NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU HẤP PHỤ TRÊN CƠ SỞ ZEOLITE 4A. ỨNG DỤNG CHO VIỆC XỬ LÍ LƯU HUỲNH TRONG XĂNG VÀ XĂNG DUNG MÔI

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU HẤP PHỤ TRÊN CƠ SỞ ZEOLITE 4A. ỨNG DỤNG CHO VIỆC XỬ LÍ LƯU HUỲNH TRONG XĂNG VÀ XĂNG DUNG MÔI

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LÊ VŨ MINH TÀI TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU HẤP PHỤ TRÊN CƠ SỞ ZEOLITE 4A. ỨNG DỤNG CHO VIỆC XỬ LÍ LƯU HUỲNH TRONG XĂNG VÀ XĂNG DUNG MÔI. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT HÓA HỌC Người hướng dẫn: TS. HUỲNH QUYỀN Năm 2012 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI: TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG - HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Huỳnh Quyền Cán bộ chấm nhận xét 1: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Cán bộ chấm nhận xét 2: …………………………………………………………………………………………… ………… Đồ án tốt nghiệp được bảo vệ tại Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Ngày …… tháng……….năm 2012 Thành phần hội đồng đánh giá đồ án tốt nghiệp gồm: 1. ……………………………… 2. ……………………………… 3. ……………………………… 4. ……………………………… 5. ……………………………… Xác nhận của chủ tịch Hội Đồng đánh giá đồ án và Trưởng Khoa hóa học và công nghệ thực phẩm. CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ------------------ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Lê Vũ Minh Tài MSSV: 0852010147 Ngày, tháng, năm sinh: 07/03/1990 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên Cứu Tổng Hợp Vật Liệu Hấp Phụ Trên Cơ Sở Zeolite-4A Ứng Dụng Trong Xử Lí Lưu Huỳnh Trong Xăng Dung Môi. II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Nghiên cứu thực nghiệm tổng hợp xúc tác trên cơ sở Zeolite 4A.  Nghiên cứu thực nghiệm khảo sát hiệu suất hấp phụ lưu huỳnh trong nguyên liệu xăng dung môi bằng chất hấp phụ mới tổng hợp. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ LUẬN ÁN: 20/02/2012. IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/07/2012. V. HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Huỳnh Quyền CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TP.HCM, Ngày tháng 07 năm 2012 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS. Huỳnh Quyền Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thời gian gần đây, vấn đề ô nhiễm môi trường đang diễn ngày càng phức tạp. Do yêu cầu phát triển kinh tế, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch ngày càng phổ biến không chỉ cho giao thông vận tải mà còn cho nhiều ngành công nghiệp khác như công nghiệp hóa dầu. Khí thải từ sản phẩm của các ngành công nghiệp này thường tạo ra SO x là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ô nhiễm môi trường nghiêm trong. Do vậy việc loại lưu huỳnh và các hợp chất của nó trong nguyên - nhiên liệu ban đầu là rất cần thiết, biện pháp hiện sử dụng rộng rải hiện nay là khử lưu huỳnh bằng hydro nhưng phương pháp này đòi hỏi tính an toàn tuyệt đối do làm việc trong môi trường nhiệt độ và áp suất cao. Nhiều năm gần đây việc, đã có nhiều nghiên cứu trong việc khử lưu huỳnh bằng cách sử dụng vật chất xốp dựa trên khả năng của chất hấp phụ tốt do có tính chọn lọc cao vối các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ, trong đó đáng lưu ý là hợp chất ZEOLITE. Theo các nghiên cứu này, chất hấp phụ khác nhau được tổng hợp bằng quá trình tẩm ướt giữa kim loại chuyển tiếp lên bề mặt của Zeolite. Qua quá trình nghiên cứu cho thấy việc loại bỏ lưu huỳnh mạnh mẽ tùy theo bản chất, nồng độ của kim loại. Từ 9 đến 10% khối lượng của Ni trên Zeolite có thể loại bỏ hơn 63% lưu huỳnh trong điều kiện làm việc không khắc khe như quá trình HDS do đó giảm được chi phí. Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với Thầy Huỳnh Quyền giám đốc trung tâm nghiên cứu công nghệ lọc hóa dầu - Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh và toàn thể nhân viên trung tâm, đã tận tình hướng dẫn, hết lòng truyền đạt những kiến thức khoa học, những kinh nghiệm thực tế quý báu, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho em thực hiện tốt đồ án tốt nghiệp của mình. Em cũng xin cảm ơn quý thầy cô của Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu vì những hướng dẫn tận tình và dạy dỗ cho sinh viên chúng em trong suốt những năm qua. Con xin cảm ơn cha mẹ, các thành viên trong gia đình đã hổ trợ, động viên và luôn ủng hộ con trong suốt quá trình học tập. Xin cảm ơn các anh, chị và các bạn trong ngành công nghệ hóa học đã có những đóng góp và thảo luận rất chân tình giúp tôi hoàn thành tốt đẹp đồ án tốt nghiệp. TP. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 07 năm 2012 Lê Vũ Minh Tài Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam; HDS : quá trình khử lưu huỳnh bằng hydro (hydrodesulphurization); ON : chỉ số octan (Octane Number); MON : chỉ số Octan động cơ (Motor Octane Number); RON : chỉ số Octan nghiên cứu (Research Octane Number); TEL : tetraethyl chì (Tetraethyl Lead); TML :tetramethyl chì (tetramethyl Lead); SBU : đơn vị cấu trúc thứ cấp (Secondary Building Unit); ALPO : Aluminophotphat; Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu DANH MỤC BẢNG Trang Bảng II.1a. Phương pháp thử xác định độ hóa hơi của xăng 6 Bảng II.1b. Phương pháp thử thành phần cất của xăng .6 Bảng II.2. Tương quan giữa trị số nén của động cơ và trị số octane của xăng .8 Bảng II.3. Sự phụ thuộc ON vào cấu trúc của các loại hydrocacbon .12 Bảng II.4. Các thành phần hóa học cơ bản pha trong xăng động cơ. .12 Bảng II.5a. Tính chất phụ gia oxygen .14 Bảng II.5b. Cấu tạo hóa học các loại phụ gia và hàm lượng oxy có trong đó 14 Bảng II.6. Mức quy định hàm lượng Benzene ttrong một số quốc gia .18 Bảng II.7. Các tiêu chuẩn xăng ô tô của Châu Âu .20 Bảng II.8. Tiêu chuần chung chất lượng xăng động cơ loại không chì của EC .20 Bảng II.9. Tiêu chuẩn xăng động cơ của Nga 21 Bảng II.10. Yêu cầu kĩ thuật đối với xăng SH0112 – 92 22 Bảng II.11. Yêu cầu kĩ thuật của xăng chì theo tiêu chuẩn GB484 – 93 .23 Bảng II.12. Yêu cầu kĩ thuật xăng không chì tiêu chuẩn SH0041 – 93 24 Bảng II.13. Tiêu chuẩn Việt Nam về xăng không chì TCVN 6676:2005. 26 Bảng II.14. Đặt trưng các loại xăng dung môi kĩ thuật sản xuất theo tiêu chuẩn Nga 29 Bảng II.15. Đặt trung cấu trúc một số loại Zeolite .44 Bảng III.1. Các loại hóa chất sử dụng cho tổ hợp chất hấp phụ .62 Bảng III.2. Bảng tóm tắt quá trình thực hiện thí nghiệm 66 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình II.1. Đường đặt tính áp suất hơi của xăng 5 Hình II.2. Biểu đồ cháy kích nổ và cháy bình thường trong cùng một động cơ xăng . 7 Hình II.3. Tác động của MTBE đến thành phần cất của nhiên liệu 16 Hình II.4 Các đơn vị cấu trúc thứ cấp SBU của zeolite 31 Hình II.5. Các đơn vị cấu trúc thứ cấp (cơ bản, thứ cấp) và cách ghép nối giữa chúng để tạo ra zeolite 32 Hình II.6. Sự phân bố cation trên Zeolite 36 Hình II.7. Sơ đồ cụm HDS trong một nhà máy lọc dầu 56 Hình II.8. Các dẫn xuất thường gặp của thiophenes . 58 Hình II.9. Giản đồ minh họa cho sự hấp phụ hóa học với chất hấp phụ NiO – ZnO . 58 Hình II.10. Giản đồ S-Zorb . 59 Hình II.11. Alkyl hóa thiophene 60 Hình II.12. Giản đồ S – Brane . 60 Hình II.13. Giản đồ GT - DeSulphTM 61 Hình III.1. Qui trình tẩm Ni lên Zeolite 4A . 65 Hình IV.1. Cấu trúc không gian của Zeolite 4A 70 Hình IV.2. Các vị trí trao đổi ion trên Zeolite 70 Hình IV.3. Ni được tẩm trên Zeolite 71 Hình IV.4 (A) Ion Ni 2+ nằm trên khung lục giác ở hốc β của chất hấp phụ; (B) Có sự cho electron từ thiophen tới orbital 4s của ion Ni 2+ ; (C) Hình thành liên kết π. . 71 Hình IV.5 Ảnh cấu trúc chất hấp phụ được chup theo phương pháp hiển vi điển tử truyền qua TEM. 73 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH v CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 2 2.1. Nhiên liệu cho động cơ xăng 2 2.1.1. Giới thiệu chung 2 2.1.2 Yêu cầu về chất lượng xăng 3 2.1.3. Thành phần hóa học cơ bản và phụ gia của xăng 10 2.1.4. Các phép thử khác đối với xăng. 14 2.1.5. Tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế về chất lượng xăng 20 2.2. Xăng dung môi 27 2.2.1. Giới thiệu chung 27 2.2.2. Phân loại – Thành phần hóa học cơ bản 27 2.3. Cơ sở khoa học của việc tổng hợp chất hấp phụ trên vật liệu Zeolite 29 2.3.1. Giới thiệu về Zeolite 29 2.3.2. Quá trình tổng hợp Zeolite 42 2.4. Phương pháp tẩm trên vật liệu xốp 47 2.4.1. Đặt điểm chung 47 2.4.2. Các phương pháp tẩm 49 2.4.3. Sự hình thành thành phần hoạt động trên xúc tác mang 51 2.4.4. Sự hình thành cấu trúc xúc tác 51 2.5. Các phương pháp loại lưu huỳnh được sử dụng trong công nghiệp hoán dầu 54 2.5.1. Khử lưu huỳnh bằng Hydro 54 . TÀI: Nghiên Cứu Tổng Hợp Vật Liệu Hấp Phụ Trên Cơ Sở Zeolite- 4A Ứng Dụng Trong Xử Lí Lưu Huỳnh Trong Xăng Dung Môi. II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Nghiên cứu. VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LÊ VŨ MINH TÀI TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU HẤP PHỤ TRÊN CƠ SỞ ZEOLITE 4A. ỨNG DỤNG CHO VIỆC XỬ LÍ LƯU HUỲNH TRONG XĂNG