Thiết kế phân xưởng sản xuất xăng alkyl hóa xúc tác H2SO4

Download miễn phí Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất xăng alkyl hóa xúc tác H2SO4



MỤC LỤC
 Trang
LỜI NÓI ĐẦU. 2
PHẦN I. GIỚI THIỆU CHUNG. 3
PHẦN II. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH ALKYL HOÁ. 5
I. Sơ lược tình hình phát triển của quá trình alkyl hoá. 5
 II. Vai trò và vị trí của quá trình alkyl hoá trong lọc và hoá dầu. 5
III. Giới thiệu các loại xúc tác dùng cho quá trình alkyl hoá. 5
IV. Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình alkyl hoá. 9
1.Nguyên liệu của quá trình alkyl hoá.
 2.Sản phẩm của quá trình alkyl hoá
PHẦNIII.CƠ SỞ HOÁ HỌC CỦA QUÁ TRÌNH 14
 ALKYL HOÁ.
 1. Cơ chế phản ứng chính. 14
 2.Những phản ứng phụ. 14
PHẦN IV .CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA 18
 QUÁ TRÌNH ALKYL HOÁ.
 1.Nồng độ isobutan trong vùng phản ứng(tỉ lệ I/O). 18
 2.Tốc độ thể tích của olefin. 19
 3.Nhiệt độ. 19
 4.Nồng độ axít. 20
 5.Khuấy trộn. 20
 6.Các yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình alkyl hoá. 21
PHẦN V. CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XĂNG 23
 ALKYL HOÁ.
I. Lựa chọn công nghệ. 25
II.Thuyết minh sơ đồ 26
PHẦN VI. TÍNH TOÁN. 33
 I. Tính cân bằng vật chất. 33
1. Tính cân bằng vật chất thiết bị số một. 38
2. Tính cân bằng vật chất thiết bị số hai. 39
3. Tính cân bằng vật chất thiết bị số ba. 39
4. Tính cân bằng vật chất thiết bị số bốn. 40
5. Tính cân bằng vật chất thiết bị số năm. 41
II. Tính cân bằng nhiệt lượng. 42
PHẦN VII. KẾT LUẬN 45
PHẦN VIII. TÀI LIỆU THAM KHẢO 46
 
 





Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.

Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn


Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:


ra các tạp chất khác như hợp chất của Oxi, Nitơ, Lưu huỳnh cũng gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng của alkylat đồng thời làm tăng tiêu hao axít do đó tăng chi phí của quá trình.
Chỉ số octan của sản phẩm khi dùng nguyên liệu là các olefin khác nhau và xúc tác là các axít khác nhau được cho trong bảng 3
Bảng 3. Trị số octan khi alkyl hoá với nguyên liệu khác nhau.
Olefin
RON
MON
HF
H2SO4
HF
H2SO4
Propylen
91 – 93
91 – 92
89 – 91
90 – 92
Buten - 1
90 – 91
97 – 98
88 – 89
93 – 94
Buten - 2
96 – 97
97 – 98
92 –93
93 – 94
isobuten
94 – 95
94 – 95
91 – 92
92 – 93
V. Sản phẩm của quá trình alkyl hoá.
Alkylat thu được là hỗn hợp của nhiều cấu tử nhưng chủ yếu là các iso C8 trong đó 2,2,4 trimetylpentan là cấu tử chuẩn quan trọng nhất có trị số octan qui ước là 100. tuỳ từng trường hợp vào nguyên liệu sử dụng mà alkylat thu được có chất lượng và thành phần khác nhau. Sự phân bố các cấu tử trong alkylat đối với từng loại olefin nguyên liệu và từng loại axít được chỉ ra trong bảng 4
Bảng 4. Thành phần của alkylat ứng với mỗi loại olefin nguyên liệu khi dùng xúc tác H2SO4.
Cấu tử trong alkylat
Olefin nguyên liệu
Propylen
Iso buten
Trans - 2 buten
1- buten
Cis - 2 buten
Iso amylen
Nguyên liệu, % thể tích
Olefin
15,9
15,8
16,7
14,9
14,8
16,2
Isobutan
77,0
80,5
80,3
78,9
78,6
81,3
C3 – C5
n-parafin
7,1
3,7
3,0
6,2
6,6
2,5
% các cấu tử trong alkylat khi dùng xúc tác H2SO4
Isopentan
3,79
10,01
4,16
4,66
25,27
28,22
2,3 dimetylbutan và metylpentan
4,24
5,21
4,58
4,44
5,35
6,44
2,4 dimetylpentan
20,75
3,85
2,37
2,61
2,60
2,15
2,3 dimetylpentan
50,36
2,57
1,38
1,45
1,65
1,55
2,2,4 trimetylpentan
4,43
28,67
30,64
30,49
16,53
17,49
2,2,3 và 2,2,4 trimetylpentan
3,70
23,11
41,55
39,08
14,71
14,61
2,2,5 trimetylhexan
0,87
4,88
1,88
1,77
12,43
9,7
C9
0,42
1,69
0,53
0,69
3,51
2,86
C10
5,23
2,49
0,67
0,56
5,43
5,15
C11
3,73
2,12
0,66
0,65
1,94
1,69
C12
0,44
5,60
2,55
2,49
3,09
2,37
Cặn
0,32
0,28
-
0,08
0,74
0,44
Bảng 5. Thành phần của alkylat ứng với từng loại olefin nguyên liệu khi dùng xúc tác HF.
Cấu tử trong alkylat
Olefin nguyên liệu
Propylen
Iso buten
1- buten
Cis-2-buten
Iso amylen
Isopentan
4,1
5,43
2,67
2,21
2,52
2,2dimetylbutan
0,0
0,05
0,02
0,0
0,11
2,3dimetylbutan
2,31
2,02
1,07
0,52
0,48
2 metylpentan
0,99
0,86
0,48
0,52
0,48
3 metylpentan
0,21
0,23
0,15
0,15
0,15
2,2dimetylpentan
0,02
0,0
0,0
1,59
1,58
2,4dimetylpentan
14,78
2,39
1,6
0,0
0,0
2 metylhexan
0,2
0,13
0,14
0,17
0,2
2,3dimetylpentan
36,7
1,18
0,8
0,83
0,84
3 metylhexan
0,66
0,13
0,2
0,17
0,2
2,2,4trimetylpentan
18,06
50,12
39,67
49,03
48,6
2,5dimetylhexan
0,8
3,26
4,23
2,87
2,91
2,4dimetylhexan
0,88
3,56
6,88
3,53
3,52
2,2,3trimetylpentan
0,3
1,07
1,26
1,27
1,41
2,3,4trimetylpentan
4,6
10,68
13,33
18,39
18,08
2,3,3trimetylpentan
3,07
9,34
11,37
12,47
12,38
2,3dimetylhexan
0,05
1,78
7,59
2,5
2,41
2 metylheptan
0,01
0,0
0,2
0,0
0,0
3.4dimetylhexan
0,03
0,21
1,07
0,27
0,24
3 metylheptan
0,01
0,0
1,07
0,0
0,0
2,2,5trimetylhexan
0,23
1,31
0,4
0,17
0,24
Cặn
11,95
6,25
6,88
2,66
3,09
PHầN III
Cơ sở hoá học của quá trình
alkyl hoá.
Cơ chế phản ứng chính.
Phản ứng chính là quá trình kết hợp của isobutan với Olefin C3 á C5. Phản ứng này xảy ra theo cơ chế chuỗi cacbocation. Trình tự phản ứng diễn ra như sau.
Đầu tiên một proton sẽ cộng vào phân tử olefin để tạo ra t-butyl cation.
HX có thể là HF hay H2SO4. Trong trường hợp là H2SO4 sẽ tạo thành alkylsulfat. Propen có xu hướng tạo ra alkylsulfat nhiều hơn và bền hơn so với C4 và C5.
Với 1-buten hay 2-buten cacbocation tạo thành sẽ đồng phân hoá tạo ra t-butyl cation ổn định hơn.
T-butyl cation sinh ra ở trên phản ứng với môt phân tử olefin tạo ra C8 cation tương ứng.
Những C8 cation này tiếp tục đồng phân hoá chuyển nhóm metyl và chuyển hydride để tạo ra các cation bền hơn.
Sau đó C8 cation nhanh chóng phản ứng chuyển hydride với isobutan để tạo ra iso C8 và trả lại một t-butyl cation.
Những phản ứng phụ.
a. Phản ứng polyme hoá của olefin.
Polyme hoá là sự kết hợp của một hay nhiều olefin với C8 cation để tạo thành cacbocation nặng hơn như C12 cation, C16 cation. Các cation này cũng thực hiện quá trình chuyển hydride tạo ra những phân tử parafin lớn hơn. Sự có mặt của các phân tử này sẽ làm giảm trị số octan, làm tăng nhiêt độ sôi T90 và nhiệt độ sôi cuối của alkylat. Mặt khác một số cacbocation nặng như C12 cation, C16 cation có xu hướng bị giữ lại trong pha axít dưới dạng alkylsulfat dẫn đến tình trạng dầu hoà tan trong axít làm tăng tiêu thụ axít.
b. Phản ứng phân bố lại (Disproportionation).
Hai phân tử alkylat tương tác với nhau tạo ra một phân tử isoparafin có khối lượng phân tử thấp hơn và một isoparafin có khối lượng phân tử cao hơn.
Những dữ liệu thực tế đã cho thấy rằng phản ứng phân bố lại diễn ra khi isoparafin tiếp xúc với axít trong điều kiện không có olefin. Nhờ có các phản ứng này ta có thể giải thích sự tạo thành của isopentan, isohexan, isoheptan có mặt trong alkylat.
Phản ứng Cr-acking.
Những cation lớn có thể bị bẻ mạch tạo ra một cation mới và một olefin nhỏ hơn.
Olefin và cacbocation mới tạo thành sẽ tiếp tục tham gia vào các phản ứng ở trên tạo ra các isoparafin tương ứng.
d. Phản ứng đime hoá của các olefin.
Phản ứng này tạo ra một lượng lớn cation 2,2,4 TMP+ trong quá trình alkyl hoá bằng HF
Cacbocation này sau đó thực hiện phản ứng chuyển hydride với isobutan để tạo ra 2,2,4 TMP.
e. Sự tạo thành este.
Trong sản phẩm của quá trình alkyl hoá thường có chứa một lượng nhỏ các hợp chất của F và sulphua tuỳ theo loại xúc tác sử dụng. Các hợp chất này được tạo thành do tác dụng của axít với olefin.
PHầN Iv
Các thông số công nghệ của quá
trình alkyl hoá
Có năm thông số quan trọng tác động lên chất lượng sản phẩm và giá thành hoạt động của quá trình alkyl hoá. Những thông số đó là:
Nồng độ isobutan trong vùng phản ứng (tỉ lệ I/O).
Tốc độ thể tích của olefin.
Nhiệt độ.
Nồng độ axít.
Khuấy trộn.
1. Nồng độ isobutan trong vùng phản ứng (tỉ lệ I/O).
Do khả năng hoà tan của isobutan trong pha H2SO4 là rất nhỏ nên để thúc đẩy phản ứng alkyl hoá xảy ra theo chiều hướng mong muốn cần giữ nồng độ isobutan cao trong vùng phản ứng. Nồng độ isobutan hay tỉ lệ isobutan/olefin trong vùng phản ứng thấp sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình polyme hoá của olefin do đó làm giảm chất lượng của alkylat. Mặt khác phản ứng polyme hoá còn làm tăng tốc độ tạo thành dầu hoà tan trong axít do đó làm tăng mức độ tiêu thụ axít. Thông thường trong công nghiệp tỉ lệ I/O đượcgiữ từ 5/1 đến 10/1.
Khi phân tích dòng sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng người ta thấy rằng chỉ số octan của alkylat tỷ lệ thuận với nồng độ isobutan trong dòng sản phẩm đó. Do vậy hàm lượng isobutan khi đó được dùng để đánh giá chất lượng alkylat. Sự phụ thuộc giữa trị số octan của alkylat và nồng độ isobutan trong dòng sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng được xác định theo bảng 6 thông qua chỉ số F, F được tính theo phương trình của Smith và Pinkerton như sau:
Trong đó:
CIs - %V của isobutan trong alkylat.
I/O- Tỉ lệ Isobutan/Olefin.
(V.S)0- Tốc độ nạp liệu riêng của Olefin.
Bảng 6 Trị số octan theo ron của alkylat phụ thuộc vào nguyên liệu.
Tác nhân alkyl hoá
F = 4
F = 10
F = 20
F = 40
F = 200
Propylen
88
88,8
89,6
90,3
92
Penten
89,6
90,7
91,6
92,5
94,4
Butylen
94,2
94,8
95,9
95,8
97
2. Tốc độ thể tích của Olefin.
Tốc độ thể tích của olefin được định nghĩa là thể tích của olefin bơm vào trên thể tích trung bình của axít sulfuric trong thiết bị phản ứng trong một giờ. Thông thường giá trị này vào khoảng 0,25/h á 0,5/h. Tốc độ thể tích olefin cao làm tăng tiêu hao axít, tăng nhiệt độ của thiết bị phản ứng tạo điều kiện cho các phản ứng phụ như polime hoá làm xấu đi chất lượng sản phẩm. Hơn nữa nhiệt độ phản ứng tăng còn gây ra nhiều khó khăn trong việc làm mát cũng như điều khiển thiết bị. Do vậy tốc độ thể tích của olefin nên giữ ở mức thấp.
3. Nhiệt độ.
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất phức tạp lên quá trình alkyl hoá và là một thông số rất quan trọng của quá trình. Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt của các tác nhân giảm xuống làm tăng khả năng phân tán của isobutan vào trong axít. Nhưng khi nhiệt độ tăng các phản ứng phụ như polyme hoá, oligome hoá và oxi hoá cũng tăng rất nhanh làm loãng axít, tăng tiêu hao axít, làm giảm chất lượng của alkylat. Khi nhiệt độ hạ thấp đến một giới hạn nhất định sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình alkyl hoá, làm tăng độ chọn lọc, giảm tiêu hao xúc tác, làm tăng hiệu suất cũng như chất lượng của alkylat. Khi nhiệt độ giảm xuống quá thấp nhỏ hơn 20C độ nhớt của H2SO4 tăng lên rất nhanh gây khó khăn cho quá trình khuấy trộn và gây ảnh hưởng lớn tới quá trình lắng axít. Trong công nghiệp tuỳ từng trường hợp vào loại xúc tác người ta tiến hành alkyl hoá ở những nhiệt độ khác nhau.
+ Khi dùng H2SO4 thường ...
Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status