Xúc tác cho quá trình reforming xúc tác

  • Số trang: 41 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 16 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34173 tài liệu

Mô tả:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCK KHOA TPHCM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC NGÀNH KỸ THUẬT HÓA DẦU XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC CBGD: Nguyễn Hữu lương Thực hiện: Nguyễn Hồng Thoan MSHV: 10400162 XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC NỘI DUNG I. II. III. IV. V. Mở đầu. Lịch sử phát triển của quá trình Refroming xúc tác. Xúc tác của quá trình refroming xúc tác. Những yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của xúc tác. Các biện pháp và quy trình tái sinh xúc tác. XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC MỞ ĐẦU Sự phát triển nhanh chóng của nền công nghiệp xe hơi trong những năm 30  nhu cầu về xăng tăng cao  Sự cần thiết phải cho ra đời quá trình reforming xúc tác để thay thế cho quá trình reforming nhiệt. Quá trình reforming xúc tác dùng xúc tác đa chức năng để chuyển hóa nguyên liệu xăng có chỉ số octane thấp  xăng có chỉ số octan cao XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC MỞ ĐẦU Hình 1: Vị trí của phân xưởng REFORMING trong nhà máy lọc dầu XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Chương 1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 1940 ở Mỹ dùng xác tác molipden MoO2/Al2O3 theo mục đích nghiên cứu nhằm thu được xăng có RON = 80.  Ưu điểu: rẻ tiền, bền với lưu huỳnh.  Nhược điểm:  Hoạt tính không cao  Thực hiện ở nhiệt độ 3400C, áp suất thấp 14 20 at  Nhưng sự giảm áp suất lại thúc đẩy quá trình tạo cốc  Chính vì thế quá trình này không được phát triển. XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Chương 1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Đến năm 1949, hãng UOP của Mỹ đã đưa vào sử dụng hệ thống reforming xúc tác (quá trình Platforming)  Chất xúc tác là Pt trên chất mang là Al2O3 được clo hoá với hoạt tính xúc tác cao.  Quá trình được tiến hành ở áp suất 70 bar, xúc tác được tái sinh trong thời gian vài tháng.  Hàm lượng Pt trong xúc tác từ 0,2  0,6%m, do độ acid của Al2O3 giảm dần nên cần phải tiến hành clo hoá để tăng độ acid. XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Chương 1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Từ 1950 - 1960 có rất nhiều quá trình reforming xúc tác được phát triển từ xúc tác Pt, chất xúc tác sử dụng là Pt/silice alumine, được gọi là xúc tác một chức kim loại, đã giảm áp suất vận hành của thiết bị xuống còn 30 bar.  Xúc tác hai chức kim loại (bimétallique) đã được cải tiến sau năm 1960 có độ bền cao, chống lại sự tạo cốc đã góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, đồng thời giảm áp suất vận hành của thiết bị còn 10 bar.  XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Chương 1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Đầu những năm 1970, một cải tiến nổi bật của quá trình reforming xúc tác đó là sự ra đời của quá trình có tái sinh liên tục xúc tác của UOP và tiếp theo là của IFP.  Xúc tác bị cốc hoá được tháo ra liên tục khỏi thiết bị phản ứng (reactor) và được đưa quay trở lại  Nhờ khả năng tái sinh liên tục xúc tác bị cốc hoá, quá trình CCR cho phép dùng áp suất thấp và thao tác liên tục.  Cũng nhờ giảm áp mà hiệu suất thu hydrocarbon thơm và H2 tăng lên đáng kể. XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Chương 1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Năm 1988, UOP tiếp tục giới thiệu quá trình Platforming tái sinh xúc tác liên tục thế hệ thứ hai mà đặc điểm chính là thiết bị Lock Hopper không dùng van, hoạt động ở áp suất cao. Ngày nay, quá trình CCR với áp suất siêu thấp, có thể làm việc ở áp suất 3,5at. Hầu như tất cả các quá trình reforming xúc tác mới được xây dựng đều là quá trình CCR. Các hãng đi đầu trong quá trình này là UOP và IFP, đến năm 1996 UOP đã có 139 nhà máy và IFP có 48 nhà máy CCR. XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Chương 1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Năm 1997, UOP đã cho ra đời quá trình “New Reforming”. Xúc tác sử dụng cho công nghệ mới của UOP là zeolit, xúc tác này có đặc điểm:  Tính chọn lọc hình học cho quá trình vòng hoá. Tính chọn lọc hình học của zeolit làm hạn chế kích thước phân tử của các hợp chất sản phẩm trung gian và cho sản phẩm chủ yếu là hydrocarbon thơm một vòng.  So với các phản ứng reforming bình thường khác, quá trình “New Reforming” tạo cốc bám trên xúc tác nhiều hơn do đó việc tái sinh xúc tác phải áp dụng công nghệ CCR hay sử dụng lò dự trữ. XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Chương 1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Nhà máy “New Reforming” đầu tiên của Chiyoda (Nhật Bản) với năng suất đến 47.000 thùng/ngày. Hãng Chiyoda và Mitsubishi phát triển quá trình Z-former mà xúc tác là zeolit được chế tạo cùng với silicat kim loại và chất liên kết đặc biệt. Xúc tác có độ bền vật lý rất cao, có thể tái sinh nhiều lần và cho năng suất cao với thời gian làm việc suốt cả năm. XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Chương 1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Tên quá trình Hãng thiết kế Loại Reactor Loại xúc tác Tái sinh R11-R12 PlatFormer UOP Xúc tác cố định Tái sinh gián đoạn Pt=0,375-0,75 PowerFormer Exxon Xúc tác cố định KX, RO, BO (Pt, Re) Tái sinh gián đoạn RG 400 IFP Reformer IFP Xúc tác cố định Tái sinh gián đoạn Pt (0,2-0,6) RD.150 (Pt=0,6) Maona Former Engelhard Xúc tác cố định Tái sinh gián đoạn E.500 Reni Former CRC Xúc tác cố định F (Pt, Re) Tái sinh gián đoạn R 16, 20 CCR Platformer UOP Xúc tác chuyển động Tái sinh liên tục Pt, Re Aromizer IFP Xúc tác chuyển động Pt, Re Tái sinh liên tục Bảng 1: Các hãng đi đầu trong quá trình reforming xúc tác. XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Chương 2: XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 1. Sự tham gia của xúc tác trong quá trình reforming. 1.1. Chức năng của xúc tác sử dụng trong quá trình REFORMING. Xúc tác được sử dụng trong quá trình reforming xúc tác là loại xúc tác đa chức năng, gồm chức năng oxy hoá khử và chức năng acid:  Chức oxy hoá - khử (chức kim loại): tăng cường các phản ứng hydro hoá, dehydro hoá.  Chức acid: tăng cường các phản ứng alkyl hoá, isomer hoá, cracking … XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 1. Các yêu cầu đối với xúc tác reforming xúc tác: Để có một quá trình reforming xúc tác tốt thì xúc tác đó  Có hoạt tính cao đối với các phản ứng tạo hydrocarbon thơm,  Có đủ hoạt tính đối với các phản ứng đồng phân hoá paraffin  Có hoạt tính thấp đối với phản ứng hydrocracking. Ngoài ra còn thể hiện qua các chỉ tiêu sau:  Xúc tác phải có độ chọn lọc cao.  Xúc tác phải có độ bền nhiệt và khả năng tái sinh tốt.  Xúc tác phải bền với các chất gây ngộ độc.  Xúc tác phải có độ ổn định cao.  Xúc tác có giá thành hạ, dễ chế tạo.  Thông thường người ta đánh giá xúc tác qua các chỉ tiêu: hàm lượng Pt, bề mặt riêng của chất mang, độ bền… 1.2. Sơ đồ miêu tả tổng quát các phản ứng xảy ra. TS. Nguyễn Hữu Lương Xúc Tác Trong Chế Biến Dầu 15 XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC CÁC PHẢN ỨNG CHÍNH TRONG QUÁ TRÌNH REFFORMING * Dehydro hóa naphten thành hydrocacbon thơm * Phản ứng dehydrohoa vòng n-parafin * Izome hóa n-parafin * Phản ứng dehydroizome hóa các alkyl xyclopental * Phản ứng hydrocracking parafin và napptan - Đối với parafin, thường xảy ra các phản ứng hydrocracking và hydrogenolyse * Ngoài ra cũng còn có phản ứng hydrodealkyl hóa các hydrocacbon thơm - Với naphten XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Chương 2: XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 3. Vai trò xúc tác hai chức năng: Thành phần chính của xúc tác sử dụng trong quá trình REFORMING xúc tác.  Tâm họat động kim lọai: 0,2-0,6 % Pt.  Chất mang và tâm họat động acid: -Al2O3 được chlor hóa liên tục với HCl, C2H4Cl2, CH3Cl, . . .  Các kim loại phụ gia như Re, Sn, Ir, Ge (còn gọi là các chất xúc tiến) XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Chương 2: XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 3. Vai trò xúc tác hai chức năng:      Kim loại Pt được đưa vào xúc tác là dùng dung dịch H2(PtCl6). Platin có chức năng: Oxy hoá-khử xúc tiến cho phản ứng oxy hóa, dehydro hóa để tạo hydrocarbon vòng no và vòng thơm. Thúc đẩy quá trình no hoá các hợp chất trung gian, làm giảm tốc độ tạo thành cốc bám trên xúc tác. Hàm lượng Pt vào khoảng 0,2  0,6%m. Yêu cầu Pt phải phân tán đều trên bề mặt các acid rắn. Hình 3: Các quá trình chuyển hóa chủ yếu của các paraffine xảy ra trên bề mặt CXT
- Xem thêm -