MỞ Đ UẦ
là benzen.
pháp s n xu t benzen
ả
ầ
Từ cách đây nhi uề th pậ niên, các nhà s nả xu tấ đã nh nậ ra t mầ quan tr ngọ c aủ benzen. Các phư ng ơ trong công nghi pệ cũng không ấ ng ngừ phát tri nể để cung câp ngu nồ nguyên li uệ trung gian này cho t ngổ h pợ h uữ cơ hóa d u. Benzen có thể thu đư c ợ từ m tộ số quá trình quan tr ngọ trong l cọ hóa d u,ầ như quá trình reforming xúc tác, cracking xúc tác, Cracking h i.ơ M cặ dù trong các quá trình này, benzen chỉ là s nả ph mẩ ph ,ụ song s nả lư ngợ là đáng k .ể Trong quá trình reforming xúc tác, v iớ ngu nồ nguyên li uệ naphta đã cung c pấ lư ngợ benzen và s nả ph mẩ BTX chủ y u. ế Hay quá trình Hydrodealkyl hóa tr cự ti pế toluen để cho s nả ph mẩ benzen v iớ độ chuy nể hóa r tấ cao. Quá trình này có thể th cự hi nệ dễ dàng nhờ xúc tác hydrodealkyl hóa toluen-HDA hay dư iớ tác d ngụ c aủ nhi tệ độ thermal hydrodealkyl of toluen-THDA.
Trong đồ án này em sẽ phân tích rõ ràng về sơ đồ công ngh ,ệ cũng như các đi uề ki nệ t iố ưu. Và sau đó l aự ch n,ọ tính toán m tộ sơ đồ sao cho công nghệ đó không chỉ đáp ngứ yêu c uầ về năng su t,ấ ch tấ lư ngợ benzen mà còn th aỏ mãn đi uề ki nệ về kinh tế như chi phí đ uầ tư, giá thành s nả ph m,ẩ xây d ng…ự
PH N 1: T NG QUAN
Ổ
Ầ
I. Tính ch t c a nguyên li u và s n ph m
ấ ủ
ệ
ả
ẩ
1. Nguyên li u khí Hydro. ệ
1.1 . Tính ch t v t lý[1]. - Là phi kim, t n t
ấ ậ
d ng khí t i nhi ng, không i ồ ạ ở ạ ạ t đ th ệ ộ ườ
- Năng l
màu, không mùi, không v .ị - Là khí nh nh t trong t ẹ ấ ả ẹ ơ t c các khí, hydro nh h n
ng liên k t H-H : 435 kJ/mol.
hydro. ấ không khí 15 l n.ầ ượ ả ế B ng 1 : Các đ ng v c a nguyên t ồ ị ủ ố
Đ ng v ị ồ Tên %
1H1 Proti 99.984
2H1 (D) D teriơ 0.016
3H1 (T) Triti 10-4
- Hydro có nhi
t đ sôi và nhi ệ ộ t đ nóng ch y r t th p ấ ả ấ
- Tan ít trong n
ệ ộ Tnc = - 259,1oC Ts = - 252,6 oC
c và các dung môi h u c . M t lít n ướ ữ ơ ộ ướ ở c
2.
0oC ch hòa tan 21,5 ml H ỉ
oC m i phân h y nên H
2 kém ho t đ ng
1.2. Tính ch t hóa h c ọ ấ
ế ớ ng liên k t H-H : 435 kJ/mol → phân t ủ ử 2 r tấ ở H ạ ộ
-
ng. ườ
• Ph n ng v i phi kim khác : halogen, oxi …
- Năng l ượ b n đ n 2000 ề ế đi u ki n th ệ ề ấ t đ cao, hydro có th ph n ng v i nhi u đ n ch t nhi ả ứ Ở ệ ộ và h p ch t ấ ợ ả ứ
ể ề ớ ơ
ớ
H2 (k) + X2 (k) → 2 HX(k)
• Tác d ng v i kim lo i t o h p ch t hydrua
2 H2 (k) + O2 (k) 2 H2O (k)
ạ ạ ụ ấ ớ ợ
• No hóa các h p ch t h u c ch a no :
Ca + H2 → CaH2
ấ ữ ơ ư ợ
C2H4 + H2 → C2H6
- S n xu t các s n ph m nh phân bón, HCl, CH
3OH,
1.3. Ứ ng d ng c a hydro. ủ ụ
ả ấ ả ẩ
ầ
2l ng làm nhiên li u tên l a.
ế ầ ư ệ ạ ỏ
ỏ ỏ ử
trong các ngành công nghi p hóa d u… - Tinh ch d u m ( lo i b S, olefin,…). - H2 cùng v i Oớ - Do nh h n không khí, hydro đ c b m vào khí c u. ệ ượ ơ ẹ ơ ầ
1.4. T n ch a. ồ
2
ứ - Th nhi ườ ng hóa l ng khí H ỏ ở
oC r i đ ng ồ ự ộ t ngoài, do cùng m t ở ạ tr ng thái
ứ t đ - 253 ệ ộ ệ
ng hydro thì th tích c a hydro ể ớ ố ượ ả ể ầ tr ng thái ở ạ ủ
trong các thùng ch a có cách nhi kh i l ủ l ng gi m 700 l n so v i th tích c a nó ỏ khí.
ể ậ ệ
ồ ư ỏ
t khi kho ng cách dài. 2 đ v n chuy n qua - Có th s d ng vi c nén khí H ể ể ử ụ ng b nh ng đòi h i xe ph i có b n l u tr ch u đ ữ ị ả ườ áp l c cao, đ c bi ả ự ộ ư ặ ệ
- Cu i cùng khí đ th ng ng d n. ố
i ng i dùng thông qua h c d n t ượ ẫ ớ ườ ệ
2. Nguyên li u Toluen[2]. ệ 2.1 . Tính ch t v t lý.
ố ố ẫ
ấ ậ
- Toluen d b t cháy (do nhi ễ ắ t o ra nhi u mu i. ề ạ
t đ ch p cháy th p), cháy ệ ộ ớ ấ
- Toluen có kh năng hòa tan trong benzene, etanol, các xeton và ph n l n dung môi h u c , r t ít tan trong n
ộ
c. ả ầ ớ ữ ơ ấ ướ
B ng 2: Tính ch t v t lí c a Toluen. ấ ậ ủ ả
Tính ch tấ Giá trị
Kh i l ng phân t (đvC) 92.14 ố ượ ử
oC)
Nhi t đ sôi ( 110-111ºC ệ ộ
oC)
Nhi t đ đông đ c ( -93ºC ệ ộ ặ oC)
4.4ºC Đi m ch p cháy ( ớ ể
oC
g/mL) t 0.865 T tr ng ( ỷ ọ i 25ạ
oC
Đ nh t ( 0.56 ớ N.s/m2) t ộ i 25ạ
oC
Áp su t bão hòa (mm Hg) t i 20 22 ấ ạ
oC
Ch s khúc x t i 20 1.496 ỉ ố ạ ạ
2.2. Tính ch t hóa h c. ấ ọ
6H5-CH3
Công th c hóa h c : C ứ ọ
Công th c c u t o : ứ ấ ạ
2.2.1. Ph n ng th vào electrophin vào nhân th m. ả ứ ế ơ
3 là nhóm th lo i I v i nh h ế ạ
- Nhóm th CHế ớ ả ưở
ệ ng c a hi u ủ ng liên h p và siêu liên h p đ n electron π trong vòng benzene ế ợ
ở ị
ứ các v trí ortho và làm m t đ e trong vòng benzene tăng lên para, đ ng th i làm tăng t c đ ph n ng th . ế ợ ậ ộ ồ ố ộ ả ứ ờ
3
i nhóm th CH ạ
- Ph n ng oxi hóa v i các đi u ki n thích h p :
ả ứ ả ứ
2.2.2. Ph n ng t ế - Ph n ng halogen hóa: C6H5-CH3 + Cl2 → C6H5 - CH2 – Cl ệ ớ ả ứ ợ
ề C6H5-CH3 + O2 → C6H5-CHO
6H5-CH3 + O2 → C6H5-COOH
2.3.
ho c C ặ
- Trong công nghi p và đ i s ng thì toluene đóng m t vai trò quan
Ứ ng d ng . ụ
ờ ố ệ ộ
tr ng:ọ
+ Là thành ph n c u t ầ ấ ừ ị ủ làm tăng tr s octan, nâng cao giá tr c a ị ố
xăng, đ c bi t trong hoàn c nh hi n nay khi ph gia chì đã g n nh ặ ệ ụ ệ ả ầ ư
không còn s d ng do làm ô nhi m môi tr ử ụ ễ ườ ủ ng thì t m quan tr ng c a ầ ọ
toluene ngyaf càng l n.ớ
+ Bên c nh đó toluen còn là nguyên li u chính s n xu t thu c n ố ổ ệ ạ ả ấ
TNT, ng d ng trong các lĩnh v c qu c phòng, xây d ng, khai thác ứ ụ ự ự ố
qu ng …ặ
ấ + Trong công nghi p hóa ch t, toluene đa ph n s d ng đ s n xu t ầ ử ụ ể ả ệ ấ
3. S n ph m benzene. ẩ
benzene, ngoài ra còn s d ng làm dung môi, s n xu t s n. ấ ơ ự ụ ả
ả
3.1. Công th c, c u trúc phân t theo Kukule. ứ ấ ử
6H6
: C - Công th c phân t ứ ử
- Năm 1865, Kekule đ a ra c u trúc c a phân t ư ủ ấ ử
benzene t th i điêm hi n t i : ươ ng đ i h p lí ố ợ ở ờ ệ ạ
- Tuy nhiên, hi n nay b ng ph ng pháp phân tích r nghen, ệ ằ ươ ơ
ng i ta nh n th y r ng t ườ ấ ằ ậ ấ ả ị ằ t c liên k t C-C đ u có giá tr b ng ề ế
nhau và b ng 139 pm. Nh v y, n u theo c u trúc c a Kekule, ư ậ ủ ế ằ ấ
ậ ph i có 3 liên k t dài và 3 liên k t ng n là ch a h p lí. Vì v y, ư ợ ế ế ả ắ
ạ theo quan đi m hi n đ i thì benzen có c u t o vòng 6 c nh ấ ạ ể ệ ạ
ph ng. Các nguyên t cacbon trong vòng đ u tr ng thái lai hóa ẳ ử ề ở ạ
sp2. M i nguyên t cacbon còn m t electron p ch a lai hóa. Sáu ỗ ử ư ộ
cacbon xen ph bên t o ra đám mây electron p c a 6 nguyên t ủ ử ủ ạ
electron p phân b đ u trên c 6 nguyên t ố ề ả ử cacbon c a vòng. ủ
- Nh v y đ vi t công th c c u t o c a benzene, ta có th s ư ậ ể ế ứ ấ ạ ủ ể ử
d ng m t trong 3 công th c sau : ụ ứ ộ
v i công th c th 3 là h p lí nh t. ứ ứ ấ ợ ớ
3.2. Tính ch t v t lý[3]. ấ ậ
B ng 3: Các tính ch t v t lý c a benzen : ấ ậ ủ ả
Nhi t đ nóng ch y 5,533 oC ệ ộ ả
Nhi t đ sôi 80,1 oC ệ ộ
oC(10)
Kh i l ng riêng 25 879 kg/m3 ố ượ ở
oC(92)
Đ nh t 20 0,649.10-3 N.s/m2 ớ ở ộ
Nhi t đ ch p cháy –11,1 oC ệ ộ ớ
oC
Đ hoà tan trong n 25 0.18g/100g H2O ộ c ướ ở
3.3. Tính ch t hóa h c[2]. ấ ọ
ủ Do c u trúc đ c tr ng c a benzen nên ph n ng đ c tr ng c a ả ứ ư ủ ư ấ ặ ặ
nó là ph n ng th electrophin, còn ph n ng c ng và oxi hóa đòi ả ứ ả ứ ế ộ
- Ph n ng c ng :
t. h i đi u ki n ph n ng r t kh c nghi ả ứ ỏ ề ệ ắ ấ ệ
ả ứ ộ
Benzen + H2 → Xyclohexan
Đi u ki n : - xúc tác : Ni; ề ệ
- Áp su t : 200 – 300 atm; ấ
oC .
- Ph n ng th : ả ứ
- Nhi t đ : 300 ệ ộ
ế
+ Nitro hóa :
+ Halogen hóa :
+ Alkyl hóa benzene :
+ Ph n ng sunfo hóa : ả ứ
- Benzen có vai trò quan tr ng trong th c t
3.4. Các ng d ng c a benzene. ụ ủ ứ
, là nguyên li u chính ự ế ọ ệ
đ s n xu t các lo i thu c tr sâu , thu c kháng sinh , ch t kich ể ả ừ ạ ấ ấ ố ố
thich tăng tr ưở ng và vô s các ng d ng khác trong đ i s ng. ụ ờ ố ứ ố
ẩ - Benzen là ngu n nguyên li u quan tr ng trong công nghi p ph m ệ ệ ồ ọ
nhu m anilin, d c ph m, trong vi c s n xu t ch t ph đ nâng ộ ượ ệ ả ụ ể ấ ấ ẩ
- Trong phòng thí nghi m, benzen đ
cao ch s octan đ i v i nhiên li u đ ng c ôtô và máy bay. ố ớ ỉ ố ệ ơ ộ
c s d ng r ng rãi làm dung ệ ượ ử ụ ộ
môi.
3.5. L u tr và v n chuy n benzen[4]. ậ ữ ư ể
+ L u tr : Benzen là m t hóa ch t đ c h i và có kh năng gây ấ ộ ạ ư ữ ả ộ
i. V n đ t n tr benzen đúng b nh ung th cho con ng ư ệ ườ ề ồ ữ ấ
ph ng pháp là hoàn toàn c n thi ươ ầ ế ể ả t đ đ m b o r ng công nhân ả ằ
nhà máy và ng i dân s ng các khu v c xung quanh không ườ ố ở ự
đ ượ c ti p ế
xúc tr c ti p v i các hoá ch t đ c h i. Ngoài ra đi u đó cũng là ấ ộ ạ ự ế ề ớ
- Duy trì nhi
t đ gi m nguy hi m cháy gây ra b i benzene. c n thi ầ ế ể ả ể ở
oC đ ngăn ch n benzen t
t đ b n ch a trên 8 ệ ộ ồ ứ ể ặ ự
đóng băng, b ng cách s d ng mi ng đ m s i n u th ử ụ ế ệ ằ ưở ế ể
tích nh ho c cu n dây s d ng h i v i th tích l n cùng ơ ớ ử ụ ể ặ ộ ỏ ớ
- B n ch a ph i kín, th
t. v i các v t li u cách nhi ậ ệ ớ ệ
ng xuyên ki m tra tránh hi n t ứ ả ồ ườ ệ ượ ng ể
- S d ng các c t thu lôi đ tránh hi n t
rò r .ỉ
ng sét đánh gây ử ụ ệ ượ ể ộ
- M i ho t đ ng ti p xúc c a con ng
cháy n .ổ
i ph i có trang b lao ạ ộ ủ ế ọ ườ ả ị
- Nghiêm c m các hành đ ng có th gây cháy n quanh khu
đ ng theo yêu c u. ộ ầ
ể ấ ổ ộ
v c b n ch a. ự ồ ứ
+ V n chuy n : ể ậ
- Các tàu, xe ch có b ch a ph i đ ở
c d n s ch s tr ể ứ ả ượ ọ ạ ẽ ướ c
- Trong quá trình t
khi t ả ể i đ tránh làm nhi m b n ngu n nguyên li u. ẩ ễ ệ ồ
i benzene s sinh ra đi n tích trên các b ả ẽ ệ ề
m t đ ặ ườ ố ấ ng ng, b n ch a nên ph i có b ph n n i đ t ứ ậ ả ộ ố ồ
ố phân ph i đi n tĩnh đ tránh gây cháy n , đ ng th i kh ng ổ ồ ệ ể ố ờ
- Có h th ng ch a cháy ho t đ ng đi kèm trong quá trình
ch l u l ng trong đ ng ng đ m b o an toàn. ế ư ượ ườ ả ả ố
ệ ố ạ ộ ữ
v n chuy n. ậ ể
ả ấ
II. Các ph 1. Ph ng pháp s n xu t benzen[5]. ng pháp hydrodealkyl hóa toluen. ươ ươ
Hydrodealkyl hóa là ph n ng cracking hydrocacbon th m có ả ứ ơ
ả m ch nhánh trong dòng hydro. Gi ng nh hydrocracking, ph n ư ạ ố
ng này tiêu th hydro và thu n l đi u ki n áp su t riêng ứ i ậ ợ ở ề ụ ệ ấ
ph n hydro cao. Quá trình này đ c thi t k đ hydrodealkyl ầ ượ ế ế ể
hóa các metylbenzen, etylbenzen C9+ thành benzen. Nó xu t ấ
phát t ừ ầ ớ nhu c u benzen trong công ngh t ng h p hóa d u l n ệ ổ ầ ợ
h n nhi u so v i các h p ch t này cũng nh v i toluen và các ơ ư ớ ề ấ ớ ợ
ỏ ả xylen (s n ph m BTX). Sau khi phân tách benzen kh i s n ả ẩ
ph m reforming, các hydrocacbon th m cao h n s đ ơ ẽ ượ ế c đ n ẩ ơ
phân x ng hydrodealkyl hóa. Thi ưở ế ị ạ t b ph n ng có d ng ả ứ
t ng t hydrocracking. T i đây, phân nhánh alkyl s đ c b ươ ự ẽ ượ ẻ ạ
gãy và đ ng th i đ ồ ờ ượ ấ c hydro hóa. Dealkyl hóa các h p ch t ợ
ng hydro tiêu th d ng vòng benzene th nhi u s làm tăng l ế ạ ề ẽ ượ ụ
và đ ng th i t o ra nhi u s n ph m khí h n. D i đây là 1 s ề ả ờ ạ ướ ẩ ồ ơ ố
ví d :ụ
Trong quá trình hydrodealkyl hóa, ph n ng c b n là tách các ả ứ ơ ả
i d ng alkan. N u quá nhóm alkyl g n v i nhân benzen ra d ớ ắ ướ ạ ế
trình v n hành đúng, và chuy n hóa đ ể ậ ượ ờ ầ c hoàn toàn nh tu n
ẩ hoàn ph n hydrocacbon th m ch a ph n ng, các s n ph m ả ứ ư ầ ả ơ
thu đ ượ ủ ế c là benzen và r t nhi u các hydrocacbon nh , ch y u ề ẹ ấ
là metan. B t kỳ lo i nào không ph i hydrocacbon th m có ấ ạ ả ơ
ạ trong nguyên li u, ví d trong ph n x lí tr c ti p phân đo n ầ ử ự ế ụ ệ
xăng C5+ không qua giai đo n chi ạ ế ủ t dung môi, s b phân h y ẽ ị
thành các parafin nh (metan). Đi u này nh m m c đích thu ụ ẹ ề ằ
t cao, nh ng cũng kéo theo s n ph m benzen có đ tinh khi ả ẩ ộ ế ư
2S.
l ượ ể ng hydro tiêu th r t l n. Các h p ch t l u huỳnh chuy n ụ ấ ớ ấ ư ợ
2. Nhi
hóa m t ph n thành H ầ ộ
t đ ng h c c a ph n ng. ệ ộ ọ ủ ả ứ
ề ỏ Nhìn chung, các ph n ng liên quan đ n quá trình này đ u t a ả ứ ế
nhi t m nh (ví d hydrocracking ΔH= -190 ÷ -230 kJ/mol), ệ ụ ạ
ngo i tr ph n ng t o ra hydrocacbon th m kh i l ả ứ ố ượ ng ừ ạ ạ ơ
phân t l n thu nhi t nh , và ph n ng phân h y metan thành ử ớ ệ ả ứ ủ ẹ
oC và tùy
nhi t đ cao 650 C và H. Các ph n ng này x y ra ả ứ ả ở ệ ộ
ng h p, có th thu n l t ng tr ừ ườ ậ ợ ể ợ ả ứ i khi tăng áp su t (ph n ng ấ
ấ hydro hóa) ho c không (ph n ng phân h y, t o c c). Áp su t ủ ạ ố ả ứ ặ
3. Các công ngh hydrodealkyl hóa. ệ
i u cho quá trình là 5 ÷ 6 MPa. t ố ư
Các quá trình hydrodealkyl hóa hi n nay có th chia làm 2 ể ệ
- Hydrodealkyl hóa nhi
lo i : ạ
t (Thermal hydrodealkylation – ệ
- Hydrodealkyl hóa có xúc tác ( Hydrodealkylation – HDA).
3.1. Quá trình hydrodealkyl hóa có xúc tác.
THDA).
Hi n nay, v i quá trình hydrodealkyl hóa có xúc tác, các nhà ệ ớ
máy đang s d ng ch y u các công ngh c a Shell, UOP, ử ụ ủ ế ệ ủ
3.1.1. Xúc tác.
Houdry và BASF.
- Xúc tác s d ng đ
c t ng h p t i d ng tinh th ử ụ ượ ổ d ợ ừ ướ ạ ể
(h t) b ng nhi u ph ng pháp khác nhau nh ph ề ạ ằ ươ ư ươ ng
pháp ngâm t m, ph ng pháp k t t a… Th ng s ẩ ươ ế ủ ườ ử
d ng ch t mang là nhôm – silic oxit v i các tâm xúc ụ ấ ớ
tác là các đ n phân t ơ ử ặ ho c có s k t h p gi a các ự ế ợ ữ
phân t kim lo i nhóm B ví d nh Fe, Co, Ni, Pd, Pt, ử ụ ư ạ
- Do có m t xúc tác nên đi u ki n ph n ng không khó ề
Ir, Rh, Cu…, ngoài ra còn m t s ít các oxit. ộ ố
ả ứ ệ ặ
3.1.2.
khăn nh hydrodealkyl nh tác d ng c a nhi ư ụ ủ ờ t đ . ệ ộ
Đi u ki n ph n ng. ả ứ ề ệ
+ Các đi u ki n ph n ng (tùy t ng công ngh v i m i xúc ả ứ ệ ớ ừ ệ ề ỗ
- Nhi
tác c a công ty mà có s khác nhau) : ủ ự
oC.
- Áp su t : 5 – 30 bar.
t đ : 520 – 620 ệ ộ
- T l
ấ
- V n t c dòng : 3-8 th tích toluen v i 1 th tích xúc
hydro / toluene = 3-8. ỉ ệ
ậ ố ể ể ớ
3.1.3.
tác/1h.
Hi u su t. ệ ấ
ề Qua thí nghi m ph n ng hydrodeakylation v i các đi u ả ứ ệ ớ
- Th i gian : 24h
ki n:ệ
- Xúc tác : s d ng ch t mang là h n h p MgO – Al
2O3
ờ
- Nhi
ử ụ ấ ỗ ợ
oC
- Áp su t : 3MPa. ấ
t đ : 600 ệ ộ
B ng 4: Đ chuy n hóa và đ ch n l c trong ph n ng có xúc ộ ọ ọ ả ứ ể ả ộ
tác[6]
Tâm xúc tác Đ ch n l c(%) Đ chuy n hóa(%) ể ộ ộ ọ ọ
0.5% Rh 75 98
0.1% Rh 7 99
0.15% Rh + 0.1% Pd 56 100
3.2. Quá trình Hydrodealkyl hóa nhi
4% NiO 35 20
- V i các quá trình hydrodealkyl hóa nhi
t[5]. ệ
t, các công ty ớ ệ
chính đã phát tri n và th ng m i hóa công ngh này ể ươ ệ ạ
là Atlantic Richfield và Hydrocacbon Researche Inc,
- Đi u ki n làm vi c : ệ
Mitsubishi và Chioda, Gulf Oil…
- V c b n, đi u ki n v n hành công ngh này nh ậ
ề ệ
ề ơ ả ề ệ ệ ư
• Nhi
sau:
oC
t đ dòng vào thi ệ ộ ế ị t b ph n ng 620 ả ứ
oC
• Áp su t 4,3 MPa ấ
• Th i gian l u trung bình 25 ÷ 30 giây
nhi i đa 730 ÷ 750 t đ t ệ ộ ố
• T l
ư ờ
2/hydrocacbon trong dòng vào thi
• Đ chuy n hóa 75% ể
mol H t b là 4 ỷ ệ ế ị
• Đ tinh khi
ộ
i thi u c a dòng hydro là 50 ÷60%. ộ t t ế ố ể ủ
S n ph m benzen có đ tinh khi ả ẩ ộ ế ấ ấ t r t cao, và hi u su t ệ
4. M t s công ngh đi n hình c a quá trình hydrodealkyl hóa
quá trình đ t t i 80%. ạ ớ i 98%, đ chuy n hóa cũng đ t t ể ạ ớ ộ
ệ ể ộ ố ủ
toluene.
Ngo i tr s khác bi ạ ừ ự ệ ề ề t v đi u ki n ph n ng, c 2 lo i quá ả ứ ệ ả ạ
trình này đ u v n hành theo cùng 1 s đ nguyên lí chung. Tùy ơ ồ ề ậ
thu c nguyên li u, công ngh có th ch bao g m m t s đ ệ ộ ơ ồ ể ỉ ệ ộ ồ
đ n gi n ho c có thêm m t b ph n x lý phân đo n xăng ộ ộ ơ ậ ử ả ặ ạ
nhi ệ ấ t phân C5+ v i m c đích lo i b các diolefin, các h p ch t ạ ỏ ụ ớ ợ
l u huỳnh ư
b n v ng, các h p ch t nito và oxy…b ng quá trình hydro hóa ề ữ ấ ằ ợ
4.1. Công ngh UOP[7].
ch n l c. ọ ọ
- S d ng quá trình thermal hydrodealkyl (THDA)
ệ
- Trong phân x
ử ụ
ng s n xu t, dòng toluene đ ưở ả ấ ượ ộ c tr n
c tr n cùng v i dòng toluene tái sinh. Sau đó, dòng đ ớ ượ ộ
2 đ a vào thi
t b gia nhi v i dòng H ớ ư ế ị t r i đ ệ ồ ượ ể c chuy n
t b ph n ng. Ph n ng hydrodealkyl di n ra đ n thi ế ế ị ả ứ ả ứ ễ
t o thành benzene và các s n ph m ph . Dòng ra t ạ ụ ả ẩ ừ
thi c đem đi làm l nh, chuy n đ n thi t b đ ế ị ượ ể ế ạ ế ị t b
phân tách s n ph m, t ả ẩ ạ ỏ i đó dòng phân thành pha l ng
và pha khí. Pha khí giàu hydro đ c tái sinh đ quay ượ ể
i thi t b ph n ng. Còn dòng ch t l ng đ l ạ ế ị ấ ỏ ả ứ ượ ư c đ a
vào thi ế ị ấ ể ả t b c t đ tách các s n ph m nh . Dòng s n ẹ ả ẩ
ph m đáy tháp c t đ c đ a ra thi ấ ượ ư ẩ ế ị ử ấ t b x lý b ng đ t ằ
sét đ c t phân đo n, t i đây benzene tinh khi t đ ể ấ ạ ạ ế ượ c
thu ở ả đo n trên c a c t c t. Phân toluene không ph n ủ ộ ấ ạ
ng đ ứ ượ ư ề c đ a v tái sinh, h i l u và nh p vào dòng ồ ư ậ
nguyên li u ban đ u. Các s n ph m ph n ng n m ụ ặ ằ ở ệ ầ ả ẩ
cu i c t phân đo n. ố ộ ạ
Hình 1 : S đ công ngh hydroadealkyl hóa c a UOP ơ ồ ủ ệ
Chú thích :
H Thi t b gia nhi t ST ế ị ệ Tinh c tấ
R Thi t b ph n ng CT Tháp đ t sét ế ị ả ứ ấ
4.2. Công ngh hydrodealkyl hóa DETOL, LITOL và
S Thi t b phân tách F ế ị Tháp c tấ
ệ
- Các quá trình DETOL, LITOL và PYROTOL sử
PYROTOL[8].
ng pháp hydrodealkyl hóa đ d ng ph ụ ươ ượ ử ụ c s d ng
đ chuy n hoá các h p ch t th m thành benzen đ ể ể ấ ơ ợ ộ
tinh khi t cao, đ c thi t k cho các nguyên li u c ế ượ ế ế ệ ụ
th khác nhau tùy theo yêu c u. ể ầ
- Các công ngh này đã ph c v t ệ
i h n ba m i d ụ ụ ạ ơ ươ ự
án,và đ ượ ấ c c p gi y phép đ c quy n trên toàn th ộ ề ấ ế
4.2.1. Nguyên li uệ
gi i.ớ
B ng 5 : Ngu n nguyên li u cho các ph ng pháp ệ ả ồ ươ
DETOL, LITOL và PYROTOL
DETOL LITOL PYROTOL
ể
ấ ượ ẩ
Chuy n hoá các alkyl aromic trong kho ngả t C7 đ n C10. ế ừ Cũng chuy n hoá các ể h p ch t th m C9- ơ ợ C10 thành h p ch t ấ ợ th m C8. ơ ấ
Chuy n hoá các s n ả ể ế C6 đ n ph m ph t ụ ừ ẩ than luy n c c. C9 t ệ ố ừ Ch y u là quá trình ủ ế ộ đ sunfo hoá và m t ề l ng nh h n là ỏ ơ ượ quá trình hyđrodealkyl hoá và hyđro cracking c a các h p ch t ấ ợ ủ không th m.ơ
4.2.2.
ng đ ng. Chuy n hoá phân ể C6 đ n C9 đo n t ế ừ ạ c a ch t l ng nhi t ệ ấ ỏ ủ phân thu đ c nh ư ụ m t s n ph m ph ộ ả c a quá trình s n ả ủ ớ xu t ethylen. So v i quá trình LITOL, thêm các ph n ng ả ứ hydrocracking c aủ phi hydrocacbon th m, nh ng ph n ả ơ ư ng desulfur ít ứ h n,ph n ng ả ứ ơ hydrodealkyl thì t ươ ươ
Đ c tr ng & u đi m c a các công ngh . ệ ể ư ủ ư ặ
Đ c đi m L i ích ể ặ ợ
ớ s n ph m cao h n v i ẩ ơ
Đ ch n l c cao c a h p ủ ợ chât th m ( Benzen ) T l cùng m t nguyên li u ộ ọ ọ ơ ỷ ệ ả ộ ệ
X lý t ng b ử ừ c đ n l ướ ơ ẻ ế t
Nhi ệ ộ t đ ho t đ ng th p ạ ộ ấ
- Lo i b yêu c u c n thi ầ ầ ạ ỏ ằ c x lý b ng cho các b ướ ử t, đ gi m hyđro riêng bi ể ả ệ hàm l ng olefin ho c l u ặ ư ượ huỳnh trong nguyên li u.ệ - Gi m chi phí. ả ậ ệ t ki m chi phí v t li u - Ti ế ch u nhi ị ệ t c a thi ệ ủ t b . ế ị
t Không luy n c c trong h ệ ệ ố th ng trao đ i nhi ổ ệ ố
ạ ỏ ắ
t cao - Chi phí b o trì Th p ấ ả - Lo i b các ch t th m bão ấ ơ hòa r n, ch t th i v t li u ả ậ ệ ấ - Giá tr s n ph m Cao ẩ ị ả
4.2.3.
ế t quá 99,93% S n ph m tinh khi ẩ ả nh t v ấ ượ
Hi u su t. ệ ấ
B ng 6 : Kh i l ng nguyên li u và s n ph m m i ph ng pháp ố ượ ả ệ ả ẩ ỗ ươ
S n ph m Nguyên li uệ ả ẩ
DETOL KL(MT) DETOL KL(MT)
1000 835
Toluene (98% tinh khi Benzene (99.95% tinh khi t)ế t)ế
36 Nhiên li u khí 201 ầ ệ
Thành ph n Hydrogen (70% tinh khi t) ế
LITOL LITOL
D u nh 925 ầ ẹ
Benzene (99.95% tinh khi t)ế
1000 Nhiên li u khí và d u 128 ệ ầ
(96% BTX, 1.7% Styrene, 0.4%Sulfur)
53
Thành ph n Hydrogen ầ (90% tinh khi t)ế
PYROTOL PYROTOL
Xăng nhi t phân 695 ệ
Benzene (99.95% tinh khi t)ế
1000 Nhiên li u khí và d u 374 ệ ầ
73% BTX, 3.1% Styrene, 0.1% Sulfur
69
4.2.4.
Thành ph n Hydrogen ầ (90% tinh khi t)ế
S đ công ngh . ệ ơ ồ
ớ - Công ngh này, nhìn chung cũng không khác so v i ệ
ấ công ngh chung. Trong các công đo n ph n ng, h p ả ứ ệ ạ
th thì có s d ng 2 tháp n i liên ti p nhau đ quá ử ụ ụ ế ể ố
trình di n ra tri ễ ệ ể ơ ả t đ h n. S n ph m ra kh i lò ph n ẩ ả ỏ
ng có đ ch n l c cao h n, do ph n ng x y ra hoàn ứ ộ ọ ọ ả ứ ả ơ
toàn. Còn s n ph m tách đ c h p th t ẩ ả ượ ấ ụ ố ơ t h n,
benzene có đ tinh khi ộ ế t cao. S n ph m đáy c a tháp ẩ ủ ả
ch ng là các hydrocacbon th m n ng thì đ ư ặ ơ ượ ầ c tu n
hoàn tr l ở ạ ể i nguyên li u đ u đ tăng kh năng chuy n ể ệ ả ầ
ế ạ hóa c a nguyên li u. Các c i ti n trên đây là th m nh ả ế ủ ệ
ấ c a các công ngh này đã giúp cho quá trình s n xu t ủ ệ ả
c u đi m v t tr i so v i các công ngh đ t đ ạ ượ ư ể ượ ộ ớ ệ
- Tuy nhiên nh
khác.
i là quá nhi u thi ượ c đi m l ể ạ ề ế ị ẫ t b , d n
phân x ng, b o trì cao. Ngoài ra, d n chi phí đ u t ế ầ ư ưở ả
th i gian ph n ng quá lâu (2 lò ph n ng), n u không ả ứ ả ứ ế ờ
ụ ố tính toán k , s đ ng th i gia tăng ph n ng ph , c c ỹ ẽ ồ ả ứ ờ
và có th kéo hi u xu t c a c quá trình xu ng. ấ ủ ả ể ệ ố
III. M t s ph ả
ộ ố ươ Hi n nay, tr ng pháp s n xu t Benzen khác. ấ c các yêu c u v ch t l ề ấ ượ ầ ướ ệ ng cũng nh giá thành ư
ấ s n ph m, các nhà s n xu t liên t c đ a ra các công ngh s n xu t ả ụ ư ệ ả ả ẩ ấ
ồ m i nh m tăng năng su t, h giá thành s n ph m, t n d ng các ngu n ậ ụ ấ ằ ả ẩ ạ ớ
nguyên li u s n có, ph bi n. ệ ẵ ổ ế
D i đây s trình bày m t s ph ng pháp s n xu t benzene ộ ố ươ ướ ẽ ả ấ
khác đang đ c áp d ng. V i vi c phân tích các đi u ki n công ngh ượ ụ ề ệ ệ ớ ệ
s cho cái nhìn t ng quan đ đánh giá cũng nh l a ch n công ngh ẽ ư ự ể ọ ổ ệ
t ố ư i u và phù h p v i đi u ki n kinh t ớ ề ệ ợ ế nh t có th . ể ấ
Các quá trình chủ y uế để s nả xu tấ benzen bao g m:ồ
* Reforming xúc tác.
* Hydrodealkyl hoá toluene.
* Phân b l
i toluene. ố ạ
* X lí xăng nhi
t phân. ử ệ
* S nả xu tấ từ than đá.
1. Reforming xúc tác.
1.1. Các ph n ng di n ra trong quá trình.
ả ứ ễ
Nguyên li u s d ng trong quá trình xăng ch ng c t tr c ti p. ấ ự ế ệ ử ụ ư
Có 2 ph n ng chính bao g m : ả ứ ồ
- Dehydro hóa napthen ( alkyl xyclohexan ).
- Dehydro vòng hóa các paraffin và isoparafin.
Đóng vai trò h tr là các ph n ng ph tr : ụ ợ ỗ ợ ả ứ
-
Isome hóa parafin thành các isoparafin.
-
Isome hóa các alkyl xyclohexan.
ả ứ ả ồ
Bên c nh đó các ph n ng ph cũng x y ra bao g m các ph n ả ụ ng t o c c, hydrocracking paraffin, naphten và tách metan. ứ ạ ạ ố
1.2. Đi u ki n công ngh . ệ ệ
ề
V m t lý thuy t các đi u ki n thu n l i cho quá trình ề ệ ề ặ ậ ợ
t đ không quá 350 ệ ướ ệ ộ ự
ạ ố ả
ế oC, bên reforming là áp su t 0.1 MPa và nhi ấ c nh đó toàn b quá trình cũng ph i th c hi n d ấ i áp su t ả ạ ộ ng đ i cao đ làm gi m các quá trình t o c c, tăng hydro t ể ố ươ đ ch n l c s n ph m. ộ ọ ọ ả ẩ
1.3. Xúc tác.
Các lo i xúc tác s d ng hi n nay s d ng ch tấ mang th ử ụ ử ụ ệ
ạ O là γ – Al ngườ , có ch aứ h pợ ch tấ halogen (Cl, F ho cặ k tế h pợ cả 2 3
hai).
- Xúc tác có ch aứ oxyt hoặc sunfit Cr, Mo, Ni và W
Xúc tác có ch aứ kim lo iạ quý, thư ngờ là Pt ho cặ Pt k tế h pợ - v iớ kim lo iạ khác. Hàm lư ngợ kim lo iạ quý (Pt) dao đ ngộ trong kho ngả 0,2 ÷ 0,8% kh iố lư ng.ợ
- Các xúc tác lư ngỡ và đa kim lo iạ v i vi c
ệ đưa Re (hay Ir, ớ
Ru, Ag, Au, Ge…) vào thành ph nầ xúc tác, giúp tăng cư ngờ các tính ch tấ c aủ Pt. (Kéo dài độ b nề ho tạ đ ngộ c aủ xúc tác, khả năng ch uị đ ngự t tố v iớ hi n tệ ượng l ngắ đ ngọ c cố lên bề m t ặ xúc tác).
M t s y u t nh h ng đ n ho t tính xúc tác là ộ ố ế ố ả ưở ế ạ
Sự hình thành c cố l ngắ đọng: C cố làm gi mả di nệ tích bề m tặ
- ho tạ đ ngộ c aủ xúc tác, làm cho độ chuy nể hóa gi mả sút.
ạ
Ngộ độc xúc tác: ngộ đ cộ xúc tác có thẻ x yả ra dư iớ 2 d ng là - ngộ đ cộ vĩnh vi nễ b iở các kim lo iạ như As, Pb, Cu, Hg và ngộ đ cộ có thể hoàn nguyên gây ra b iở lưu huỳnh, nito và các halogen. Các đ cộ tố có thể đư cợ lo iạ bỏ nhờ quá trình xử lí nguyên li uệ , thư ngờ là quá trình hydrodesunfua hóa.
1.4. Các công ngh reforming xúc tác. ệ
ệ ệ
ế ớ ệ ệ
i, các quá trình công ngh reforming Hi n nay trên th gi g m các công ngh bán tái sinh xúc tác, công ngh tái sinh ồ theo chu kì, và công ngh tái sinh liên t c. ụ ệ
ơ ồ ệ ử
S đ chung c a quá trình công ngh reforming xúc tác s ủ d ng ngu n nguyên li u naptha : ụ ệ ồ
2. Phân b l
i toluene. ố ạ
ệ
ể ế ặ ắ ơ ớ
ố ệ ố ừ ạ ặ ồ
Quá trình này đang đ ệ c phát tri n thành quy mô công nghi p ể ượ nh m t n d ng ngu n nguyên li u ít giá tr toluene tăng s n ả ị ệ ồ ậ ụ ằ ng benzene và xylen. Trong công nghi p quá trình phân b l ượ i toluene có th ti n hành pha r n ho c pha h i, v i các h l ạ xúc tác có ngu n g c t d ng Friedel Crafts, zeolit ho c các xúc tác l ng ch c. Các ph n ng chính: ả ứ ưỡ ứ
c đ a vào s d ng quy mô công ệ ệ ượ ư ử ụ ở
Hi n nay có 3 công ngh đang đ nghi p : ệ
B ng 7 : So sánh các công ngh ph bi n hi n nay ổ ế ệ ệ ả
Xylen plus Tatoray Mobil LTD
ARCO Toyo Rayon
Mobil Chemical Hãng Pha ph n ng H iơ H iơ ả ứ L ngỏ
0 480 - 520 410 - 470 260 - 315 ( C)
0.2 3 - 4 4.5 (MPa)
Không tham gia Có Zeolit T81 Zeolit ZSM-5 -Al O Hydro Xúc tác Không tham gia SiO 2 2 3
Đ c đi m ể ặ
3. Xăng nhi
t phân. ệ
t phân có thành ph n C ở ả ầ ệ
ủ ẩ ầ ủ ỏ
ấ ớ ứ
ệ ồ
ạ t phân có ch a hàm l ượ ậ ệ ả ấ ả ư
5 tr lên là s n ph m c a quá Xăng nhi trình cracking các phân đo n d u thô l ng. Thàn ph n c a xăng ầ ơ ng r t l n các hydrocacbon th m, nhi ệ t là benzene. Vì v y đây là ngu n cung c p s n ph m có đ c bi ẩ ặ ệ ổ giá tr cao cho công ngh s n xu t xăng cũng nh côn ngh t ng ấ ị hóa d u.ầ
B ng 8: Thành ph n c a các lo i xăng nhi t phân ầ ủ ả ạ ệ
(%)
Phân đo nạ C6 – C8
Xăng C
5+
Phân đo nạ C6 (200oC)
11.8
7.8
9.7
Parafin và naphten
Olefin
5.5
2.4
3.0
Diolefin
18.1
8.7
5.9
Hydrocacb on th mơ
Benzen
28.0
35.2
43.7
Toluen
13.9
17.4
21.7
C8
7.2
9.0
11.3
3.0
3.8
4.7
Alkenylbenzen (Styren)
C9+
12.5
15.7
-
64.6
81.1
81.4
ng
ượ
T ng hàm l ổ hydrocacbon th mơ
IV. L a ch n công ngh . ệ ự ọ
c
. Trong khi yêu c uầ đ tặ ra là mở r ngộ ph mạ vi nguyên li u,ệ
tăng ngu nồ nguyên li uệ mà v nẫ giữ ch tấ lư ngợ s nả ph m.ẩ
ng pháp là Reforming xúc tác và hydrodealkyl toluen nói chung.
ươ ng pháp đ
ộ
ế ớ
i và đ u cho l ề
i hai ph ươ
ầ
ấ
ượ ề
ệ ủ
ề
ạ
ặ
ấ ệ
ị ố
ớ
ị
ị
ng pháp hydrodealkyl toluen ta có th s d ng xúc tác
ể ử ụ
ươ
ố
ươ
ể
ả
ng pháp có cùng kho ng chuy n hóa cho nhau, tuy nhiên ệ t
ớ t. C hai ph ả ệ ử ụ
ề
ề
ệ
ơ
ố
ớ
Còn l ạ ng s n c s d ng r ng rãi trên th gi C hai ph ả ượ ử ụ ả ệ ng. Tuy v y, đi u ki n ph m benzen r t cao, đáp ng đ cho nhu c u th tr ậ ị ườ ủ ứ ẩ công ngh c a Reforimg xúc tác khá khó khan cũng nh ph thu c nhi u vào ộ ư ụ ho t tính xúc tác. M t khác, Reforimg xúc tác ch y u s d ng đ s n xu t xăng ủ ế ử ụ ể ả có tr s octan cao, còn quá trình hydrodealkyl l i s d ng ngu n nguyên li u là ạ ử ụ ồ toluen, ít giá tr thành benzen v i giá tr cao h n nhi u. ề ơ Cu i cùng, v i ph ho c nhi ệ ặ chi phí cho vi c s d ng xúc tác t n kém h n nhi u so v i tang đi u ki n nhi đ .ộ
ng pháp THDA( Thermal hydrodealkyl ) toluen cho phân
ọ ươ ng s n xu t benzen. ấ
Do đó, ta ch n ph x ả ưở
PH N 2: Tính toán cân b ng v t ch t.
Ầ
ằ
ấ
ậ
Các thông s ban đ u cho quá trình :
ầ
ố
- Năng su t benzene : 110.000/năm.
ấ
- Nguyên li u : + Toluen tinh khi
t
ệ
ế
+ Hydro tinh khi
tế .
- Th iờ gian lưu trung bình là từ 25 – 30 (s).
-
: 75%.
-
: 99,7%.
I.
Tính toán s b s li u ban đ u. ơ ộ ố ệ
ầ
1. Tính năng su t benzene.
ấ
ng nhà máy làm vi
- Thông th ườ ỉ
c 24h/ngày và trong m t năm trung ư
ọ ầ
ệ ệ ả ưỡ ấ . S gi ố ờ
ộ c a ng cũng nh ngh l ự ế ủ ỉ ễ(th c t ộ nhà máy ho t đ ng trong m t ạ ộ
bình ngh 30 ngày cho vi c b o d nhà máy l c d u Dung Qu t) năm là :
c n đ t đ
c :
- Năng su t ấ benzene trong m t gi
ộ
ờ ầ
ạ ượ
Gbenzen =
- T
ng ng v i s mol
benzene là
ươ ứ
ớ ố
nbenzene =
benzene tinh khi
t là 99,7% nên l
ng toluene l n trong
ế
ượ
ẫ
- Do l ng ượ s n ph m là : ẩ ả
Gtoluen =
S đ cân b ng v t ch t c a quá trình ậ
ấ ủ
ơ ồ
ằ
ả ứ
- Các ph n ng trong công ngh : ệ + Ph n ng chính v i hi u su t 75% (Plantwide Control of ấ
ả ứ
ệ
ớ
Industrial Processes: An Integrated Framework of Simulation and Heuristics, N. V. S. N. Murthy Konda, G. P. Rangaiah,* and P. R. Krishnaswam, 2005).
CH
3
+ H2 → + CH4 (1)
+ Ph n ng ph :
ả ứ
ụ
2 + H2 (2)
- V i hiêu su t quá trình đ t 98% nên có 2% benzene tham gia vào ph n ả
ạ
ấ ớ ng ph t o biphenyl.
ụ ạ
ứ
- L
ượ
ng benzene tham gia vào ph n ng ph : ụ
ả ứ
- L
ng biphenyl trong s n ph m là
ượ
ẩ
ả
nbiphenyl = .
- Nh v y c n s d ng thêm toluene t o ra l
ạ
ượ
ẩ ng benzene cho s n ph m
ả
ng toluene c n:
ph . L
ư ậ ầ ử ụ ụ ượ
ầ
ntoluene =
ng metan sinh ra là:
- T ng l ổ
ượ
nmetan = 174,5 + 3,58 = 179 (kmol/h).
- L
ng toluene th c t
ph i s d ng là :
ượ
ự ế
ả ử ụ
ng toluene d là :
- L
ntoluene = = 243,44 (kmol/h). ư
ượ
ntoluene (d )ư = 243,44 174,5 = 68 (kmol/h). ố
- S mol Hydro c n cho ph n ng: ầ
ả ứ
s mol c a hydro và aromatic là 4 nên l
ng hydro
ủ
ỉ ệ ố
ượ
ả ứ
ượ
ư
nhydro = 174,5 + 1,79 = 177,19 (kmol/h) M t khác do t l ặ đ a vào là : ư nhydro = 243,44 4 = 973,8 (kmol/h). Ghydro = 973,8 × 2 = 1947,2 (kg/h). L ng hydro d sau ph n ng là : Ghydro (d ) ư = 1162,15 177,19 = 985 (kmol/h).
II.
Xây d ng s đ mô ph ng trên Hysys.
ơ ồ
ự
ỏ
ự
ư
ỏ
D a trên s đ PFD, ta xây d ng s đ mô ph ng trên Hysys nh hình 3 ơ ồ ự i v i m t s đi u ch nh và đi u ki n. d ệ ướ ớ
ơ ồ ộ ố ề
ề
ỉ
- Xây d ng s đ v i 5 c u t
: benzen, toluen, metan, hydro,biphenyl.
ơ ồ ớ
ấ ử
ự
t đ ng : PRSV.
- Ch n h nhi ọ
ệ
ệ ộ
ệ ủ ế
ấ ử
ệ
Lý do l a ch n: Do h ch y u là các c u t ọ ự ph i là khí lý t
ng nên ta s d ng h nhi ử ụ
ưở
hydrocacbon và h không t đ ng PRSV là h p lí nh t. ấ
ệ ộ
ệ
ả
ợ
ng là thi
t b ph n ng v i knetic
ẩ
ưở
ế ị
ả ứ
ớ
- S d ng thi ử ụ c a các ph n ng bao g m [9] : ủ
t b ph n ng đ y lý t ả ứ ồ
ế ị ả ứ
• Ph n ng chính :
ả ứ
1/2.
r1 = 3.5868 * 106 exp(-25616/T)PTPH t l p ph n ng trong hysys. Thi
ế ậ
ả ứ
• Ph n ng ph : ụ ả ứ
r2 = 5.987 * 104 exp(-25616/T)PB
2 – 2.553 *105 exp(-25616/T) PTPH.
Thi
t l p ph n ng trong hysys.
ế ậ
ả ứ
- Có s d ng thêm các thi
t b tr n dòng và chia dòng.
ử ụ
ế ị ộ
- S d ng công c Recycle đ tu n hoàn h i l u dòng nguyên li u d
ể ầ
ồ ư
ử ụ
ệ ư
ụ
sau ph n ng.
ả ứ
- Đi u ch nh l u l
ể
ệ
ỉ
ượ
ẩ c dòng s n ph m ả
ng dòng nguyên li u đ thu đ ư ượ ề v i năng su t yêu c u ầ ấ ớ
III. Cân b ng v t ch t và nhi
ng c a quá trình.
ằ
ậ
ấ
t l ệ ượ
ủ
ng c a toàn b quá trình.
1. Cân b ng v t ch t và nhi ậ
ằ
ấ
t l ệ ượ
ủ
ộ
t c các dòng trong quá trình đã
ớ ấ ả
ằ c mô ph ng ( b ng 8 ).
đ
- Cân b ng đ ượ
c th hi n qua worksheet v i t ượ ỏ
ể ệ ả
t b ph n ng.
2. Cân b ng v t ch t và nhi ậ
ằ
ấ
t l ệ ượ
ng c a thi ủ
ế ị
ả ứ
Khi đó,= = 1914 (kmol/h).
Nhi
ng : Q
vào = Qra = 5.045 × 107 (kJ/h).
t l ệ ượ
i tháp là:
Đ chuy n hóa t ể
ộ
ạ
t b tách pha.
3.Cân b ng v t ch t và nhi ậ
ấ
ằ
t l ệ ượ
ng c a thi ủ
ế ị
T
ng t
, ta có :
ươ
ự
4.Cân b ng v t ch t và nhi ậ
ấ
ằ
t l ệ ượ
ng c a tháp ch ng c t T-102. ư
ủ
ấ
- Thi
t k s b c a tháp ch ng trong Hysys.
ế ế ơ ộ ủ
ư
ng c a tháp th hi n qua:
ằ
ấ
ậ
t l ệ ượ
ể ệ
ủ
Khi đó, cân b ng v t ch t và nhi
Thành ph n dòng: ầ
IV.
Casestudy nghiên c u m t s y u t
nh h
ng đ n quá trình.
ộ ố ế ố ả
ứ
ưở
ế
1. Nguyên liêu đ u vào nh h
ng t
ầ
ả
ưở
ớ
i năng su t c a quá trình. ấ ủ
Case study 1 bao g m hai y u t
: - Molar flow c a dòng toluen
ế ố
ồ
ủ
- Molar flow c a dòng benzen.
ủ
Các thi
t l p đ làm case là:
ế ậ
ể
K t qu kh o sát :
ế
ả
ả
Nh n xét : L
ng nguyên li u đ u vào càng l n thì năng su t thu benzen
ậ
ượ
ệ
ầ
ấ
ớ
càng cao.
2. Nhi
t đ ph n ng và hi u su t ph n ng.
ệ ộ
ả ứ
ả ứ
ệ
ấ
Case study 2 bao g m hai y u t
: - Nhi
t đ dòng vào PFR.
ế ố
ồ
ệ ộ
- Hi u su t ph n ng.
ả ứ
ệ
ấ
Các thi
t l p đ làm case là
ế ậ
ể
K t qu kh o sát :
ế
ả
ả
t đ càng tăng thì hi u su t càng tăng, m c dù ph n úng
ậ
ấ
ệ ộ
ệ
ả
ặ
ấ
t.
ệ
ệ ủ
ả ứ
ả ứ
ả t đ tăng, kéo theo s n
ự ấ ấ
ệ ộ
ế
Nh n xét : Nh n th y nhi ậ là t a nhi ỏ Nguyên nhân là do s xu t hi n c a ph n ng ph t o biphenyl là ph n ng thu ụ ạ nhi t d n đ n hi u su t ph n ng ph s tăng khi nhi ệ ệ ẫ ụ ẽ ả ứ ph m c a ph n ng chính tăng. ả ứ ủ ẩ
K t lu n
ế
ậ
Ph n 3:ầ
ấ
ệ ọ
ư ầ
ủ
ọ
ngưở hydrodealkyl hóa toluen s nả xu tấ V i ớ đề tài là “Thi tế kế phân x benzen” năng su tấ 110000 t n/năm, đư cợ sự giúp đỡ chỉ d nẫ t nậ tình và chu đáo c aủ cô giáo PGS-TS Ph mạ Thanh Huy nề , cùng v iớ vi c ệ tìm tòi, tham kh oả tài li uệ và c g ng c a b n thân, em đã hoàn thành b nả đồ án đúng h n.ạ ủ ả ố ắ cượ đã hi uể thêm nhi uề về các quá trình công nghệ Thông qua đồ án này, em đ tệ là quá trình “hydrodealkyl hóa toluen s nả hóa h cọ nói chung, và đ cặ bi xu t ấ benzen” cũng nh t m quan tr ng c a vi c h c và ng d ng ụ HYSYS trong ứ trong các nhà máy hi nệ h c t p chuyên ngành và cho công vi c sau này khi mà ệ ọ ậ nay, không thể thi uế các quá trình bán tự đ ngộ và tự đ ngộ hóa. Vì v y, vi c ệ ti pế ậ ố ơ sau t h n c nậ ph nầ m mề tính toán HYSYS, sẽ cho em kinh nghi mệ làm vi cệ t này
.
Đây là công nghệ không còn m iớ tuy nhiên sơ đô v nậ hành khá đ nơ gi n,ả qui mô nhỏ mà hi uệ su tấ s nả ph mẩ benzen khá cao , chi phí đ uầ tư và v nậ hành th p,ấ v n thích h p v i nhu c u đòi h i năng su t trung bình ầ
ợ ớ
ẫ
ấ
ỏ
ng
Bên c nhạ đó, v i s h
ề
ạ
ớ ự ướ d nẫ c aủ cô Ph mạ Thanh Huy nề , em đã nghiên c uứ và hoàn thi nệ đề tài theo phư ngơ pháp m i s d ng Knetic thay vì s d ng ử ụ ớ ử ụ Conversion còn nhi u h n ch ế. Các sơ đồ trong đồ án đư cợ vẽ theo b nả vẽ PFD. Đây là b nả vẽ đư cợ dùng phổ bi nế cho các nhà máy hóa h cọ hi nệ nay.
khách quan là
B nả đồ án này đã đư cợ hoàn thành, nhưng vì y u t ế ố ch quan là b n thân ch a hoàn thi n,
ả
ạ
ư
ế ố ủ
ớ i là l n
ớ
ắ HYSYS , h nơ n aữ l
ắ
tế kế phân xư ng cho
nên ch c h n ắ
ở
th iờ gian ệ cũng nh ư tài li uệ tham bên c nh y u t kh oả còn h nạ ch ,ế n iộ dung và phư ngơ pháp nghiên c uứ cũng khá m i và khó ầ làm khăn v i em khi mà ch a hoàn toàn n m b t ư ạ quen v iớ vi cệ thi ẳ còn thi uế sót là đi uề không thể tránh kh i.ỏ V yậ em r tấ mong đư cợ sự chỉ b oả cùng nh ngữ ý ki nế đóng góp c aủ các th yầ cô và các b nạ sinh viên để b nả đồ án đư cợ hoàn thi nệ h n.ơ
Cu iố cùng, em xin chân thành bày tỏ lòng bi
tế nơ t
Bộ môn Công nghệ Hoá d uầ - H uữ cơ và các b n.ạ Đ cặ bi
iớ các th yầ cô giáo trong tệ là cô giáo PGS-TS
Ph mạ Thanh Huy nề đã t nậ tình giúp đỡ em hoàn thành b nả đồ án này.
Xin chân thành c mả n!ơ
Ph n 4 : Tài li u tham kh o ệ ả ầ
1. Hóa h c vô c , Hoàng Nhâm, Nhà xu t b n giáo d c, 2006.
ấ ả ụ ơ ọ
ữ ơ ữ ễ
ấ ả 2. Hóa h u c , Đ Đình Rãng – Nguy n H u Đĩnh, Nhà xu t b n ỗ Giáo duc, năm 2013.
ấ ậ ệ
ế ị ồ ầ ọ
t b công ngh hóa ch t t p 1, Tr n Xoa, 3. S tay quá trình và thi ổ Nguy n Tr ng Khuông, H Lê Viên, Nhà xu t b n Khoa H c và K ỹ ấ ả ọ ễ Thu t, 1992 ậ
4. Safe handling and storage of benzene, Chevron Phillips Chemical Company, 2005.
ệ ổ ầ ạ
5. Công ngh t ng h p h u c Hóa d u, Ph m Thanh Huy n, ề ợ ữ ơ Nguy n H ng Liên, Nhà xu t b n khoa h c và kĩ thu t, 2006. ấ ả
ễ ậ ọ ồ
