thực tiễn cao Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol Chương : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I.Giới thiệu MTBE:[1,2] Metyl tert butyl ete (MTBE) hợp chất chứa oxy tổng hợp Williamson đến năm 1904 tính chất MTBE phân tích đầy đủ có công thức sau: CH3 CH3 C O CH3 CH3 Những nghiên cứu rộng rãi Mỹ suốt chiến thứ II chứng minh MTBE thành phần nhiên liệu có trò số octan cao Tuy nhiên, đến năm 1970 dây chuyền sản xuất có quy mô thương mại xây dựng đến năm 1973 việc buôn bán bắt đầu hoạt động Italia Do yêu cầu giảm hàm lượng chì xăng nước công nghiệp phát triển vào năm 70 dẫn đến tăng mạnh nhu cầu chất cao octan MTBE sử dụng ngày nhiều vai trò nâng cao chất lượng xăng Vào năm 1990, bảo trợ hiệp hội CAAA (Clean Ari Act Amendment) công ty Mỹ, công nghiệp lọc dầu hướng vào sản xuất MTBE với hàng loạt nhà máy có quy mô lớn, sử dụng công nghệ khác đưa vào vận hành từ thập kỉ 90 Qua thời gian sử dụng, nhiều ý kiến cho MTBE gây ô nhiễm nguồn nước khả hoà tan nước Phụ gia MTBE bò cạnh tranh gay gắt nhiều loại phụ gia khác đưa vào sử dụng Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol ETBE, DTDE, MeOH, EtOH, BtOH Nhiều khu vực giới đưa nghò ngừng sử dụng MTBE xăng Tuy nhiên, việc tìm phụ gia khác thay không dễ dàng thay làm thay đổi tính chất, thành phần xăng dẫn đến động phải thay hay cải tạo cho phù hợp Mặt khác, không đảm bảo thay loại phụ gia khác có làm ảnh hưởng đến người hay không Vì lý mà phụ gia MTBE sử dụng I.1 Nhu cầu MTBE tình hình sản xuất giới [1] Cùng với tiến khoa học kỹ thuật, nhu cầu MTBE toàn cầu hàng năm tăng khoảng 20% giai đoạn 1989 – 1994, chí đến 25% Trong giai đoạn từ năm 1994 – 2000 tốc độ tăng dự tính 4% 2000 – 2010 giảm xuống 1,7%/năm Dưới bảng số liệu nhu cầu phụ gia MTBE số quốc gia: Bảng 1: Nhu cầu MTBE giới (đơn vò 1000t) Nước/ năm Mỹ 1994 1995 1996 1998 2000 2005 2010 7990 10174 12174 12246 12477 13111 13361 Canada 183 283 286 292 297 313 329 Mỹ la tinh 538 1065 1115 1186 1262 1478 1735 Nhật 388 427 434 444 471 534 581 0 147 200 236 276 70 70 70 70 70 85 104 2259 2064 2419 2449 2478 2553 2631 388 505 542 594 624 812 1024 0 0 0 1312 1669 2472 3015 3805 4722 149 Trung Đông Châu Phi Tây Âu Đông Âu Châu Đại Dương Những vùng khác Tổng 13128 17003 19003 19898 20895 22929 24763 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol Qua bảng ta thấy nhu cầu MTBE giới lớn khu vực khả tiêu thụ MTBE khác Hiện nay, hãng sản xuất MTBE lắp đặt nhiều nơi giới với tổng công suất vào khoảng 25275 nghìn tấn/ năm Các xưởng lắp đặt sử dụng trình công nghệ hãng khác Công nghệ hãng Snamprogetti (Mỹ) sử dụng nguyên liệu FCC – BB thiết bò đoạn nhiệt, có 21 xưởng xây dựng nhiều nơi (Mỹ, vùng Vònh ) với số dự án thi công Công nghệ Hills AG áp dụng nhiều xưởng CHLB Đức Những trình công nghệ gần công nghệ ARCO Texaco áp dụng sản xuất MTBE hãng Mỹ Tây Âu Công nghệ CD Tech (ABB Lummus) sử dụng với 60 xưởng gần 30 dự án Công nghệ sản xuất MTBE UOP với 11 xưởng có công suất 30000 bpsd, sử dụng nguyên liệu khí Butan từ mỏ khí Hơn 26 xưởng sản xuất dựa công nghệ hãng IFP, hãng sản xuất dựa công nghệ hãng Philip Công nghệ hãng Shell hãng khác xây dựng hoạt động có khắp nơi Ở Nhật Bản, xưởng sản xuất hãng Sumimoto xây dựng Gần đây, Arập xêut, Venezuela vùng khác người ta xây dựng xưởng sản xuất MTBE từ nguyên liệu khí Butan từ mỏ khí sử dụng công nghệ hãng UOP * Tình hình số khu vực giới: Mô hình thương mại, buôn bán trao đổi công nghệ nước giới nhiều Trung Đông nơi xuất nơi có trữ lượng dầu mỏ lớn giới  Bắc Mỹ: Mỹ nước đứng đầu giới sản xuất chất chứa oxy xăng Nhằm hạn chế vấn đề ô nhiễm với trước sức ép Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol vấn đề môi trường đưa đạo luật giữ không khí (CAA) CAA đã yêu cầu hàm lượng oxy phải nhỏ, quy đònh 39 vùng chứa khí CO chứa hàm lượng õy nhỏ 2% trọng lượng có xăng năm 1995  Tây Âu : Mặc dù vấn đề gây ô nhiễm ôtô nghiên cứu yêu cầu hàm lượng oxy có xăng  Châu Á: Các nước Hàn Quốc Thái Lan tích cực đưa tiêu chuẩn chất lượng xăng thương phẩm Ở Hàn Quốc, yêu cầu hàm lượng oxy có xăng 1% trọng lượng vào năm 1998 Thái Lan 1% vào năm 1995  Nhật Bản : không yêu cầu hàm lượng oxy nhỏ cho phép trộn MTBE vào xăng 7% thể tích I.2 Vai trò MBTE xăng [9] Sự đời động xăng phát minh quan trọng ngành chế tạo động ngành hoá chất Khi sử dụng động xăng cần ý nén thể tích hành trình pittong quan trọng tỉ số nén động Với loại động có tỉ số nén cao đòi hỏi trò số nén cao Tuy nhiên, trình chế biến dầu xăng thu có hệ số octan không cao nên vấn đề tăng số octan xăng cần thiết Trước đây, người ta sử dụng phụ gia để pha vào xăng thương phẩm nhằm tăng trò số octan xăng loại phụ gia có nhược điểm gây ô nhiễm môi trường bảo quản phụ gia bò tách động hoạt động: - Phân huỷ TML động Pb (CH3)4 Pb + O2 t oc t oc Pb + 4CH3o PbO2 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol -Tạo chất không hoạt động R –CH3 + O2 R-CH2OOH + PbO2 R-CH2OOH RCHO + PbO + H2O + 1/2O2 Như TML biến peroxyt hoạt động thành alđehit (RCHO) bền vững làm giảm khả cháy kích nổ PbO sinh bám lên thành xylanh, ống dẫn, làm tắc đường nhiên liệu tăng độ mài mòn Do mà ta dùng C2H5Br (hoặcC2H5Cl) để đưa PbO C2H5Br 2HBr +PbO t0 c C2H4 + HBr PbBr2 + H2O PbBr2 chất có nhiệt độ sôi thấp, bốc khí thải đưa Chất độc nên ảnh hưởng đến sức khoẻ người.Vì vậy, mà giới tìm phụ gia thay cho phụ gia chì đảm bảo trò số octan yêu cầu Có nhiều biện pháp để tăng trò số octan (ON) xăng lên mà không dùng đến chì như: Pha trộn xăng có octan cao (như xăng alkyl hoá, izome hoá…), cải tiến nâng cấp thiết bò lọc dầu để sản xuất xăng có ON cao, sử dụng phụ gia không chứa chì như: etanol, MTBE, MTBA, TAME… Trong phụ gia chứa oxy MTBE etanol sử dụng nhiều Chẳng hạn Mỹ, MTBE trộn 15% thể tích, etanol 10% thể tích Bên cạnh việc tăng ON, hỗn hợp xăng với phụ gia chứa oxy giúp giảm thải hydrocacbon CO từ xe cộ sử dụng nhiên liệu 10 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol + HƯ thèng ®êng èng kü tht vµ m¹ng líi giao th«ng t¨ng lªn + HƯ sè x©y dùng, sư dơng ®Êt thÊp *Tỉng mỈt b»ng nhµ m¸y ®ỵc ph©n lµm vïng: +Vïng tríc nhµ m¸y Lµ n¬i bè trÝ c¸c bé phËn hµnh chÝnh, bé phËn phơc vơ sinh ho¹t, cỉng vµo, gara «t«, xe ®¹p, khu thĨ thao, ®ỵc x©y dùng ë ®Çu híng giã chđ ®¹o, gÇn trơc giao th«ng chÝnh cđa khu c«ng nghiƯp DiƯn tÝch vïng nµy thêng chiÕm tõ 4-20% tỉng diƯn tÝch toµn nhµ m¸y t theo ®Ỉc ®iĨm s¶n xt vµ quy m« cđa nhµ m¸y +Vïng s¶n xt Lµ n¬i bè trÝ c¸c c«ng tr×nh n»m d©y chun s¶n xt cđa nhµ m¸y nh c¸c xëng s¶n xt chÝnh, phơ, s¶n xt phơ trỵ, Vïng nµy chiÕm tõ 2252% diƯn tÝch toµn nhµ m¸y, ®©y lµ vïng quan träng nhÊt cđa nhµ m¸y nªn cÇn cã mét sè yªu cÇu sau: - khu ®Êt ®ỵc u tiªn vỊ híng nhµ, ®Þa h×nh vµ ®Þa chÊt - c¸c nhµ s¶n xt chÝnh phơ, s¶n xt phơ trỵ, mµ cã nhiỊu c«ng nh©n cÇn ph¶i bè trÝ gÇn phÝa cỉng hc gÇn víi trơc giao th«ng chÝnh cđa nhµ m¸y vµ u tiªn vỊ híng nhµ - c¸c nhµ xëng qu¸ tr×nh s¶n xt g©y c¸c t¸c ®éng xÊu ®Õn m«i trêng nh tiÕng ån, bơi, ch¸y nỉ, háa ho¹n hc rß rØ hãa chÊt th× nªn ®Ỉt ë ci híng giã hc tu©n theo quy ph¹m vỊ an toµn s¶n xt +Vïng c«ng tr×nh phơ Lµ n¬i ®Ỉt nhµ vµ c¸c c«ng tr×nh cung cÊp n¨ng lỵng ®iƯn, h¬i, níc, xư lý níc th¶i vµ c¸c c«ng tr×nh qu¶n lý kü tht kh¸c Vïng nµy thêng chiÕm tõ 1428% tỉng diƯn tÝch nhµ m¸y +Vïng kho tµng vµ phơc vơ giao th«ng Lµ n¬i bè trÝ c¸c hƯ thèng kho tµng, bÕn b·i, c¸c cÇu bèc dì hµng hãa cđa nhµ m¸y, thêng chiÕm tõ 23-37% tỉng diƯn tÝch nhµ m¸y C¸c h¹ng mơc c«ng tr×nh 104 Đồ án tốt nghiệp  ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol B¶ng thèng kª c¸c h¹ng mơc: (B¶ng 39) + Nhµ hµnh chÝnh: Lµ n¬i bè trÝ c¸c bé phËn hµnh chÝnh sù nghiƯp nh: phßng gi¸m ®èc, phã gi¸m ®èc, c«ng ®oµn, tỉ chøc, kÕ to¸n, nh©n sù, tỉng ®µi ®iƯn tho¹i DiƯn tÝch mỈt b»ng: 30 x 12 m, tÇng + Nhµ b¶o vƯ: Bè trÝ nhµ b¶o vƯ ®Ỉt t¹i c¸c vÞ trÝ sau: -T¹i cỉng chÝnh: DiƯn tÝch x m, tÇng gåm phßng (1 phßng lµm viƯc vµ phßng nghØ ng¬i) -T¹i cỉng phơ: ThiÕt kÕ nhµ b¶o vƯ ®Ỉt t¹i cỉng phơ, cã nhiƯm vơ kiĨm tra c¸c bé phËn phơ trỵ vµ hµng hãa xt nhËp khÈu, ngêi vµo nhµ m¸y DiƯn tÝch x m -T¹i n¬i ng¨n gi÷a khu hµnh chÝnh vµ khu s¶n xt: §©y còng lµ n¬i lµm viƯc chung cđa ban b¶o vƯ nhµ m¸y DiƯn tÝch x m + Héi trêng: Lµ n¬i tỉ chøc c¸c bi lƠ, héi häp cđa nhµ m¸y DiƯn tÝch 24 x 18 m, tÇng, søc chøa tèi ®a 400 ngêi + Nhµ ¨n: §Ỉt gÇn nhµ nghØ ca cđa c«ng nh©n, søc chøa tèi ®a 400 ngêi DiƯn tÝch 18 x 12 x 8,4 m, tÇng + Nhµ nghØ ca: Lµ n¬i nghØ gi÷a ca cđa c«ng nh©n, diƯn tÝch 24 x m, tÇng: tÇng dµnh cho n÷, tÇng dµnh cho nam + Nhµ ®Ĩ xe ®¹p, xe m¸y: §Ỉt t¹i cỉng chÝnh, diƯn tÝch 24 x x 4,2 m, lỵp m¸i t«n, cét thÐp, cã kh¶ n¨ng chøa tèi ®a 200 xe m¸y vµ 100 xe ®¹p + Nhµ ®Ĩ xe vËn t¶i: DiƯn tÝch 30 x 12 m + Nhµ cøu háa: DiƯn tÝch 18 x 12 m + Nhµ s¶n xt: Lµ n¬i l¾p ®Ỉt d©y chun s¶n xt MTBE KÝch thíc 60 x 24 x 10,2 m, tÇng + Nhµ kho: Lµ n¬i chøa chÊt xóc t¸c, chÊt hÊp thơ, hÊp phơ phơc vơ cho s¶n xt chÝnh, diƯn tÝch 18 x 12 m + Nhµ chøa b¬m, m¸y nÐn: Lµm b»ng cét thÐp kh«ng têng, lỵp m¸i t«n, ®Ỉt gÇn nhµ s¶n xt, diƯn tÝch 12 x 12 x 3,6 m 105 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol + Nhµ c¬ khÝ: Lµ n¬i chuyªn tu, s÷a ch÷a c¸c thiÕt bÞ, m¸y mãc, diƯn tÝch 30 x 12 m, tÇng, lỵp m¸i t«n + Khu vùc xư lý níc th¶i: §Ỉt ë ci híng giã chđ ®¹o, diƯn tÝch 12 x 9m + Khu vùc xư lý khÝ th¶i: DiƯn tÝch 12 x m + Kho chøa nguyªn liƯu: §ỵc chia lµm ng¨n: ng¨n chøa iso-butan cßn ng¨n chøa metanol, diƯn tÝch 36 x 24 m + Kho chøa s¶n phÈm MTBE: DiƯn tÝch 24 x 18 m + Phßng thÝ nghiƯm: DiƯn tÝch 18 x 12 m + Phßng ®iỊu hµnh ph©n xëng s¶n xt: DiƯn tÝch 12 x m + Phßng y tÕ: DiƯn tÝch x m + Tr¹m ®iƯn: KÝch thíc x m + Tr¹m níc: DiƯn tÝch 18 x m + Nhµ vƯ sinh: DiƯn tÝch 18 x m + Khu ®Êt dù tr÷: DiƯn tÝch 60 x 30 m B¶ng 39: Danh s¸ch c¸c h¹ng mơc c«ng tr×nh nhµ m¸y STT Tªn c«ng tr×nh KÝch thíc ChiỊu dµi, m ChiỊu réng, m DiƯn tÝch, m2 Sè lỵng Nhµ hµnh chÝnh 30 12 360 Nhµ b¶o vƯ 6 36 3 9 54 Héi trêng 24 18 432 Nhµ ¨n 24 12 288 Nhµ nghØ ca 24 216 Nhµ ®Ĩ xe ®¹p, xe m¸y 24 216 Nhµ ®Ĩ xe vËn t¶i 30 12 360 106 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol Nhµ cøu háa 18 12 216 Nhµ s¶n xt 60 24 1440 10 Nhµ kho 18 12 216 11 Nhµ chøa b¬m, m¸y nÐn 12 12 144 12 Nhµ c¬ khÝ 30 12 360 13 Khu vùc xư lý níc th¶i 12 108 14 Khu vùc xư lý khÝ th¶i 12 108 15 Kho chøa nguyªn liƯu 36 24 864 16 Kho chøa phÈm s¶n 24 18 432 17 Phßng thÝ nghiƯm 18 12 216 18 Phßng ®iỊu hµnh ph©n xëng 12 108 19 Phßng y tÕ 9 81 20 Tr¹m ®iƯn 9 81 21 Tr¹m níc 18 162 22 Nhµ vƯ sinh 18 162 23 Khu ®Êt dù tr÷ 60 30 1800 Tỉng  8469 C¸c d÷ liƯu kinh tÕ kü tht §Ĩ ®¸nh gi¸, lùa chän ph¬ng ¸n thiÕt kÕ tỉng mỈt b»ng nhµ m¸y, ngêi ta dùa vµo mét sè chØ tiªu kinh tÕ kü tht, ®ã cã chØ tiªu quan träng nhÊt lµ hƯ sè x©y dùng vµ hƯ sè sư dơng, ®ỵc tÝnh to¸n trªn c¬ së sau: + DiƯn tÝch toµn nhµ m¸y: F + DiƯn tÝch chiÕm ®Êt cđa nhµ vµ c«ng tr×nh: A + DiƯn tÝch kho b·i lé thiªn: B 107 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol + DiƯn tÝch chiÕm ®Êt cđa ®êng s¾t, ®êng bé, hÌ, r·nh tho¸t níc: C • HƯ sè x©y dùng: K xd = • HƯ sè sư dơng: K sd = A+ B 100% F A+ B +C 100% F Khu ®Êt x©y dùng tỉng mỈt b»ng nhµ m¸y cã d¹ng ch÷ nhËt víi chiỊu dµi 200m vµ chiỊu réng 150m, vËy tỉng diƯn tÝch sÏ lµ: F = 200 x 150 = 30.000 m2 Theo b¶ng 35 th× A = 8469 m2 DiƯn tÝch kho b·i lé thiªn: B = 985 m2 DiƯn tÝch chiÕm ®Êt cđa ®êng s¾t, ®êng bé, hÌ, r·nh tho¸t níc: C = 10274 m2 VËy ta cã: K K xd = 8469 + 985 100 = 32% 30000 sd = 8469 + 985 + 10274 100 = 66% 30000 III ThiÕt kÕ nhµ s¶n xt Ph©n xëng s¶n xt ®ỵc x©y dùng trªn khu ®Êt ®ỵc u tiªn ®Ỉc biƯt vỊ ®Þa h×nh, ®Þa thÕ, ®¶m b¶o cã ®é chÞu lùc cho phÐp x©y dùng vµ vËn hµnh, nỊn t¬ng ®èi cao, thn tiƯn cho cÊp tho¸t níc vµ tr¸nh ngËp lơt mïa ma lò Do quy m« d©y chun kh¸ lín gåm giai ®o¹n dehydro hãa vµ ete ho¸ nèi tiÕp nªn tiỊm lùc lao ®éng cđa ph©n xëng bao gåm: + Mét qu¶n ®èc + Mét phã qu¶n ®èc + kü s vỊ c«ng nghƯ ho¸ häc + kü s vỊ ®iƯn, ®iƯn tư + 20 c«ng nh©n lµnh nghỊ Tỉng sè 32 ngêi lµm viƯc chia lµm ca 108 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol Víi d©y chun s¶n xt phøc t¹p, thiÕt bÞ ph¶n øng ®a d¹ng, ta chän h×nh thøc x©y dùng lé thiªn §©y lµ h×nh thøc x©y dùng ®ã c¸c thiÕt bÞ ®ỵc bè trÝ chđ u trªn khung sµn lé thiªn, kh«ng têng, m¸i ý nghÜa vµ t¸c dơng +Gi¶m t¶i träng t¸c dơng lªn khung chÞu lùc cđa c«ng tr×nh kh«ng cã t¶i träng bao che, lùc giã ngang Do vËy gi¶m ®ỵc khèi lỵng x©y dùng tõ 20-40%, tiÕt kiƯm ®ỵc ®Çu t ban ®Çu +Gi¶m thêi gian thiÕt kÕ, chn bÞ vµ thi c«ng c«ng tr×nh +N©ng cao tÝnh linh ho¹t cđa c«ng tr×nh, dƠ dµng bè trÝ, s¾p xÕp vµ sưa ch÷a thiÕt bÞ, ®ång thêi t¹o ®iỊu kiƯn më réng vµ c¶i t¹o nhµ m¸y sau nµy +Ýt ph¶i quan t©m ®Õn ®iƯn chiÕu s¸ng, gi¶m nguy c¬ ch¸y nỉ Tõ nh÷ng u ®iĨm trªn, ph©n xëng s¶n xt cã thĨ gi¶m vèn ®Çu t x©y dùng 5-20% so víi d¹ng c«ng tr×nh kÝn, gi¶m gi¸ thµnh x©y dùng tõ 8-50%, ®ã gi¶m giµ thµnh s¶n phÈm tõ 8-18% C¸c nguyªn t¾c c¬ b¶n x©y dùng lé thiªn + Qu¸ tr×nh s¶n xt ph¶i ®ỵc c¬ giíi hãa, tù ®éng ho¸ tíi møc tèi ®a bëi phßng ®iỊu khiĨn trung t©m, h¹n chÕ tèi ®a lµm viƯc ngoµi trêi, nÕu cã lµm viƯc ngoµi trêi th× ®ã ph¶i cã m¸i che + Trong c¸c ph©n xëng lé thiªn chÞu t¸c ®éng trùc tiÕp cđa thêi tiÕt nªn c¸c thiÕt bÞ ph¶i kÝn, chÞu ®ỵc sù ¨n mßn, ph¸ hủ cđa khÝ hËu ViƯt Nam +Nhµ ®iỊu khiĨn trung t©m ph¶i cã kÕt cÊu chèng giã, chèng ma, chèng ån, ®Çy ®đ tiƯn nghi vµ an toµn nhÊt, ®ỵc ®Ỉt t¹i n¬i dƠ quan s¸t toµn ph©n xëng cÇn thiÕt Gi¶i ph¸p kÕt cÊu khung ph©n xëng Do yªu cÇu l¾p ®Ỉt c¸c thiÕt bÞ cã kÝch cì kh¸c nhau, ®ång thêi cho x©y dùng vµ vËn hµnh, ta chän ph©n xëng gåm nhÞp : (9 + + 6) x cã ®é cao kh¸c 109 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol Toµn bé ph©n xëng sư dơng cét chÝnh, dÇm chÝnh lµ c¸c thÐp ch÷ I ghÐp vµ c¸c dÇm phơ thÐp I c¸n ®ỵc l¾p ®Ỉt vu«ng cho thn lỵi l¾p ®Ỉt c¸c thiÕt bÞ xuyªn sµn C¸c mèi ghÐp gi÷a ch©n cét víi mãng, dÇm víi cét, cét víi dÇm, dÇm víi dÇm ®Ịu ®ỵc cè ®Þnh b»ng bul«ng, vÝt neo kÕt hỵp víi c¸c kÕt cÊu chÞu lùc Do sù ¨n mßn lµ kh«ng ®¸ng kĨ nªn sµn c¸c th¸p gåm c¸c tÊm bª t«ng cèt thÐp cã t¸c dơng lµm chç dùa cho thiÕt bÞ, dµn thao t¸c vµ tÊm che ch¾n Toµn bé ph©n xëng ®ỵc bè trÝ dµn cÇu thang thÐp ®Ỉt t¹i c¸c vÞ trÝ thÝch hỵp 110 Đồ án tốt nghiệp Ch¬ng ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol : An toµn lao ®éng vµ b¶o vƯ m«i trêng I An toµn lao ®éng I.1 Mơc ®Ých Ngµnh c«ng nghiƯp hãa dÇu nãi chung rÊt ®éc h¹i, v× vËy qu¸ tr×nh lao ®éng s¶n xt cã nhiỊu u tè g©y ¶nh hëng ®Õn søc kháe ngêi vµ m«i trêng xung quanh §Ĩ ®¶m b¶o quy tr×nh ho¹t ®éng cđa nhµ m¸y th× vÊn ®Ị an toµn lao ®éng-vƯ sinh m«i trêng cÇn ph¶i ®ỵc quan t©m, thùc hiƯn tèt c¸c néi quy, quy ®Þnh ®· ®Ị §èi víi ph©n xëng s¶n xt MTBE, c«ng nh©n ph¶i lµm viƯc m«i trêng ®éc h¹i, dĨ ch¸y nỉ, nguy c¬ m¾c bƯnh nghỊ nghiƯp cao V× vËy, c«ng t¸c ®¶m b¶o an toµn lao déng v« cïng thiÕt thùc vµ quan träng Hµng n¨m, l·nh ®¹o nhµ m¸y kÕt hỵp víi tỉ chøc c«ng ®oµn nhµ m¸y ®Ĩ tỉ chøc häc tËp, båi dìng, kiĨm tra vỊ an toµn lao ®éng cho tÊt c¶ c¸c c¸n bé, c«ng nh©n ph©n xëng I.2 C«ng t¸c ®¶m b¶o an toµn lao ®éng a C«ng t¸c gi¸o dơc t tëng C«ng t¸c b¶o lao ®éng mang tÝnh chÊt qn chóng, v× vËy c«ng t¸c nµy phÇn lín lµ c¸n bé, c«ng nh©n viªn chøc toµn nhµ m¸y tù gi¸c thùc hiƯn Ph©n xëng ph¶i thêng xuyªn tỉ chøc tuyªn trun, gi¸o dơc ®Ĩ mäi ngêi thÊm nhn c¸c néi quy cđa nhµ m¸y vỊ c«ng t¸c b¶o lao ®éng, ®ång thêi ph¶i thêng xuyªn kiĨm tra viƯc thùc hiƯn c¸c quy ®Þnh an toµn thao t¸c, kÞp thêi gi¶i qut c¸c sù cè x¶y b Trang bÞ b¶o lao ®éng Trong nhµ m¸y, nhÊt lµ ph©n xëng s¶n xt MTBE viƯc cÊp ph¸t ®Çy ®đ c¸c trang thiÕt bÞ b¶o lao ®éng nh qn ¸o, giÇy, mò, g¨ng tay lµ rÊt cÇn thiÕt §©y lµ c¸c u tè gióp ng¨n ngõa tai n¹n lao ®éng vµ c¸c bƯnh nghỊ nghiƯp §ång thêi cÇn ph¶i thêng xuyªn nh¾c nhë, kiĨm tra viƯc thùc hiƯn cđa c«ng nh©n vÊn ®Ị nµy 111 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol c C¸c biƯn ph¸p kü tht Ngoµi viƯc thêng xuyªn kiĨm tra, nh¾c nhë viƯc thùc hiƯn nh trªn th× c¸c biƯn ph¸p kü tht vÉn lµ quan träng nhÊt, thĨ lµ: + Thùc hiƯn nghiªm chØnh chÕ ®é b¶o dìng m¸y mãc ®óng ®Þnh kú + Trang bÞ ®Çy ®đ c¸c c«ng s¶n xt ®óng tiªu chn kü tht + C¸c dơng cơ, thiÕt bÞ ®iƯn ph¶i ®ỵc che ch¾n ®óng kü tht, ®¶m b¶o an toµn + C¸c hƯ thèng chun ®éng nh m«t¬, xÝch ph¶i ®ỵc bao che ch¾c ch¾n + Trang bÞ vµ b¶o dìng thêng xuyªn c¸c van tù ®éng + KiĨm tra nguyªn liƯu tríc ®a vµo s¶n xt + Thêng xuyªn kiĨm tra èng dÉn nguyªn liƯu vµ s¶n phÈm + Tut ®èi ph¶i tu©n theo c¸c yªu cÇu vỊ c«ng nghƯ, kü tht + Sư dơng c¸c hãa chÊt dƠ ch¸y nỉ, g©y báng ph¶i tut ®èi an toµn Ph©n xëng ®ỵc ®Ỉt n¬i c¸ch xa khu d©n c, xëng ph¶i cã ®đ ¸nh s¸ng, th«ng tho¸ng kh«ng khÝ, cã ®đ diƯn tÝch vµ kh«ng gian cÇn thiÕt ®Ĩ c«ng nh©n thao t¸c vµ vËn hµnh, bè trÝ thiÕt bÞ vµ dơng nghiªn cøu, cøu háa, hƯ thèng cưa ph¶i thn tiƯn, dƠ tho¸t ngoµi cã háa ho¹n x¶y Khi x¶y ch¸y nỉ, c¸c c¸n bé c«ng nh©n xëng ph¶i nhanh chãng tho¸t khái n¬i lµm viƯc, ®ång thíi sư dơng nh÷ng ph¬ng tiƯn ch÷a ch¸y s½n cã vµ kÞp thêi b¸o cho bé phËn cøu háa cđa nhµ m¸y hay ®¬n vÞ phßng ch¸y ch÷a ch¸y gÇn nhÊt gióp ®ì d C«ng t¸c vƯ sinh lao ®éng CÇn lµm tèt c«ng t¸c vƯ sinh lao ®éng ®Ĩ tr¸nh c¸c bƯnh nghỊ nghiƯp Trong qu¸ tr×nh s¶n xt ph¶i cã hƯ thèng th«ng giã vµ chiÕu s¸ng cho ph©n xëng + HƯ thèng th«ng giã: Trong qu¸ tr×nh vËn hµnh m¸y mãc, cã c¸c qu¸ tr×nh gia nhiƯt, ph¸t nhiƯt, cã c¸c h¬i khÝ ®éc h¹i, ®ã cÇn ph¶i cã c¸c biƯn ph¸p th«ng giã cho tõng c«ng ®o¹n Ngoµi th«ng giã tù nhiªn, cÇn bè trÝ hƯ thèng hót giã 112 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol Gi¶i ph¸p thiÕt kÕ kiÕn tróc ®Ĩ t¨ng hiƯu qu¶ th«ng giã tù nhiªn cho ph©n xëng s¶n xt: - Chän h×nh thøc m¸i nhµ thÝch hỵp - Chän híng nhµ hỵp lý ®ãn ®ỵc giã m¸t vỊ mïa hÌ - §èi víi ph©n xëng s¶n xt MTBE mang tÝnh nãng, ®éc th× cÇn ph¶i lµm cưa m¸i vµ cã tÊm ch¾n giã bªn cưa m¸i ®Ĩ t¨ng hiƯu øng ®èi lu vµ hót kh«ng khÝ tõ nhµ ngoµi - ThiÕt kÕ tÇng cưa sỉ trë lªn - §Ỉt ®êng èng dÉn nhiƯt chÝnh ®i ë ngoµi nhµ, dÉn c¸c ®êng èng nh¸nh vµo nhµ ®Ĩ ®ì lµm nãng bÇu kh«ng khÝ nhµ hiƯn tỵng tỉn thÊt nhiƯt g©y + HƯ thèng chiÕu s¸ng: CÇn ®¶m b¶o c¸c u tè chiÕu s¸ng tù nhiªn vµ nh©n t¹o ®Ĩ t¹o ®iỊu kiƯn cho c«ng nh©n lµm viƯc tho¶i m¸i vµ ®¹t n¨ng st cao, tr¸nh ®ỵc bƯnh nghỊ nghiƯp §Ỉc biƯt, cÇn ®¶m b¶o ¸nh s¸ng cho c«ng nh©n lµm viƯc ca ®ªm *C¸c yªu cÇu vỊ chiÕu s¸ng tù nhiªn: - §é chiÕu s¸ng ®¶m b¶o theo tiªu chn - §é chiÕu s¸ng ph©n bè ph¶i t¬ng ®èi ®Ịu, tr¸nh s¸ng tèi - Tr¸nh ¸nh n¾ng chiÕu trùc tiÕp vµo nhµ - CÇn ph¶i chó ý ®Õn c¸c yªu cÇu vỊ th«ng giã, che ma, che n¾ng vµ thÈm mü kiÕn tróc chung cđa nhµ *C¸c biƯn ph¸p chiÕu s¸ng tù nhiªn: - KÕt hỵp chiÕu s¸ng tù nhiªn qua c¸c cưa sỉ bªn vµ qua cưa sỉ m¸i ®Ĩ ¸nh s¸ng ®Ịu vµ tèt h¬n - Dïng kÝnh chèng nãng ®Ĩ lÊy ¸nh s¸ng - Ph¶i tỉ chøc lau cưa sỉ, cưa kÝnh, cưa m¸i thêng xuyªn, s¬n trÇn vµ têng nhµ ®Ĩ tËn dơng sù chiÕu s¸ng tù nhiªn Khi s¬n ph¶i chó ý ®Õn sù ®iỊu hßa mµu s¾c, sù ph¶n chiÕu vµ bèi c¶nh t¬ng ph¶n nhµ s¶n xt Nªn chän mµu nh¹t, dÞu m¸t, tr¸nh nh÷ng mµu chãi, cã ®é t¬ng ph¶n cao ®Ĩ b¶o vƯ m¾t vµ kh«ng g©y mƯt mái cho c«ng nh©n 113 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol + HƯ thèng che ma, che n¾ng cho ph©n xëng s¶n xt: KÝch thíc cưa hỵp lý, chän c¸c h×nh thøc che ma, che n¾ng thÝch hỵp cho võa che ma, che n¾ng võa lÊy ®ỵc ¸nh s¸ng, th«ng giã tèt, gãp phÇn t¨ng vỴ ®Đp kiÕn tróc cho ph©n xëng s¶n xt + HƯ thèng vƯ sinh c¸ nh©n: Ph©n xëng ph¶i cã khu vƯ sinh riªng ë mçi nhµ, ph¶i cã phßng thay qn ¸o, t¾m rưa, vƯ sinh ®Ĩ ®¶m b¶o søc kh cho c«ng nh©n II B¶o vƯ m«i trêng Trong nhiỊu ngµnh c«ng nghiƯp, nhÊt lµ c«ng nghiƯp hãa chÊt, c«ng nghiƯp chÕ biÕn dÇu má lu«n lu«n cã c¸c hƯ thèng b×nh chøa, thiÕt bÞ cã dung tÝch, ®êng èng vµ ¸p lùc cao, Tõ c¸c thiÕt bÞ ®ã lu«n lu«n cã mét lỵng h¬i khÝ cđa chÊt chøa bªn thiÕt bÞ tho¸t ngoµi qua khe hë cđa mèi hµn, lµm « nhiƠm bÇu kh«ng khÝ xung quanh Bªn c¹nh ®ã lµ c¸c chÊt th¶i vµ khÝ th¶i cđa nhµ m¸y còng gãp phÇn lµm « nhiƠm m«i trêng Nhµ m¸y s¶n xt MTBE còng lµ mét nhµ m¸y hãa chÊt vµ qu¸ tr×nh lµm viƯc, nhµ m¸y ®· sư dơng mét lỵng níc lµm l¹nh lín vµ t¹o mét lỵng khÝ th¶i t¬ng ®èi lín Cïng víi lỵng h¬i khÝ tho¸t tõ c¸c bån, bĨ chøa nÕu kh«ng cã biƯn ph¸p xư lý sÏ g©y « nhiƠm m«i trêng nghiªm träng Sau ®©y, t«i xin ®Ị xt ph¬ng ¸n xư lý chÊt th¶i cđa nhµ m¸y s¶n xt MTBE  ChÊt th¶i cđa nhµ m¸y- BiƯn ph¸p xư lý, b¶o vƯ m«i trêng: +Trong qu¸ tr×nh dehydro hãa iso-butan ®· t¹o mét lỵng khÝ th¶i giµu H2 KhÝ th¶i nµy lµ phÇn kh«ng ngng thiÕt bÞ t¸ch Theo phÇn tÝnh to¸n ë tríc, ta thÊy lỵng khÝ th¶i nµy chøa chđ u lµ H2, CH4, C2H4, C2H6 (V× thµnh phÇn iso-butan nguyªn liƯu kh«ng chøa hỵp chÊt sunfua nªn chÊt th¶i còng kh«ng cã hỵp chÊt nµy) Víi thµnh phÇn khÝ th¶i nh vËy, nÕu ta cho th¶i vµo khÝ qun th× sÏ g©y « nhiƠm m«i trêng ®ång thêi l·ng phÝ mét ngn nhiªn liƯu ®¸ng kĨ, V× vËy, ta thu håi lỵng khÝ th¶i nµy, cho tn hoµn mét phÇn trë l¹i ®Ĩ ỉn ®Þnh ho¹t tÝnh xóc t¸c, mét phÇn lín cßn l¹i ®ỵc ®a ®i xư lý ®Ĩ sư dơng cho c¸c mơc ®Ých kh¸c nh s¶n xt ®iƯn cho ph©n xëng, dïng cho c¸c qu¸ tr×nh lµm l¹nh, sư dơng lµm nhiªn liƯu khÝ hc dïng ®Ĩ s¶n xt H tinh khiÕt 114 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol +Trong qu¸ tr×nh ete hãa vÉn cßn mét phÇn hçn hỵp C cha tham gia ph¶n øng vµ ®ỵc t¸ch ë th¸p hÊp thơ metanol díi d¹ng dßng Raffinat-2 Dßng nµy bao gåm c¸c cÊu tư iso-buten nguyªn liƯu (i-C 4H8, n-C4H10, nC4H10, C3H8, ), mét lỵng Ýt MTBE, MeOH vµ H2O Hçn hỵp Raffinat-2 sau thu håi ®ỵc ®em xư lý lo¹i c¸c cÊu tư chøa oxy nh: MeOH, MTBE, H2O (víi lỵng nhá), lo¹i propan vµ propylen ®Ĩ ®¹t tiªu chn nh khÝ iso-butan nguyªn liƯu råi cho tn hoµn trén víi dßng nguyªn liƯu míi +Trong qu¸ tr×nh s¶n xt còng sư dơng mét lỵng níc lµm l¹nh lín, ®ã còng cÇn ph¶i xư lý lỵng níc nµy sau thùc hiƯn qu¸ tr×nh lµm l¹nh ®Ĩ thu håi níc s¹ch ®em ®i sư dơng l¹i VỊ mỈt an toµn lao ®éng vµ b¶o vƯ m«i trêng, c¸c thiÕt bÞ ¸p lùc ph¶i ®ỵc thư nghiƯm ®é kÝn vµ cho phÐp cã mét ®é kÝn khÝt nhÊt ®Þnh (hay ®é hë) ®ỵc tiªu chn hãa tïy thc theo møc ®é ®éc h¹i hc nguy hiĨm ch¸y nỉ cđa m«i trêng chøa ®ùng bªn thiÕt bÞ Ngoµi ra, hµng th¸ng hc ®Þnh kú nhµ m¸y cÇn kiĨm tra chÊt lỵng níc th¶i còng nh khÝ th¶i ®Ĩ ®¶m b¶o m«i trêng kh«ng bÞ « nhiƠm bëi chÊt th¶i tõ nhµ m¸y Bªn c¹nh ®ã, mçi mét c¸n bé, c«ng nh©n viªn chøc nhµ m¸y ®Ịu ph¶i cã ý thøc b¶o vƯ m«i trêng, c¶nh quan chung cđa nhµ m¸y, cđa céng ®ång vµ cđa toµn x· héi 115 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol KÕt ln Sau th¸ng tiÕn hµnh nghiªn cøu vµ tÝnh to¸n thiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan vµ metanol víi n¨ng st 30.000 tÊn/n¨m, nhËn ®ỵc sù gióp ®ì nhiƯt t×nh cđa c« gi¸o PGS-TS TrÇn C«ng Khanh cïng víi sù ®ãng gãp ý kiÕn cđa c¸c b¹n líp, ®Õn t«i ®· hoµn thµnh ®å ¸n nµy §Ị tµi ®a nghiªn cøu kh«ng míi mỴ nhng còng kh«ng kÐm phÇn hÊp dÉn, l«i cn t«i bëi lÏ r»ng qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n ®· cho t«i thÊy râ tÇm quan träng cđa MTBE còng nh viƯc s¶n xt MTBE c«ng nghiƯp hãa chÊt ®¸p øng nhu cÇu tiªu thơ MTBE trªn thÕ giíi nãi chung vµ ë ViƯt Nam nãi riªng C«ng nghƯ tỉng hỵp MTBE tõ iso-butan vÉn ®ang lµ vÊn ®Ị míi c«ng nghƯ ho¸ häc trªn thÕ giíi kĨ c¶ ë ViƯt Nam ViƯc lùa chän c«ng nghƯ tiªu chn tèi u nh theo s¬ ®å c«ng nghƯ cđa UOP sÏ cho hiƯu qu¶ cao vỊ mỈt kinh tÕ kü tht ë ViƯt Nam, chóng ta ®ang khai th¸c cã hiƯu qu¶ hµng lo¹t c¸c má khÝ tù nhiªn nh Nam C«n S¬n, Lan T©y, Lan §á, vµ khÝ ®ång hµnh ë c¸c má B¹ch Hỉ, §¹i Hïng sÏ t¹o ngn nguyªn liƯu iso-butan dåi dµo cho qu¸ tr×nh tỉng hỵp MTBE V× vËy, viƯc ph©n tÝch vµ thiÕt kÕ d©y chun c«ng nghƯ s¶n xt MTBE tõ iso-butan lµ rÊt cÇn thiÕt vµ quan träng ®Ĩ tiÕn ®Õn viƯc thùc hiƯn dù ¸n x©y dùng nhµ m¸y s¶n xt MTBE ®Çu tiªn ë ViƯt Nam mét thêi gian kh«ng xa Trong qu¸ tr×nh thùc hiƯn ®å ¸n nµy, hiĨu biÕt cđa b¶n th©n cßn cã nhiỊu h¹n chÕ nªn kh«ng thĨ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt V× vËy, t«i rÊt mong ®ỵc q thÇy c« vµ c¸c b¹n ®ãng gãp ý kiÕn bỉ sung, sưa ch÷a ®Ĩ ®å ¸n nµy ®ỵc hoµn chØnh h¬n §iỊu ci cïng mµ t«i nhËn ®ỵc sau hoµn thµnh ®å ¸n tèt nghiƯp nµy ®ã lµ nh÷ng kiÕn thøc v« gi¸ mµ c¸c thÕ hƯ thÇy c« gi¸o ®· tËn t×nh trun ®¹t st thêi gian ngåi trªn gi¶ng ®êng ®¹i häc T«i ®· häc, ®ang häc vµ sÏ cßn häc thªm rÊt nhiỊu n÷a trªn ®êng lËp nghiƯp sau nµy! 116 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol Tµi liƯu tham kh¶o [1] Chem Systems' Perp - Methyl tertyary - Butyl Ether [2] Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A16 [3] Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A4, 1990 [4] TrÇn C«ng Khanh ThiÕt bÞ ph¶n øng s¶n xt c¸c hỵp chÊt h÷u c¬ Trêng §HBK Hµ Néi, 1974 [5] Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 37, 1998 [6] Journal of Industrial Engineering Chemical Research.Vol 34, 1995 [7] Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 32, 1993 [8] Applied Catalysis A.General, Vol 134, 1996 [9] PGS-TS §inh ThÞ Ngä Hãa häc dÇu má vµ khÝ Nhµ xt b¶n khoa häc vµ kü tht Hµ Néi, 2001 [10] Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 35, 1996 [11] Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 33, 1994 [12] Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 40, 2001 [13] Hydrocacbon Processing, Vol 72, 1993 [14] Hydrocacbon Processing, Vol 37, 1998 [15] Hydrocacbon Processing, Vol 77, 1998 [16] Lª V¨n HiÕu C«ng nghƯ chÕ biÕn dÇu Nhµ xt b¶n khoa häc kü tht 2000 [17] Ngun ThÞ Minh HiỊn C«ng nghƯ chÕ biÕn khÝ tù nhiªn vµ khÝ ®ång hµnh Nhµ xt b¶n khoa häc vµ kü tht Hµ Néi, 2004 [18] TËp thĨ t¸c gi¶ Sỉ tay qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c«ng nghƯ ho¸ chÊt Nhµ xt b¶n khoa häc vµ kü tht, Hµ Néi-1999, tËp [19] V¬ng §×nh Nh¹n Sỉ tay kü s hãa chÊt Nhµ xt b¶n gi¸o dơc Hµ Néi, 1961 [20] TËp thĨ t¸c gi¶ Sỉ tay qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c«ng nghƯ ho¸ chÊt Nhµ xt b¶n khoa häc vµ kü tht, Hµ Néi-1999, tËp 117 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol [21] Hand Book of Petrolium Refining Dehydrogenation of Liquefied Petrolium gas Processes Catalytic [22] Ngun Minh Ch©u Gi¸o tr×nh ho¸ häc h÷u c¬, §¹i Häc S Ph¹m Quy Nh¬n [23] Ngun §øc Cung Bµi gi¶ng an toµn lao ®éng Trêng §HBK Hµ Néi, 1998 [24] PGS-TS Ng« B×nh, TS Phïng Ngäc Th¹ch, Ngun M¹nh HËu, Phan §×nh TÝnh C¬ së x©y dùng nhµ c«ng nghiƯp Trêng §HBK Hµ Néi, 1997 [25] Encylopeadia of chemical Technology, Vol A7, 1996 118 [...]... ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol (§V: cents/pound) Iso- buten tõ qu¸ tr×nh cracking h¬i níc 9,5 Iso- buten tõ qu¸ tr×nh FCC 9,5 Iso- buten tõ TBA 11,1 Iso- buten tõ iso- butan 7,5 Metanol 5,0 II.3 Iso- Butan [22] Iso- butan hay trimetyl metan lµ lo¹i hydrocacbon no m¹ch hë cã nh¸nh, trong ph©n tư chØ cã c¸c liªn kÕt ®¬n C-C vµ C-H Nã lµ ®ång ph©n vỊ m¹ch cacbon cđa n -butan, C4H10 víi c«ng... phÝ cđa MTBE 25 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol Hçn hỵp ®¼ng phÝ §iĨm s«i,o C Hµm lỵng MTBE, %KL MTBE - níc 52,6 96 MTBE - Metanol 51,6 86 MTBE - Metanol (1,0MPa) 130 68 MTBE - Metanol (2,5MPa) 175 54 II.4.2 TÝnh chÊt ho¸ häc[22] MTBE lµ chÊt kh¸ ỉn ®Þnh trong m«i trêng kiỊm, trung tÝnh vµ axit u Khi cã mỈt axit m¹nh th× nã bÞ ph©n hủ thµnh metanol vµ iso- buten,... dïng ngn cracking h¬i  Iso- buten tõ qu¸ tr×nh ®Ị hy®rat ho¸ Tert butyl Alcohol (TBA), trong ®ã TBA thu ®ỵc nh lµ ®ång s¶n phÈm cđa qu¸ tr×nh tỉng hỵp propylen oxit 20 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol  Iso- buten tõ qu¸ tr×nh dehydro hãa iso- butan, trong ®ã iso- butan cã thĨ nhËn ®ỵc tõ c¸c qu¸ tr×nh läc dÇu hc tõ qu¸ tr×nh isome ho¸ khÝ má n -butan §©y lµ ngn nguyªn... Dehydrat hãa Ph©n x­ëng MTBE MTBE §©y lµ qu¸ tr×nh tỉng hỵp MTBE ®i tõ nguyªn liƯu lµ iso- buten lÊy tõ qu¸ tr×nh dehydrat hãa TBA-®ång s¶n phÈm cđa qu¸ tr×nh s¶n xt propylene oxit C«ng nghƯ cđa h·ng Texaco tiÕn hµnh III Qóa tr×nh tỉng hỵp MTBE tõ i – butan vµ metanol 28 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol Tõ c¸c ngn nguyªn liƯu kh¸c nhau ngêi ta tỉng hỵp MTBE theo c¸c híng... s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol II.2 3 C¸c ngn iso- buten hiƯn nay [1,2] HiƯn nay, iso- buten nguyªn liƯu dïng ®Ĩ s¶n xt MTBE cã thĨ nhËn ®ỵc tõ c¸c ngn sau:  Iso- buten lÊy tõ hçn hỵp Raffinat-1, lµ hçn hỵp khÝ thu ®ỵc tõ xëng s¶n xt etylen b»ng qu¸ tr×nh cracking h¬i níc Ngn nguyªn liƯu nµy cã u ®iĨm lµ nång ®é iso- buten t¬ng ®èi cao (kho¶ng 44%) vµ cã thĨ dïng trùc tiÕp ®Ĩ s¶n xt MTBE Iso- buten... C2H4 +Ph¶n øng ®Ị hydro hãa t¹o iso- buten: C4H10 t0C CH2 = CH – CH3 + H2 CH3 Iso- butan ®ỵc t¸ch ra tõ khÝ thiªn nhiªn, dÇu má vµ c¸c khÝ cracking Lỵng iso- butan thu ®ỵc tõ c¸c khÝ cđa qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c cao h¬n so víi cracking nhiƯt Iso- butan còng ®ỵc t¹o thµnh tõ qu¸ tr×nh isome hãa n -butan II.4.S¶n phÈm MTBE [1,2,22] II.4.1 TÝnh chÊt vËt lý ë ®iỊu kiƯn thêng, MTBE lµ mét chÊt láng kh«ng mµu... u trong m«i trêng ph¶n øng, do ®ã, metanol cã xu híng bÞ hÊp phơ lªn trªn bỊ mỈt xóc t¸c nhùa trao ®ỉi ion Sau ®ã, iso- buten tõ m«i trêng ph¶n øng sÏ ph¶n øng víi metanol ®ỵc gi÷ trªn bỊ mỈt xóc t¸c ®Ĩ t¹o ra MTBE Qu¸ tr×nh nh sau: MeOH + σ MeOH σ MeOH σ + IB + 2σ MTBE σ MTBE σ + 2 σ MTBE + σ 32 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol Ph¶n øng bỊ mỈt lµ giai ®o¹n... các sản phẩm phụ ở phần cất Thành phần của MTBE được đưa ra trong bảng sau: Bảng 3: Thành phần của MTBE thương phẩm: MTBE AlCOl(MeOH, Tert butanol) HC(C5 – C6,dizobuten) H2 O Tổng sunfua Cặn 98-99%WT 0,5-1,5 0,1-1% 80-1500ppm phần năng Max, 10ppm Max, 10ppm I.4 Vận chuyển và bảo quản:[1] 11 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol MTBE là hợp chất không ăn mòn, có thể bảo... 2 hc Br2 tiÕp xóc víi iso- butan th× sÏ x¶y ra ph¶n øng thÕ nguyªn tư H trong iso- butan b»ng nguyªn tư halogen Ph¶n Cl ¸nh s¸ng CH3 – CH – CH3 + Cl2 CH3 CH3 – C – CH3 + HCl CH3 22 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol øng x¶y ra víi tèc ®é lín nhÊt ®èi víi nguyªn tư H ë C bËc 3 råi ®Õn H ë C bËc 2 vµ u nhÊt lµ H ë C bËc 1  T¸c dơng víi HNO3 Iso- butan kh«ng ph¶n øng... nh axit cromic vµ kali pemanganat ®Ịu kh«ng t¸c dơng víi isobutan ë nhiƯt ®é cao, iso- butan bèc ch¸y trong kh«ng khÝ t¹o CO 2 vµ H2O, to¶ nhiỊu nhiƯt vµ ph¸t s¸ng: 2CH(CH3)3 + 13O2 8CO2 + 10H2O + Q 23 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso butan vµ Metanol Trong nh÷ng ®iỊu kiƯn thÝch hỵp, cã thĨ thùc hiƯn ph¶n øng oxy hãa isobutan b»ng O2 kh«ng khÝ hc O2 nguyªn chÊt thu ®ỵc nh÷ng hỵp