Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất benzen bằng phương pháp hydrodealkyl toluen

Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất benzen bằng phương pháp hydrodealkyl toluen phân tích rõ ràng về sơ đồ công nghệ, cũng như các điều kiện tối ưu; lựa chọn, tính toán một sơ đồ cho công nghệ không chỉ đáp ứng yêu cầu về năng suất, chất lượng benzen mà còn thỏa mãn điều kiện về kinh tế như chi phí đầu tư, giá thành sản phẩm, xây dựng...Mời bạn đọc cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất benzen bằng phương pháp hydrodealkyl toluen MỞ ĐẦU là benzen. Từ cách đây nhiều thập niên, các nhà sản xuất đã nhận ra tầm quan trọng của benzen. Các phương pháp sản xuất benzen trong công nghiệp cũng không ngừng phát triển để cung câp nguồn nguyên liệu trung gian này cho tổng hợp hữu cơ hóa dầu. Benzen có thể thu được từ một số quá trình quan trọng trong lọc hóa dầu, như quá trình reforming xúc tác, cracking xúc tác, Cracking hơi. Mặc dù trong các quá trình này, benzen chỉ là sản phẩm phụ, song sản lượng là đáng kể. Trong quá trình reforming xúc tác, với nguồn nguyên liệu naphta đã cung cấp lượng benzen và sản phẩm BTX chủ yếu. Hay quá trình Hydrodealkyl hóa trực tiếp toluen để cho sản phẩm benzen với độ chuyển hóa rất cao. Quá trình này có thể thực hiện dễ dàng nhờ xúc tác hydrodealkyl hóa toluen-HDA hay dưới tác dụng của nhiệt độ thermal hydrodealkyl of toluen-THDA. Trong đồ án này em sẽ phân tích rõ ràng về sơ đồ công nghệ, cũng như các điều kiện tối ưu. Và sau đó lựa chọn, tính toán một sơ đồ sao cho công nghệ đó không chỉ đáp ứng yêu cầu về năng suất, chất lượng benzen mà còn thỏa mãn điều kiện về kinh tế như chi phí đầu tư, giá thành sản phẩm, xây dựng… PHẦN 1: TỔNG QUAN I. Tính chất của nguyên liệu và sản phẩm 1. Nguyên liệu khí Hydro. 1.1 . Tính chất vật lý[1]. - Là phi kim, tồn tại ở dạng khí tại nhiệt độ thường, không màu, không mùi, không vị. - Là khí nhẹ nhất trong tất cả các khí, hydro nhẹ hơn không khí 15 lần. - Năng lượng liên kết H-H : 435 kJ/mol. Bảng 1 : Các đồng vị của nguyên tố hydro. Đồng vị 1 H1 2 H1 (D) 3 H1 (T) Tên Proti Dơteri Triti % 99.984 0.016 10-4 - Hydro có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy rất thấp Tnc = - 259,1oC Ts = - 252,6 oC - Tan ít trong nước và các dung môi hữu cơ. Một lít nước ở 0oC chỉ hòa tan 21,5 ml H2. 1.2. Tính chất hóa học - Năng lượng liên kết H-H : 435 kJ/mol → phân tử H2 rất bền đến 2000oC mới phân hủy nên H2 kém hoạt động ở điều kiện thường. - Ở nhiệt độ cao, hydro có thể phản ứng với nhiều đơn chất và hợp chất • Phản ứng với phi kim khác : halogen, oxi … H2 (k) + X2 (k) → 2 HX(k) 2 H2 (k) + O2 (k) 2 H2O (k) • Tác dụng với kim loại tạo hợp chất hydrua Ca + H2 → CaH2 • No hóa các hợp chất hữu cơ chưa no : C2H4 + H2 → C2H6 1.3. Ứng dụng của hydro. - Sản xuất các sản phẩm như phân bón, HCl, CH3OH, trong các ngành công nghiệp hóa dầu… - Tinh chế dầu mỏ ( loại bỏ S, olefin,…). - H2 cùng với O2lỏng làm nhiên liệu tên lửa. - Do nhẹ hơn không khí, hydro được bơm vào khí cầu. 1.4. Tồn chứa. - Thường hóa lỏng khí H2 ở nhiệt độ - 253 C rồi đựng o trong các thùng chứa có cách nhiệt ngoài, do cùng một khối lượng hydro thì thể tích của hydro ở trạng thái lỏng giảm 700 lần so với thể tích của nó ở trạng thái khí. - Có thể sử dụng việc nén khí H2 để vận chuyển qua đường bộ nhưng đòi hỏi xe phải có bồn lưu trữ chịu áp lực cao, đặc biệt khi khoảng cách dài. - Cuối cùng khí được dẫn tới người dùng thông qua hệ thống ống dẫn. 2. Nguyên liệu Toluen[2]. 2.1 . Tính chất vật lý. - Toluen dễ bắt cháy (do nhiệt độ chớp cháy thấp), cháy tạo ra nhiều muội. - Toluen có khả năng hòa tan trong benzene, etanol, các xeton và phần lớn dung môi hữu cơ, rất ít tan trong nước. Bảng 2: Tính chất vật lí của Toluen. Tính chất Giá trị Khối lượng phân tử (đvC) 92.14 Nhiệt độ sôi (oC) 110-111ºC Nhiệt độ đông đặc (oC) -93ºC Điểm chớp cháy (oC) 4.4ºC Tỷ trọng (g/mL) tại 25oC 0.865 Độ nhớt (N.s/m2) tại 25oC 0.56 Áp suất bão hòa (mm Hg) tại 20oC 22 Chỉ số khúc xạ tại 20oC 1.496 2.2. Tính chất hóa học. Công thức hóa học : C6H5-CH3 Công thức cấu tạo : 2.2.1. Phản ứng thế vào electrophin vào nhân thơm. - Nhóm thế CH3 là nhóm thế loại I với ảnh hưởng của hiệu ứng liên hợp và siêu liên hợp đến electron π trong vòng benzene làm mật độ e trong vòng benzene tăng lên ở các vị trí ortho và para, đồng thời làm tăng tốc độ phản ứng thế. 2.2.2. Phản ứng tại nhóm thế CH3 - Phản ứng halogen hóa: C6H5-CH3 + Cl2 → C6H5 - CH2 – Cl - Phản ứng oxi hóa với các điều kiện thích hợp : C6H5-CH3 + O2 → C6H5-CHO hoặc C6H5-CH3 + O2 → C6H5-COOH 2.3. Ứng dụng . - Trong công nghiệp và đời sống thì toluene đóng một vai trò quan trọng: + Là thành phần cấu từ làm tăng trị số octan, nâng cao giá trị của xăng, đặc biệt trong hoàn cảnh hiện nay khi phụ gia chì đã gần như không còn sử dụng do làm ô nhiễm môi trường thì tầm quan trọng của toluene ngyaf càng lớn. + Bên cạnh đó toluen còn là nguyên liệu chính sản xuất thuốc nổ TNT, ứng dụng trong các lĩnh vực quốc phòng, xây dựng, khai thác quặng … + Trong công nghiệp hóa chất, toluene đa ...