SVTH: Dương Sơn Lâm Trang 1
BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CÔNG NGHỆ
HỮU CƠ – HOÁ DẦU
SVTH: Dương Sơn Lâm Trang 2
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên trong đồ án này, em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
TS. Đào Quốc Tùy người đã hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt thời gian qua để
em có thể hoàn thành một cách tốt nhất học phần Đồ Án Môn Học.
Đồng thời em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn
Công nghệ Hữu cơ – Hóa dầu cũng đã tạo điều kiện, hỗ trợ để em có thêm
những kiến thức liên quan đến đồ án này.
Mặc dù đã cố gắng nhưng do thời gian còn hạn hẹp, nên Đồ Án Môn Học
của em chắc chắn còn tồn tại nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý
kiến đóng góp của thầy giáo hướng dẫn và các thầy, cô trong bộ môn để bài báo
cáo của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 27 tháng 12 năm 2012
Sinh viên
Dương Sơn Lâm
SVTH: Dương Sơn Lâm Trang 3
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ………………………………………...………………....…..
6
PHẦN 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT…………………..……..………….. 7
1.1. Cơ sở lý thuyết chung về quá trình alkyl hóa ……..…………......... 7
1.1.1. Phân loại các phản ứng alkyl hóa ……………..………….…… 7
1.1.2. Các tác nhân alkyl hóa………………………….……………… 8
1.1.3. Xúc tác cho phản ứng alkyl hóa………………….……………. 10
1.1.4. Đặc tính năng lượng của các phản ứng alkyl hóa…………….. 12
1.2. Alkyl hóa iso-butan bằng buten…………………………………….. 13
1.2.1. Nguyên liệu của quá trình……………………………………… 13
1.2.1.1. Tính chất hóa lý, phương pháp điều chế của nguyên liệu… 15
1.2.1.2. Sản phẩm chính……………………………………….…… 22
1.2.2. Cơ sở hóa lý của quá trình……………………………………… 23
1.2.2.1. Đặc trưng nhiệt động học của phản ứng…………………. 23
1.2.2.2. Cơ sở của quá trình alkyl hóa izo-butan bằng buten…….. 24
PHẦN 2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT………………………………….…… 33
2.1. Điều kiện công nghệ của quá trình alkyl hóa………………………. 33
2.1.1. Nhiệt độ phản ứng………………………………………….…… 33
2.1.2. Thời gian phản ứng…………………………………………..…. 35
2.1.3. Nồng độ axit……………………………………………….……. 36
2.1.4. Nồng độ izo-butan trong vùng phản ứng………………….…… 37
2.1.5. Tốc độ thể tích của olefin………………………………….…… 39
2.1.6. Khuấy trộn………………………………………………….…… 39
2.1.7. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình alkyl hoá…….……. 40
2.2. Các công nghệ alkyl hóa izo-butan bằng olefin…………………… 40
2.2.1. Đặc điểm chung…………………………………………………….... 40
2.2.2. Các quá trình công nghệ alkyl hóa izo-butan bằng olefin………….. 41
2.2.2.1. Công nghệ alkyl hóa dùng xúc tác H
2
SO
4
của hãng Kellogg…….. 41
2.2.2.2. Công nghệ alkyl hóa dùng xúc tác H
2
SO
4
của hãng Exxon……… 47
2.2.2.3. Công nghệ alkyl hóa dùng xúc tác H
2
SO
4
của hãng Stratco……… 48
2.2.2.4. Công nghệ alkyl hóa dùng xúc tác H
2
SO
4
của hãng
SVTH: Dương Sơn Lâm Trang 4
CDTECH……..……………………………….……………………………...
54
2.2.2.5. Công nghệ alkyl hóa sử dụng xúc tác HF của hãng UOP………… 56
2.2.2.6. Xu hướng phát triển của công nghệ alkyl hóa….………….……… 58
2.3. Lựa chọn công nghệ………………………………….……………… 58
PHẦN 3. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ……………………….…………….. 61
3.1. Các số liệu ban đầu……………………………………..…………… 61
3.2. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng………….…………… 61
3.2.1. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng thứ nhất…………..…. 62
3.2.2. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng thứ hai………….…… 66
3.2.3. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng thứ ba…………..…… 68
3.2.4. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng thứ tư…………..……. 69
3.3. Tính kích thước thiết bị phản ứng…………………………………….
69
3.3.1. Tính thể tích thiết bị phản ứng……………………………….………. 69
3.3.2. Tính đường kính thiết bị phản ứng…………………………….…….. 71
3.4. Tính cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị phản ứng……….………….. 71
3.4.1. Tính nhiệt phản ứng…………………………………………..………. 71
3.4.2. Tính lượng hydrocacbon bay hơi trong thiết bị phản ứng…………... 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………….………………………….…………. 74
SVTH: Dương Sơn Lâm Trang 5
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Trị số octan (R+M)/2 cho bởi loại xúc tác và olefin nguyên
liệu………………………………………………………………………….
11
Bảng 1.2. So sánh quá trình alkyl hóa khi sử dụng xúc tác HF và H
2
SO
4
…
12
Bảng 1.3. Đặc tính năng lượng của các phản ứng alkyl hóa…………….…
12
Bảng 1.4. Sự phụ thuộc của sản phẩmalkylatevào thành phần các đồng
phân olefin C
4
trong quá trình sản xuấtvớichất xúc tácHF……………....
14
Bảng 1.5. Một số tính chất hóa lý của olefin……………………………… 16
Bảng 1.6. Trị số octan của một số sản phẩm chính của quá trình alkyl hóa
izo-butan bằng buten……………………………………………………….
23
Bảng 1.7. Trị số octan của sản phẩm của quá trình alkyl hóa khi dùng
H
2
SO
4
……………………………………………………………………....
23
Bảng 1.8. Nhiệt tạo thành của cacbocation ………………………..…….. 25
Bảng 2.1. Độ hòa tan của izo-butan trong axit……………………….…… 37
Bảng 2.2. Giá trị RON của alkylat phụ thuộc vào Fnguyên liệu…………. 39
Bảng 2.3. Sự thay đổi nồng độ của các cấu tử vào nồng độ phản ứng trong
reactor…………………………………………………………………..…..
44
Bảng 2.4. Các điều kiện sử dụng của lò phản ứng Stratco………………. 49
Bảng 2.5. Ưu nhược điểm của hai công nghệ Exxon và Stratco…………. 59
Bảng 3.1 Thành phần nguyên liệu………………………………………… 61
Bảng 3.2. Khối lượng các cấu tử nguyên liệu đi vào hệ thống thiết bị phản
ứng trong 1 giờ……………………………………………………………..
62
Bảng 3.3. Thành phần các cấu tử đi vào hệ thống thiết bịphản ứng trong 1
giờ…………………………………………………………………………..
63
Bảng 3.4. Thành phần nguyên liệu đi vào thiết bị phản ứng thứ nhất…… 65
Bảng 3.5. Cân bằng vật chất ở thiết bị phản ứng thứ nhất………………. 66
Bảng 3.6. Thành phần nguyên liệu đi vào thiết bị phản ứng thứ hai……. 67
Bảng 3.7. Cân bằng vật chất ở thiết bị phản ứng thứ hai………………….. 67
Bảng 3.8. Cân bằng vật chất ở thết bị phản ứng thứ ba………………..…. 68
Bảng 3.9. Cân bằng vật chất ở thiết bị phản ứng thứ tư…………….……. 69