Seminar hoá dầu powerponit
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.64 MB, 16 trang )
SẢN XUẤT OLEFIN
ETHYLENE VÀ PROPYLENE
Dễ sản xuất từ các hydrocarbon với hiệu suất cao
Ethylene
Cấu tạo đơn giản, hoạt tính cao; rẻ tiền
Phản ứng ít sản phẩm phụ hơn hidrocacbon khác
Vua của các hidrocarbon
1
2
Ethylene-hoá chất và polymer
Các sản phẩm điều chế từ propylene
Thế giới
134 triệu tấn1
Châu Á Thái Bình Dương
50 triệu tấn1
U.S
25 triệu tấn
Châu Âu
20 triệu tấn 3
Trung Đông
20 triệu tấn 1
1. Nexant and Chemvision, 2014
2. Guide to the Business of Chemistry, American
2
Chemistry Council 2016
3. Petrochemicals Europe 2016
Sản lượng ethylene sản xuất trong 1 năm của các vùng trên thế giới
Sản xuất ethylene và propylene
Quá trình nhiệt phân hydrocarbon no từ khí tự nhiên và phân đoạn dầu mỏ có mặt hơi nước
Phản ứng chính: dehydro hoá, nhiệt phân, dehydro vòng hoá và alkyl hoá
Nhiệt động học và động học
Cắt liên kết C-C tạo một parafin và một olefin + dehydro hoá tạo thành olefin và hidro
Thu nhiệt mạnh và làm tăng thể tích
Ưu đãi ở nhiệt độ cao, áp suất thấp
Phản ứng phụ: isomer hoá, đóng vòng, polimer hoá hình thành than cốc
=> Cần thời gian phản ứng phải nhanh
3
Cơ chế phản ứng
Phản ứng xảy ra theo cơ chế gốc tự do, rất phức tạp
+ Đối với ethylene
+ Đối với propylene
4
Thông số kĩ thuật
Nhiệt độ phản ứng: thay đổi từ 700-900 OC.
Ethane: nhiệt độ phản ứng từ 800-850 OC
Nguyên liệu nặng (gas oil) nhiệt độ thấp hơn.
Thời gian lưu: nhiệt độ cao, phản ứng rất nhanh
Thời gian lưu khoảng 0.1s đến 10s
Áp suất riêng phần hydrocarbon: dùng hơi
nước để pha loãng hơi hydrocarbon
Tốc độ phản ứng giảm
Độ chọn lọc phản ứng nhiệt phân tạo thành
olefin tăng
Sơ đồ lò cracking
5
Vai trò của hơi nước
- :
+ Làm giảm áp suất riêng phần hydrocarbon, làm tăng hiệu suất phản ứng.
+ Giảm phản ứng phụ polymer hoá tạo hydro thơm đa nhân, giúp giảm lượng cốc
+ Cung cấp nhiệt cho phản ứng pha trộn.
+ Giảm nhiệt cung cấp cho 1 đơn vị thành ống do hiệu ứng pha loãng.
Khó khăn:
+ Cung cấp nhiều nhiệt hơn cho phản ứng gây tốn kém.
+ Tăng thể tích phản ứng
+ Khó khăn trong tách nước khỏi sản phẩm.
6
Sơ đồ quy trình steam cracking
7
Nguyên liệu hydrocarbon được gia nhiệt và pha loãng bằng
cách trôn vào hơi nước theo các thông số kĩ thuật, thời gian
lưu khoảng 1s
Khí sản phẩm làm lạnh xuống 300O C tránh phản ứng thứ
cấp
Tách các khí vô cơ bằng cách rửa kiềm và sấy
Sản phẩm thu được tháp chưng nhiệt độ thấp để tách
phân đoạn C1, C2, C3
Sơ đồ nhiệt phân hydrocarbon với hơi nước
Cracking xúc tác
Các loại xúc tác
8
Ưu điểm: cho phản ứng ở nhiệt độ thấp 200 - 300°C,
dễ chế tạo
Xúc tác triclorua nhôm AlCl3
Nhược điểm: mất do tạo phức hydrocacbon
thơm, điều kiện tiếp xúc không tốt, cho hiệu
suất và chất lượng xăng thấp
Aluminosilicat vô định hình
Ưu điểm: dễ dàng tái sinh xúc tác cho phép
quá trình đốt cháy cốc xảy ra thuận tiện và
triệt để
Yêu cầu đối với xúc tác cracking
Độ ôn định cao
Độ chọn lọc cao
Hoạt tính xúc tác cao
Bền cơ, bền nhiệt
9
Xúc tác
Tái sinh, dễ sản xuất
Độ thuần nhất cao (về cấu
trúc, hình dạng, kích thước)
Giá thành hạ.
Bền với các tác nhân gây ngộ độc xúc tác
Cơ chế phản ứng cracking xúc
tác
Cơ chế phản ứng
với xúc tác là zeolit (Me O.Al O .nSiO .pH O với n=1 khi Me là Na, K, Ag, H,
2/n
2
3
2
2
…, n = 2 khi Me là Mg, Ca, Ba,…) có tâm acid Bronsted mạnh
10
Nguyên liệu phân tán mịn bởi hơi nước được phun vào ống phản ứng đã chứa sẵn pha xúc
tác ổn định
11
Dầu nguyên liệu ngay lập tức được trộn lẫn với chất xúc tác và bắt đầu phản ứng
cracking
Hơi nước trong phản ứng được phun vào ngay điểm phun nguyên liệu
Khi cần thiết, dầu sệt được phun ngay đầu phun hơi nước, với mục đích tối ưu
hoá chế độ nhiệt của hệ thống
Các sản phẩm, khí trơ, hơi nước và một lượng nhỏ chất xúc
tác được dẫn đến tháp phân đoạn
12
Điều kiện vận hành của DCC
Sơ đồ tổng hợp propylene cực đại DCC
Tổng kết
Ethylene và propylene là hai hoá chất cơ bản của ngành công nghiệp hoá dầu gắn liền với
hai quy trình sản xuất cracking hơi nước và cracking xúc tác.
Từ hai loại hoá chất có thể điều chế các polymer như HDPE, LLDPE, LDPE,.. đem lại
những ứng dụng đa dạng trong cuộc sống hiện nay.
Quá trình cracking hơi nước tuy cho sản lượng ethylene với hiệu suất cao nhưng tiêu tốn
nhiều năng lượng đồng thời sinh ra nhiều CO2.
Qui trình cracking xúc tác giải quyết được điều này, năng lượng cần thấp hơn, xúc tác đã
sử dụng có thể hoàn nguyên để tái sản xuất
13
Tài liệu tham khảo
[1] Ante Jukíc, Petroleum Refining and Petrochemical Processes-Production of OlefinsSteam Cracking of Hydrocarbons, Faculty of Chemical Engineering and Technology,
University of Zagreb
[2] Robert S. Bridges, Richard B.Halsey, Don H.Powers, Method of producing olefins from
petroleum residua; United States Patent; Patent No.: US 6,303,842 B1
[3] GS.TS. Nguyễn Hữu Phú; Cracking xúc tác; Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật Hà
Nội, trang 131-174
[4] Dr. Hanna Wilczuca-Wachnik; Catalytic cracking of hydrocarbons-Theory and manual
for experiment; University of Warsaw, Faculty of Chemistry
14
THANK YOU
