Tài liệu Quá trình polyme hóa từ nguyên liệu ban đầu là propylenx

Công nghệ chế biến dầu Đề tài: Quá trình polyme hóa từ nguyên liệu  ban đầu là propylen GVHD: PGS.TS. Văn Đình Sơn Thọ TS. Phan Thị Tố Nga 1. Nguyễn Thị Hà-20174608 2. Nguyễn Bòng Quả-20175095 3. Trương Việt Hùng-20174743 4. Lưu Quang Huấn-20174730 5. Ngô Quang Trường-20175304 6. Đỗ Thị Thương-20175220 7. Lê Xuân Hải-20161289 1 1.  Giới thiệu về propylen  Propylen (tên thông thường), có tên quốc tế là Propen là một hydrocacbon không no, thu ộc h ọ alken. - Công thước phân tử: C3H6 - Công thức cấu tạo:  Propylene là nguyên liệu cho nhiều sản phẩm hóa dầu quan trọng  nhưng cho đến nay nó vẫn được coi là sản phẩm ph ụ hoặc sản ph ẩm đ ồng hành của các nhà máy lọc dầu (NMLD) và các nhà máy s ản xu ất Ethylene. 2 1.1. Tính chất vật lý • Propylen có công thức phân tử (C3H6), công thức cấu tạo CH2 = CH – CH3 là thành viên đơn giản thứ hai trong họ Alkene. • Propylen là một chất khí, không tan trong n ước, trong d ầu m ỡ, dung d ịch Amoni Đồng cũng như các chất lỏng phân cực như: Ether, Etanol, Axeton, Fufurol... • Do trong phân tử có liên kết π , nhưng tan tốt trong nhi ều s ản ph ẩm hóa dầu quan trọng, và là chất khí dễ cháy nổ. • Propylen cũng là nguyên liệu không màu, không mùi, do đó ng ười ta thường pha thêm mercaptan có mùi gần giống nh ư tỏi vào thành ph ần của nó để dễ dàng nhận biết. 3 1.2. Tính chất hoá học Liên kết π ở nối đôi của anken kém bền vững nên trong ph ản ứng d ễ b ị đ ứt ra để tạo thành liên kết σ với các nguyên tử khác. Vì th ế liên k ết đôi C=C là trung tâm phản ứng gây ra những phản ứng hóa học đặc tr ưng cho anken nh ư: ✔ Phản ứng cộng : hydro, halogen, cộng axit và cộng nước. ✔ Phản ứng trùng hợp ✔ Phản ứng oxi hóa. 4 1.3. Các nguồn thu propylene chính 5 1.3. Các nguồn thu propylene chính 1. 2. 3. 4. Tháp tách metan Tháp tách etan Thiết bị hydro hóa Tháp tách etanetylen 5. Tháp tách propan 6. Tháp tách propan– propylen 7. Tháp tách butan Hình 1: sơ đồ chưng tách khí của quá trình steam cracking naphta 6 1.4. Ứng dụng của propylene Hình 2: Biểu đồ ứng dụng của propylen 7 1.4. Ứng dụng của propylene ✔ Ứng dụng chính cho propylene là polypropylene (PP), chiếm gần hai phần ba lượng tiêu thụ propylene toàn cầu ✔ Propylene cũng được sử dụng để sản xuất acrylonitrile (ACN), propylene oxide (PO), một số rượu, acid cumene và acrylic. ✔ Ứng dụng propylene lớn tiếp theo là propylen oxit. PO đ ược s ử d ụng đ ể tạo ra polyete polyols, được phản ứng với isocyanate đ ể tạo thành polyurethan. PO cũng được sử dụng để sản xuất propylene glycol, được sử dụng trong nhựa polyester chưa bão hòa, ch ất chống đông và ch ất l ỏng đóng băng. ✔ Cumene được sản xuất từ propylene và benzen, là nguyên li ệu chính đ ể sản xuất phenol và axeton. 8 Phần II. Tổng hợp Acrylonitrile  từ Propylene 2.1. Khái quát chung   Acrylonitril là một hợp chất hữu cơ có công thức C3H3N hoặc CH2CHCN. 2.2. Tính chất vật lý   Là một chất lỏng dễ bay hơi không màu mặc dù các m ẫu th ương m ại có th ể có màu vàng do tạp chất. Nó có mùi hăng của tỏi ho ặc hành, Cực kỳ độc hại  Các thông số vật lý của Acrylonitril được thể hi ện ở bảng sau : Nhiệt độ sôi (điều kiện thường) ts=77,3 oC Tan trong dung môi hữu cơ ethanol, acetone, tetraclorua và benzen Khối lượng phân tử 53,064 g/mol Tỷ trọng 0,81 g/cm3 Độ nóng chảy -84oC Độ hòa tan trong nước 70 g/l 2.3. Tính chất hóa học • Tên gọi: Acrylonitril hay propylennitril(UPAC) • Tên gọi khác: vinylxyanua, xyanoetylen • Do có liên kết đôi giữa C=C và liên kết ba C≡N trong cùng phân t ử acrylonitril (có sự liên hợp) nên dễ xảy ra phản ứng: ✔ Trong phân tử acrylonitril thì nhóm olefin có ph ản ứng trùng h ợp, hydro hóa, oxi hóa, phản ứng tạo vòng. ✔ Nhóm nitril có phản ứng hydro hóa, thủy phân, hydrat hóa, este hóa . ✔ Polyme có thể xảy ra mạnh mẽ trong sự hiện diện của chất kiềm, peroxit, hoặc tiếp xúc với ánh sáng. 2.4. Hóa học quá trình  Nguyên  tắc phản ứng  •II.2. Hoá học và sơ đồ công nghệ Acrylonitril được hình thành bằng ph ương pháp amony hóa, theo ph ản ứng: ΔΗ˚298= -515kJ/mol • Phản ứng này xảy qua giai đoạn tạo hợp chất trung gian là acrolein • Ngoài sản phẩm chính là Acrylonitril, quá trình còn có các s ản ph ẩm ph ụ là HCN, CH3CN, HCHO, CH3CHO, CO2. • Sơ đồ phản ứng được thể hiện: 2.4. Hóa học quá trình Điều kiện phản ứng  • Nhiệt độ t = 370 ÷ 5000 C. Điều kiện tối ưu: t = 420 ÷ 4800 C thì tỉ lệ mol acrylonitril/axetonitril tăng nhanh chóng. • Áp suất p = 0,3 Mpa. • Thời gian tiếp xúc: t » 6s. • Sử dụng hơi nước giúp tăng độ chọn lọc. • Về nguyên tắc, amoxy hóa propylen xảy ra với lượng d ư amoniac và oxy so v ới hệ số tỉ lượng. • Xúc tác quá trình : Molipdat Co, Ni, Fe, Bi trên chất mang SiO2 và một lượng nhỏ Oxit K, P (Công ngh ệ Sohio) 2.5. Ứng dụng ✔Sợi tổng hợp polyacrylonitril  (tơ nitron),phần lớn là làm sợi cho công nghiệp dệt may như: làm vớ và áo len. ✔Sản xuất nhựa styren-acrylonitrin  (SAN) bằng cách ghép Acrylonitrin và styren. SAN được sử dụng trong việc sản xuất các linh kiện cho ô tô, ống và các thiết bị khác rất nhiều. ✔Ngoài ra, có thể đồng trùng hợp acrylonitril và metylacrylat ✔ Hay có thể đồng trùng giữa acrylonitril và vinylclorua ==> Sản xuất tạo ra sợi có thể chống cháy dùng trong cứu hỏa. 2.5. Ứng dụng • Polyme hóa với Styren và polybutadien đ ể sản xu ất  nhựa ABS. • ABS là rất bền và nhẹ, được sử dụng để làm cho các b ộ ph ận c ơ th ể ô tô, ABS làm cho xe ô tô nhẹ hơn, do đó họ sử dụng nhiên li ệu ít h ơn, và do đó ít gây ô nhiễm. Bền với axít, chịu được nhiệt độ cao, nên được sử dụng trong c ơ khí . 2.6. Quá trình sản xuất • Hiện nay, phương pháp amoxy hóa đế sản xuất acrylonitril chiếm trên 90% với sản lượng khoảng 4.000.000 tấn mỗi năm trên toàn thế giới. • Toàn cầu sản xuất của Acrylonitrin năm 1988 là khoảng 3.200.000 tấn, với cụ thể khu vực sau (nghìn tấn): Tây Châu Âu: 1200, Hoa Kỳ: 1170, Nhật Bản: 600; Viễn Đông: 200; và Mexico: 60. Hình 3: Biểu đồ sản xuất acrylonitril của các công ty trên thế giới 2.6. Quá trình sản xuất • Hướng chính để sản xuất AN là amoxy hóa propylen. Phương pháp này b ắt đầu vào những năm đầu 1960. 1. Với công nghệ Sohio, các quá trình sản xuất tầng sôi là ph ương pháp s ản xuất công nghiệp phổ biến rộng rãi nhất trên thế giới. 2. Với công nghệ xúc tác cố định của PCKU/Distillers 2.6. Quá trình sản xuất Hình 4: Sơ đồ công nghệ xúc tác tầng sôi Sohio 1- TB amoxy hóa. 2- TB làm lạnh ngưng tụ trực tiếp. 3- TB hấp thụ nitril 4- Tháp bay hơi AN. 5- Tháp chưng đẳng phí tách AN khỏi nước. 6- TB tách axetonitril 7- Tháp tách HCN. 8- Thiết bị tách tạp chất cacbonyl 9-Tháp tinh chế Axetonitril. 10- Tháp thu hồi AN. SẢN XUẤT POLYME ABS