Hai nhóm xúc tác được tổng hợp là Al-SBA-15 và SZ-SBA-15 có hoạt tính khá tốt với phản ứng cracking phân đoạn dầu nặng. Tuy nhiên, hàm lượng cốc tạo thành còn nhiều. Sự tạo cốc là một vấn đề luôn được quan tâm đối với quá trình cracking, bởi nó là một trong những nguyên nhân gây mất hoạt tính của xúc tác. Trước đây đã có nhiều công trình công bố về việc giảm quá trình tạo cốc trên xúc tác cracking bằng việc điều chỉnh tính axit hoặc thêm một số cấu tử khác. Trong thời gian gần đây, như đã đề cập trong phần Tổng quan, một vài công trình công bố về các vật liệu đóng vai trò xúc tác theo kiểu cracking oxy hóa. Hệ vật liệu chúng tôi tổng hợp Al-Zr-Fe-SBA-15 theo định hướng của một xúc tác cracking oxi hóa nhằm giảm sự tạo cốc và tăng hiệu suất xăng.Theo sự hiểu biết của chúng tôi thì đây là công trình đầu tiên ở trong nước quan tâm về vấn đền này, cracking oxy hóa. Đối với quốc tế, hệ xúc tác Al/Zr- FeOx đã được công bố [50, 55]. Tuy nhiên hệ các oxit này được mang lên trên SBA-15 là công trình đầu tiên. Kết quả của cracking dầu nặng trên xúc tác 0,8Al-Zr-Fe-SBA-15 với điều kiện phản ứng: nhiệt độ từ 420o
C ÷ 500oC; áp suất 1at; tốc độ không gian nạp liệu 6h-1
; lưu lượng hơi nước 6,2ml/phút, tốc độ dòng khí mang N2 70ml/phút; xúc tác được xử lý đạt hoạt tính cân bằng trước khi thực hiện phản ứng được trình bày trong hình 3.54.
99
(A)
(B)
Hình 3.54. (A) Độ chuyển hóa và độ chọn lọc phân đoạn xăng và (B) hàm lượng cốc tạo thành của phản ứng cracking oxy hóa phân đoạn dầu nặng trên xúc tác 0,8Al-Zr-Fe-SBA-15
Số liệu phản ứng ở khoảng nhiệt độ được chọn 450 ÷ 460oC (bảng 3.16) và kết quả biểu diễn trên các đồ thị (hình 3.52, 3.53, 3.54) cho thấy độ chuyển hóa nguyên liệu và độ chọn lọc xăng của phản ứng cracking trên hai xúc tác Al-SBA-15 và SZ-SBA-15 là khá cao nhưng hiệu suất quá trình thì vẫn thấp hơn so với xúc tác 0,8Al-Zr-Fe-SBA-15.
Bảng 3.16. Số liệu tổng hợp của phản ứng cracking phân đoạn dầu nặng của các xúc tác ở khoảng nhiệt độ 450 ÷ 460o
C
Xúc tác Độ chuyển hóa (%) Độ chọn lọc xăng (%) Cốc (g)
Al-SBA-15-GT(0,07) 11,18 27,48 3,61
SZ-SBA-15-GT(0,1) 33,83 28,17 2,73
SZ-SBA-15-TT(0,2) 36,22 31,48 3,41
0,8Al-Zr-Fe-SBA-15 33,52 55,61 3,01
Ở 500o
C, độ chuyển hóa nguyên liệu trên xúc tác 0,8Al-Zr-Fe-SBA-15 tăng mạnh và đạt 50,67%; trong khi đó, độ chuyển hóa nguyên liệu trên hai xúc tác Al-SBA-15 và SZ-SBA- 15 tăng chậm (30,53%; 31,49%; 42,98%). So sánh độ chọn lọc xăng thì với xúc tác 0,8Al-Zr- Fe-SBA-15 độ chọn lọc xăng tăng đến 66,82%; còn hai xúc tác Al-SBA-15 và SZ-SBA-15 thì
100
độ chọn lọc xăng có xu hướng giảm mạnh khi nhiệt độ tăng cao. Quá trình tạo cốc cũng có sự thay đổi đáng kể. Hàm lượng cốc sinh ra trong phản ứng cracking oxy hóa có xu hướng giảm; còn trong phản ứng cracking xảy ra trên hai xúc tác Al-SBA-15 và SZ-SBA-15 thì nhiệt độ càng tăng, cốc hình thành càng nhiều – số liệu được thể hiện trong bảng 3.17.
Bảng 3.17. Số liệu tổng hợp của phản ứng cracking phân đoạn dầu nặng của các xúc tác ở 500o
C
Xúc tác Độ chuyển hóa (%) Độ chọn lọc xăng (%) Cốc (g)
Al-SBA-15-GT(0,07) 30,53 18,99 3,96
SZ-SBA-15-GT(0,1) 31,49 8,29 3,89
SZ-SBA-15-TT(0,2) 42,98 24,47 3,77
0,8Al-Zr-Fe-SBA-15 50,67 66,82 2,66
Từ các kết quả trên, một số nhận xét có thể được rút ra như sau:
Đã khảo sát phản ứng cracking phân đoạn dầu nặng trên các xúc tác Al-SBA-15, SZ- SBA-15 và Al-Zr-Fe-SBA-15 ở các nhiệt độ khác nhau.
So sánh hoạt tính của các xúc tác ở 500oC, độ chuyển hóa nguyên liệu tăng dần theo thứ tự: Al-SBA-15-GT(0,07) (30,53%) < SZ-SBA-15-GT(0,1) (31,49%) < SZ-SBA-15-TT(0,2) (42,98%) < 0,8Al-Zr-Fe-SBA-15 (50,67%); độ chọn lọc xăng: SZ-SBA-15-GT(0,1) (8,29%) < Al-SBA-15-GT(0,07) (18,99%) < SZ-SBA-15-TT(0,2) (24,47%) < 0,8Al-Zr-Fe-SBA-15 (66,82%) và hàm lượng cốc giảm dần theo thứ tự: Al-SBA-15-GT(0,07) (3,96g) < SZ-SBA-15- GT(0,1) (3,89g) < SZ-SBA-15-TT(0,2) (3,77g < 0,8Al-Zr-Fe-SBA-15 (2,66g).
Từ các kết quả so sánh trên cho thấy những ưu điểm nổi bật của phản ứng cracking oxy hóa trên xúc tác Al-Zr-Fe-SBA-15 và quá trình cracking oxy hóa được chọn để nghiên cứu sâu hơn.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});