TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINHTRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HÓATRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HÓA

KHOA CÔNG NGHỆ HÓAKHOA CÔNG NGHỆ HÓA

MÔN CHUYÊN NGÀNHMÔN CHUYÊN NGÀNHTIỂU LUẬN MÔN: CÔNG NGHỆ LỌC DẦUTIỂU LUẬN MÔN: CÔNG NGHỆ LỌC DẦU

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ IZOME HÓAĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ IZOME HÓA

GVHD: Võ Đức AnhGVHD: Võ Đức AnhNhóm thực hiện:Nhóm thực hiện:

1. Đặng Hoàng Dy1. Đặng Hoàng Dy 2. Lý Thị Xuân Huệ2. Lý Thị Xuân Huệ

3. Lê Hoàng Mai Phương3. Lê Hoàng Mai Phương 4. Nguyễn Văn Thương4. Nguyễn Văn Thương

5. Nguyễn Văn Xá5. Nguyễn Văn Xá

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ IZOME HÓA

1.1 Khái niệm:

Izome hóa là quá trình nhằm biến đổi các hydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh. Quá trình này thường dược dùng để nâng cao trị số octan của xăng. Mặt khác, cũng là phương pháp để tạo ra các cấu tử cao octan pha vào xăng nhằm nâng cao chất lượng.

Phản ứng có ý nghĩa quan trọng trong lọc dầu là izome hóa n- butan thành izo- buten, là cấu tử ban đầu để tổng hợp MTBE làm phụ gia tái tạo lại xăng. Đây là phản ứng vừa izome hóa, vừa dehydro hóa.

Ngoài ra, izome hóa còn bao gồm phản ứng biến đổi vị trí nhóm thế trong vòng benzen.

1.2. Mục đích của quá trình

- Mục đích của quá trình isome hóa trong chế biến dầu là tăng tính chống kích nổ của xăng máy bay và xăng ô tô.

- Quá trình isome hóa công nghiệp phát triển với mục đích nhằm tăng nguồn isobutan, là nguyên liệu để sản xuất alkylat, là thành phần trị số octan cao cho xăng máy bay.

- Giá trị to lớn của quá trình isome hóa làm nguyên liệu được sử dụng là các thành phần octan thấp, như phân đoạn từ sôi đầu đến 62 độ rafinat của reformin xúc tác. Trong các nguyên liệu này chứa chủ yếu là phân đoạn pentan và hexan các nguyên liệu này được đồng phân trong môi trường có hydro tạo thành iso- parafin với trị số octan cao. Tình chống kích nổ cao và độ bay hơi cao của sản phẩm đồng phân hóa các hydro cacbon C5, C6 khiến cho chúng trở thành các cấu tử có giá trị cho xăng chất lượng cao.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH IZOME HÓA

2.1. Đặc trưng về nhiệt động và động học. Nhiệt động học

Phản ứng izome hóa là phản ứng thuận nghịch và không làm thay đổi của hệ nên cân bằng nhiệt động học chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và không phụ thuộc vào áp suất.

Phản ứng izome hóa là phản ứng tỏa nhiệt nhẹ (68 KJ.mol) nên về mặt động nhiệt học sự hình thành sản phẩm thuận lợi ở nhiệt độ thấp.

Động học

Yếu tố động học quan trọng là vận tốc quá trình. Nếu vận tốc quá thấp thì quá trình khó có thể đạt tới trạng thái cân bằng.

2.2. Nguyên liệu cho quá trình Thông thường nguyên liệu của quá trình izome hóa là nguyên liệu có tỉ lệ mol C5,C6 là 50.50 hoặc 65.35 nhưng cũng có thể sử dụng nguyên liệu giàu C5 hoặc giàu C6.

2.3 Cơ chế phản ứng Tính acid

Tính lưỡng chức

CH3 CH2 CH2 CH3

K, HCH3 C

CH3

CH3

CH3 C

CH3

CH3 + CH3 CH2 CH2 CH3

K

CH3 CH CH3

CH3

+ CH3 CHH2C CH3

CH3 CH2 CH2 CH3

Me, -H2CH3 C

HCH

CH3

K, +H

CH3

H2C

HC CH3

KCH3 C

CH3

CH3 + CH3 C

CH3

CH2

Me, + H2

CH3 CH CH3

CH3

2.4. Các thông số của quá trình

2.4.1. Nhiệt độ Tùy thuộc vào loại xúc tác lựa chọn, nhiệt độ của quá trình có thể thay đổi trong khoảng 100-4500C.

2.4.2. Áp suất chung và áp suất riêng phần.

Áp suất riêng phần của hydro tăng dẫn đến vận tốc quá trình tạo cốc giảm và như vậy thời gian sử dụng xúc tác giữa hai chu kì tái sinh sẽ được tăng lên.

2.4.3. Tốc độ nạp liệu (thời gian phản ứng):

Tốc độ nạp liệu giảm (tương ứng với tăng thời gian phản ứng) dẫn đến tăng hiệu suất chuyển hóa n- alkan thành iso- alkan.

2.5. Xúc tác của quá trình izome hóa:

Xúc tác cho quá trình izome hóa thuộc loại xúc tác thúc đẩy phản ứng tạo thành ion carboni, tức là các xúc tác có tính acid. Có thể chia thành 3 nhóm xúc tác sau:

2.5.1. Xúc tác pha lỏng

2.4.2. Xúc tác acid rắn

2.4.3. Xúc tác lưỡng chức

Đó là các loại xúc tác Pt/ Al2O3 có thể tạo ra ngay R+ ở 500C. Sau này người ta dùng xúc tác Pt/ mordenit, hoặc Pt/ zeolit khác, với xúc tác đó phản ứng ở nhiệt độ 2500C. Phổ biến là loại xúc tác Pt/Al2O3, có 7% clo trên xúc tác. Dùng CCl4 để clo hóa.

CHƯƠNG 3. CÔNG NGHỆ IZOME HÓACHƯƠNG 3. CÔNG NGHỆ IZOME HÓA

3.1 Công nghệ izome hóa pha lỏng với xúc tác AlCl3

Các quá trình zome hóa này đã có từ rất lâu và là loại phổ biến để izome hóa n- butan thành izobutan.

3.1.1. Quá trình izomate (Standart Oil Co. Indiana)

3.1.2. Quá trình của Shell Devlopment Co.

Quá trình này được dùng để chế biến phân đoạn n- butan thành izo- butan và cũng được sử dụng để chế biến phân đoạn C5. Là một quá trình liên tục và không tái sinh xúc tác. Xúc tác là một dung dịch của HCl khan và triclo- antimoan được hoạt hóa bằng HCl khan. Vùng phản ứng được giữ ở áp suất hydro để hạn chế các phản ứng phụ.

3.1.3. Quá trình của hãng Esso Research & Engineering Co.

Quá trình này được thực hiện ở nhiệt độ từ 25- 500C. Đặc điểm chính của quá trình tiến hành ở độ chuyến hóa nên không cần phải tuần hoàn lại nguyên liệu chưa phản ứng.

3.2. Quá trình izome hóa pha hơiQuá trình isome hóa pha hơi sử dụng xúc tác rắn, lưỡng

chức kim loại quý trên chất mang acid. Đây là nguyên lý chung của quá trình này:

3.2.1. Izome hóa n- butan (quá trình butamer)

E-17

E-22

E-25

E-27

IV

1 2

3

4

5

666

III III

II

I

1. cột tách isobutan; 2. cột ổn định; 3. lò phản ứng; 4. lò đốt nóng; 5. máy nén; 6. thiết bị tách.I. Nguyên liệu; II. Hidro; III. Khí đốt; IV. Izobutan

3.2.2 Công nghệ đồng phân hóa của hãng British Petrolum

1.Lò nung; 2,3. lò phản ứng; 4. thiết bị phân tách; 5.máy nén khí hydro; 6.tháp ổn định; 7. thiết bị làm lạnh bằng không khí.

I. Không khí; II.thêm các hợp chất hữu cơ; III.hydro bổ sung; IV. Hidrocacbon nhẹ; V. isomerate

6

4

7

8

8

3

II

IV

III

5

7

5

2

1

I

6

4

7

8

8

3

II

IV

III

5

7

5

2

1

I

v

3.2.3 Công nghệ đồng phân hóa một gian đoạn cuả hãng Shell (Hysome).

NguyênLiệu

Tuần hoàn hydro

Hệ thông lò Phản ứng

Máy nénísomerate

Cung cấp hydro

LPG

Khí thải

3.2.4 Công nghệ đồng phân hóa hãng Union Carbide (quá trình TIP)

1.Thiết bị nung; 2. bộ phận tách các iso và n- parafin; 3. lò phản ứng; 4. thiết bị làm lạnh; 5. bộ phận tách khí; 6. tháp ổn định.

I. Nguyên liệu(isomerate max); II.Nguyên liệu(RON max); III.Hydrocacbon nhẹ; IV.isomerate

I

II

IV

III

6

3

4

5

1

2

1

3.2.5 3.2.5 CCôông nghệ đồng phân hóa của hãng UOP (quá trình ng nghệ đồng phân hóa của hãng UOP (quá trình penex).penex).

1.Tháp isopenta; 2.lò phản ứng; 3.thiết bị sấy; 4.tháp ổn định; 5.tách pentan; 6.thiết bị phân tách; 7.máy nén khí tuần hoàn.

I.Nguyên liệu; II.iso pentan; III.pentan; IV.hydrocacbon bổ sung; V.hydrocacbon nhẹ; VI.pentan & hexan; VII.hydro tuần hoàn; VIII.isohexan; IX.isomerate

1 2 4 5

63

3

II IIIIV

V

VIII IXVI

7

VII

I

Kết luậnKết luận

• Công nghệ izome hóa được áp dụng đầu tiên vào khoảng năm 1930-1940. quá trình này ngày càng được áp dụng rộng rãi và được các hãng UOP, IFP…Ngày càng cải thiện các nguyên liệu nặng thành sản phẩm có trị số octan cao dùng trong ôtô và máy bay.

• Quá trình này càng được nhiều nước áp dụng vào trong các nhà máy lọc dầu hiện đại.