Chương 3: Các Phương Pháp Sản Xuất MTBE Từ các nguồn iso-butene khác nhau mà ta có hướng sản xuất MTBE khác nhau.
3.1 Đi từ dòng Raffinat-1 của Steam Cracking hoặc từ hỗn hợp C4 của FCC
Hỗn hợp C4 từ dòng Raffinat-1 của quá trình Steam Cracking và từ quá trình FCC là các nguồn nguyên liệu truyền thống , được sử dụng khá phổ biến trong các phân xưởng sản xuất MTBE trên thế giới. Ưu điểm của nó là giá thành sản xuất rẻ, nguyên liệu là sản phẩm thứ yếu của quá trình lọc dầu và có thể sử dụng làm nguyên liệu trực tiếp. Tuy nhiên, do sự hạn chế về kỹ thuật và do lượng nguyên liệu mà phương pháp này đang dần bị thay thế.
Một số công nghệ dùng nguồn nguyên liệu này là:
• Công nghệ của hãng CD-Tech
• Công nghệ của hãng Phillips
• Công nghệ của hãng Snamprogetti
3.1.1 Công nghệ của hãng CD-Tech
Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ của hãng CD-tech 1. Thiết bị phản ứng có lớp xúc tác cố định
2. Thiết bị phản ứng chưng tách xúc tác 3. Tháp hấp thụ Metanol
4. Tháp chưng cất Metanol
Sơ đồ này có thể sử dụng nguyên liệu là hỗn hợp hyđro cacbon C4 hoặc isobuten từ quá trình đề hyđro hoá isobutan. Công nghệ CD Tech sử dụng 2 thiết bị phản ứng. Thiết bị thứ nhất là thiết bị phản ứng đoạn nhiệt, còn thiết bị 2 là thiết bị phản ứng chưng tách, vừa thực hiện phản ứng vừa chưng tách. Trong tháp phản ứng chưng tách 2 người ta bố trí những “khoảng” để chưng tách và những khoảng chứa xúc tác để thực hiện phản ứng để tăng độ chuyển hoá sản phẩm. Đây là công nghệ mới sử dụng kỹ thuật phản ứng chưng tách (3) là cột tách MTBE khỏi Metanol, (4) là cột tách Metanol - nước, Công nghệ cho độ chuyển hóa iso-buten tới 99,9% mol. Nhiệt mang vào cột chưng tách được tiết kiệm nhờ nhiệt từ thiết bị phản ứng thứ nhất.
3.1.2 Công nghệ của hãng Phillip
Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ của hãng Phillip 1,2 Thiết bị phản ứng 3. Tháp tách MTBE
4. Tháp hấp thụ Metanol 5. Tháp tái sinh Metanol
Iso-buten cùng với metanol nguyên liệu và metanol tuần hoàn đã được làm giàu tới bộ phận lò phản ứng (1,2) chứa đựng nhựa trao đổi ion axit. Ở thiết bị (1) dưới xúc tác cố định (gian đoạn 1) được làm lạnh bên ngoài. Công nghệ này cho phép chất xúc tác dễ thay đổi mà không ngừng hoạt động và đồng thời cho sản phẩm MTBE chất lượng cao.
MTBE từ đáy tháp 3 được làm lạnh trước khi vào bể chứa. Phần lỏng ra khỏi đỉnh có chứa C4S. Metanol dư và hydrocacbon nhẹ khác được bay hơi qua van tiết lưu sao đó đi vào tháp rửa bằng nước, tại đây Metanol được tách ra theo nước vào tháp chưng cất để thu Metanol hồi lưu lại quá trình ete hóa còn nước quay trở lại rửa khí. Phần khí ra khỏi tháp rửa được xử lý để hồi lưu lại iso-buten tới nhà máy để dehydro hóa.
3.1.3 Công nghệ của hãng Snamprogetti
Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ sản xuất MTBE của hãng Snamprogetti 1. Thiết bị phản ứng ống chùm 2. Thiết bị phản ứng đoạn nhiệt 3. Tháp tách MTBE 4. Tháp hấp thụ Metanol
5. Tháp tách Metanol
Sơ đồ công nghệ này sử dụng nguyên liệu là hỗn hợp C4 từ quá trình cracking hơi nước hoặc hỗn hợp khí FCC-BB. Thiết bị phản ứng thứ nhất là thiết bị ống chùm thực hiện phản ứng đẳng nhiệt, thiết bị thứ 2 thực hiện đoạn nhiệt. Xúc tác được sắp xếp sao cho việc điều khiển nhiệt độ là tốt nhất và độ chuyển hoá đạt xấp xỉ 100%.
Nguyên liệu đầu gồm metanol và hỗn hợp khí C4 giàu iso-buten được đưa vào thiết bị phản ứng ống chùm (1). Thiết bị này cho phép tiến hành phản ứng ở chế độ đẳng nhiệt. Sau đó, hỗn hợp phản ứng được đưa sang thiết bị (2) để tiếp tục phản ứng theo chế độ đoạn nhiệt. Sản phẩm từ đáy (2) được dẫn vào tháp tách (3). MTBE lấy ra ở đáy còn lại là metanol và hỗn hợp C4 chưa phản ứng được đưa qua tháp hấp thụ bằng nước (4) để tách hỗn hợp C4 ở trên đỉnh. Dung dịch hấp thụ metanol được đưa qua tháp (5) để thu hồi metanol cho tuần hoàn trở lại cùng dòng nguyên liệu đầu đi vào thiết bị phản ứng (1).
Công nghệ Snamprogetti-Yarsingtez SP-Isoether (FBD) sử dụng xúc tác Cr trong các thiết bị ở dạng lỏng giả tương tự công nghệ FCC thường được sử dụng trong các nhà máy lọc dầu.Xúc tác được tái tuần hoàn từ thiết bị phản ứng đến bộ phận tái sinh với chu kì từ 30-60 phút.
3.1.4 Công nghệ của hãng Huls
Quá trình tổng hợp MTBE theo công nghệ này độ chuyển hóa iso-buten 99,9% mol.
Hình 3.4: Công nghệ sản xuất Hiils (hai giai đoạn)
Giai đoạn 1: 1. Lò phản ứng dạng ống (ống chùm) 2. Lò phản ứng đoạn nhiệt 3. Tháp chưng cất C4 thứ nhất 4. Tháp chưng cất hỗn hợp đẳng phí Giai đoạn 2: 5. Lò phản ứng thứ cấp 6. Tháp chưng cất C4 thứ 2 7. Tháp hấp thụ Metanol 8. Tháp tách Metanol