Thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE từ isobutan năng suất 25.000 - 30.000 tấn/năm (Full)

 



MTBE là tên viết tắt của Metyl tert butyl ete là hợp chất chứa oxy có công thức cấu tạo: 

MTBE được tổng hợp từ TBA hoặc tổng hợp từ isobutylen với metanol ( đây là hai phương pháp chính trong công nghiệp). MTBE là cấu tử có trị số octan rất cao do vậy được sử dụng chủ yếu để pha vào xăng nhằm cải thiện chất lượng xăng và giảm ô nhiễm môi trường. MTBE có nhiều ưu điểm hơn so với phụ gia Pb ở chỗ MTBE vừa có tác dụng nâng cao trị số ON của xăng vừa làm tăng khả năng cháy hoàn toàn của nhiên liệu, do đó giảm khí thải gây ô nhiễm( khí CO ), không làm tăng áp suất hơi bão hoà của nhiên liệu, ổn định tốt có tính tương thích khi pha chộn với nhiên liệu, tan tốt trong nhiên liệu…

Nhu cầu tiêu thụ MTBE đang tăng nhanh, MTBE là một trong những hoá chất tăng  trưởng  mạnh nhất trên  thế giới với tốc độ tăng trưởng trung bình 20% mỗi năm (1989--1994).Dự báo đến năm 2010 nhu cầu về MTBE trên toàn thế giới có thể lên tới 29000 tấn/năm. Có nhiều công nghệ sản xuất MTBE của các hãng khác nhau trên thế giới, ví dụ như qui trình công nghệ sản xuất MTBE của Snamprogatti (Mĩ) sử dụng nguyên liệu là hỗn hợp khí C4 chứa isobutylen. Qui trình công nghệ sản xuất MTBE của Huls ( Cộng hoà liên bang Đức). quá trình của CD Tech dùng nguyên liệu C1 và C5 ( hỗn hợp khí). Quá  trình ARCO với nguyên liệu từ quá trình đehydrat hoá Tert Butyl Alcohol.



NỘI DUNG:



CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT MTBE               4                                                    A . Giới thiệu chung về MTBE                                                                            4
I . Tính chất của MTBE                                                                                       4            
1. Tính chất lí học của MTBE                                                                          4
2. Tính chất hoá học của MTBE                                                                 5
II . ứng dụng của MTBE                                                                                      7 
III. Nhu cầu và sản lượng của MTBE trên thế giới                                           8         
IV. Các phương pháp tổng hợp MTBE                                                              9         
1. Cơ sở hoá học của việc tổng hợp MTBE                                                     10 
2. Động học và cơ chế của quá trình tổng hợp MTBE                                    11
V . Xúc tác cho quá trình tổng hợp MTBE                                                       12 
1.Xúc tác nhựa trao đổi ion                                                                              13
     2.Xúc tác mới                                  14
VI. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp MTBE                              15 
1. Nhiệt độ phản ứng                                                                            15
2. Tỉ lệ nguyên liệu , tỉ lệ Me/isobutylen                                                         15  
3. áp suất                                                                                                          15 
4. Nước                                                                                                            16 
5. Thiết bị phản ứng                                                                                         16

B . Nguyên liệu                                                                                                     16   
I. Metanol                                                                                                             16      
1. Tính chất vật lí của Metanol       16
2. Tính chất hoá học                                                                                        18
3. Sản xuất và ứng dụng của Metanol                                                19 
II. Isobutylen                                                                                                        20
1. Tính chất vật lý                                                                                            21
2. Tính chất hoá học                                                                                        22
3. Sản xuất và ứng dụng của isobutylen                                                          24   
III.Isobutan và  n_butan                                                                                     26      
    1.Tính chất vật lý                                                                                               26
    2.Tính chất hoá học                                      27
3. ứng dụng và sản xuất                                                                                      29
C. Giới thiệu một số công nghệ sản xuất MTBE trên thế giới                        30
1. Công nghệ ete hoá của  CDTECH                                                              30  
2. Công nghệ ete hoá của Ethermax của UOP                                                31
3. Công nghệ ete hoá của PHILLIP                  34
4. Công nghệ ete hoá của UOP                                                                       35  
5. Công nghệ tổng hợp MTBE của CATACOL                                              36   
6. Công nghệ tổng hợp MTBE của ABCO.LP                                                36        
D. Đánh giá so sánh và lựa chọn công nghệ tổng hợp MTBE                         46
1. So sánh và đánh giá công nghệ                                                                   47
2. Lựa chọn công nghệ sản xuất MTBE                                                          48


CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT  MTBE                                                                               50                   

I.Tính toán cân bằng vật chất                                                                            50
I.1.Tính toán cân bằng vật chất chung                                                        50
I.1.2.Tính toán cân bằng vật chất cho từng giai đoạn tổng hợp MTBE      51
I.1.3.Tính cân bằng vật chất cho thiết bị tổng hợp MTBE thứ nhất            60
I.1.4.Tính cân bằng vật chất cho thiết bị chưng tách MTBE 62
II.Tính cân bằng nhiệt lượng                                                                             63
II.1. Nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào                                                63
II.2. Nhiệt lượng do nước làm lạnh  mang vào                                           65
II.3.Nhiệt lượng do phản ứng toả ra                                                            66
II.4.Nhiệt lượng do dòng sản phẩm mang ra                  66
II.5.Nhiệt lượng do nước làm lạnh mang ra                                                66
III.Tính toán thiết bị chính                                                                               70   
III.1.Tích thể tích làm việc của thiết bị chính                                            70    
III.2.Tính kích thước thiết bị chính                                                            75
III.3. Tính toán cơ khí                                        77
III.3.1. chiều dày thân tháp                                                                        77
III.3.2. Chiều dày đấy và nắp                                                                     79
III.3.3. Đường kính ống dẫn nguyên liệu và sản phẩm                              82
III.3.4. Chọn mặt bích cho thiết bị                                                             83

Chương III : THIẾT KẾ XÂY DỰNG NHÀ MÁY    85

I.Phân tích địa điểm xây dựng nhà máy                                                          85
I.1. Các yêu cầu chung
I.2.Các yêu cầu về khu đất xây dựng                                                         85  
II.Phân tích thiết kế tổng mặt bằng nhà máy                                             85  
II.1. Nguyên tắc phân vùng                                                                       86   
II.2. Các hạng mục công trình                                                                   86  
III. Thiết kế sản xuất                                                                                         87
III.1. ý nghĩa và tác dụng            88         
III.2.Nguyên tắc cơ bản khi xây dựng lộ thiên                                          88 
III.3.Giải pháp kết cấu khung phân xưởng                                                89
III.4. Giải pháp bố trí thiết bị trên mặt bằng phân xưởng                          89

Chương IV : An toàn lao động và bảo vệ môi trường                                     90                              

I.Khái quát về an toàn lao động và bảo vệ môi trường                                   90   
I.1. Nguyên nhân do kỹ thuật                                                                     90
I.2.Nguyên nhân do tổ chức                                                                        90
I.3.Nguyên nhân do vệ sinh                                                                        90II. Những yêu cầu về phòng chống cháy nổ91
II.1.Phòng chống cháy                                                                                91
II.2.Ngăn ngừa những khả năng xuất hiện nguồn gây cháy                       91
II.3.Ngăn ngừa những khả năng xuất hiện nguồn cháy                              91
III. An toàn về trang thiết bị trong nhà máy hoá chất từ khâu thiết kế đến khâu vận hành                                                                                                    92
III.1. Thiết kế tổng mặt bằng và xí nghiệp                                                 92  
III.2. Cơ sở kỹ thuật an toàn phòng chống cháy nổ trong công nghiệp      92
III.2.1. An toàn với thiết bị nhiệt                                    92  
III.2.3. An toàn với máy nén , đường dẫn ống và bể chứa khí                    93
III.3. An toàn cháy nổ trong nhà máy nói chung và trong phân xưởng sản xuất MTBE                                                                                                            94    
III.4. An toàn về điện                                94
IV.Phòng chống độc hại với công  nhân và bẩo vệ môi trường                       





 



MTBE là tên viết tắt của Metyl tert butyl ete là hợp chất chứa oxy có công thức cấu tạo: 

MTBE được tổng hợp từ TBA hoặc tổng hợp từ isobutylen với metanol ( đây là hai phương pháp chính trong công nghiệp). MTBE là cấu tử có trị số octan rất cao do vậy được sử dụng chủ yếu để pha vào xăng nhằm cải thiện chất lượng xăng và giảm ô nhiễm môi trường. MTBE có nhiều ưu điểm hơn so với phụ gia Pb ở chỗ MTBE vừa có tác dụng nâng cao trị số ON của xăng vừa làm tăng khả năng cháy hoàn toàn của nhiên liệu, do đó giảm khí thải gây ô nhiễm( khí CO ), không làm tăng áp suất hơi bão hoà của nhiên liệu, ổn định tốt có tính tương thích khi pha chộn với nhiên liệu, tan tốt trong nhiên liệu…

Nhu cầu tiêu thụ MTBE đang tăng nhanh, MTBE là một trong những hoá chất tăng  trưởng  mạnh nhất trên  thế giới với tốc độ tăng trưởng trung bình 20% mỗi năm (1989--1994).Dự báo đến năm 2010 nhu cầu về MTBE trên toàn thế giới có thể lên tới 29000 tấn/năm. Có nhiều công nghệ sản xuất MTBE của các hãng khác nhau trên thế giới, ví dụ như qui trình công nghệ sản xuất MTBE của Snamprogatti (Mĩ) sử dụng nguyên liệu là hỗn hợp khí C4 chứa isobutylen. Qui trình công nghệ sản xuất MTBE của Huls ( Cộng hoà liên bang Đức). quá trình của CD Tech dùng nguyên liệu C1 và C5 ( hỗn hợp khí). Quá  trình ARCO với nguyên liệu từ quá trình đehydrat hoá Tert Butyl Alcohol.



NỘI DUNG:



CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT MTBE               4                                                    A . Giới thiệu chung về MTBE                                                                            4
I . Tính chất của MTBE                                                                                       4            
1. Tính chất lí học của MTBE                                                                          4
2. Tính chất hoá học của MTBE                                                                 5
II . ứng dụng của MTBE                                                                                      7 
III. Nhu cầu và sản lượng của MTBE trên thế giới                                           8         
IV. Các phương pháp tổng hợp MTBE                                                              9         
1. Cơ sở hoá học của việc tổng hợp MTBE                                                     10 
2. Động học và cơ chế của quá trình tổng hợp MTBE                                    11
V . Xúc tác cho quá trình tổng hợp MTBE                                                       12 
1.Xúc tác nhựa trao đổi ion                                                                              13
     2.Xúc tác mới                                  14
VI. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp MTBE                              15 
1. Nhiệt độ phản ứng                                                                            15
2. Tỉ lệ nguyên liệu , tỉ lệ Me/isobutylen                                                         15  
3. áp suất                                                                                                          15 
4. Nước                                                                                                            16 
5. Thiết bị phản ứng                                                                                         16

B . Nguyên liệu                                                                                                     16   
I. Metanol                                                                                                             16      
1. Tính chất vật lí của Metanol       16
2. Tính chất hoá học                                                                                        18
3. Sản xuất và ứng dụng của Metanol                                                19 
II. Isobutylen                                                                                                        20
1. Tính chất vật lý                                                                                            21
2. Tính chất hoá học                                                                                        22
3. Sản xuất và ứng dụng của isobutylen                                                          24   
III.Isobutan và  n_butan                                                                                     26      
    1.Tính chất vật lý                                                                                               26
    2.Tính chất hoá học                                      27
3. ứng dụng và sản xuất                                                                                      29
C. Giới thiệu một số công nghệ sản xuất MTBE trên thế giới                        30
1. Công nghệ ete hoá của  CDTECH                                                              30  
2. Công nghệ ete hoá của Ethermax của UOP                                                31
3. Công nghệ ete hoá của PHILLIP                  34
4. Công nghệ ete hoá của UOP                                                                       35  
5. Công nghệ tổng hợp MTBE của CATACOL                                              36   
6. Công nghệ tổng hợp MTBE của ABCO.LP                                                36        
D. Đánh giá so sánh và lựa chọn công nghệ tổng hợp MTBE                         46
1. So sánh và đánh giá công nghệ                                                                   47
2. Lựa chọn công nghệ sản xuất MTBE                                                          48


CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT  MTBE                                                                               50                   

I.Tính toán cân bằng vật chất                                                                            50
I.1.Tính toán cân bằng vật chất chung                                                        50
I.1.2.Tính toán cân bằng vật chất cho từng giai đoạn tổng hợp MTBE      51
I.1.3.Tính cân bằng vật chất cho thiết bị tổng hợp MTBE thứ nhất            60
I.1.4.Tính cân bằng vật chất cho thiết bị chưng tách MTBE 62
II.Tính cân bằng nhiệt lượng                                                                             63
II.1. Nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào                                                63
II.2. Nhiệt lượng do nước làm lạnh  mang vào                                           65
II.3.Nhiệt lượng do phản ứng toả ra                                                            66
II.4.Nhiệt lượng do dòng sản phẩm mang ra                  66
II.5.Nhiệt lượng do nước làm lạnh mang ra                                                66
III.Tính toán thiết bị chính                                                                               70   
III.1.Tích thể tích làm việc của thiết bị chính                                            70    
III.2.Tính kích thước thiết bị chính                                                            75
III.3. Tính toán cơ khí                                        77
III.3.1. chiều dày thân tháp                                                                        77
III.3.2. Chiều dày đấy và nắp                                                                     79
III.3.3. Đường kính ống dẫn nguyên liệu và sản phẩm                              82
III.3.4. Chọn mặt bích cho thiết bị                                                             83

Chương III : THIẾT KẾ XÂY DỰNG NHÀ MÁY    85

I.Phân tích địa điểm xây dựng nhà máy                                                          85
I.1. Các yêu cầu chung
I.2.Các yêu cầu về khu đất xây dựng                                                         85  
II.Phân tích thiết kế tổng mặt bằng nhà máy                                             85  
II.1. Nguyên tắc phân vùng                                                                       86   
II.2. Các hạng mục công trình                                                                   86  
III. Thiết kế sản xuất                                                                                         87
III.1. ý nghĩa và tác dụng            88         
III.2.Nguyên tắc cơ bản khi xây dựng lộ thiên                                          88 
III.3.Giải pháp kết cấu khung phân xưởng                                                89
III.4. Giải pháp bố trí thiết bị trên mặt bằng phân xưởng                          89

Chương IV : An toàn lao động và bảo vệ môi trường                                     90                              

I.Khái quát về an toàn lao động và bảo vệ môi trường                                   90   
I.1. Nguyên nhân do kỹ thuật                                                                     90
I.2.Nguyên nhân do tổ chức                                                                        90
I.3.Nguyên nhân do vệ sinh                                                                        90II. Những yêu cầu về phòng chống cháy nổ91
II.1.Phòng chống cháy                                                                                91
II.2.Ngăn ngừa những khả năng xuất hiện nguồn gây cháy                       91
II.3.Ngăn ngừa những khả năng xuất hiện nguồn cháy                              91
III. An toàn về trang thiết bị trong nhà máy hoá chất từ khâu thiết kế đến khâu vận hành                                                                                                    92
III.1. Thiết kế tổng mặt bằng và xí nghiệp                                                 92  
III.2. Cơ sở kỹ thuật an toàn phòng chống cháy nổ trong công nghiệp      92
III.2.1. An toàn với thiết bị nhiệt                                    92  
III.2.3. An toàn với máy nén , đường dẫn ống và bể chứa khí                    93
III.3. An toàn cháy nổ trong nhà máy nói chung và trong phân xưởng sản xuất MTBE                                                                                                            94    
III.4. An toàn về điện                                94
IV.Phòng chống độc hại với công  nhân và bẩo vệ môi trường                       








M_tả

M_tả

Không có nhận xét nào: