انجام پایان نامه

درخواست همکاری انجام پایان نامه  بانک مقالات رایگان انجام پایان نامه

سفارش پایان نامه

|

انجام پایان نامه ارشد

 پایان نامه 

پایان نامه‏ مدیریت

انجام پایان نامه‏ ارشد مدیریت

تهيه و توليد MTBE
1ـ روش توليد صنعتي MTBE به روش واكنش در فاز مايع بين ايزوبوتن و متانول
چكيده:
در مقاله حاضر متيل ترشري بوتيل اتر (ام. تي. بي. يي) از واكنش ميان متانول و ايزوبوتيلن موجود در 1 برش مخلوط ايزوبوتيلن و 1 بوتن (داراي 45 تا 47 درصد جرمي ايزوبوتيلن, مشابه خوراكهاي حاصل از واحدها كراكينگ با بخار آب) بر روي كاتاليست رزين تبادل يوني اسيدي امبراليست 15 در فاز مايع تهيه شده است.
يك سيستم آزمايشگاهي (Bench Scale) مناسب, جهت انجام واكنش, ابداع و نصب گرديده كه قادر به توليد تقريباً 5 كيلوگرم در روز (ام. تي. بي. يي) مي‌باشد.
راكتور مورد استفاده در اين سيستم يك راكتور لوله‌اي با بستر آكنده و جريان رو به پايين به حجم 220 ميلي‌ليتر بوده كه حدود 100 ميلي‌ليتر از آن به بستر كاتاليز اختصاص داده شده و به خاطر گرمازا بودن واكنش, دماي جداره راكتور در اين قسمت توسط آب گردشي كنترل گرديده است آزمايشها به صورت مداوم و در شرايط حرارتي غير ايزوترمال ـ غير آدياباتيك انجام گرفته و محدوده شرايط عملياتي موردنظر صنعت را در برمي‌گيرد.
به منظور آناليز محصول مايع و گاز, روش مناسبي با استفاده از گاز كروماتوگراف بكار برده شده و دقت مطلوب به اين روش توسط نمونه‌هاي پيش ساخته تاييد گرديده است. در اين سيستم عوامل موثر و واكنش نظر دماي خوراك, دماي آب گردشي در جداره راكتور, نسبت مولي تركيب‌شوندگان و سرعت عبور خوراك به ترتيب در محدوده‌هاي 30 تا 80 درجه سانتيگراد, 30 تا 70 درجه سانتيگراد, 1 تا 2/1 و 1 تا 10 طي شصت آزمايش, مورد بررسي قرار گرفته و ميزان تبديل بيش از 90 درصد (مشابه ميزان تبديل در راكتور اول واحدهاي صنعتي) حاصل شده است.
مقدمه
واكنش اتري كردن كاتاليستي اولفينها با الكلها, اولين بار در سال 1907 توسط ريچلر  كشف شد و 23 سال بعد آلدرين  به بالا بودن اكتان اترهاي حاصله خصوصاً ام. تي. بي. يي پي برد.(1) ليكن تا دهه هفتاد ميلادي كه اثرات سوء استفاده از بنزين سرب‌دار براي اولين بار مورد ترديد قرار گرفت, كاربردي پيدا نكرد.
توليد صنعتي ام. تي. بي. ئي در دهه هفتاد ميلادي با تاسيس اولين واحدها توسط شركتهاي آنتيك  ايتاليا (1973), هولز  آلمان و آركو  آمريكا (1978) شروع شد.(1) اين ماده در دهه هشتاد ميلادي خصوصاً در نيمه دوم آن سريعترين رشد توليد را بين محصولات پتروشيمي داشته به طوري كه ميزان رشد متوسط آن در چهار سال منتهي به سال 90, در حدود 30 درصد بوده است. توليد جهاني آن در سال 1990 به ميزان 9 ميليون تن در سال بوده و پيش‌بيني مي‌شود كه با ميزان رشد متوسط ساليانه حداقل 15 درصد در دهه نود تا سال 2000, به 30 ميليون تن در سال برسد و اين ميزان, حداقل رشد توليد آن خواهد بود.(2)
تا سال 89 مجموعاً 54 واحد توليد ام. تي. بي. ئي. در دنيا فعال بوده(3) و هم‌اكنون طرحهاي گوناگوني براي توليد ام. تي. بي. ئي. در جهان در دست احداث و راه‌اندازي مي‌باشد. مجموع ظرفيتهاي مجتمعهاي در دست اجرا حدوداً 150000 بشكه در روز مي‌باشد. بسياري از تحليلگران معتقدند كه حتي با وجود اين طرحها, توازن ميان عرضه و تقاضا در بازا جهاني ام. تي. بي. ئي تا قبل از سال 1995 برقرار نخواهد شد.(4) از دلايل اصلي رشد توليد اين ماده پس از سال 1980 كاهش قيمت متانول و توجه بيشتر به امر مبارزه با آلودگيهاي ناشي از انتشار گازهاي خروجي اگزوز اتومبيل‌ها بوده است.
شيمي واكنش
ام. تي. بي. ئي از واكنش ميان متانول و ايزوبوتيلن موجود در برشهاي چهار كربنه در حضور يك كاتاليست اسيدي توليد مي‌گردد. واكنش توليد آن به صورت زير است:
 
متيل ترشري بوتيل اتر
اين واكنش برگشت‌پذير و گرمازا بوده و در فاز مايع در حضور يك رزين تبادل يوني به عنوان كاتاليست و در محدوده شرايط زير انجام مي‌گردد(5).
درجه حرارت: كمتر از 90 (30 تا 90) درجه سانتيگراد
نسبت مولي متانول به ايزوبوتيلن: 1 تا 2/1.
سرعت عبور خوراك: 1 تا 10
رزينهاي تبادل يوني اسيدي كه در بيشتر فرايندهاي صنعتي توليد ام. تي. بي. ئي موررد استفاده قرار مي‌گيرند, داراي ساختماني سه‌بعدي كه از طريق عرضي به هم متصل شده‌اند. اين رزينها, مواد پليمري هستند كه توسط سولفوناسيون يك پليمر متشكل از استايرين و دي وينيل بنزن حاصل گشته‌اند. اين رزينها نسبت به دما حساس بوده و در دماهاي بالاتر از 120 درجه سانتيگراد تدريجاً فعاليت خود را از دست ميدهند. كاهش فعاليت اين رزينها توسط تركيبات قليايي و كاتيوني صورت مي‌گيرد. تركيبات مذكور, گروههاي اسيدي فعالي رزين را خنثي مي‌نمايد(6).
امبرليست ـ 15 كه جزء اين دسته از رزيتها مي‌باشد, رايج‌ترين كاتاليست تجارتي در فرايندهاي توليد ام. تي. بي. ئي محسوب مي‌گردد. در فرايندهاي صنعتي, ايزوبوتيلن به صورت مخلوط با ساير هيدروكربورهاي چهاركربنه به عنوان خوراك استفاده مي‌گرد. به دليل فعاليت بيشتر يون كربونيوم نوع سوم واكنش تركيب ايزوبوتيلن و متانول از جهت تبديل به ام. تي. بي. ئي از گزينش‌پذيري بالايي برخوردار بوده و ساير چهاركربنه‌هاي موجود در خوراك به صورت بي‌اثر عمل مي‌كنند.
 
 
 
ميزان تشكيل ترشري بوتيل الكل بستگي به مقدار آب موجودر در خوراك دارد كه در شرايط عادي بسيار كم است و هيچگونه اثر نامطلوبي بر روي اكتان محصول (ام. تي. بي. ئي) ندارد. گزينش‌پذيري واكنش در جهت تشكيل دي متيل اتر و دي ايزوبوتيلن نيز ناچيز بوده و اثري بر روي اكتان محصول نمي‌گذارد.
ملاحظات سينتيكي و ترموديناميكي
واكنش سنتز ام. تي. بي. يي تحت فرمان تعادل ترموديناميكي مي‌باشد و در دماي پايين در جهت تشكل ام. تي. بي. ئي ميل مي‌نمايد. در نتيجه كاهش دما باعث ازدياد ميزان بالاتر تامين مي‌گردد. بنابراين طراحي راكتور توليد ام. تي. بي. ئي بر مبناي بهينه‌سازي بين شرايط ترموديناميكي و سينتيكي واكنش مي‌باشد.[V]
براي نمونه, ميزان تبديل ايزوبوتيلن و پروفيل دما در طول راكتور در يك راكتور لوله‌اي ايزوترمال در شكل (2ـ1) آورده شده است.

شكل (2ـ1) پروفيل نمونه دما و ميزان تبديل برحسب طول راكتور
واكنش با سرعت بسيار زيادي شروع شده و سرعت آزاد شدن گرما در اين مرحله زياد است. بخشي از گرماي آزاد شده به صورت گرماي محسوسه  به مخلوط واكنش انتقال مي‌يابد و گرماي آزاد شده مازاد مي‌بايست توسط آب خنك‌كننده گرفته شود. از
طراحي برخي از واحد: روش تهيه صنعتي براساس PFD موجود
روش تهيه صنعتي MTBE براساس PFD موجود:
در لاين 1, متانول از تانك T-151 به منبع يا ظرف تحت فشار V-101 وارد مي‌شود.
در لاين 2, خوراك C4 از تانك T-152 مي‌آيد.
هر دو خوراك بالا براي انجام واكنش به پيش گرم‌كن E101 رفته و تا دماي 540C (1300F) گرم مي‌شود. براي اين منظور در پيش گرم‌كن از بخار با فشار 165psia استفاده مي‌شود.
در لاين 4, مخلوط خوراك در جريان رو به پايين وارد راكتور بستر ثابت اوليه R101 ميشود. فشار خوراك ورودي 180psia و دماي ورودي نيز 540C (1300F) مي‌باشد.
لازم به تذكر است كه لاين 4 در نقطه‌اي با لاين 5 كه مواد واكنش نداده را مجدداً به راكتور اوليه باز مي‌گرداند در محل ورود به راكتور اول برخورد دارد.
مقداري از مواد يا خوراك اوليه كه در راكتور اوليه واكنش نداده‌اند به پمپم چرخشي كمك كننده E102 رفته و بعد از انتقال حرارت و خنك شدن, توسط لاين 5 مجدداً به راكتور اوليه وارد مي‌شود.
قسمتيي ديگر از محصول كه شامل چند درصدي MTBE مي‌باشد از انتهاي برجي به خنك‌كننده مياني E-103 رفته و به دماي 380C (1000F) رسيده و با فشار 180psia در لاين 6 وارد راكتور دوم R102 مي‌شود. در اين راكتور ثانويه, ايزوبوتن 96% به محصول MTBE با خلوص 99% تبدي ميشود.
محصول MTBE به دتس آمده توسط لاين 7 وارد مخزن ذخيره V-102 مي‌شود و همواره با مواد جانبي به مبدل حرارتي E-104 رفته و براي جداسازي MTBE و خوراك ايزوبوتن و متانول به برج جداسازي دي بوتانايزر C-101 مي‌رود. در اين برج MTBE از متانول و ايزوبوتن واكنش نداده جدا شده و از پايين برج در لاين 8 با دماي 1430C خارج و دوباره به مبدل حرارتي E-104 رفته و بعد از خنك شدن به مبدل تسويه‌كننده E-105 رفته و با دماي 380C به تانك T-101 و از آنجا جهت نگهداري به منبع ذخيره‌سازي T-154 مي‌رود.
متانول و ايزوبوتن نيز از بالاي برج خارج و ابتدا به كندانسور E-106 مي‌روند و از آن قسمت به ظرف تحت فشار V-103 رفته و با دماي 660C و با فشار 130psia به دو خط انشعاب مي‌يابد, يكي كه مجدداً به دي بوتانايزر مي‌رود و Recycle است و ديگري كه ابتدا به خنك‌كننده و تصفيه‌كننده E-108 و از آنجا در لاين 9 مواد موردنظر به ستون يا برج شستشوي آبي C-102 مي‌رود. بعد از عمليات شستشوي آبي براي استفاده مجدد, C4 ريفينيت يا ايزوبوتن با دماي 380C و فشار 120psia از ديگر مواد جدا شده و از بالاي برج در لاين 10 به ظرف نگهداري تحت فشار V-104 و از آنجا براي استفاده مجدد به تانك ذخيره T-153 مي‌رود.
لازم به توضيح است كه مواد خروجي پايين برج دي بوتانايزر به ريبويلر B-107 براي عمل جداسازي مواد و ايجاد گرماي لازم وارد مي‌شود.








انجام پایان نامه

انجام پایان نامه مدیریت، انجام پایان نامه ارشد مدیریت، انجام پایان نامه، پایان نامه

برای دیدن ادامه مطلب از لینک زیر استفاده نمایید

 

سفارش پایان نامه