III- Các phơng pháp sản xuất:
5.Công nghệ ete hoá chuyển hoá cao của Phillip [9, 10]:
10]:
Công nghệ ete hoá của Phillip dùng để sản suất MTBE, ETBE, TAME, TAEE.
Công nghệ thiết kế dựa trên việc tính độ chuyển hoá của mỗi một sản phẩm tại độ chuyển hoá hơn 99% của isobutylen và hơn 90% isoamylen thành ete tơng ứng.
Xúc tác nhựa trao đổi ion, phản ứng thực hiện ở pha lỏng dới nhiệt độ và áp suất thờng, hệ thống thiết bị phản ứng không có thiết bị làm lạnh, thiết bị phản ứng loại lớp xúc tác cố định có dòng nguyên liệu hớng xuống dới .
Thiết bị phản ứng thứ nhất đợc làm lạnh bên ngoài, thiết bị phản ứng thứ hai đợc đặt trong vòng hồi lu của tháp cất phân đoạn ete, điều này theo Phillips là hiệu quả hơn việc sử dụng thiết bị phản ứng chng cất.
Theo một thiết kế của Phillip hệ thống có thể vận hành ở tỉ lệ alcohol/iso- olefin =1:1 với bất cứ rợu hoặc hệ thống ete hoá nào và ở khắp lớp xúc tác, xúc tác làm việc ở nhiệt độ tối u nhất mà không ảnh hởng đến điều kiện vận hành chung.
Theo Phillip công bố thì công nghệ ete hoá của Phillip đã tăng tốc độ phản ứng isoamylen lên 22% (với thiết bị phản ứng xúc tác tầng cố định), giảm lợng alcohol cần phải tái sinh nhờ thực hiện phản ứng ete hoá hiệu quả hơn, nhiệt của phản ứng đợc tận dụng tối đa, độ chuyển hoá cao giảm lợng sản phẩm phụ .
ở tháp tách đầu tiên sản phẩm ete đợc tách ra ở đáy, cấu tử phản ứng còn d và chất không phản ứng (buten mạch thẳng, isobutan, n-butan) đợc dẫn lên đỉnh thiết bị phản ứng thứ hai.
Tại thiết bị phản ứng thứ hai xảy ra phản ứng giữa các cấu tử phản ứng còn d , ngời ta lấy một lợng sản phẩm của phản ứng đó làm lợng hồi lu cho tháp tách đầu tiên và lợng còn lại đợc đa sang tháp tách thứ hai.
ở sản phẩm đỉnh của tháp tách thứ hai đợc đa đi dehydro hoá, sản phẩm đáy đợc đa sang tháp tái sinh thu hồi alcohol cho tuần hoàn lại thiết bị phản ứng thứ nhất .
Nh vậy đối với công nghệ Ete hoá của PHILLIPS có điểm đặc biệt là mặc dù có 1 thiết bị phản ứng sơ cấp và 1 cột cất phân đoạn nhng sau đó còn bố trí
thêm một thiết bị phản ứng nữa, điều này nhằm mục đích tăng độ chuyển hoá lên tối đa, biến đổi triệt để những cấu tử không phản ứng, tạo thêm điều kiện cho chúng phản ứng với nhau tạo sản phẩm MTBE. Quá trình này đã đạt đợc độ chuyển hoá hơn 99% .
Thứ hai, ở đây có 2 tháp tách metanol, do đó sự mất mát metanol là tối thiểu. Ngoài ra Công nghệ cũng sử dụng xúc tác nhựa trao đổi ion và có điều thuận lợi là với dây chuyền này, nó có thể thay đổi xúc tác hay tỉ lệ xúc tác mà không cần phải ngừng hoạt động dây chuyền.
III.2. Sản xuất MTBE từ khí butan ở mỏ khí [9, 10]:
Đây là hớng sản xuất mới sử dụng nguyên liệu là phần butan tách từ khí tự nhiên với trữ lợng lớn.
Sơ đồ khối quá trình sản xuất MTBE từ khí n-butan:
Quá trình bao gồm 3 giai đoạn:
- Isome hoá khí mỏ n-butan thành isobuten, quá trình isome hóa xảy ra ở nhiệt độ thấp khoảng 150 – 200 oC và áp suất 200 – 400 psi trong pha hơi. Xúc tác cho quá trình là Pt hoặc Al2O3 hoặc Pt/ Al2O3 có tẩm một lợng chất hữu cơ có dẫn xuất Clo. Khí n-butan đa vào sẽ chuyển hoá thành isobutan ở gần điểm cân bằng. Một số quá trình isome hoá để thực hiện isome hoá n-butan thành isobutan là: quá trình isome hoá của Lummus (hình 9), quá trình Butamer – UOP (hình 10). Đềhydro hoá isobutan thành isobuten:
Quá trình dehydro hoá này đợc thực hiện ở nhiệt độ t = 540 – 760 oC và áp suất thấp. Xúc tác phản ứng có thể là Cr /Al2O3 hoặc Pt.
Sản phẩm thu đợc chứa 75 – 85% isobuten và isobutan. Các quá trình dehydro hoá hiện nay để sản xuất isobuten là: quá trình Catofin của Lummus, quá trình Oleflex của UOP.
Các quá trình này sử dụng xúc tác Crom oxit, nhiệt độ thấp cho phản ứng băng cách đốt cháy cốc tạo thành xúc tác nhờ dòng không khí nóng. Quá trình này thực hiện ở áp suất hơi chân không cho nên phải chế tạo thiết bị khó khăn.
Quá trình Oleflex sử dụng xúc tác Pt, trong quá trình này, song song với việc thực hiện dehydro hoá (thiết bị tầng sôi) là việc thực hiện tái sinh xúc tác liên tục.
Nhiệt cấp cho phản ứng đợc thực hiện bằng các thiết bị gia nhiệt ở từng giai đoạn và nhờ dòng H2 tuần hoàn mang nhiệt vào.
SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44 43
Isome hoá Dehydro
hoá Tổng hợp MTBE n-C4H10 i-C 4H10 i-C4H8 MTBE
III.3. Công nghệ sản xuất MTBE từ Tert Butyl Alcohol (TBA):
Đây là quá trình sản xuất MTBE đi từ nguyên liệu isobuten của quá trình dehydrat hoá TBA. TBA thu đợc là đồng sản phẩm trong quá trình sản xuất Propylen oxit.
* Sơ đồ khối của quá trình:
Quá trình tách H2O của T BA tạo isobuten. đây là quá trình tách nớc nội phân tử của phân tử rợu TBA, quá trình diễn ra thuận nghịch. Xúc tác sử dụng gồm nhiều loại nh: H2SO4, H3PO4/chất mang, Al2O3... Xúc tác Al2O3 đợc sử dụng rộng rãi vì tính kinh tế của nó. Điều kiện nhiệt độ trong khoảng 300 – 400 oC, tiến hành ở áp suất khí quyển.
* Thuyết minh dây chuyền: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nguyên liệu TBA từ bể chứa đợc đa vào thiết bị trao đổi nhiệt (5). Sau khi ra khỏi (5) đợc đa qua hai thiết bị nối tiếp nhau (4), hai thiết bị số (4) đợc cấp nhiệt bởi khói cháy nhiên liệu đốt cung cấp nhiệt chủ yếu cho thiết bị phản ứng dehydrat hoá TBA (3).
Nhiên liệu và không khí đợc trộn lẫn và phun vào lò đốt (2). Nhiệt của khí cháy sẽ đốt nóng nguyên liệu TBA đến sôi và bay hơi. ở (3) diễn ra quá trình tách nớc của TBA. Sau khi đã đợc lấy bớt nhiệt đi nhờ (5), hỗn hợp hơi sản phẩm của phản ứng dehydrat hoá đợc đa vào thiết bị làm lạnh (6) tại đây nớc có thể đ- ợc ngng tụ.
Tất cả sản phẩm của (6) đợc đa sang thiết bị (7), là thiết bị phân ly lỏng khí, có lớp đệm ở trên đỉnh, lớp đệm có tác dụng tăng độ sạch của hơi IB. ở thiết bị (7) hơi IB đợc tách ra và đa vào thiết bị (8). Thiết bị (8) là thiết bị sấy khô, dùng chất hấp phụ là than hoạt tính . ở đây hơi IB đợc làm khô và đa sang máy nén.
Sau khi qua máy nén, IB chủ yếu ở trạng thái lỏng và đợc đa qua thiết bị làm lạnh (9) để đa nốt phần hơi IB còn lại về trạng thái lỏng. Sản phẩm của (9) đ- ợc đa vào thiết bị (10) phân li khí không ngng – IB lỏng.
SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44 45
Dehydrat hoá MTBE
TBA isobuten
Tại (10 ) khí không ngng đợc tách hết khỏi IB và đem đi xử lí, còn IB lỏng đợc đa đến thiết bị phản ứng chính (11). Thiết bị (11) là thiết bị phản ứng đoạn nhiệt đợc chia làm 3 vùng phản ứng, thờng đợc gọi là 3 zon phản ứng . Giữa zon 1 và zon 2, zon 2 và 3 có thiết bị làm lạnh trung gian.
ở đáy tháp RWD, một lợng MTBE đợc cho hồi lu đáy nhờ thiết bị gia nhiệt đáy tháp. Phần chủ yếu còn lại đợc đa vào thiết bị trao đổi nhiệt rồi đa vào bể chứa MTBE.
Sản phẩm đỉnh của thiết bị RWD chủ yếu là nguyên liệu MeOH cha phản ứng và lợng rất ít C4 đợc đa vào tháp hấp thụ MeOH (13) .
Tại (13), hỗn hợp MeOH và C4 đợc bơm từ dới lên, nớc đợc tới từ trên xuống. Do đó MeOH sẽ bị hấp thụ bởi nớc, khí C4 không phản ứng ở đỉnh tháp đ- ợc dẫn đi xử lý .
Hỗn hợp MeOH – nớc đợc lấy ra ở đáy (13) và đa qua thiết bị trao đổi nhiệt để gia nhiệt trớc khi đa vào đĩa tiếp liệu của tháp chng cất MeOH (14). ở thiết bị (14), do chênh lệch nhiệt độ sôi (nhiệt độ sôi của nớc lớn hơn nhiệt sôi của MeOH ), nên sản phẩm đỉnh tháp chủ yếu là MeOH đợc ngng tụ nhờ thiết bị ngng tụ làm lạnh, sau đó một phần đợc cho hồi lu quay lại đỉnh tháp (14) phần chủ yếu còn lại đợc dẫn vào bể chứa Metanol, một phần tuần hoàn lại thiết bị phản ứng.
Phần V: quá trình công nghệ sản xuất mtbe từ isobutan và metanol