§å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan Bé gi¸o dơc vµ ®µo t¹o Nam Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Céng hoµ x· héi chđ nghÜa ViƯt §éc lËp - Tù - H¹nh NhiƯm vơ thiÕt kÕ ®å ¸n tèt nghiƯp Hä vµ tªn : Phan V¨n Th©n Kho¸: 44 Ngµnh häc : C«ng nghƯ H÷u c¬ - Ho¸ dÇu §Çu ®Ị thiÕt kÕ: ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE ®i tõ iso-Butan N¨ng st 150.000 tÊn/n¨m 2.C¸c sè liƯu ban ®Çu: + Qu¸ tr×nh s¶n xt MTBE tõ iso-butan qua giai ®o¹n Dehydro ho¸ isobutan vµ giai ®o¹n Ete ho¸ + ThiÕt bÞ ph¶n øng èng chïm sư dơng xóc t¸c nhùa trao ®ỉi ion + Thµnh phÇn nguyªn liƯu gåm cã: Iso-Butan 92% n-Butan 5,0% C3H8 2% nC4H8 0,5% + C5 0,5% Nguyªn liƯu Metanol kü tht víi thµnh phÇn: Metanol 99% khèi lỵng Níc 1% khèi lỵng 3.Néi dung c¸c phÇn thut minh vµ tÝnh to¸n: - Tỉng quan + Nguyªn lý cđa qu¸ tr×nh tỉng hỵp MTBE b»ng n-butan, + Lùa chän s¬ ®å c«ng nghƯ cho qu¸ tr×nh + Thut minh s¬ ®å c«ng nghƯ -TÝnh to¸n: + C©n b»ng vËt chÊt vµ nhiƯt lỵng cđa thiÕt bÞ ph¶n øng + KÝch thíc thiÕt bÞ + X©y dùng + Kinh tÕ + Tù ®éng ho¸ vµ an toµn lao ®éng 4.C¸c b¶n vÏ ®å thÞ (ghi râ c¸c lo¹i b¶n vÏ vỊ kÝch thíc c¸c b¶n vÏ): - C«ng nghƯ s¶n xt MTBE tõ iso-butan qua giai ®o¹n dehydro ho¸ isobutan vµ giai ®o¹n Ete ho¸ B¶ng vÏ A3, A0 - ThiÕt bÞ ph¶n chÝnh øng èng chïm B¶ng vÏ A0 - X©y dùng c«ng nghiƯp vµ tr×nh bµy c¸c b¶ng vÏ + Tỉng mỈt b»ng ph©n xëng s¶n xt B¶ng vÏ A0 + MỈt c¾t ph©n xëng s¶n xt chÝnh B¶ng vÏ A0 C¸n bé híng dÉn PhÇn: Hä tªn c¸n bé GS.TS §µo V¨n Têng Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan + Tr×nh bµy tỉng quan vỊ MTBE + TÝnh to¸n, thiÕt kÕ d©y chun vµ thiÕt bÞ + X©y dùng nhµ m¸y + TÝnh to¸n kinh tÕ + Tù ®éng ho¸ vµ an toµn lao ®éng 6.Ngµy giao nhiƯm vơ : Ngµy 17 th¸ng 02 n¨m 2004 7.Ngµy hoµn thµnh nhiƯm vơ : Ngµy 04 th¸ng 06 n¨m 2004 Ngµy th¸ng n¨m 2004 Chđ nhiƯm Bé m«n C¸n bé híng dÉn (Ký vµ ghi râ hä tªn) (Ký vµ ghi râ hä tªn) TS.Ngun H÷u TrÞnh KÕt qu¶ ®iĨm ®¸nh gi¸ : 1.Qu¸ tr×nh thiÕt kÕ: 2.§iĨm dut: 2004 3.B¶n vÏ thiÕt kÕ GS.TS §µo V¨n Têng Sinh viªn ®· hoµn thµnh (vµ nép toµn bé b¶n thiÕt kÕ cho khoa) Ngµy th¸ng n¨m Ngµy th¸ng n¨m 2004 Chđ tÞch héi ®ång (Ký vµ ghi râ hä tªn) Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan Më ®Çu Sù ®êi cđa ®éng c¬ x¨ng ®· ®¸nh dÊu mét mèc lÞch sư quan träng ngµnh chÕ t¹o ®éng c¬ còng nh ngµnh hãa häc Tõ nh÷ng ngµy ®Çu ®éng c¬ thêng cã c«ng xt nhá, tû sè nÐn thÊp ®ã sù ch¸y kÝch nỉ ®éng c¬ cha ®ỵc nghiªn cøu râ Ngµy nay, cïng sù ph¸t triĨn cđa khoa häc kü tht ®ßi hái nh÷ng ®éng c¬ x¨ng cã c«ng xt lín h¬n ®ã nh÷ng ®éng c¬ nµy b¾t bc ph¶i cã tû sè nÐn lín Nhng gỈp trë ng¹i ®ã lµ nh÷ng lo¹i x¨ng cã trÞ sè octan thÊp th× kh¶ n¨ng chèng ch¸y kÝch nỉ kÐm ®iỊu nµy lµm gi¶m c«ng st cđa ®éng c¬ vµ m¸y mãc mau bÞ h háng Vµ nh vËy c¸c nhµ chÕ t¹o nhiªn liƯu ®· ®i s©u vµo nghiªn cøu t×m d¹ng nhiªn liƯu cã trÞ sè octan cao ®Ĩ ®¶m b¶o an toµn, ®¹t c«ng st cÇn thiÕt cho ®éng c¬ Nhiªn liƯu dïng cho ®éng c¬ x¨ng chđ u ®ỵc lÊy tõ ph©n ®o¹n x¨ng cđa dÇu má, mµ thµnh ph©n ph©n ®o¹n x¨ng cđa dÇu má hµm lỵng cđa dÇu má cã trÞ sè octan thêng rÊt thÊp, lý ph©n ®o¹n x¨ng cã nhiỊu hydrocacbon d¹ng parafin ®ã n-parafin chiÕm phÇn chđ u cßn isoparafin l¹i rÊt Ýt Do ®ã ph©n ®o¹n x¨ng lÊy trùc tiÕp tõ dÇu má thêng kh«ng ®¸p øng ®ỵc nhu cÇu vỊ kh¶ n¨ng chèng ch¸y kÝch nỉ ta sư dơng nã lµm nhiªn liƯu cho ®éng c¬ x¨ng Nguyªn nh©n lµ trÞ sè octan cđa nhiªn liƯu lÊy tõ ph©n ®o¹n x¨ng cđa dÇu má thêng rÊt thÊp cë 30 ÷ 60, ®ã yªu cÇu vỊ trÞ sè octan cđa ®éng c¬ ph¶i trªn 70 V× vËy, ®Ĩ gi¶i qut khã kh¨n nµy ngêi ta dïng c¸c biƯn ph¸p n©ng cao trÞ sè octan cđa x¨ng, ®ã lµ: ♦ Dïng ph¬ng hãa häc ®Ĩ biÕn ®ỉi thµnh phÇn hãa häc cđa x¨ng nh»m t¨ng hµm lỵng cđa cÊu tư cã trÞ sè octan, ®ã lµ c¸c qu¸ tr×nh nh: cracking xóc t¸c, reforming xóc t¸c, alkyl hãa, izome hãa ♦ Cho thªm vµo x¨ng mét hãa chÊt cã t¸c dơng h¹n chÕ qu¸ tr×nh oxy hãa c¸c hydrocacbon ë kh«ng gian tríc mỈt lưa ch¸y ®éng c¬ nh: Tetra etyl ch× (C2H5)4Pb, Tetra Metyl ch× (C3H)4Pb Khi sư dơng phơ gia níc ch× sÏ thu ®ỵc x¨ng cã trÞ sè octan kh¸ cao MỈt kh¸c sư dơng phơ gia níc ch× x¨ng thu ®ỵc võa cã chÊt lỵng kü tht cao, võa cã gi¸ thµnh rỴ Nhng khã kh¨n chóng ta gỈp ph¶i ®ã lµ sù « nhiƠm m«i trêng, nguyªn nh©n lµ lỵng ch× cã khÝ th¶i cđa ®éng c¬ lµm cho nång ®é ch× vỵt qu¸ møc cho phÐp, nång ®é ch× kh«ng khÝ lµ nguyªn nh©n g©y « nhiƠm m«i trêng Khi sư dơng qu¸ tr×nh chÕ biÕn hãa häc ®· n©ng cao trÞ sè octan cđa x¨ng mét c¸ch ®¸ng kĨ, nhng nh×n chung, c¸c qu¸ tr×nh ®Ịu lµm « nhiƠm m«i trêng Ch¼ng h¹n nh: qu¸ tr×nh reforming lµ mét nh÷ng qu¸ tr×nh ®ãng vai trß quan träng viƯc chÕ biÕn s¶n xt x¨ng cã trÞ sè octan cao song qu¸ tr×nh nµy l¹i s¶n xt c¸c cÊu tư aromatic nh benzen, toluen, xylen TÊt c¶ lµ nh÷ng cÊu tư rÊt ®éc h¹i ®èi víi ngêi nh g©y nªn bƯnh ung th m¸u V× nh÷ng lý nªu trªn mµ viƯc t×m c¸c lo¹i phơ gia míi hc cÊu tư nµo Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan ®ã võa cã kh¶ n¨ng n©ng cao trÞ sè octan cđa x¨ng ®ång thêi h¹n chÕ tèi thiĨu sù « nhiƠm m«i trêng lµ mét yªu cÇu cÊp b¸ch HiƯn nay, xu híng chung cđa nhiỊu qc gia trªn thÕ giíi lµ thay thÕ phơ gia níc ch× bëi nh÷ng hỵp chÊt chøa oxi cã trÞ sè octan cao vµ kh«ng g©y « nhiƠm m«i trêng Nh÷ng hỵp chÊt chøa oxi thêng ®ỵc sư dơng lµ rỵu vµ ete nh: Metanol, Etanol, Metyl Tert Butyl Ete (MTBE), Etyl tert Butyl Ete (ETBE), Tert Amyl Metyl Ete(TAME), Metyl Xiclopentadien Maganatri cacbon oxit CH3C5H4Mn(CO)3) ®©y lµ nh÷ng hỵp chÊt cã trÞ sè octan rÊt cao vµ rÊt thÝch hỵp ®Ĩ pha vµo x¨ng nh»m lµm t¨ng trÞ sè octan cđa x¨ng, c¶i thiƯn chÊt lỵng x¨ng Trong c¸c hỵp chÊt trªn Metyl Tert Butyl Ete (MTBE) ®ỵc sư dơng phỉ biÕn h¬n c¶ §©y lµ hỵp chÊt oxi cã nh÷ng tÝnh chÊt nỉi bËt nh: cã trÞ sè octan cao, ®é bay h¬i thÊp, bỊn oxi hãa cã tÝnh chÊt t¬ng thÝch tèt víi x¨ng, h¹n chÕ g©y « nhiƠm m«i trêng, Ýt g©y ch¸y nỉ, an toµn h¬n víi c¸c phơ gia alcol s¶n xt vµ pha chÕ vµo x¨ng Nhu cÇu vỊ MTBE trªn toµn thÕ giíi ®ang t¨ng rÊt nhanh C¸c qu¸ tr×nh c«ng nghƯ s¶n xt MTBE ®· ®ỵc thiÕt kÕ vµ l¾p ®Ỉt ë nhiỊu n¬i nh»m ®¸p øng nhu cÇu MTBE ®ang t¨ng lªn nµy V× vËy, viƯc tÝnh to¸n thiÕt kÕ d©y chun c«ng nghƯ s¶n xt MTBE cho x¨ng lµ ®iỊu hÕt søc cÇn thiÕt vµ quan träng §ã chÝnh lµ lý mµ t«I chän vµ thùc hiƯn b¶n ®å ¸n nµy Néi dung gåm cã c¸c phÇn nh sau: Më ®Çu PhÇn I : Tr×nh bµy tỉng quan vỊ MTBE PhÇn II : TÝnh to¸n, thiÕt kÕ d©y chun vµ thiÕt bÞ PhÇn III : X©y dùng nhµ m¸y PhÇn IV : TÝnh to¸n kinh tÕ PhÇn V : Tù ®éng hãa vµ an toµn lao ®éng PhÇn I Tỉng quan vỊ mtbe Ch¬ng I: giíi thiƯu chung vỊ mtbe I.1 Giíi thiƯu s¬ lỵc vỊ lÞch sư MTBE Metyl Tert Butyl Ete (MTBE) lµ hỵp chÊt chøa oxi thc lo¹i hỵp chÊt Alkyl tert butyl ete lÇn ®Çu tiªn ®ỵc tỉng hỵp vµo n¨m 1904 bëi Williamson Nh÷ng tÝnh chÊt c¬ b¶n MTBE ®· ®ỵc ph©n tÝch ®Çy ®đ ë ®¹i chiÕn lÇn thø 2, MTBE ®ỵc nghiªn cøu réng r¶i t¹i Mü, nhng m·i ®Õn n¨m 1970 nhµ m¸y c«ng nghiƯp MTBE lÇn ®Çu tiªn míi ®ỵc x©y dùng vµ ®a vµo ho¹t ®éng t¹i Italia Do nhu cÇu x¨ng s¹ch kh«ng pha ch× ngµy cµng t¨ng nªn MTBE ngµy cßn ®ỵc sư dơng réng r¶i trªn toµn thÕ giíi Vµo n¨m 1990, ®ỵc sù b¶o trỵ cđa CAAA (Clear air Act Amend) vµ c¸c c«ng ty ë Mü, c«ng nghiƯp hãa läc dÇu tËp trung vµo s¶n xt MTBE víi hµng lo¹t nhµ m¸y MTBE cã qui m« lín sư dơng c¸c c«ng nghƯ kh¸c ®ỵc ®a vµo vµ vËn hµnh ë thËp kû 90 Tuy nhiªn, tõ n¨m 1995 b¾t ®Çu xt hiƯn vỊ t¸c h¹i lµm « nhiƠm ngn níc cđa MTBE kh¶ n¨ng hßa tan níc cđa nã MTBE b¾t ®Çu bÞ c¹nh Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan tranh gay g¾t víi c¸c phơ gia cao octan kh¸c nh ETBE, c¸c lo¹i rỵu nhĐ nh Metanol, ETOH, ®Ỉt biƯt lµ vµo th¸ng n¨m 2000 ®¬n kiƯn ®Çu tiªn vỊ sù « nhiƠm m«i trêng níc cđa MTBE ®· ®ỵc ®Ị tr×nh bëi Madison Conunty Cirtcout Court Illious §¬n kiƯn nµy bc téi nhiỊu c«ng ty läc dÇu chđ u hiƯn nh ARCO, BP, Citagol, Coloco, Exonmobir ®· s¶n xt vµ lu ®éng MTBE dÉn tíi lµm « nhiƠm ngn níc NhiỊu khu vùc trªn thÕ giíi ®· ®a nghÞ qut ngõng sư dơng MTBE x¨ng vµo nh÷ng n¨m ®Çu thÕ kû 21 Tuy nhiªn, viƯc t×m phơ gia míi thay thÕ l¹i kh«ng dĨ dµng, bëi v× thay thÕ phơ gia sÏ lµm thay ®ỉi tÝnh chÊt cđa x¨ng dÉn tíi c¸c ®éng c¬ cÇn ph¶i ®ỵc nghiªn cøu, c¶i t¹o vµ s¶n xt cho phï hỵp, mỈt kh¸c ngêi ta l¹i kh«ng thĨ ch¾c ch¾n lµ phơ gia míi t×m ®ỵc cã ®éc h¹i tíi ngêi hay kh«ng Do vËy, hiƯn MTBE vÉn lµ ngn phơ gia cao octan chđ u I.2 Giíi thiƯu chung vỊ MTBE: Metyl Tert Butyl Ete lµ mét phơ gia trén vµo x¨ng rÊt tèt, lµ mét chÊt chøa oxi cã chøa khèi lỵng ph©n tư lµ 88,15 vµ cã c«ng thøc cÊu t¹o nh sau: CH3 CH3 O CH3 C Nã ®ỵc viÕt t¾t lµ MTBE CH3 MTBE lµ mét nh÷ng ete cã vai trß quan träng ®èi víi c«ng nghiƯp s¶n xt x¨ng Nã ®ỵc dïng lµm chÊt phơ gia pha trén vµo x¨ng nh»m ®Ĩ n©ng cao trÞ sè octan, ®¸p øng ®ỵc yªu cÇu lµm viƯc cđa ®éng c¬ x¨ng còng nh ®¶m b¶o vỊ yªu cÇu vƯ sinh m«i trêng vµ søc kháe ngêi Nã cã trÞ sè octan cao, ®é bay h¬i thÊp, ®Ỉt tÝnh trén lÈn cđa MTBE gÇn gièng víi x¨ng nhiªn liƯu mµ kh«ng g©y nh÷ng tÝnh chÊt mong mn nh t¹o hỉn hỵp ®¼ng phÝ, hỵp níc hay t¹o sù ph©n chia pha Do vËy, MTBE thÝch hỵp víi viƯc trén lÈn vµo x¨ng, x¨ng chøa MTBE còng thÝch hỵp víi viƯc vËn chun th«ng dơng trªn hƯ thèng vËn chun b»ng ®êng èng ë Mü vµ ë c¸c níc kh¸c trªn thÕ giíi MTBE ®ỵc tỉng hỵp tõ iso-butylene vµ Metanol víi xóc t¸c axit r¾n MTBE cã nhỵc ®iĨm chÝnh lµ vÊn ®Ị nguyªn liƯu iso-buten, nguyªn liƯu nµy bÞ h¹n chÕ bëi c¸c nhµ m¸y läc hãa dÇu s¶n xt vµ vËn hµnh thiÕt bÞ MTBE thÝch hỵp víi viƯc chng cÊt, kh«ng lµm t¨ng ¸p xt h¬i b¶o hßa cđa nguyªn liƯu cã tÝnh ỉn ®Þnh tèt vµ cã tÝnh t¬ng thÝch pha víi nhiªn liƯu, viƯc sư dơng MTBE rÊt an toµn vµ Ýt g©y ®éc h¹i Ngoµi ra, MTBE còng cã nh÷ng øng dơng kh¸c c«ng nghiƯp läc ho¸ dÇu nh: dïng ®Ĩ s¶n xt metacrolein, metacylic acid vµ isopren, s¶n xt iso-buten (b»ng c¸ch ph©n hđy MTBE, nhiªn ®©y lµ biƯn ph¸p kh«ng kinh tÕ) Nhu cÇu tiªu thơ MTBE ®ang t¨ng nhanh, lµ mét nh÷ng chÊt (hãa chÊt) t¨ng trëng m¹nh nhÊt trªn thÕ giíi víi tèc ®é t¨ng trëng trung b×nh 20% Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan mçi n¨m (1989 ÷ 1994) dù b¸o ®Õn n¨m 2010 nhu cÇu MTBE cã thĨ t¨ng lªn tíi 29.000 ngh×n tÊn/n¨m Cã nhiỊu qu¸ tr×nh c«ng nghƯ s¶n xt MTBE cđa c¸c h·ng trªn thÕ giíi ®· ®ỵc ph¸t minh vµ l¾p ®Ỉt ®Ĩ s¶n xt MTBE Qu¸ tr×nh c«ng nghƯ s¶n xt MTBE cđa h·ng Snamprogetti (Mü) sư dơng nguyªn liƯu lµ hỉn hỵp khÝ C4 chøa iso-buten Qu¸ tr×nh Hiils (CHLB §øc) qu¸ tr×nh Ethermax cđa h·ng UOP qu¸ tr×nh cđa h·ng CD Tech dïng nguyªn liƯu C4 vµ C5 (hỉn hỵp khÝ) Qu¸ tr×nh ARCO víi nguyªn liƯu tõ qu¸ tr×nh dehydrat ho¸ tert-butyl acolhol Tỉng c«ng st cđa c¸c xëng s¶n st MTBE ®ang ho¹t ®éng vµo kho¶ng 25.275 ngh×n tÊn/n¨m [12] ChÝnh v× vËy, MTBE lµ mét nh÷ng hãa chÊt ph¸t triĨn nhanh nhÊt trªn thÕ giíi vµ nh÷ng n¨m gÇn ®©y vµ nã cã n»m 50 s¶n phÈm hãa häc cã khèi lỵng lín nhÊt, cã tÝnh th¬ng m¹i cao vµ ®ỵc chÊp nhËn réng r¶i Tuy nhiªn ë mét khÝa c¹nh kh¸c, MTBE còng gỈp ph¶i sù c«ng khai ph¶n ®èi sư dơng nã, nguyªn lµ: theo mét b¶ng b¸o c¸o kÕt qu¶ thư nghiƯm trªn søc kháe ngêi cđa chÝnh phđ Mü th× MTBE cã h¹i ®èi víi søc kháe, cho dï mét sè thư nghiƯm ®ỵc coi lµ kh«ng cã kÕt qu¶ ci cïng ∗ Khi cho MTBE vµo x¨ng th×: [4-75] + Kh«ng cÇn bÊt cø thay ®ỉi nµo ®èi víi ®éng c¬ hiƯn hµnh + ¸p st h¬i cđa nhiªn liƯu gi¶m vËy tỉn thÊt bay h¬i cÊp nhiªn liƯu vµ vËn hµnh gi¶m + Gi¶m khÝ th¶i ®Ỉc biƯt lµ CO vµ c¸c hydrocacbon cha ch¸y +Thªm 20% thĨ tÝch MTBE vÉn kh«ng cã h¹i tíi c«ng st ®éng c¬ còng nh t¨ng sù tiªu tèn nhiªn liƯu, ®iỊu kiƯn l¹nh kh¶ n¨ng khëi ®éng cđa ®éng c¬ còng dƠ dµng, ng¨n c¶n sù ®ãng b¨ng bé chÕ hoµ khÝ + MTBE tan tèt víi H2O nªn ®iĨm ®«ng ®Ỉc cđa nhiªn liƯu gi¶m ®¸ng kĨ + MTBE kh«ng ¶nh hëng ®Õn hƯ bµi tiÕt, lµ thc mª u + Nhiªn liƯu trén MTBE t¬ng thÝch víi tÊt c¶ c¸c vËt liƯu sư dơng ®Ĩ s¶n xt «t« nh: ®Ưm cao su, s¬n c¸c kim lo¹i bé chÕ hoµ khÝ, b¬m phun I.3 Nhu cÇu vµ s¶n lỵng MTBE trªn thÕ giíi [4] Khi sư dơng c¸c lo¹i phơ gia x¨ng th¬ng phÈm nh»m lµm t¨ng trÞ sè octan dÉn ®Õn gi¶m sù ch¸y kÝch nỉ ®éng c¬ x¨ng th× phơ gia MTBE cã nhiỊu u ®iĨm so víi c¸c lo¹i phơ gia kh¸c nh trªn, ®· nãi lªn nhu cÇu MTBE t¨ng lªn rÊt nhanh Nhu cÇu MTBE trªn thÕ giíi hµng n¨m t¨ng kho¶ng 20% tõ n¨m 1989 ®Õn n¨m 1994 thËm chÝ tíi 25% Tuy nhiªn, ®Õn giai ®äan tõ 1994 ÷ 2000 t¨ng kho¶ng 8,1% hµng n¨m, ®Õn giai ®äan 2000 ÷ 2010 tèc ®é t¨ng sÏ gi¶m xng 1,7% hµng n¨m [4] HiƯn nay, c¸c xëng s¶n xt MTBE ®· ®ỵc l¾p ®Ỉt ë nhiỊu n¬i trªn thÕ giíi víi tỉng c«ng st vµo kho¶ng 25.275 ngh×n tÊn MTBE/n¨m[12] C¸c xPhan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan ëng nµy ®ỵc l¾p ®Ỉt dùa trªn c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghƯ cđa c¸c h·ng kh¸c nh: c«ng nghƯ cđa Snamprogetti (Mü) sư dơng nguyªn liƯu FCC-BB vµ thiÕt bÞ ®o¹n nhiƯt, ®· cã 21 xëng ®ỵc x©y dùng ë nhiỊu n¬i (Mü, vïng vÞnh ) dùa trªn c«ng nghƯ cđa Snamprogetti cïng mét sè dù ¸n ®ang ®ỵc thùc thi C«ng nghƯ cđa Hiils còng ®· ®ỵc ¸p dơng nhiỊu c¸c xëng cđa CHLB §øc Nh÷ng qu¸ tr×nh c«ng nghƯ gÇn ®©y nh c«ng nghƯ ARCO (cđa Texaco) ®ang ®ỵc sư dơng c¸c xëng s¶n xt ë Texas (Mü) vµ T©y ¢u C«ng nghƯ CD Tech (ABB Lummus) còng ®ỵc sư dơng víi h¬n 60 xëng vµ gÇn 30 dù ¸n C«ng nghƯ s¶n xt MTBE cđa UOP víi 11 xëng víi c«ng st 30000 thïng/ngµy, sư dơng nguyªn liƯu lµ khÝ butan tõ má khÝ H¬n 26 xëng s¶n xt dùa trªn c«ng nghƯ cđa TFP, xëng s¶n xt dùa trªn c«ng nghƯ cđa Phillip (Hµ Lan), c«ng nghƯ cđa h·ng Shell ®· ®ỵc x©y dùng vµ ®ang ho¹t ®éng kh¾p n¬i ë NhËt B¶n, c¸c xëng s¶n xt víi c«ng nghƯ cđa h·ng Sumimoto còng ®· ®ỵc x©y dùng GÇn ®©y ë ArËp Xªót, Venezuela vµ c¸c vïng kh¸c ngêi ta ®· x©y dùng c¸c xëng s¶n xt MTBE tõ nguyªn liƯu khÝ Butane tõ má khÝ, sư dơng c«ng nghƯ cđa UOP Dù ®o¸n nhu cÇu toµn cÇu ®èi víi MTBE ®ỵc ®a ë b¶ng B¶ng Nhu cÇu MTBE trªn thÕ giíi (®¬n vÞ tÝnh:1000 tÊn) [4-3] N¨m 1994 1995 1996 1998 2000 2005 2010 Tèc ®é t¨ng trëng 1994- 2000- 19942000 2010 2010 Níc Mü 7990 10921 12174 12246 12477 13111 13361 7,7 0,7 3,3 Canada 183 283 286 292 297 313 321 8,4 1,0 3,7 Ch©u Mü La tinh 538 1065 1115 1186 1262 1478 1735 15,3 3,2 7,6 NhËt 388 427 434 444 471 534 581 3,3 2,1 2,6 Trung §«ng 0 147 200 236 276 3,3 Ch©u Phi 70 70 70 70 70 85 104 0,0 4,0 2,5 T©y ¢u 2259 2064 2419 2449 2487 2553 2631 1,6 0,6 1,0 §«ng ¢u 388 505 542 594 624 812 1024 8,2 5,1 6,3 Ch©u §¹i D¬ng 0 0 0 Nh÷ng vïng kh¸c 1312 1669 1963 2472 3015 3805 4722 14,9 4,6 8,3 13128 17003 19003 19898 20895 22929 24763 8,1 1,7 4,0 Tỉng - ë níc ta hiƯn mỈt dï ngµnh c«ng nghiƯp dÇu khÝ ®ang trªn ®µ ph¸t triĨn, song ch¾c ch¾n r»ng viƯc ®Çu t ph¸t triĨn c«ng nghƯ s¶n xt MTBE nh»m phơc vơ nhu cÇu níc vµ mét phÇn híng xt khÈu sÏ ®ỵc quan t©m ®óng møc Bëi v×, cïng víi sù ph¸t triĨn cđa ngµnh c«ng nghiƯp dÇu khÝ sÏ t¹o ®ỵc ngn nguyªn liƯu dåi dµo phơc vơ tèt cho qu¸ tr×nh s¶n xt MTBE - Ngoµi ra, ngµnh c«ng nghiƯp läc dÇu ph¸t triĨn th× nhu cÇu MTBE t¨ng rÊt nhanh, nÕu chóng ta ph¶i nhËp khÈu th× sÏ gỈp nhiỊu khã kh¨n, tÝnh biÕn ®éng cđa thÞ trêng sÏ g©y ¶nh hëng ®Õn nỊn kinh tÕ qc d©n, mỈt kh¸c nÕu chóng ta tù s¶n xt ®ỵc MTBE sÏ tiÕt kiƯm ®ỵc mét lỵng lín ngo¹i tƯ cho ®Êt níc Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan - MTBE lµ s¶n phÈm ®ỵc ®iỊu chÕ tõ ph¶n øng cđa iso-buten víi metanol Trong ®ã, iso-buten lµ s¶n phÈm thu ®ỵc tõ c¸c nhµ m¸y s¶n xt etylen vµ qu¸ tr×nh tinh chÕ hỉn hỵp khÝ cđa qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c láng (FCC), h¬n n÷a nã còng ®ỵc thu tõ qu¸ tr×nh dehydro ho¸ tert butyl alcol (TBA), tõ nhµ m¸y s¶n xt propylen oxit vµ tõ qu¸ tr×nh dehydro ho¸ iso-butan §¸nh gi¸ MTBE vỊ mỈt kinh tÕ tõ c¸c ngn nguyªn liƯu chØ ®ỵc mét thn lỵi vµ ph¹m vi lùa chän ngn nguyªn liƯu hỵp lý cho qu¸ tr×nh B¶ng 2: Tãm t¾t gi¸ cđa s¶n phÈm MTBE [4] Nguyªn liƯu C4 Gi¸ nguyªn liƯu(xu/b¶ng) Gi¸ tiỊn (Dola/tÊn.) (Dola/gallon) Chi phÝ s¶n phÈm céng 10%RIO -(Dola/tÊn) -(Dola/galon) Ph¹m vi butan Cracking FCC h¬i iso-butylen iso-butylen TBA MTBE víi qu¸ tr×nh isome hãa Raffinate 7,5 9,5 9,5 11,1 8,7 206 0,58 198 0,56 216 0,61 264 0,74 245 0,69 289 0,81 227 0,64 268 0,75 291 0,82 318 0,90 I.4 Yªu cÇu vỊ chÊt lỵng MTBE th¬ng phÈm [1] Thêng th× ®é tinh khiÕt cđa MTBE th¬ng phÈm lµ 98  99% Wt, cßn l¹i 1÷2% bao gåm c¸c s¶n phÈm phơ nh tert butanol vµ di-isobuten, metanol d lµ cÊu tư ¶nh hëng kh«ng ®¸ng kĨ ®Õn trÞ sè octan cđa MTBE x¨ng nã thay thÕ phơ gia ch×, mµ nã chØ phơ thc vµo tÝnh chÊt cđa hỉn hỵp nguyªn liƯu C4 Trong c¸c s¶n phÈm MTBE cã chøa hydrocacbon C vµ C6, sù lo¹i bá c¸c s¶n phÈm phơ ë phÇn cÊt th× kh«ng cÇn thiÕt t¸i sinh sù h×nh thµnh MTBE ®· chän lùa rÊt réng cho viƯc sư dơng nhiªn liƯu ®a thÊp h¬n Mét s¶n phÈm MTBE th¬ng phÈm th«ng dơng thêng cã thµnh phÇn nh sau: B¶ng 3: Thµnh phÇn MTBE th¬ng phÈm MTBE Alcol (CH3OH, Tert butanol %kl) C¸c hydrocacbon (C5 vµ C6)%kl Níc ppm kl Tỉng Sunfua ppm kl ChÊt d thõa hƯ bay h¬i 98  99%Wt 0,5  1,5%Wt 0,1  0,1%Wt 50  1500 ppm, phÇn nỈng Max 10ppm, phÇn nỈng phơ Max 10ppm, phÇn nỈng phơ Mét chÊt lỵng s¶n phÈm ®Ỉc biƯt 99,95% MTBE ®· ®¹t ®ỵc cã mỈt thÞ trêng díi tªn th¬ng m¹i lµ: “Driveons” (Hiils) Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan I.5 Qu¸ tr×nh vËn chun vµ b¶o qu¶n [1] MTBE tan níc ®ã ng¨n c¶n ®ỵc sù nhiƠm bÈn níc thÝch hỵp c¸c ®êng èng dÉn vµ nhµ kho §iỊu quan träng lµ ph¶i kiĨm tra sù ph¸t nhiƯt nhµ kho vµ sư dơng MTBE MTBE cã thĨ xư lý t¬ng tù nh c¸c nhiªn liƯu vµ ®ang tån t¹i hƯ thèng ph©n bè, ngoµi cßn cã thĨ sư dơng c¸c nhiªn liƯu chøa MTBE Ete cã mét sù b¶o qu¶n kh«ng giíi h¹n cc sèng cã mỈt cđa kh«ng khÝ Bëi v× níc trén lÉn ®ỵc víi MTBE v× thÕ cÇn ®ỵc b¶o qu¶n kh« vµ cã thĨ b¶o qu¶n kh«ng cÇn ¸p st ThÐp cacbon cã thĨ dïng nh c¸c chÊt nh vËt liƯu nh nh«m, ®ång, polyetylen qng ®ång hc polypropylen, Teflon, Bana vµ c¸c nguyªn liƯu kh¸c nh nhùa, cao su cã thĨ dïng cho c¸c líp c¸ch ly (c¸ch ®iƯn) MTBE cã ¸p st h¬i 62,0 kPa ë 400 oC tõ sù ph¸t nhiƯt th× sù b¶o qu¶n dƠ dµng vµ cã thĨ kiĨm tra hc ng¨n ngõa b»ng thang ®o th«ng thêng Thêng th× ng¨n ngõa an toµn cho c¸c chÊt láng dƠ bèc ch¸y cao lµm viƯc B×nh ch÷a ch¸y lµ t¸c nh©n cho sù dËp t¾t lưa bét, cacbon dioxyl vµ alcol - bét th¶i víi alcol vµ c¸c bät th¶i Tû lƯ cđa sù ¸p dơng cao lµ cÇn thiÕt cho MTBE vµ c¸c hydrocacbon tinh khiÕt h¬n I.6 TÝnh chÊt lý hãa häc cđa Metyl Tert Butyl Ete I.6.1 TÝnh chÊt lý häc cđa Metyl Tert Butyl ete [1-543] Metyl Tert Butyl Ete ë tr¹ng th¸i b×nh thêng lµ chÊt láng, kh«ng mµu, linh ®éng, ®é nhít thÊp, dƠ ch¸y, tan v« h¹n c¸c dung m«i h÷u c¬ vµ c¸c hydrocacbon Mét sè tÝnh chÊt vËt lý ®Ỉc trng cđa MTBE ®ỵc ®a díi b¶ng sau: B¶ng 4: TÝnh chÊt vËt lý cđa MTBE [1-543] Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan Khèi lỵng ph©n tư, M NhiƯt ®é s«i, ts NhiƯt ®é nãng ch¶y H»ng sè ®iƯn m«i (20oC) §é nhít (20oC) Søc c¨ng bỊ mỈt NhiƯt dung riªng (20oC) NhiƯt ho¸ h¬i NhiƯt ch¸y NhiƯt ®é chíp ch¸y Giíi h¹n nỉ víi kh«ng khÝ ¸p st tíi h¹n, Pc NhiƯt ®é tíi h¹n, tc NhiƯt t¹o thµnh NhiƯt ®é ch¸y xy lanh ¸p st h¬i b¶o hßa §iƯn trë (200C) 88,15 55,3oC -108,6oC 4,5 0,36 mPa.s 20 nN/m 2,18 KJ/kg.®é 337 KJ/kg -34,88 MJ/kg -280C 1,6584% thĨ tÝch 3,43 MPa 224,0oC -37,14 Kj/mol 4600C 7,3 psi 4,5 Ω Khèi lỵng riªng, ¸p st h¬i vµ ®é hoµ tan níc cđa MTBE theo nhiƯt ®é ®ỵc cho ë b¶ng B¶ng 5: Tû träng, ¸p st h¬i b·o hoµ vµ ®é hoµ tan cđa MTBE [1-544] NhiƯt ®é oC ¸p st KPa 10 12 15 20 30 40 10,8 17,4 26,8 40,6 60,5 §é hoµ tan Níc MTBE MTBE, %KL níc, % KL 1,19 7,3 1,22 5,0 1,28 3,3 1,36 2,2 1,47 1,5 Tû träng G/cm2 0,7613 0,7510 0,7489 0,7458 0,7407 0,7304 - MTBE cã thĨ t¹o hỉn hỵp ®¼ng phÝ víi níc, hc víi metanol (xem b¶ng 6) B¶ng 6: Hỉn hỵp ®¼ng phÝ cđa MTBE [1-544] Hỉn hỵp ®¼ng phÝ MTBE - níc MTBE - Metanol MTBE - Metanol (1,0MPa) MTBE - Metanol (2,5MPa) Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN Ts,o C 52,6 51,6 130 175 10 Hµm lỵng MTBE, %KL 96 86 68 54 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan B¶ng 34: LËp ph¬ng ¸n cho mét s¶n phÈm kÕ ho¹ch vµ tỉng s¶n lỵng TT Kho¶ng mơc Chi phÝ s¶n xó©t chung Chi phÝ qu¶n lý doanh nghiƯp Chi phÝ tiªu thơ Tỉng gi¸ thµnh Gi¸ b¸n Th VAT Th vèn Lỵi nhn S¶n lỵng (triƯu VN§) 299009,492 59801,898 59801,898 418613,288 525000 27413,875 570,440 78402,396 Mét ®¬n vÞ SP (TriƯu VN§) 0,88575 0,17715 0,17715 1,24005 3,5000 0,29337 0,38141 1,96276 X¸c ®Þnh thêi gian håi vèn: τ= v 1584555,5 = = 12 n¨m LN + KH 294414,44 + 329,82 Trong ®ã: V : Vèn ®Çu t ban ®Çu (triƯu ®ång) LN : Lỵi nhn hµng n¨m(triƯu ®ång) KH : Tỉng khÊu hao ph©n xëng(triƯu ®ång) KÕt ln: Ph©n xëng s¶n xt MTBE víi n¨ng st 150.000 tÊn /n¨m Theo sù ph¸t triĨn cđa khoa häc kû tht vµ nhu cÇu vỊ m«i trêng cđa c¸c níc trªn thÕ giíi th× MTBE rÊt cÇn thiÕt víi gi¸ b¸n 3,5 triƯu VN§ víi chi phÝ cao vµ thêi gian thu håi vèn lµ 12 n¨m Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 82 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan PhÇn V Tù ®éng ho¸ vµ AN TOµN LAO §éNG TRONG PH¢N X¦ëNG V.1.Tù ®éng ho¸ V.1.1 Mơc ®Ých vµ ý nghÜa: M« h×nh tù ®éng hãa d©y chun c«ng nghƯ lµ qu¸ tr×nh sư dơng c¸c dơng cơ, c¸c thiÕt bÞ m¸y mãc tù ®éng Chóng ®iỊu khiĨn sù ho¹t ®éng cđa c¸c bé phËn d©y chun c«ng nghƯ theo ®óng yªu cÇu ®· ®ỵc t¹o dùng theo chÕ ®é c«ng nghƯ cđa d©y chun ®ã Mơc ®Ých cđa viƯc ®a hƯ thèng m« h×nh ®iỊu khiĨn tù ®éng ho¸ nµy vµo d©y chun c«ng nghƯ lµ nh»m lµm cho c¸c m¸y mãc thiÕt bÞ ho¹t ®éng theo chÕ ®é tèi u nhÊt, mét c¸ch chÝnh x¸c nhÊt, tr¸nh ®ỵc sù cè thao t¸c ®iỊu khiĨn, bé phËn nµy tù ®éng b¸o ®éng cã sù cè x¶y MỈt kh¸c, nhê sù c«ng dơng hƯ thèng tù ®éng ho¸ nµy vµo d©y chun c«ng nghƯ cho phÐp tr¸nh sù nhÇm lÉn, gi¶m sè lỵng c«ng nh©n lµm viƯc nhµ m¸y, ®ång thêi t¨ng n¨ng st lao ®éng Nhê hƯ thèng tù ®éng ho¸ mµ d©y chun c«ng nghƯ cã nh÷ng n¬i sinh khÝ ®éc h¹i hay dƠ g©y ch¸y nỉ lµm cho c«ng nh©n kh«ng thĨ ®iỊu khiĨn trùc tiÕp ®ỵc, ®ã sư dơng hƯ thèng ®iỊu khiĨn tù ®éng sÏ ®¶m b¶o tÝnh m¹ng cho c«ng nh©n Nh vËy, viƯc ¸p dơng hƯ thèng m« h×nh ®iỊu khiĨn tù ®éng d©y chun c«ng nghƯ kh«ng chØ lµ mét vÊn ®Ị cÇn thiÕt mµ cßn cã tÝnh b¾t bc ®èi víi c«ng nghƯ §èi víi d©y chun c«ng nghƯ s¶n xt MTBE th× c¸c + Dụng cụ đo nhiệt độ : + Dụng cụ đo áp suất t0 ↑ : + Dụng cụ đo lưu lượng : + Dụng cụ đo nhiệt độ hiển thò trung tâm điều khiển TI + Dụng cụ đo nhiệt độ truyền xa trung tâm điều khiển TT + Thiết bò đo áp suất tự động điều chỉnh (van an toàn) Pcz Bộ điều chỉnh mức chất lỏng tự ghi có báo động khí cụ lắp trung tâm điều khiển LRA Bộ điều chỉnh áp suất tự ghi hiển thò, khí cụ lắp trung tâm điều khiển PIR Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 83 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan C¬ cÊu ®iỊu chØnh C¬ cÊu chÊp hµnh Gi÷ nguyªn Tù ®éng më mÊt tÝn hiƯu Tù ®éng ®ãng mÊt tÝn hiƯu HƯ thèng tù ®éng ®iỊu chØnh bao gåm ®èi tỵng ®iỊu chØnh (§T) vµ bé ®iỊu chØnh (B§C) Bé ®iỊu chØnh cã thĨ gåm: bé c¶m biÕn vµ bé khch ®¹i + Bé c¶m biÕn dïng ®Ĩ ph¶n ¸nh sù sai lƯch c¸c th«ng sè ®iỊu chØnh so víi gi¸ trÞ cho tríc vµ biÕn ®ỉi thµnh tÝn hiƯu + Bé khch ®¹i lµm nhiƯm vơ khch ®¹i tÝn hiƯu cđa bé c¶m biÕn ®Õn gi¸ trÞ cã thĨ ®iỊu chØnh c¬ quan ®iỊu khiĨn (CQ§K), c¬ quan nµy t¸c ®éng lªn ®èi tỵng nh»m xo¸ ®i ®é sai lƯch cđa c¸c th«ng sè ®iỊu chØnh M¹ch ®iỊu chØnh ®ỵc khÐp kÝn nhê quan hƯ ngỵc tư ®èi tỵng ®Õn bé ®iỊu chØnh Quan hƯ nµy ®ỵc gäi lµ håi tiÕp chÝnh V.1.2 Mét sè d¹ng tù ®éng: V.1.2.1 Tù ®éng kiĨm tra vµ tù ®éng b¶o vƯ: Tù ®éng kiĨm tra c¸c th«ng sè c«ng nghƯ (nhiƯt ®é, ¸p st, lu lỵng, nång ®é ) kiĨm tra c¸c th«ng sè c«ng nghƯ ®ã cã thay ®ỉi hay kh«ng? NÕu cã th× c¶nh b¸o chØ thÞ ghi l¹i gi¸ trÞ thay ®ỉi ®ã BiĨu diƠn s¬ ®å tù ®éng kiĨm tra vµ tù ®éng ®iỊu chØnh nh sau: §T CB C 5.1 CT 5.2 G 5.3 PL 5.4 B§K N §èi tỵng ®iỊu chØnh C¶m biÕn ®èi tỵng Bé khch ®¹i Ngn cung cÊp n¨ng lỵng C¬ cÊu chÊp hµnh 5.1 C¶nh b¸o 5.2 ChØ thÞ b»ng kim lo¹i hc b»ng sè 5.3 Ghi l¹i sù thay ®ỉi 5.4 Ph©n lo¹i V.1.2.2 D¹ng tù ®éng ®iỊu khiĨn: S¬ ®å cÊu tróc: Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 84 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan §T CB SS B§ N §èi tỵng ®iỊu chØnh C¶m biÕn ®èi tỵng Bé khch ®¹i Ngn cung cÊp n¨ng lỵng Bé ®Ỉc cho phÐp ta ®Ỉc tÝn hiƯu ®iỊu khiĨn, nã lµ mét tỉ chøc c¸c t¸c ®éng cã ®Þnh híng ®iỊu khiĨn tù ®éng V.1.2.3 D¹ng tù ®éng ®iỊu chØnh: S¬ ®å cÊu tróc: §T CB BD SS CCCH B§K N §èi tỵng ®iỊu chØnh C¶m biÕn ®èi tỵng Bé khch ®¹i Ngn cung cÊp n¨ng lỵng Bé ®Ỉc Bé so s¸nh C¬ cÊu chÊp hµnh V.1.2.4 D¹ng ®iỊu khiĨn ph¶n håi: Trong tất dạng tự động điều khiển thường sử dụng kiểu hệ thống tự động điều khiển có tín hiệu phản hồi (mạch điều khiển khép kín) Giá trò thông tin đầu thiết bò dựa khác giá trò đo biến điều khiển với giá N Sơ đồ mạch điều khiển trò tiêu chuẩn Sơ đồ mô tả sau: phản hồi Đại lượng đặt Y Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 85 XĐC X XCB ` Đại lượng X Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan Y :Đai lượng đặt ĐT : Phần tử đặt trò X: Đại lượng ĐC : Phần tử điều chỉnh N: Tác nhân nhiễu XCB :Giá trò cảm biến O: Đối tượng điều chỉnh XĐT: Giá trò đặt trò XPH: Tín hiệu phản hồi X(trò số)= XĐT -XCB CB: cảm biến SS: Phần tử so sánh Phần tử cảm biến: phần tử làm nhiệm vụ nhận tín hiệu điều chỉnh X dòch chuyển dạng thông số khác cho phù hợp với thiết bò điều chỉnh Phần tử đặt trò: phận ấn đònh thông số cần trì giá trò phạm vi thông số cần trì (X ĐT) Khi thông số vận hành lệch khỏi giá trò thiết bò điều chỉnh tự động phải điều chỉnh lại thông số cho phù hợp thường đặt trò có thiết kế vít công tắc để người điều chỉnh dể dàng thay đổi giá trò (đặt thông số điều chỉnh) cho phù hợp vận hành Phần tử so sánh: cấu tiếp nhận giá trò phần tử đònh trò qui đònh(XĐT) so sánh với giá trò thông số nhận từ cảm biến XCB, xác đònh sai lệch hai thông số X = XĐT - XCB để đưa tín hiệu vào cấu điều chỉnh Cơ cấu điều chỉnh: có nhiệm vụ biến tín hiệu nhận sai lệch X để gây tác động điều chỉnh trực tiếp Giá trò điều chỉnh thay đổi liên tục tương ứng với thay đổi liên tục cấu điều chỉnh V.1.3 CÊu t¹o cđa mét sè thiÕt bÞ tù ®éng: V.1.3.1 Bé c¶m biÕn ¸p st: Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 86 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan Trong c¸c bé ®iỊu chØnh thêng sư dơng bé c¶m øng ¸p st kiĨu mµng, hép xÕp, piston, èng cong ®µn håi ViƯc chän bé c¶m øng ¸p st phơ thc vµo viƯc c¶m øng ®iỊu chØnh vµ ®é chÝnh x¸c theo yªu cÇu z p Bé c¶m øng st kiĨu mµng ; Bé c¶m øng kiĨu hép xÕp Z P Bộ ứng suất kiểu pittông P Bộ ứng suất kiểu cung tròn V.1.3.2 Bé c¶m øng nhiƯt ®é: Ho¹t ®éng cđa bé c¶m øng nhiƯt ®é dùa trªn nguyªn lý gi·n në nhiƯt, mèi quan hƯ gi÷a nhiƯt ®é cđa chÊt khÝ vµ ¸p st h¬i b·o hoµ cđa nã hƯ kÝn dùa trªn nguyªn lý nhiƯt ®iƯn trë Z Cảm ứng nhiệt độ kiểu màng Cảm ứng nhiệt độ kiểu hộp xếp Z Cảm ứng nhiệt độ kiểu lưỡng kim loại giãn nở Cảm ứng nhiệt độ kiểu điện trở V.1.3.3.Bé c¶m øng møc ®o chÊt láng: Møc c¸c chÊt láng cã thĨ ®o ®ỵc b»ng nhiỊu c¸ch kh¸c nhng ph¬ng ph¸p ®¬n gi¶n vµ cã ®é chÝnh x¸c cao lµ ®o b»ng phao Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 87 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan Kiểu phao Kiểu màng V.1.3.4 Bộ cảm biến lưu lượng: Bộ cảm biến lưu lượng xây dựng phụ thuộc vào biểu thức sau: Q = f.V F : Diện tích đường ống dẫn V: Tốc độ chất lỏng chảy ống dẫn theo đònh luật Becnuli V= 2.∆P S Với S: Tỷ trọng chất lỏng ∆P: Độ chênh lệch áp suất chất lỏng Nếu tỷ trọng không đổi lưu lượng thể tích phụ thuộc vào hai thông số tiết diện f độ chênh lệch áp suất ∆P Ta có hai cách đo lưu lượng: + Khi tiết diện không đổi đo lưu lượng độ chênh lệch áp suất trước sau thiết bò có ống hẹp + Khi độ chênh lệch áp suất không đổi đo điện tích tiết diện ống dẫn xác đònh lưu lượng dòng chảy V.2 An toµn lao ®éng vµ b¶o vƯ m«i trêng V.2.1 Kh¸i qu¸t [23] Trong qu¸ tr×nh s¶n xt ë c¸c nhµ m¸y hãa chÊt nãi chung vµ nhµ m¸y läc dÇu nãi riªng th× vÊn ®Ị an toµn lao ®éng vµ b¶o vƯ m«i trêng lµ hÕt søc quan träng Chi phÝ dµnh cho c«ng t¸c nµy cã thĨ chiÕm ®Õn 40% chi phÝ vËn hµnh Mét nh÷ng vÊn ®Ị cÇn ®ỵc quan t©m nhÊt lµ: an toµn ch¸y, nỉ TÊt Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 88 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan nhiªn lµ cßn cã nh÷ng nguyªn nh©n g©y tai n¹n kh¸c Cã thĨ ph©n chia nh÷ng nguyªn nh©n g©y t¹i n¹n thµnh nhãm V.2.1.1 Nguyªn nh©n kü tht Nguyªn nh©n nµy phơ thc chđ u vµo t×nh tr¹ng m¸y mãc, thiÕt bÞ ®êng èng, n¬i lµm viƯc bao gåm: + Sù h háng c¸c m¸y mãc chÝnh vµ c¸c dơng cơ, phơ tïng + Sù h háng c¸c ®êng èng + C¸c kÕt cÊu thiÕt bÞ, dơng cơ, phơ tïng kh«ng hoµn chØnh + Kh«ng b¶o ®¶m kho¶ng c¸ch an toµn gi÷a c¸c m¸y mãc + ThiÕu rµo ch¾n, ng¨n che V.2.1.2 Nguyªn nh©n tỉ chøc Nguyªn nh©n nµy phơ thc vµo viƯc tỉ chøc hc giao nhËn c«ng viƯc kh«ng ®óng quy ®Þnh bao gåm: + Vi ph¹m quy t¾c quy tr×nh kü tht + Tỉ chøc lao ®éng, chç lµm viƯc kh«ng ®óng yªu cÇu + Gi¸m s¸t kü tht kh«ng ®Çy ®đ + Vi ph¹m chÕ ®é lµm viƯc + Sư dơng lao ®éng kh«ng ®óng ngµnh nghỊ, chuyªn m«n + Ngêi lao ®éng cha n¾m v÷ng ®ỵc ®iỊu lƯ, quy t¾c an toµn lao ®éng V.2.1.3 Nguyªn nh©n vƯ sinh + M«i trêng kh«ng khÝ bÞ « nhiƠm + §iỊu kiƯn khÝ hËu kh«ng thÝch nghi + C«ng t¸c chiÕu s¸ng vµ th«ng giã kh«ng ®ỵc tèt + TiÕng ån vµ chÊn ®éng m¹nh + Vi ph¹m ®iỊu lƯ vƯ sinh c¸ nh©n V.2.2 Nh÷ng yªu cÇu vỊ phßng chèng ch¸y nỉ.[23 ] Nh chóng ta ®· biÕt nguyªn liƯu còng nh s¶n phÈm cđa qu¸ tr×nh isome hãa ®Ịu dƠ bÞ ch¸y nỉ V× vËy vÊn ®Ị cÇn quan t©m lµ phßng chèng ch¸y nỉ Díi ®©y lµ nh÷ng yªu cÇu vỊ ch¸y nỉ V.2.2.1 Phßng chèng ch¸y §Ĩ phßng chèng ch¸y ph¶i thùc hiƯn c¸c biĐn ph¸p sau ®©y: + Ng¨n ngõa nh÷ng kh¶ n¨ng t¹o m«i trêng ch¸y + Ng¨n ngõa nh÷ng kh¶ n¨ng xt hiƯn nh÷ng ngn ch¸y m«i trêng cã thĨ ch¸y ®ỵc + Duy tr× nhiƯt ®é cđa m«i trêng thÊp h¬n nhiƯt ®é cho phÐp lín nhÊt cã thĨ ch¸y ®ỵc + Duy tr× ¸p st cđa m«i trêng thÊp h¬n ¸p st cho phÐp lín nhÊt cã thĨ ch¸y ®ỵc V.2.2.2 Ng¨n ngõa kh¶ n¨ng xt hiƯn nh÷ng ngn g©y ch¸y §Ĩ ng¨n ngõa kh¶ n¨ng xt hiƯn nh÷ng ngn g©y ch¸y m«i trêng ch¸y ph¶i tu©n theo nh÷ng quy t¾c vỊ: Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 89 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan + Nång ®é cho phÐp cđa c¸c chÊt ch¸y ë d¹ng khÝ, h¬i hc d¹ng l¬ lưng kh«ng khÝ Nãi c¸ch kh¸c lµ ph¶i tiÕn hµnh qu¸ tr×nh ngoµi giíi h¹n ch¸y nỉ cđa hçn hỵp hydrocacbon víi kh«ng khÝ vµ oxi + Nång ®é cÇn thiÕt cđa c¸c chÊt gi¶m ®é nh¹y chÊt ch¸y ë d¹ng khÝ, h¬i hc láng + TÝnh dƠ ch¸y cđa c¸c chÊt, vËt liƯu, thiÕt bÞ vµ kÕt cÊu V.2.2.3 Ng¨n ngõa kh¶ n¨ng xt hiƯn nh÷ng ngn ch¸y + Tu©n theo nh÷ng quy ®Þnh vỊ sư dơng, vËn hµnh vµ b¶o qu¶n m¸y mãc, thiÕt bÞ còng nh vËt liƯu vµ c¸c s¶n phÈm kh¸c cã thĨ lµ ngn ch¸y m«i trêng ch¸y + Sư dơng thiÕt bÞ phï hỵp víi lo¹i gian phßng sư dơng vµ c¸c thiÕt bÞ bªn ngoµi phï hỵp víi nhãm vµ h¹ng cđa c¸c hçn hỵp nguy hiĨm ch¸y nỉ + ¸p dơng quy tr×nh c«ng nghƯ vµ sư dơng thiÕt bÞ b¶o ®¶m kh«ng ph¸t sinh tia lưa ®iƯn + Cã biƯn ph¸p chèng sÐt, nèi ®Êt cho nhµ xëng, thiÕt bÞ + Quy ®Þnh nhiƯt ®é nung nãng cho phÐp lín nhÊt cđa bỊ mỈt thiÕt bÞ, s¶n phÈm, vËt liƯu tiÕp xóc víi m«i trêng ch¸y + Sư dơng nh÷ng thiÕt bÞ kh«ng ph¸t tia lưa ®iƯn lµm viƯc víi nh÷ng chÊt dƠ ch¸y nỉ + Lo¹i trõ nh÷ng ®iỊu kiƯn cã thĨ dÉn ®Õn tù ch¸y nhiƯt ®é, t¸c dơng hãa häc vµ vi sinh vËt ®èi víi c¸c vËt liƯu vµ kÕt cÊu cđa c¬ së s¶n xt V.2.2.4 Nh÷ng biƯn ph¸p tỉ chøc ®Ĩ ®¶m b¶o an toµn ch¸y nỉ §Ĩ ®¶m b¶o an toµn ch¸y nỉ cÇn thùc hiƯn nh÷ng biƯn ph¸p sau ®©y: + Tríc giao viƯc ph¶i tỉ chøc cho c«ng nh©n vµ nh÷ng ngêi cã liªn quan häc tËp vỊ c«ng t¸c an toµn ch¸y nỉ §èi víi nh÷ng m«i trêng lµm viƯc ®Ỉc biƯt nguy hiĨm vỊ ch¸y nỉ th× c¸n bé vµ c«ng nh©n cÇn ®ỵc cÊp giÊy chøng nhËn vµ ®Þnh kú kiĨm tra l¹i + Mçi ph©n xëng, xÝ nghiƯp ph¶i x©y dùng c¸c tiªu chn quy ph¹m, néi quy an toµn phßng vµ ch÷a ch¸y thÝch hỵp + §Þnh kú tỉ chøc kiĨm tra viƯc thùc hiƯn c¸c quy ®Þnh vỊ phßng ch¸y, ch÷a ch¸y vµ b¶o qu¶n c¸c ph¬ng tiƯn phßng, ch÷a ch¸y + X©y dùng c¸c ph¬ng ¸n ch÷a ch¸y thĨ, cã kÕ ho¹ch ph©n c«ng cho tõng ngêi, tõng bé phËn + C¸ch ly m«i trêng ch¸y víi c¸c ngn g©y ch¸y ph¶i ®ỵc thùc hiƯn b»ng c¸c biƯn ph¸p sau ®©y: - C¬ khÝ hãa, tù ®éng hãa c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghƯ cã liªn quan ®Õn sư dơng vËn chun nh÷ng chÊt dƠ ch¸y - §Ỉt c¸c thiÕt bÞ nguy hiĨm vỊ ch¸y nỉ ë n¬i riªng biƯt hc ë ngoµi trêi - Sư dơng nh÷ng thiÕt bÞ s¶n xt, bao b× kÝn cho nh÷ng qu¸ tr×nh dƠ ch¸y nỉ Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 90 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan - Sư dơng nh÷ng ng¨n, khoang, bng c¸ch ly cho nh÷ng qu¸ tr×nh dƠ ch¸y nỉ Bªn c¹nh nh÷ng tai n¹n cã thĨ x¶y ch¸y nỉ th× cßn mét vÊn ®Ị cÇn ®ỵc quan t©m ®ã lµ “§éc tÝnh cđa c¸c hãa chÊt vµ c¸ch phßng chèng” Nh chóng ta ®· biÕt hÇu hÕt c¸c hãa chÊt nh÷ng ®iỊu kiƯn nhÊt ®Þnh ®Ịu cã thĨ g©y t¸c h¹i ®Õn c¬ thĨ ngêi Cã thĨ ph©n chia c¸c hãa chÊt nh sau: + Nhãm 1: Gåm nh÷ng chÊt cã t¸c dơng lµm ch¸y hc kÝch thÝch chđ u lªn da vµ niªm m¹c nh: amoniac, v«i + Nhãm 2: Gåm nh÷ng hãa chÊt kÝch thÝch chøc n¨ng h« hÊp - Nh÷ng chÊt tan ®ỵc níc: NH3, Cl2, CO2 - Nh÷ng chÊt kh«ng tan ®ỵc níc: NO3, NO2, + Nhãm 3: Nh÷ng chÊt g©y ®éc cho m¸y, lµm biÕn ®ỉi ®éng m¹ch, tđy x¬ng Lµm gi¶m c¸c qu¸ tr×nh sinh b¹ch cÇu nh: benzen, toluen, xilen Nh÷ng chÊt lµm biÕn ®ỉi hång cÇu thµnh nh÷ng s¾c tè kh«ng b×nh thêng nh c¸c amin, CO, C6H5NO2 + Nhãm 4: C¸c chÊt ®éc ®èi víi hƯ thÇn kinh nh: x¨ng, H2S, chØ sè ®é nhít, anilin, benzen Qua qu¸ tr×nh nghiªn cøu ngêi ta ®Ị c¸c phßng tr¸nh nh sau: + Trong qu¸ tr×nh s¶n xt ph¶i chó ý ®¶m b¶o an toµn cho c¸c kh©u ®Ỉc biƯt lµ th¸o, n¹p s¶n phÈm, läc, sÊy, nghiỊn lµ nh÷ng kh©u mµ c«ng nh©n thêng ph¶i tiÕp xóc trùc tiÕp + Duy tr× ®é ch©n s¶n xt + Thay nh÷ng chÊt ®éc ®ỵc sư dơng nh÷ng qu¸ tr×nh b»ng nh÷ng chÊt Ýt ®äc h¹i h¬n nÕu cã thĨ + Tù ®éng hãa, b¸n tù ®éng nh÷ng qu¸ tr×nh sư dơng nhiỊu hãa chÊt ®éc h¹i + Bªn c¹nh nh÷ng biƯn ph¸p kü tht th× ngêi lao ®éng cÇn ®ỵc häc tËp vỊ an toµn vµ ph¶i cã ý thøc tù gi¸c cao Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 91 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan KÕt ln C«ng nghƯ tỉng hỵp MTBE vÉn ®ang lµ vÊn ®Ị míi c«ng nghƯ ho¸ häc trªn thÕ giíi, còng nh ë ViƯt Nam ViƯc lùa chän s¬ ®å c«ng nghƯ tèi u ®Ĩ s¶n xt MTBE sÏ cho hiƯu qu¶ cao nhÊt vỊ mỈt kinh tÕ kû tht ë ViƯt Nam, chóng ta khai th¸c cã hiƯu qu¶ hµng lo¹t chÕ biÕn khÝ nh Nam C«n S¬n, Lan T©y, Lan §á, KhÝ ®ång hµnh ë c¸c má B¹ch Hỉ, §¹i Hïng sÏ t¹o ngn nguyªn liƯu iso-butan dåi dµo cho qu¸ tr×nh tỉng hỵp MTBE V× vËy, ph©n tÝch, thiÕt kÕ d©y chun c«ng nghƯ s¶n xt MTBE lµ rÊt cÇn thiÕt vµ quan träng ®Ĩ tiÕn tíi chóng ta x©y dùng nhµ m¸y MTBE ViƯt Nam §å ¸n thiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan n¨ng st 150.000 tÊn/n¨m ®ỵc t«i hoµn thµnh qua mét thêi gian lµm viƯc khÈn tr¬ng víi nh÷ng néi dung sau: + Tỉng quan vỊ MTBE + So s¸nh ®¸nh gi¸ lùa chän c«ng nghƯ + Thut minh s¬ ®å d©y chun c«ng nghƯ + TÝnh to¸n + X©y dùng nhµ m¸y + TÝnh kinh tÕ + Tù ®éng hãa vµ an toµn lao ®éng Víi sù gióp ®ì tËn t×nh cđa c¸c thÇy gi¸o vµ b¹n bÌ Tuy cã nhiỊu cè g¾ng xong ®å ¸n kh«ng thĨ tr¸nh khái sai sãt V× vËy, rÊt mong ®ỵc c¸c thÇy c«, c¸c b¹n ®ãng gãp ý kiÕn bỉ sung, sưa ch÷a cho b¶n ®å ¸n nµy ®ỵc hoµn chØnh h¬n T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy gi¸o híng dÉn GS.TS.§µo V¨n Têng vµ c¸c thÇy c« bé m«n ®· gióp ®ë t«i hoµn thµnh b¶n ®å ¸n nµy Hµ Néi, Ngµy 04 Th¸ng 06 N¨m 2004 Sinhviªn thùc hiƯn Phan V¨n Th©n Tµi liƯu tham kh¶o [1] [2] [3] [4] [5] Ullman's encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A16.Trang 543 Ullman's encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A4 Trang 483 Ullman's encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A13 Trang 227 Chem Systems' Perp - Methyl tertyary - Butyl Ether Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 37, 3575-3581, 1998 Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 92 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan [6] Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 34, 3817-3825, 1995 [7] Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 32, 564-569, 1993 [8] Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 33, 2830-2835, 1995 [9] Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 35, 1996 [10] A.3.Doroginsky, A.V.Luiter, E.G.Valnova, xernokislotnoic alky lurobonhiliso - parafinov olefinami, Nhµ xt b¶n “Khimiaa”, Moskva, 1970, Trang 211 [11] Handbook of Petroleum refining Processes [12] Hydrocacbon Processing, Vol 77, No 10-1998 [13] Hydrocacbon Processing J., Vol 72, No 1-1993, 89-92 [14] Hydrocacbon Processing J., Vol 72, No 2-1993, 43-51 [15] Applied Catalysis J., Vol 134, No 1, 1996 [16] Element of Petroleum 1996 [17] TrÇn C«ng Khanh, Gi¸o tr×nh thiÕt bÞ tỉng hỵp h÷u c¬ [18] Ngun ThÞ Minh HiỊn- c«ng nghƯ chÕ biÕn khÝ tù nhiªn vµ khÝ ®ång hµnh, Nhµ xt b¶n khoa häc kü tht- Hµ Néi 2002 [19] TËp thĨ t¸c gi¶- sỉ tay qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c«ng nghƯ ho¸ häc TËp 1- Nhµ xt b¶n khoa häc kü tht- Hµ Néi 1999 [20] TËp thĨ t¸c gi¶- sỉ tay qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c«ng nghƯ ho¸ häc TËp 2- Nhµ xt b¶n khoa häc kü tht- Hµ Néi 1999 [21] Gi¸o tr×nh c¬ së c¸c qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c«ng nghƯ ho¸ häc TËp 1- Nhµ xt b¶n §¹i häc B¸ch Khoa,1974 [22] Sỉ tay tãm t¾c c¸c ®ai lỵng ho¸ lý - tđ s¸ch §HBK thµnh Hå ChÝ Minh,1990 [23] Kht Minh Tó, Bµi gi¶n an toµn lao ®éng lao ®éng vƯ sinh m«i trêng Mơc lơc Trang Më ®Çu PhÇn I Tỉng quan vỊ mtbe Ch¬ng I: giíi thiƯu chung vỊ mtbe .4 I.1 Giíi thiƯu s¬ lỵc vỊ lÞch sư MTBE I.3 Nhu cÇu vµ s¶n lỵng MTBE trªn thÕ giíi [4] I.4 Yªu cÇu vỊ chÊt lỵng MTBE th¬ng phÈm [1] I.5 Qu¸ tr×nh vËn chun vµ b¶o qu¶n [1] I.6 TÝnh chÊt lý hãa häc cđa Metyl Tert Butyl Ete I.6.1 TÝnh chÊt lý häc cđa Metyl Tert Butyl ete [1-543] .9 I.6.2 TÝnh chÊt ho¸ häc cđa MTBE [1-543] 11 Ch¬ng II 11 Nguyªn liƯu vµ tÝnh chÊt nguyªn liƯu 11 II.1.c¸c ngn nguyªn liƯu 11 Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 93 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan II.1.1 Ngn cung cÊp nguyªn liƯuiso-buten 11 II.1.1.1 Iso-buten tõ hỉn hỵp Raffinate-1 [1-544], [4-7] 11 II.1.1.2 Isobuten tõ ph©n ®o¹n C4 cđa qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c tÇng s«i (FCCBB) 12 II.1.1.3 Iso-butylen tõ qu¸ tr×nh t¸ch níc tert butyl alcohol (TBA) 12 II.1.1.4 Iso-buten ®i tõ qu¸ tr×nh dehydro hãa iso-butan .12 II.1.2 Ngn nguyªn liƯu Metanol [1-468] 13 II.2 TÝnh chÊt ho¸ lý cđa nguyªn liƯu iso-buten 13 II.2.1 TÝnh chÊt vËt lý cđa iso-buten [2-483] 13 II.2.2 TÝnh chÊt hãa häc cđa iso-buten [2-483] 14 II.3 TÝnh chÊt lý ho¸ häc cđa Metanol 15 II.3.1 TÝnh chÊt vËt lý cđa Metanol [1-465] .15 II.3.2 TÝnh chÊt ho¸ häc cđa Metanol [1-467] 16 II.4 So s¸nh kinh tÕ c¸c ngn nguyªn liƯu: .17 II.5 Qu¸ tr×nh tỉng hỵp MTBE 17 II.5.1 Ho¸ häc cđa qu¸ tr×nh tỉng hỵp [1-547] 17 II.5.2 §éng häc vµ c¬ chÕ ph¶n øng [15-21] 18 II.5.2.1 C¬ chÕ ion 18 II.5.2.2 C¬ chÕ Eley- Rideal (E-R) 18 II.5.2.3 C¬ chÕ Langmuir-Hinshelwood.(L-H) 19 II.5.3 Xóc t¸c cho qu¸ tr×nh tỉng hỵp MTBE [5] .20 II.5.4 C¸c u tè ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh c«ng nghƯ 22 II.5.4.1 ¶nh hëng cđa tû sè mol iso-buten/Metanol (IB/MeOH) ®Õn tèc ®é ph¶n øng tỉng hỵp [6] 22 II.5.4.2 ¶nh hëng cđa nång ®é MTBE t¹o thµnh ®Õn ph¶n øng tỉng hỵp [6] 22 II.5.4.3 ¶nh hëng cđa sù cã mỈt cđa níc [7] 22 II.5.4.4 ¶nh hëng cđa xóc t¸c [7] 22 II.5.4.5 ¶nh hëng cđa nhiƯt ®é vµ ¸p st tiÕn hµnh ph¶n øng tỉng hỵp MTBE 23 Ch¬ng iII: C¸c qu¸ tr×nh C«ng nghƯ s¶n xt MTBE hiƯn ®ang sư dơng trªn thÕ giíi 24 III.1 S¬ ®å khèi cđa qu¸ tr×nh tỉng hỵp MTBE 24 III.2 S¶n xt MTBE tõ hỉn hỵp khÝ C4 Raffinat-1 (tõ ph©n xëng etylen vµ tõ hỉn hỵp FCC-BB tõ qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c) [4-6] 24 III.2.1 S¬ ®å c«ng nghƯ cđa Snamprogetti 25 III.2.2 C«ng nghƯ s¶n xt MTBE cđa Hiils sư dơng nguyªn liƯu lµ hỉn hỵp khÝ Raffinal-1 [12-34] .25 III.2.3 C«ng nghƯ CD-Tech [4-26] 26 III.2.4 C«ng nghƯ cđa h·ng Phillip.[4] 26 III.2.5 C«ng nghƯ Ethermax.[11] 28 III.3 S¶n xt MTBE tõ khÝ n-butan [4-57,4-19] 28 III.3.1 Isome hãa khÝ má n-butan thµnh iso-butan [4-27] [11] 28 III.3.2 Qu¸ tr×nh dehydro hãa iso-butan thµnh iso-buten.[4-22] [11] 30 III.3.2.1 S¬ ®å c«ng nghƯ dehydro ho¸ iso-buten cđa Oleflex.(UOP) [4-31] [11]31 III.3.2.2 Qu¸ tr×nh Catofin [13] 33 III.3.2.3 Qu¸ tr×nh STAR [13] .34 III.3.2.4 Qu¸ tr×nh FBD-4 [13] 35 III.3.2.5 Qu¸ tr×nh Ether hãa iso-buten thµnh MTBE [4-25] 36 Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 94 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan III.4 S¶n xt MTBE tõ Tert-butyl-alcol [4-19] 36 Ch¬ng IV 37 So s¸nh ®¸nh gi¸ vµ lùa chän c«ng nghƯ 37 IV.1 So s¸nh c¸c c«ng nghƯ 38 IV.2 Lùa chän c«ng nghƯ 38 PhÇn II 41 TÝnh to¸n thiÕt kÕ d©y chun c«ng nghƯ 41 II.1.TÝnh to¸n c©n b»ng vËt chÊt 41 II.1.1.TÝnh c©n b»ng vËt chÊt chung 41 II.1.2 TÝnh to¸n c©n b»ng vËt chÊt cho thiÕt bÞ ph¶n øng èng chïm thø nhÊt: 49 II.1.3 TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho thiÕt bÞ ph¶n øng èng chïm: 51 II.1.4 TÝnh lu lỵng thĨ tÝch nguyªn liƯu d¹ng láng ®a vµo thiÕt bÞ èng chïm: 52 II.2 TÝnh c©n b»ng nhiƯt lỵng 53 II.3 TÝnh to¸n thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh: .59 II.3.1.TÝnh to¸n thĨ tÝch lµm viƯc cđa thiÕt bÞ ph¶n øng: 59 II.3.2 TÝnh to¸n kÝch thíc thiÕt bÞ ph¶n øng: .62 II.3.3.TÝnh to¸n c¬ khÝ mét sè chi tiÕt chđ u cđa thiÕt bÞ: .64 II.3.3.1 TÝnh ®êng kÝnh èng dÉn nguyªn liƯu vµo s¶n phÈm: 66 II.3.3.2 TÝnh chiỊu dµy ®¸y vµ n¾p th¸p: 68 II.3.3.3 Chän mỈt bÝch cho thiÕt bÞ: 70 PhÇn Iii 71 X©y dùng nhµ m¸y 71 III.1 Ph©n tÝch ®Þa ®iĨm x©y dùng nhµ m¸y 71 III.1 C¸c yªu cÇu chung 71 III.1 C¸c yªu cÇu vỊ khu ®Êt x©y dùng: 72 III.1 C¸c yªu cÇu vỊ vƯ sinh c«ng nghiƯp: 72 III.2 Ph©n tÝch thiÕt kÕ tỉng mỈt b»ng nhµ m¸y: 73 III.2.1 Nguyªn t¾c ph©n vïng: 73 III.2.2 ¦u nhỵc ®iĨm cđa nguyªn t¾c ph©n vïng: .73 III.2 C¸c h¹ng mơc c«ng tr×nh: .73 III.3 ThiÕt kÕ nhµ s¶n xt: 74 III.3 §Ỉc ®iĨm s¶n xt cđa nhµ m¸y: 74 III.3 T×m lùc lao ®éng ph©n xëng: 74 III.3 Chän h×nh thøc x©y dùng: .75 III.3.4 C¸c thiÕt bÞ chÝnh bè trÝ nhµ m¸y s¶n xt vµ c¸c th«ng sè cđa nhµ: 75 III.3.5 Gi¶i ph¸p kÕt cÊu khung ph©n xëng .76 III.3.6 Gi¶i ph¸p bè trÝ thiÕt bÞ trªn mỈt b»ng ph©n xëng 76 PHÇN Iv 77 TÝNH TO¸N KINH TÕ 77 IV.1 Mơc ®Ých ý nghÜa: 77 IV.2 C¸c th«ng sè ban ®Çu cđa ho¹ch to¸n 77 IV.3 X¸c ®Þnh vèn ®Çu t cho ph©n xëng: 77 IV.3.1 Vèn ®Çu t cè ®Þnh gåm 77 Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 95 Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt MTBE tõ iso-butan IV.3.2 Chi phÝ ®Çu t khai th¸c bao gåm: 79 V.3.3 Vèn ®Çu t lu ®éng (Doanh thu/ sè vßng quay) 80 IV.3.4 TÝnh khÊu hao ph©n xëng .80 IV.3.5 Tỉng chi phÝ s¶n xt chung 80 IV.3.6 Chi phÝ qu¶n lý doanh nghiƯp 81 IV.4 Gi¸ thµnh vµ lỵi nhËn 81 IV.4.1 Doanh thu: .81 IV.4.2 Lỵi nhn: 81 PhÇn V 83 Tù ®éng ho¸ vµ AN TOµN LAO §éNG TRONG PH¢N X¦ëNG 83 V.1.Tù ®éng ho¸ 83 V.1.1 Mơc ®Ých vµ ý nghÜa: .83 V.1.2 Mét sè d¹ng tù ®éng: 84 V.1.2.4 D¹ng ®iỊu khiĨn ph¶n håi: 85 V.1.3 CÊu t¹o cđa mét sè thiÕt bÞ tù ®éng: 86 V.2 An toµn lao ®éng vµ b¶o vƯ m«i trêng 88 V.2.1 Kh¸i qu¸t [23] 88 V.2.2 Nh÷ng yªu cÇu vỊ phßng chèng ch¸y nỉ.[23 ] 89 KÕt ln 92 Tµi liƯu tham kh¶o .92 Phan V¨n Th©n Hãa- DÇu K44-QN 96 Trêng §HBK Hµ Néi [...]... nguyên liệu Phần thải III.2 Sản xuất MTBE từ hổn hợp khí C 4 Raffinat-1 (từ phân xởng etylen và từ hổn hợp FCC-BB từ quá trình cracking xúc tác) [4-6] Sơ đồ khối của quá trình sản xuất MTBE từ khí C4 từ xởng etylen Metanol Xởng Khí Raffinat -1 C4S MTBE MTBE Sơ đố khối của quá trình sản xuất MTBE từ hổn hợp C 4 của quá trình cracking xúc tác: Metanol Xởng FCC - C4S MTBE MTBE Đây là nguồn nguyên liệu... 60ữ800C và áp suất duy trì 1,5 mPa Tuy nhiên áp suất ít ảnh hởng đến quá trình tổng hợp MTBE Phan Văn Thân Hóa- Dầu K44-QN 23 Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE từ iso-butan Chơng iII: Các quá trình Công nghệ sản xuất MTBE hiện đang sử dụng trên thế giới III.1 Sơ đồ khối của quá trình tổng hợp MTBE Nguyên liệu tuần hoàn Nguyên liệu Tổng hợp MTBE Chng tách sản phẩm MTBE Phần... tích, đi n hình là 44% nồng độ, tơng đối cao cho nên thờng đợc sử dụng trong các phân xởng sản xuất MTBE trên thế giới Nguồn nguyên liệu này có thể dùng trực tiếp để sản xuất MTBE, có thể mô tả nguồn gốc của iso-buten từ hổn hợp Rafinate-1 nh sơ đồ khối sau: [4-8] Phan Văn Thân Hóa- Dầu K44-QN 11 Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE từ iso-butan Etylen Propylene Phânxởng... thờng đợc sử dụng trong các xởng sản xuất MTBE trên thế giới Vì vậy quá trình sản xuất đi từ hổn hợp khí Raffinat-1 hoặc FCC-BB là quá trình sản xuất MTBE phổ biến trớc đây Ưu đi m của nó là giá thành sản xuất rẻ, do nguyên liệu là có sẵn, giá thành sản phẩm rẻ, vì nguyên liệu là các sản phẩm thứ yếu của các quá trình lọc dầu và có thể sử dụng trực tiếp để sản xuất MTBE Tuy vậy do sự hạn chế về số... nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE từ iso-butan III.2.1 Sơ đồ công nghệ của Snamprogetti Metanol c4 -Raffinat-2 1 2 3 4 5 mtbe Nguyên liệu C 4 giàu iso-buten 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 Hình 1: Sơ đồ công nghệ sản xuất MTBE của hãng Snamprogetti Sơ đồ công nghệ này sử dụng nguyên liệu là hổn hợp C 4 từ quá... Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE từ iso-butan III.2.5 Công nghệ Ethermax.[11] IV I 1 2 4 3 II III Hình 5: Sơ đồ công nghệ Ethermax của UOP 1 Thiết bị phản ứng 2 Tháp chng cất 3 Thùng nén 4 Tháp rửa khí bằng nớc 5 Tháp chng cất rợu-nớc 6 Bơm 7 Van tiết lu III.3 Sản xuất MTBE từ khí n-butan [4-57,4-19] Đây là hớng sản xuất mới sử dụng nguyên liệu là phần butan tách từ khí tự nhiên với... Sơ đồ quá trình sản xuất MTBE từ khí n- butan nh sau: CH OH 3 Iso-butan n-butan Isome hóa Dehydro hóa Iso-buten Tổng hợp MTBE Đây là xu hớng sản xuất mới sử dụng nguyên liệu là phần butan tách ra MTBE từ khí tự nhiên với trử lợng lớn Quá trình sản xuất MTBE từ khí butan mỏ gồm 3 giai đoạn: III.3.1 Isome hóa khí mỏ n-butan thành iso-butan [4-27] [11] Isome hóa khí mỏ n-butan tạo thành iso-butan quá trình... = C CH3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE từ iso-butan cầu MTBE và là hớng phát triển có triển vọng Mặc dù đầu t cho quá trình sản xuất cao hơn Có thể mô tả nguồn gốc iso-buten từ quá trình dehydro hoá iso-butan nh sơ đồ sau [4-7] Dehydro hóa Iso-butan Iso-buten II.1.2 Nguồn nguyên liệu Metanol [1-468] Phần lớn metanol đợc đi u chế từ khí tổng hợp từ CO và H 2 phơng trình phản ứng xảy...Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất MTBE từ iso-butan - MTBE không có giới hạn về độ tan lẫn với các dung môi thông thờng - MTBE rất ổn định trong môi trờng kiềm, trung tính và axit yếu - Trong môi trờng axit mạnh MTBE tách Metanol và izo buten I.6.2 Tính chất hoá học của MTBE [1-543] MTBE là chất khá ổn định dới đi u kiện acid yếu, môi trờng kiềm hoặc trung tính... các nguồn nguyên liệu sản xuất MTBE ở thời đi m năm 1995 quý 4 ở khu vực vùng vịnh nh sau: Bảng 10: Tổng kết giá nguyên liệu sản xuất MTBE Từ nguồn nguyên liệu Giá (Cents/Pound) Iso buten từ quá trình cracking hơi nớc 9,5 Iso buten từ quá trình cracking xúc tác (FCC-BB) 9,5 Iso buten từ đề hyđrat hoá TBA 11,1 Iso buten từ khí butan mỏ khí 7,5 Metanol 5,0 II.5 Quá trình tổng hợp MTBE II.5.1 Hoá học của