Rợu (metanol) 1% kl H2O 50 – 1500ppm Tổng S 10ppm
II- Tính cân bằng vật chất dây chuyền sản xuất MTBE: MTBE:
* Tính toán:
Dây chuyền hoạt động 24/24 ngày đêm. Trong một năm có 365 ngày, thời gian nghỉ vì lý do kỹ thuật bao gồm:
+ Nghỉ 9 ngày để thay đổi xúc tác.
SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44 61
+ Một năm có 4 lần sửa chữa định kỳ, mỗi lần là 3 ngày. Nh vậy số ngày để sửa chữa định kỳ trong một năm là:
4 . 3 = 12 ngày
+ Số ngày nghỉ vì lý do kỹ thuật, hỏng hóc lớn là 8 ngày. Nh vậy thời gian làm việc của phân xởng trong một năm là:
365 – (9 + 12 + 8) = 336 ngày
Phân xởng hoạt động liên tục 24 giờ/ngày. Do đó năng suất làm việc của phân xởng tính theo giờ là:
h kg/ 397 , 6200 24 . 336 50.000.000 =
Tính theo kmol/h: 70,339kmol/h 15 , 88 397 , 6200 =
1. Tính toán cân bằng vật chất chung:
Quá trình sản xuất MTBE từ i-butan qua hai giai đoạn, giai đoạn dehydro hoá isobutan và giai đoạn tổng hợp MTBE, ta tính cân bằng vật chất cho từng giai đoạn nh sau:
a) Giai đoạn tổng hợp MTBE:
Ta có cân bằng: Tổng khối lợng vào = Tổng khối lợng ra ở giai đoạn tổng hợp, phản ứng tổng hợp xảy ra:
i- C4H8 + CH3OH MTBE
Đây là phản ứng thuận nghịch, độ chuyển hoá chung đạt 99%, độ chọn lọc đạt xấp xỉ 100% (tính theo iso buten).
- Các dòng khối lợng vào đi vào phần tổng hợp MTBE gồm có: + Hỗn hợp C4 lỏng đi ra từ quá trình dehydro hoá: G1, kg/h + Dòng nguyên liệu Metanol: GCH3OH, kg/h
- Các dòng sản phẩm đi ra khỏi phần tổng hợp MTBE gồm có: + Hỗn hợp khí Raffinat-2: GRaf-2, kg/h
+ H2O: do trong nguyên liệu Metanol chứa 0,1% khối lợng.
ở đây, để đơn giản ta coi rằng trong quá trình hấp thụ Metanol và quá trình chng tách thu hồi Metanol và nớc, lợng nớc sử dụng không bị mất mát và tuần hoàn lại cho quá trình hấp thụ Metanol và lợng nớc lấy ra bằng lợng nớc đa vào dây chuyền, do có ở trong nguyên liệu Metanol và bằng GH2O, Kg/h.
Tính toán các khối lợng G1, GCH3OH, GRaf-2, GMTBE, GH2O nh sau:
Khối lợng sản phẩm MTBE đi ra phải là năng suất qui định của toàn dây chuyền sản xuất và bằng 6200,397 Kg/h = 70,339 Kmol/h.
Nh vậy GMTBE = 6200,397 Kg/h.
Để đạt đợc năng suất MTBE theo yêu cầu là 70,339 Kmol/h thì lợng isobuten cần tạo ra từ quá trình dehydro hoá để cung cấp cho quá trình tổng hợp MTBE: 0097 , 71 99 , 0 339 , 70 = Kmol/h
(0,99 là độ chuyển hoá của quá trình tổng hợp MTBE theo iso buten).
ở đây để đơn giản trong quá trình tính toán, ta coi độ chọn lọc MTBE đạt xấp xỉ 100% và isobuten không tiêu thụ cho phản ứng phụ tạo TBA và DIB (vì tính toán rất phức tạp và sai số lớn).
Lợng isobuten là: GIB = 71,0497 . 56 = 3978,78 Kg/h.
Lợng Metanol đa vào quá trình tổng hợp MTBE theo tỷ lệ là: Metanol/IB = 1,1 (theo tỷ lệ mol) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nh vậy lợng Metanol đa vào quá trình là:
70,339. 1,1 = 77,3729 Kmol/h = 77,3729 . 32 = 2475,93 Kg/h
Lợng CH3OH đa vào thiết bị = lợng CH3OH (99,9%) mới đa vào + lợng CH3OH tuần hoàn.
Trong đó: Lợng CH3OH tuần hoàn = lợng CH3OH còn lại sau phản ứng tổng hợp – lợng CH3OH trong sản phẩm MTBE.
Lợng CH3OH còn lại sau phản ứng bằng lợng CH3OH đa vào quá trình – l- ợng CH3OH tiêu thụ cho phản ứng = 77,3729 – 70,339
= 7,0339 Kmol/h = 225,08 Kg/h.
(Lợng CH3OH tiêu thụ cho phản ứng cũng bằng số Kmol/h MTBE tạo ra theo phản ứng tổng hợp bằng 70,339 Kmol/h).
Ta coi các sản phẩm phụ trong MTBE chỉ có CH3OH và không chứa DIB, TBA... Lợng CH3OH còn lại trong sản phẩm MTBE chiếm 1% trọng lợng, tức bằng: 6200,397. 0,01 = 62,004 Kg/h
Ta coi rằng CH3OH đợc thu hồi theo dòng sản phẩm đỉnh ra khỏi tháp phản ứng 2 là 100%.
Nh vậy lợng CH3OH tuần hoàn là:
225,08 – 62,004 = 163,076 Kg/h. Lợng CH3OH tinh khiết cần đa vào là:
2475,93 – 163,076 = 2312,854 Kg/h. Lợng CH3OH kỹ thuật cần đa vào dây chuyền là:
169 , 2315 9 , 99 100 . 854 , 2312 = Kg/h.
Vậy lợng H2O đa vào dây chuyền là:
GH2O = 2,315 100 1 , 0 . 169 , 2315 = Kg/h
Bảng 15: Thành phần nguyên liệu vào và thành phần sản phẩm ra của quá trình tổng hợp MTBE:
Thành phần
nguyên liệu vào Lợng, Kg/h
Thành phần sản phẩm ra Lợng, Kg/h Hỗn hợp lỏng C4 G1 GMTBE 6200,397 GCH3OH 2315,169 GH2O 2,315 CH3OH trong MTBE 62,004 Raffinat-2 GRaf-2 Để tính G1 và GRaf-2, ta tính cân bằng vật chất cho giai đoạn dehydro hoá.
b) Quá trình dehydro hoá:
Ta có cân bằng: Tổng khối lợng vào = Tổng khối lợng ra. - Các dòng vật chất đi vào quá trình dehydro hoá gồm:
Hỗn hợp C4 lỏng isobutan nguyên liệu: Gisobutan , Kg/h. - Các dòng vật chất đi ra gồm:
+ Hỗn hợp C4 lỏng sản phẩm có chứa isobuten: Gisobuten, Kg/h + Hỗn hợp khí thải giàu H2: Gkhí thải, Kg/h.
Nh vậy: Gisobutan = Gisobuten + Gkhí thải