Nghiên cứu tổng hợp xúc tác cho phản ứng hydrodesunfua hoá để làm sạch nhiên liệu diesel nhiều lưu huỳnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: CHUYÊN NGÀNH HOÁ DẦU Nghiên cứu tổng hợp xúc tác cho phản ứng Hydrodesunfua hoá để làm nhiên liệu Diesel nhiều lưu huỳnh Đỗ Thanh Hải NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: ĐINH THỊ NGỌ, VŨ THỊ THU HÀ HÀ NỘI - 2009 MỞ ĐẦU Ơ nhiễm mơi trường vấn đề mang tính tồn cầu Khí thải từ q trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch nói chung nhiên liệu động nói riêng ngun nhân gây nhiễm mơi trường nóng lên trái đất Trong dầu mỏ tồn hợp chất chứa lưu huỳnh Đây chất không mong muốn có dầu mỏ Các hợp chất chứa lưu huỳnh cháy tạo khí SOx gây ô nhiễm môi trường (như mưa axit…); trình chế biến, hợp chất gây ngộ độc xúc tác mạnh, gây ăn mòn thiết bị, tạo khí độc… Vì cần phải loại bỏ lưu huỳnh khỏi dầu mỏ sản phẩm nhiên liệu dầu mỏ Trên giới, trình loại lưu huỳnh thực công đoạn chế biến nhà máy lọc dầu hộp xúc tác động khơng thể xử lý khí thải SOx Tại Việt Nam, với đời nhà máy lọc dầu Dung Quất số nhà máy lọc dầu tương lai vấn đề loại lưu huỳnh làm nhiên liệu trở thành mối quan tâm lớn Hiện nay, có nhiều phương pháp công nghệ để loại lưu huỳnh khỏi nhiên liệu phương pháp vật lý, hóa học; có sử dụng hydro, khơng sử dụng hydro… Trong đó, phương pháp hydrodesunfua hóa (HDS-hydrodesunfurization) phương pháp sử dụng rộng rãi có nhiều ưu điểm mặt kỹ thuật, công nghệ lẫn kinh tế Nguyên lý phương pháp sử dụng dịng khí hydro áp suất, nhiệt độ xúc tác thích hợp để phá hủy liên kết lưu huỳnh hợp chất hữu chứa lưu huỳnh có dầu mỏ, tạo thành khí H2S sau H2S tách khỏi nguyên liệu Với tầm quan trọng tính cấp thiết việc phải làm lưu huỳnh ưu điểm phương pháp hydrodesunfua hóa, chúng tơi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu tổng hợp xúc tác cho phản ứng hydrodesunfua hóa để làm nhiên liệu diesel nhiều lưu huỳnh” Với mục đích tổng hợp loại xúc tác có hoạt tính cao phản ứng hydrodesunfua hóa, có khả chống ngộ độc lưu huỳnh tốt lại không làm thay đổi tiêu kỹ thuật vốn có diesel, đề tài nghiên cứu điều chế xúc tác CoMo/Al2O3 Co-Mo-P/aluminosilicat Đề tài thử hoạt tính xúc tác nguyên liệu mẫu dibenzothiophen thực q trình hydrodesunfua hóa với nguyên liệu thực diesel nhiều lưu huỳnh Hiện Việt Nam, dạng oxit nhôm truyền thống -Al2O3 oxit nhơm vơ định hình tổng hợp phương pháp sol-gel nghiên cứu công bố nhiều trường Đại học sở nghiên cứu như: Đại học Bách khoa Hà nội, Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà nội, Viện Hóa học – Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, Viện Hóa học Cơng nghiệp Việt Nam – Tập đồn Hóa chất Việt Nam… Tuy nhiên việc sản xuất nhôm oxit với quy mô pilot thực trình tạo viên thiết bị pilot phịng thí nghiệm hồn thiện cơng bố gần Viện Hóa học Cơng nghiệp Việt Nam Hiện nay, nước ta, chưa có cơng trình cơng bố việc tổng hợp thành cơng oxit nhơm vơ định hình mao quản trung bình có trật tự ngồi cơng trình tác giả cộng (bài báo số số danh mục cơng trình cơng bố tác giả) Việc chế tạo thành công vật liệu MCM-41 Al-MCM-41 công bố nhiều trường Đại học Viện nghiên cứu, nhiên việc chế tạo thành cơng vật liệu Al-MCM-41 có khả ứng dụng để chế tạo xúc tác HDS có hoạt tính cao cơng bố luận án Đề tài có đóng góp mặt khoa học như: hồn thiện quy trình điều chế nhơm oxit phương pháp kết tủa phương pháp sol-gel, hồn thiện quy trình tạo viên chất mang oxit nhơm để nâng cao khả áp dụng thực tế Tổng hợp nhơm oxit có kênh mao quản dạng hexagon với bề mặt riêng lớn có khả ứng dụng tốt chế tạo xúc tác cho trình HDS Tổng hợp vật liệu Al-MCM-41 ứng dụng loại vật liệu làm chất mang để chế tạo xúc tác cho trình HDS loại lưu huỳnh khỏi diesel Đã chế tạo xúc tác đa kim loại coban, molypden phân tán chất mang có hoạt tính khử lưu huỳnh cao Đã nghiên cứu, tìm phương pháp điều kiện tối ưu để hoạt hóa xúc tác – q trình làm tăng khả chống ngộ độc xúc tác Tìm điều kiện tối ưu cho trình HDS nhiên liệu diesel nhiều lưu huỳnh hệ xúc tác chế tạo Việc nghiên cứu chế tạo thành công xúc tác cho trình HDS nguyên liệu diesel góp phần thúc đẩy nghiên cứu chế tạo sản xuất xúc tác nói chung xúc tác HDS nói riêng, tiến tới việc hồn tồn làm chủ cơng nghệ làm nhiên liệu Điều góp phần phát triển khoa học – công nghệ nước ta, tiết kiệm chi phí sản xuất chủ động vấn đề giảm thiểu ô nhiễm môi trường CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Q TRÌNH HYDRODESUNFUA HĨA VÀ VAI TRÕ TRONG LỌC – HÓA DẦU 1.1.1 Các quy định hàm lƣợng lƣu huỳnh nhiên liệu Nhiên liệu chứa lưu huỳnh cháy tạo khí thải có chứa SO x gây ăn mịn thiết bị, gây mưa axit gây độc hại cho người Các hộp xúc tác khơng thể xử lý khí SOx Do để giảm thiểu tác động xấu đến sức khỏe người môi trường khí thải động cơ, cần phải giảm hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu Các bảng sau số tiêu chuẩn hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu số nước tiên tiến giới [12-14] Bảng 1.1: Tiêu chuẩn châu Âu hàm lƣợng lƣu huỳnh nhiên liệu Loại nhiên liệu Xăng Diesel Năm Hàm lượng lưu huỳnh (ppm) 2000 150 2002 – 2005 < 50 2005 – 2011 < 10 2000 350 2002 – 2005 < 50 2005 - 2011 < 10 Bảng 1.2: Tiêu chuẩn Mỹ hàm lƣợng lƣu huỳnh nhiên liệu Năm 2000 2003 2004 2005 2006 2008-2010 Xăng 250 < 150 120 90 30