Công nghệ lọc dầu - Quá trình ête hóa

Tham khảo tài liệu công nghệ lọc dầu - quá trình ête hóa, kỹ thuật - công nghệ, hoá học - dầu khí phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Công nghệ lọc dầu - Quá trình ête hóa 1Quá trình ête hóa QUÁ TRÌNH ÊTE HÓA (ETHERIFICATION) I. Mục đích của quá trình : Xăng thương phẩm được phối trộn từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau : xăngthu được từ chưng cất khí quyển, isomerat (sản phẩm của quá trình isome hóa), alkylat(sản phẩm của quá trình alkyl hóa), xăng của quá trình cracking xúc tác, reformat. Để đápứng các tiêu chuẩn mới về bảo vệ môi trường (EURO II đối với Việt Nam, EURO IV đốivới Châu Âu) của nhiên liệu, nhất là yêu cầu về chỉ số octane. Các nhà công nghệ lọc dầukhông chỉ cải tiến các công nghệ cổ điển mà còn sử dụng các công nghệ mới như là côngnghệ ête hóa các oléfine bằng các alcool (méthanol, éthanol) để sản xuất các cấu tử có chỉsố octane cao. Mặt khác, năm 1985 CEE đã cho phép sử dụng các hợp chất chứa oxy trong xăng,năm 1990 Mỹ cũng đã cho phép sử dụng các hợp chất này trong xăng, điều này dẫn đếnnhững biến đổi quan trọng trong thành phần của nhiên liệu động cơ. Thực tế, chúng đónggóp vào việc tăng chỉ số octan của xăng và cho phép thay thế các oléfin và cáchydrocacbon thơm, hàm lượng các hợp chất này bị hạn chế vì lý do gây ô nhiễm.Hàm lượng oxy cho phép trong xăng ở Mỹ là 2 – 2,7 % tương ứng với 11-15% thể tíchMTBE. Ở Châu Âu, hàm lượng tối đa cho phép là 2% oxy tương ứng với 11% MTBE. II. Các ête chủ yếu sử dụng trong nhà máy lọc dầu : Các ête (tertioalkyls éthers) thu được chủ yếu nhờ phản ứng của một iso-oléfin bậcba với một alcool bậc nhất. Hiện nay, MTBE là một ête được sản xuất công nghiệp. Nó được tạo thành nhờphản ứng của isobutène có trong phân đoạn C4 với méthanol có mặt của một xúc tácacide từ nhựa trao đổi ion. Lượng TAME (tertioamylméthyléther), tạo thành nhờ phản ứng của cácisopentène (isoamylène) chứa trong phân đoạn C5 với méthanol, ngày càng tăng do ápsuất hơi của nó bé, ngoài ra nó còn cho phép giảm hàm lượng oléfine nhẹ trong xăng.Các oléfine có hoạt ính quang hóa rất mạnh, đó là nguyên nhân tạo sương mù do ozone.Vì các lý do đó, nó được sử dụng nhiều hơn MTBE trong xăng tái tạo. ETBE thu được từ phản ứng giữa isobutène với thanol, được sử dụng rộng rãi nhưlà một thành phần phối trộn xăng. Nó có chỉ số octane cao, áp suất hơi thấp, nó có nhữngưu điểm tương tự MTBE.TS. Nguyễn Thanh Sơn 2Quá trình ête hóa III. Tính chất của các ête Ưu điểm chủ yếu của các hợp chất chứa oxy (alcool và ête) là có chỉ số octane caocho phép bù trừ sự sụt giảm chỉ số octane khi loại bỏ chì trong nhiên liệu.Trong số các hợp chất chứa oxy thì méthanol có chỉ số octane cao nhất. Tuy nhiên, nó cómột vài nhược điểm : - Có khuynh hướng tách pha ở nhiệt độ thấp, nên cần thiết phải sử dụng thêm một dung môi khác - Có tính ăn mòn nên cần phải sử dụng loại vật liệu cho phù hợp. - Hình thành điểm đẳng phí với các cấu tử nhẹ trong xăng dẫn đến làm tăng áp suất hơi. - Có khuynh hướng tự bốc cháy.Tuy vậy các ête có nhiều đặc trưng thuận lợi : - Chỉ số octan cao, có thể trên 100 - Có các đặc trưng gần với các hydrocacbon có trong xăng. - Áp suất hơi thấp (cho phép đưa thêm nhiều butan vào khi phối trộn xăng) - Có các đặc trưng chống ô nhiễm. Thực tế, khi xăng chứa các hợp chất này với nồng độ từ 10 – 15 % sẽ làm giảm từ 10 – 15 % hàm lượng CO và từ 5 – 10 % hàm lượng hydrocacbon không cháy trong khí thải. Mặt khác do sự có mặt của oxy trong phân tử, các hợp chất chứa oxy có nhiệt trị thấphơn nhiên liệu, điều này có thể dẫn đến tiêu thụ nhiên liệu nhiều hơn. Hiện tượng nàycàng thể hiện rõ khi hàm lượng oxy trong phân tử càng lớn, đó là trường hợp củaméthanol, nhiệt trị của méthanol thấp hơn 2 lần so với hydrocacbon tương ứng. Chính vìnhững lý do đó mà các nhà lọc dầu có khuynh hướng sử dụng ête hơn là các alcool. Các đặc trưng của MTBE được trình bày trong bảng sau. Chú ý rằng chỉ số octan trộnlẫn phụ thuộc vào nồng độ của MTBE, thành phần và chỉ số octan của xăng mà nó bổsung vào. Tăng chỉ số octan được khoảng 2-5 điểm khi nồng độ của MTBE trong xăng là10 – 15%.TS. Nguyễn Thanh Sơn 3Quá trình ête hóa Bảng 1 : Các đặc trưng của MTBE Khối lượng phân tử 88,15 Khối lượng riêng (kg/m3) 740,5 Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg(°C) 55,2 Áp suất hơi ở 30°C (mmHg) 313 Nhiệt độ kết tinh (°C) -108,6 Nhiệt độ chớp cháy (DIN) (°C) 460 Nhiệt trị khối lượng ở 25°C (kJ/kg.K) 2,13 Nhiệt bay hơi ...