Mtbe là tên viết tắt của Metyl tert butyl ete là hợp chất chứa oxy có công thức cấu tạo



tải về 0.86 Mb.
trang3/5
Chuyển đổi dữ liệu23.08.2016
Kích0.86 Mb.
1   2   3   4   5

CHƯƠNG II:

TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ


Năng xuất : 30 000 tấn / năm

Nguyên liệu :

Isobutan : 91%

n-butan : 6%

propan : 2%

buten : 0,5%

pen tan : 0,5%

I/Tính toán cân bằng vật chất :

Năng xuất phân xưởng sản xuất MTBE với công suất 30 000 tấn / năm , nguyên liệu là khí Isobutan . Dây chuyền sản xuất liên tục 24h/ngày , thời gian sửa chữa và bảo dưỡng các thiết bị trong dây chuyền là 30 ngày .

Vậy số ngày sản xuất của dây chuyền là 335 ngày

Vậy năng suất phân xưởng tính theo giờ là :

30 000 000 / (335 x 24) = 3731,34( kg/h)

Tính theo kmol / h:

3731,34/88,15 = 42,33 (kmol/h)

( khối lượng phân tử của MTBE là 88,15 )

Thành phần nguyên liệu .

Bảng 10 : Thành phần nguyên liệu đầu


Thành phần

%V

Iso butan

91%

n-butan

6%

Propan

2%

Buten

0,5%

pentan

0,5%

Metanol kỹ thuật nồng độ 99% trọng lượng

Nước kỹ thuật nồng độ 1%

1/ Tính toán cân bằng vật chất chung :

Quá trình sản xuất MTBE đi từ isobutan gồm hai giai đoạn :

*Giai đoạn dehydro hoá isobutan

* Giai đoạn tổng hợp MTBE



1.1. Tính cân bằng vật chất cho từng giai đoạn :

Giai đoạn tổng hợp MTBE:

Cân bằng :

khối lượng vào = khối lượng ra

Ở giai đoạn tổng hợp có phản ứng chính sau :

iso C4H8 + CH3OH MTBE

Đây là phản ứng thuận ngịch , độ chuyển hoá chung đạt 99% , độ chọn lọc đạt xấp xỉ 100% tính theo iso C4H8

Thành phần vào của quá trình tổng hợp MTBE có :

*Hỗn hợp C4 lỏng đi từ quá trình dehydro hoá với một lượng là G1(kg /h ).

* Hỗn hợp nguyên liệu Metanol 99% có khối lượng là GMeOH (kg/h)

* Thành phần hỗn hợp ra khỏi vùng phản ứng của quá trình tổng hợp MTBE gồm có :

(+) Hỗn hợp khí C4 chưa phản ứng : G2 (kg/h)

(+) Sản phẩm MTBE 99% : GMTBE (kg / h.)

(+) Nước : GH2O (kg/h)

Ở đây để cho đơn giản ta giả sử trong quá trình hấp thụ Mêtanol và quá trình chưng tách Metanol và nước , lượng nước sử dụng không bị mất mát và được tuần hoàn trở lại nhờ quá trình hấp thụ Metanol và lượng nước lấy ra bằng lượng nước đưa vào quá trình và cũng bằng lượng nước có trong nguyên liệu Metanol và bằng GH2O .

Để tạo ra sản phẩm MTBE đạt năng suất yêu cầu là 42,33 kmol/h thì lượng Isobutylen cần được đưa vào cho quá trình tổng hợp MTBE cũng bằng 42,33kmol/h

Vì độ chuyển hoá của quá trình tổng hợp MTBE là 99% tính theo

số mo lisobutylen do đó lượng isobutylen cần đưa vào quá trình sẽ là :

Gisobuten = 42,33/0,99 = 42,76 kmol/h.

Ở đây để đơn giản cho tính toán ta coi độ chọn lọc đạt xấp xỉ 100% và Isobutylen không bị tiêu thụ cho phản ứng tạo ra TBA và DIB.

Lượng Isobutylen là :

GIB = 42,76 x 56 = 2394,42 kg/h.

Để độ chuyển hoá trong quá trình tổng hợp MTBE đạt kết quả như thiết kế ta đưa lượng Metanol vào quá trình tổng hợp theo tỉ lệ Metanol/isobutylen = 1,1 (phần mol ).

Vậy lượng Mêtanol đưa vào quá trình là :

42,76 x 1,1 = 47,0 ( kmol/h.)

hay bằng : 47,0 x 32 = 1505 (kg/h.)

Lượng Metanol còn lại sau phản ứng bằng lượng Metanol đưa vào quá trình trừ đi lượng Metanol tiêu thụ cho phản ứng .

47,0 – 42,33 = 4,67 (kmol/h)

hay tính theo kg/h được : 4,67 x 32 = 149,44 (kg/h.)

Ta giả sử các sản phẩm phụ trong sản phẩm MTBE chỉ có Metanol , một lượng nhỏ TBA và DIB ,… sản phẩm phụ này chiếm 1% khối lượng của toàn bộ lượng sản phẩm thu được từ quá trình tổng hợp MTBE .

Vậy bằng :

3731,34 x 0,01 = 37,313 (kg/h.)

Lượng Metanol tuần hoàn bằng lượng Metanol còn lại sau phản ứng trừ đi lượng Metanol nằm trong sản phẩm MTBE .

Bằng : 149,44 – 37,313 = 112,13 ( kg/h. )

Lượng Metanol mới 99% cần đưa vào là :

GMeOH = 1505,2 – 112,13 = 1393,07 ( kg/h)

Do đó lượng Metanol 99% cần đưa vào để tổng hợp MTBE là :

1393,07/0,99 = 1406 ( kg/h.)

Lượng nước đưa vào quá trình tổng hợp là :

GH2O = 1406,0 – 1406,0 x 0,99 = 14,06 (kg/h.)

Từ kết quả tính toán trên ta có bảng kết quả như sau :



Bảng 11 : Thành nguyên liệu đi vào thiết bị phản ứng chính

Thành phần vào

Lượng , kg/h

1/ Metanol : GMeOH

1406,0

2/ I sobutylen : GIB

G1

Thành phần ra khỏi vùng phản ứng




1/ MTBE : GMTBE

3731,34

2/ Nước : GH2O

14,06

3/ Metanol trong MTBE

37,31

4/ G2

G2


Để tính G1 và G2 ta đi tính cân bằng vật chất cho quá trình dehydro hoá :

Cân bằng vật chất cho cả quá trình :

lượng chất vào = lượng chất đi ra .

(*) Lượng chất đi vào bao gồm :

(+) Hỗn hợp Isobutan nguyên liệu Gisobutan .(kg/h)

(+) Hỗn hợp khí thải giàu H2 : Gkhí thải (kg/h)

Vậy :

Gisobutan = Giso buten + Gkhí thải



Lưu lượng Iso butylen cần được tạo ra ở giai đoạn dehydro hoá để tổng hợp MTBE là 42,76 kmol/h . Phản ứng dehydro hoá thực hiện trong dây truyền phản ứng đạt độ chuyển hoá 50% và độ chọn lọc đạt xấp xỉ 92% mol tính theo Iso_butylen

Do đó lượng Isobutan nguyên chất cần để dehydro hoá là :

42,76/0,91 = 46,48 (kmol/h).

Do độ chuyển hoá của phản ứng dehydro hoá đạt 50% . Do vậy lưu lượng Iso butan nguyên chất cần đưa vào dây chuyền là :

46,48/0,5 = 92,96 (kmol/h.)

Lượng Isobutan không chuyển hoá là :

92,96 – 46,48 = 46,48 (kmol/h)

Lượng Isobutan 42,76 (kmol/h) sẽ tiêu hao cho phản ứng chính tạo ra 42,76 (kmol/h) Iso butylen sản phẩm theo phương trình phản ứng sau :

IsoC4H10  IsoC4H8 + H2 (1)

Lượng isoC4H10 còn lại tham gia phản ứng phụ đó là phản ứng Cracking hoá theo phản ứng sau :

Iso C4H10  C2H6 + C2H4 (2)

Iso C4H10  CH4 + C2H6 (3)

Giả sử phản ứng (2) và phản ứng (3) xảy ra với tốc độ như nhau , hiệu suất và lượng isoC4H10 phản ứng ở cả hai phản ứng là như nhau . Ta có lượng isoC4H10 tham gia phản ứng (2) và (3) là :

46,48 – 42,76 = 3,72 ( kmol/h.)

Vậy lượng isoC4H10 tiêu hao cho phản ứng (2) cũng bằng lượng isoC4H10 tiêu hao cho phản ứng (3) và bằng :

n = 3,72/2 = 1,86 ( kmol/h.)

Do thành phần IsoC4H10 chỉ chiếm 91% trong hỗn hợp nguyên liệu đi dehydro hoá . Do vậy lượng hỗn hợp nguyên liệu đem đi để dehydro hoá là :

92,96 / 0,91 = 102,15 (kmol/h)



Bảng 12: Thành phần hỗn hợp khí đi vào thiết bị dehydro hoá

STT

Tên cấu tử

%V

Kmol/h

Kg/h

1

IsoC4H10

91,0

92,96

5391,68

2

n_C4H10

6,0

6,122

355,5

3

C3H8

2,0

2,043

89,89

4

n_C4H8

0,5

0,511

28,62

5

C5H12

0,5

0,511

36,79

Tổng cộng




100

102,15

5902,482

Vậy Giso C4H10 = 5902,482 (kg/h)

Giả sử khí C3H8 và n_C4H8 cũng tham gia vào phản ứng dehydro hoá và độ chuyển hoá cũng đạt 50% theo các phản ứng sau :

C3H8  C3H6 + H2 (4)

n_ C4H10  C4H8 + H2 (5)

C5H12  C2H6 + C3H6 (6)

Lượng C3H8 tham gia phản ứng (4) là :

2,043x 0,5= 1,022 (kmol/h).

Lượng n_C4H8 được tạo ra từ phản ứng (5) chính bằng lượng n C4H10 tham gia phản ứng (5) và bằng :

6,129 x 0,5 = 3,064 (kmol/h)

Do vậy tổng lượng n_C4H8 có trong thiết bị dehydro hoá là :

3,064 + 0,551 = 3,575 (kmol/h)

hay 3,575 x 56 = 200,2 (kg/h)

Hỗn hợp lỏng iso C4H8 sản phẩm đi ra khỏi quá trình dehydro hoá và đi vào thiết bị tổng hợp MTBE có thành phần như sau :

(+)Iso C4H8 được tạo ra bằng 42,76 (kmol/h)

Hay 42,76 x 56 = 2394,42 (kg/h) , cộng với 42,84 (kg/h) có trong hỗn hợp nguyên liệu ban đầu

(+Iso C4H10 còn lại chưa phản ứng bằng 46,68 (kmol/h)

Hay 46,68 x 58 = 2695,04 (kg/h)

(+)n_ C4H10 còn lại chưa phản ứng bằng :

6,129 – 3,064 =3,064(kmol/h)

Hay 3,064 x 58 = 177,71 (kg/h)

(+) C3H8 còn lại chưa phản ứng bằng 2,043 - 1,022 = 1,022 (kmol/h)

hay 1,022 x 44 = 44,968 (kg/h)

(+) C3H6 được tạo ra bằng 1,022 + 1,86 = 2,882 (kmol/h)

Hay 2,882 x 42 = 121,04 (kg/h)

Vậy tổng lượng hỗn hợp Iso C4H8 đi vào thiết bị tổng hợp MTBE là :

iso C4H8nguyên liệu = 2394,42 + 2695,04 + 177,71 + 200,2 + 414,968 + 121,04 + 36,79 = 5674,46 (kg/h)

Khối lượng và thành phần khí thải :

(+) H2 : Số mol H2 là :

nH2 = nH2 ở (1) + nH2 ở(2) + nH2 ở (3)

nH2 = 42,76 + 1,022 + 3,084 = 46,85 (kmol /h )

Hay khối lượng của khí H2 là mH2 = 46,85 x 2 = 93,69 (kg/h )

(+) CH4 có số mol là : nCH4 = 1/2 x niC4H10 p/ư (1,2) = 1,86 (kmol/h)

hay ứng với : mCH4 = 1,86 x 16 = 29,76 (kg/h)

(+) C2H4 có số mol là : nC2H4 = 1/2 x niC4H10 p/ư (1,2) = 1,86 (kmol/h)

hay ứng với hay ứng với : mC2H4 =1,86 x 28 = 52,08 (kg/h)

(+) C2H6 có số mol là : nC2H6 = 1/2 x niC4H10 p/ư (1,2) = 1,86 (kmol/h)

hay ứng với : mC2H6 = 1,86 x 30 = 55,8 (kg/h)

Vậy ta có tổng số mol lượng khí thải là :

nKhíthải =1,86 x 3 + 46,85 = 52,43 (kmol/h)

Hay hay ứng với :

mKhíthải = 93,69 + 29,76 + 52,08 + 55,8 = 231,33 (kg/h).

Ta có cân bằng sau :

Giso C4H10 ng/l = Giso C4H8sp + GKhí thaỉ =5670,968 + 231,33 = 5902,298 (kg/h)

Hỗn hợp lỏng C4 (iso C4H8 ) sản phẩm đi ra khỏi thiết bị dehydro hoá có khối lượng Giso C4H8sp và cũng chính là G1 = 5670,968 (kg/h)



Bảng 13 : Thành phần của hỗn hợp nguyên liệu ra khỏi thiết bị dehydro hoá

Tên chất

Kmol/h

Kg/h

Iso C­4H8

42,76

2394,42

Iso C­4H10

46,68

2695,04

n _C­4H10

3,064

177,71

n _C­4H8

3,575

200,2

3H8

1,022

44,968

3H6

2,882

121,04

C5H12

0,511

36,79

Tổng số

99,983

5670,968




: nonghocbucket -> UploadDocument server07 id1 24230 nh42986 67215
UploadDocument server07 id1 24230 nh42986 67215 -> Công nghệ rfid giới thiệu chung
UploadDocument server07 id1 24230 nh42986 67215 -> MỤc lục danh mục các chữ viết tắt 3 Danh mục bảng biểu hình vẽ 4
UploadDocument server07 id1 24230 nh42986 67215 -> LỜi nóI ĐẦu phần I tổng quan về HỆ thống thông tin quang sợI
UploadDocument server07 id1 24230 nh42986 67215 -> HỌc viện công nghệ BƯu chính viễn thông quản trị sản xuấT
UploadDocument server07 id1 24230 nh42986 67215 -> Báo cáo đánh giá tác động môi trường Dự án: Nhà máy sản xuất hạt nhựa 3h vina của công ty tnhh 3h vina
UploadDocument server07 id1 24230 nh42986 67215 -> ĐỀ 24 thi ngày 22/9
UploadDocument server07 id1 24230 nh42986 67215 -> ĐƯỜng lối ngoại giao củA ĐẢng trong cách mạng dân tộc dân chủ nhân dâN (1945-1954)
UploadDocument server07 id1 24230 nh42986 67215 -> Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân
UploadDocument server07 id1 24230 nh42986 67215 -> HiÖn nay gç rõng tù nhiªn ngµy cµng khan hiÕm mµ nhu cÇu sö dông gç ngµy cµng cao
UploadDocument server07 id1 24230 nh42986 67215 -> Câu 1: Những nội dung cơ bản trong Cương lĩnh chính trị đầu tiên của Đảng Công sản Việt Nam


1   2   3   4   5


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương