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

Đề tài: Xúc tác reforming nước thứ cấp GVHD: PGS.TS: Phạm Thanh Huyền SVTH: Hồ Thị Thu 20136947 Tạ Thị Minh Hương 20115930 Lê Huyền Trà My 20116070 Vũ Thị Tới 20116009 Nộội Dung I Giới thiệu II.Thành phần xúc tác III Đặc trưng xúc tác IV.Phương pháp điều chế V Nguyên nhân hoạt tính biện pháp khắc phục I Giớới thiệộu  Reforming nước trình quan trọng việc sản xuất hydro khí tổng hợp từ khí tự nhiên phân đoạn naptha  Reforming nước thứ cấp giảm hàm lượng CH4< 1%, tăng hàm lượng H2 I Giớới thiệộu  Yêu cầu xúc tác : + Hoạt tính độ ổn định cao + Dạng hình học xác định + Kích thước phù hợp + Truyền nhiệt tốt + Độ giảm áp đảm bảo + Có độ bền học lớn  Sử dụng xúc tác Ni mang chất mang II Thành phầần xúc tác  Xúc tác: + Ni/α-Al2O3 + Ni/CaAl2O4 Bao gồm 5-15% Ni hỗ trợ chất mang α-Al 2O3 CaAl2O4 Chất phụ trợ: MgO, CaO II Thành phầần xúc tác  Pha hoạt động: Ni + Diện tích bề mặt lớn + Dạng hình học xác định + Độ phân tán thấp so với kim loại quý như: Rh, Pt, Ir + Độ ổn định nhiệt cao II Thành phầần xúc tác  Chất mang α-Al2O3 + Diện tích bề mặt thấp: 5- 10 m²/g + Có độ ổn định nhiệt cao Trong xúc tác có vai trò làm tăng độ ổn định nhiệt, ngăn chặn thiêu kết, lắng đọng C II Thành phầần xúc tác  Hình dạng xúc tác: Xúc tác thường có lỗ + Tăng diện tích bề mặt + Tăng cường khả trao đổi nhiệt, trao đổi chất + Tăng độ bền học II Thành phầần xúc tác III Thành phầần xúc tác Catalyst Composition (wt%) b Particle Fod Size mm c Bulk Density Operating o temp ( C) g/cm JM Katalco 23-8 10% Ni/α- Al2O3 11-14x15-19, -hole 1.20 JM Katalco 54-8 10% Ni/CaAl2O4 11-14x15-19,4-hole 1.04 < 1260 SC C14 4-9% Ni/α-Al2O3 Ring, 19/9x19mm 1.20 870-1426 SC G56A 15% Ni/CaAl2O4 Ring, 19/9x19 mm 1.20 870-1246 SC G-31 7% Ni/α- Al2O3 Rasching ring, 25x19mm 1.20 980-1650 Topsoe RSK-2 15% Ni/MgAl2O4 7-hole tablet, pellet Ngưng tuộ cộớc xa lặớn g cacbon Cacbon Bệầ mặột xúc tác Ngưng tuộ cộớc xa lặớn g cacbon Hình ảnh ngưng tụ tạo thành cốc Hình ảnh sa lắng cacbon Ngưng tuộ cộớc xa lặớn g cacbon  Để giảm lượng cốc tạo thành bằng cách trì tỉ lệ H2O / H2 khoảng nhiệt độ o 700 C Ngoài loại bỏ S hấp phụ xúc tác Ngộộ độộc xúc tác  Các chất gây ngộ độc xúc tác : Lưu huỳnh, clo (clorua), asen kim loại nặng Chủ yếu trình lưu huỳnh  Nguyên tử lưu huỳnh H2S bám vào bề mặt Ni theo phản ứng sau: Ngộộ độộc xúc tác S S CH CH 4 S S S S S S S S Niken Niken Pellet Pellet S S H O H2 2O S S S S S S Ngộộ độộc xúc tác  Các hợp chất lưu huỳnh khoảng 25 ÷10000 ppm nguyên liệu đầu để kéo dài tuổi thọ của xúc tác cần loại bỏ 0,003 – 0,005 ppm  Quá trình có thể tái sinh xúc tác bằng cách cho dòng nước 700 oC phản ứng diễn bề mặt xúc tác với có mặt của khí H2 Ngộộ độộc xúc tác Ngộộ độộc xúc tác Ngộộ độộc xúc tác Xử Xử lý lý nguyên nguyên liệu liệu đầu đầu Biện Biện pháp pháp làm làm giảm giảm ngộ ngộ độc độc xúc xúc Lựa Lựa chọn chọn chất chất mang mang thích thích hợp hợp Sử Sử dụng dụng hơi nước nước để để loại loại bỏ bỏ được chất chất độc độc trên xúc xúc tác tác Quá trình thiệu kệớt +Quá trình thiêu kết thường xảy 600°C +Ở điều kiện nhiệt độ cao Ni xúc tác có thể phản ứng với chất mang, thậm chí xúc tác gần không hoạt động Quá trình thiệu kệớt Tác hại: tinh thể xúc tác tập hợp lại thành tinh thể lớn Làm giảm diện tích bề mặt Nguyên nhân: + Do phản ứng nhiệt độ cao + Sự có mặt của nước tạo nhóm OH bề mặt, làm bề mặt linh động bốc nhiệt độ cao + Hơi nước thúc đẩy thiêu kết Quá trình thiệu kệớt Quá trình thiệu kệớt Duy Duy trì trì nhệt nhệt độ độ ở điều điều kiện kiện thích thích hợp hợp Biện Biện pháp pháp giảm giảm quá trình trình thiêu thiêu kết kết Giảm Giảm thiểu thiểu lượng lượng hơi nước nước trong quá trình trình phản phản ứng ứng Bổ Bổ sung sung các chất chất trợ trợ xúc xúc tác tác có có tính tính ổn ổn định định cao cao Kệớt luầộn  Xúc tác Ni chất mang sử dụng làm xúc tác cho trình reforming nước thứ cấp  Nghiên cứu đặc trưng của xúc tác, thành phần, kích thước của xúc tác sau sử dụng  Điều chế xúc tác bằng phương pháp đồng kết tủa ngâm tẩm  Nguyên nhân hoạt tính : tạo cốc, ngộ độc S, thiêu kết Tài Liệộu Tham Khaảo Calvin H Bartholomew, Robert J Farrauto(auth.) Fundamentals of Industrial Catalytic Processes, Second Edition - 2005 Deactivation and Regeneration of Nickel-Based Catalysts for Steam-Methane Reforming Anderson, John R Boudart, Michel - Catalysis Catalytic Steam Reforming GS.TS Đào Văn Tường - Động học xúc tác – NXB Khoa Học Kỹ Thuật - 2006 Phạm Thanh Huyền, Nguyễn Hồng Liên- Công Nghệ Tổng Hợp Hữu Cơ Hóa Dầu – NXB Khoa Học Kỹ Thuật - 2006 Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng - Hóa Học Dầu Mỏ Khí – NXB Khoa Học Kỹ Thuật 2012 [...]... chất lưu huỳnh khoảng 25 ÷10000 ppm trong nguyên liệu đầu vì thế để kéo dài tuổi thọ của xúc tác cần loại bỏ ít hơn 0,003 – 0,005 ppm  Quá trình này có thể tái sinh xúc tác bằng cách cho dòng hơi nước ở 700 oC phản ứng diễn ra trên bề mặt xúc tác với sự có mặt của khí H2 Ngộộ độộc xúc tác Ngộộ độộc xúc tác ... ra còn loại bỏ được S hấp phụ trên xúc tác Ngộộ độộc xúc tác  Các chất gây ngộ độc xúc tác : Lưu huỳnh, clo (clorua), asen và các kim loại nặng Chủ yếu ở quá trình này là lưu huỳnh  Nguyên tử lưu huỳnh trong H2S sẽ bám vào bề mặt Ni theo phản ứng sau: Ngộộ độộc xúc tác S S CH CH 4 4 S S S S S S S S Niken Niken Pellet Pellet S S H O H2 2O S S S S S S Ngộộ độộc xúc tác  Các hợp chất lưu huỳnh khoảng... phân hủy CH4 hoặc phân hủy CO: • Sự hình thành cacbon thuận lợi ở điều kiện nhiệt độ cao tỉ lệ H2O/C thấp  Cốc bám trên bề mặt xúc tác sẽ bít tâm hoạt động, làm giảm bề mặt xúc tác, xúc tác bị giảm dần hoạt tính Ngưng tuộ cộớc và xa lặớn g cacbon Cacbon Bệầ mặột xúc tác Ngưng tuộ cộớc và xa lặớn g cacbon Hình ảnh ngưng tụ tạo thành cốc Hình ảnh sa lắng cacbon Ngưng tuộ cộớc và xa lặớn g cacbon ... Lọc kết tủa và sấy khô ở 110ᵒC qua đêm (12h)  Rửa kết tủa sau sấy vài lần với nước ấm và 2 lần với nước lạnh, sau đó sấy ở 110ᵒC(12h)  Nung mẫu 600ᵒC trong 3h V Nguyện nhần mầớt hoaột tính cuảa xúc tác và biệộn pháp khặớc phuộc Ngưng Ngưng tụ tụ cốc cốc và và xa xa lắng lắng cacbon cacbon Ngộ Ngộ độc độc xúc xúc tác tác Quá Quá trình trình thiêu thiêu kết kết Ngưng tuộ cộớc và xa lặớn g cacbon... tuảa Ưu điểm:  Xúc tác có độ đồng đều cao  Bề mặt riêng lớn hơn Hỗn Hỗn hợp hợp rưảa Ni(OH) Ni(OH)22 + + Al(OH) Al(OH)33 Ni(NO ) + Ni(NO3 3)2 2+ Al(NO) Al(NO)3 3 Nung +NaOH PH=8÷9 Sầớ Sầớy y ớả ớả 80°C 80°C 14h 14h + H2 400°C NiO.Al NiO.Al22O O 5h Ni/Al O Ni/Al2 2O3 3 120°C Phướng pháp ngầm tầảm  Nguyên tắc: Cho xúc tác ngâm trong dung dịch muối của xúc tác hoặc dung dịch xúc tác ở áp suất thường... hóa hóa khử khử của của bề bề mặt mặt và và khối khối chất chất rắn rắn Xác Xác định định trạng trạng thái thái đơn đơn lớp lớp bề bề mặt mặt của của xúc xúc tác tác Khưả hóa theo phướần g trình nhiệột độộ (TPR) V Các phướng pháp điệầu chệớ xúc tác Ni/Al 2 O 3 Phướng Phướng pháp pháp độầ độần ng g kệớ kệớtt tuả tuảa a Phướng Phướng pháp pháp ngầm ngầm tầả tầảm m Phướng Phướng pháp pháp kệớ kệớtt...Cớ chệớ xúc tác Pha hoaột độộn g Ni CH4 Mao quaản CO H2 CO2 H2O H2 CO CO2 III Đặộc trưng xúc tác XRD XRD SEM SEM Các Các phương phương pháp pháp nghiên nghiên cứu cứu đặc đặc trưng trưng TEM TEM TPR TPR Phộả nhiệễu xaộ tia X ( XRD) Nghiên Nghiên cứu cứu... như muối NO 3-, Cl-, SO42 Phương pháp này dễ thực hiện tuy nhiên: - Bề mặt riêng xúc tác bé - Thời gian làm việc ngắn Phướng pháp ngầm tầảm  Điều chế oxit nhôm: NaOH Al(NO ) Al(NO3 3 )3 3 nung Al(OH) Al(OH)3 3 Rưả Rưảa a Al O Al2 2O3 3 Sầớ Sầớy y )2c (tuỳ theo nồng độ cần) lên Al2O3 được Ni(NO3)2/Al2O3 Sau đó nung xúc tác trên ở  Tẩm dd Ni(NO3hoặộ 400ᵒC được NiO/Al NH3 2O3  Khử Ni bằng H2 (hỗn