Xúc tác cho 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 Al
2
O
3
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 Al
2
O
3
giảm dần nên cần phải tiến hành clo hoá để
tăng độ acid.
48 trang |
Chia sẻ: tlsuongmuoi | Lượt xem: 2719 | Lượt tải: 4
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Xúc tác cho quá trình reforming xúc tác, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCK KHOA TPHCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT HÓA DẦU
Thực hiện: Nguyễn Hồng Thoan
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH
REFORMING XÚC TÁC
CBGD: Nguyễn Hữu lương
MSHV: 10400162
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
NỘI DUNG
I. Mở đầu.
II. Lịch sử phát triển của quá trình Refroming xúc tác.
III. Xúc tác của quá trình refroming xúc tác.
IV. Những yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của xúc tác.
V. 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
Hình 1: Vị trí của phân xưởng REFORMING trong nhà máy lọc dầu
MỞ ĐẦU
XÚC TÁC CHO 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.
Chương 1
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Trong thế chiến thứ hai, người ta đã xây dựng ở nhiều
nước các hệ thống reforming xúc tác nhằm mục đích
thu hồi toluene để sản xuất thuốc nổ.
Chương 1
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
XÚC TÁC CHO 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.
Chương 1
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
XÚC TÁC CHO 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.
Chương 1
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
XÚC TÁC CHO 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.
Chương 1
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
XÚC TÁC CHO 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.
Chương 1
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
XÚC TÁC CHO 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.
Chương 1
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
XÚC TÁC CHO 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.
Chương 1
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Tên quá trình Hãng thiết kế Loại Reactor Loại xúc tác Tái sinh
PlatFormer UOP Xúc tác cố định
R11-R12
Pt=0,375-0,75
Tái sinh gián đoạn
PowerFormer Exxon Xúc tác cố định KX, RO, BO (Pt, Re) Tái sinh gián đoạn
IFP Reformer IFP Xúc tác cố định
RG 400
Pt (0,2-0,6)
Tái sinh gián đoạn
Maona Former Engelhard Xúc tác cố định
RD.150 (Pt=0,6)
E.500
Tái sinh gián đoạn
Reni Former CRC Xúc tác cố định F (Pt, Re) Tái sinh gián đoạn
CCR Platformer UOP Xúc tác chuyển động
R 16, 20
Pt, Re
Tái sinh liên tục
Aromizer IFP Xúc tác chuyển động Pt, Re Tái sinh liên tục
Chương 1
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
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…
TS. N
guyễn H
ữu L
ương
Xúc Tác Trong Ch
ếBiến D
ầu
16
1.2. Sơ đồ miêu tả tổng quát các phản ứng xảy ra.
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
- Với naphten
* Ngoài ra cũng còn có phản ứng hydrodealkyl hóa các
hydrocacbon thơm
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Chương 2:
XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
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)
3. Vai trò xúc tác hai chức năng:
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
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.
Chương 2:
XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
3. Vai trò xúc tác hai chức năng:
Hình 3:
Các quá
trình
chuyển hóa
chủ yếu của
các
paraffine
xảy ra trên
bề mặt CXT
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Al2O3 là chất mang có tính acid, có chức năng acid-
base,
Thúc đẩy phản ứng isomer hóa, hydrocracking.
Có thể sử dụng -Al2O3 bề mặt riêng dao động trong
khoảng 150 250 m2/g.
Để tăng độ acid cho xúc tác, người ta tiến hành clo
hóa thông qua sử dụng các hợp chất halogen như
C2H4Cl2, CH3Cl, . . .
Chương 2:
XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
3. Vai trò xúc tác hai chức năng:
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Sơ đồ miêu tả tổng quát các phản ứng xảy ra trên XT tâm acid
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Trong số các hệ xúc tác lưỡng kim, chúng ta thấy hai
hệ xúc tác Pt-Sn và Pt-Re tỏ ra ưu việt hơn cả, chúng
cho phép làm việc ở áp suất thấp (<10 atm) mà vẫn bảo
đảm hoạt tính dehydro hóa và dehydro đóng vòng hóa
cao.
Riêng hệ xúc tác Pt-Sn hơi đặc biệt, chỉ thể hiện hoạt
tính cao ở vùng áp suất thấp. Lớn hơn 5 atm, hệ xúc
tác này không phát huy được tác dụng tích cực so với
Pt và các hệ lưỡng kim khác trong phản ứng dehydro
và dehydrovòng hóa.
Chương 2:
XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
3. Vai trò xúc tác hai chức năng:
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Người ta thấy việc đưa các kim loại phụ gia như Re, Sn,
Ir, Ge đã làm tăng tốc độ phản ứng dehydro hóa và
dehydro vòng hóa (nhất là ở vùng áp suất thấp) của hệ
xúc tác lưỡng kim so với xúc tác chỉ chứa Pt.
Ở vùng áp suất thấp, các kim loại phụ gia cũng đóng
vai trò quan trọng trong việc giảm tốc độ cracking và
hydro phân tử (hydrogenolysis) từ đó làm giảm khả
năng tạo cốc và tăng hiệu suất sản phẩm chính.
Chương 2:
XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
3. Vai trò xúc tác hai chức năng:
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Vai trò của 2 kim loại phụ gia được đưa vào xúc tác reforming
công nghiệp hiện nay là Re (Renium) và Sn (Thiếc).
Người ta nhận thấy Re có các chức năng sau: có tác dụng
bảo vệ kim loại chính Pt, làm tăng độ bền và tuổi thọ xúc
tác, từ đó làm tăng chu kỳ hoạt động của xúc tác.
Còn Sn thì lại có các vai trò như liên kết với Pt làm thay
đổi cơ chế phản ứng theo hướng có lợi. Cho hiệu suất và độ
lựa chọn theo reformat cao ở điều kiện áp suất thấp (< 5
atm). Tuy nhiên loại xúc tác này kém bền hơn so với xúc
tác chứa Re.
Với các đặc điểm trên, người ta thường sử dụng Re trong
công nghệ bán tái sinh và Sn trong công nghệ tái sinh liên
tục (CCR).
Chương 2:
XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Chất xúc tác monométallique:
Chỉ có Pt là tâm kim loại. Hàm lượng Pt trong xúc tác
chiếm 0,2 0,6%m. Có 2 loại chất mang:
Pt/alumosilicat, Pt/-Al2O3.
Thành phần của xúc tác Pt/-Al2O3:
Kiềm, kiềm thổ, sắt < 500 ppm.
Cl = 1%m.
S < 10 15 ppm.
Đường kính lỗ xốp: 8 10 nm.
Bề mặt riêng: 150 250 m2/g.
Đường kính hạt: 1,2 2,2 mm.
Chương 2:
XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Chất xúc tác bimétallique:
Ngoài Pt, xúc tác còn được thêm các nguyên tố Ir, Sn,
Re, Ge.
S < 1 ppm.
Ir = 0,02 0,6%m. Ir làm tăng hoạt tính xúc tác ở cùng
điều kiện vận hành.
Re = 0,2 0,6%m. Re làm giảm áp suất vận hành của
quá trình với cùng chu kỳ làm việc của xúc tác.
Sn = 0,25 0,5%m. Sn làm tăng hiệu suất thu sản
phẩm.
Chương 2:
XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
3.1. Thay đổi tính chất của xúc tác khi làm việc:
Sự thay đổi xúc tác trong quá trình reforming xúc tác
thường là các tính chất vật lý cùng với sự tiếp xúc với
các độc tố ở nhiệt độ cao. Sự thay đổi được phân ra hai
loại sau:
Thay đổi tính chất tạm thời: do sự tạo cốc hay do ngộ
độc thuận nghịch bởi các hợp chất của O, N, S.
Thay đổi tính chất vĩnh viễn: là những thay đổi không
có khả năng tái sinh được nữa.
Những thay đổi trên sẽ làm lão hóa và giảm tuổi thọ
của xúc tác.
Chương 3:
NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH CỦA XÚC TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
3.2. Sự gây ngộ độc bởi các độc tố:
Các hợp chất hữu cơ chứa S, N, O và các kim loại nặng
là những chất độc đối với xúc tác reforming.
Chương 3:
NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH CỦA XÚC
TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
3.2.1. Gây ngộ độc bởi các hợp chất lưu huỳnh:
Các hợp chất lưu huỳnh trong nguyên liệu làm giảm
hoạt tính của xúc tác Pt, ảnh hưởng xấu đến chức năng
dehydro và dehydro vòng hóa.
Pt + H2S PtS + H2
Từ đó, chức năng quan trọng nhất của xúc tác là
dehydro, dehydro đóng vòng hóa đã bị đầu độc. H2S có
tính axit nên còn gây ăn mòn thiết bị.
Chương 3:
NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH CỦA XÚC TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Ngoài ra còn làm biến đổi Al2O3 tạo thành kết tủa sunfat
nhôm Al2(SO4)3.
Mercaphtan > sunfit > thiophen > H2S > S nguyên tố.
Khi hàm lượng lưu huỳnh trong nguyên liệu tăng thì hiệu
suất và chất lượng xăng sẽ giảm khi đó cần phải nâng tỷ
lệ H2/RH.
Yêu cầu hàm lượng lưu huỳnh trong nguyên liệu tuỳ
thuộc vào loại xúc tác sử dụng:
Đối với xúc tác monométallique: hàm lượng lưu huỳnh
phải nhỏ hơn 10 15 ppm.
Đối với xúc tác bimétallique: hàm lượng lưu huỳnh phải
nhỏ hơn 1 ppm.
Chương 3:
NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH CỦA XÚC TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
3.2.2. Gây ngộ độc bởi các hợp chất nitơ:
Trong điều kiện reforming:
Các hợp chất nitơ hữu cơ NH3 + Cl2 NH4Cl
Làm giảm chức năng axit của chất xúc tác
NH4Cl lại dễ bay hơi trong vùng phản ứng làm tăng
nhiệt độ thiết bị.
NH4Cl dễ kết tinh ở những phần lạnh hơn của hệ thống,
gây hư hỏng thiết bị:
Hàm lượng nitơ cho phép trong nguyên liệu phải bằng
hoặc nhỏ hơn 1 ppm.
Chương 3:
NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH CỦA XÚC TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Chương 3:
NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH CỦA XÚC TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
3.2.3) Ảnh hưởng của nước:
Sự có mặt của nước trong nguyên liệu sẽ làm giảm tính acid
của xúc tác và gây ăn mòn thiết bị ở điều kiện vận hành.
Hàm lượng nước trong nguyên liệu <4 ppm.
3.2.4) Ảnh hưởng của các hợp chất kim loại nặng:
Các kim loại nặng ở đây là Cu, As, Hg, Pb, Si...sẽ là những
chất gây ngộ độc xúc tác vĩnh viễn, không có khả năng tái
sinh được.
Hàm lượng các kim loại này trong nguyên liệu <1 ppb.
3.2.5) Ảnh hưởng của hàm lượng olefin và cốc:
Olefin dễ bị oxy hoá tạo nhựa và thúc đẩy nhanh quá trình
tạo cốc, che phủ các tâm acid làm giảm hoạt tính xúc tác.
Hàm lượng <2 ppm.
Chương 3:
NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH CỦA XÚC TÁC.
36
C6= C6==
acid
metal
acid
metal
acid
acid acid acid
acid
Coke
metal
acid
Coke
Cơ chế tạo cốc trên xúc tác hai chức năng trong quá
trình thơm hóa:
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
4.1. Các biện pháp tái sinh xúc tác:
Trong quá trình làm việc xúc tác có thể bị mất một
phần hoạt tính xúc tác do ảnh hưởng của sự lắng đọng
cốc trên bề mặt xúc tác, do ảnh hưởng của các chất đầu
độc...
Tuỳ thuộc vào cấu tạo chất xúc tác, sẽ mất đi một phần
hoặc toàn bộ các chức năng xúc tác. Cần thiết phải có
quá trình tái sinh để xúc tác trở về trạng thái hoạt động
ban đầu.
4.1.1. Các phương pháp tái sinh xúc tác
Quá trình tái sinh xúc tác có thể được tiến hành
bằng một số phương pháp sau:
Chương 4.
CÁC BIỆN PHÁP VÀ QUY TRÌNH TÁI SINH XÚC TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
4.1.1. Phương pháp oxy hóa (phương pháp đốt).
4.1.2. Phương pháp khử.
4.1.3. Phương pháp clo hóa.
Chương 4.
CÁC BIỆN PHÁP VÀ QUY TRÌNH TÁI SINH XÚC TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
4.2. Quá trình tái sinh xúc tác theo công nghệ của IFP
Khi hàm lượng cốc đạt 10 15%m xúc tác thì ta tiến hành
quá trình tái sinh xúc tác. Quá trình tái sinh diễn ra
trong thiết bị gồm 5 giai đoạn:
Đuổi hydrocarbon ra khỏi xúc tác bằng khí trơ.
Thổi không khí nóng vào để đốt cốc. Chú ý khống chế
nồng độ O2 khoảng 0,5 2%.
CnHm + O2 → CO2 + H2O + Q (370 4800C)
Chúng ta cần phải giảm đến mức tối thiểu hiệu ứng nhiệt
này nhằm tránh:
Làm giảm bề mặt Al2O3.
Sự thay đổi pha chất mang Al2O3.
Sự thiêu kết các tinh thể Pt.
Chương 4.
CÁC BIỆN PHÁP VÀ QUY TRÌNH TÁI SINH XÚC TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
4.2. Quá trình tái sinh xúc tác theo công nghệ của
IFP
Tiến hành clo hoá xúc tác nhằm tăng hoạt tính xúc tác
và tăng khả năng tách các kim loại như Fe, Pb, Bi
trong xúc tác. Hàm lượng clo phải khống chế khoảng
1%m. Nhiệt độ của quá trình khoảng 5100C, nồng độ
O2 khoảng 5%V.
Sấy chất xúc tác. Nhiệt độ sấy khoảng 5100C với nồng
độ O2 khoảng 8%V, thời gian sấy là 4h.
Đuổi hết O2 ra khỏi xúc tác bằng luồng khí trơ N2. Sau
đó tiến hành hydro hoá để chuyển từ môi trường oxy
hoá sang môi trường khử. Nhiệt độ của quá trình là
4800C, lượng H2 chiếm 50%.
Chương 4.
CÁC BIỆN PHÁP VÀ QUY TRÌNH TÁI SINH XÚC TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
4.3. Công nghệ tái sinh liên tục (CCR):
Đặc điểm :
Lớp xúc tác được chuyển động nhẹ nhàng, liên
tục trong hệ thống thiết bị phản ứng với vận tốc
vừa phải (trong khoảng 3- 10 ngày).
Toàn bộ hệ thống được vận hành liên tục.
Lớp xúc tác sau khi ra khỏi hệ thống phản ứng
được đưa ra ngoài để tái sinh trong một hệ thóng
tái sinh riêng. Sau đó được quay trở lại hệ thống
phản ứng.
Chương 4.
CÁC BIỆN PHÁP VÀ QUY TRÌNH TÁI SINH XÚC TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
4.3. Công nghệ tái sinh liên tục (CCR):
Cấu tạo theo mặt cắt dọc lò phản ứng reforming
xúc tác
Chương 4.
CÁC BIỆN PHÁP VÀ QUY TRÌNH TÁI SINH XÚC TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
4.3. Công nghệ tái sinh liên tục (CCR):
Chương 4.
CÁC BIỆN PHÁP VÀ QUY TRÌNH TÁI SINH XÚC TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
4.3. Công nghệ tái sinh liên tục (CCR):
Kích thước lò phản ứng thay đổi trong khoảng: Đường kính 1,5
– 3,5m, Chiều cao 4 – 12m, Thể tích lớp xúc tác 6 – 80 m3.
Chi tiết hơn chúng ta thấy cụm hệ thống thiết bị phản ứng bao
gồm 3 - 4 lò phản ứng có kích thước, điều kiện vận hành, lượng
xúc tác nạp vào không giống nhau.
Hệ thống cấu tạo từ nhiều lò phản ứng giúp cho dòng hỗn hợp
nguyên liệu và khí giàu hidro (khí tuần hoàn) đạt được nhiệt độ
phản ứng và bù trừ nhiệt năng từ các phản ứng hóa học xảy ra
trong quá trình reforming.
Nhiệt độ giảm nhanh trong lò thứ nhất do .... lượng xúc tác tiêu
thụ cho giai đoạn này chiếm 10-15% trọng lượng.
Ở lò phản ứng thứ 2 nhiệt độ giảm ít hơn, lượng xúc tác tiêu thụ
chiếm 20-30%.
Ở lò phản ứng 3, nhiệt độ gần như ổn định do có sự bù trừ nhiệt
giữa các phản ứng thu nhiệt nhẹ với các phản ứng tỏa nhiệt
Chương 4.
CÁC BIỆN PHÁP VÀ QUY TRÌNH TÁI SINH XÚC TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
4.4. Sơ đồ công nghệ PLATFORMING của UOP:
Thiết bị phản ứng được xếp chồng lên nhau .
Xúc tác đi từ trên xuống qua hệ thống thiết bị phản ứng,
sau đó tập trung lại và được nâng lên thiết bị tái sinh nhờ
khí nâng.
Sau khi tái sinh, chất xúc tác được đưa trở lại thiết bị phản
ứng thứ nhất. Nhờ được lấy ra từng phần và tái sinh liên
tục mà hoạt tính xúc tác ổn định cao hơn so với trong
trường hợp lớp xúc tác cố định (công nghệ bán tái sinh).
Công nghệ này hiện nay được sử dụng phổ biến hơn cả
(chiếm 70% thị phần công nghệ CCR trên thế giới). Tuy
nhiên cũng có nhược điểm là vận hành khó khăn do chiều
cao hệ thống thiết bị phản ứng.
Chương 4.
CÁC BIỆN PHÁP VÀ QUY TRÌNH TÁI SINH XÚC TÁC.
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
4.3. Sơ đồ công nghệ PLATFORMING của UOP:
XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Bảng 2: Phân bố thành phần xăng thương mại Mỹ và Châu Âu
KẾT LUẬN
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- b_7257.pdf