Các sản phẩm đi từ phân đoạn C5 của quá trình steam cracking và cacking xúc tác có ứng dụng quan trọng đó là diolefin (đặc biệt là isopren) và olefin( các isoamylen). Ứng dụng quan trọng nhất trong phân đoạn này là diolefin đặc biệt là isopren. Isopren(2methyl1,3butadiene) là một hóa chất hàng hoá quan trọng với nhu cầu hàng năm trên một triệu tấn mỗi năm. Hầu hết isoprene được tiêu thụ trong sản xuất cao su tổng hợp là polyisoprene qua trùng hợp isoprene, nó được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp và được ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Mặc dù phân đoạn này có hàm lượng C5 thu được không nhiều nhưng hàm lượng olefin và các hydrocacbon mạch nhánh có trị số octan cao hơn nhiều so với phân đoạn C4, nên chúng thường không được tách mà chưng cất với các hydrocacbon thơm để sử dụng pha trộn xăng. Olefin có nhiều ứng dụng nhất trong phân đoạn này là các isoamylen, đặc biệt là 2metyl buten được dùng để sản xuất isopren bằng phương pháp dehydro hóa và sản xuất tertamyl metyl ete (TAME) bằng phương pháp ete hóa.Cùng với MTBE được sử dụng phổ biến, TAME là hợp chất oxi được sử dụng nhiều để pha vào xăng hiện nay. Đây là hợp chất oxi có những tính chất nổi bật như: có trị số octan cao, độ bay hơi thấp, bền oxi hoá, có những tính chất tương thích tốt với xăng,.. và đặc biệt là không gây ô nhiễm môi trường
Các sản phẩm từ phân đoạn C5 trình steam cracking cacking xúc tác có ứng dụng quan trọng diolefin (đặc biệt isopren) olefin( isoamylen) Ứng dụng quan trọng phân đoạn diolefin đặc biệt isopren Isopren(2-methyl-1,3-butadiene) hóa chất hàng hố quan trọng với nhu cầu hàng năm triệu năm Hầu hết isoprene tiêu thụ sản xuất cao su tổng hợp polyisoprene qua trùng hợp isoprene, sử dụng nhiều ngành công nghiệp ứng dụng rộng rãi đời sống Mặc dù phân đoạn có hàm lượng C5 thu khơng nhiều hàm lượng olefin hydrocacbon mạch nhánh có trị số octan cao nhiều so với phân đoạn C4, nên chúng thường không tách mà chưng cất với hydrocacbon thơm để sử dụng pha trộn xăng Olefin có nhiều ứng dụng phân đoạn isoamylen, đặc biệt 2-metyl buten dùng để sản xuất isopren phương pháp dehydro hóa sản xuất tert-amyl metyl ete (TAME) phương pháp ete hóa.Cùng với MTBE sử dụng phổ biến, TAME hợp chất oxi sử dụng nhiều để pha vào xăng Đây hợp chất oxi có tính chất bật như: có trị số octan cao, độ bay thấp, bền oxi hố, có tính chất tương thích tốt với xăng, đặc biệt khơng gây ô nhiễm môi trường CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT Quá trình tách isoprene từ phân đoạn C5 trình steam cracking Thành phần C5 cho bảng Hydrocacbon C4 – Nguồn Cracking Hơi nước 1,0 Cracking xúc tác 2,0 N- pnetan 26,0 5,5 Isopentan 24,0 31,5 n- penten 4,5 22,5 Metylbuten 12,0 37,5 Cyclopenten 1,5 - Isopren 13,5 - Pentadien (piperylen) 9,0 - Cyclopentadien 7,5 - C6 – 1,0 1,0 Tổng 100,0 100,0 Mặc dù hàm lượng thu isopren từ phân đoạn C5 khơng nhiều q trình thích hợp để sản xuất Điolefin (đặc biệt isopren) Để tách isopren phân đoạn C5 cần áp dụng phương pháp tách phức tạp phân đoạn C5 isopren có nhiệt độ sơi gần Phương pháp tốt để tách isopren khỏi phân đoạn phương pháp chưng trích ly, dung mơi chọn giống trình sản xuất butadien Acetonitril ( ARCO ,Exxon, Janpan Synthetic Rubber, Nippon Pertrochemical, Shell), N- methylpyrroli (BASF), dimetyl focmamit (Nipp Zeon) Các dung mơi làm thay đổi độ bay tương đối cấu tử, làm cho việc phân tách chất dễ dàng so với phương pháp chưng cất thông thường Điều trình bày rõ ràng bảng : Hydrocacbon Tos(oC) Độ bay tương đối Khơng có Trong dung môi 30 dung môi 1,16 DMF 2,35 2-metyl 1-buten 31,2 1,11 2,05 Isopren 34,1 1,00 1,00 n-penten 36,1 0,94 3,6 trans –penten 36,4 0,93 2,0 cis –penten 36,9 0,92 1,9 2-metyl 2-buten 38,6 0,86 1,65 Cyclobentadien 41,0 0,82 0,55 Trans piperylen 42 0,76 0,75 1-penten Một số cấu tử phân đoạn C5 tạo hỗn hợp đẳng phí có nhiệt độ sơi gần nhiệt độ sơi isopren , ví dụ piperylen tạo hỗn hợp đẳng phí với n- pentan (35,3 oC), với 2-metyl 2- buten (38oC), với cis-2- penten (36,9oC) Dicyclopentadien hình thành có nhiệt độ sơi 170oC áp suất khí quyển, tách khỏi hỗn hợp C5, q trình depolyme hóa xảy nhệt độ Chỉ cần dùng chưng cất đơn giản cần thu sản phẩm khơng có độ tinh khiết cao,giàu cyclopentadien, piperyden, isopren Tỷ lệ dung môi dung dịch đầu vào 5-6 với có mặt chất ức chế 5-10% nước trường hợp sử dụng dung môi acetonitril, n-metylpyridon, để tăng độ chọn lọc q trình Nếu sử dụng dung mơi dimetylformamit mơi trường phản ứng phải khan để tránh phản ứng dimetylformamit bị hydrat tạo thành formic dimetylamin Công nghệ xản xuất isopren từ phân đoạn C5 q trình Cracking nước sử dụng dung mơi N-Metylpyrolidon Công nghệ BASF bao gồm giai đoạn sau: - Giai đoạn : Dime hóa 90% xyclopentadien, giai đoạn 4% isopren nguyên liệu ban đầu bị polyme hóa - Giai đoạn : Trích ly diolefin acetylen cách tiếp xúc lỏng /lỏng, phần rafinat bao gồm pentan, penten, dicyclopentadien thu đỉnh tháp - Giai đoạn : Chưng cất phần trích hỗn hợp parafin, olefin dư (đặc biệt 2-metyl-2-buten) lượng nhỏ isopren thu đỉnh tháp chưng cất Hỗn hợp hydrocacbon đưa đến tháp tách butan, tháp tách sản phẩm nhẹ, đỉnh tháp thu sản phẩm nhẹ bao gồm C4, 1,4-pentadien Hỗn hợp olefin, parafin lại đưa trở lại tháp trích ly, tiếp tục lại q trình trích ly Phần nặng thu đáy tháp chưng cất đưa sang tháp stripping để thu hồi dung môi tuần hồn trở lại tháp trích ly Ở tháp stripping thu isopren, cyclopenten, xyclopentadien dư, piperylen, dẫn xuất acetylen lượng nước dư đua sang tháp hấp thụ - Giai đoạn : Hấp thụ áp suất thường với dung môi N-metylpyrolidon, isopen số sản phẩm butyl không bị hấp thụ tách đỉnh tháp Phần đáy xuống tháp chưng cất phần trích để thu sản phẩm nhẹ quay trở lại tháp hấp thụ dung môi dưa sang tháp stripping, sản phẩm piperylen, dẫn xuất acetylen thu tháp stripping, đáy tháp dung mơi tuần hồn tháp hấp thụ - Giai đoạn : Tinh chế phần giàu isopren thu từ đỉnh tháp hấp thụ tháp chưng chất tách sản phẩm nhẹ chưng cất tách sản phẩm nặng Tháp thứ tách 2-butyl đỉnh tháp, tháp thứ tách sản phẩm cyclopentadien, clyclopenten, vết piperylen đáy Isopren tinh khiết thu đỉnh tháp chưng cất Phương pháp trích ly phân đoạn C5 trình Cracking nước thu isopren có cơng nghệ thu hồi, phân tách tinh chế sản phẩm phức tạp, phương pháp áp dụng sản xuất công nghiệp Công nghệ BASF sản xuất isopren từ phân đoạn C5 trình cracking sử dụng dung mơi Nmetylpyrolidon trình bày hình sau 2.2 NÂNG CẤP OLEFIN PHÂN ĐOẠN C5 Các olefin phân đoạn C5 có ứng dụng olefin phân đoạn c4 Oleefin có nhiều ứng dụng phân đoạn isoamylen, đặc biệt 2-metyl buten dùng để sản xuất isopren phương pháp dehydro hóa sản xuất Tert-Amyl metyl ete (TAME) phương pháp ete hóa TAME sử dụng cấu tử làm tăng số octan xăng Bằng phản ứng cracking, TAME sử dụng để tạo isoamylen Đây phương pháp để tách 2-metyl buten kinh tế với phương pháp tách trích ly trực tiếp từ hỗn hợp C5 Cơng nghệ ete hóa phân đoạn C5 IFP trình bày sơ đồ sau: - Phản ứng toả nhiệt - Xúc tác axit rắn nhựa trao đổi cation - Pha lỏng - Tỉ lệ metanol/isoamylen = 1,1/1,5 - 70-100Oc - Độ chuyển hoá = 70% - 0,8-1,5 Mpa - Độ chọn lọc 95% Sơ đồ chia làm hai q trình: q trình ete hóa tạo TAME trình cracking TAME thu 2metyl butane: Quá trình ete hóa: Nguyên liệu C5 trước đưa vào thiết bị ete hóa phải hydro hóa chọn lọc trước để tách diolefin Phản ứng ete hóa tiến hành haitháp thiết bị phản ứng nối tiếp nhằm mục đích cho phản ứng thực cách liên tục Thiết bị thứ có dịng ngun liệu vào từ đáy tháp, có phận làm lạnh ngồi, tuần hồn phần mơi trường phản ứng để điều khiển nhiệt độ phản ứng Thiết bị phản ứng thứ hai thiết bị thứ hai thiết bị lớp xúc tác cố định với dòng nguyên liệu vào từ đỉnh tháp Sản phẩm thu hỗn hợp C6, metanol TAME dẫn vào tháp tách C5, xảy trình chưng cất đẳng phí để tách metanol chưa phản ứng đỉnh tháp, đáy TAME Sản phẩm đỉnh rửa nước, thu phần TAME cịn sót lại Hỗn hợp nước/metanol chưng để thu hồi metanol đỉnh Metanol lúc trạng thái qua thiết bị làm lạnh bể lắng để tuần hoàn tháp ete hóa TAME đưa vào tháp cracking Quá trình cracking: TAME trước đưa vào thiết bị cracking đưa qua thiết bị gia nhiệt, phản ứng cracking xảy pha khí nhiệt độ 150-300 0C, áp suất thấp tốt phải đủ để thu isoamylen pha lỏng cách làm lạnh với nước Để tránh phản ứng phụ dehydrat hóa, q trình thường tiến hành với có mặt nước với tỷ lệ H 2O/TAME đầu vào thiết bị cracking 5/1 Tại tháp cracking ta thu 2-metyl buten đáy tháp, sau dẫn qua tháp chưng cất để tách dimetyl ete, sản phẩm nhẹ sản phẩm nặng Tại đỉnh tháp cracking metanol dẫn tới tháp tách metaol nước nhằm tuần hoàn metanol lại tháp ete hóa CHƯƠNG III: SO SÁNH, ĐÁNH Cơng nghệ BASF Ưu điểm - Sử dụng dung môi N- Nhược điểm -Tốn dung môi metylpirolidon nên độ chọn -Không kinh tế lọc cao không tạo hỗn hợp đẳng phí với hydrocacbon phân đoạn xử lý -Nhiều giai đoạn phức tạp IFP -Tách hóa phẩm kinh tế -Độ chọn lọc cao 95% Các sản phẩm từ phân đoạn C5 trình steam cracking cacking xúc tác có ứng dụng quan trọng diolefin (đặc biệt isopren) olefin( isoamylen) Ứng dụng quan trọng phân đoạn diolefin đặc biệt isopren Isopren(2-methyl-1,3-butadiene) hóa chất hàng hoá quan trọng với nhu cầu hàng năm triệu năm Hầu hết isoprene tiêu thụ sản xuất cao su tổng hợp polyisoprene qua trùng hợp isoprene, sử dụng nhiều ngành công nghiệp ứng dụng rộng rãi đời sống Mặc dù phân đoạn có hàm lượng C5 thu không nhiều hàm lượng olefin hydrocacbon mạch nhánh có trị số octan cao nhiều so với phân đoạn C4, nên chúng thường không tách mà chưng cất với hydrocacbon thơm để sử dụng pha trộn xăng Olefin có nhiều ứng dụng phân đoạn isoamylen, đặc biệt 2-metyl buten dùng để sản xuất isopren phương pháp dehydro hóa sản xuất tert-amyl metyl ete (TAME) phương pháp ete hóa.Cùng với MTBE sử dụng phổ biến, TAME hợp chất oxi sử dụng nhiều để pha vào xăng Đây hợp chất oxi có tính chất bật như: có trị số octan cao, độ bay thấp, bền oxi hố, có tính chất tương thích tốt với xăng, đặc biệt không gây ô nhiễm môi trường CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT Quá trình tách isoprene từ phân đoạn C5 trình steam cracking Thành phần C5 cho bảng Hydrocacbon C4 – Nguồn Cracking Hơi nước 1,0 Cracking xúc tác 2,0 N- pnetan 26,0 5,5 Isopentan 24,0 31,5 n- penten 4,5 22,5 Metylbuten 12,0 37,5 Cyclopenten 1,5 - Isopren 13,5 - Pentadien (piperylen) 9,0 - Cyclopentadien 7,5 - C6 – 1,0 1,0 Tổng 100,0 100,0 Mặc dù hàm lượng thu isopren từ phân đoạn C5 không nhiều q trình thích hợp để sản xuất Điolefin (đặc biệt isopren) Để tách isopren phân đoạn C5 cần áp dụng phương pháp tách phức tạp phân đoạn C5 isopren có nhiệt độ sôi gần Phương pháp tốt để tách isopren khỏi phân đoạn phương pháp chưng trích ly, dung mơi chọn giống q trình sản xuất butadien Acetonitril ( ARCO ,Exxon, Janpan Synthetic Rubber, Nippon Pertrochemical, Shell), N- methylpyrroli (BASF), dimetyl focmamit (Nipp Zeon) Các dung mơi làm thay đổi độ bay tương đối cấu tử, làm cho việc phân tách chất dễ dàng so với phương pháp chưng cất thơng thường Điều trình bày rõ ràng bảng : Hydrocacbon Tos(oC) Độ bay tương đối Khơng có Trong dung mơi 30 dung môi 1,16 DMF 2,35 2-metyl 1-buten 31,2 1,11 2,05 Isopren 34,1 1,00 1,00 n-penten 36,1 0,94 3,6 trans –penten 36,4 0,93 2,0 cis –penten 36,9 0,92 1,9 2-metyl 2-buten 38,6 0,86 1,65 Cyclobentadien 41,0 0,82 0,55 Trans piperylen 42 0,76 0,75 1-penten Một số cấu tử phân đoạn C5 tạo hỗn hợp đẳng phí có nhiệt độ sơi gần nhiệt độ sơi isopren , ví dụ piperylen tạo hỗn hợp đẳng phí với n- pentan (35,3 oC), với 2-metyl 2- buten (38oC), với cis-2- penten (36,9oC) Dicyclopentadien hình thành có nhiệt độ sơi 170oC áp suất khí quyển, tách khỏi hỗn hợp C5, trình depolyme hóa xảy nhệt độ Chỉ cần dùng chưng cất đơn giản cần thu sản phẩm khơng có độ tinh khiết cao,giàu cyclopentadien, piperyden, isopren Tỷ lệ dung môi dung dịch đầu vào 5-6 với có mặt chất ức chế 5-10% nước trường hợp sử dụng dung môi acetonitril, n-metylpyridon, để tăng độ chọn lọc trình Nếu sử dụng dung mơi dimetylformamit mơi trường phản ứng phải khan để tránh phản ứng dimetylformamit bị hydrat tạo thành formic dimetylamin Công nghệ xản xuất isopren từ phân đoạn C5 trình Cracking nước sử dụng dung môi N-Metylpyrolidon Công nghệ BASF bao gồm giai đoạn sau: - Giai đoạn : Dime hóa 90% xyclopentadien, giai đoạn 4% isopren nguyên liệu ban đầu bị polyme hóa - Giai đoạn : Trích ly diolefin acetylen cách tiếp xúc lỏng /lỏng, phần rafinat bao gồm pentan, penten, dicyclopentadien thu đỉnh tháp - Giai đoạn : Chưng cất phần trích hỗn hợp parafin, olefin dư (đặc biệt 2-metyl-2-buten) lượng nhỏ isopren thu đỉnh tháp chưng cất Hỗn hợp hydrocacbon đưa đến tháp tách butan, tháp tách sản phẩm nhẹ, đỉnh tháp thu sản phẩm nhẹ bao gồm C4, 1,4-pentadien Hỗn hợp olefin, parafin cịn lại đưa trở lại tháp trích ly, tiếp tục lại q trình trích ly Phần nặng thu đáy tháp chưng cất đưa sang tháp stripping để thu hồi dung mơi tuần hồn trở lại tháp trích ly Ở tháp stripping thu isopren, cyclopenten, xyclopentadien dư, piperylen, dẫn xuất acetylen lượng nước dư đua sang tháp hấp thụ - Giai đoạn : Hấp thụ áp suất thường với dung môi N-metylpyrolidon, isopen số sản phẩm butyl không bị hấp thụ tách đỉnh tháp Phần đáy xuống tháp chưng cất phần trích để thu sản phẩm nhẹ quay trở lại tháp hấp thụ cịn dung mơi dưa sang tháp stripping, sản phẩm piperylen, dẫn xuất acetylen thu tháp stripping, đáy tháp dung môi tuần hoàn tháp hấp thụ - Giai đoạn : Tinh chế phần giàu isopren thu từ đỉnh tháp hấp thụ tháp chưng chất tách sản phẩm nhẹ chưng cất tách sản phẩm nặng Tháp thứ tách 2-butyl đỉnh tháp, tháp thứ tách Các sản phẩm từ phân đoạn C5 q trình steam cracking cacking xúc tác có ứng dụng quan trọng diolefin (đặc biệt isopren) olefin( isoamylen) Ứng dụng quan trọng phân đoạn diolefin đặc biệt isopren Isopren(2-methyl-1,3-butadiene) hóa chất hàng hố quan trọng với nhu cầu hàng năm triệu năm Hầu hết isoprene tiêu thụ sản xuất cao su tổng hợp polyisoprene qua trùng hợp isoprene, sử dụng nhiều ngành công nghiệp ứng dụng rộng rãi đời sống Mặc dù phân đoạn có hàm lượng C5 thu khơng nhiều hàm lượng olefin hydrocacbon mạch nhánh có trị số octan cao nhiều so với phân đoạn C4, nên chúng thường không tách mà chưng cất với hydrocacbon thơm để sử dụng pha trộn xăng Olefin có nhiều ứng dụng phân đoạn isoamylen, đặc biệt 2-metyl buten dùng để sản xuất isopren phương pháp dehydro hóa sản xuất tert-amyl metyl ete (TAME) phương pháp ete hóa.Cùng với MTBE sử dụng phổ biến, TAME hợp chất oxi sử dụng nhiều để pha vào xăng Đây hợp chất oxi có tính chất bật như: có trị số octan cao, độ bay thấp, bền oxi hố, có tính chất tương thích tốt với xăng, đặc biệt không gây ô nhiễm môi trường CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT Quá trình tách isoprene từ phân đoạn C5 trình steam cracking Thành phần C5 cho bảng Hydrocacbon C4 – Nguồn Cracking Hơi nước 1,0 Cracking xúc tác 2,0 N- pnetan 26,0 5,5 Isopentan 24,0 31,5 n- penten 4,5 22,5 Metylbuten 12,0 37,5 Cyclopenten 1,5 - Isopren 13,5 - Pentadien (piperylen) 9,0 - Cyclopentadien 7,5 - C6 – 1,0 1,0 Tổng 100,0 100,0 Mặc dù hàm lượng thu isopren từ phân đoạn C5 khơng nhiều q trình thích hợp để sản xuất Điolefin (đặc biệt isopren) Để tách isopren phân đoạn C5 cần áp dụng phương pháp tách phức tạp phân đoạn C5 isopren có nhiệt độ sơi gần Phương pháp tốt để tách isopren khỏi phân đoạn phương pháp chưng trích ly, dung mơi chọn giống trình sản xuất butadien Acetonitril ( ARCO ,Exxon, Janpan Synthetic Rubber, Nippon Pertrochemical, Shell), N- methylpyrroli (BASF), dimetyl focmamit (Nipp Zeon) Các dung môi làm thay đổi độ bay tương đối cấu tử, làm cho việc phân tách chất dễ dàng so với phương pháp chưng cất thông thường Điều trình bày rõ ràng bảng : Hydrocacbon Tos(oC) Độ bay tương đối Không có Trong dung mơi 30 dung mơi 1,16 DMF 2,35 2-metyl 1-buten 31,2 1,11 2,05 Isopren 34,1 1,00 1,00 n-penten 36,1 0,94 3,6 trans –penten 36,4 0,93 2,0 cis –penten 36,9 0,92 1,9 2-metyl 2-buten 38,6 0,86 1,65 Cyclobentadien 41,0 0,82 0,55 Trans piperylen 42 0,76 0,75 1-penten Một số cấu tử phân đoạn C5 tạo hỗn hợp đẳng phí có nhiệt độ sơi gần nhiệt độ sơi isopren , ví dụ piperylen tạo hỗn hợp đẳng phí với n- pentan (35,3 oC), với 2-metyl 2- buten (38oC), với cis-2- penten (36,9oC) Dicyclopentadien hình thành có nhiệt độ sơi 170oC áp suất khí quyển, tách khỏi hỗn hợp C5, q trình depolyme hóa xảy nhệt độ Chỉ cần dùng chưng cất đơn giản cần thu sản phẩm khơng có độ tinh khiết cao,giàu cyclopentadien, piperyden, isopren Tỷ lệ dung môi dung dịch đầu vào 5-6 với có mặt chất ức chế 5-10% nước trường hợp sử dụng dung môi acetonitril, n-metylpyridon, để tăng độ chọn lọc trình Nếu sử dụng dung mơi dimetylformamit mơi trường phản ứng phải khan để tránh phản ứng dimetylformamit bị hydrat tạo thành formic dimetylamin Công nghệ xản xuất isopren từ phân đoạn C5 trình Cracking nước sử dụng dung môi N-Metylpyrolidon Công nghệ BASF bao gồm giai đoạn sau: - Giai đoạn : Dime hóa 90% xyclopentadien, giai đoạn 4% isopren nguyên liệu ban đầu bị polyme hóa - Giai đoạn : Trích ly diolefin acetylen cách tiếp xúc lỏng /lỏng, phần rafinat bao gồm pentan, penten, dicyclopentadien thu đỉnh tháp - Giai đoạn : Chưng cất phần trích hỗn hợp parafin, olefin cịn dư (đặc biệt 2-metyl-2-buten) lượng nhỏ isopren thu đỉnh tháp chưng cất Hỗn hợp hydrocacbon đưa đến tháp tách butan, tháp tách sản phẩm nhẹ, đỉnh tháp thu sản phẩm nhẹ bao gồm C4, 1,4-pentadien Hỗn hợp olefin, parafin lại đưa trở lại tháp trích ly, tiếp tục lại q trình trích ly Phần nặng thu đáy tháp chưng cất đưa sang tháp stripping để thu hồi dung mơi tuần hồn trở lại tháp trích ly Ở tháp stripping thu isopren, cyclopenten, xyclopentadien dư, piperylen, dẫn xuất acetylen lượng nước dư đua sang tháp hấp thụ - Giai đoạn : Hấp thụ áp suất thường với dung môi N-metylpyrolidon, isopen số sản phẩm butyl không bị hấp thụ tách đỉnh tháp Phần đáy xuống tháp chưng cất phần trích để thu sản phẩm nhẹ quay trở lại tháp hấp thụ cịn dung mơi dưa sang tháp stripping, sản phẩm piperylen, dẫn xuất acetylen thu tháp stripping, đáy tháp dung mơi tuần hồn tháp hấp thụ - Giai đoạn : Tinh chế phần giàu isopren thu từ đỉnh tháp hấp thụ tháp chưng chất tách sản phẩm nhẹ chưng cất tách sản phẩm nặng Tháp thứ tách 2-butyl đỉnh tháp, tháp thứ tách sản phẩm cyclopentadien, clyclopenten, vết piperylen đáy Isopren tinh khiết thu đỉnh tháp chưng cất Phương pháp trích ly phân đoạn C5 trình Cracking nước thu isopren có cơng nghệ thu hồi, phân tách tinh chế sản phẩm phức tạp, phương pháp áp dụng sản xuất công nghiệp Công nghệ BASF sản xuất isopren từ phân đoạn C5 trình cracking sử dụng dung mơi Nmetylpyrolidon trình bày hình sau 2.2 NÂNG CẤP OLEFIN PHÂN ĐOẠN C5 Các olefin phân đoạn C5 có ứng dụng olefin phân đoạn c4 Oleefin có nhiều ứng dụng phân đoạn isoamylen, đặc biệt 2-metyl buten dùng để sản xuất isopren phương pháp dehydro hóa sản xuất Tert-Amyl metyl ete (TAME) phương pháp ete hóa TAME sử dụng cấu tử làm tăng số octan xăng Bằng phản ứng cracking, TAME sử dụng để tạo isoamylen Đây phương pháp để tách 2-metyl buten kinh tế với phương pháp tách trích ly trực tiếp từ hỗn hợp C5 Cơng nghệ ete hóa phân đoạn C5 IFP trình bày sơ đồ sau: - Phản ứng toả nhiệt - Xúc tác axit rắn nhựa trao đổi cation - Pha lỏng - Tỉ lệ metanol/isoamylen = 1,1/1,5 - 70-100Oc - Độ chuyển hoá = 70% - 0,8-1,5 Mpa - Độ chọn lọc 95% Sơ đồ chia làm hai q trình: q trình ete hóa tạo TAME trình cracking TAME thu 2metyl butane: Q trình ete hóa: Ngun liệu C5 trước đưa vào thiết bị ete hóa phải hydro hóa chọn lọc trước để tách diolefin Phản ứng ete hóa tiến hành haitháp thiết bị phản ứng nối tiếp nhằm mục đích cho phản ứng thực cách liên tục Thiết bị thứ có dịng ngun liệu vào từ đáy tháp, có phận làm lạnh ngồi, tuần hồn phần mơi trường phản ứng để điều khiển nhiệt độ phản ứng Thiết bị phản ứng thứ hai thiết bị thứ hai thiết bị lớp xúc tác cố định với dòng nguyên liệu vào từ đỉnh tháp Sản phẩm thu hỗn hợp C6, metanol TAME dẫn vào tháp tách C5, xảy trình chưng cất đẳng phí để tách metanol chưa phản ứng đỉnh tháp, đáy TAME Sản phẩm đỉnh rửa nước, thu phần TAME cịn sót lại Hỗn hợp nước/metanol chưng để thu hồi metanol đỉnh Metanol lúc trạng thái qua thiết bị làm lạnh bể lắng để tuần hồn tháp ete hóa TAME đưa vào tháp cracking Quá trình cracking: TAME trước đưa vào thiết bị cracking đưa qua thiết bị gia nhiệt, phản ứng cracking xảy pha khí nhiệt độ 150-300 0C, áp suất thấp tốt phải đủ để thu isoamylen pha lỏng cách làm lạnh với nước Để tránh phản ứng phụ dehydrat hóa, q trình thường tiến hành với có mặt nước với tỷ lệ H 2O/TAME đầu vào thiết bị cracking 5/1 Tại tháp cracking ta thu 2-metyl buten đáy tháp, sau dẫn qua tháp chưng cất để tách dimetyl ete, sản phẩm nhẹ sản phẩm nặng Tại đỉnh tháp cracking metanol dẫn tới tháp tách metaol nước nhằm tuần hồn metanol lại tháp ete hóa CHƯƠNG III: SO SÁNH, ĐÁNH Công nghệ BASF Ưu điểm - Sử dụng dung môi N- Nhược điểm -Tốn dung môi metylpirolidon nên độ chọn -Không kinh tế lọc cao không tạo hỗn hợp đẳng phí với hydrocacbon phân đoạn xử lý -Nhiều giai đoạn phức tạp IFP -Tách hóa phẩm kinh tế -Độ chọn lọc cao 95% Các sản phẩm từ phân đoạn C5 trình steam cracking cacking xúc tác có ứng dụng quan trọng diolefin (đặc biệt isopren) olefin( isoamylen) Ứng dụng quan trọng phân đoạn diolefin đặc biệt isopren Isopren(2-methyl-1,3-butadiene) hóa chất hàng hố quan trọng với nhu cầu hàng năm triệu năm Hầu hết isoprene tiêu thụ sản xuất cao su tổng hợp polyisoprene qua trùng hợp isoprene, sử dụng nhiều ngành công nghiệp ứng dụng rộng rãi đời sống Mặc dù phân đoạn có hàm lượng C5 thu không nhiều hàm lượng olefin hydrocacbon mạch nhánh có trị số octan cao nhiều so với phân đoạn C4, nên chúng thường không tách mà chưng cất với hydrocacbon thơm để sử dụng pha trộn xăng Olefin có nhiều ứng dụng phân đoạn isoamylen, đặc biệt 2-metyl buten dùng để sản xuất isopren phương pháp dehydro hóa sản xuất tert-amyl metyl ete (TAME) phương pháp ete hóa.Cùng với MTBE sử dụng phổ biến, TAME hợp chất oxi sử dụng nhiều để pha vào xăng Đây hợp chất oxi có tính chất bật như: có trị số octan cao, độ bay thấp, bền oxi hố, có tính chất tương thích tốt với xăng, đặc biệt không gây ô nhiễm môi trường CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT Quá trình tách isoprene từ phân đoạn C5 trình steam cracking Thành phần C5 cho bảng Hydrocacbon C4 – Nguồn Cracking Hơi nước 1,0 Cracking xúc tác 2,0 N- pnetan 26,0 5,5 Isopentan 24,0 31,5 n- penten 4,5 22,5 Metylbuten 12,0 37,5 Cyclopenten 1,5 - Isopren 13,5 - Pentadien (piperylen) 9,0 - Cyclopentadien 7,5 - C6 – 1,0 1,0 Tổng 100,0 100,0 Mặc dù hàm lượng thu isopren từ phân đoạn C5 không nhiều q trình thích hợp để sản xuất Điolefin (đặc biệt isopren) Để tách isopren phân đoạn C5 cần áp dụng phương pháp tách phức tạp phân đoạn C5 isopren có nhiệt độ sôi gần Phương pháp tốt để tách isopren khỏi phân đoạn phương pháp chưng trích ly, dung mơi chọn giống trình sản xuất butadien Acetonitril ( ARCO ,Exxon, Janpan Synthetic Rubber, Nippon Pertrochemical, Shell), N- methylpyrroli (BASF), dimetyl focmamit (Nipp Zeon) Các dung mơi làm thay đổi độ bay tương đối cấu tử, làm cho việc phân tách chất dễ dàng so với phương pháp chưng cất thông thường Điều trình bày rõ ràng bảng : Hydrocacbon Tos(oC) Độ bay tương đối Khơng có Trong dung môi 30 dung môi 1,16 DMF 2,35 2-metyl 1-buten 31,2 1,11 2,05 Isopren 34,1 1,00 1,00 n-penten 36,1 0,94 3,6 trans –penten 36,4 0,93 2,0 cis –penten 36,9 0,92 1,9 2-metyl 2-buten 38,6 0,86 1,65 Cyclobentadien 41,0 0,82 0,55 Trans piperylen 42 0,76 0,75 1-penten Một số cấu tử phân đoạn C5 tạo hỗn hợp đẳng phí có nhiệt độ sơi gần nhiệt độ sơi isopren , ví dụ piperylen tạo hỗn hợp đẳng phí với n- pentan (35,3 oC), với 2-metyl 2- buten (38oC), với cis-2- penten (36,9oC) Dicyclopentadien hình thành có nhiệt độ sơi 170oC áp suất khí quyển, tách khỏi hỗn hợp C5, trình depolyme hóa xảy nhệt độ Chỉ cần dùng chưng cất đơn giản cần thu sản phẩm khơng có độ tinh khiết cao,giàu cyclopentadien, piperyden, isopren Tỷ lệ dung môi dung dịch đầu vào 5-6 với có mặt chất ức chế 5-10% nước trường hợp sử dụng dung môi acetonitril, n-metylpyridon, để tăng độ chọn lọc q trình Nếu sử dụng dung mơi dimetylformamit mơi trường phản ứng phải khan để tránh phản ứng dimetylformamit bị hydrat tạo thành formic dimetylamin Công nghệ xản xuất isopren từ phân đoạn C5 trình Cracking nước sử dụng dung mơi N-Metylpyrolidon Cơng nghệ BASF bao gồm giai đoạn sau: - Giai đoạn : Dime hóa 90% xyclopentadien, giai đoạn 4% isopren nguyên liệu ban đầu bị polyme hóa - Giai đoạn : Trích ly diolefin acetylen cách tiếp xúc lỏng /lỏng, phần rafinat bao gồm pentan, penten, dicyclopentadien thu đỉnh tháp - Giai đoạn : Chưng cất phần trích hỗn hợp parafin, olefin dư (đặc biệt 2-metyl-2-buten) lượng nhỏ isopren thu đỉnh tháp chưng cất Hỗn hợp hydrocacbon đưa đến tháp tách butan, tháp tách sản phẩm nhẹ, đỉnh tháp thu sản phẩm nhẹ bao gồm C4, 1,4-pentadien Hỗn hợp olefin, parafin lại đưa trở lại tháp trích ly, tiếp tục lại q trình trích ly Phần nặng thu đáy tháp chưng cất đưa sang tháp stripping để thu hồi dung môi tuần hồn trở lại tháp trích ly Ở tháp stripping thu isopren, cyclopenten, xyclopentadien dư, piperylen, dẫn xuất acetylen lượng nước dư đua sang tháp hấp thụ - Giai đoạn : Hấp thụ áp suất thường với dung môi N-metylpyrolidon, isopen số sản phẩm butyl không bị hấp thụ tách đỉnh tháp Phần đáy xuống tháp chưng cất phần trích để thu sản phẩm nhẹ quay trở lại tháp hấp thụ dung môi dưa sang tháp stripping, sản phẩm piperylen, dẫn xuất acetylen thu tháp stripping, đáy tháp dung mơi tuần hồn tháp hấp thụ - Giai đoạn : Tinh chế phần giàu isopren thu từ đỉnh tháp hấp thụ tháp chưng chất tách sản phẩm nhẹ chưng cất tách sản phẩm nặng Tháp thứ tách 2-butyl đỉnh tháp, tháp thứ tách sản phẩm cyclopentadien, clyclopenten, vết piperylen đáy Isopren tinh khiết thu đỉnh tháp chưng cất Phương pháp trích ly phân đoạn C5 q trình Cracking nước thu isopren có công nghệ thu hồi, phân tách tinh chế sản phẩm phức tạp, phương pháp áp dụng sản xuất công nghiệp Công nghệ BASF sản xuất isopren từ phân đoạn C5 trình cracking sử dụng dung mơi Nmetylpyrolidon trình bày hình sau 2.2 NÂNG CẤP OLEFIN PHÂN ĐOẠN C5 Các olefin phân đoạn C5 có ứng dụng olefin phân đoạn c4 Oleefin có nhiều ứng dụng phân đoạn isoamylen, đặc biệt 2-metyl buten dùng để sản xuất isopren phương pháp dehydro hóa sản xuất Tert-Amyl metyl ete (TAME) phương pháp ete hóa TAME sử dụng cấu tử làm tăng số octan xăng Bằng phản ứng cracking, TAME sử dụng để tạo isoamylen Đây phương pháp để tách 2-metyl buten kinh tế với phương pháp tách trích ly trực tiếp từ hỗn hợp C5 Cơng nghệ ete hóa phân đoạn C5 IFP trình bày sơ đồ sau: - Phản ứng toả nhiệt - Xúc tác axit rắn nhựa trao đổi cation - Pha lỏng - Tỉ lệ metanol/isoamylen = 1,1/1,5 - 70-100Oc - Độ chuyển hoá = 70% - 0,8-1,5 Mpa - Độ chọn lọc 95% Sơ đồ chia làm hai q trình: q trình ete hóa tạo TAME q trình cracking TAME thu 2metyl butane: Quá trình ete hóa: Nguyên liệu C5 trước đưa vào thiết bị ete hóa phải hydro hóa chọn lọc trước để tách diolefin Phản ứng ete hóa tiến hành haitháp thiết bị phản ứng nối tiếp nhằm mục đích cho phản ứng thực cách liên tục Thiết bị thứ có dịng ngun liệu vào từ đáy tháp, có phận làm lạnh ngồi, tuần hồn phần mơi trường phản ứng để điều khiển nhiệt độ phản ứng Thiết bị phản ứng thứ hai thiết bị thứ hai thiết bị lớp xúc tác cố định với dòng nguyên liệu vào từ đỉnh tháp Sản phẩm thu hỗn hợp C6, metanol TAME dẫn vào tháp tách C5, xảy trình chưng cất đẳng phí để tách metanol chưa phản ứng đỉnh tháp, đáy TAME Sản phẩm đỉnh rửa nước, thu phần TAME cịn sót lại Hỗn hợp nước/metanol chưng để thu hồi metanol đỉnh Metanol lúc trạng thái qua thiết bị làm lạnh bể lắng để tuần hoàn tháp ete hóa TAME đưa vào tháp cracking Quá trình cracking: TAME trước đưa vào thiết bị cracking đưa qua thiết bị gia nhiệt, phản ứng cracking xảy pha khí nhiệt độ 150-300 0C, áp suất thấp tốt phải đủ để thu isoamylen pha lỏng cách làm lạnh với nước Để tránh phản ứng phụ dehydrat hóa, trình thường tiến hành với có mặt nước với tỷ lệ H 2O/TAME đầu vào thiết bị cracking 5/1 Tại tháp cracking ta thu 2-metyl buten đáy tháp, sau dẫn qua tháp chưng cất để tách dimetyl ete, sản phẩm nhẹ sản phẩm nặng Tại đỉnh tháp cracking metanol dẫn tới tháp tách metaol nước nhằm tuần hoàn metanol lại tháp ete hóa CHƯƠNG III: SO SÁNH, ĐÁNH Cơng nghệ BASF Ưu điểm - Sử dụng dung môi N- Nhược điểm -Tốn dung môi metylpirolidon nên độ chọn -Không kinh tế lọc cao không tạo hỗn hợp đẳng phí với hydrocacbon phân đoạn xử lý -Nhiều giai đoạn phức tạp IFP -Tách hóa phẩm kinh tế -Độ chọn lọc cao 95% ... đoạn C5 q trình Cracking nước thu isopren có cơng nghệ thu hồi, phân tách tinh chế sản phẩm phức tạp, phương pháp áp dụng sản xuất công nghiệp Công nghệ BASF sản xuất isopren từ phân đoạn C5 q... đoạn C5 q trình Cracking nước thu isopren có cơng nghệ thu hồi, phân tách tinh chế sản phẩm phức tạp, phương pháp áp dụng sản xuất công nghiệp Công nghệ BASF sản xuất isopren từ phân đoạn C5 trình... đoạn C5 q trình Cracking nước thu isopren có cơng nghệ thu hồi, phân tách tinh chế sản phẩm phức tạp, phương pháp áp dụng sản xuất công nghiệp Công nghệ BASF sản xuất isopren từ phân đoạn C5 q