Thiết kế phân xưởng sản xuất mtbe từ iso-butan

  • Số trang: 102 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 27 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34173 tài liệu

Mô tả:

Luận văn Thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE từ iso-butan §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn Më §ÇU Cïng víi sù ph¸t triÓn cña c¸c ngµnh khoa häc c«ng nghÖ nãi chung, ngµnh c«ng nghÖ dÇu má vµ khÝ còng kh«ng n»m ngoµi sù ph¸t triÓn ®ã. §©y lµ mét ngµnh c«ng nghiÖp cã mét vÞ trÝ quan träng trong nÒn kinh tÕ thÕ giíi, nã t¹o ra mét nguån n¨ng l−îng lín cung cÊp cho chóng ta. Ngµnh c«ng nghiÖp ph¸t triÓn nµy ngµy mét t¹o ra nhiÒu h¬n c¸c s¶n phÈm dÇu má, ®ång thêi chÊt l−îng cña chóng còng ®−îc n©ng cÊp lªn nhiÒu ®¸p øng ®−îc hoµn toµn yªu cÇu kü thuËt cña c¸c lo¹i ®éng c¬ còng nh− c¸c lo¹i m¸y mãc c«ng nghiÖp vµ d©n dông. Víi s¶n phÈm x¨ng nãi riªng, x¨ng lÊy tõ ph©n ®o¹n x¨ng ch−ng cÊt trùc tiÕp th× kh«ng ®¸p øng ®−îc yªu cÇu kü thuËt cÇn thiÕt, tri sè octan cña x¨ng nµy chØ ®¹t kho¶ng 30 ®Õn 60, do trong thµnh phÇn chøa chñ yÕu lµ c¸c cÊu tö nparafin, rÊt it iso-parafin vµ th¬m. Mµ hiÖn nay c¸c nhµ chÕ t¹o ®éng c¬ kh«ng ngõng n©ng cao c«ng suÊt, chÊt l−îng ®éng c¬. Nh− vËy chÊt l−îng nhiªn liÖu dïng cho ®éng c¬ còng ph¶i ®−îc n©ng lªn cho phï hîp. §éng c¬ cµng cã c«ng suÊt cao th× tøc lµ nã ph¶i cã tû sè nÐn cao, ®éng c¬ cã tû sè nÐn cao th× x¨ng ph¶i cã trÞ sè octan cao míi ®¶m b¶o ®−îc c«ng suÊt cña ®éng c¬, ®Ó nhiªn liÖu ch¸y tèt trong ®éng c¬, ch¸y kh«ng bÞ kÝch næ, ch¸y hoµn toµn, ®¶m b¶o ®−îc ®é bÒn tuæi thä cho ®éng c¬ . V× vËy yªu cÇu vÒ trÞ sè octan ph¶i ®¹t trªn 80. §Ó n©ng cao chÊt l−îng cña x¨ng, ®¶m b¶o ®−îc ®óng yªu cÇu vÒ chÊt l−îng cña nhiªn liÖu nµy ng−êi ta ®· sö dông nhiÒu biÖn ph¸p kh¸c nhau trong khi s¶n xuÊt nh−: + Dïng ph−¬ng ph¸p hãa häc: tøc lµ ¸p dông c¸c ph−¬ng ph¸p läc dÇu tiªn tiÕn hiÖn ®¹i ®Ó biÕn ®æi thµnh phÇn cña x¨ng, chuyÓn c¸c hydrocacbon m¹ch th¼ng thµnh c¸c hydrocacbon m¹ch nh¸nh, thµnh c¸c hydrocacbon vßng no hoÆc vßng th¬m. §ã lµ c¸c c«ng nghÖ cracking xóc t¸c, reforming xóc t¸c, isome hãa, alkyl hãa...Vµ ®Ó cã ®−îc x¨ng thµnh phÈm th× ng−êi ta ph¶i pha trén c¸c lo¹i x¨ng trªn víi nhau vµ pha thªm phô gia. + Ph−¬ng ph¸p dïng phô gia: b¶n chÊt cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ dïng mét sè hãa chÊt cã t¸c dông h¹n chÕ qu¸ tr×nh oxy hãa c¸c hydrocacbon ë kh«ng gian tr−íc mÆt löa khi ch¸y trong ®éng c¬ nh−: Tetra etyl ch× (C2H5)4Pb, Tetra Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 Tr−êng §HBK Hµ Néi 1 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn metyl ch× (CH3)4Pb. HoÆc pha thªm c¸c cÊu tö cao octan vµo x¨ng ®Ó n©ng cao tri sè octan cña x¨ng nh−: etanol, MTBE (metyl tert butyl ete) mtba (metyl tert butyl alcol), TAME (tert amyl metyl ete)... Trong c¸c ph−¬ng ph¸p trªn nÕu dïng phô gia ch× th× cã lîi lµ sÏ t¨ng ®−îc tri sè octan lªn kh¸ cao vµ cã gi¸ thµnh rÎ, tuy nhiªn phô gia ch× lµ mét chÊt rÊt ®éc h¹i vµ hiÖn nay phô gia nµy ®· bÞ cÊm kh«ng ®−îc sö dông ë ®a sè c¸c n−íc trªn thÕ giíi. Dïng ph−¬ng ph¸p chÕ biÕn lµ ph−¬ng ph¸p c¬ b¶n vµ l©u dµi, tuy nhiªn ph¶i ®Çu t− vèn ban ®Çu lín, mÆc dï vËy ®©y vÉn lµ biÖn ph¸p b¾t buéc ®èi víi c¸c nhµ m¸y läc dÇu hiÖn ®¹i. Dïng phô gia kh«ng chøa ch× lµ mét biÖn ph¸p tèt, kÌm theo, phô trî, cïng víi ph−¬ng ph¸p chÕ biÕn nh»m n©ng cao chÊt l−îng cña x¨ng nhiªn liÖu, nã ®em l¹i gi¸ trÞ kinh tÕ cao, chÊt l−îng x¨ng tèt, hoµn toµn cã thÓ ®¸p øng ®−îc yªu cÇu cña ®éng c¬, ®ång thêi nã cßn lµm t¨ng thªm mét l−îng x¨ng ®¸ng kÓ. Trong c¸c lo¹i phô gia ®−îc sö dông th× phô gia MTBE ®−îc sö dông víi sè l−îng rÊt lín nhÊt vµ phæ biÕn nhÊt, bëi tÝnh −u viÖt cña nã, ng−êi ta cã thÓ pha vµo x¨ng víi mét lín mtbe, tíi 15% khèi l−îng. Dïng phô gia MTBE nãi chung lµ kh¸ an toµn vÒ mÆt sö dông còng nh− b¶o qu¶n, vËn chuyÓn. HiÖn nay nhu cÇu vÒ MTBE trªn thÕ giíi còng nh− ë ViÖt Nam lµ rÊt lín, do vËy viÖc thiÕt kÕ mét ph©n x−ëng s¶n xuÊt MTBE lµ cÇn thiÕt vµ rÊt cã ý nghÜa, nhÊt lµ khi mµ yªu cÇu vÒ x¨ng chÊt l−îng cao ngµy mét t¨ng nhanh nh− hiÖn nay. §å ¸n nµy thùc hiÖn viÖc thiÕt kÕ mét ph©n x−ëng s¶n xuÊt MTBE ®i tõ nguån nguyªn liÖu lµ iso butan. Néi dung b¶n ®å ¸n dù kiÕn bao gåm c¸c phÇn nh− sau: • Më ®Çu • PhÇn 1 Giíi thiÖu tæng quan • PhÇn 2 TÝnh to¸n thiÕt kÕ • Kªt luËn Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 Tr−êng §HBK Hµ Néi 2 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn PhÇn i Tæng quan lý thuyÕt Ch−¬ng i giíi thiÖu chung i. Môc ®Ých ,ý nghÜa MTBE lµ mét cÊu tö cã trÞ sè octan cao vµ cã kh¶ n¨ng tan lÉn hoµn toµn vµo x¨ng, ph©n bè ®Òu trong toµn bé thÓ tÝch cña x¨ng, lµ mét chÊt kh¸ an toµn víi ng−êi sö dông. HiÖn nay c¸c nhµ chÕ t¹o ®éng c¬ kh«ng ngõng c¶i tiÕn c«ng nghÖ, cho ra ®êi c¸c lo¹i ®éng c¬ c«ng suÊt lín , cã tû sè nÐn cao. Nh÷ng ®éng c¬ nµy ®ßi hái nhiªn liÖu cho chóng ph¶i cã chÊt l−îng cao, trÞ sè octan cao, ®Ó nhiªn liÖu ch¸y trong ®éng c¬ ®−îc b¶o ®¶m kh«ng bÞ ch¸y kich næ, ®ång thêi ®¶m b¶o ®¹t c«ng suÊt thiÕt kÕ, ®é bÒn cho ®éng c¬ vµ kh«ng hao tèn nhiªn liÖu. §Ó s¶n xuÊt ra s¶n phÈm x¨ng ®¹t chÊt l−îng theo yªu cÇu ®ã, ngoµi viÖc lùa chän c¸c c«ng nghÖ chÕ biÕn dÇu hiÖn ®¹i th× mét h−íng ®i kh¸ quan träng kh¸c, ®ã lµ t¹o ra c¸c cÊu tö cao octan ®Ó pha vµo x¨ng víi môc ®Ých n©ng cao chÊt l−îng cña x¨ng.Mét trong nh÷ng cÊu tö cã tri sè octan cao ®−îc sö dông nhiÒu nhÊt ®ã lµ MTBE. Khi sö dông MTBE th× ng−êi ta thÊy r»ng nã cã nh÷ng −u ®iÓm sau: + Kh«ng cÇn bÊt cø thay ®æi nµo ®èi víi ®éng c¬ hiÖn hµnh. + ¸p suÊt h¬i cña nhiªn liÖu gi¶m, do vËy tæn thÊt bay h¬i khi b¬m rãt, b¶o qu¶n nhiªn liÖu gi¶m. + Gi¶m khÝ th¶i ®éc h¹i, ®Æc biÖt lµ CO vµ c¸c hydrocacbon ch−a ch¸y. +Thªm 15% thÓ tÝch MTBE vÉn kh«ng cã h¹i tíi c«ng suÊt ®éng c¬ còng nh− t¨ng sù tiªu tèn nhiªn liÖu, trong ®iÒu kiÖn l¹nh kh¶ n¨ng khëi ®éng cña ®éng c¬ còng dÔ dµng, ng¨n c¶n sù ®ãng b¨ng trong bé chÕ hoµ khÝ. + MTBE tan tèt víi H2O nªn ®iÓm ®«ng ®Æc cña nhiªn liÖu gi¶m ®¸ng kÓ. + MTBE kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn hÖ bµi tiÕt, lµ thuèc mª yÕu. Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 Tr−êng §HBK Hµ Néi 3 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn + Nhiªn liÖu trén MTBE t−¬ng thÝch víi tÊt c¶ c¸c vËt liÖu sö dông ®Ó s¶n xuÊt «t« nh−: ®Öm cao su, c¸c kim lo¹i trong bé chÕ hoµ khÝ, b¬m phun... Ngoµi nh÷ng −u ®iÓm trªn cña MTBE trong sö dông lµm phô gia cho x¨ng th× MTBE cßn cã nh÷ng øng dông kh¸c trong ®êi sèng vµ trong c«ng nghiÖp: trong c«ng nghiÖp läc ho¸ dÇu, lµm nguyªn liÖu trong qu¸ tr×nh tæng hîp h÷u c¬ nh− thu izo-buten tõ qu¸ tr×nh ph©n huû MTBE. Tõ rÊt nhiÒu nguyªn liÖu cã nång ®é izo-buten kh¸c nhau cã thÓ t¹o thµnh MTBE, sau ®ã MTBE ®−îc ph©n huû thµnh izo-butylen vµ metanol víi sù cã mÆt cña xóc t¸c axÝt t¹i nhiÖt ®é lín h¬n 1000C. Metanol thu ®−îc nh− mét s¶n phÈm phô ®−îc tuÇn hoµn l¹i cho tæng hîp MTBE, trong tæng hîp ho¸ häc. VÝ dô nh−, tæng hîp Metacrolein, Metacrylic vµ izopren. MTBE lµ dung m«i thÝch hîp cho mét s« ph¶n øng ho¸ häc nh−, lµm dung m«i cho c¸c ph¶n øng Grinha. MTBE còng lµ mét dung m«i tèt sö dông cho viÖc ph©n tÝch. Nã ®−îc sö dông nh− mét chÊt chiÕt t¸ch, vÝ dô nh− trong qu¸ tr×nh chiÕt t¸ch b¸p cña c¸c dÇu cã chøa Hydrocacbon m¹ch th¼ng. Nh− vËy s¶n phÈm MTBE lµ mét phô gia kh¸ quan träng ®−îc sö dông trong x¨ng hiÖn nay nh»m n©ng cao chÊt l−îng cña x¨ng th−¬ng phÈm, cô thÓ lµ nã ®−îc pha vµo x¨ng ®Ó n©ng cao trÞ sè octan cña x¨ng th−¬ng phÈm. Nh− vËy thiÕt kÕ mét ph©n x−ëng s¶n xuÊt MTBE lµ viÖc lµm cÇn thiÕt vµ quan träng trong t×nh h×nh hiÖn nay. Víi môc ®Ých lµ t¹o ra mét l−îng lín cÊu tö cã trÞ sè octan cao ®Ó pha vµo x¨ng nh»m n©ng cao trÞ sè octan cña x¨ng th−¬ng phÈm, ®¶m b¶o yªu cÇu kü thuËt cña x¨ng th−¬ng phÈm dïng cho ®éng c¬ x¨ng hiÖn nay. ViÖc thiÕt kÕ ph©n x−ëng s¶n xuÊt MTBE cßn cã mét ý nghÜa rÊt quan träng trong t×nh h×nh hiÖn nay, nã kh«ng chØ lµ t¹o ra mét cÊu tö cã trÞ sè octan cao pha vµo x¨ng ®Ó n©ng cao chÊt l−îng cña x¨ng khi mµ yªu cÇu vÒ x¨ng s¹ch ngµy mét cao,nã cßn lµm t¨ng thªm mét l−îng x¨ng ®¸ng kÓ khi mµ nguån nhiªn liÖu hiÖn nay ngµy mét c¹n kiÖt, ®ång thêi nã còng gãp mét phÇn kh«ng nhá vµo viÖc b¶o vÖ m«i tr−êng v× nã h¹n chÕ ®−îc mét phÇn rÊt lín l−îng khÝ CO vµ c¸c hydrocacbon kh«ng ch¸y hÕt ra ngoµi m«i tr−êng. Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 Tr−êng §HBK Hµ Néi 4 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn ii. s¬ l−îc vÒ sù ph¸t triÓn cña mtbe. Metyl Tert Butyl Ete (MTBE) lµ hîp chÊt chøa oxi thuéc hä ete, ®−îc tæng hîp lÇn ®Çu tiªn vµo n¨m 1904 bëi Williamson. Trong thÕ chiÕn thø hai nã ®· ®−îc nghiªn cøu rÊt nhiÒu vµ ®−îc biÕt ®Õn nh− lµ mét cÊu tö cao octan. Tuy nhiªn khi ®ã nhu cÇu vÒ phô gia nµy ch−a thùc sù lín do vËy m·i cho ®Õn n¨m 1970 th× nhµ m¸y c«ng nghiÖp s¶n xuÊt mtbe míi ®ù¬c ra ®êi vµ ®i vµo ho¹t ®éng t¹i Italia. b¾t ®Çu tõ ®©y nã ®· ®−îc ph¸t triÓn rÊt m¹nh trªn toµn thÕ giíi víi nhiÒu c«ng nghÖ míi ra ®êi, ®Æc biÖt khi ng−êi ta thÊy phô gia ch× lµ mét chÊt rÊt ®éc h¹i cho con ng−êi. HiÖn nay, c¸c c«ng nghÖ s¶n xuÊt MTBE ®−îc l¾p ®Æt nhiÒu n¬i trªn thÕ giíi víi tæng c«ng suÊt vµo kho¶ng 25275 ngh×n tÊn/ n¨m. C¸c x−ëng nµy ®−îc l¾p ®Æt, sö dông c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ cña c¸c h·ng kh¸c nhau. C«ng nghÖ cña h·ng Snamprogetti (Mü) sö dông nguyªn liÖu FCC – BB vµ thiÕt bÞ ®o¹n nhiÖt, ®· cã 21 x−ëng ®−îc x©y dùng ë nhiÒu n¬i (Mü, vïng VÞnh ...) cïng víi mét sè dù ¸n ®ang ®−îc thi c«ng. C«ng nghÖ cña Hills AG còng ®· ®−îc ¸p dông nhiÒu trong c¸c x−ëng cña CHLB §øc. Nh÷ng qu¸ tr×nh c«ng nghÖ gÇn ®©y nh− c«ng nghÖ ARCO cña Texaco ®ang ®−îc ¸p dông s¶n xuÊt MTBE ë c¸c n−íc Mü vµ T©y ©u. C«ng nghÖ cña CD Tech (ABB Lummus) còng ®−îc sö dông víi h¬n 60 x−ëng vµ gÇn 30 dù ¸n. C«ng nghÖ s¶n xuÊt MTBE cña UOP víi 11 x−ëng cã c«ng suÊt 30000 thïng/ngµy, sö dông nguyªn liÖu lµ khÝ Butan tõ má khÝ. H¬n 26 x−ëng s¶n xuÊt dùa trªn c«ng nghÖ cña h·ng IFP, 7 ph©n x−ëng s¶n xuÊt dùa trªn c«ng nghÖ cña h·ng Philip, c«ng nghÖ cña h·ng Shell vµ c¸c h·ng kh¸c ®ang ®−îc x©y dùng vµ ho¹t ®éng ë kh¾p n¬i. ë NhËt B¶n, c¸c x−ëng s¶n xuÊt cña h·ng Sumimoto còng ®· ®−îc x©y dùng. GÇn ®©y, ë ArËp xªut, Venezuela vµ c¸c vïng kh¸c ng−êi ta còng ®· x©y dùng c¸c x−ëng s¶n xuÊt MTBE tõ nguyªn liÖu lµ khÝ Butan tõ má khÝ sö dông c«ng nghÖ cña h·ng UOP. III. nhu cÇu vμ s¶n l−îng mtbe trªn thÕ giíi Ngµy nay x· héi ph¸t triÓn kh«ng ngõng, ®êi sèng ng−êi d©n ®−îc n©ng cao, c¸c ph−¬ng tiÖn giao th«ng t¨ng nhanh do ®ã ë c¸c ®« thÞ lín t×nh tr¹ng « Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 Tr−êng §HBK Hµ Néi 5 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn nhiÔm m«i tr−êng ngµy mét gia t¨ng. Trong ®ã cã mét nguyªn nh©n do khÝ th¶i tõ c¸c ph−¬ng tiÖn giao th«ng, nh− vËy cÇn ph¶i gi¶m nguån khÝ th¶i ®éc h¹i tõ c¸c ph−¬ng tiÖn giao th«ng, vµ ng−êi ta ®· ph¶i n©ng cÊp nhiªn liÖu x¨ng cho ®éng c¬. §Ó thùc hiÖn ®−îc viÖc ®ã cÇn ph¶i n©ng cao trÞ sè octan cña x¨ng, MTBE lµ mét cÊu tö cã trÞ sè octan cao ®−îc sö dông phæ biÕn nhÊt hiÖn nay lµm phô gia n©ng cao trÞ sè octan cña x¨ng. V× thÕ nhu cÇu vÒ s¶n phÈm nµy trªn thÕ giíi lµ rÊt lín, ng−êi ta ®· tÝnh ®−îc hµng n¨m t¨ng kho¶ng 20% trong giai ®o¹n 1989 ®Õn 1994. Trong giai ®o¹n tõ n¨m 1994 ®Õn 2000 tèc ®é t¨ng kho¶ng 8% vµ 2000 ®Õn 2010 dù ®o¸n sÏ gi¶m xuèng cßn 1,7%/n¨m. D−íi ®©y lµ b¶ng sè liÖu vÒ nhu cÇu phô gia MTBE cña mét sè quèc gia qua nhiÒu n¨m: B¶ng 1: Nhu cÇu MTBE trªn thÕ giíi (®¬n vÞ 1000t) N−íc/ n¨m Mü Canada Mü la tinh NhËt Trung ®«ng Ch©u Phi T©y ©u §«ng ©u Nh÷ng vïng kh¸c Tæng 1994 7990 183 538 388 0 70 2259 388 1312 13128 1995 10174 283 1065 427 0 70 2064 505 1669 17003 1996 12174 286 1115 434 0 70 2419 542 2472 19003 1998 12246 292 1186 444 147 70 2449 594 3015 19898 2000 12477 297 1262 471 200 70 2478 624 3805 20895 2005 13111 313 1478 534 236 85 2553 812 4722 22929 2010 13361 329 1735 581 276 104 2631 1024 149 24763 Qua b¶ng trªn ta thÊy nhu cÇu vÒ MTBE trªn thÕ giíi lµ rÊt lín vµ t¹i mçi khu vùc th× møc ®é tiªu thô MTBE còng kh¸c nhau. ë ViÖt Nam hiÖn nay nhu c©u vÒ lo¹i s¶n phÈm nµy còng rÊt lín ®Æc biÖt khi chóng ta ®ang x©y dùng nhµ m¸y läc dÇu Dung QuÊt víi c«ng suÊt 6,5 triÖu tÊn/n¨m. ViÖc thiÕt kÕ ph©n x−ëng s¶n xuÊt MTBE nµy cho phÐp chóng ta hoµn toµn cã thÓ s¶n xuÊt ®−îc x¨ng cã chÊt l−îng cao ®¸p øng ®−îc nhu cÇu thÞ Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 Tr−êng §HBK Hµ Néi 6 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn tr−êng, kh«ng ph¶i phô thuéc vµo nguån cung thÞ tr−êng ®em l¹i lîi Ých kinh tÕ cao. iv. yªu cÇu vÒ chÊt l−îng mtbe th−¬ng phÈm Do tÝnh chÊt cña s¶n phÈm chñ yÕu ®−îc sö dông lµm phô gia trong cÇu vÒ ®é tinh khiÕt cña MTBE th−¬ng phÈm lµ 98 4 99% Wt, cßn l¹i 1÷2% bao gåm c¸c s¶n phÈm phô nh− tert butanol vµ di-isobuten, metanol d− lµ cÊu tö ¶nh h−ëng kh«ng ®¸ng kÓ ®Õn trÞ sè octan cña MTBE trong x¨ng khi nã ®−îc dïng ®Ó thay thÕ phô gia ch×, mµ chØ phô thuéc vµo hçn hîp c¸c hydro c¸c bon C4, vµ c¸c hydrocacbon C5 vµ C6, nh÷ng cÊu tö nµy kh«ng cã nhiÒu l¾m trong s¶n phÈm vµ lµ phÇn nhÑ khi ®−îc pha vµo x¨ng ®¶m b¶o ¸p suÊt h¬i cho x¨ng, do vËy kh«ng cÇn lo¹i bá mét c¸ch kh¾t khe. Mét s¶n phÈm MTBE th−¬ng phÈm th«ng th−êng cã thµnh phÇn nh− sau: B¶ng 2: Thµnh phÇn MTBE th−¬ng phÈm MTBE 98 → 99%Wt Alcol (CH3OH, Tert butanol ) 0,5 →1,5%Wt C¸c hydrocacbon (C5 vµ C6) 0,1 → 1%Wt N−íc 50 4 1500 ppm Tæng Sunfua ChÊt d− thõa trong hÖ bay h¬i Max 10ppm Max 10ppm Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 Tr−êng §HBK Hµ Néi 7 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn Ch−¬ng ii Giíi thiÖu vÒ nguyªn liÖu vμ s¶n phÈm i. s¶n phÈm mtbe I.1. TÝnh chÊt vËt lý ë ®iÒu kiÖn th−êng, MTBE lµ mét chÊt láng kh«ng mµu vµ linh ®éng, cã ®é nhít thÊp, tan rÊt Ýt trong n−íc (1,4% thÓ tÝch) nªn l−îng n−íc lÉn vµo Ýt, kh¶ n¨ng ph©n chia pha hÇu nh− kh«ng x¶y ra. MTBE tan v« h¹n trong tÊt c¶ c¸c dung m«i h÷u c¬ th«ng th−êng vµ trong tÊt c¶ c¸c hydrocacbon. Mét sè tÝnh chÊt vËt lý ®Æc tr−ng cña MTBE nh− sau: B¶ng 3: Mét sè tÝnh chÊt vËt lý cña MTBE Khèi l−îng ph©n tö, M NhiÖt ®é s«i, ts NhiÖt ®é nãng ch¶y H»ng sè ®iÖn m«i (20oC) §é nhít (20oC) Søc c¨ng bÒ mÆt NhiÖt dung riªng (20oC) NhiÖt ho¸ h¬i NhiÖt h×nh thµnh NhiÖt ch¸y NhiÖt ®é chíp ch¸y NhiÖt ®é b¾t löa Giíi h¹n næ trong kh«ng khÝ ¸p suÊt tíi h¹n, Pcr NhiÖt ®é tíi h¹n, Tcr Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 88,15 55,3 -108,6 4,5 0,36 20 2,18 337 -314 -34,88 -28 460 1,65 – 8,4 3,43 224,0 Kg/Kmol o C o C mPa.s mN/m Kj/Kg.K Kj/Kg Kj/mol Mj/Kg o C o C % thÓ tÝch Mpa o C Tr−êng §HBK Hµ Néi 8 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn Tû träng, ¸p suÊt h¬i vµ ®é hoµ tan trong n−íc còng nh− thµnh phÇn vµ ®iÓm s«i cña hçn hîp ®¼ng phÝ gi÷a MTBE víi n−íc vµ metanol ®−îc ®−a ra trong b¶ng B¶ng 4 : Tû träng, ¸p suÊt h¬i b·o hoµ vµ ®é hoµ tan cña MTBE NhiÖt ®é ¸p suÊt h¬i o C KPa 0 10 12 15 20 30 40 10,8 17,4 26,8 40,6 60,5 §é hoµ tan N−íc trong MTBE, %kl 1,19 1,22 1,28 1,36 1,47 MTBE trong N−íc,%kl 7,3 5,0 3,3 2,2 1,5 Tû träng G/cm2 0,7613 0,7510 0,7489 0,7458 0,7407 0,7304 - MTBE cã thÓ t¹o hçn hîp ®¼ng phÝ víi n−íc, hoÆc víi metanol (xem b¶ng 5). B¶ng 5: Hçn hîp ®¼ng phÝ cña MTBE Hçn hîp ®¼ng phÝ §iÓm s«i,o C MTBE - n−íc MTBE - Metanol MTBE - Metanol (1,0MPa) MTBE - Metanol (2,5MPa) 52,6 51,6 130 175 Hµml−îngMTBE, %kl 96 86 68 54 I.2. TÝnh chÊt ho¸ häc MTBE lµ chÊt kh¸ æn ®Þnh trong m«i tr−êng kiÒm, trung tÝnh vµ axit yÕu.Khi cã mÆt axit m¹nh th× nã bÞ ph©n huû thµnh metanol vµ iso-buten ph¶n øng nh− sau: Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 Tr−êng §HBK Hµ Néi 9 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn CH3 CH3 H CH3 – O – C – CH3 + CH3OH + CH2 C CH3 CH3 Nguyªn tö oxy trong ph©n tö MTBE cßn cã mét cÆp ®iÖn tö kh«ng chia vµ c¸c gèc alkyl cã hiÖu øng d−¬ng lµm cho MTBE mang tÝnh cña mét baz¬ yÕu. ™ Mét sè ph¶n øng cña MTBE : ƒ Ph¶n øng víi c¸c axit v« c¬ m¹nh MTBE ph¶n øng víi c¸c axit v« c¬ m¹nh nh− : HCl, H2SO4 t¹o muèi. CH3OC(CH3)3 + HCl ƒ [CH3O+HC(CH3)3]Cl- Ph¶n øng víi HI CH3 CH3OC(CH3)3 + HI CH3I + CH3 C OH CH3 ƒ Ph¶n øng víi oxy ë nhiÖt ®é cao : CH3OC(CH3)3 + O2 CO2 + H2O + Q I.3. VËn chuyÓn vµ b¶o qu¶n MTBE lµ mét hîp chÊt kh¸ an toµn khi sö dông vµ b¶o qu¶n, ®©y lµ hîp chÊt kh«ng g©y ¨n mßn, ¸p suÊt h¬i b·o hßa thÊp, rÊt dÔ b¶o qu¶n trong c¸c bÓ chøa th«ng th−êng, tuy nhiªn cÇn lo¹i bá c¸c nguån ph¸t sinh nhiÖt do ®©y lµ mét chÊt dÔ ch¸y. Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 Tr−êng §HBK Hµ Néi 10 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn Cã thÓ vËn chuyÓn MTBE b»ng c¸c ®−êng èng nh− c¸c nhiªn liÖu kh¸c, cÇn chó ý trong qu¸ tr×nh vËn chuyÓn, b¬m rãt, b¶o qu¶n tr¸nh rß rØ bëi nã cã thÓ g©y « nhiÔm nguån n−íc. I.4. øng dông cña MTBE MTBE ®−îc sö dông chñ yÕu lµm phô gia trong x¨ng, cã tíi h¬n 95% l−îng MTBE s¶n xuÊt ra ®−îc dïng cho môc ®Ých nµy. Víi trÞ sè ron cña MTBE vµo kho¶ng 115 ÷ 123, do ®ã hçn hîp 15% MTBE trong x¨ng cã trÞ sè octan gèc lµ 87 sÏ t¹o lªn mét hçn hîp cã trÞ sè RON n»m trong kho¶ng 91 ÷ 92 , lµm t¨ng tõ 4 ®Õn 5 ®¬n vÞ octan, t−¬ng ®−¬ng víi hµm l−îng ch× tõ 0,1 ®Õn 0,15 g/l. Ngoµi ra MTBE cßn cã mét sè øng dông kh¸c trong c«ng nghiÖp vµ ®êi sèng nh− trong tæng hîp hãa häc ®Ó tæng hîp metacrolein, metacrylic axit vµ isopren, HiÖn nay MTBE còng ®−îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt iso buten, tuy nhiªn ®©y lµ mét ph−¬ng ph¸p kh«ng kinh tÕ, chñ yÕu d−îc dïng trong phßng thÝ nghiÖm, dông cuèi cïng cña MTBE lµ lµm dung m«i nhê xu h−íng t¹o peroxyt, cã nhiÖt ®é b¾t löa cao vµ giíi h¹n næ hÑp. II. Metanol Metanol cßn gäi lµ metyl ancol hay carbinol, lµ r−îu ®¬n gi¶n nhÊt trong d·y ®ång ®¼ng ancol. Nã cã c«ng thøc hãa häc lµ CH3OH vµ khèi l−îng ph©n tö lµ 32,042. Metanol ®−îc coi lµ nhiªn liÖu lý t−ëng trong lÜnh vùc n¨ng l−îng v× ch¸y hoµn toµn vµ kh«ng g©y « nhiÔm m«i tr−êng. Metanol ®−îc sö dông lµm nguyªn liÖu ®Çu cho c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt formaldehit, clorometan, amin, metyl metacrylat, mtbe..vµ lµm dung m«i. II.1. TÝnh chÊt vËt lý Metanol lµ mét chÊt láng kh«ng mµu, linh ®éng, dÔ ch¸y vµ tan nhiÒu trong n−íc, r−îu, este vµ trong hÇu hÕt c¸c dung m«i h÷u c¬ nh−ng tan Ýt trong chÊt bÐo vµ dÇu. V× lµ chÊt ph©n cùc nªn metanol tan nhiÒu trong c¸c chÊt v« c¬ ph©n cùc, ®Æc biÖt lµ c¸c muèi. Metanol t¹o hçn hîp ®¼ng phÝ víi nhiÒu chÊt nh− MTBE, Acrylonitrile, hy®rocacbon (n-pentan, benzen, toluen...), Metyl acetat, Metyl metacrylat... Mét sè tÝnh chÊt vËt lý quan träng cña metanol nh− sau: Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 Tr−êng §HBK Hµ Néi 11 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn B¶ng 6: Mét sè tÝnh chÊt vËt lý cña Metanol §¹i l−îng vËt lý Tû träng, 101,3kPa §iÒu kiÖn 00C 250C 500C NhiÖt ®é s«i NhiÖt ®é nãng ch¶y NhiÖt ®é tíi h¹n ¸p suÊt tíi h¹n NhiÖtdungriªng,250Cvµ 101,3kPa NhiÖt hãa h¬i, 101,3kPa §é nhít, 250C khÝ láng láng h¬i Giíi h¹n næ trong kh«ng khÝ Gi¸ trÞ 0,8100 0,78664 0,7637 64,70 -97,68 239,49 8,097 44,06 81,08 1128,8 0,5513 9,68.103 5,5- 44 §¬n vÞ g/cm3 g/cm3 g/cm3 0 C 0 C 0 C Mpa J/mol.K J/mol.K Kj/kg mPa.s mPa.s %TT II.2. TÝnh chÊt hãa häc Kh¶ n¨ng ph¶n øng hãa häc cña metanol ®−îc quyÕt ®Þnh bëi nhãm chøc hydroxit (-OH). C¸c ph¶n øng x¶y ra ë c¸c liªn kÕt C-O hoÆc O-H vµ ®−îc ®Æc tr−ng bëi sù thay thÕ c¸c gèc -H vµ gèc -OH. a. Ph¶n øng ë liªn kÕt O-H ƒ T¸c dông víi kim lo¹i kiÒm t¹o muèi ancolat: CH3OH + Na CH3ONa + 1/2 H2 ƒ Ph¶n øng este hãa: Metanol t¸c dông víi c¸c axit h÷u c¬ vµ v« c¬ ®Ó t¹o thµnh este, ph¶n øng thuËn nghÞch vµ x¶y ra trong m«i tr−êng axit H2SO4 ®Æc: HO CH O 3 CH3OH + SO2 HO Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 SO2 + H2O CH3O Tr−êng §HBK Hµ Néi 12 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn H+ CH3OH + CH3COOH CH3COOCH3 + H2O b. Ph¶n øng ë liªn kÕt C-O ƒ T¸c dông víi HX: CH3OH + HCl ƒ T¸c dông víi NH3 CH3OH ƒ CH3Cl + H2O + NH3 CH3NH2 + H2O Ph¶n øng ®Ò hydro hãa: Metanol kh«ng bÞ t¸ch n−íc ë 1700C vµ cã mÆt H2SO4 ®Æc ®Ó t¹o olefin nh− c¸c ®ång ®¼ng cña nã. ë 1400C vµ H2SO4 ®Æc lµm xóc t¸c th× x¶y ra sù t¸ch n−íc gi÷a 2 ph©n tö metanol t¹o ete H2SO4 2CH3OH 1400C CH3OCH3 + H2O c. Ph¶n øng oxy hãa Metanol cã thÓ bÞ oxy hãa bëi CuO hoÆc dung dÞch KMnO4 t¹o thµnh formaldehyt: CH3OH + CuO t0C HCHO + Cu + H2O Trong kh«ng khÝ, metanol ch¸y t¹o thµnh CO2 vµ H2O ®ång thêi to¶ nhiÖt: CH3OH + 5/2O2 CO2 + 2H2O + Q d. Ph¶n øng ®ehydro hãa Khi cho h¬i metanol ®i qua èng nung ë 200 - 3000C cã mÆt xóc t¸c Cu th× x¶y ra ph¶n øng dehydro hãa t¹o thµnh formaldehyt: CH3OH Cu 200-3000C Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 HCHO + H2 Tr−êng §HBK Hµ Néi 13 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn II.3. Ph−¬ng ph¸p tæng hîp metanol Trong c«ng nghiÖp, metanol ®−îc ®iÒu chÕ b»ng nhiÒu ph−¬ng ph¸p. Tr−íc ®©y, nã ®−îc ®iÒu chÕ b»ng c¸ch ch−ng than gç. S¶n phÈm thu ®−îc ngoµi metanol cßn cã CO, CO2, CH4, C2H4, CH3COOH, CH3OCH3 vµ c¸c xeton cao. B»ng ph−¬ng ph¸p xö lý thÝch hîp, ng−êi ta t¸ch riªng ®−îc tõng hîp chÊt. Ngµy nay, metanol ®−îc tæng hîp b»ng mét trong hai ph−¬ng ph¸p sau: ƒ Oxy hãa trùc tiÕp metan CH4 + 1/2O2 100at 2000C CH3OH Tû lÖ CH4 : O2 = 9 : 1 (tÝnh theo thÓ tÝch), xóc t¸c lµ Cu, Fe hoÆc Ni,.. ƒ Tæng hîp metanol tõ khÝ tæng hîp CO + 2H2 CO2 + 3H2 3500C 250at CH3OH CH3OH + H2O Tû lÖ CO : H2 = 1 : 2 (theo thÓ tÝch), xóc t¸c lµ ZnO-CrO3. HiÖu suÊt s¶n phÈm ®¹t trªn 90%, ®é tinh khiÕt cña metanol lµ 99%. Khi thay ®æi tû lÖ CO/H2 vµ xóc t¸c, ta thu ®−îc hçn hîp c¸c r−îu tõ C1 ®Õn C4. HiÖn nay ®©y lµ ph−¬ng ph¸p s¶n xuÊt chÝnh ®Ó t¹o ra metanol trong c«ng nghiÖp III. Iso-Buten III.1. TÝnh chÊt vËt lý Iso-buten lµ chÊt khÝ kh«ng mµu, cã thÓ ch¸y ë nhiÖt ®é phßng vµ ¸p suÊt khÝ quyÓn. Nã cã thÓ hoµ tan v« h¹n trong r−îu, ete vµ hy®ro cacbon nh−ng Ýt tan trong n−íc. Mét sè tÝnh chÊt vËt lý ®Æc tr−ng cña iso-buten ®−îc thÓ hiÖn qua b¶ng. Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 Tr−êng §HBK Hµ Néi 14 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn B¶ng 7: Mét sè tÝnh chÊt vËt lý cña isobuten §¹i l−îng vËt lý NhiÖt ®é s«i NhiÖt ®é nãng ch¶y NhiÖt ®é tíi h¹n §iÒu kiÖn 101,3kPa 101,3kPa Gi¸ trÞ §¬n vÞ 0 C 0 C 0 C Mpa g/cm3 g/cm3 kg/m3 J/g J/g J/kg.K J/kg.K KJ/mol %TT -6,90 ¸p suÊt tíi h¹n Tû träng tíi h¹n Tû träng cña láng 00C; 101,3kPa Tû träng cña khÝ 0 NhiÖt ho¸ h¬i ë ¸p suÊt b·o 25 C t0s khÝ lý t−ëng NhiÖt dung riªng láng; 101,3kPa 250C, P=const NhiÖt ch¸y 200C;101,3kPa Giíi h¹n næ víi kh«ng khÝ -140,34 144,75 4,00 0,239 0,5879 2,582 366,9 394,2 1589 2336 -2702,3 1,8÷8,8 III.2. TÝnh chÊt hãa häc Iso-buten cã ®Çy ®ñ c¸c tÝnh chÊt cña mét olefin ®iÓn h×nh, ®ã lµ tham gia c¸c ph¶n øng céng, oxy hãa, ph¶n øng trïng hîp t¹o polyme. Sau ®©y lµ mét sè ph¶n øng th−êng gÆp: ƒ Ph¶n øng céng: +Céng r−îu t¹o ete: CH3 CH3 H+ CH2 C + CH3OH CH3 C CH3 +Céng n−íc t¹o TBA: CH3 O CH3 CH3 CH3 H+ CH2 C CH3 Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 + H2O CH3 C O H CH3 Tr−êng §HBK Hµ Néi 15 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn + Céng hydro halogenua (HX): CH3 C CH2 CH3 + HX CH3 C X CH3 CH3 ƒ Ph¶n øng oxy hãa: CH3 CH2 C + 3/2O2 + N H3 CH2 CH3 C CN +H2O CH3 ƒ Ph¶n øng polyme hãa: CH3 0 nCH2 = C(CH3)2 -10 ÷ - 100 C [ - CH2 C - ]n CH3 III. 3. C¸c nguån iso-buten hiÖn nay HiÖn nay, iso-buten nguyªn liÖu dïng ®Ó s¶n xuÊt MTBE cã thÓ nhËn ®−îc tõ c¸c nguån sau: ƒ Iso-buten lÊy tõ hçn hîp Raffinat-1, lµ hçn hîp khÝ thu ®−îc tõ x−ëng s¶n xuÊt etylen b»ng qu¸ tr×nh cracking h¬i n−íc. Nguån nguyªn liÖu nµy cã −u ®iÓm lµ nång ®é iso-buten t−¬ng ®èi cao (kho¶ng 44%) vµ cã thÓ dïng trùc tiÕp ®Ó s¶n xuÊt MTBE. ƒ Iso-buten tõ ph©n ®o¹n C4 cña qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c tÇng s«i (FCCBB). So víi ph©n ®o¹n C4 cña cracking h¬i n−íc th× nång ®é iso-buten trong nguån nµy thÊp h¬n nhiÒu, trong khi ®ã l−îng butan vµ iso-butan l¹i chiÕm tû lÖ lín h¬n nhiÒu. Do ®ã, nÕu sö dông nguån nguyªn liÖu nµy ®Ó s¶n xuÊt MTBE th× vèn ®Çu t− vµ gi¸ thµnh s¶n xuÊt sÏ cao h¬n khi dïng nguån cracking h¬i. ƒ Iso-buten tõ qu¸ tr×nh ®Ò hy®rat ho¸ Tert butyl Alcohol (TBA), trong ®ã TBA thu ®−îc nh− lµ ®ång s¶n phÈm cña qu¸ tr×nh tæng hîp propylen oxit. Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 Tr−êng §HBK Hµ Néi 16 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn (CH3)3C -H2O OH (CH3)2C CH2 ƒ Iso-buten tõ qu¸ tr×nh dehydro hãa iso-butan, trong ®ã iso-butan cã thÓ nhËn ®−îc tõ c¸c qu¸ tr×nh läc dÇu hoÆc tõ qu¸ tr×nh isome ho¸ khÝ má n-butan. §©y lµ nguån nguyªn liÖu høa hÑn sÏ ®¸p øng ®−îc nhu cÇu MTBE vµ lµ h−íng ph¸t triÓn cã triÓn väng. MÆc dï ®Çu t− cho s¶n xuÊt ®ßi hái cao h¬n. -H2 (CH3)3CH (CH3)C CH2 B¶ng 8: Hµm l−îng c¸c cÊu tö trong ph©n ®o¹n C4 (%thÓ tÝch) CÊu tö Propan/propen n-butan iso-butan iso-buten buten-1 buten-2 1,3-butadien Tæng Cracking h¬i n−íc 1 6 2 44 26 20 1 100 FFC-BB 1 11 33 15 13 26 1 100 Trong 4 nguån trªn th× cracking h¬i n−íc cung cÊp 24% iso-buten cho qu¸ tr×nh s¶n xuÊt MTBE; FCC-BB cung cÊp 28%; iso-buten lÊy tõ TBA chiÕm 36% vµ tõ iso-butan lµ 12%. B¶ng 9 ®−a ra gi¸ c¶ cña c¸c nguån cung cÊp iso-buten. B¶ng 9: Gi¸ cña c¸c nguån nguyªn liÖu s¶n xuÊt MTBE (§V: cents/pound) Iso-buten tõ qu¸ tr×nh cracking h¬i n−íc 9,5 Iso-buten tõ qu¸ tr×nh FCC 9,5 Iso-buten tõ TBA 11,1 Iso-buten tõ iso-butan 7,5 Metanol 5,0 Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 Tr−êng §HBK Hµ Néi 17 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn IV. Iso-Butan Iso-butan hay trimetyl metan lµ lo¹i hydrocacbon no m¹ch hë cã nh¸nh, trong ph©n tö chØ cã c¸c liªn kÕt ®¬n C-C vµ C-H. Nã lµ ®ång ph©n vÒ m¹ch cacbon cña n-butan, C4H10 víi c«ng thøc ph©n tö nh− sau: CH3 – CH(CH3)2 IV.1. TÝnh chÊt vËt lý ë nhiÖt ®é th−êng, iso-butan lµ mét chÊt khÝ, cã ®iÓm s«i thÊp h¬n n-butan (-10,20C), cã nhiÖt ®é nãng ch¶y lµ -145,00C, tû khèi lµ 0,6030. Iso-butan kh«ng tan trong n−íc, trong ancol th× nã dÔ tan h¬n. Ngoµi ra, nã cßn dÔ tan trong ete, c¸c dÉn xuÊt halogen vµ c¸c hydrocacbon kh¸c. IV. 2. TÝnh chÊt hãa häc Iso-butan cã ®Çy ®Çy ®ñ nh÷ng tÝnh chÊt cña mét ankan, tøc lµ kh¶ n¨ng ho¹t ®éng cña nã kÐm. Tuy nhiªn, iso-butan còng nh− c¸c ankan chØ tr¬ ®èi víi c¸c t¸c nh©n ion nh− axit, baz¬, chÊt oxy hãa trong dung dÞch n−íc, chóng l¹i dÔ dµng tham gia ph¶n øng thÕ víi nguyªn tö vµ gèc tù do... Ph¶n øng ®Æc tr−ng lµ ph¶n øng thÕ. a. Ph¶n øng cña nhãm C-H (Ph¶n øng thÕ) ƒ T¸c dông víi halogen Ph¶n øng halogen hãa iso-butan t¹o thµnh mét hçn hîp s¶n phÈm kh¸ phøc t¹p. Ph¶n øng x¶y ra theo c¬ chÕ chuçi gèc. Trong ®iÒu kiÖn cã ¸nh s¸ng, xóc t¸c hoÆc ë nhiÖt ®é cao, cho Cl2 hoÆc Br2 tiÕp xóc víi iso-butan th× sÏ x¶y ra ph¶n øng thÕ nguyªn tö H trong iso-butan b»ng nguyªn tö halogen. Ph¶n øng x¶y ra víi tèc ®é lín nhÊt ®èi víi nguyªn tö H ë C bËc 3 råi ®Õn H ë C bËc 2 vµ yÕu nhÊt lµ H ë C bËc 1. Cl CH3 – CH – CH3 + Cl2 CH3 Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 ¸nh s¸ng CH3 – C – CH3 + HCl CH3 Tr−êng §HBK Hµ Néi 18 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ px s¶n xuÊt MTBE tõ iso-butan http://www.ebook.edu.vn ƒ T¸c dông víi HNO3 Iso-butan kh«ng ph¶n øng víi HNO3 ®Æc ë nhiÖt ®é th−êng. Khi n©ng nhiÖt ®é lªn, HNO3 ®Æc sÏ oxy hãa chËm iso-butan, bÎ g·y liªn kÕt C-C t¹o s¶n phÈm chÝnh lµ axit cacboxylic. NÕu dïng HNO3 lo·ng, tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é cao vµ ¸p suÊt th× cã thÓ nitro hãa ®−îc iso-butan: NO2 CH3 CH – CH3 + HNO3 110÷1400C CH3 – C – CH3 + H2O CH3 CH3 Nitro hãa th−êng x¶y ra ë C bËc cao. ƒ T¸c dông víi H2SO4 Iso-butan kh«ng ph¶n øng víi H2SO4 ®Ëm ®Æc ë nhiÖt ®é th−êng. Trong thùc tÕ, ng−êi ta kh«ng sunfo hãa trùc tiÕp b»ng H2SO4 ®Æc mµ hay dïng ph¶n øng sunfoclo hãa hoÆc sunfo oxy hãa. b. Ph¶n øng cña nhãm C-C (Ph¶n øng oxy hãa) ë nhiÖt ®é th−êng, O2 vµ nh÷ng chÊt oxy hãa kh¸c kÓ c¶ nh÷ng chÊt oxy hãa m¹nh nh− axit cromic vµ kali pemanganat ®Òu kh«ng t¸c dông víi isobutan. ë nhiÖt ®é cao, iso-butan bèc ch¸y trong kh«ng khÝ t¹o CO2 vµ H2O, to¶ nhiÒu nhiÖt vµ ph¸t s¸ng: 2CH(CH3)3 + 13O2 8CO2 + 10H2O + Q Trong nh÷ng ®iÒu kiÖn thÝch hîp, cã thÓ thùc hiÖn ph¶n øng oxy hãa isobutan b»ng O2 kh«ng khÝ hoÆc O2 nguyªn chÊt thu ®−îc nh÷ng hîp chÊt h÷u c¬ chøa O2 nh− ancol, aldehyt, axit cacboxylic,.. Mét sè ph¶n øng kh¸c nh−: +Ph¶n øng cracking d−íi t¸c dông nhiÖt: C4H10 t0C CH4 + C3H6 t0C C2H6 + C2H4 Lª kh¸nh Toµn HD-1 K48 Tr−êng §HBK Hµ Néi 19
- Xem thêm -