disomvet0i
New Member
Download miễn phí Thiết kế phân xưởng sản xuất Mtbe với năng suất 25000t/năm
Metanol lỏng từ bể chứa và Izobuten từ quá trình để hydra hóa được tồn tại ở trạng thái lỏng và được bơm vào cùng một đường ống và đưa vào thiết bị gia nhiệt (13) để nâng nhiệt độ đến khoảng 600C rồi đưa vào thiết bị phản ứng số (15). Tại (15) với lượng xúc tác cần thiết (xúc tác nhựa trao đổi ion), nhiệt độ khoảng 50-1000C và áp suất là 15-20atm sẽ chuyển hóa hỗn hợp nguyên liệu thành sản phẩm MTBE với mức độ chuyển hóa khoảng 85% thiết bị phản ứng (15) được chia thành 3 vùng phản ứng. (việc thiết kế phải đảm bảo mức độ chuyển hóa ở cả 3 vùng là 85%) và nhiệt độ hỗn hợp lỏng ra khỏi các vùng không vượt quá 1000C. Vì phản ứng tổng hợp MTBE là phản ứng trả nhiệt nên để có nhiệt độ thích hợp coh phản ứng xảy ra ở vùng thứ hai và thứ ba thì phải hạ bớt nhiệt độ hỗn hợp lỏng ra khỏi vùng 2 bằng cách cho qua thiết bị làm lạnh trung gian (14) và hỗn hợp khi ra khỏi vùng phản ứng 1 cho qua thiết bị trao đổi nhiệt (13). Sau khi ra khỏi thiết bi phản ứng chính (15) hỗn hợp lỏng (hỗn hợp sản phẩm và nguyên liệu) được sang thiết bị chưng tách xúc tác (16). Tại (16) xảy ra hai quá trình chưng tách và phản ứng tiếp phần nguyên liệu còn lại. Sản phẩm MTBE được lấy ra ở đáy (16), một phần được hồi lưu trở lại qua thiết bị đun bốc hơi ở đáy, phần chủ yếu còn lại đưa qua thiết bị đun bốc hơi ở đáy, phần chủ yếu còn lại đưa qua thiết bị làm lạnh (14) làm lạnh đến nhiệt độ thường rồi đưa về bể chứa của MTBE. Sản phẩm đỉnh củat hiết bị số (16) bao gồm chủ yếu là metanol dư, các tạp chất C4 (buten - 1) buten và một phần nhỏ izobuten chưa chuyển hóa, chúng được đưa qua thiết bị làm lạnh ngưng tự (14), ra khỏi (14) phần lỏng ngưng tụ được hồi lưuvề (16), phần còn lại được đưa đi thu hồi metanol nhờ tháp hấp thụ 18.
Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.
Ketnooi -
You must be registered for see links
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ketnooi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
t độ
Phản ứng tổng hợp MTBE là phản ứng thuận nghịch tỏa nhiệt nên khi ta giảm nhiệt độ phản ứng (giữ nguyên các điều kiện khác) thì cân bằng chuyển dịch theo hướng tạo MTBE vì vậy giảm nhiệt độ có lợi cho quá trình. Tuy nhiên các loại xúc tác đều có thể cho độ chuyển hóa và độ chọn lọc cao trong khoảng nhiệt độ T = 40 - 1000C. Nhưng nhiệt độ tối ưu là 80-900C.
b) Tỷ lệ nguyên liệu metanol/izobutan
Tỷ lệ izobuten/metanol khống chế trong khoảng 1,1/1 vì izobuten khá hoạt động nên nếu izobuten dư thì có thể xảy ra các phản ứng tạo sản phẩm phụ. Do đó tỷ lệ metanol/izobuten ảnh hưởng lớn đến độ chuyển hóa do độ chuyển hóa của metanol thấp hơn izobuten.
c) áp suất
áp suất làm việc 15 - 20 atm, áp suất ít ảnh hưởng tới quá trình.
d) Xúc tác [1,26]
Xúc tác ảnh hưởng lớn đến quá trình tổng hợp MTBE vì mức độ chuyển hóa phụ thuộc vào hoạt tính của xúc tác. Hoạt tính xúc tác được quyết định bởi số tâm hoạt động (số tâm axit trên xúc tác). Do đó độ axit của xúc tác và sự phân tán các tâm axit trên bề mặt xúc tác ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp MTBE.
Quá trình tổng hợp MTBE trên xúc tác nhựa trao đổi ion dùng xúc tác dạng cần có đường kính d = 9m8 - 1,2 mm. Và để đảm bảo trở lực trong thiết bị phản ứng có lớp xúc tác tĩnh không quá lớn thì xúc tác được sản xuất dưới dạng các hạt đệm. Trong quá trình làm việc nếu xúc tác tiếp xúc với các hợp chất có tính bazơ (lẫn trong nghiệm) thì sẽ làm giảm hoạt tính xúc tác khoảng thời gian 10-12 năm ta phải tái sinh xúc tác bằng H 2SO498% dễ bão hòa.
e) Thiết bị phản ứng
Thiết bị phản ứng MTBE là thiết bị dạng ống, xúc tác tĩnh. Dùng thiết bị ống chùm hay đoạn nhiệt để tận dụng cho quá trình chung tacvhs sản phẩm.
IV.5. Lựa chọn sơ đồ công nghệ
a) Sơ đồ công nghệ [13]
Quá trình ETE hóa để sản xuất MTBE bao gồm 3 giai đoạn
+ giai đoạn 1: Tổng hợp MTBE trên xúc tác
+ giai đoạn 2: chưng tác sản phẩm
+ giai đoạn 3: xử lý và thu hồi nguyên liệu
b) Lựa chọn sơ đồ công nghệ tổng hợp MTBE
Coi nồng độ ban đầu của metanol là 99% và izobuten sau quá trình tách nước của TBA có nồng độ 99% do vậy phản ứng tổng hợp MTBE có hiệu suất khá cao. Phản ứng tổng hợp MTBE là hpản ứng tỏa nhiệt nên ta chọn sơ đồ công nghệ gồm hai thiết bị. Một thiết bị đoạn nhiệt và một thiết bị chưng cất xúc tác (CD). Tại thiết bị chưng cất xúc tác cân bằng chuyển dịch về phía tạo MTBE. Với hai thiết bị này độ chuyển hóa cho MTBE có thể đạt tới 99% vì sau thiết bị một cho ta mức chuyển hóa khoảng 85% ta cho vào thiết bị thứ hai mà không cần gia nhiệt (tận dụng nhiệt ).
Thuyết minh sơ đồ công nghệ tổng hợp MTBE từ TBA
TBA từ bể chứa nguyên liệu được bơm (6) đưa lên thiết bị gia nhiệt (5) để tận dụng nhiệt của sản phẩm và tiếp tục đưa sang hai thiết bị gia nhiệt (4) để tận dụng nhiệt của khó lò. Sau đó được đưa vào thiết bị phản ứng (3) tại đây quá trình tách nước xảy ra (nhiệt độ lò phản ứng là 300 - 4000C) TBA đi trong ống chùm từ trên xuống, xúc tác Al2O3 đặt trong ống, khói cháy được cung cấp từ lò đốt (1) bằng cách đốt dầu với không khí và được dẫn sang thiết bị phản ứng (3). Sản phẩm của phản ứng tách nước của TBA được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt (5) (cấp nhiệt cho nguyên liệu)sau đó được đưa qua thiết bị làm lạnh (7) ngưng tụmột phần hơi nước. Tiếp đó nó được đưa qua thiết bị phân ly (8) tách nước khỏi hơi Izobuten. Hơi Izobuten ra khỏi đỉnh (8) được đưa vào thiết bị sấy khô (9), ở đây thiết bị sấy dùng chấp hấp phụ là than họat tính hơi Izobuten tiếp tục được máy nén (10) nén đến khoảng 1,5 - 2MPa. Izobuten ra khỏi đáy thiết bị (11) được đưa về thiết bị phân ly (12) để tách không khí ngưng và đưa vào bể chứa Izobuten.
Metanol lỏng từ bể chứa và Izobuten từ quá trình để hydra hóa được tồn tại ở trạng thái lỏng và được bơm vào cùng một đường ống và đưa vào thiết bị gia nhiệt (13) để nâng nhiệt độ đến khoảng 600C rồi đưa vào thiết bị phản ứng số (15). Tại (15) với lượng xúc tác cần thiết (xúc tác nhựa trao đổi ion), nhiệt độ khoảng 50-1000C và áp suất là 15-20atm sẽ chuyển hóa hỗn hợp nguyên liệu thành sản phẩm MTBE với mức độ chuyển hóa khoảng 85% thiết bị phản ứng (15) được chia thành 3 vùng phản ứng. (việc thiết kế phải đảm bảo mức độ chuyển hóa ở cả 3 vùng là 85%) và nhiệt độ hỗn hợp lỏng ra khỏi các vùng không vượt quá 1000C. Vì phản ứng tổng hợp MTBE là phản ứng trả nhiệt nên để có nhiệt độ thích hợp coh phản ứng xảy ra ở vùng thứ hai và thứ ba thì phải hạ bớt nhiệt độ hỗn hợp lỏng ra khỏi vùng 2 bằng cách cho qua thiết bị làm lạnh trung gian (14) và hỗn hợp khi ra khỏi vùng phản ứng 1 cho qua thiết bị trao đổi nhiệt (13). Sau khi ra khỏi thiết bi phản ứng chính (15) hỗn hợp lỏng (hỗn hợp sản phẩm và nguyên liệu) được sang thiết bị chưng tách xúc tác (16). Tại (16) xảy ra hai quá trình chưng tách và phản ứng tiếp phần nguyên liệu còn lại. Sản phẩm MTBE được lấy ra ở đáy (16), một phần được hồi lưu trở lại qua thiết bị đun bốc hơi ở đáy, phần chủ yếu còn lại đưa qua thiết bị đun bốc hơi ở đáy, phần chủ yếu còn lại đưa qua thiết bị làm lạnh (14) làm lạnh đến nhiệt độ thường rồi đưa về bể chứa của MTBE. Sản phẩm đỉnh củat hiết bị số (16) bao gồm chủ yếu là metanol dư, các tạp chất C4 (buten - 1) buten và một phần nhỏ izobuten chưa chuyển hóa, chúng được đưa qua thiết bị làm lạnh ngưng tự (14), ra khỏi (14) phần lỏng ngưng tụ được hồi lưuvề (16), phần còn lại được đưa đi thu hồi metanol nhờ tháp hấp thụ 18.
Tại (18) metanol và C4 đi từ dưới lên sẽ được tưới nước từ trên xuống, metanol sẽ bị hấp thụ bởi nước còn khí không được hấp thụ đi ra ở đỉnh tháp hấp thụ và được đưa đi sử dụng cho các mục đích khác. Hỗn hợp metanol và nước ra khỏi tháp hấp thụ (18) được đi qua thiết bị gia nhiệt (13) và vào tháp chưng tách (19). Tại đây metanol có nhiệt độ rơi bằng 64 còn nước có nhiệt đọ sôi bằng 100 nên sản phẩm đỉnh chủ yếu là metanol được dẫn qua thiết bị làm lạnh ngưng tụ (14) một phần được hồi lưu tại thiết bị (19) và phần chủ yếu còn lại được đưa về bể chứa metanol. Nước được lấy ra ở đáy tháp (19) một phần cho hồi lưu lại (19) phần chủ yếu được đưa đi tận dụng nhiệt bằng cách dùng bơm (6) bơm lên thiết bị trao đổi nh iệt (13) và qua thiết bị làm lạnh (14) vào tháp hấp thụ (18).
Phần III
Tính toán công nghệ
Năng suất: 25.000 (tấn/năm)
Hiệu suất dehydrat hóa 98%
Nồng độ TBA kỹ thuật : 97%
Nồng độ tạp chất trong TBA là 3%
Nồng độ CH3OH là : 99%
Nồng độ H2O trong CH3OH là: 1%
Hiệu suất quá trình tổng hợp MTBE là 99%
Nồng độ izobuten là: 99%
Nồng độ tạp chất C4 (buten - 1, buten - 2) trong izobuten là: 1%.
I. Cân bằng vật chất
- Khối lượng phân tử của MTBE là : MMTB = 88 (kg/kmol)
- Số ngày nghỉ để bảo dưỡng và sửa chữa thiết bị trong một năm là: 25 ngày.
Năng suất phân xưởng tính theo giờ là:
63,72 (kg/h)
Tính theo đơn vị (kmol/h) sẽ là:
= 34,81 (kmol/h)
Số mol izobuten tinh khiết cần cho phản ứng:
nIB = . 34,81
nIB = 35,16 (kmol/h)
Khối lượng IB tinh khi...
Phản ứng tổng hợp MTBE là phản ứng thuận nghịch tỏa nhiệt nên khi ta giảm nhiệt độ phản ứng (giữ nguyên các điều kiện khác) thì cân bằng chuyển dịch theo hướng tạo MTBE vì vậy giảm nhiệt độ có lợi cho quá trình. Tuy nhiên các loại xúc tác đều có thể cho độ chuyển hóa và độ chọn lọc cao trong khoảng nhiệt độ T = 40 - 1000C. Nhưng nhiệt độ tối ưu là 80-900C.
b) Tỷ lệ nguyên liệu metanol/izobutan
Tỷ lệ izobuten/metanol khống chế trong khoảng 1,1/1 vì izobuten khá hoạt động nên nếu izobuten dư thì có thể xảy ra các phản ứng tạo sản phẩm phụ. Do đó tỷ lệ metanol/izobuten ảnh hưởng lớn đến độ chuyển hóa do độ chuyển hóa của metanol thấp hơn izobuten.
c) áp suất
áp suất làm việc 15 - 20 atm, áp suất ít ảnh hưởng tới quá trình.
d) Xúc tác [1,26]
Xúc tác ảnh hưởng lớn đến quá trình tổng hợp MTBE vì mức độ chuyển hóa phụ thuộc vào hoạt tính của xúc tác. Hoạt tính xúc tác được quyết định bởi số tâm hoạt động (số tâm axit trên xúc tác). Do đó độ axit của xúc tác và sự phân tán các tâm axit trên bề mặt xúc tác ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp MTBE.
Quá trình tổng hợp MTBE trên xúc tác nhựa trao đổi ion dùng xúc tác dạng cần có đường kính d = 9m8 - 1,2 mm. Và để đảm bảo trở lực trong thiết bị phản ứng có lớp xúc tác tĩnh không quá lớn thì xúc tác được sản xuất dưới dạng các hạt đệm. Trong quá trình làm việc nếu xúc tác tiếp xúc với các hợp chất có tính bazơ (lẫn trong nghiệm) thì sẽ làm giảm hoạt tính xúc tác khoảng thời gian 10-12 năm ta phải tái sinh xúc tác bằng H 2SO498% dễ bão hòa.
e) Thiết bị phản ứng
Thiết bị phản ứng MTBE là thiết bị dạng ống, xúc tác tĩnh. Dùng thiết bị ống chùm hay đoạn nhiệt để tận dụng cho quá trình chung tacvhs sản phẩm.
IV.5. Lựa chọn sơ đồ công nghệ
a) Sơ đồ công nghệ [13]
Quá trình ETE hóa để sản xuất MTBE bao gồm 3 giai đoạn
+ giai đoạn 1: Tổng hợp MTBE trên xúc tác
+ giai đoạn 2: chưng tác sản phẩm
+ giai đoạn 3: xử lý và thu hồi nguyên liệu
b) Lựa chọn sơ đồ công nghệ tổng hợp MTBE
Coi nồng độ ban đầu của metanol là 99% và izobuten sau quá trình tách nước của TBA có nồng độ 99% do vậy phản ứng tổng hợp MTBE có hiệu suất khá cao. Phản ứng tổng hợp MTBE là hpản ứng tỏa nhiệt nên ta chọn sơ đồ công nghệ gồm hai thiết bị. Một thiết bị đoạn nhiệt và một thiết bị chưng cất xúc tác (CD). Tại thiết bị chưng cất xúc tác cân bằng chuyển dịch về phía tạo MTBE. Với hai thiết bị này độ chuyển hóa cho MTBE có thể đạt tới 99% vì sau thiết bị một cho ta mức chuyển hóa khoảng 85% ta cho vào thiết bị thứ hai mà không cần gia nhiệt (tận dụng nhiệt ).
Thuyết minh sơ đồ công nghệ tổng hợp MTBE từ TBA
TBA từ bể chứa nguyên liệu được bơm (6) đưa lên thiết bị gia nhiệt (5) để tận dụng nhiệt của sản phẩm và tiếp tục đưa sang hai thiết bị gia nhiệt (4) để tận dụng nhiệt của khó lò. Sau đó được đưa vào thiết bị phản ứng (3) tại đây quá trình tách nước xảy ra (nhiệt độ lò phản ứng là 300 - 4000C) TBA đi trong ống chùm từ trên xuống, xúc tác Al2O3 đặt trong ống, khói cháy được cung cấp từ lò đốt (1) bằng cách đốt dầu với không khí và được dẫn sang thiết bị phản ứng (3). Sản phẩm của phản ứng tách nước của TBA được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt (5) (cấp nhiệt cho nguyên liệu)sau đó được đưa qua thiết bị làm lạnh (7) ngưng tụmột phần hơi nước. Tiếp đó nó được đưa qua thiết bị phân ly (8) tách nước khỏi hơi Izobuten. Hơi Izobuten ra khỏi đỉnh (8) được đưa vào thiết bị sấy khô (9), ở đây thiết bị sấy dùng chấp hấp phụ là than họat tính hơi Izobuten tiếp tục được máy nén (10) nén đến khoảng 1,5 - 2MPa. Izobuten ra khỏi đáy thiết bị (11) được đưa về thiết bị phân ly (12) để tách không khí ngưng và đưa vào bể chứa Izobuten.
Metanol lỏng từ bể chứa và Izobuten từ quá trình để hydra hóa được tồn tại ở trạng thái lỏng và được bơm vào cùng một đường ống và đưa vào thiết bị gia nhiệt (13) để nâng nhiệt độ đến khoảng 600C rồi đưa vào thiết bị phản ứng số (15). Tại (15) với lượng xúc tác cần thiết (xúc tác nhựa trao đổi ion), nhiệt độ khoảng 50-1000C và áp suất là 15-20atm sẽ chuyển hóa hỗn hợp nguyên liệu thành sản phẩm MTBE với mức độ chuyển hóa khoảng 85% thiết bị phản ứng (15) được chia thành 3 vùng phản ứng. (việc thiết kế phải đảm bảo mức độ chuyển hóa ở cả 3 vùng là 85%) và nhiệt độ hỗn hợp lỏng ra khỏi các vùng không vượt quá 1000C. Vì phản ứng tổng hợp MTBE là phản ứng trả nhiệt nên để có nhiệt độ thích hợp coh phản ứng xảy ra ở vùng thứ hai và thứ ba thì phải hạ bớt nhiệt độ hỗn hợp lỏng ra khỏi vùng 2 bằng cách cho qua thiết bị làm lạnh trung gian (14) và hỗn hợp khi ra khỏi vùng phản ứng 1 cho qua thiết bị trao đổi nhiệt (13). Sau khi ra khỏi thiết bi phản ứng chính (15) hỗn hợp lỏng (hỗn hợp sản phẩm và nguyên liệu) được sang thiết bị chưng tách xúc tác (16). Tại (16) xảy ra hai quá trình chưng tách và phản ứng tiếp phần nguyên liệu còn lại. Sản phẩm MTBE được lấy ra ở đáy (16), một phần được hồi lưu trở lại qua thiết bị đun bốc hơi ở đáy, phần chủ yếu còn lại đưa qua thiết bị đun bốc hơi ở đáy, phần chủ yếu còn lại đưa qua thiết bị làm lạnh (14) làm lạnh đến nhiệt độ thường rồi đưa về bể chứa của MTBE. Sản phẩm đỉnh củat hiết bị số (16) bao gồm chủ yếu là metanol dư, các tạp chất C4 (buten - 1) buten và một phần nhỏ izobuten chưa chuyển hóa, chúng được đưa qua thiết bị làm lạnh ngưng tự (14), ra khỏi (14) phần lỏng ngưng tụ được hồi lưuvề (16), phần còn lại được đưa đi thu hồi metanol nhờ tháp hấp thụ 18.
Tại (18) metanol và C4 đi từ dưới lên sẽ được tưới nước từ trên xuống, metanol sẽ bị hấp thụ bởi nước còn khí không được hấp thụ đi ra ở đỉnh tháp hấp thụ và được đưa đi sử dụng cho các mục đích khác. Hỗn hợp metanol và nước ra khỏi tháp hấp thụ (18) được đi qua thiết bị gia nhiệt (13) và vào tháp chưng tách (19). Tại đây metanol có nhiệt độ rơi bằng 64 còn nước có nhiệt đọ sôi bằng 100 nên sản phẩm đỉnh chủ yếu là metanol được dẫn qua thiết bị làm lạnh ngưng tụ (14) một phần được hồi lưu tại thiết bị (19) và phần chủ yếu còn lại được đưa về bể chứa metanol. Nước được lấy ra ở đáy tháp (19) một phần cho hồi lưu lại (19) phần chủ yếu được đưa đi tận dụng nhiệt bằng cách dùng bơm (6) bơm lên thiết bị trao đổi nh iệt (13) và qua thiết bị làm lạnh (14) vào tháp hấp thụ (18).
Phần III
Tính toán công nghệ
Năng suất: 25.000 (tấn/năm)
Hiệu suất dehydrat hóa 98%
Nồng độ TBA kỹ thuật : 97%
Nồng độ tạp chất trong TBA là 3%
Nồng độ CH3OH là : 99%
Nồng độ H2O trong CH3OH là: 1%
Hiệu suất quá trình tổng hợp MTBE là 99%
Nồng độ izobuten là: 99%
Nồng độ tạp chất C4 (buten - 1, buten - 2) trong izobuten là: 1%.
I. Cân bằng vật chất
- Khối lượng phân tử của MTBE là : MMTB = 88 (kg/kmol)
- Số ngày nghỉ để bảo dưỡng và sửa chữa thiết bị trong một năm là: 25 ngày.
Năng suất phân xưởng tính theo giờ là:
63,72 (kg/h)
Tính theo đơn vị (kmol/h) sẽ là:
= 34,81 (kmol/h)
Số mol izobuten tinh khiết cần cho phản ứng:
nIB = . 34,81
nIB = 35,16 (kmol/h)
Khối lượng IB tinh khi...