Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất xăng alkyl hóa xúc tác H2SO4

ra các tạp chất khác như hợp chất của Oxi, Nitơ, Lưu huỳnh cũng gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng của alkylat đồng thời làm tăng tiêu hao axít do đó tăng chi phí của quá trình. Chỉ số octan của sản phẩm khi dùng nguyên liệu là các olefin khác nhau và xúc tác là các axít khác nhau được cho trong bảng 3 Bảng 3. Trị số octan khi alkyl hoá với nguyên liệu khác nhau. Olefin RON MON HF H2SO4 HF H2SO4 Propylen 91 – 93 91 – 92 89 – 91 90 – 92 Buten - 1 90 – 91 97 – 98 88 – 89 93 – 94 Buten - 2 96 – 97 97 – 98 92 –93 93 – 94 isobuten 94 – 95 94 – 95 91 – 92 92 – 93 V. Sản phẩm của quá trình alkyl hoá. Alkylat thu được là hỗn hợp của nhiều cấu tử nhưng chủ yếu là các iso C8 trong đó 2,2,4 trimetylpentan là cấu tử chuẩn quan trọng nhất có trị số octan qui ước là 100. Tuỳ thuộc vào nguyên liệu sử dụng mà alkylat thu được có chất lượng và thành phần khác nhau. Sự phân bố các cấu tử trong alkylat đối với từng loại olefin nguyên liệu và từng loại axít được chỉ ra trong bảng 4 Bảng 4. Thành phần của alkylat ứng với mỗi loại olefin nguyên liệu khi dùng xúc tác H2SO4. Cấu tử trong alkylat Olefin nguyên liệu Propylen Iso buten Trans - 2 buten 1- buten Cis - 2 buten Iso amylen Nguyên liệu, % thể tích Olefin 15,9 15,8 16,7 14,9 14,8 16,2 Isobutan 77,0 80,5 80,3 78,9 78,6 81,3 C3 – C5 n-parafin 7,1 3,7 3,0 6,2 6,6 2,5 % các cấu tử trong alkylat khi dùng xúc tác H2SO4 Isopentan 3,79 10,01 4,16 4,66 25,27 28,22 2,3 dimetylbutan và metylpentan 4,24 5,21 4,58 4,44 5,35 6,44 2,4 dimetylpentan 20,75 3,85 2,37 2,61 2,60 2,15 2,3 dimetylpentan 50,36 2,57 1,38 1,45 1,65 1,55 2,2,4 trimetylpentan 4,43 28,67 30,64 30,49 16,53 17,49 2,2,3 và 2,2,4 trimetylpentan 3,70 23,11 41,55 39,08 14,71 14,61 2,2,5 trimetylhexan 0,87 4,88 1,88 1,77 12,43 9,7 C9 0,42 1,69 0,53 0,69 3,51 2,86 C10 5,23 2,49 0,67 0,56 5,43 5,15 C11 3,73 2,12 0,66 0,65 1,94 1,69 C12 0,44 5,60 2,55 2,49 3,09 2,37 Cặn 0,32 0,28 - 0,08 0,74 0,44 Bảng 5. Thành phần của alkylat ứng với từng loại olefin nguyên liệu khi dùng xúc tác HF. Cấu tử trong alkylat Olefin nguyên liệu Propylen Iso buten 1- buten Cis-2-buten Iso amylen Isopentan 4,1 5,43 2,67 2,21 2,52 2,2dimetylbutan 0,0 0,05 0,02 0,0 0,11 2,3dimetylbutan 2,31 2,02 1,07 0,52 0,48 2 metylpentan 0,99 0,86 0,48 0,52 0,48 3 metylpentan 0,21 0,23 0,15 0,15 0,15 2,2dimetylpentan 0,02 0,0 0,0 1,59 1,58 2,4dimetylpentan 14,78 2,39 1,6 0,0 0,0 2 metylhexan 0,2 0,13 0,14 0,17 0,2 2,3dimetylpentan 36,7 1,18 0,8 0,83 0,84 3 metylhexan 0,66 0,13 0,2 0,17 0,2 2,2,4trimetylpentan 18,06 50,12 39,67 49,03 48,6 2,5dimetylhexan 0,8 3,26 4,23 2,87 2,91 2,4dimetylhexan 0,88 3,56 6,88 3,53 3,52 2,2,3trimetylpentan 0,3 1,07 1,26 1,27 1,41 2,3,4trimetylpentan 4,6 10,68 13,33 18,39 18,08 2,3,3trimetylpentan 3,07 9,34 11,37 12,47 12,38 2,3dimetylhexan 0,05 1,78 7,59 2,5 2,41 2 metylheptan 0,01 0,0 0,2 0,0 0,0 3.4dimetylhexan 0,03 0,21 1,07 0,27 0,24 3 metylheptan 0,01 0,0 1,07 0,0 0,0 2,2,5trimetylhexan 0,23 1,31 0,4 0,17 0,24 Cặn 11,95 6,25 6,88 2,66 3,09 PHầN III Cơ sở hoá học của quá trình alkyl hoá. Cơ chế phản ứng chính. Phản ứng chính là quá trình kết hợp của isobutan với Olefin C3 á C5. Phản ứng này xảy ra theo cơ chế chuỗi cacbocation. Trình tự phản ứng diễn ra như sau. Đầu tiên một proton sẽ cộng vào phân tử olefin để tạo ra t-butyl cation. HX có thể là HF hay H2SO4. Trong trường hợp là H2SO4 sẽ tạo thành alkylsulfat. Propen có xu hướng tạo ra alkylsulfat nhiều hơn và bền hơn so với C4 và C5. Với 1-buten hoặc 2-buten cacbocation tạo thành sẽ đồng phân hoá tạo ra t-butyl cation ổn định hơn. T-butyl cation sinh ra ở trên phản ứng với môt phân tử olefin tạo ra C8 cation tương ứng. Những C8 cation này tiếp tục đồng phân hoá chuyển nhóm metyl và chuyển hydride để tạo ra các cation bền hơn. Sau đó C8 cation nhanh chóng phản ứng chuyển hydride với isobutan để tạo ra iso C8 và trả lại một t-butyl cation. Những phản ứng phụ. a. Phản ứng polyme hoá của olefin. Polyme hoá là sự kết hợp của một hay nhiều olefin với C8 cation để tạo thành cacbocation nặng hơn như C12 cation, C16 cation. Các cation này cũng thực hiện quá trình chuyển hydride tạo ra những phân tử parafin lớn hơn. Sự có mặt của các phân tử này sẽ làm giảm trị số octan, làm tăng nhiêt độ sôi T90 và nhiệt độ sôi cuối của alkylat. Mặt khác một số cacbocation nặng như C12 cation, C16 cation có xu hướng bị giữ lại trong pha axít dưới dạng alkylsulfat dẫn đến tình trạng dầu hoà tan trong axít làm tăng tiêu thụ axít. b. Phản ứng phân bố lại (Disproportionation). Hai phân tử alkylat tương tác với nhau tạo ra một phân tử isoparafin có khối lượng phân tử thấp hơn và một isoparafin có khối lượng phân tử cao hơn. Những dữ liệu thực tế đã cho thấy rằng phản ứng phân bố lại diễn ra khi isoparafin tiếp xúc với axít trong điều kiện không có olefin. Nhờ có các phản ứng này ta có thể giải thích sự tạo thành của isopentan, isohexan, isoheptan có mặt trong alkylat. Phản ứng cracking. Những cation lớn có thể bị bẻ mạch tạo ra một cation mới và một olefin nhỏ hơn. Olefin và cacbocation mới tạo thành sẽ tiếp tục tham gia vào các phản ứng ở trên tạo ra các isoparafin tương ứng. d. Phản ứng đime hoá của các olefin. Phản ứng này tạo ra một lượng lớn cation 2,2,4 TMP+ trong quá trình alkyl hoá bằng HF Cacbocation này sau đó thực hiện phản ứng chuyển hydride với isobutan để tạo ra 2,2,4 TMP. e. Sự tạo thành este. Trong sản phẩm của quá trình alkyl hoá thường có chứa một lượng nhỏ các hợp chất của F và sulphua tuỳ theo loại xúc tác sử dụng. Các hợp chất này được tạo thành do tác dụng của axít với olefin. PHầN Iv Các thông số công nghệ của quá trình alkyl hoá Có năm thông số quan trọng tác động lên chất lượng sản phẩm và giá thành hoạt động của quá trình alkyl hoá. Những thông số đó là: Nồng độ isobutan trong vùng phản ứng (tỉ lệ I/O). Tốc độ thể tích của olefin. Nhiệt độ. Nồng độ axít. Khuấy trộn. 1. Nồng độ isobutan trong vùng phản ứng (tỉ lệ I/O). Do khả năng hoà tan của isobutan trong pha H2SO4 là rất nhỏ nên để thúc đẩy phản ứng alkyl hoá xảy ra theo chiều hướng mong muốn cần phải giữ nồng độ isobutan cao trong vùng phản ứng. Nồng độ isobutan hay tỉ lệ isobutan/olefin trong vùng phản ứng thấp sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình polyme hoá của olefin do đó làm giảm chất lượng của alkylat. Mặt khác phản ứng polyme hoá còn làm tăng tốc độ tạo thành dầu hoà tan trong axít do đó làm tăng mức độ tiêu thụ axít. Thông thường trong công nghiệp tỉ lệ I/O đượcgiữ từ 5/1 đến 10/1. Khi phân tích dòng sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng người ta thấy rằng chỉ số octan của alkylat tỷ lệ thuận với nồng độ isobutan trong dòng sản phẩm đó. Do vậy hàm lượng isobutan khi đó được dùng để đánh giá chất lượng alkylat. Sự phụ thuộc giữa trị số octan của alkylat và nồng độ isobutan trong dòng sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng được xác định theo bảng 6 thông qua chỉ số F, F được tính theo phương trình của Smith và Pinkerton như sau: Trong đó: CIs - %V của isobutan trong alkylat. I/O- Tỉ lệ Isobutan/Olefin. (V.S)0- Tốc độ nạp liệu riêng của Olefin. Bảng 6 Trị số octan theo ron của alkylat phụ thuộc vào nguyên liệu. Tác nhân alkyl hoá F = 4 F = 10 F = 20 F = 40 F = 200 Propylen 88 88,8 89,6 90,3 92 Penten 89,6 90,7 91,6 92,5 94,4 Butylen 94,2 94,8 95,9 95,8 97 2. Tốc độ thể tích của Olefin. Tốc độ thể tích của olefin được định nghĩa là thể tích của olefin bơm vào trên thể tích trung bình của axít sulfuric trong thiết bị phản ứng trong một giờ. Thông thường giá trị này vào khoảng 0,25/h á 0,5/h. Tốc độ thể tích olefin cao làm tăng tiêu hao axít, tăng nhiệt độ của thiết bị phản ứng tạo điều kiện cho các phản ứng phụ như polime hoá làm xấu đi chất lượng sản phẩm. Hơn nữa nhiệt độ phản ứng tăng còn gây ra nhiều khó khăn trong việc làm mát cũng như điều khiển thiết bị. Do vậy tốc độ thể tích của olefin nên giữ ở mức thấp. 3. Nhiệt độ. Nhiệt độ có ảnh hưởng rất phức tạp lên quá trình alkyl hoá và là một thông số rất quan trọng của quá trình. Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt của các tác nhân giảm xuống làm tăng khả năng phân tán của isobutan vào trong axít. Nhưng khi nhiệt độ tăng các phản ứng phụ như polyme hoá, oligome hoá và oxi hoá cũng tăng rất nhanh làm loãng axít, tăng tiêu hao axít, làm giảm chất lượng của alkylat. Khi nhiệt độ hạ thấp đến một giới hạn nhất định sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình alkyl hoá, làm tăng độ chọn lọc, giảm tiêu hao xúc tác, làm tăng hiệu suất cũng như chất lượng của alkylat. Khi nhiệt độ giảm xuống quá thấp nhỏ hơn 20C độ nhớt của H2SO4 tăng lên rất nhanh gây khó khăn cho quá trình khuấy trộn và gây ảnh hưởng lớn tới quá trình lắng axít. Trong công nghiệp tuỳ thuộc vào loại xúc tác người ta tiến hành alkyl hoá ở những nhiệt độ khác nhau. + Khi dùng H2SO4 thường tiến hành ở nhiệt độ khoảng 4 á 100C + Khi dùng HF thường tiến hành ở nhiệt độ khoảng 16 á 400C + Khi dùng xúc tác rắn phản ứng tiến hành ở nhiệt độ cao hơn 50 á 900C. 4. Nồng độ axít. Nồng độ axít là một thông số rất quan trọng trong quá trình alkyl hoá. Thông thường khi alkyl hoá với H2SO4 người ta thường dùng nồng độ từ 90 á 98,5% còn khi alkyl hoá bằng HF người ta thường dùng với nồng độ lớn hơn 87%. Khi nồng độ axít nhỏ độ chọn lọc của quá trình giảm, các phản ứng phụ như polyme hoá tăng và tiêu hao axít tăng. Đặc biệt khi nồng độ H2SO4 nhỏ hơn 85% hoạt tính xúc tác sẽ giảm rất mạnh, sản phẩm của quá trình polyme hoá sinh ra nhiều và hoà tan làm nồng độ axít tiếp tục giảm nhanh hiện tượng này được gọi là “acid run away”. Khi xảy ra hiện tượng “acid run away” nồng độ axít trong thiết bị phản ứng sẽ giảm rất nhanh và rất khó điều chỉnh thiết bị. Mặt khác khi nồng độ axít quá cao sẽ gây oxi hoá các hydocacbon làm xấu đi chất lương sản phẩm 5. Khuấy trộn. Trong qúa trình alkyl hoá xúc tác lỏng, mức độ khuấy trộn có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình và chất lượng sản phẩm. Khi thực hiện quá trình alkyl hoá để phản ứng diễn ra tốt thì pha hydrocacbon và pha axít phải phân tán tốt vào nhau để tạo điều kiện tiếp xúc cho phản ứng xảy ra. Đặc biệt với phản ứng alkyl hoá dùng xúc tác H2SO4, do xúc tác và isobutan không tan lẫn vào nhau nên việc khuấy trộn là rất quan trọng. Khi khuấy trộn tốt hydrocacbon và axít sẽ tạo thành huyền phù tăng cường tiếp xúc giữa hai pha làm tăng độ chọn lọc và nâng cao chất lượng sản phẩm. Để đảm bảo tạo ra huyền phù tốt cần phải điều chỉnh lượng axít đưa vào trong thiết bị. Tỷ lệ giữa axít/hydrocacbon trong thiết bị nếu nhỏ hơn 40% sẽ làm tăng lượng axít tiêu thụ đồng thời làm giảm trị số octan của sản phẩm. Nếu tỷ lệ này lớn hơn 65% sẽ làm giảm thời gian lưu của hydrocacbon trong thiết bị và nó sẽ gây hiệu ứng tương tự như trường hợp vận tốc thể tích olefin quá cao. 6. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình alkyl hoá. Những yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình alkyl hoá với mức độ rất khác nhau. Chúng bao gồm những chất pha loãng, lượng nước trong axít và tạp chất trong nguyên liệu. a. Những chất pha loãng. Những chất pha loãng tiêu biểu là propan, n-butan, n-pentan. Những chất này không tham gia phản ứng nhưng chiếm thể tích thiết bị phản ứng làm loãng nồng độ của isobutan trong thiết bị phản ứng. Làm giảm chất lượng của alkylat. b. Nước trong axít. Lượng nước chứa trong axít thường vào khoảng 3 á 5%. Lượng nước này chủ yếu do các dòng hydrocacbon mang vào trong quá trình phản ứng. Nước có trong axít gây giảm nồng độ và hoạt tính xúc tác do đó làm giảm chất lượng alkylat. Để hạn chế lượng nước các quá trình alkyl hoá đều có thiết bị tách nước cho nguyên liệu trước khi đưa vào thiết bị phản ứng. c. Dầu hoà tan trong axít. Do các phản ứng polyme hoá, những phân tử hydrocacbon mạch dài tạo thành và tan trong axít làm loãng nồng độ axít và làm giảm chất lượng sản phẩm. d. Tạp chất trong nguyên liệu: Một số tạp chất có trong nguyên liệu tuy ít gây ảnh hưởng đến chất lượng của alkylat nhưng làm tăng lượng axít tiêu thụ cho quá trình. Phần v : công nghệ sản xuất xăng alkyl hoá Trong thực tế có khá nhiều công nghệ alkyl hoá. Sau đây, ta chỉ xét đến một số công nghệ quan trọng nhất. *Với xúc tác HF ta có các công nghệ sau: - Công nghệ của UOP. - Công nghệ của Phillips. *Với xúc tác là H2SO4 có các công nghệ sau: - Công nghệ của Stratco. - Công nghệ của Exxon. *Với xúc tác rắn có các công nghệ sau đang được nghiên cứu ứng dụng: - Công nghệ của UOP Theo số liệu thống kê STRATCO là hãng đứng đầu trong sản xuất Alkylat. Tổng sản lượng trong một ngày là 600000 (thùng) chiếm gần 30% tổng sản lượng Alkylat trên toàn thế giới Trong lĩnh vữc sản xuất alkylat sử dụng xúc tác H2SO4 lỏng, Exxon và STRATCO là hai hãng đứng đầu. Về công nghệ, điểm khác biệt quan trọng nhất giữa hai hãng này là thiết bị phản ứng và phương pháp làm lạnh. Exxon sử dụng thiết bị phản ứng loại hình trụ nằm ngang có chia nhiều ngăn và làm lạnh tự động bằng cách bay hơi trực tiếp một phần isobutan ngay trong mỗi buồng phản ứng. STRATCO sử dụng loại thiết bị dạng trụ nằm ngang thường dùng năm thiết bị mắc nối tiếp nhau và làm lạnh gián tiếp bằng cách trao đổi nhiệt qua chùm ống. Hai công nghệ trên hiện đang được phát triển và song song tồn tại trên thị trường. Mỗi loại công nghệ đều có ưu, nhược điểm riêng. Thông thường có một mối quan hệ rất mật thiết giữa cơ sở hoá học và các thông số công nghệ đến cấu tạo thiết bị phản ứng cũng như sơ đồ công nghệ. Do đó trước khi chế tạo thiết bị phản ứng nhà chế tạo cần phải cân nhắc rất kỹ lưỡng hoá học quá trình cũng như các yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới quá trình nhằm tạo điều kiện tối ưu nhất cho quá trình phản ứng. Ta thấy rằng alkyl hoá là quá trình phản ứng nối tiếp A – B – C trong đó B là sản phẩm chính (isoparafin C8) còn C là các sản phẩm phụ (C12 á C20). Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm cũng như hiệu suất của quá trình cần tạo ra thời gian lưu thích hợp và thật đồng đều với mọi cấu tử. Do đặc tính của xúc tác H2SO4 rất ít hoà tan isobutan vì vậy, muốn phản ứng tiến hành thuận lợi cần phải khuấy trộn mạnh để phân tán tốt isobutan vào pha axít. Các công nghệ alkyl hoá bằng xúc tác lỏng hiện nay đều sử dụng thiết bị loại thùng có khuấy. Nhưng với loại thiết bị này thời gian lưu rất không đồng đều. Để giải quyết vấn đề này người ta mắc nối tiếp nhiều thiết bị với nhau. Công nghệ của STRATCO sử dụng 5 thiết bị nối tiếp nằm ngang còn công nghệ của Exxon sử dụng thiết bị phản ứng nhiều bậc loại thùng nằm ngang, bên trong thùng chia làm năm khoang nối tiếp và trong mỗi khoang đều đặt cánh khuấy. Khi lắp nhiều thiết bị dạng thùng có khuấy nối tiếp với nhau, thời gian lưu trong các thiết bị gần với thời gian lưu trong mô hình đẩy lý tưởng. Theo lý thuyết, số lượng thiết bị thùng có khuấy mắc nối tiếp càng lớn thì thời gian lưu càng đồng đều nhưng trong thực tế sản xuất người ta thường dùng 5 thiết bị mắc nối tiếp. I. Lựa chọn công nghệ. Hiện nay trên thị trường tồn tại song song hai công nghệ đó là công nghệ của STRATCO và công nghệ của Exxon. Hai công nghệ đều có ưu nhược điểm nhất định bảng 7 chỉ ra những ưu, nhược điểm nổi bật của từng công nghệ. Bảng 7. Ưu nhược điểm của hai công nghệ Exxon và STRATCO Công nghệ của Exxon Công nghệ của STRATCO Ưu điểm của loại thiết bị này là: -Nhỏ gọn, tiêu tốn ít năng lượng, ít tốn kém trong việc đầu tư lắp đặt. -Thiết bị không phải chịu áp nên không cần vật liệu quá đắt tiền. Ưu điểm của công nghệ này là: -Khả năng khuấy trộn rất mạnh, tốc độ tuần hoàn cao làm tăng khả năng tiếp xúc pha, hạn chế các điểm chết và làm nhiệt độ đồng đều trong toàn bộ thiết bị. -Dòng axít và hydrocabon đi ngược chiều nhau do đó chất lượng alkylat tạo ra đồng đều trong các thiết bị. -Trao đổi nhiệt gián tiếp bằng ống chùm do vậy dễ điều chỉnh nhiệt độ trong thiết bị phản ứng. Nhược điểm: -Do isobutan được đưa vào ngay từ khoang đầu và bị bay hơi một phần trong mỗi khoang để tách nhiệt của phản ứng nên nồng độ isobutan sẽ giảm theo từng bậc. Mặt khác lượng axít cũng được đưa vào ngay từ đầu nên nồng độ cũng giảm dần theo từng bậc của vì vậy nồng độ alkylat cũng giảm dần theo từng bậc -Trong mỗi khoang do cánh khuấy công suất nhỏ đặt thẳng đứng nên có thể có vùng chết nơi xảy ra các phản ứng phụ như polyme hoá, oxy hoá làm xấu đi chất lượng alkylat. Hơn nữa trong các vùng này rất dễ bị lắng H2SO4 ở phía dưới. Nhược điểm: -Thiết bị khá phức tạp, số lượng thiết bị nhiều hơn nên tốn kém trong việc lắp đặt cũng như tốn kém vật liệu chế tạo. Theo số liệu thống kê từ năm 1991 – 2001 khoảng 90% các nhà máy alkyl hoá mới được xây dựng sử dụng công nghệ của STRATCO .Qua những phân tích ở trên em chọn công nghệ của hãng STRATCO cho phân xưởng alkyl hoá. II. Thuyết minh sơ đồ công nghệ. Olefin nguyên liệu được bơm qua trao đổi nhiệt với dòng alkylat. Lúc này nhiệt độ của olefin được hạ xuống khoảng 15,60C sau đó dòng olefin này được chia làm năm phần rồi đưa vào năm thiết bị phản ứng. Dòng isobutan nguyên liệu do có chứa nhiều n-butan nên cho qua tháp tách n-butan. Phần isobutan thu được từ đỉnh tháp được đưa qua trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm từ khu phản ứng để hạ nhiệt độ xuống khoảng 100C sau đó trộn với dòng sản phẩm từ đáy tháp tách propan rồi đi vào thiết bị phản ứng thứ nhất. Sau khi phản ứng toàn bộ lương hydrocacbon và axít được đưa sang thiết bị phản ứng Thứ hai. Hỗn hợp hydrocacbon và axít từ thiết bị phản ứng thứ hai đi đến thiết bị lắng thứ nhất. Pha axít lắng tách ra ở bên dưới một phần thải đi, phần còn lại trộn với một lượng axít tương ứng từ thiết bị lắng thứ hai. Phần hydrocacbon đi từ phía trên thiết bị lắng thứ nhất sẽ vào thiết bị phản ứng thứ ba và tiếp tục quá trình như trên. Lượng hydrocacbon thu được phía trên thiết bị lắng tách thứ ba được chia làm năm phần và đi qua van giảm áp. Khi qua van giảm áp toàn bộ lượng propan và một phần isobutan bị bay hơi hạ nhiệt độ hỗn hợp xuống khoảng 00C. Hỗn hợp lỏng hơi được đưa vào trong chùm ống để tách nhiệt phản ứng. Trong quá trình trao đổi nhiệt một lượng isobutan tiếp tục được bay hơi để giữ cho nhiệt độ trong thiết bị phản ứng khoảng 70C. Sau đó các dòng sản phẩm tập trung lại qua trao đổi nhiệt tiếp với dòng isobutan nguyên liệu và đi đến thùng phân tách. áp suất trong thùng vào khoảng 20 psi, áp suất này được điều chỉnh bằng van ở phía hút của máy nén. Phần hơi tách ra đi vào máy nén và được nén tới áp suất 105 psi. Hỗn hợp từ máy nén được làm lạnh bằng nước rồi đưa đến thùng tiết kiệm. Thùng này làm việc ở áp suất giứa đầu hút và đầu ra của máy nén nhằm tiết kiệm năng lượng cho máy nén. Phần hơi từ thùng tiết kiệm được đưa trở lại máy nén phần lỏng chia làm hai, môt phần trở lại thiết bị phản ứng, một phần đi qua thiết bị rửa kiềm, rửa nước rồi đi tách propan. Phần sản phẩm lỏng từ đáy thùng phân tách cho qua trao đổi nhiệt với dòng olefin nguyên liệu rồi qua thiết bị rửa kiềm, rửa nước sau đó đi vào tháp tách isobutan và tháp tách n-butan. Sản phẩm alkylat thu đựơc ở đáy tháp tách n-butan được bơm qua trao đổi nhiệt với dòng vào thiết bị tách isobutan rồi được đưa vào téc chứa. Có thể chia sơ đồ sản xuất alkylat xúc tác H2SO4 lỏng thành hai khu vực như sau: - Khu vực phản ứng - Xử lý và phân tách sản phẩm. A. Khu vực phản ứng. Gồm các thiết bị phản ứng và thiết bị lằng tách huyền phù. Công nghệ của STRATCO dùng năm thiết bị phản ứng riêng biệt đặt nối tiếp và ba thùng lắng. Điểm nổi trội trong cách bố trí thiết bị như trên hình II-20 là quá trình chuyển động ngược chiều giữa pha axít và hydrocacbon. Axít mới được thêm vào từ thiết bị số năm tham gia phản ứng rồi chuyển sang thiết bị số 4, 3, 2 và cuối cùng được thải ra ở thiết bị số một. Do đó nồng độ axít cao nhất tại thiết bị số năm rồi giảm dần theo đến thiết bị số một. Chiều tăng của nồng độ axít trùng với chiều tăng của lượng alkylat tạo thành và chiều giảm của nồng độ isobutan trong các thiết bị phản ứng, điều này giúp cho alkylat có chất lượng đồng đều trong các thiết bị phản ứng. Mô tả hoạt động. Olefin nguyên liệu được chia làm năm phần đều nhau đi vào từng thiết bị. Toàn bộ lượng isobutan được cho ngay vào từ thiết bị thứ nhất cùng với axít ở phía đầu hút của cánh khuấy. Sau khi đi qua cánh khuấy do được khuấy trộn mạnh nên hỗn hợp RH và axít tạo thành huyền phù. Huyền phù này được tuần hoàn với tốc độ cao qua ống tuần hoàn rồi qua trao đổi nhiệt với chùm ống. Nhiệt độ trong thiết bị phản ứng được khống chế trong khoảng khoảng 4 á 70C, áp suất trong thiết bị phản ứng khoảng 60 psi. Do lượng isobutan cho vào thiết bị phản ứng lớn hơn rất nhiều so với nồng độ Olefin (10) lần nên lượng olefin cho vào thiết bị phản ứng thứ nhất đã phản ứng hoàn toàn. Huyền phù ở thiết bị số một được chuyển sang thiết bị phản ứng thứ hai. Tại đây quá trình lại tiếp tục diễn ra như trên và lượng olefin vẫn tiếp tục phản ứng hết. Huyền phù từ thiết bị phản ứng số hai được đưa lên thiết bị lắng số 9. Tại đây pha axít lắng xuống phía dưới và được tách ra. Một phần axit đã sử dụng bị thải đi, phần axít còn lại được bổ sung thêm một lượng axít tương ứng có nồng độ cao hơn từ thiết bị lắng số 10 sau đó quay trở lại thiết bị phản ứng thứ nhất. Phần hydrocacbon được đưa sang thiết bị phản ứng thứ ba cùng với lượng axít từ thiết bị lắng số 10. Tại đây lượng olefin bơm vào tiếp tục phản ứng hết, huyền phù tạo thành được chuyển sang thiết bị phản ứng thứ tư. Huyền phù tạo ra trong thiết bị phản ứng thứ tư được đưa lên thiết bị lắng số 10. pha axít tách ra một phần chuyển sang bổ sung cho lượng axít thải đi trong thiết bị lắng số 9. Phần axít còn lại được bổ sung thêm lượng axít tương ứng từ thiết bị lắng số 11 sau đó lại quay về thiết bị phản ứng thứ ba. Hydrocacbon sau khi lắng tách axít trong thiết bị lắng số 10 được chuyển sang thiết bị phản ứng thứ năm cùng với lượng axít mới có nồng độ cao. Sau khi thực hiện phản ứng trong thiết bị thứ năm huyền phù tạo thành được chuyển lên thiết bị lắng số 11. Một phần axít tách ra được đưa sang bổ sung cho lượng axít mất đi tại thiết bị lắng số 10. Phần còn lại được trộn với lượng axít mới tương ứng rồi quay trở lại thiết bị phản ứng thứ năm. Phần hydrocacbon lúc này chứa chủ yếu là alkylat và isobutan được chia làm năm phần để làm mát cho năm thiết bị. Sau khi đi qua van giảm áp toàn bộ lượng propan và một phần isobutan bay hơi làm cho nhiệt độ hỗn hợp hạ xuống khoảng 00C. Hỗn hợp chuyển động trong ống chùm, thu nhiệt giữ cho nhiệt độ trong thiết bị phản ứng khoảng 70C. B. Khu vực xử lý và phân tách sản phẩm. Khu vực này bao gồm máy nén, các thiết bị rửa nước, rửa kiềm, tháp tách propan, tháp tách isobutan, tháp tách n-butan. - Khu vực tách propan. Sơ đồ khu vực tách propan Hỗn hợp hơi hydrocacbon và alkylat đi từ khu vực phản ứng vào thùng phân tách. áp suất trong thùng quyết định nhiệt độ của khối thiết bị phản ứng và được điều chỉnh nhờ van phía đầu hút của máy nén. áp suất trong thùng được đặt ở 20 psi, nhiệt độ trong thùng là 00C. Phần hơi gồm isobutan và propan đi vào ống hút của máy nén và được nén tới khoảng 105 psi, nhiệt độ lúc này vào khoảng 600C. Phần này tiếp tục được làm lạnh rồi đưa vào thùng tiết kiệm, áp suất thùng tiết kiệm nằm ở giữa áp suất đầu vào và đầu ra của máy nén. Phần hơi hydrocacbon quay trở lại máy nén, phần lỏng tách ra làm hai đường một đường quay về trộn với sản phẩm đáy của tháp tách propan rồi đưa vào thiết bị phản ứng. Phần còn lại đi qua các thiết bị rửa kiềm, rửa nước để tách nốt một lượng nhỏ axít bị cuốn theo rồi trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm đáy sau đó đưa vào tháp tách propan. Propan thu đựơc trên đỉnh tháp còn sản phẩm đáy chủ yếu là isobutan cho tuần hoàn lại thiết bị phản ứng. Thiết bị rửa kiềm và rửa nước. Hỗn hợp ngưng tụ từ máy nén kết hợp với dòng kiềm loãng nồng độ 10% rồi đi qua thiết bị trộn. Khi qua thiết bị trộn sẽ tạo thành các hạt kích thước cỡ 300 á 400 micromet. Nhờ vậy hai pha sẽ được trộn kỹ vào nhau do đó làm tăng hiệu quả trung hoà. Hỗn hợp từ thiết bị trộn được đưa vào thùng rửa kiềm tại đây hai pha hydrocacbon và kiềm phân tách khỏi nhau nhờ trọng lực. Quá trình phân tách diễn ra trong khoảng 30 Phút. Sau khi qua thiết bị rửa kiềm toàn bộ lượng axít, alkylsufat và lượng SO2 sinh ra trong quá trình phản ứng đã được trung hoà. Hỗn hợp hydrocacbon tiếp tục được trộn với nước rồi qua thiết bị lọc để tách phần kiềm bị lẫn theo sau đó đi vào tháp tách propan. - Khu vực phân tách isobutan và n-butan Sơ đồ khu vực phân tách isobutan và n-butan. Hỗn hợp sản phẩm đi từ thùng điều chỉnh sau khi trao đổi nhiệt với dòng olefin nguyên liệu được đưa tới hệ thống rửa nước và rửa kiềm để tách nốt lượng axít bám theo tránh ăn mòn cho các thiết bị xử lý phía sau. Dòng hỗn hợp sau khi tách hết các hợp chất gây ăn mòn được nâng nhiệt độ lên nhờ trao đổi nhiệt với dòng alkylat sản phẩm rồi đi vào tháp tách isobutan cùng với hỗn hợp isobutan nguyên liệu. Isobutan thu được trên đỉnh tháp được đưa tới thiết bị phản ứng. Hỗn hợp alkylat và n-butan thu được ở dưới đáy tháp được bơm sang tháp tác