Isome hóa trong nhà máy lọc dầu

Đề tài: Tìm hiểu xúc tác trình isome hóa nhà máy lọc hóa dầu Nhóm 20: 1.Nguyễn Đức Hiếu 2.Lê Hữu Dũng 3.Phạm Thúy Nga 20141523 20140789 20143133 GVHD:PGS TS Phạm Thanh Huyền Nội dung: Giới thiệu phản ứng izome Xúc tác cho trình izome hóa Xúc tác izome nhà máy lọc hóa dầu Đặc điểm Zirconium sulfat Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng xúc tác zirconium sulfat Nguyên nhân gây hoạt tính xúc tác Tái sinh xúc tác Giới thiệu chung q trình isome • • K/n: Q trình isome hóa hay q trình đồng phân hóa q trình làm thay đổi cấu tạo phân bố lại vị trí ngun tử nhóm khơng gian hợp chất hữu mà không làm thay đổi thành phần khối lượng phân tử Mục đích: o Nâng cao trị số octan xăng o Tạo cấu tử có trị số octan cao pha vào xăng nhằm nâng cao chất lượng Các phản ứng xảy q trình • Phản ứng Hydroisome hóa (đồng phân hóa) : - Đây phản ứng q trình Phản ứng làm biến đổi hydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh, chuyển thành hai nhánh hay nhiều nhánh • • Phản ứng cracking Phản ứng đóng vòng tạo hydrocacbon thơm Cơ chế Với xúc tác lưỡng chức Các bước: - Đehidro hóa phân tử n-parafin (nP) tâm loại oxit kim loại thành n-olefin (nO) - Deproton iso-cacbocation thành iso-olefin H+ n-Olefin khuếch tán sang tâm axit cộng hợp với tâm H+ đồng phân hóa mạch cacbon pha axit thành iso-cacbocation (iC+) Hidro hóa iso-olefin thành iso-parafin pha kim loại  Ta thấy xúc tác có tâm: • • Tâm kim loại M có chức để đề hydro hóa Tâm axit A có chức proton hóa (đồng phân hóa) Cơ chế phản ứng đồng phân hóa hexan xúc tác lưỡng chức (6) Xúc tác • o Xúc tác pha lỏng Trước người ta dùng xúc tác Lewis AlCl3 , hoạt hoá HCl Gần người ta sử dụng xúc tác sở AlBr3 hỗn hợp AlCl3 + SbCl3  Ưu điểm loại xúc tác hoạt tính cao mau hoạt tính, độc chọn lọc thấp, dễ ăn mòn thiết bị • • • • • Xúc tác axit rắn Qua nhiều nghiên cứu cải tiến, người ta sử dụng chất xúc tác rắn để thay chất xúc tác pha lỏng chất xúc tác oxit có tính axit như: Al2O3-V2O5, BeO: Dùng để chuyển hóa ciclohexan thành metylxiclopenten 45°C Cr2O3: Chuyển hóa hexa-1,2-dien thành hexa-2,4-dien 225 ÷ 250°C Al2O3-Mo2O3: Chuyển hóa n-pentan thành isopentan 460°C  Ưu điểm dễ điều chế, rẻ tiền, bền nhiệt, an tồn mơi trường độ chuyển hố khơng cao, nhanh hoạt tính, dễ bị ngộ độc • • Xúc tác lưỡng chức Thường xúc tác gồm hai phần: - Tâm kim loại có đặc trưng hyđro hố, kim loại thường dùng Pt ,Pd… - Chất mang axit: thường oxit kim loại thường oxit kim loại γ-Al2O3, ZrO2-SO42¯, ZSM-5…  Loại xúc tác có đủ độ chọn lọc cần thiết isome hoá nguyên liệu C5-C6 độ linh hoạt thấp đòi hỏi nhiệt độ phản ứng phải cao Tuy nhiên hoạt tính thời gian sử dụng cao Xúc tác izome nhà máy lọc dầu • • Có ba loại chất xúc tác sử dụng sản xuất đồng phân: clorua alumina,  zirconia sulfated zeolit Sự lựa chọn nhà máy lọc dầu clorua nhôm zirconia sulfated: • - Chất xúc tác zirconium sulfat:   - Hoạt tính cao, vận hành nhiệt độ thấp Tuổi thọ xúc tác loại lớn từ ÷ năm Pt / SO4 2− / ZrO2 Bền chất gây ngộ độc, độ ổn định cao, khơng cần có q trình tách H2O cho dòng H2 ngun liệu, khơng cần xử lý S cho nguyên liệu hàm lượng thấp, tái sinh dễ dàng VD: tên thương mại (UOP): PI-242 PI-244 • Chất xúc tác nhơm clorua: - Có hoạt tính cao dễ bị ngộ độc, bắt buộc phải có trình tách H2O khử S cho nguyên liệu - Cần bổ sung Clo nhằm trì hoạt tính củaPt xúc/ tác gây)ăn mòn thiết bị phải Al2nên O3 (Cl có q trình khử axit cho khí, xúc tác tái sinh giá thành đắt VD: :Tên thương mại (UOP): I-82, I-84 I-122 Đặc điểm cấu tạo ziriconium sulfat Siêu axit zirconia sulfat hóa • ZrO2 trạng thái tứ diện oxit rắn có tính axit mạnh làm chất mang cho loại xúc tác sử dung q trình hóa học • Sulphat hóa Ziricondioxit Bằng H2SO4 cho diện tích bề mặt riêng lớn làm tăng độ axit Mơ hình cấu trúc siêu axit SO4²¯/SrO2 (A Corma, V Fornes, M.I.Juan-Rajadell, J.M.Lopez Nieto (1994),“Infuence of preparation conditions on the structure and catalytic properties of ZrO2-SO4²¯ superacid catalysts”, Appl.Catal.,A: General 116, Vol 116, pp 151-156) - Từ công thức (3): cấu trúc siêu axit gồm liên kết S=O, O-H, S-O-H… - Các tâm axit Lewis hình thành hiệu ứng cảm ứng liên kết S=O với ion kim loại,cation đóng vai trò tâm axit Lewis - Các tâm axit Bronsted hình thành  tương tác tâm Lewis với nước nhóm –SO4H bề mặt xúc tác   Xúc tác siêu axit có chứa Al - Xúc tác SO4²¯/ZrO2 có tính axit mạnh có diện tích bề mặt riêng nhỏ (