Tiểu luận tìm hiểu tính chất lý hóa, ứng dụng, công nghệ sản xuất MTBE
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.5 MB, 32 trang )
Môn học:
Công nghệ tổng hợp
hữu cơ- hóa dầu
Đề tài:
Tìm hiểu tính chất lý hóa, ứng dụng, công nghệ sản xuất MTBE
MTBE (Metyl tert-butyl ete )
M Ở Đ ẦU
Trị số octan của xăng từ phân đoạn chưng cất trực tiếp chỉ đạt kho ảng 30 đ ến 60,
mà yêu cầu về trị số octan ngày nay cho xăng thương phẩm là 80
dùng phụ gia để nâng cao trị số octan của xăng
MTBE (Metyl tert-butyl ete )
Giới thiệu chung về MTBE
Sơ lược về lịch sử phát triển MTBE :
- Năm 1904, được tổng hợp lần đầu bởi Williamson
- Trong chiến tranh thế giới thứ II, MTBE được nghiên cứu sâu ở Hoa Kỳ.
- Năm 1973, nhà máy thương mại đầu tiên đi vào hoạt động t ại Ý
- Những năm 1970, gia tăng mạnh mẽ nhu cầu MTBE
- Năm 1997, thế giới sản xuất khoảng 19 triệu t ấn
Giới thiệu chung về MTBE
Ứng dụng của MTBE:
- Phụ gia làm tăng chỉ số octan của xăng
- Các ứng dụng khác(lọc hoá dầu, dung môi …)
Ứng dụng của MTBE
Phụ gia làm tăng chỉ số octan của xăng:
- Hơn 95% MTBE sản xuất được sử dụng trong xăng
- Khả năng tăng cường chỉ số octan
phụ gia trong xăng
- MTBE có RON=115 – 123:
15% MTBE trong xăng (trị số octan gốc là 87) sẽ t ạo lên một hỗn hợp có trị s ố
RON nằm trong khoảng 91- 92 , làm tăng từ 4 đến 5 đơn vị octan, t ương đ ương v ới hàm
lượng chì từ 0,1 đến 0,15 g/l.
Ứng dụng của MTBE
Phụ gia làm tăng chỉ số octan của xăng:
- Khi thêm MTBE (khoảng 20%V) vào xăng sẽ làm giảm áp xuất hơi bão hoà
Làm giảm tính bay hơi
Đồng thời khi cháy tạo ít CO , giảm hàm lượng hydrocacbon không cháy hết
Khởi động động cơ dễ dàng ở nhiệt độ thấp, ngăn cản tao muội
Ứng dụng của MTBE
Các ứng dụng khác:
- Nguyên liệu trong quá trình tổng hợp hữu cơ như thu izo-buten.
- Sử dụng trong một số phản ứng hóa học như sản xuất methacrolein và axit
methycrylic và isoprene
- Một dung môi cho các phản ứng hóa học, như các phản ứng Grinha. Dung môi t ốt sử
dụng cho việc phân tích, sử dụng như một chất chiết tách
Nguyên liệu, sản phẩm, cơ chế và xúc tác của quá trình sản xu ất
MTBE
Nguyên liệu
Methyl tert-butyl ether (MTBE) được tạo thành do phản ứng ete hóa gi ữa
isobutene và metanol
Nguyên liệu
a.
Metanol
- Tính chất vật lý:
Thông số
Giá trị
Kh ối l ượng phân t ử, dvC.
32,042
Metanol là một chất lỏng không màu, trung tính, rất độc tan vô h ạn trong nước, tan
nhiều trong rượu,este
và tan h3ầu hết trong các dung môi hữu cơ
o
T ỷ t r ọng pha l ỏng (25 C, 101.3KPa), g/cm
Áp su ất t ới h ạn, MPa
0.78664
8.097
3
Th ể tích t ới h ạn, cm /mol
117.9
o
Nhi ệt đ ộ t ới h ạn, C
239.49
o
Nhi ệt đ ộ nóng ch ảy, C
-97.68
o
Nhi ệt đ ộ sôi (101.3Kpa), C
64.7
Nguyên liệu
a.
Metanol
-Tính chất hóa học :
+Phản ứng với các kim loại kiềm (tính axit yếu)
+Phản ứng este hóa với axit hữu cơ và axit vô cơ
+Phản ứng đề hydro hóa (loại nước)
+Phản ứng oxy hóa
Nguyên liệu
b. Isobuten
-Tính chất vật lý:
Thông số là chất khí không màu, có thể cháy ở nhi ệt đ ộ phòng
Giávà
t rị áp su ất khí quy ển.
Iso-buten
Kh ối l ượng phân t ử, dvC.
56,106
Nó có thể hoà tan vô hạn trong rượu, ete và hyđro cacbon nhưng ít tan trong nước
o
Nhi ệt đ ộ sôi (1,013 bar), C.
-7
o
Nhi ệt đ ộ nóng ch ảy (101,3kPa), C.
-140,34
o
Nhi ệt đ ộ t ới h ạn, C.
144,94
Áp su ất t ới h ạn, bar.
40,1
3
T ỷ t r ọng t ới h ạn, kg/cm .
233,963
3
T ỷ t r ọng c ủa l ỏng, g/cm .
0,5879
o
3
T ỷ t r ọng c ủa khí ( C; 101,3kPa), kg/m .
2,582
Nguyên liệu
b. Isobuten
-Tính chất hóa học : Iso-buten có đầy đủ các tính chất của một olefin điển hình
+Phản ứng cộng : cộng rượu tạo ete, cộng nước tạo TBA, cộng hydro halogenua
+Phản ứng oxy hóa
+Phản ứng polyme hóa
Sản phẩm MTBE
-Tính chất vật lý:
MTBE là chất lỏng không
màu, linh động, độ nhớt thấp,
Thông số
dễ cháy, tan vô hạn trong các dung môi hữu cơ và hydrocacbon
Giá t rị
Kh ối l ượng phân t ử, dvC.
88,15
o
Nhi ệt đ ộ sôi, C.
55,3
Nhi ệt đ ộ nóng ch ảy,
o
C.
-108,6
o
H ằng s ố đi ện môi (20 C)
4,5
o
Đ ộ nh ớt (20 C), mPa.s
0,36
S ức căng b ề m ặt, mN/m.
Gi ới h ạn n ổ t rong không khí, % th ể tích
20
1,65 – 8,4
áp su ất t ới h ạn, MPa.
3,43
o
Nhi ệt đ ộ t ới h ạn, C .
224,0
o
3
T ỷ t r ọng (20 C; 27,21MPa), kg/m .
740.7
Sản phẩm MTBE
- Tính chất hóa học:
+ Phản ứng với các axit vô cơ mạnh (HCl, H2SO4) tạo muối
+ Phản ứng với HI
+ Phản ứng với oxy tạo hợp chất peroxyt không bền, dễ gây nổ
Cơ chế và xúc tác của quá trình sản xu ất MTBE
Cơ chế:
Phản ứng tạo MTBE:
Cơ chế quá trình
Theo cơ chế ion:
Cơ chế quá trình
Động học của sự hình thành MTBE được mô tả đầy đủ bằng cả 2 mô hình động học:
- cơ chế Langmuir – Hinshelwood
- cơ chế Eley - Rideal (ER)
Cơ chế quá trình
Cơ chế Eley-Rideal
Cơ chế quá trình
Cơ chế Langmuir-Hinshelwood:
Xúc tác cho phản ứng
Chất xúc tác thích hợp là axit rắn, như zeolit và nhựa trao đổi ion có tính axit.
a. Xúc tác nhựa trao đổi ion:
- Quá trình tổng hợp MTBE sử dụng xúc tác nhựa trao đ ổi ion d ạng cation
- Nhựa trao đổi ion là polyme đồng trùng hợp có nhóm -SO 3H
Xúc tác cho phản ứng
b, Xúc tác mới
- Chất xúc tác mang tính axit thay thế những hạn chế của nhựa sulfonic đã đ ược
nghiên cứu, chủ yếu là zeolite.
- Zeolite : mordenite, betazeolite, Y-zeolite, ZSM-5( ưu vi ệt nh ất), và ZSM-11.
Các quá trình công nghệ sản xuất MTBE
Sơ đồ khối chung sản xuất MTBE
1. Công nghệ của hãng Snamprogetti
Sơ đồ công nghệ của hãng Snamprogetti
1. Thiết bị phản ứng ống chùm
2. Thiết bị phản ứng đoạn nhiệt
3. Tháp tách MTBE
4. Tháp hấp thụ Metanol
5. Tháp tách Metanol
2. Công nghệ của hãng Hills
Sơ đồ công nghệ của hãng Hills hai giai đoạn
Giai đoạn 1: 1, Lò phản ứng
2, lò phản ứng đoạn nhiệt
3, Tháp chưng cất C4 thứ nhất
4, Tháp chưng hỗn hợp đẳng phí MTBE -- Metanol
Giai đoạn 2:
5, Lò phản ứng thứ cấp
6, Tháp chưng cất C4 thứ 2
7, Tháp hấp thụ Metanol
8, Tháp tách Metanol
