Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh
Huyền
MỞ ĐẦU
Styren Có công thức là C
6
H
5
CH = CH
2
, là một monome thơm không bão hòa,
còn được gọi là vinylbenzen nó là một chất lỏng không màu,bay hơi dễ dàng và có
mùi ngọt.
Phương pháp thông thường để sản xuất monomer styren đó là ankyl hóa bezen
với etylen sau đó dehydro hóa để tạo styren.
Styren cung cấp vật liệu rất tốt và có thể thu gom tái chế được, styren được ứng
dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất nhựa và cao su tổng hợp ngành công nghiệp.
Nó được sử dụng trong sản xuất polystyren, cao su styren-butadien (SBR); nhựa
acrylonitrile-butadien styren (ABS); nhựa styren acrylonitrile (SAN), lớp phủ bảo vệ,
polystyren mở rộng, styren-isoprenestyren (SIS), styren-ethylen-butadien-styren
(SEBS) sử dụng tạo thiết bị phụ trợ dệt may, bột màu chất kết dính nhựa polyeste,
chất thơm và các ngành công nghiệp trung gian.
Vào năm 1930 nhu cầu cao su tổng hợp styren-butadien trong chiến tranh thế
giới thứ hai đã cung cấp động lực để sản xuất với quy mô lớn.Sau năm 1946 nhựa
styren đã mở rộng sản xuất trùng hợp ổn định cho ra loại nhựa không màu,tinh khiết
và giá rẽ [2].
Styren là một chất lỏng có thể được xử lý một cách dể dàng và an toàn. Khi
các công nghệ sản xuất styren phát triển thì styren nhanh chóng trở thành một hóa chất
có nhiều tiềm lực với số lượng lớn trên thế giới. Ước tính năm 1993 khoảng 17106
t/năm và 18106t vào năm 1995 nó đã tạo ra một lịch sử công nghiệp rất quan trọng
[2].
Do styren có nhiều ứng dụng trong đời sống và là nguyên liệu quan trọng trong
kích ứng nhẹ cho da và mắt. Một số tính chất dặc trưng của etylbenzen được trình bày
trong bảng 1:
Bảng 1: Một số thông số vật lý đặc trưng của etylbenzen [2].
Thông số Đơn vị Giá trị
Khối lượng phân tử đvC 106,168
Nhiệt độ nóng chảy
0
C -94,949
Nhiệt độ sôi tại 101,3 kPa
0
C 136,2
Áp suất tới hạn kPa 3,609
Nhiệt độ tới hạn
0
C 344,02
Nhiệt độ chớp cháy cốc kín
0
C 15
Độ nhớt động học tại 37,8
0
C m
2
/S 0,6428.10
-6
Sức căng bề mặt mN/m 28,48
Tỷ trọng tại:
15
0
C
20
Tuy nhiên hydroperoxit là chất không bền nhiệt nên phải hạn chế tiếp xúc với nhiệt độ
cao để tránh bị phân hủy và các phản ứng phụ.
Năm 1999, khoảng 15% lượng etylbenzen trên toàn thế giới được dùng để sản
xuất đồng thời mono styren và propylen oxit [2].
Cũng giống như toluen, etylbenzen có thể tham gia phản ứng dealkyl hóa có mặt
của xúc tác hoặc phản ứng trong điều kiện nhiệt độ cao để tạo benzen.
Ngoài ra, etylbenzen còn trải qua một số phản ứng đặc trưng khác của các hợp
chất thơm.
1.1.3. Tồn trữ và vận chuyển etylbenzen
Etylbenzen là chất lỏng dễ cháy nên phải được tồn trữ và vận chuyển trong các
thùng chứa bằng thép và được kiểm kiểm soát bởi các quy định phù hợp của các cơ
quan hữu quan.
Ethylbenzen là một chất lỏng dễ cháy cao, nhiệt độ chớp cháy 15 – 20 vì vậy
phải xử lý nhiệt độ môi trường xung quanh, tránh xa ánh nắng mặt trời trực tiếp và các
nguồn nhiệt.
Ethylbenzen có thể tích tụ tĩnh điện do đó phải chú ý đến các biện pháp chống lại
tĩnh xã ( tia lửa gây nguy hiểm).
1.1.4. Nguồn nguyên liệu etylbenzen
Gần như toàn bộ nguồn nguyên liệu etylbenzen thương phẩm được sản xuất từ
quá trình alkyl hóa benzen với etylen. Tuy nhiên khoảng 99% etylbenzen sử dụng để
sản xuất styren, khoảng 95% etylbenzen thu được từ quá trình alkyl hóa benzen vói
etylen và 5% thu được từ phân đoạn C
8
của quá trình reforming xúc tác [1].
1.2. Styren
1.2.1. Tính chất vật lý của styren
Styren có công thức phân tử là: C
6
H
5
Dưới
Trên
1.1
6.1
Điểm chớp cháy cốc kín (
0
C) 31.1
Độ nhớt đông học ở 0(mm
2
/s) 1.1
Nhiệt đốt cháy ở 25(KJ/mol) -4265,64
Nhiệt hình thành ở 25(KJ/mol) 147,46
Bảng 3: Độ hòa tan của oxy ( từ không khí) [2,4]
Nhiệt độ ,
°
C
15 25 35
Độ hòa tan mg/kg 53 50 45
Bảng 4: Áp suất hơi của styren tại một số nhiệt độ [2,4]
T,
°
C
20 50 80 100 142
P, kPa 0,6 3,2 12,2 25,7 101,3
Bảng 6: Độ hòa tan lẩn nhau của styren và nước,% KL riêng [2,4]SVTH: Phạm Thị Ngọc Anh Trang 4
T,
Phenylglyoxylic acid
CH
CH
2
Na
2
Cr
2
O
7
O
3
C
6
H
5
CO
3
H
NaOH,KMnO
4
H
2
O
2
Các halohydrin là trung gian quan trọng trong hóa học. Chúng phản ứng với
kiềm tạo các oxit styren và tiếp tục thủy phân tao phenylglycol. Iothydrin được hình
thành từ styren trong sự có mặt của iot, thủy ngân(II) và nước.
1-phenylethanol cũng là một sản phẩm trung gian quan trọng trong ngành công
nghiêp nước hoa. Được hình thành từ sự hydrat hóa của styren nhờ axetat thủy
CH
3
OH
+
H
+
CH(OCH
3
)CH
3
Styren phản ứng với sulfuadioxit, natri, anilin, các amin, natrihydrat phân cắt tại
liên kết đôi C=C. Nhiều phản ứng của styren voi lưu huỳnh và ni tơ củng đã được
kiểm nghiệm. Styren phản ứng với lưu huỳnh ở nhiệt độ cao tạo hydrogen sulfit,
styrensulfit, và diphenylthiophen [2]:
CH
2
CH
S
Styrene sulfide
Styren củng trải qua nhiều phản ứng tạo vòng, như:
CH = CH
2
+
C
6
H
6
CH
6
H
6
)
2 CHCH
3
AlCl
3
1.2.3. Tồn chứa và vận chuyển styren
Styren rất dể cháy, nó chớp cháy ở nhiệt độ 31. Styren trùng hợp và toả nhiệt dể
dàng do đó trong việc vận chuyển và tồn trữ nếu không kiểm soát được phản ứng
SVTH: Phạm Thị Ngọc Anh Trang 6
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh
Huyền
trùng hợp có thể dẩn đến áp lực trong thùng chứa gây khả năng cháy nổ vì vậy cần
thiết phải có biện pháp phòng ngừa cháy nổ.
Để tăng hạn sử dụng monomer styren được cho thêm chất ức chế và oxy. Để
ngăn chặn sự xuất hiện trùng hợp nguy hiểm styren luôn luôn được giữ lạnh và chất
ức chế phù hợp, mức độ oxy củng được duy trì.
Lưu trữ và vận chuyển styren có thể làm bằng vật liệu là thép hoặc nhôm theo
tiêu chuẩn và trong các thùng chứa thường được lót kẽm vô cơ, dùng các hệ thống
cách nhiệt và làm mát bồn chứa.
Các vật liệu và linh kiện tránh tiếp xúc với sản phẩm styren vì có thể dẩn đến
việc làm đổi màu styren.
Monome styren với khối lượng lớn có điện trở suất cao có thể tích điện trong lúc
di chuyển cho nên cần có biện pháp hiệu quả loại bỏ phóng điện không kiểm soát
được.
2. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT STYREN
2.1. Phương pháp dehydro hóa trực tiếp etylbenzen
a. Điều kiện phản ứng
có thể tăng tốc bằng cách sử dụng xúc tác. Hơi nước có vai trò cung cấp nhiệt cho
phản ứng (đặc biệt khi quá trình tiến hành ở chế độ đoạn nhiệt), giảm nhiệt lượng
cung cấp cho một đơn vị thể thể tích, giảm áp suất riêng phần của hydrocacbon, do
vậy làm phản ứng chuyển dịch về phía tạo thành styren, làm giảm lượng cốc tạo thành
và duy trì hoạt tính của xúc tác.
Xúc tác có vai trò làm tăng độ chuyển hóa và chọn lọc của phản ứng, giảm
nhiệt độ phản ứng.Tuy vậy nhiệt độ phản ứng vẩn cao, khoảng 550-650, áp suất 0.1-
SVTH: Phạm Thị Ngọc Anh Trang 7
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh
Huyền
0.3 MPa (trong các sơ đồ cũ và thấp hơn 0.1 MPa ) trong các sơ đồ mới. Các xúc tác
hiện đại có 5 cấu tử: cấu tử hoạt động (Fe
2
O
3
), chất ổn định (Cr
2
O
3,
Al
2
O
3,
MgO), chất
ức chế tạo cốc (K
2
O), chất khơi mào (CuO,V
2
O
5
ứng dehydro hóa bắt đầu xảy ra ở nhiệt độ này. Khí sản phẩm ra khỏi thiết bị phản
ứng có nhiệt độ 590-600 được làm lạnh nhanh chóng trong thiết bị tôi bằng nước,
nhiệt của khí sản phẩm được dùng để sản xuất hơi nước áp suất trung bình, sau đó khí
sản phẩm được tiếp tục làm lạnh trong thiết bị trao đổi nhiệt bằng không khí [1,5].
SVTH: Phạm Thị Ngọc Anh Trang 8
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh
Huyền
Sản phẩm sau khi được làm lạnh và ngưng tụ, được đưa vào thiết bị lắng tạo
thành 3 pha:
-Pha khí giàu hydro, CO, CO
2
, hydrocacbon nhẹ (metan,etylen,…): sau khi
được nén, hóa lỏng phân đoạn nặng, được sử dụng làm nhiên liệu.
-Pha nước giàu hydrocacbon thơm được đưa vào tháp tách, benzen và toluen
được hồi lưu.
-Pha hữu cơ chủ yếu chứa styren và etylbenzen được đưa sang bộ phận tách.
SVTH: Phạm Thị Ngọc Anh Trang 9
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh
Huyền
SVTH: Phạm Thị Ngọc Anh Trang 10
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh
Huyền
• Dehydro hóa đẳng nhiệt
Quá trình này có đặc điểm đó là thiết bị phản ứng ống chùm có chiều cao ống
h
ống
=2.5-4m,
ống
=10-20 cm và xúc tác chứa đầy trong ống [1].
Các điều kiện công nghệ như sau [1]:
- Có mặt chất ức chế trùng hợp (lưu huỳnh hoặc dinitrophenol).
- Độ giảm áp trong thiết bị ngưng tụ và trong các đĩa tháp.
• Tinh chế styren dể thu styren thương phẩm: Tháp tinh chế styren khỏi vết của
etylbenzen và hydrocacbon nặng đòi hỏi điều kiện mềm hơn: 20 đĩa, nhiệt độ đỉnh
tháp 50, đáy tháp 105, tương ứng với áp suất 10 và 20 kPa, có sử dụng chất ức chế.
Styren thu được có độ sạch 99.7-99.7 %.
• Thu hồi etylbenzen chưa phản ứng, tuần hoàn lại thiết bị dehydro hóa (60 đĩa):
quá
trình thực hiện trong tháp chưng ở áp suất khí quyển với nhiệt độ đáy tháp 140.
• Xử lý phân đoạn nhẹ: tách benzen và toluen trong tháp chưng cất ở áp suất khí
quyển, nhiệt độ đáy tháp 115đĩa), benzen được tuần hoàn lại thiết bị ankyl hóa.
Lưu huỳnh và nitrophenol được sử dụng làm chất ức chế trùng hợp trong quá
trình chưng cất styren, còn tert-butyl-4-catechol hoặc hydroquinon được sử dụng làm
chất ức chế trong quá trình bảo quản styren.
SVTH: Phạm Thị Ngọc Anh Trang 12
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh
Huyền
2.2. Đồng sản xuất propylen oxyt và styren
a. Bản chất quá trình
Quá trình bao gồm bốn giai đoạn:
• Oxy hóa pha lỏng etylbenzen thành hydroperoxyt với sản phẩm phụ là
axetophenol và phenyl-1 etanol:
C
6
H
5
CH
2
-CH
3
C
6
H
5
CHOH CH
3
CH CH
3
O
CH
2
Công nghệ epoxy hóa đồng thể Oxyran sử dụng xúc tác molypden naphtenat.
Sự có mặt của xúc tác molypden naphtenat hạn chế các phản ứng phụ, do vậy có thể
giảm tỷ lệ propylen sử dụng. Công nghệ Shell sử dụng xúc tác dị thể là các oxyt kim
loại (Mo. V. Ti) mang trên SiO
2
.
Phản ứng tỏa nhiệt mạnh, xảy ra ở nhiệt độ 100-130, áp suất 3.5MPa. Độ
chuyển hóa hydropeoxyt rất cao (> 97%) [1].
• Hydro hóa hydropeoxyt còn lại và sản phẩm phụ axetophenon thành phenyl-1
etanol:
C
6
H
5
-CO-CH
3
+ H
2
Huyền
Phản ứng xảy ra trong pha khí ở nhiệt độ 250, áp suất 0.2-0.3 MPa, với xúc tác axit
(10-15% trọng lượng mang trên TiO
2
hoặc Al
2
O
3
) [1].
b. Công nghệ
Công nghệ Oxyran sản xuất styren và protylen oxyt từ etylbenzen và propylen
được trình bày trong hình 3. Quá trình bao gồm các giai đoạn sau [1]:
-Oxy hóa: Etylbenzen được oxy hóa với không khí trong pha lỏng. Quá trình
được tiến hành trong các thiết bị phản ứng tháp sủi bọt rỗng đặt nối tiếp, nhiệt độ
trong các thiết bị phản ứng giảm dần, thời gian lưu trong các thiết bị khoảng 1 giờ.
Nhiệt phản ứng được tách bằng cách bay hơi một phần pha lỏng, sau đó được ngưng
tụ và hồi lưu. Sản phẩm thu được chứa 10 – 12% trọng lượng hydroperoxyt. Nồng độ
hydroperoxyt có thể được tăng lên 17% trong thiết bị bay hơi, etylbenzen thu hồi được
tuần hoàn lại vùng phản ứng.
-Epoxy hóa: Quá trình được tiến hành trong các thiết bị phản ứng đặt nối tiếp,
có các thiết bị trao đổi nhiệt trung gian để tách nhiệt phản ứng. Thời gian lưu khoảng
1
1
/
4
giờ. Propylen dư được thu hồi trong hai thiết bị tách propan và được hồi lưu lại
thiết bị epoxy hóa. Các sản phẩm oxygenate và etylbenzen chưa phản ứng được thu
hồi trong tháp tách thứ hai được chưng cất chân không để tách propylen oxyt và các
cấu tử nhẹ ở đỉnh tháp. Các cấu tử nhẹ như axetaldehit được tách bằng chưng cất đơn
giản, metyl format được tách bằng chưng cất trích ly với etylbenzen. Etylbenzen được
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 [5,6].
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
SVTH: Phạm Thị Ngọc Anh Trang 16
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh
Huyền
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" [5,6]:
- 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
Hình 4: Sơ đồ công nghệ Lumus UOP của Mỹ [5]
1. Lò gia nhiệt 5. TB tách styren
2. TB dehydro hóa đoạn nhiệt 6. TB tinh chế styren
3. TB tách khí 7. TB thu hồi etylbenzen
4. TB tách condensat 8. TB tách phân đoạn nhẹ
2.4. Quy trình sản xuất styren của GTC
Đây là công nghệ của công ty GTC Technology Toyo Engineering Corp, được
áp dụng để thu hồi styren trực tiếp từ nguyên liệu xăng nhiệt phân thô - sản phẩm dẫn
xuất của quy trình cracking hơi nước đối với naptha, dầu gazoin và khí thiên nhiên
styren.
Hình 5: Sơ đồ công nghệ của GTC sản xuất styren [6]
1,2, Thiết bị chưng cất 4, Thiết bị thu hồi dung môi
3, Thiết bị cất chiết 5, Thiết bị tinh chế
2.5. Quy trình sản xuất styren của công nghệ Badger (Mỹ)
Đây là quy trình sản xuất monomer styren (SM) bằng phương pháp tách hydro
của etylbenzen (EB). Nguyên liệu EB được sản xuất bằng phương pháp alkyl hóa
benzen với etylen. Sơ đồ công nghệ Badger sản xuất styren được trình bày ở hình 5:
Mô tả quy trình:
SVTH: Phạm Thị Ngọc Anh Trang 18
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh
Huyền
EB được tách hydro 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 chuyển 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, phần cất
benzen được hồi lưu lai bộ phân EB [6].
EB mới bay hơi và tuần hoàn được trộn với hơi quá nhiệt (1) và nạp vào hệ
phản ứng đoạn nhiệt nhiều bước (2) . Giữa các bước tách hydro, người ta tăng nhiệt
năng để tăng hiệu quả chuyển hóa EB đến mức độ thông thường là 60-75%. Nhiệt
năng có thể được tăng gián tiếp bằng các phương pháp thông thường, hoặc tăng trực
tiếp theo công nghệ gia nhiệt trực tiếp của Shell Oil [6].
Các dòng của thiết bị phản ứng được làm lạnh trong các thiết bị trao đổi nhiệt
(3) để thu hồi nhiệt thải và ngưng tụ hydrocacbon, hơi nước (4). Khí thải không ngưng
tụ được chủ yếu là hydro được nén (5), sau đó đưa và hệ thông hấp thụ để thu hồi các
vết hydrocacbon thơm (6). Sau khi thu hồi hydrocacbon, khí thải giàu hydro được sử
dụng làm nhiên liệu cho công đoạn chưng cất hydrocacbon ngưng tụ và styren thô
được đưa sang bộ phận chưng cất, còn phần ngưng tụ được giải hấp để loại bỏ các
hydrocacbon thơm và khí hòa tan (7). Phần ngưng sạch của quá trình được hồi lưu
H
6
C
6
H
9
CHCH
2
Sau đó chuyển hóa vinylclohexan thành etylbenzen và dehydro hóa etylbenzen
tạo thành styren ở 400, xúc tác Pt/Al
2
O
5
.
C
6
H
9
CH=CH
2
C
6
H
5
CH
2
CH
3
C
6
H=-77.26 Kj.g
-1
.mol
-1
Sau đó stilben tham gia phản ứng phân bố lại với etylen ở 500, xúc tác WO
3
:
C
6
H
5
CH=CHC
6
H
5
+ C
2
H
4
C
6
H
5
CH=CH
2
+ H
2
O
H=-15,99 Kj.g
-1
trình naphta hay dầu khí. Việc thu hồi styren được thực hiện dựa vào quá trình:
- Chưng cất tách với dimethylformamide hay demethylacetamide.
- Bằng phương pháp hấp phụ.
- Phương pháp tạo phức hay phương pháp tách màng.
- Tuy nhiên cho dến nay phương pháp này vẫn chưa có quy mô nào được khai
thác thương mại
3. SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT STYREN
3.1. So sánh công nghệ sản xuất styren
Công nghệ dehydro hóa đoạn nhiệt dễ xảy ra và dễ thực hiện hơn công nghệ
dehydro hoa đẳng nhiệt vì có dùng nhiều thiết bị nối tiếp nhau cho nên độ chuyển hóa
cao hơn đạt 60% đồng thời để tránh hiện tượng styren tạo thành bị cracking, mặt khác
do nó thực hiện ở áp suất thấp nên có thể dịch chuyển phản ứng theo hướng mong
muốn , tuy nhiên có nhược điểm là khi mà áp suất giảm theo chiều dày của lớp xúc tác
đòi hỏi thiết bị phản ứng phải làm bằng chất liệu đặc biệt( thiết bị xuyên tâm) cho nên
chi phí sẽ cao hơn. Còn công nghệ dehydro hoa đẳng nhiệt mặc dù không được sử
dụng nhiều vì quá trình này khó thực hiện do sử dụng thiết bị phản ứng loại ống chùm
SVTH: Phạm Thị Ngọc Anh Trang 21
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh
Huyền
với dòng trao đổi nhiệt tuần hoàn bên ngoài ống. nhưng nó có ưu điểm so với công
nghệ đoạn nhiệt là nhiệt độ nguyên liệu đầu thấp hơn, tỉ số hơi nước/ nguyên liệu nhỏ
hơn quá trình đọan nhiệt.
Dựa vào ưu nhược điểm của quá trình trên ta sẽ lựa chọn quá trình dehydro hóa
đoạn nhiệt dể sản xuất styren.
3.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Sơ đồ công nghệ dehydro hóa đoạn nhiệt sản xuất styren được trình bày trong
hình 6.
• Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nguyên liệu etylbenzen và etylbenzen tuần hoàn được bơm vào thiết bị bốc hơi
(1). Ở thiết bị bốc hơi, etylbenzen phân thành 2 pha: pha hơi và pha lỏng. Pha lỏng sẽ
thô khỏi etylbenzen phải được thực hiện trong các điều kiện sau:
- Số đĩa lớn ( 60 ÷ 70 đĩa ) và chỉ số hồi lưu cao ( >6 ).
- Thực hiện trong điều kiện chân không ( 7 ÷ 30 kPa ) để giảm nhiệt độ đáy
tháp xuống dưới 108 ºC và tăng độ bay hơi tương đối.
- Có mặt chất ức chế trùng hợp ( lưu huỳnh hoặc dinitrophenol ).
- Độ giảm áp trong các thiết bị ngưng tụ và trong các đĩa thấp.
+ Tinh chế styren để thu styren thương phẩm (8): tháp tinh chế styren khỏi các
vết của etylbenzen và hydrocacbon nặng đòi hỏi điều kiện mềm hơn: 20 đĩa, nhiệt độ
đỉnh tháp 50 ºC, đáy tháp 105 ºC, tương ứng với áp suất 10 và 20 kPa, có sử dụng
chất ức chế, styren thu được có độ sạch 99,7 ÷ 99,8%.
+ Thu hồi etylbenzen chưa phản ứng (9), tuần hoàn lại thiết bị dehydro hoá ( 60
đĩa ) quá trình thực hiện trong tháp chưng ở áp suất khí quyển với nhiệt độ đáy tháp
140 ºC.
+ Xử lý phân đoạn nhẹ (10): tách benzen và toluen trong tháp chưng ở áp suất khí
quyển, nhiệt độ đáy tháp 115 C ( 20 đĩa ), benzen được tuần hoàn lại thiết bị alkyl hoá.
Lưu huỳnh và nitrophenol được sử dụng làm chất ức chế trùng hợp trong quá
trình chưng cất styren, còn tert-butyl-4-catechol hoặc hydrioquinon được sử dụng làm
chất ức chế trùng hợp trong quá trình bảo quản styren.
Hình 6: Sản xuất styren bằng công nghệ dehydro hóa đoạn nhiệt [1]
1. TB bay hơi EB 6. Tháp tách Styren trong nước ngưng
2. Lò ống 7. Tháp tách EB (+Benzen+Toluen )
3. TBPƯ đoạn nhiệt 8.Tháp tinh chế styren
4. Nồi hơi tận dụng nhiệt 9. Tháp tách EB (+Benzen+Toluen )
5. TB phân ly 10. Tháp tách Benzen-Toluen
SVTH: Phạm Thị Ngọc Anh Trang 23
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh
Huyền
SVTH: Phạm Thị Ngọc Anh Trang 24
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh
Huyền
Quá trình còn có các phản ứng hydrodealkyl tạo sản phẩm phụ như benzen và
toluen:
Etylbenzen benzen + C
2
H
4
H
r
(620 ) = 101.50 kJ/mol
Etylbenzen + H
2
toluen + CH
4
H
r
(620 ) = -65.06 kJ/mol
Ngoài ra, các phản ứng phụ khác như phản ứng cracking với sự tạo thành cốc
và khí, phản ứng alkyl hóa styren thành metylstyren và chuyển hóa các sản phẩm phụ.
C
6
H
5
CH
2
CH
3
+ H
2
C
6
- Cung cấp nhiệt cho phản ứng ( đặc biệt khi quá trình thực hiện ở chế độ đoạn
SVTH: Phạm Thị Ngọc Anh Trang 25
Copyright: Tài liệu đại học ©