Đồ án Xăng alkyl hoá

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ HỮU CƠ – HOÁ DẦU LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên trong đồ án này, em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Đào Quốc Tùy người đã hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt thời gian qua để em có thể hoàn thành một cách tốt nhất học phần Đồ Án Môn Học. Đồng thời em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn Công nghệ Hữu cơ – Hóa dầu cũng đã tạo điều kiện, hỗ trợ để em có thêm những kiến thức liên quan đến đồ án này. Mặc dù đã cố gắng nhưng do thời gian còn hạn hẹp, nên Đồ Án Môn Học của em chắc chắn còn tồn tại nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy giáo hướng dẫn và các thầy, cô trong bộ môn để bài báo cáo của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 27 tháng 12 năm 2012 Sinh viên Dương Sơn Lâm MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ………………………………………...………………....….. 6 PHẦN 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT…………………..……..………….. 7 1.1. Cơ sở lý thuyết chung về quá trình alkyl hóa ……..…………......... 7 1.1.1. Phân loại các phản ứng alkyl hóa ……………..………….…… 7 1.1.2. Các tác nhân alkyl hóa………………………….……………… 8 1.1.3. Xúc tác cho phản ứng alkyl hóa………………….……………. 10 1.1.4. Đặc tính năng lượng của các phản ứng alkyl hóa…………….. 12 1.2. Alkyl hóa iso-butan bằng buten…………………………………….. 13 1.2.1. Nguyên liệu của quá trình……………………………………… 13 1.2.1.1. Tính chất hóa lý, phương pháp điều chế của nguyên liệu… 15 1.2.1.2. Sản phẩm chính……………………………………….…… 22 1.2.2. Cơ sở hóa lý của quá trình……………………………………… 23 1.2.2.1. Đặc trưng nhiệt động học của phản ứng…………………. 23 1.2.2.2. Cơ sở của quá trình alkyl hóa izo-butan bằng buten…….. 24 PHẦN 2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT………………………………….…… 33 2.1. Điều kiện công nghệ của quá trình alkyl hóa………………………. 33 2.1.1. Nhiệt độ phản ứng………………………………………….…… 33 2.1.2. Thời gian phản ứng…………………………………………..…. 35 2.1.3. Nồng độ axit……………………………………………….……. 36 2.1.4. Nồng độ izo-butan trong vùng phản ứng………………….…… 37 2.1.5. Tốc độ thể tích của olefin………………………………….…… 39 2.1.6. Khuấy trộn………………………………………………….…… 39 2.1.7. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình alkyl hoá…….……. 40 2.2. Các công nghệ alkyl hóa izo-butan bằng olefin…………………… 40 2.2.1. Đặc điểm chung…………………………………………………….... 40 2.2.2. Các quá trình công nghệ alkyl hóa izo-butan bằng olefin………….. 41 2.2.2.1. Công nghệ alkyl hóa dùng xúc tác H2SO4 của hãng Kellogg…….. 41 2.2.2.2. Công nghệ alkyl hóa dùng xúc tác H2SO4 của hãng Exxon……… 47 2.2.2.3. Công nghệ alkyl hóa dùng xúc tác H2SO4 của hãng Stratco……… 48 2.2.2.4. Công nghệ alkyl hóa dùng xúc tác H2SO4 của hãng CDTECH……..……………………………….……………………………... 54 2.2.2.5. Công nghệ alkyl hóa sử dụng xúc tác HF của hãng UOP………… 56 2.2.2.6. Xu hướng phát triển của công nghệ alkyl hóa….………….……… 58 2.3. Lựa chọn công nghệ………………………………….……………… 58 PHẦN 3. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ……………………….…………….. 61 3.1. Các số liệu ban đầu……………………………………..…………… 61 3.2. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng………….…………… 61 3.2.1. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng thứ nhất…………..…. 62 3.2.2. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng thứ hai………….…… 66 3.2.3. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng thứ ba…………..…… 68 3.2.4. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng thứ tư…………..……. 69 3.3. Tính kích thước thiết bị phản ứng……………………………………. 69 3.3.1. Tính thể tích thiết bị phản ứng……………………………….………. 69 3.3.2. Tính đường kính thiết bị phản ứng…………………………….…….. 71 3.4. Tính cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị phản ứng……….………….. 71 3.4.1. Tính nhiệt phản ứng…………………………………………..………. 71 3.4.2. Tính lượng hydrocacbon bay hơi trong thiết bị phản ứng…………... 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………….………………………….…………. 74 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Trị số octan (R+M)/2 cho bởi loại xúc tác và olefin nguyên liệu…………………………………………………………………………. 11 Bảng 1.2. So sánh quá trình alkyl hóa khi sử dụng xúc tác HF và H2SO4… 12 Bảng 1.3. Đặc tính năng lượng của các phản ứng alkyl hóa…………….… 12 Bảng 1.4. Sự phụ thuộc của sản phẩmalkylatevào thành phần các đồng phân olefin C4 trong quá trình sản xuấtvớichất xúc tácHF…………….... 14 Bảng 1.5. Một số tính chất hóa lý của olefin……………………………… 16 Bảng 1.6. Trị số octan của một số sản phẩm chính của quá trình alkyl hóa izo-butan bằng buten………………………………………………………. 23 Bảng 1.7. Trị số octan của sản phẩm của quá trình alkyl hóa khi dùng H2SO4…………………………………………………………………….... 23 Bảng 1.8. Nhiệt tạo thành của cacbocation ………………………..…….. 25 Bảng 2.1. Độ hòa tan của izo-butan trong axit……………………….…… 37 Bảng 2.2. Giá trị RON của alkylat phụ thuộc vào Fnguyên liệu…………. 39 Bảng 2.3. Sự thay đổi nồng độ của các cấu tử vào nồng độ phản ứng trong reactor…………………………………………………………………..….. 44 Bảng 2.4. Các điều kiện sử dụng của lò phản ứng Stratco………………. 49 Bảng 2.5. Ưu nhược điểm của hai công nghệ Exxon và Stratco…………. 59 Bảng 3.1 Thành phần nguyên liệu………………………………………… 61 Bảng 3.2. Khối lượng các cấu tử nguyên liệu đi vào hệ thống thiết bị phản ứng trong 1 giờ…………………………………………………………….. 62 Bảng 3.3. Thành phần các cấu tử đi vào hệ thống thiết bịphản ứng trong 1 giờ………………………………………………………………………….. 63 Bảng 3.4. Thành phần nguyên liệu đi vào thiết bị phản ứng thứ nhất…… 65 Bảng 3.5. Cân bằng vật chất ở thiết bị phản ứng thứ nhất………………. 66 Bảng 3.6. Thành phần nguyên liệu đi vào thiết bị phản ứng thứ hai……. 67 Bảng 3.7. Cân bằng vật chất ở thiết bị phản ứng thứ hai………………….. 67 Bảng 3.8. Cân bằng vật chất ở thết bị phản ứng thứ ba………………..…. 68 Bảng 3.9. Cân bằng vật chất ở thiết bị phản ứng thứ tư…………….……. 69 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 a) Vùng có mật độ electron cao ở liên kết đơn C - C………………. b) Vùng có mật độ eletoron cao ở liên kết đơn C = C………………. 17 17 Hình 1.2. Giai đoạn phát triển mạch………………………………………. 27 Hình 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình alkyl hóa trực tiếp……….. 33 Hình 2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến trị số Octan của alkyl hoá……. 34 Hình 2.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ axit/RH đến chất lượng của alkylat…..….. 35 Hình 2.4. Sự phụ thuộc thuộc giữa nồng độ axit và chất lượng alkylat….. 36 Hình 2.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ I/O tới hiệu suất alkylat…………………… 38 Hình 2.6. Sơ đồ khối của quá trình alkyl hóa dùng xúc tác H2SO4………. 41 Hình 2.7. Cấu tạo thiết bị phản ứng làm lạnh tự động của hãng Kellogg… 42 Hình 2.8. Sơ đồ công nghệ alkyl hóa dùng xúc tác H2SO4 của hãng Kellogg………………………………………………………………….…... 43 Hình 2.9. Cấu trúc của lò phản ứng……………………………………..…. 46 Hình 2.10. Hệ thống làm lạnh tự động của Exxon……………………..….. 47 Hình 2.11. Thiết bị phản ứng alkyl hóa xúc tác H2SO4 dạng nằm ngang của hãng Stratco………………………………………………………………… 50 Hình 2.12. Sơ đồ công nghệ sản xuất xăng alkyl hóa dùng xúc tác H2SO4 với 4 thiết bị phản ứng nằm ngang……………………………………….… 53 Hình 2.13. Một số phần lược bỏ trong quá trình CDAlkyl…………….…. 54 Hình 2.14. Sơ đồ của quá trình CDAlkyl…………………………….……. 55 Hình 2.15. Mô hình kết hợp quá trình CDAlkyl……………………….…… 56 Hình 2.16.Quá trình alkyl hóaxúc tác HF của UOP…………………..…… 57 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất của mọi quốc gia trên thế giới.Hiệu quả sử dụng của dầu mỏ phụ thuộc vào chất lượng của các quá trình chế biến, trong đó các quá trình xúc tác giữ vai trò quan trọng.Việc đưa dầu mỏ qua các quá trình chế biến sẽ nâng cao được hiệu quả sử dụng và tiết kiệm được nguồn tài nguyên quý hiếm này. Xăng là hỗn hợp các hydrocacbon từ C5 đến C10 có nhiệt độ sôi từ 35oC đến 200oC, dễ bay hơi và có tính tự cháy kém. Được dùng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong là chủ yếu, ngoài ra còn dùng làm dung môi cho công nghiệp trích ly dầu và pha chế mỹ phẩm. Trong công nghiệp sản xuất xăng, nhìn chung các quốc gia đều có xu hướng cải thiện và nâng cao chất lượng xăng nhằm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của động cơ và bảo vệ môi tường trong sạch. Vì vậy việc nâng cao chất lượng xăng trong đó quan trọng nhất là nâng cao trị số octan, giảm hàm lượng benzen, hàm lượng các hợp chất chứa oxy, hàm lượng olefin đang là vấn đề đặt lên hàng đầu. Trong các loại xăng công nghệ thì xăng alkyl hoá, đặc biệt là xăng alkyl hoá xúc tác H2SO4 có thể đáp ứng được các yêu cầu trên: nó có trị số octan cao (trên 95), không chứa bezen, có độ ổn định hoá học cao, áp suất hơi bão hoà thấp, hàm lượng độc trong khí thải thấp nên đáp ứng được yêu cầu về kỹ thuật của động cơ và góp phần bảo vệ môi trường trong sạch. Nguyên liệu của quá trình là các hydrocacbon ở dạng khí lấy từ phân xưởng cracking. Như vậy quá trình alkyl hoá là một công nghệ rất quan trọng trong nhà máy chế biến dầu mỏ, vì ngoài những ưu điểm của sản phẩm, đây còn là hướng sử dụng hợp lý nguyên liệu, tiết kiệm được nguồn năng lượng dầu mỏ ngày càng cạn kiệt. Do vậy việc phát triển và nâng cao công nghệ alkyl hoá trong các nhà máy chế biến dầu là rất cần thiết. PHẦN 1.TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1. Cơ sở lý thuyếtchung về quá trình alkyl hóa Quá trình alkyl hoá là quá trình đưa các nhóm alkyl vào phân tử các hợp chấthữu cơ hoặc vô cơ. Các phản ứng alkyl hoá có giá trị thực tế cao trong việc đưa các nhóm alkyl vào các hợp chất thơm, izoparafin, mercaptan, sulfid, amin, các hợp chất chứa liên kết ete... ngoài ra quá trình alkyl hoá còn là những giai đoạn trung gian trong sản xuất cac monome, chất tẩy rửa... [9] 1.1.1. Phân loại các phản ứng alkyl hóa[9] Sự phân loại phổ biến nhất các quá trình alkyl hoá là dựa trên loại liên kết được hình thành, ngoài ra còn có cách phân loại theo nhóm alkyl đưa vào phân tử hợp chất. a. Phân loại dựa trên dạng liên kết tạo thành giữa nguyên tử C với nguyên tử của các nguyên tố khác * Alkyl hóa theo nguyên tử C Còn gọi là quá trình C - alkyl hoá, đây là quá trình thế nguyên tử H gắn với C bằng các nhóm alkyl. Cả parafin và hydrocacbon thơm đều có thể tham gia phản ứng này CnH2n+2 + CmH2m → Cn+mH2(n+m)+ 2 ArH + RCl → ArR + HCl * Alkyl hóa theo nguyên tử O và S Còn gọi là quá trình O - alkyl hoá và S - alkyl hoá.Đây là các phản ứng dẫn đến tạo thành liên kết giữa nhóm alkyl và nguyên tử O hoặc S. ArOH + RCl + NaOH → ArOR + NaCl + H2O NaSH + RCl → RSH + NaCl * Alkyl hóa theo nguyên tử N Còn gọi là quá trình N - alkyl hoá, đây là quá trình thế các nguyên tử H trong amoniac hoặc trong amin bằng các nhóm alkyl. ROH + NH3 → RNH2 + H2O * Alkyl hóa theo các nguyên tử khác Các quá trình Si -, Pb -, Al - alkyl hoá ... đây là những con đường quan trọng để tổng hợpcác hợp chất cơ nguyên tố hoặc cơ kim. 2RCl + Si → R2SiCl2 (xúc tác là Cu) 4C3H7Cl + 4NaPb → Pb(C3H7)4 + 4NaCl + 3Pb 3C2H4 + Al + 3/2 H2 → Al(C2H5)3 b. Phân loại dựa trên cấu tạo khác nhau của nhóm alkyl đưa vào phân tử hợp chất * Alkyl hóa mạch thẳng Nhóm alkyl hóa là mạch thẳng C6H6 + C2H5Cl → C6H5C2H5 + HCl * Alkyl hóa mạch vòng Nhóm alkyl mạch vòng, ví dụ xyclohexyl hóa C6H6 + C6H11Cl → C6H5C6H11 + HCl * Aryl hóa Đưa nhóm phenyl hay nói chung là aryl vào phân tử hợp chất, hình thành liên kết trực tiếp với nguyên tử C của vòng thơm C6H5Cl+ NH3 → C6H5NH2+ HCl * Vinyl hóa ROH + C2H2→ HO- ROCH=CH2 CH3-COOH + C2H2→ Zn2+ CH3-COO-CH=CH2 * β-oxy alkyl hóa Nhóm alkyl chứa nhóm oxyt, ví dụ phản ứng của etylen oxyt với rượu CH2-CH2O →+ROH ROCH-CH2OH CH2-CH2O →NH3 HOCH2-CH2NH2 1.1.2. Các tác nhân alkyl hóa [9] Các tác nhân alkyl hoá rất đa dạng, quan trọng là có khả năng dễ tạo thành cacbocation. Theo liên kết bị đứt trong quá trình alkyl hóa có thể chia làm 3 nhóm: - Các hợp chất không no (olefin và acetylen), trong đó sẽ phá vỡ các liên kết π của các nguyên tử C - Dẫn xuất halogen, trong đó sẽ cắt đứt các liên kết C-X - Các hợp chất chưa oxy như rượu, ete, este, oxyt olefin là các tác nhân mà trong quá trình alkyl hoá liên kết C-O sẽ bị phá vỡ a. Tác nhân là olefin Trong các loại tác nhân thì tác nhân olefin có giá thành khá rẻ, vì vậy ngườita luôn cố gắng sử dụng chúng trong mọi trường hợp có thể. Các olefin(etylen, propylen, buten và các olefin cao phân tử) chủ yếu được sử dụng đểC - alkyl hoá các parafin và các hợp chất thơm. Xúc tác sử dụng trong trường hợp này là axit proton (a.Bronsted) hoặc axit phi proton (a.Lewis) Cơ chế của quá trình chủ yếu xảy ra theo cơ chế ion qua giai đoạn trung gian hình thànhcacbocation. Khả năng phản ứng của các olefin được đánh giá bằng mức độtạo ra cacbocation: RCH=CH2 + H+↔RC+H-CH3 Khả năng tạo cacbocation tăng theochiều dài mạch và độ phân nhánhcủa olefin: CH2=CH2< CH3-CH=CH2< CH3-CH2-CH=CH2< (CH3)2C=CH2 Ngoài ra trong rất nhiều trường hợp, quá trình alkyl hoá bằng olefin có thể xảy ra dưới tác dụng của các chất khơi mào phản ứng chuỗi gốc, hoặc tácdụng của ánh sáng hoặc tác dụng của nhiệt độ cao. Khi đó các phần tử trunggian là các gốc tự do và trong trường hợp này khả năng phản ứng của cácolefin có cấu tạo khác nhau cũng không khác nhau nhiều. b. Tác nhân là các dẫn xuất clo Các dẫn xuất clo được xem là các tác nhân alkyl hoá tương đối thông dụngnhất trong các trường hợp O -, S -, N - alkyl hoá và để tổng hợp phần lớn cáchợp chất cơ kim, cơ nguyên tố; ngoài ra nó còn được sử dụng trong trường hợpC - alkyl hoa C - alkyl hoá xảy ra theo cơ chế ái điện tử dưới tác dụng của chất xúc tác là cácaxit phi proton (FeCl3, AlCl3) qua giai đoạn trung gian hình thànhcacbocation: RCl + AlCl3↔Rδ+→Cl →δ+AlCl3↔R+ + AlCl4- Khả năng phản ứng của các alkyl clorua phụ thuộc vào độ phân cực của liênkết C-Cl hoặc vào độ bền cacbocation và sẽ tăng khi chiều dài và mức độ Phân nhánh của nhóm alkyl tăng: CH3CH2Cl < (CH3)2CHCl < (CH3)CCl3 O -, S-, N - alkyl hoa: xảy ra theo cơ chế ai nhan va khong cần xuc tac RCl + :NH3→ RN+H3 + Cl-↔ RNH2 + HCl Khả năng phản ứng của các dẫn xuất clo được sắp xếp theo dãy: ArCH2Cl > CH2=CH-CH2Cl > AlkCl > ArCl và AlkCl bậc I > AlkCl bậc II > AlkCl bậc II Trong tổng hợp cơ kim và cơ nguyên tố, quá trình xảy ra theo cơ chế gốc tự do dưới tác dụng của kim loại 4NaPb + 4C2H5Cl →4Pb + NaCl + 4C2H5 → 4 NaCl + Pb(C2H5)4+ 3Pb Tuy nhiên các alkyl halogen không được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp do phần lớn các phản ứng có mặt chúng đều hình thành axit (vd: HCl) ây ăn mòn mạnh. c. Tác nhân là các hợp chất có chứa O Là một tác nhân alkyl hóa, rượu không được sử dụng nhiều như các olefin bởi chúng kém hoạt động hơn trong quá trình hình thành cacbocation trung gian. Các tác nhân alkyl hoá có chứa O như rượu, ete, este, oxyt olefin có thể dùngtrong các quá trình C -, O -, N - và S - alkyl hoá. Tuy nhiên trên thực tế các ete sử dụng chính là các oxyt olefin.Rượu được sử dụng khi giá thành của chúng thấp hơn và dễ tìm hơn các dẫn xuất halogen. Quá trình xảy ra theo cơ chếcacbocation dưới tác dụng của xúc tác là axitBronsted hoặc Lewis để làm đứt liên kết giữanhóm alkyl và oxy: ROH + H+↔ R - +OH2↔ R+ + H2O 1.1.3. Xúc tác cho phản ứng alkyl hóa[9] Các chất xúc tác sử dụng cho phản ứng alkyl hóa thường là các axit. * Với xúc tác đồng thể: xúc tác thường có dạng axit Bronsted như HF, H2SO4. Khi sử dụng tác nhân alkyl hóa là alken, axit sẽ chuyển proton sang cho gốc hydrocacbon theo phản ứng: CH2=CH2 + H+ ↔ -CH-C+- Trong trường hợp xúc tác là các axit Lewis như AlCl3 thì một lượng nhỏ H+ thường được thêm vào như chất đồng xúc tác để thúc đẩy quá trình hình thành cacbocation. CH2=CH2 + HCl + AlCl3 ↔ -CH-C+- + AlCl4- Nếu rượu được sử dụng làm tác nhân alkyl hóa với sự có mặt của axit Bronsted, chúng sẽ được proton hóa và tạo nên hơp chất trung gian cacbocation. ROH + H+ ↔ [RO+H] ↔ R+ + H2O H Còn trong trường hợp xúc tác dạng axit Lewis như AlCl3, trước hết chúng sẽ tạo phức với rượu và tách ra HCl. Chính phức này sẽ phân hủy tạo cacbocation. ROH + AlCl3 ↔ ROAlCl2 + HCl ROAlCl2 ↔ R+ + -OalCl2 Hiện nay trong các nhà máy alkyl hóa trên thế giới sử dụng phổ biến hai loại xúc tác lỏng là H2SO4 và HF. Ngoài ra, chất xúc tác AlCl3 được sử dụng trong quá trình alkyl hóa hợp chất vòng thơm. Nhược điểm của các phản ứng pha lỏng này bản chất gây ăn mòn rất mạnh của xúc tác đòi hỏi vật liệu làm thiết bị phản ứng phải là loại đặc biệt, chịu ăn mòn. Thêm vào đó, sản phẩm alkyl hóa cần tiếp tục xử lý bằng rửa kiềm và nước để loại bỏ vết AlCl3 hoặc BF3. * Với xúc tác dị thể: Các xúc tác dị thể thường được sử dụng trong quá trình alkyl hóa là Al2O3, Al2O3/SiO2 và các zeolit. Ưu điểm của loại xúc tác này là dị thể hóa hệ phản ứng, dễ tách sản phẩm, dễ tái sinh xúc tác, giảm độc hại và giảm ăn mòn thiết bị. Đối với xúc tác zeolit còn cho độ chọn lọc cao.Nhưng xúc tác rắn chưa được ứng dụng phổ biến trong các quá trình alkyl hóa công công nghiệp cũng như trên thị trường thế giới. Khi alkyl hóa izo-butan bằng buten sử dụng xúc tác H2SO4thu được sản phẩm alkylat có chất lượng cao hơn khi dùng xúc tác HF. Kết quả thực ngiệm đã chứng minh điều này. Bảng 1.1. Trị số octan (R+M)/2 cho bởi loại xúc tác và olefin nguyên liệu Nguyên liệu olefin HF H2SO4 1-Buten 2-Buten izo-Buten Buten(trung bình) 92 ¸ 94 94 ¸ 96 91 ¸ 93 92 ¸ 94 95 ¸ 97 95 ¸ 97 88 ¸ 90 93 ¸ 95 Bảng 1.2. So sánh quá trình alkyl hóa khi sử dụng xúc tác HF và H2SO4 HF H2SO4 + Chất xúc tác có thể tái sinh bằng chưng phân đoạn. + Vùng phản ứng có thể hoạt động ở khoảng nhiệt độ 30 ¸45oC và thiết bị phản ứng có thể làm lạnh bằng nước lạnh. + Yêu cầu khuấy trộn vùng phản ứng thấp hơn, bởi vì HF hòa tan izo- butan cao hơn (khoảng 0.3% izo-butan trong axit). + Quá trình đồng phân hóa 1-buten thành 2-buten xảy ra triệt để hơn. + Trị số octan của alkylat thu được với nguyên liệu buten trung bình 92 - 94. + Tiêu thụ izo-butan cao hơn. + HF có xu hướng ăn mòn mạnh hơn. + Ở các điều kiện phản ứng HF hóa hơi và có tính độc hại cao, gây nguy hiểm cho con người. + Quá trình tái sinh xúc tác đòi hỏi một phân xưởng xử lý riêng. + Vùng phản ứng hoạt động ở nhiệt độ thấp khoảng 5 ¸ 10oC, cần phải làm lạnh thiết bị phản ứng ở nhiệt độ phản ứng dưới 10oC. + Yêu cầu khuấy trộn vùng phản ứng cao hơn vì H2SO4 hòa tan izo-butan thấp hơn so với HF (0,1%). + Quá trình đồng phân hóa 1-buten thành 2-buten xảy ra ít triệt để hơn. + Trị số octan của alkylat thu được với nguyên liệu buten cao hơn 93 - 95. + Tiêu thụ izo-butan thấp hơn. +H2SO4 cũng có xu hướng ăn mòn nhưng không bằng HF. + H2SO4 cũng rất độc, nhưng ở điều kiện thường nó ở thể lỏng và việc xử lý an toàn và dể dàng hơn nhiều. 1.1.4. Đặc tính năng lượng của các phản ứng alkyl hóa[1] Các đặc tính năng lượng phụ thuộc vào tác nhân alkyl hóa và liên kết bị phá vỡ. Một số thông số năng lượng trong quá trình alkyl hóa được trình bày trong bảng sau: Bảng 1.3. Đặc tính năng lượng của các phản ứng alkyl hóa Tác nhân alkyl hóa Liên kết bị phá vỡ -∆Ho298 , kJ/mol RCH = CH2 Cα - H Car - H O - H 84 ÷ 100 96 ÷ 104 50 ÷ 63 RCl Car - H O - H N - H 34 ÷ 42 ≈ 0 0 ÷ 25 ROH O - H N - H 0 ÷ 21 21 ÷ 42 CH2- CH2 \ ∕ O O - H 88 ÷ 104 CH ≡ CH O - H 100 ÷ 117 * Trong đồ án sẽ trình bày về công nghệ sản xuất xăng alkyl hoá, vì đây là một quá trình quan trọng trong nhà máy lọc dầu nhằm chế biến các olefin nhẹ và izo-butan thành cấu tử xăng có trị số octan cao nhất đó là izo-parafin mà chủ yếu là izo-octan. Alkylat nhận dược là cấu tử tốt nhất để pha trộn tạo xăng cao cấp cho nhà máy lọc dầu vì nó có trị số octan cao và độ nhạy nhỏ(RON ³ 96, MON ³94 ), áp suất hơi thấp. Điều đó cho phép chế tạo được xăng theo bất kỳ công thức pha trộn nào. Ngoài ra, khi alkyl hóa benzen bằng olefin nhẹ ta cũng sẽ thu được alkyl benzen có trị số octan cao dùng để pha chế xăng. [2] 1.2. Alkyl hóa iso-butan bằng buten 1.2.1. Nguyên liệu của quá trình[2] Nguyên liệu alkyl hóa công nghiệp là phân đoạn butan, butylen nhận được từ quá trình hấp phụ, phân chia khí của khí cracking xúc tác là chủ yếu. Phân đoạn này chứa 80 ¸ 85% C4, phần còn lại là C3 ,C5. Propan và n-butan chứa trong nguyên liệu mặc dù không tham gia vào phản ứng nhưng nó lại ảnh hưởng đến quá trình bởi vì chúng chiếm thể tích vùng phản ứng và làm giảm nồng độ izo-butan, làm giảm nồng độ xúc tác.Để cải thiện điều kiện alkyl hóa cần thiết phải tách sâu hơn các n-parafin nhờ các cột tinh cất propan và n-butan.Trong nguyên liệu cũng cần chứa ít etylen và nhất