Công nghệ hóa dầu và chế biến polyme.

Nghành công nghiệp chất dẻo bắt đầu xuất hiện từ cuối năm 1950, những sản phẩm từ chất dẻo ngày càng trở thanh phổ biến thay thế các sản phẩm truyền thống trong đời sống sinh hoạt cũng như công nghiệp. Các sản phẩm chất dẻo có nhiều tính chất ưu việt hơn như: nhẹ hơn, bền hơn, đẹp hơn, sử dụng làm bao bì bảo quản sản phẩm tốt hơn đáp án được các nhu cầu và giá cả. Mua chó Poodle:https://yeupoodle.com/

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HỐ DẦU ĐỒ ÁN MƠN CƠNG NGHỆ HỐ DẦU VÀ CHẾ BIẾN POLYME TÊN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT STYREN VÀ ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT STYREN TỪ XĂNG REFORMAT,TÍNH TỐN CÂN BẰNG CHO THIẾT BỊ PHẢN ỨNG NĂNG XUẤT 250.000 TẤN/NĂM GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : T.S NGUYỄN THỊ LINH SINH VIÊN THỰC HIỆN: KIM THANH HÀ LỚP LỌC HOÁ DẦU BK57 MSSV: 1221010117 Hà Nội, tháng năm 2017 LỜI MỎ ĐẦU…………………………………………………………………………….2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN POLYSTYREN I II III IV Nguốn gốc phát triển…………………………………………………… Tính chất polystyrene …………………………………………………… Cấu tạo polystyrene……………………………………………………… Phân loại ứng dụng polystyrene……………………………………… PS tinh thể ( GPPS) ……………………………………………………… PS chịu va đập …………………………………………………………… PS xốp ( EPS) …………………………………………………………… CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYREN Phần 1: Nguyên liệu phương pháp sản xuất I II Tổng hợp monomer ………………………………………………………… Các phương pháp sản xuất polystyrene……………………………………… Lý thyết sản suất polystyrene………………………………………………9 1.1 Trùng hợp khối………………………………………………… 10 1.2 Trùng hợp dung dịch …………………………………………… 12 1.3 Trùng hợp nhũ tương ………………………………………… …13 1.4 Trùng hợp huyền phù …………………………………………… 14 Xu hướng lựa chọn phương pháp sản xuất polystyrene thực tế………… 16 Một số lò phản ứng theo phương pháp trùng hợp ……………………… 16 Các thông só hoạt động số quy trình sản xuất……………… ….17 Phần 2: Các công nghệ sản xuất polystyrene Công nghệ sản xuất EFS ABB Lummus Global/BP Chemical…… .17 Công nghệ sản xuất GPPS HIPS Lummus Global/BP chemical……….19 Công nghệ sản xuất GPPS Toyo Engineering Corp…………………… … 21 Công nghệ sản suất HIPS Toyo Engineering Corp ……………………… 23 Lựa chọn công nghệ ……………………………………………………… 24 Phần 3: Để xuất sơ dồ công nghệ sản xuất polystyrene từ xăng reformat Xăng reformat ………………………………………………………………… 24 Đề xuất sơ đồ ……………………………………………………………………24 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CÂN BẰNG CHO THIẾT BỊ Thơng số ban đầu ……………………………………………………………… …….26 I Tính cân vật chất cho thiết bị phản ứng …………………………………….… 26 Thời gian cho mẻ sản xuất……………………………………………………… 26 Tính cân vật chất cho thiết bị phản ứng ………………………………… …26 II Tính tốn cân nhiệt lượng cho thiết bị phản ứng polymer ………… 27 Kết luận …………………………….……………………………………………….…30 Tài liệu tham khảo………………………… ………………………………… 31 LỜI MỞ ĐẦU Nghành công nghiệp chất dẻo bắt đầu xuất từ cuối năm 1950, sản phẩm từ chất dẻo ngày trở phổ biến thay sản phẩm truyền thống đời sống sinh hoạt cơng nghiệp Các sản phẩm chất dẻo có nhiều tính chất ưu việt như: nhẹ hơn, bền hơn, đẹp hơn, sử dụng làm bao bì bảo quản sản phẩm tốt đáp án nhu cầu giá Ở Việt Nam sản xuất, nghành công nghiệp sản xuất ngày phát triển dã sản xuất nhiều sản phẩm dung cho đóng gói, đồ gia dụng, vật liệu xây dựng, thiết bị điện điện tử , linh kiện cho ngành công nghiệp khác Chính nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất polymer ngày tăng gia tăng mạnh tiêu dùng, cơng nghiệp ngồi nước Nước ta phải nhấp nhiều nhựa nguyện liệu thiết bị máy móc để sản xuát Ước tính năm ước ta phải nhấp khoảng 7080% nhựa nguyên liệu cần thiết cho hoạt động sản xuất Theo hiệp hôi nhựa Việt Nam chí có 300.000 nguyện liệu nhựa, chủ yếu polyvinyl clorua (PVC) Polyethylene telephalete (PET) sản xuất nước, lượng lớn Polystyren (PS) phải nhập Với tính ưu việt PS ngày sử dụng rộng rãi đời sống sản xuất với nhu cầu sản lượng lớn Do đó, việc sản xuất PS để phục vụ choc ho nhu cầu kinh tế quốc dân giảm nhập khẩu,với lượng dầu thơ có sẵn nước nhu cầu cần tìm công nghệ phù hợp cho sản xuất Vị việc tìm hiểu cơng nghệ sản xuất Poly Styren có ý lớn Đặc biệt đối công nghệ sản xuất PS từ nguồn xăng reformat từ quốc gia phát triển triên giới nhằm phục vụ cho cầu nghiên cứu, hiểu biết cho sinh viên Sinh viên thực Kim Thanh Hà CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ POLYSTYREN I Nguồn gốc phát triển Polystyren (PS) thuộc nhóm nhựa nhiểu dẻo bao gồm PE, PP, PVC Do chúng có tính đặc biệt nên PS ngày sử dụng rộng rãi đời sống kỹ thuật Polystyren tìm thấy lần qua dấu vết nhựa hổ phách, chưng cất với nước tạo vật liệu dạng lỏng có mùi khó chịu tỷ lệ thành phần nguyên tử C H gần benzene - - - - - - Năm 1831 Bonastre đa chiết tách styrene lần Năm 1839 E.Simon người xác định tính chất Styren ơng đặt tên cho monomer Ơng quan sát chuyển hóa từ từ styrene dung dịch lỏng lớn trạng thái tĩnh Năm 1845 hai nhà hóa học người Anh Hoffman Btyth nhiệt phân monomer Styren ống thủy tinh dược bịt kín đầu 200oC thu sản phẩm cứng gọi meta-styren Năm 1851 Bertherlot sản xuất styrene cách nhiệt phân hydrocacbon ống nóng để khử Hydro Phương phát cách thông dụng sản xuất polystyrene thương phẩm Năm 1911 F.E Mathews Filed British cho biết điều kiện nhiệt độ xúc tác cho trình tổng hợp polystyrene tạo loại nhựa cho trình sản xuất vật phẩm mà từ lâu đời làm từ xenlulozo, thủy tinh, cao su cứng, gỗ Năm 1925 lần đầu tiền polystyrene thương phẩm sản xuất công ty Naugck Chemical sản xuất phát triển thời gian ngắn Năm 1930 Farbenindustry in Germany bắt đầu gặt hái thành công công việc kinh doanh monomer polymer thoương phẩm với sản lượng 6000 tấn/tháng cách alkyi hóa với nhóm nhơm clorua tinh chế phương pháp chưng cất nhiều lần Năm 1937 công ty Dow Chemical cho mắt polystyen dân dụng gọi styrol Đây cơng ty lớn Mỹ năm 1938 sản xuất 100.000 Theo thống kế gần cho biết chất dẻo chiếm khoảng 1/8 sản phảm từ Fe, kím loại với tỷ trọng lớn gấp lần ngày sử dụng rộng rãi, thay kim loại Với tiến khoa học kỹ thuật loại nhựa truyền thống polystyrene người ta tạo nhiều loại copolymer như: PS suốt có độ tinh khiết cao PS xốp từ nguyên liệu tinh khiết chứa cacbua hydro nhiêt độ sôi thấp với hàm lượng 6% - Các loại polymer tổng hợp có độ cách điện cao, bền nhiệt, độ bền, độ va đập II Tính chất Polystyren (PS) - PS thuộc nhóm nhiệt dẻo tiêu chuẩn, gồm có PS PVC (poly vinylclorua) Ps suốt , cứng với độ bóng cao, khơng màu, khơng mùi, khơng vị; cháy có nhiều khói, giá thành rẻ, dễ gia cơng phương pháp ép, đúc áp suất Dưới 100oC nguyên liệu PS đóng rắn lại gần giống thủy tinh với nồng độ thích hợp, chúng có tính điện mơi tốt, bền với nhiều hóa chất sử dụng, chịu nước tốt PS khơng phân cực bền với hóa chất phân cực phân cực mạnh Phân tử PS có cầu tạo nguyên tử H C bậc linh động nên H dễ tham gia phản ứng oxi hóa thể PS nhanh bị lão hóa khơng khí có ánh sáng trực tiếp Vòng benzene tham gia phản ứng sunfo hóa, nitro hóa… dùng để sản xuất nhựa trao đổi ion cationit axit mạnh Một số tính chất PS Khối lượng riêng d [g/cm3] 1,05-1,1 Chỉ số cháy MI [g/10 phút] 1-8 Độ bền kéo đứt [kg/cm2] 400-450 Tính chất PS huyền phù Dung dịch Khối Nhữ tương Giới hạn bền uốn [kg/cm2] 816 875 800 900 Đồ bền va đập [kg/cm2] 14,7 15 15 180 Độ bền nhiệt [oC] 80 80 80 80 Độ thấm điện môi [106 hex] 2,6 2,6 2,6 2,6 PS tái chế sử dụng lại nhiều lĩnh vực Nhiệt dẻo PS khoảng 80100oC nên việc tái chế ta cần làm nhỏ sau đem nhiệt dẻo, đem xử lý đóng khn để hồn thành sản phẩm Ngồi dùng phương pháp nhiệt phân Hydrocracking Sản phẩm trình monomer sử dụng ngun liệu đầu cơng nghiệp hóa dầu Điều có ý nghĩa quan trong việc bảo vệ môi trường Cấu tạo Polystyren III Qua nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau, đặc biệt phương pháp nhiệt phân PS thấy PS có cấu trúc nối đuôi PS nhiệt độ phản ứng khơng cao tạo nhánh nhánh bé Phân loại ứng dụng Polystyren IV Theo cấu trúc, thông thường PS chia thành loại sau: PS tinh thể (GPPS) PS chịu va đập (HIPS) PS xốp (EPS) PS tinh thể (GPPS) PS tinh thể thường sử dụng cho mục đích thơng dụng ( GPPS), có khối lượng phân tử lớn ( Mw = 2-3x10 5), mang tính chất nhiệt dẻo có tính chất cứng, bền, không mùi, không vị Là chất dễ tác động nhiệt, ổn định nhiệt, trọng lượng riêng thấp, giá thành tốt Về phương diện thương mại PS tinh thể gia công chế biến loạt công nghệ Một vài ứng dụng PS tinh thể: Đúc khn kiểu - Làm bao bì Họ lọ đựng mỹ phẩm Cánh quạt, tán đèn Đồ nhựa rắn Các mặt hàng văn Ép khuôn - Làm vỏ bao bì Thùng Catton Khay đựng thịt gia cầm Hộp đựng thức ăn nhanh Ứng dụng - Lắp kính Chiếu sang Vật trang trí nhà - phòng phẩm Dây quay đĩa máy tính Vật dụng y tế - Hộp xốp Bao bì thực phẩm PS chịu va đập (HIPS) Chất đàn hồi trộn vào polystyrene, chủ yếu để làm tăng tính bền học Kết tạo vật liệu thường gọi PS chịu va dập ( HIPS) có giá trị cho nhiều thứ khác Sản phẩm chịu công nghệ chế biến nhiệt dẻo thông thường bào gồm công nghệ màng, công nghệ cơng nghệ ép biên, ép nóng, đúc phun, đúc phun áp lực đúc thổi cấu trúc Một số ứng dụng HIPS: Bao bì dập nóng, dựng thức ăn, cốc nắp đậy, hộp đựng nước ép trái sản phẩm sữa, đường ống cho tủ lạnh, phận cho hệ thống điều hòa, cắp nối TV bang ghi âm, đồ chơi, phụ kiện đồ điện…… PS xốp ( EPS) PS xốp thuật ngữ chung để PS copolymer styrene tạo với hợp chất khí phụ gia , từ chế tạo sản phẩm có tỷ trọng thấp Các loại vật liệu chế tạo EPS cốc cà phê Mục đích EPS tạo sản phẩm dùng lần, vỏ chống rung vật liệu cách nhiệt CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYREN Phần 1: Nguyên liệu phương pháp sản xuất Tổng hợp monomer I Nguyên liệu để sản xuất Polystyren styrene có cơng thức C6 H5CH=CH2 hay gọi vynylbenzen Styren chất lỏng khơng màu có mùi đặc biệt, hòa tan nước, tan vô hạn rượu, xeton, ete, este, cachydrocacbon thơm… ● Nguyên liệu Bã nhựa nhận sau chưng khơ than ta thu lowngj styrene Sau tiếp tục chưng cất bã ta thu styrene nguyên chất Cracking dầu mỏ nhiệt phân số chất hữu khác Đi từ benzene cloetan - Trước tiên phản ứng tạo thành Clorua etan Xúc tác sử dụng AlCl3 dạng bột Phản ứng tiến hành 3h cuối nâng nhiệt lên 90oC ngừng phản ứng khí khơng có HCl thoát 10 >80% Loại ép/ tháp gián đoạn khơng có cánh khuấy Trùng huyền phù Lò phản ứng Tháp có cánh dạng ống khuấy hợp Lò với máy khuấy tuabin Các thông số hoạt động số quy trình sản xuất polystyrene STT Cơng nghệ Nhiệt độ oC Áp suất mmHg Gián đoạn/Liên tục Trùng hợp khối 80-200 10-20 Liên tục Trùng hợp huyền phù 110-170 10-20 5-9 (Gián đoạn) Trùng hợp dung dịch 90-130 Khí 6-8 ( Liên tục) Phần 2: Các công nghệ sản xuất polystyrene Công nghệ sản xuất EFS ABB Lummus Global/BP Chemical 1.1 Sơ đồ công nghệ 21 Sơ đồ công nghệ sản xuất EPS ABB Lummus Global/BP chemical Thiết bị phản ứng Thùng chứa Thiết bị ly tâm 1.2 Thiết bị sấy khô Sàng lọc Bộ phận trộn Quy trình làm việc Cơng nghệ trùng hợp styrene Lummus Global/BP để sản xuất EPS thường EPS chịu lửa quy định trùng hợp huyền phù gián đoạn bậc Monomer styrene, nước, chất khơi mào, tác nhân huyền phù, chất tạo nhân số hợp phần khác đưa vào lò phản ứng (1) Sau đó, hàm lượng nhiệt độ hỗn hợp theo dõi thiết bị điều khiển tự động Tác nhân huyền phù trình khuấy trộn làm phân tán monomer thành dạng hạt, sau lượng pentan đưa vào lò phản ứng, q trình trùng hợp tiếp tục Sau hạt EPS nước đưa vào thùng chứa (2) Từ công đoạn quy trình trở lên liên tục, hỗn hợp hạt, nước bùn ly tâm thiết bị (3) phần lớn bùn loại bổ, hạt tách chuyển đến máy sấy khô (4) để loại bỏ nước 22 Sau hạt khơ sàng (5) thành phân đoạn sản phẩm với độ đàn hồi khác nhau, dầu nhờn thêm vào với tỷ lệ định phận phối trộn (6), Sản phẩm cuối đưa tới phận đóng gói 1.3 Điều kiện cơng nghê Thiết bị phản ứng chinh loại cánh khuấy với tốc độ 80-120 vòng/phút Ban đầu nhiệt độ nâng lên 75-80oC 1,5h sau tăng lên 88-90 oC trong2h, tổng thời gian phản ứng 4-5h, hiệu suất 95-98% Hạt PS mơi trường ly tâm ó nhiệt độ khoang 45-50 oC, sau sấy khơ chân khơng 65-75 oC 1.4 Nhận xét công nghệ Công nghệ Lummus Global/BP công nghệ tiên tiến đạt để sản xuất EPS Styren pentan 1000-1015 kg Hóa chất xử lý 25-49 kg Nước khủ khống 1000kg Điện 150kWh Hơi 0,42 Nước làm lạnh 120 m3 Định mức tiêu hao lượng vật liệu sản phẩm EPS Hiện có nhà máy sử dụng công nghệ Pháp, Đức Trung Quốc với tổng công suát khoảng 200000 tấn/năm Công nghệ sản xuất GPPS HIPS 2.1 Sơ đồ công nghệ Lummus Global/BP chemical 23 Sơ đồ công nghệ sản xuất GPPS HIPS Lummus Global/BP chemicals 2.2 Thiết bị tạo hạt Bế chứa Thiết bị gia nhiệt sơ Thiết bị trùng hợp sơ Lò phản ứng polymer hóa Thiết bị gia nhiệt sơ 10 11 Thiết bị bay Phân xưởng tái sinh styrene Bơm tạo sợi Bể nước làm lạnh Máy tạo hạt Quy trình cơng nghê Quy trình sản xuất GPPS HIPS giống ngoại trừ chất khơi mào, số bậc hòa tan cao su dối với HIPS Quá trình sản xuất HIPS bắt đầu với tạp hạt hòa tan cao su với chất phụ gia khác vào monomer styrene thiết bị (1) Sau đó, hỗn hợp bơm đến bể chứa (2) để sản xuất sản phẩm với mục đích thơng dụng, số lượng thành phần điều chỉnh nạp trực tiếp tới lò gia nhiệt sơ nguyển liệu (3) Từ giai đoạn này, 24 trình sản xuất GPPS HIPS tương tự nhau, hỗn hợp nguyên liệu gia nhiệt sơ nạp liên tục với thiết bị trùng hợp sơ (4), hình dang cao su tạo Sau khỏi thiết bị trùng hợp sơ bộ, hỗn hợp bơm đến lò phản ứng polymer hóa (5) thiết kế riêng, lò phản ứng dừng q trình trùng hợp hồn thành Sau đó, hỗn hợp gia nhiệt sơ (6) để chuẩn bị cho trình bày Thiết bị bay (7) giữ điều kiện chân không để thu hồi monomer chưa phản ứng dung môi từ polymer nóng chảy Monomer cất phân xưởng tái sinh (8) tuần hoàn trở lại thiết bị trùng ngưng sơ Polymer bơm tạo sợi, qua bể nước để làm lạnh cuối qua máy tạo hạt (11) để hình thàng dạng hạt, sàng lọc để phân loại Sản phẩm chuyển đến phận đóng gói 2.3 Điều kiện cơng nghệ Nhiệt độ: 150oC Giai đoạn 1: Hiệu suất khoảng 30-40% Giai đoạn 2: Tổng hiệu suất khoảng 90% Thời gian phản ứng: Vài 2.4 Nhận xét Công nghệ công nghệ sản suất GPPS HIPS, công nghệ tạo sản phẩm chất lượng cao ổn định GPPS HIPS 1011 937 Cao su [kg] - 73 Các chất phụ gia [kg] Điện [kWh] 97 110 Nhiên liệu 103 kcal 127 127 Nước làm lạnh m3 46 26 Hơi áp suất thấp [kg] 6 Styren dầu khoáng [kg] Định mức tiêu hao lượng nguyên liệu cho sản phẩm 25 Đây phương pháp trùng hợp khối liên tục Hiện số nhà máy Pháp, Đức, Thụy Điển vận hành theo công nghệ với tổng công suất đạt 450000 GPPS HIPS năm Một nhà máy khác với công suất 3000000 GPPS HIPS/năm vào hoạt động từ năm 2005 Công nghệ sản xuất GPPS Toyo Engineering Corp 3.1 Sơ đồ công nghệ Sơ đồ ông nghệ sản xuất GPPS Toyo Engineering Corp 3.2 Thùng chứa Styren Thùng chứa acrylonitrile Thùng chứa dung môi Thùng chứa monomer tuần hoàn Thùng chứa monomer nguyên liệu Thiết bị phản ứng thứ Thiết bị bay Thiết bị ngưng tụ Thiết bị tạo hạt Quy trình cơng nghệ Styren ngun liệu từ thùng (1) dung môi phụ gia thùng (2) monomer tuần hoàn trộn vào thùng chứa nguyên liệu (5) Sau đó, đưa vào thiết bị phản ứng (6) để thực phản ứng trùng hợp Nhiệt độ thiết bị phản ứng khống chế cẩn thận để trì tốc độ chuyển hóa đảm bảo chất lượng sản phẩm Giữa thiết bị (6) (7) có thiết bị gia nhiệt sơ để giảm độ nhớt 26 hỗn hợp sản phẩm, sau chuyển đến thiết bị bay (7) Các thành phần dễ bay tách từ đỉnh trình bay chân không, vào thiết bị ngưng tụ (8) cặn thiết bị đợc tuần hồn lại thùng (4) Polyme nóng chẩy chuyển đến phận tạo hạt (9) 3.3 Nhận xét Một lượng lớn polystyrene thông dụng GPPS với độ tinh khiết tốt tính chất tốt để tạo PS dạng bọt phun ép trực tiếp q trình trùng hợp khối liên tục Cơng nghệ sản suất HIPS Toyo Engineering Corp 4.1 Sơ đồ công nghê Sơ đồ sản xuất HIPS Toyo Engineering Corp Thùng chứa styrene Thùng chứa Acrylonitrile Thùng chứa dung môi Thùng chứa monomer tuần hoàn Thiết bị trộn nguyên liệu Thùng chứa hỗ hợp nguyên liệu đầu 10 11 Thiết bị trùng hợp sơ Thiết bị trùng hợp Thiết bị bay Thiết bị ngưng tụ Bộ phận tạo hạt 27 4.2 Quy trình cơng nghệ Styren từ thùng (!), cao su chất phụ gia từ thùng (3) monomer tuần hoàn nạp vào thiết bị hoàn tan cao su (5) hỗn hợp đầu đưa thung chứa nguyên liệu đầu (6) sau vào thiết bị trùng hợp sơ (7) hình dạng cao su tạo Sau hỗn hợp đưa vào thiết bị trùng hợp chính, nhiệt độ thiết bị suy trì mức ổn định để trì đồ chuyển hóa để đảm bảo chất lượng sản phẩm Sản phẩm polymer hóa có độ nhớt cao nên gia nhiệt sơ trước đưa vào thiết bị bay (9), thành phần dễ bay tách từ dung dịch polymer trình bay chân không, ngưng tụ (10) phần cặn tách tuần hoàn trở lại thùng chứa (4) Polyme nóng chảy đưa đến phận tạo hạt (11) 4.3 Nhân xét Một lượng lớn polymer chịa va đập với tính ổn định học cao gia cơng q trình trùng hợp khối liên tục sản xuất sử dụng công nghệ Toyo Lựa chọn công nghệ Đối với việc sản xuất EPS ta thấy cơng nghệ ABB Lummus Global/BP chemical công nghệ tiên tiến Công nghên cho sản phẩm với chất lượng cao ổn đinh Đối với trình sản xuất GPPS HIPS tương tự, công nghệ của ABB Lummus Global/BP thấy rõ ưu điểm hẩn tích hợp hai trình Chỉ cần thay dổi nguyên liệu đầu vào ta thu hai loại polystyrene khác Điều cho phép tiết kiệm chi phí đâu tư thiết bị, đảm bảo trình sản xuất linh hoạt theo xu thị trường PHẦN 3: ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTREN TỪ XĂNG REFORMAT Xăng Reformat Phân đoạn xăng thu trực tiếp từ dầu thơ có ON thấp, không vượt 60, chứa nhiều HC no chủ yếu dạng parafin, phần dạng naphten Reforming trình biến đổi HC no thành HC thơm phân đoạn xăng nhằm làm tăng ON, HC thơm họ HC có ON cao Phản ứng reforming xảy khoảng 500 0C, 3-35 atm chất xúc tác lưỡng chức axit – kim loại Cùng với phản ứng reforming tạo HC thơm q 28 trình reforming xảy phản ứng phụ cracking,phản ứng tạo cốc,…Do sau reforming cần tiến hành chưng cất để tách sản phẩm, thu phân đoạn xăng reformat Reformat có RON cao, RVP bé, tỷ khối lớn, chứa khoảng 70% HC thơm, khoảng 20% parafin, dăm phần trăm naphten vài phần trăm olefin Trong số parafin nhiều C5-C7 với cầu trúc mạch nhánh Đề xuất sơ đồ Xăng reformat chứa chủ yếu HC thơm, có benzen Như vậy, với mục tiêu sản xuất polystyren từ xăng reformat, chưng cất phân đoạn xăng reformat để thu benzen Từ nguồn ngun liệu cho q trình sản xuất styrene từ sản xuất polystyrene Điều thực dễ dàng dựa lý thuyết trình bày phần Dựa vào kiến thức học em xin đề xuát sơ đồ khối để sản xuất polystyrene từ nguồn xăng reformat sau 29 Sơ đồ khối đề xuất công nghệ sản xuất polystyren từ xăng reformat CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CÂN BẰNG CHO THIẾT BỊ Thông số ban đầu Đơn phối liệu cho trình sản xuất Polystyren (PS) : Căn theo đơn phối liệu sử dụng Thời gian cho mẻ sản xuất Chọn công nghệ trùng hợp styrene Lummus Global/BP để sản xuất PS với thông số sau: Trình tự bước diễn trình phản ứng sau: Quá trình Thời gian (phút) Nạp liệu 30 Gia nhiệt cho nồi phản ứng 60 Phản ứng 270 Tổng thời gian 360 30 Từ ta có thời gian cho mẻ phản ửng là: 360 phút Tính cân vật chất cho thiết bị phản ứng Tính cân vật chất cho sản phẩm giai đoạn trùng hợp Tính chi phí nguyên liệu đầu vào cho sản phẩm Hiệu suất trình trùng hợp 90%, hao hụt sản phẩm tồn q trình 10% Lượng PS khô thu sau trùng hợp là: 2.1 Tổng lượng PS khô hao hụt suốt q trình sản xuất: = 1111,11 [Kg] + Tính lượng Styren cần dùng: Với độ chuyển hóa 80% lượng nguyên liệu styrene cần dùng là: Hao hụt nguyên liệu 2%, lượng Styren thực tế dùng là: + Tính lượng loại khống cần dùng: Ta có tỷ lệ Styren/Nước = 9,2/9 Từ ta tính lượng nước cần dùng cho là: 1430,20 [kg] Lấy giá styrene Alibaba ngày 12/1/2017 Tên sản phẩm Số lượng [kg] Giá sản phẩm [$/tấn] Thành tiền [$] Styren 1388,8875 1150 1597,22 II TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO THIẾT BỊ PHẢN ỨNG POLYME - Hỗn hợp nguyên liệu đầu vào thiết bị phản ứng có nhiệt độ 30oC - Phản ứng tỏa nhiệt với hiệu ứng nhiệt – 80 kJ/mol - Nhiệt độ hỗn hợp sản phẩm đầu là: 90oC Dùng dòng nước tản nhiệt cho phản ứng: - Nhiệt độ đầu vào nước: 20oC 31 - Nhiệt độ đầu nước: 80oC Ta tiến hành xác định cân nhiệt cho thiết bị phản ứng mẻ sản xuất Nhiệt dung riêng hỗn hợp dung dịch xác định theo công thức: Chh = a1.C1 + a2.C2 + a3.C3 + Trong đó: C1,C2 ,C3 – Nhiệt dung riêng cấu tử, kJ/kg.độ a1, a2 ,a3 – Thành phần cấu tử, phần khối lượng, Xét cho sản phẩm: Ta tính được: Nhiệt dung riêng cấu tử: Nhiệt dung riêng styrene tính theo cơng thức: M.c = n1.c1 + n2.c2 + n3.c3 + n4.c4 …… Trong đó: M khối lượng phân tử C nhiệt dung riêng cấu tử cấu N hệ số cấu tử Với Styren thay vào ta được: CStyren = 2284,62 J/kg.độ CH2O = 4180 J/kg.độ Do đó: Chh = 0.5055.2284,62 + 0.4945.4180 = 3221,883 J/Kg.độ Tính tốn nhiệt tiêu hao để đun nóng hỗn hợp từ nhiệt độ đầu 30 °C lên nhiệt độ trùng hợp 80 °C Q1 = G1.Chh.(tc – td) , [J] G – Khối lượng hỗn hợp phản ứng (xét cho sản phẩm) G = 1820 [kg] 32 td, tc – Nhiệt độ đầu nhiệt độ cuối hỗn hợp, Chh – Nhiệt dung riêng hỗn hợp, Chh = 3221,883 [J/kg.độ] Từ ta có: Q1 = 1820 3221,883.(90 – 30) = 351,83.103 [kJ] Phản ứng tỏa nhiệt với hiệu ứng nhiệt – 80 kJ/mol, nhiệt phản ứng tỏa là: Qpư = ∆H.NStyre , J Lượng Styren tham gia phản ứng sản phẩm là: [kg] Số mol Styren cần dùng cho mẻ sản phẩm là: [kmol] Vậy nhiệt lượng phản ứng tỏa là: Qpư = ∆H.Nstyren = 80 8,846 = 707,69.103 [kJ] Tính nhiệt lượng nước cần thiết để trì nhiệt độ thiết bị phản ứng Theo định luật cân lượng, ta có phương trình cân sau: Q = Q vào Xem khơng có mát nhiệt mơi trường xung quanh nhiệt lượng mà nước nhận cần thiết để trì nhiệt độ cảu thiết bị phản ứng là: QNước = GNước.CNước(tc-td) = 707,69.103 [kJ] Trong đó: Gn – Lượng nước dùng sản phẩm , kg Cn – Nhiệt dung riêng nước, Cn = 4180 J/kg.độ tnc, tnd – Nhiệt độ cuối nhiệt độ đầu nước làm mát, °C Lượng nước làm mát mẻ là: 2821,73 [kg] Bảng kết 33 Thời gian cho mẻ phản ứng 360 phút Chi phí cho sản phẩm 1597,22 Lưu lượng nước tải nhiệt 2821,73 [kg] KẾT LUẬN Cùng với việc phát triển công nghiệp dầu mỏ khí thiên nhiên, sản phẩm hóa chất hữu đạt phát triển nhảy vọt nhờ kết hợp (danh từ thông dụng tích hợp – intergration) nhanh chóng với cơng nghệ lọc dầu Sản phẩm hóa học từ dầu mỏ mở ngành mới: ngành hóa dầu Trong đó, nhựa tổng hợp sản phẩm có sản lượng lớn giá trị cao Qua đồ án em tìm hiểu nhựa PS, nắm sơ đồ công nghệ, ứng dụng tính chất PS Đưa công nghệ sản xuất PS, phương pháp sản xuất PS từ Styren, Hiểu phương pháp trình tự sản xuất PS, đánh giá ưu nhược điểm công nghệ, ánh hưởng điều kiện phản ứng đến chất lượng sản phẩm…và tính tốn số thơng số thiết bị phản ứng sản xuất PS Để từ tiền đề, sở để áp dụng vào nghiên cứu sau Trong trình tìm hiểu đồ án em tìm thêm thơng số để tính tốn , nhằm 34 cho đồ án thiết thực Đồ án nhiều thiếu sót mong Cơ bạn đóng góp TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Thanh Huyền, Nguyễn Hồng Liên, Công nghệ tổng hợp hữu hóa dầu, NXB KHKT, 2006 TS.Nguyễn Hồng Liên - Bài giảng Công nghệ Tổng Hợp hợp chất trung gian www.hoahocngaynay.com/vi/nghien-cuu-giang-day-nha-truong/612-benzen.html Giáo trình Hố học hữu - Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất,Hà Nội,2013 Sổ tay tra cứu hóa lý, phần số nhiệt động học Bài giảng cơng nghệ hóa dầu chế biến polymer – TS Nguyễn Thị Linh – Trường đại học Mỏ Địa Chất Hà Nôi Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa học – Tập Một số đồ án liên quan 35 ... kiện công nghệ Nhiệt độ: 150oC Giai đoạn 1: Hiệu suất khoảng 30-40% Giai đoạn 2: Tổng hiệu suất khoảng 90% Thời gian phản ứng: Vài 2.4 Nhận xét Công nghệ công nghệ sản suất GPPS HIPS, công nghệ. .. 90-130 Khí 6-8 ( Liên tục) Phần 2: Các công nghệ sản xuất polystyrene Công nghệ sản xuất EFS ABB Lummus Global/BP Chemical 1.1 Sơ đồ công nghệ 21 Sơ đồ công nghệ sản xuất EPS ABB Lummus Global/BP... máy sử dụng cơng nghệ Pháp, Đức Trung Quốc với tổng công suát khoảng 200000 tấn/năm Công nghệ sản xuất GPPS HIPS 2.1 Sơ đồ công nghệ Lummus Global/BP chemical 23 Sơ đồ công nghệ sản xuất GPPS