BÁO-CÁO-DỰ-ÁN-NHÓM-4-TIN-HỌC-CHUYÊN-NGÀNH-LỌC-HÓA-DẦU-Copy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC – HÓA DẦU - - TIN HỌC CHUN NGÀNH LỌC HĨA DẦU BÁO CÁO ĐỀ TÀI: MƠ PHỎNG Q TRÌNH SẢN XUẤT METHANOL TỪ KHÍ TỔNG HỢP GVHD: Thầy PHẠM TRUNG KIÊN SVTH: ●Nguyễn Văn Khiêm -1721010118- DCDKLD62 ●Bùi ta Trung Kiên -1721010112 - DCDKLD62 ●Chea Vannak -1721040116- DCDKLD62 ●Đoàn Tâm Anh -1721010047- DCDKLD62 Hà Nội, tháng 10 năm 2021 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT METHANOL 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Giới thiệu methanol .5 1.2.1 Cấu tạo đặc tính chung 1.2.2 Ứng dụng methanol .8 1.3 Q trình sản xuất methanol từ khí tổng hợp 1.3.1 Nguyên liệu 1.3.2 Quá trình phản ứng tổng hợp methanol 12 1.3.4 Thiết bị q trình 13 1.3.5 Thiết kế dịng q trình sản xuất methanol từ khí tổng hợp cho mơ 21 CHUƠNG II: .21 MÔ PHỎNG Q TRÌNH SẢN XUẤT METHANOL TỪ KHÍ TỔNG HỢP BẰNG PHẦN MỀM 22 2.1 Giới thiệu chung mô 22 2.1.1 Mơ – mục đích mơ 22 2.1.2 Vai trò mô 22 2.2 Phần mềm HYSYSv10 .24 2.3 Dữ liệu q trình sản xuất methanol từ khí tổng hợp 25 2.3.1 Các thông số đầu vào 26 2.3.2 Thông số hoạt động thiết bị theo thiết kế .27 2.4 Mô hysys với hệ nhiệt động khác 49 2.4.1 Hệ nhiệt động học Peng-Robinson (PR) .50 2.4.2 Hệ nhiệt động học SRK 56 2.4.3 Hệ nhiệt động học Sour PR 61 2.4.4 So sánh kết thu từ mô Hysys 66 2.5 Các vấn đề an toàn 66 KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển xã hội, nguồn nguyên liệu thiên nhiên không đủ để đáp ứng nhu cầu ngày cao người số lượng lẫn chất lượng Điều thúc nhà khoa học nghiên cứu phát triển loại vật liệu để đáp ứng yêu cầu người, loai vật liệu nhân tạo tổng hợp bắt đầu đời phát triển nhanh chóng Các loại vật liệu mang lại lợi ích to lớn cho người đa dang chủng loại chất lượng Metanol nguyên liệu dung mơi quan trọng cơng nghiệp hóa học Methanol coi nhiên liệu lý tưởng lĩnh vực lượng cháy hồn tồn khơng gây nhiễm Ngồi ra, methanol cịn sử dụng hỗn hợp với sản phẩm dầu mỏ để làm nhiên liệu, điều chế phẩm nhuộm dược phẩm, ứng dụng rộng rãi lĩnh vực y học Methanol sản xuất từ phương pháp khác Tuy nhiên, cơng nghiệp chế biến khí ngày phát triển, lượng khí tổng hợp sản xuất từ khí tự nhiên q trình chế biến dầu ngày nhiều hơn, nhiều công nghệ đời Do cơng nghiệp sản xuất methanol từ khí tổng hợp đà phát triển, với loại xúc tác có độ chọn lọc, độ chuyển hóa cao Trong giới hạn môn học chúng em “nghiên cứu qúa trình tổng hợp methanol từ khí tổng hợp sử dụng phần mềm mô Hysys để mơ q trình” Nội dung tập lớn gồm phần sau: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT METHANOL CHƯƠNG II: MƠ PHỎNG Q TRÌNH SẢN XUẤT METHANOL TỪ KHÍ TỔNG HỢP BẰNG PHẦN MỀM HYSYS Mục đích việc làm đề tài:  Nhằm giúp sinh viên tăng cường kỹ tự nghiên cứu, khả tổng hợp tài liệu  Củng cố kiến thức môn học, tăng khả đánh giá nhận định vấn đề nghiên cứu  Tăng kỹ thực hành tính tốn, mơ phần mềm vận dụng phối hợp kiến thức học Qua tổng hợp kiến thức học, tìm tịi học hỏi kiến thức Dưới phần trình bày đề tài, mong góp ý Thầy để nhóm em hồn thành đề tài cách hồn chỉnh CHƯƠNG I: TỔNG QUAN Q TRÌNH SẢN XUẤT METHANOL 1.1 Tính cấp thiết đề tài Sản xuất methanol sử dụng cách sau: 1.Sản xuất từ khí tổng hợp: �� +2�2 ↔ ��3OH 2.Sản xuất trực tiếp từ CO2 ��2 +3 �2 CH3OH + H2O 3.Từ khí tự nhiên CH4 +1/2 O2 ↔ CH3OH Hố chất cơng nghiệp methanol thành phần loạt loại sản phẩm như: chất dẻo, chất kết dính dung mơi, methanol loại nhiên liệu đầy hứa hẹn cho giao thông vận tải Trong giai đoạn 2004 – 2009, nhu cầu tiêu thụ CH3OH thị trường Việt Nam có tốc độ tăng trưởng cao, bình quân 41% / năm Dự kiến nhu cầu sử dụng methanol tăng thêm khoảng 10.000 đến 35.000 / năm Tuy nhiên công nghiệp, công nghệ sản xuất methanol chủ yếu từ khí tổng hợp (hỗn hợp CO, H2 lượng nhỏ CO2) Vì có nguồn ngun liệu đầu vào vô tận, giá rẻ (nước, CO2…), sản xuất kinh tế quốc nội nước, có điều kiện tiếp cận đến loại khí / than thiên nhiên…, có điều kiện sản xuất đủ nguồn sinh điện, tái tạo cho chất dẫn xuất điện nước chiết xuất CO2 khơng khí => Vậy cơng nghệ sản xuất methanol từ khí tổng hợp giải pháp cho suất cao nhất, giúp giảm chi phí sản xuất cịn có tác dụng bảo vệ môi trường 1.2 Giới thiệu methanol Methanol hay cịn gọi rượu metylic, rượu gỗ, có cơng thức hóa học CH3OH, khối lượng phân tử M = 32.042 nguyên liệu thô quan trọng 1.2.1 Cấu tạo đặc tính chung Cấu tạo: - Methanol chất dãy đồng đẳng ancol no, đơn chất -Công thức phân tử : CH3OH ● Một số tính chất vật lý Methanol: TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA METHANOL Cháy với lửa không màu Tan vô hạn nước Dễ bay hơi, không màu, mùi nhẹ Rất độc: gây mù mắt, tử vong Nhiệt độ sôi Ts = 64.70C Nhiệt độ đông đặc Tđđ = -97.680C Điểm chớp cháy 110C – 120C Điểm tự phát cháy 3850C Độ nhớt(00C) 87 NS/m2 Hệ số dẫn nhiệt (200C) 0.2113 W/m0C Khối lượng riêng 789 kg/m3 Áp suất (200C) 13.02 kPa Áp suất tới hạn 8.097 MPa Nhiệt độ tới hạn 239.490C Tỷ trọng chất lỏng (00C, 101,3 Kpa) 0.81000 g/cm2 Tỷ trọng chất lỏng (250C, 101,3 Kpa) 0.78664 g/cm2 Entanpi tiêu chuẩn (khí 250C, 101.3kPa) -200.94 KJ/mol Entanpi tiêu chuẩn (lỏng 250C, 101.3kPa) 239.88 J.mol-1.K-1 Giới hạn nổ khơng khí 5.5 - 44%V  Tính chất hóa học: Methanol (CH3OH) rượu no đơn chức Đặc trưng cho loại hơp chất khả phản ứng định nhóm chức (-OH), phản ứng methanol xảy thông qua việc phân chia liên kết C-O O-H, mà đặc trưng thay (-H) (-OH)  Tính axit phản ứng tạo muối Methanol ln thể tính chất axit yếu, phân ly yếu nước gốc alkyl có hiệu ứng +1 Hiệu ứng làm giảm phân cực liên kết OH Khi thay nguyên tử H nhóm -CH methanol thay đổi Methanol có tính axit yếu, tác dụng với kim loại kiềm  Phản ứng tạo thành ether Methanol phân hủy có mặt H2SO4 đặc tạo thành ether 2CH3OH  CH3-O-CH3 + H2O  Phản ứng tạo dẫn xuất halogen Methanol tác dụng với hydrohalogen tạo thành methylhalogenua CH3OH + HBr  CH3OBr + H2O  Phản ứng dehydrat hóa tạo thành anken Methanol bị dehydrat hóa theo phản ứng 2CH3OH  C2H2 +2H2O Để thực phản ứng trên, người ta cho methanol qua Al2O3 nung nóng đun methanol với axitsunfuric đặc  Phản ứng oxi hóa Phản ứng oxi hóa dùng cơng nghiệp, điều kiện thí nghiệm người ta dùng chất oxi hóa KMnO4 + H2SO4 K2Cr2O7 + H2SO4, đó: 2CH3OH + O2  2HCHO + 2H2O  Phản ứng dehydro hóa Hơi methanol qua cột chứa xúc tác đồng (Cu) nhiệt độ 300 oC, bị tách hydro tạo thành andehyt: CH3OH  HCHO + H2 1.2.2 Ứng dụng methanol  Là rượu đơn giản nhất, nhiệt độ phòng methanol chất lỏng phân cực sử dụng chất chống đông, dung môi, nhiên liệu chất làm biến tính etanol Nó sử dụng để sản xuất diesel sinh học thơng qua phản ứng este hóa  Ngày methanol dùng nhiều công nghiệp hóa chất đời sống Hiện nay, methanol có xu hướng thay dần dầu mỏ Nó làm dung mơi cho sơn, vecni, làm chất kết dính, điều chế phẩm nhuộm dược phẩm, ngồi cịn dùng cho nhiều sản phẩm khác  Methanol sản xuất tự nhiên q trình chuyển hóa nhiều loại vi khuẩn kỵ khí phổ biến mơi trường Kết cho thấy, phần nhỏ methanol bầu khí Trong suốt vài ngày, methanol khơng khí bị oxy hóa với hỗ trợ ánh sáng Mặt Trời để thành khí cacbonic nước 2CH3OH + 3O2 → CO2 + H2O  Methanol dùng làm ngun liệu cho q trình tổng hợp hóa học  Methanol sử dụng nguyên liệu cho q trình tổng hợp hóa học, khoảng 70% methanol sử dụng để sản xuất formandehyt, MTBE, axit axetic, metyl metacrylat, dimetyl terephthalate  Methanol sử dụng để tổng hợp số chất hữu như: HCHO, metyleste axit vô cơ, Trimetylphotphua, Natri metoxit (CH 3ONa), Metyl halogenua (CH3X), Etylen  Methanol sử dụng nguồn lượng  Methanol sử dụng làm nguyên liệu cho động xăng: Việc sử dụng methanol làm nhiên liệu cho động ôtô đề cập năm 1920 Tuy nhiên, việc sử dụng bị hạn chế động cao cấp loại xe: xe đua, máy bay Quá trình cháy methanol động nghiên cứu thời gian dài Chính mà methanol xem nguyên liệu lí tưởng cho nhiều động nhiệt hóa cao suất tỏa nhiệt thấp nên thuận lợi cho hoạt động loại moto  Methanol ứng dụng nhiều hỗn hợp với sản phẩm dầu mỏ thông thường  Một phát triển việc sử dụng methanol trình Lurgi octamix Quá trình sử dụng xúc tác bơi trơn điều kiện bổ trợ (nhiệt độ cao, nồng độ CO2 thấp, nồng độ CO cao) trình tổng hợp methanol Hỗn hợp sử dụng trực tiếp nhiên liệu động Sự có mặt ancol cao đáng giá không làm tăng số octan mà chúng cịn có tác dụng chất hịa tan methanol Tuy nhiên, q trình khơng sử dụng công nghiệp qui mô lớn  Methanol dùng làm tác nhân hấp phụ thiết bị rửa khí.Tách CO2 H2S nhiệt độ thấp ưu điểm methanol trình tinh chế khí mà khơng cần q trình chuyển hóa khác sâu  Một lượng lớn methanol sử dụng làm chất bảo vệ đường ống dẫn khí tự nhiên chống lại hình thành hydrat nhiệt độ thấp  Methanol thêm vào khí tự nhiên trạm bơm, để tạo thành lỏng ống dẫn thu lại cuối đường ống Methanol ứng dụng làm dung mơi có giới hạn dù hỗn hợp sử dụng rộng rãi 1.3 Quá trình sản xuất methanol từ khí tổng hợp 1.3.1 Nguyên liệu a) Hydro Hydro nguyên tố phổ biến vũ trụ, chiếm 75% vật chất thông thường theo khối lượng 90% theo số lượng nguyên tử Nguyên tố tìm thấy với lượng khổng lồ ngơi hành tinh khí khổng lồ Tuy vậy, Trái Đất có khí (1 ppm theo thể tích) Nguồn chủ yếu nước, bao gồm hai phần hyđro phần oxy (H 2O) Các nguồn khác bao gồm phần lớn chất hữu (hiện dạng thể sống), than, nhiên liệu hóa thạch khí tự nhiên Metan (CH 4) nguồn quan trọng hyđro ●Tính chất: Tính chất vật lý     Tính chất hóa học Cơng thức phân tử: H2 Nguyên tử khối :1 Phân tử khối : Hidro chất khí , khơng màu , khơng mùi , khơng vị, nhẹ khơng khí 14.5 lần, tan nước  Nhiệt độ nóng chảy : 14.01K(259.140C)  Nhiệt độ sơi: 20.28K(-252.870C)  H2 có tính khử, chiếm oxi oxit kim loại đứng sau Al dãy hoạt động hóa học VD: FeO+ H2→Fe +H2O  Tác dụng với O2 tạo thành H2O, với tỷ lệ thích hợp gây nổ VD: 2H2 + O2  2H2O Tỷ lệ 2:1 gây nổ mạnh  Tác dụng với Halogen tạo Halogenua VD: H2+ Cl2  2HCl b) Cacbon đioxit (CO2) Cacbon điơxit hay điơxit cacbon (các tên gọi khác than khí, anhydride cacbonic, khí cacbonic) hợp chất điều kiện bình thường có dạng khí khí Trái Đất, bao gồm nguyên tử cacbon hai nguyên tử oxy Là hợp chất hóa học biết đến rộng rãi, thường xun gọi theo cơng thức hóa học CO2 Trong dạng rắn, gọi băng khô Cấu trúc phân tử cacbon đioxit: ●Tính chất hóa lý: O=C=O