Công nghệ sản xuất styren

[Admin]

Nguyên văn bởi duvanhiep

Mình có đọc tham khảo hai quy trình sản xuất Styren nhưng chỉ ở dạng mô tả. Bạn nào biết quy trình chi tiết và công nghệ có thể giúp mình được không?

1. QUY TRÌNH SẢN XUẤT STYREN CỦA CÔNG TY LUMUS UOP

Đây là quy trình sản xuất monome styren (SM) dùng cho sản xuất polyme, gồm có quy trình Lumus UOP "cổ điển" cho các nhà máy mới và quy trình Lumus UOP "thông minh" cho các nhà máy cải tạo sửa chữa. Hiện nay, trên thế giới có 36 nhà máy đang vận hành với công nghệ Lumus UOP "cổ điển" và 3 nhà máy áp dụng công nghệ Lumus UOP "thông minh".

Mô tả quy trình:

Ở quy trình cổ điển, etyl benzen (EB) được tách hyđro với sự tham gia của xúc tác và hơi nước để tạo thành styren. Phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ cao và trong chân không. EB (mới nạp liệu và hồi lưu) và hơi nước sơ cấp được kết hợp với hơi quá nhiệt, tiếp đó hỗn hợp này được tách hyđro trong hệ phản ứng nhiều bước. Một thiết bị gia nhiệt trung gian sẽ tái gia nhiệt khí công nghệ giữa các bước phản ứng. Các dòng phản ứng được làm lạnh để thu hồi nhiệt thải, đồng thời ngưng tụ hyđrocacbon và hơi nước. Khí thải không ngưng tụ được nén và được sử dụng làm nhiên liệu. Hyđrocacbon ngưng tụ được đưa đến bộ phận cất. Phần ngưng của quá trình được cất để loại bỏ các hyđrocacbon thơm.

Ở phần cất phân đoạn, các thành phần sau được tách riêng: styren với độ tinh khiết cao, EB chưa chuyển hóa sẽ được hồi lưu, và sản phẩm phụ với tỷ lệ tương đối nhỏ là hắc ín. Một phần dòng hồi lưu được chuyển hóa thành toluen và benzen. Phần benzen này được đưa trở lại thiết bị alkylat hóa.

Thông thường, độ tinh khiết của sản phẩm monome styren (SM) đạt 99,8 - 99,95%. Quy trình này có hiệu suất thu hồi sản phẩm cao nhờ sự kết hợp độc đáo chất xúc tác và các điều kiện vận hành trong thiết bị phản ứng.

Quy trình Lumus UOP "thông minh" tương tự như trên, chỉ có sự khác biệt là oxy được đưa vào giữa các bước tách hyđro để oxy hóa một phần hyđro sinh ra trên xúc tác, tái gia nhiệt khí công nghệ và điều chỉnh cân bằng của phản ứng tách hyđro. Quy trình này đạt hiệu suất chuyển hóa 80% EB sau mỗi vòng phản ứng.

* Chỉ tiêu tiêu hao nguyên vật liệu ở quy trình "cổ điển":

Etyl benzen: 1.054 kg/tấn SM

* Chi phí điện hơi: 31 USD/tấn SM

* Chi phí đầu tư (tại Mỹ, công suất 200.000 tấn sản phẩm): 225 USD/tấn SM

2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT STYREN CỦA TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ BADGER (MỸ)

Đây là quy trình sản xuất monome styren (SM) bằng phương pháp tách hyđro của etyl benzen (EB) để tạo thành styren. Nguyên liệu EB được sản xuất bằng phương pháp alkyl hóa benzen với etylen. Hiện công nghệ này đã được áp dụng tại hơn 40 cơ sở sản xuất styren trên thế giới với công suất thiết kế từ 32 đến 78 nghìn tấn/ năm. Tổng cộng, công suất các cơ sở này đạt 8 triệu tấn/ năm.

Mô tả quy trình:

EB được tách hyđro trên xúc tác sắt oxit hoạt hóa bằng kali, với sự có mặt của hơi nước, để tạo thành styren. Phản ứng thu nhiệt này được thực hiện trong điều kiện chân không và nhiệt độ cao: ở tỷ lệ trọng lượng 1:1 giữa hơi nước và nguyên liệu EB và với mức chuyến hóa EB vừa phải, độ chọn lọc của phản ứng đối với styren đạt trên 97%. Các sản phẩm phụ như benzen và toluen được thu hồi bằng chưng cất phấn cất benzen được hồi lưu trở lại bộ phận EB.

EB mới bay hơi và tái chế được phổi trộn với hơi quá nhiệt và nạp vào hệ phản ứng đoạn nhiệt nhiều bước. Giữa các bước tách hyđro, người ta bổ sung nhiệt năng để tăng hiệu quả chuyển hóa EB đến mức thông thường là 60 - 75%. Nhiệt năng có thể được bổ sung gián tiếp bằng các phương pháp thông thường, hoặc bổ sung trực tiếp theo công nghệ gia nhiệt trực tiếp của Shell Oil.

Các dòng của thiết bị phản ứng được làm lạnh trong các thiết bị trao đối nhiệt để thu hồi nhiệt thải và ngưng tụ hyđrocacbon, hơi nước. Khí thải không ngưng tụ được - chủ yếu là hyđro - được nén, sau đó đưa vào hệ thống hấp thụ để thu hồi các vết hyđrocacbon thơm. Sau khi thu hồi hyđrocacbon., khí thải giàu hyđro được sử dụng làm nhiên liệu cho công đoạn chưng cất hyđrocacbon ngưng tụ và styren thô được đưa sang bộ phận chưng cất, còn phần ngưng tụ được giải hấp để loại bỏ các hyđrocacbon thơm và khí hòa tan. Phần ngưng sạch của quá trình được hồi lưu làm nước nạp nồi hơi.

Ở công đoạn chưng cất, trước tiên các sản phẩm phụ benzen/toluen được tách khỏi dòng styren thô chính. EB chưa chuyển hóa được tách khỏi styren và hồi lưu về phần phản ứng. Các hệ thống thu hồi nhiệt được áp dung để thu hồi năng lượng từ các cột EB/SM. Ở bước tinh chế cuối, các thành phần chứa những lượng nhỏ C9 và các thành phần nặng hơn được tách khỏi sản phẩm SM cuối cùng. Để giảm tối đa phản ứng polyme hóa trong thiết bị chưng cất, người ta nạp một chất ức chế dạng đinitrophenolic vào thiết bị cùng với styren thô. Độ tinh khiết của sản phẩm SM thường đạt 99,90 - 99,95%.

Định mức tiêu hao nguyên liệu và năng lượng:

Etyl benzen: 1052 tấn/ tấn SM

Năng lượng: 1,25 kcal/tấn SM

Nước làm lạnh: 150 m3/tấn sm