pexinh_dkny.hn1102
New Member
Download miễn phí Công nghệ lọc dầu - Phần 2
Isobutène một phần là sản phẩm của quá trình Cr-acking hơi naphta, phần khác là
của Cr-acking xúc tác.
Isobutène có trong các phân đoạn C4mà thành phần khác biệt một cách đáng kể
tùy theo quá trình công nghệ. Phân đoạn C4thô của Cr-acking hơi sau khi trích ly
butadiène có chứa 40 – 50 % Isobutène. Còn phân đoạn C4của Cr-acking xúc tác có chứa
15 – 20% isobutène, hàm lượng có thểcao hơn khi thay đổi các thông sốvận hành của
Cr-acking xúctác (điều kiện vận hành, xúc tác) đểtối đa sản xuất oléfin.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Quá trình ête hóaTS. Nguyễn Thanh Sơn
1
QUÁ TRÌNH ÊTE HÓA (ETHERIFICATION)
I. Mục đích của quá trình :
Xăng thương phẩm được phối trộn từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau : xăng
thu được từ chưng cất khí quyển, isomerat (sản phẩm của quá trình isome hóa), alkylat
(sản phẩm của quá trình alkyl hóa), xăng của quá trình Cr-acking xúc tác, reformat. Để đáp
ứng các tiêu chuẩn mới về bảo vệ môi trường (EURO II đối với Việt Nam, EURO IV đối
với Châu Âu) của nhiên liệu, nhất là yêu cầu về chỉ số octane. Các nhà công nghệ lọc dầu
không chỉ cải tiến các công nghệ cổ điển mà còn sử dụng các công nghệ mới như là công
nghệ ête hóa các oléfine bằng các alcool (méthanol, éthanol) để sản xuất các cấu tử có chỉ
số octane cao.
Mặt khác, năm 1985 CEE đã cho phép sử dụng các hợp chất chứa oxy trong xăng,
năm 1990 Mỹ cũng đã cho phép sử dụng các hợp chất này trong xăng, điều này dẫn đến
những biến đổi quan trọng trong thành phần của nhiên liệu động cơ. Thực tế, chúng đóng
góp vào việc tăng chỉ số octan của xăng và cho phép thay thế các oléfin và các
hydrocacbon thơm, hàm lượng các hợp chất này bị hạn chế vì lý do gây ô nhiễm.
Hàm lượng oxy cho phép trong xăng ở Mỹ là 2 – 2,7 % tương ứng với 11-15% thể tích
MTBE. Ở Châu Âu, hàm lượng tối đa cho phép là 2% oxy tương ứng với 11% MTBE.
II. Các ête chủ yếu sử dụng trong nhà máy lọc dầu :
Các ête (tertioalkyls éthers) thu được chủ yếu nhờ phản ứng của một iso-oléfin bậc
ba với một alcool bậc nhất.
Hiện nay, MTBE là một ête được sản xuất công nghiệp. Nó được tạo thành nhờ
phản ứng của isobutène có trong phân đoạn C4 với méthanol có mặt của một xúc tác
acide từ nhựa trao đổi ion.
Lượng TAME (tertioamylméthyléther), tạo thành nhờ phản ứng của các
isopentène (isoamylène) chứa trong phân đoạn C5 với méthanol, ngày càng tăng do áp
suất hơi của nó bé, ngoài ra nó còn cho phép giảm hàm lượng oléfine nhẹ trong xăng.
Các oléfine có hoạt ính quang hóa rất mạnh, đó là nguyên nhân tạo sương mù do ozone.
Vì các lý do đó, nó được sử dụng nhiều hơn MTBE trong xăng tái tạo.
ETBE thu được từ phản ứng giữa isobutène với thanol, được sử dụng rộng rãi như
là một thành phần phối trộn xăng. Nó có chỉ số octane cao, áp suất hơi thấp, nó có những
ưu điểm tương tự MTBE.
Quá trình ête hóa
TS. Nguyễn Thanh Sơn
2
III. Tính chất của các ête
Ưu điểm chủ yếu của các hợp chất chứa oxy (alcool và ête) là có chỉ số octane cao
cho phép bù trừ sự sụt giảm chỉ số octane khi loại bỏ chì trong nhiên liệu.
Trong số các hợp chất chứa oxy thì méthanol có chỉ số octane cao nhất. Tuy nhiên, nó có
một vài nhược điểm :
- Có khuynh hướng tách pha ở nhiệt độ thấp, nên cần thiết phải sử dụng thêm một
dung môi khác
- Có tính ăn mòn nên cần sử dụng loại vật liệu cho phù hợp.
- Hình thành điểm đẳng phí với các cấu tử nhẹ trong xăng dẫn đến làm tăng áp suất
hơi.
- Có khuynh hướng tự bốc cháy.
Tuy vậy các ête có nhiều đặc trưng thuận lợi :
- Chỉ số octan cao, có thể trên 100
- Có các đặc trưng gần với các hydrocacbon có trong xăng.
- Áp suất hơi thấp (cho phép đưa thêm nhiều butan vào khi phối trộn xăng)
- Có các đặc trưng chống ô nhiễm. Thực tế, khi xăng chứa các hợp chất này với
nồng độ từ 10 – 15 % sẽ làm giảm từ 10 – 15 % hàm lượng CO và từ 5 – 10 %
hàm lượng hydrocacbon không cháy trong khí thải.
Mặt khác do sự có mặt của oxy trong phân tử, các hợp chất chứa oxy có nhiệt trị thấp
hơn nhiên liệu, điều này có thể dẫn đến tiêu thụ nhiên liệu nhiều hơn. Hiện tượng này
càng thể hiện rõ khi hàm lượng oxy trong phân tử càng lớn, đó là trường hợp của
méthanol, nhiệt trị của méthanol thấp hơn 2 lần so với hydrocacbon tương ứng. Chính vì
những lý do đó mà các nhà lọc dầu có khuynh hướng sử dụng ête hơn là các alcool.
Các đặc trưng của MTBE được trình bày trong bảng sau. Chú ý rằng chỉ số octan trộn
lẫn phụ thuộc vào nồng độ của MTBE, thành phần và chỉ số octan của xăng mà nó bổ
sung vào. Tăng chỉ số octan được khoảng 2-5 điểm khi nồng độ của MTBE trong xăng là
10 – 15%.
Quá trình ête hóa
TS. Nguyễn Thanh Sơn
3
Bảng 1 : Các đặc trưng của MTBE
Khối lượng phân tử
Khối lượng riêng (kg/m3)
Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg(°C)
Áp suất hơi ở 30°C (mmHg)
Nhiệt độ kết tinh (°C)
Nhiệt độ chớp cháy (DIN) (°C)
Nhiệt trị khối lượng ở 25°C (kJ/kg.K)
Nhiệt bay hơi ở 25°C (kJ/kg)
Nhiệt trị thấp của lỏng (kJ/kg)
Enthalpie tạo thành của lỏng (kJ/mol)
Enthalpie tạo thành của khí (kJ/mol)
Nhiệt dung riêng của lỏng (J/mol.K)
88,15
740,5
55,2
313
-108,6
460
2,13
341,5
35090
-320,2
-288,8
188,1
IV. Các nguồn nguyên liệu :
1. Nguồn hydrocacbon:
Tất cả các hỗn hợp hydrocacbon có chứa các iso-oléfin, về nguyên tắc, đều có thể
sử dụng làm nguồn nguyên liệu để sản xuất ête. Tuy nhiên, người ta thường sử dụng
isobutène của phân đoạn C4 và isopentène của phân đoạn C5.
a/ Isobutène :
Isobutène một phần là sản phẩm của quá trình Cr-acking hơi naphta, phần khác là
của Cr-acking xúc tác.
Isobutène có trong các phân đoạn C4 mà thành phần khác biệt một cách đáng kể
tùy theo quá trình công nghệ. Phân đoạn C4 thô của Cr-acking hơi sau khi trích ly
butadiène có chứa 40 – 50 % Isobutène. Còn phân đoạn C4 của Cr-acking xúc tác có chứa
15 – 20% isobutène, hàm lượng có thể cao hơn khi thay đổi các thông số vận hành của
Cr-acking xúctác (điều kiện vận hành, xúc tác) để tối đa sản xuất oléfin.
Người ta có thể đồng phân hóa n-butène (butène-1, butène-2 trans và cis) có trong
phân đoạn C4 của Cr-acking (quá trình đồng phân khung phân tử). Thực tế các butène này
chiếm khoảng 45 – 50 %kl của các phân đoạn C4 của Cr-acking hơi (sau khi trích ly
Quá trình ête hóa
TS. Nguyễn Thanh Sơn
4
butadiène) và khoảng 35 – 40 % các phân đoạn của Cr-acking xúc tác. Một quá trình như
thế có ưu điểm là làm tăng giá trị của các sản phẩm phụ của các phân xưởng MTBE mà
trong đó các n-butène chưa được chuyển hóa. Như vậy, với cùng một lượng nguyên liệu
là phân đoạn C4, người ta có thể sản xuất gấp 2-3 lần MTBE.
Mặt khác, người ta có thể thu được lượng isobutène bằng cách đề hydro hóa isobutan có
sẳn lượng lớn trong khí đồng hành, khí tự nhiên.
Cr-acking xúc tác
(% kl)
Cr-acking hơi *
(%)
Déshydro hóa
(% kl)
Đồng phân hóa **
(% kl)
Isobutane
n-Butane
Isobutène
Butène – 1
Butène -2
35
11
15
13
26
2
5
45
28
20
52
1
48
1
0
6
44
17
10
23
* Sau khi trích ly butadièn
** Tính trên phân đoạn C4 từ Cr-acking hơi (sơ đồ kết hợp MTBE/ đồng phân hóa)
Hình 1 : Sơ đồ sử dụng phân đoạn C4 của phân xưởng Cr-acking hơi
Quá trình ête hóa
TS. Nguyễn Thanh Sơn
5
Đặc trưng Xăng
Super
MTBE ETBE TAME DIPE Ether C7 Méthanol Ethanol TBA IPA
Khối lượng riêng (kg/m3)
Nhiệt độ sôi (°C)
Áp suất hơi khi trộn lẫn (bar)
Nhiệt trị PCI (kJ/l)
Nhiệt bay hơi (kJ/kg)
Hàm lượng oxy (%kl)
735-760
30-190
0,7-0,8
32020
289
-
746
55,3
0,55
26260
337
18,2
750
72,8
0,4
26910
321
15,7
750
86,3
0,25
27375
310
15,7
730
68,3
0,34
27211
310
15,7
780
118
0,1
13,8
796
64,7
5,24
15870
1100
49,...