Tiểu luận môn động học xúc tác xúc tác reforming hơi nước sơ cấp

Đề tài: Xúc tác reforming nước sơ cấp  GVHD: PGS.TS: PHẠM THANH HUYỀN  SVTH: Nguyễn Tùng Anh Nguyễn Văn Bảo Nguyễn Khắc Đại Trần Anh Vũ Kthh1_k56 Kthh1_k56 Kthh5_k56 Kthh1_k56 Nội dung I Giới thiệu II Thành phần xúc tác III Phương pháp điều chế IV Đặc trưng xúc tác V Nguyên nhân hoạt tính VI Ứng dụng VII Kết luận Phần I: Giới thiệu • Reforming nước phân đoạn quan trọng trình sản xuất khí tổng hợp • Khí tổng hợp bao gồm hỗn hợp hydro, carbon monoxide, carbon dioxide trung gian quan trọng công nghiệp tổng hợp loạt hoá chất số lượng lớn nhiên liệu • Chất xúc tác sử dụng reforming nước kim loại Ni mang chất mang • Ni dùng làm xúc tác reforming nước sử dụng cho trình công nghiệp khác phản ứng hydro hóa, methanation… chất xúc tác quan trọng công nghiệp hóa chất Phần I: Giới thiệu Phần II: Thành phần xúc tác +, Xúc tác reforming nước Xúc tác Ni/MgAl2O4 Ni/CaAl2O4 ( loại RK201, RK202, R-67-7H, RK-211…) - Thành phần gồm có phần: • Tâm hoạt tính: xúc tác Ni • Chất mang: MgAl2O4 CaAl2O4 Phần II: Thành phần xúc tác +) Xúc tác Ni: - Diện tích bề mặt lớn - Thể tích lớn - Độ bền nhiệt cao - Dạng hình học xác định - Có khả truyền nhiệt Phần II: Thành phần xúc tác  Ni kim loại chuyển tiếp sớm dùng làm chất xúc tác cho nhiều trình tổng hợp hữu cơ, phản ứng hydro hóa, đề hydro hóa …  Ni có hoạt độ xúc tác cao nhiều phản ứng hóa học Vì nguyên nhân làm giảm độ lựa chọn xúc tác số trình dịnh Phần II: Thành phần xúc tác +) Chất mang xúc tác: CaAl2O4 (Khí tự nhiên) (Naphta) MgAl2O4 Xúc tác thường có dạng lỗ để tăng diện tích tiếp xúc, tăng cường khả trao đổi nhiệt, trao đổi chất Phần II: Thành phần xúc tác  - Trên bề mặt xúc tác tồn loại Ni : Ni tự ( không liên kết với chất mang ), Ni liên kết ( liên kết với chất mang )  - Ni tự tâm xúc tác cho phản ứng dehydro hóa, Ni liên kết tâm xúc tác cho phản ứng hydro hóa  - Sự hình thành loại Ni phụ thuộc vào hàm lượng Ni nhiệt độ nung xúc tác Phần III: Phương pháp điều chế  Phương pháp tạo xúc tác kim loại  Phương pháp đồng kết tủa  Phương pháp tẩm  Phương pháp trộn học  Phương pháp trao đổi ion  Phương pháp bay Phần IV: Đặc trưng xúc tác Các gradien khí metan xúc tác: Phần V: Nguyên nhân hoạt tính chất xúc tác Bốn thách thức chất xúc tác Nickel reforming nước  Hoạt động  Ngộ độc lưu huỳnh  Hình thành Carbon  Quá trình thiêu kết Phần V: Nguyên nhân hoạt tính chất xúc tác Hoạt động Hoạt động phụ thuộc vào đường kính niken hạt trung bình, nhỏ không cho hạt lớn Hình Tính toán lượng theo đường phản ứng với reforming hoi nuoc Ni (1 1) Ni (2 1) bề mặt Phần V: Nguyên nhân hoạt tính chất xúc tác Ngộ độc lưu huỳnh • Lưu huỳnh chất độc nghiêm trọng phổ biến cho chất xúc tác niken steam reforming, chủ yếu hoạt động 7000 C • Ngộ độc lưu huỳnh xác định khả hấp phụ lưu huỳnh, tức diện tích bề mặt niken hình dạng viên chất xúc tác • Nguyên tử lưu huỳnh hydrogen sulfide hấp thụ mạnh mẽ bề mặt niken Phần V: Nguyên nhân hoạt tính chất xúc tác Phần V: Nguyên nhân hoạt tính chất xúc tác Carbon hình thành  Reforming nước hydrocarbon liên quan đến nguy lắng đọng carbon Carbon lắng đọng làm giảm hiệu suất chất xúc tác theo nhiều cách, cuối phải thay  Ba loại carbon hình thành quan sát reforming: nhiệt phân, đóng rắn carbon dạng sợi chụp ảnh kính hiển vi điện tử Phần V: Nguyên nhân hoạt tính chất xúc tác Khi nguyên tử cacbon bao gồm tâm, lớp graphene (lớp graphite đơn) phát triển từ lớp, minh họa hình 9A Phần V: Nguyên nhân hoạt tính chất xúc tác Quá trình thiêu kết  Quá trình thiêu kết mô tả trình chất xúc tác không đồng nơi hạt nhỏ phát triển kích thước  Sự phát triển thúc đẩy theo suy giảm tổng lượng bề mặt Quá trình thiêu kết niken xúc tác reforming nước ảnh hưởng chất xúc tác  Các giới hạn cốc bị ảnh hưởng kích thước hạt niken, diện tích bề mặt niken xác định khả lưu huỳnh, hoạt động có liên quan đến kích thước hạt niken Phần V: Nguyên nhân hoạt tính chất xúc tác Cách phát xúc tác hoạt tính khắc phục  Phát hiện: - Hiệu suất giảm - Tăng T - Đổi màu sơn thiết bị  Khắc phục: - Pứ T cao - Làm nguyên liệu đầu - Cho dòng khí qua - Sử dụng chất trợ xt - Lựa chọn chất mang phù hợp Phần VI: Ứng dụng Xúc tác reforming nước sử dụng việc sản xuất khí tổng hợp từ nguyên liệu bao gồm khí tự nhiên, nhà máy lọc dầu - khí, LPG ​hoặc naphtha Phần VI: Ứng dụng Phần VII: Kết luận  Trong trường hợp điều kiện hoạt động reforming nước lựa chọn sở đặc điểm nguyên liệu, công suất nhà máy, thông số kỹ thuật sản phẩm, sản xuất theo mong muốn  Quá trình lựa chọn để đảm bảo độ tin cậy tối đa tối thiểu chi phí sản xuất tích hợp tốt trình reforming thu hồi nhiệt thải  Trong 50 năm qua, Topsoe liên tục tập trung vào phát triển công nghệ chất xúc tác reforming nước Topsoe cấp phép cho hơn 250 đơn vị reforming nước cho sản xuất khí tổng hợp Tài liệu tham khảo • Động học xúc tác - GS TS Đào Văn Tường • Công Nghệ Tổng Hợp Hữu Cơ Hóa Dầu_2006 • [ Catalyst]Calvin H Bartholomew, Robert J Farrauto(auth.) Fundamentals of Industrial Catalytic Processes, Second Edition 2005 • Catalysis Today 111 (2006) 103–110 • http://www.topsoe.com/products/catalysts • http://www.sciencedirect.com/ • http://www.topsoe.com/business_areas/ammonia/processe s/steam_reforming.aspx [...]... của xúc tác ảnh hưởng tới động học của phản ứng  Các yếu tố hình học chính ảnh hưởng tới hoạt động của các hạt chất xúc tác là tỷ số bề mặt của hạt trên một đơn vị khối lượng Phần IV: Đặc trưng của xúc tác Các dạng xúc tác 1 lỗ, 3 lỗ, 4 lỗ, 4 lỗ có rãnh và 6 lỗ Phần IV: Đặc trưng của xúc tác Bảng 1: kết quả định lượng cho các lò phản ứng sử dụng 5 dạng hình học của xúc tác Phần IV: Đặc trưng của xúc. .. Đặc trưng của xúc tác Bảng 2: Bảng phân tích cho từng hạt Phần IV: Đặc trưng của xúc tác Kiểm tra nhiệt, so sánh Gradient Phần IV: Đặc trưng của xúc tác Lưu lượng dòng khi đi qua nêm của thiết bị phản ứng Phần IV: Đặc trưng của xúc tác Các gradien khí metan trên xúc tác: Phần V: Nguyên nhân mất hoạt tính chất xúc tác Bốn thách thức đối với chất xúc tác Nickel reforming hơi nước  Hoạt động  Ngộ độc lưu... họa hình 9A Phần V: Nguyên nhân mất hoạt tính chất xúc tác 4 Quá trình thiêu kết  Quá trình thiêu kết mô tả một quá trình trong các chất xúc tác không đồng nhất nơi các hạt nhỏ phát triển trong kích thước  Sự phát triển này được thúc đẩy theo sự suy giảm tổng năng lượng bề mặt Quá trình thiêu kết niken xúc tác reforming hơi nước ảnh hưởng các chất xúc tác  Các giới hạn cốc bị ảnh hưởng bởi kích thước... huỳnh, và các hoạt động có liên quan đến kích thước hạt niken Phần V: Nguyên nhân mất hoạt tính chất xúc tác Cách phát hiện xúc tác mất hoạt tính và khắc phục  Phát hiện: - Hiệu suất giảm - Tăng T - Đổi màu sơn thiết bị  Khắc phục: - Pứ ở T cao - Làm sạch nguyên liệu đầu - Cho dòng khí đi qua - Sử dụng chất trợ xt - Lựa chọn chất mang phù hợp Phần VI: Ứng dụng Xúc tác reforming hơi nước được sử dụng... hoạt tính chất xúc tác 1 Hoạt động Hoạt động có thể phụ thuộc vào đường kính niken hạt trung bình, nhỏ nhưng không cho hạt lớn Hình 3 Tính toán năng lượng theo con đường phản ứng với reforming hoi nuoc trên Ni (1 1 1) và Ni (2 1 1) bề mặt Phần V: Nguyên nhân mất hoạt tính chất xúc tác 2 Ngộ độc lưu huỳnh • Lưu huỳnh là một chất độc nghiêm trọng và phổ biến cho các chất xúc tác niken steam reforming, chủ... chủ yếu không có hoạt động dưới 7000 C • Ngộ độc lưu huỳnh được xác định bởi khả năng hấp phụ lưu huỳnh, tức là diện tích bề mặt niken và hình dạng của các viên chất xúc tác • Nguyên tử lưu huỳnh trong hydrogen sulfide hấp thụ mạnh mẽ ở bề mặt niken Phần V: Nguyên nhân mất hoạt tính chất xúc tác Phần V: Nguyên nhân mất hoạt tính chất xúc tác 3 Carbon hình thành  Reforming hơi nước của hydrocarbon liên... muối của xúc tác hoặc dung dich xúc tác ở áp suất thường Phần III: Phương pháp điều chế • b>phương pháp tẩm dưới áp suất chân không • phương pháp này về nguyên tắc tương tự phương pháp tẩm dưới áp suất thường chỉ là được tạo ra dưới áp suất chân không • ưu điểm của phương pháp này là xúc tác đều hơn,bề mặt tiếp xúc gần như bề mặt chất mang Phần III: Phương pháp điều chế Phần IV: Đặc trưng của xúc tác ... b>Tạo xúc tác trên chất mang bằng phương pháp đồng kết tủa: • Phương pháp này tương tự tạo hỗn hợp xúc tac nhiều oxit • Nguyên tắc của phương pháp này bổ sung kim loại của một hợp chất dễ tan lên một hỗn hợp chất khó tan khác ,trong đó ,chất mang là hỗn hợp chất của kim loại khó tan và kết tủa nước Phần III: Phương pháp điều chế • 3> Phương pháp tẩm • a>Tẩm dưới áp suất thường • nguyên tắc:cho xúc tác. .. 1>Phương pháp tạo xúc tác kim loại: a>phương pháp khử các oxit kim loại Tác nhân khử : H2 ở nhiệt độ cao Phần III: Phương pháp điều chế b> Phương pháp điện hóa Kim loại được tạo ra nhờ quá trình điện phân muối Phần III: Phương pháp điều chế 2>Phương pháp đồng kết tủa a>Tạo hỗn hợp 2 hay nhiều oxit • Do xúc tác là hỗn hợp của hai hay nhiều oxit vậy có thể dung phương pháp này • Nguyên tác cho kết tủa... cơ lắng đọng carbon Carbon lắng đọng có thể làm giảm hiệu suất của các chất xúc tác theo nhiều cách, và cuối cùng có thể phải được thay thế  Ba loại carbon hình thành đã được quan sát trong reforming: nhiệt phân, đóng rắn và carbon dạng sợi được chụp ảnh bằng kính hiển vi điện tử Phần V: Nguyên nhân mất hoạt tính chất xúc tác Khi các nguyên tử cacbon bao gồm các tâm, một lớp graphene (lớp graphite