Thiết kế sản xuất cumenen

Phần I Tổng Quan I.Cumen: I.1 Khái quát Cumen Cơng thức phân tử C9H12 Cumen gọi 1- metyletyl benzen Isopropyl benzen hay 2- phenyl propan, hydrocacbon thơm dẫn xuất benzen, có tính chất hóa lý đặc trưng I.1.1 Tính chất Vật lý Cumen nhiệt độ thường chất lỏng không màu, dễ bắt lửa, có mùi gần giống xăng khơng hòa tan nước tan dung môi hữu hexan, dietyl ete, tetraclorua cacbon Tính chất vật lý cumen thể qua bảng sau : Bảng Một số đặc trưng vật lý Cumen so với Hydrocacbon thơm khác Thông số Khối lượng phân tử Tỷ trọng 20oC Nhiệt nóng chảy Đơn vị Benzen Toluen o-Xylen p-Xylen m-Xylen Etyl Benzen Cumen đvC 78,11 92,13 106,16 106,16 106,16 106,17 120,19 0,879 0,867 0,876 0,860 0,857 0,867 0,860 5,53 -94,99 -25,20 -48,00 -13,30 -94,90 -96,00 80,1 110,6 144,4 139,0 138,4 136,2 152,6 o C o C Nhiệt độ sôi Dưới hạn nổ Dưới Trên Nhiệt độ chớp cháy Giới hạn tiếp xúc (ppm; giờ) % thể tích 1,4 7,1 1,3 6,8 1,1 6,4 1,1 6,4 1,1 6,6 0,99 6,7 1,1 8,0 -11,1 4.4 17,2 25 25 15 40,6 (cốc hở) 5;8 50;8 100;8 100;8 100;8 100;8 25;8 o C Từ bảng số liệu ta thấy cumen khó cháy hydrocacbon thơm khác song giới hạn cháy lại cao nên bảo quản khó khăn phức tạp Ngoài cumen độc so với chất khác (chỉ benzen) nên phải đảm bảo an tồn q trình sử dụng, sản xuất I.1.2 Tính chất Hóa học Cumen có đầy đủ tính chất vòng benzen gốc alkyl: a.Phản ứng : -Phản ứng halogen :   Phản ứng với Br2 khan, xúc tác Fe có to cho nhiều sản phẩm khác với nguyên tử Br vào nhân benzen Phản ứng với Br2 với chiếu sáng ngun tử Br vào nhóm alkyl -Phản ứng nitro với xúc tác H2SO4 , có to -Phản ứng Sunfua hóa b.Phản ứng cộng : Phản ứng cộng H2 , xúc tác Ni có to , áp suất 10at c.Phản ứng oxy hóa : -Khi đun nóng làm màu thuốc tím KMnO4 -Cumen phản ứng với Oxy khơng khí nhiệt độ cao tạo thành cumen hydroperoxit (tiến hành pha lỏng không cần xúc tác) C6H5- CH(CH3)2 + O2→ C6H5-C(CH3)2OOH Nếu xúc tác axit H2SO4 lỗng peroxit phản ứng với axit cho phenol axeton C6H5-C(CH3)2OOH → C6H5OH + CH3COCH3 I.1.3 Ảnh hưởng Cumen sức khỏe người Theo quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ Cumen hóa chất có độc tính thấp Độc tính đánh giá 11 thang điểm 100 với 100 độc tố cao Đánh giá chủ yếu dựa hai yếu tố : hàm lượng tối thiểu hóa chất ảnh hưởng đến sức khỏe đánh giá dựa triệu chứng đau đầu, đỏ mặt, chóng mặt, Khi tiếp xúc với da, cumen gây kích ứng cho da, mẩn đỏ, trình tiếp xúc kéo dài gây ảnh hưởng đến gan, phổi, thận Khi hít phải ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương gây triệu chứng chóng mặt, buồn ngủ, chí gây bất tỉnh Khi nuốt phải gây triệu chứng ho, đau họng, đau bụng, ói mửa, chí gây tử vong I.1.4 Ứng dụng Cumen Khoảng 98% lượng cumen sản xuất giới dùng làm nguyên liệu nhà máy sản xuất phenol axeton • • • Cumen dùng để sản xuất α- metylstyren, α- metystyren hóa chất trung gian sử dụng sản xuất chất hóa dẻo, nhựa, làm gạch lát sàn nhà, chất kết dính số sản phẩm khác Cumen sử dụng làm dung môi, dùng loại sơn, keo xịt, men, thành phần động nhiên liệu có số octan cao Cumen sử dụng sản xuất sắt, cao su, thép bột giấy công nghệ liên quan đến q trình oxy hóa phenol I.1.2 Tính chất Hóa học Cumen có đầy đủ tính chất vòng benzen gốc alkyl: a.Phản ứng : -Phản ứng halogen :   Phản ứng với Br2 khan, xúc tác Fe có to cho nhiều sản phẩm khác với nguyên tử Br vào nhân benzen Phản ứng với Br2 với chiếu sáng nguyên tử Br vào nhóm alkyl -Phản ứng nitro với xúc tác H2SO4 , có to -Phản ứng Sunfua hóa b.Phản ứng cộng : Phản ứng cộng H2 , xúc tác Ni có to , áp suất 10at c.Phản ứng oxy hóa : -Khi đun nóng làm màu thuốc tím KMnO4 -Cumen phản ứng với Oxy khơng khí nhiệt độ cao tạo thành cumen hydroperoxit (tiến hành pha lỏng không cần xúc tác) C6H5- CH(CH3)2 + O2→ C6H5-C(CH3)2OOH Nếu xúc tác axit H2SO4 lỗng peroxit phản ứng với axit cho phenol axeton C6H5-C(CH3)2OOH → C6H5OH + CH3COCH3 I.1.3 Ảnh hưởng Cumen sức khỏe người Theo quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ Cumen hóa chất có độc tính thấp Độc tính đánh giá 11 thang điểm 100 với 100 độc tố cao Đánh giá chủ yếu dựa hai yếu tố : hàm lượng tối thiểu hóa chất ảnh hưởng đến sức khỏe đánh giá dựa triệu chứng đau đầu, đỏ mặt, chóng mặt, Khi tiếp xúc với da, cumen gây kích ứng cho da, mẩn đỏ, q trình tiếp xúc kéo dài gây ảnh hưởng đến gan, phổi, thận Khi hít phải ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương gây triệu chứng chóng mặt, buồn ngủ, chí gây bất tỉnh Khi nuốt phải gây triệu chứng ho, đau họng, đau bụng, ói mửa, chí gây tử vong I.1.4 Ứng dụng Cumen • • • • Khoảng 98% lượng cumen sản xuất giới dùng làm nguyên liệu nhà máy sản xuất phenol axeton Cumen dùng để sản xuất α- metylstyren, α- metystyren hóa chất trung gian sử dụng sản xuất chất hóa dẻo, nhựa, làm gạch lát sàn nhà, chất kết dính số sản phẩm khác Cumen sử dụng làm dung môi, dùng loại sơn, keo xịt, men, thành phần động nhiên liệu có số octan cao Cumen sử dụng sản xuất sắt, cao su, thép bột giấy công nghệ liên quan đến q trình oxy hóa phenol I.1.5 Các nguồn thải cumen • • • • • Cumen thải trình lọc dầu, trình đốt cháy sản phẩm dầu mỏ Từ q trình cơng nhiệp : cơng nghiệp hóa chất, cơng nhiệp sản xuất cao su, sản xuất giấy, sản xuất nhựa, sản xuất sơn, Từ sơn, vecni, khói thuốc lá, Trong hoạt động giao thơng, cumen tìm thấy khí thải động Một số sản phầm tiêu dùng nhựa cách điện, cao su trải sàn tường, đồ gỗ nội thất, sơn, keo xịt, I.1.6 Tồn chứa bảo quản cumen • • Cumen chứa thùng kín, để nơi khơ thống mát mẻ Tránh tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, tránh tiếp xúc với chất oxy hóa, tránh xa nguồn nhiệt, nguồn lửa Khi sử dụng cần trang bị dụng cụ bảo hộ kính, găng tay, áo chồng Rửa tay xà phòng sau sử dụng vận chuyển II Mơ Hysys Điều chế : từ khí thiên nhiên Propan dehydro hóa thành propylen sản phẩn Benzen lấy từ phân đoạn xăng refomat - Nhiệt độ pứ : 140 -260 độ C - Điều kiện áp suất :40 atm - CXT : axit photphoic Thông số kỹ thuật: Xây dựng q trình :  Khí thiên nhiên propan 25 độ C, Bar qua thiết bị gia nhiệt 875 độ C vào thiết bị Conversion Reactor Tại đây, từ đỉnh tháp dòng sản phẩm bao gồm ( Propan, H2 propylen qua thiết bị giảm nhiệt xuồng –100 độ qua thiết bị tách H2 bay lên 99% đỉnh tháp Ở đáy tháp tách H2 Dòng sản phẩm gồm propan propylen -100 độ tiếp tục di chuyển qua thiết bị gia nhiệt lên 40 độ C tháp tách propan propylen Tại Reboiler dòng propan hồi lưu tiếp tục pứ Tại Condensat , propylen độ tinh khiết 98%, 41,7 độ C qua thiết bị gia nhiệt lên đến 260 độ C qua thiết bị trộn với Benzen từ phân xưởng refomat vào thiết bị nén áp suất để đạt đến260 độ C, 40 atm vào thiết bị phản ứng Tại đỉnh đáy tháp phản ứng sản phẩm ( Cumene, Benzen C3 dư) vào thiết bị trộn vào tháp tách Sản phẩm benzen đỉnh hồi lưu thiết bị Phản ứng Tại đáy tháp, dòng sản phẩm Benzen Cumene qua bơm vào thiết bị tách distilation 99 đĩa Tại Condensat, benzene với độ tinh khiết đạt đến 99,69% Cunmene từ Reboiler sản xuất 99.9% độ tinh khiết    Giá Benzen trung bình trung năm 2017 : 700$/ Giá cumene trung bình trung năm 2016 : 770$/tấn Giá Propane trung bình trung năm 2017 : 1050$/ Tấn ... thải trình lọc dầu, trình đốt cháy sản phẩm dầu mỏ Từ q trình cơng nhiệp : cơng nghiệp hóa chất, cơng nhiệp sản xuất cao su, sản xuất giấy, sản xuất nhựa, sản xuất sơn, Từ sơn, vecni, khói thuốc... Khoảng 98% lượng cumen sản xuất giới dùng làm nguyên liệu nhà máy sản xuất phenol axeton Cumen dùng để sản xuất α- metylstyren, α- metystyren hóa chất trung gian sử dụng sản xuất chất hóa dẻo, nhựa,... Khoảng 98% lượng cumen sản xuất giới dùng làm nguyên liệu nhà máy sản xuất phenol axeton • • • Cumen dùng để sản xuất α- metylstyren, α- metystyren hóa chất trung gian sử dụng sản xuất chất hóa dẻo,