Tiểu Luận - Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ - Đề Tài - Cơ Sở Lý Thuyết Của Quá Trình Izome Hóa

Cơ chế của phản ứng izome hóa Trang 3 • Izome hóa là quá trình nhằm biến đổi các hydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh• Nâng cao trị số octan của phân đoạn pentan-hexan• Nhận các izo-

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA: CÔNG NGHỆ HÓA

Cơ sở lý thuyết của quá trình izome hóa

1 • 1.Mục đích, ý nghĩa

2 • 2 Nguyên liệu của quá trình

3 • 3.Cơ sở lí thuyết của quá trình

5. • 5.Xúc tác cho quá trình

• Izome hóa là quá trình nhằm biến đổi các hydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh

• Nâng cao trị số octan của phân đoạn pentan-hexan

• Nhận các izo-parafin riêng biệt như izopentan và

izobutan từ nguyên liệu là n-pentan và butan tương ứng nhằm đáp ứng nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp hữu cơ

1.Mục đích, ý nghĩa

Cấu tử Điểm sôi RON MON

2-metylbutan

(izopentan)

2-metylpentan

(izohexan)

3-metylpentan 63,25 74,5 74,3

2,2-dimetylbutan(neoh

exan)

49,73 94,5 93,5

2,3-dimetylbutan 58 103 94

Qua đó ta thấy để thu được xăng có chỉ số octan cao thì phân đoạn C5,C6 cần phải được cho qua quá trình izome hóa

Nguyên liệu cho quá trình izome hóa chủ yếu là phân đoạn parafin c5-c6 có chỉ số octan không cao , phân đoạn này trước đây chỉ được dùng để pha trộn vào xăng với mục

đích đạt đủ áp suất hơi bão hòa của xăng và thành phần cất

2 Nguyên liệu của quá trình

Đặc trưng về nhiệt động

N-parafin  izo-parafin

Các phản ứng izome hóa n – pentan và n – hexan là các phản

ứng tỏa nhiệt nên về mặt nhiệt động, phản ứng sẽ không thuận lợi khi tăng nhiệt độ Mặc khác, phản ứng isome hóa n-parafin là

phản ứng thuận nghịch và không tăng thể tích, vì thế cân bằng

của phản ứng chỉ phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Nhiệt độ thấp tạo điều kiện tạo thành các isome và cho phép nhận được hỗn hợp ở điều kiện cân bằng và có trị số ortan cao.

3.Cơ sở lí thuyết của quá trình

Khi izome hóa các n-parafin còn xảy ra các phản ứng phụ như phản ứng cracking và phản ứng phân bố lại, ví dụ như

Để giảm tốc độ của các phản ứng này và duy trì độ hoạt tính của xúc tác, người ta thực hiện quá trình ở áp suất hyđro PH2 =

2 – 4MPa và tuần hoàn khí chứa hyđro

Trên xúc tác với thành phần có độ axit mạnh trên chất mang, phản ứng isome hóa xảy ra trên tâm axit Vai trò của kim loại chỉ làm

nhiệm vụ hạn chế sự tạo cốc và bgăn ngừa sự trơ hóa các tâm axit Khi đó cơ chế được miêu tả như sau:

Ở đây K là tâm axit của xúc tác

4 Cơ chế của phản ứng izome hóa

Với xúc tác lưỡng chức, cơ chế có thể miêu tả như sau

Ở đây Me là tâm kim loại, K là tâm axit của xúc tác

Xúc tác được dùng trong quá trình izome hóa, trước hết phải thúc đẩy cho quá trình tạo ion cacboni, nghĩa là xúc tác phải có tính axit Các chất xúc tác điển hình thường dùng là xúc tác trong pha lỏng Ngày nay, người ta hay dùng xúc tác lưỡng chức: kim loại trên chất mang axit

5.Xúc tác cho quá trình

Xúc tác pha lỏng

Chất xúc tác tiêu biểu cho nhóm này là nhôm clorua khan được hoạt hóa bằng anhyđrit clohydric Sau này, người ta đã dùng các chất xúc tác như AlCl3 + SbCl3 hay AlBr3 và các axit sunfonic hay axit floric Ưu điểm của hệ xúc tác này là chúng có độ hoạt tính cao Tại nhiệt độ t =

93 0 C đã có thể chuyển hóa đạt cân bằng 100% các n - parafin thành iso – parafin.

Nhược điểm của chúng là nhanh chóng giảm hoạt tính và độ chọn lọc Thêm vào đó là chúng rất dễ tự phân hủy, chúng tạo nên môi trường axit mạnh gây ăn mòn thiết bị Ngày nay, người ta đang tìm cách hạn chế các ảnh hưởng xấu này để hoàn thiện các chỉ tiêu sản xuất iso-parafin

Xúc tác hyđro hóa trên chất mang axit

Các xúc tác này thuộc nhóm xúc tác reforming, về bản chất chúng được tạo thành từ 2 thành phần:

Kim loạii có đặc trưng thúc đẩy phản ứng hydro hóa (hay dùng là các kim loại hiếm Pt, Pd)

Chất mang axit (oxit nhôm, oxit nhôm và halogen hay

aluminosilicat)

Các chất xúc tác này có độ chọn lọc cao hơn xúc tác trong

pha lỏng, nhưng độ hoạt tính của chúng thường thấp hơn, vì thế đòi hỏi nhiệt độ phản ứng cao hơn và phản ứng thường được tiến hành trong pha hơi Nhưng khi tăng nhiệt độ thì

phản ứng isome hóa n – parafin không thuận lợi về mặt nhiệt động Do đó cần phải tuần hoàn nguyên liệu chưa chuyển hóa

để nâng cao hiệu suất của isome hay đảm bảo trị số ortan cao cho hỗn hợp sản phẩm. 

 

Cảm ơn cô và các bạn đã lắng nghe !