HOẠT ĐỘNG 1: GIẢNG GIẢI MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH ĐỒNG PHÂN HÓA
Gợi ý các khía cạnh và mức độ
Dạy về mục đích của quá trình đồng phân hóa trong công nghiệp lọc hóa dầu, vị trí của tổ hợp này trong nhà máy.
Trình bày cơ sở lý thuyết: cơ chế phản ứng, những chuyển hóa của từng nhóm hydrocacbon trong điều kiện phản ứng.
Trình bày các thế hệ xúc tác cho qúa trình đồng phân hóa Trình bày phƣơng pháp điều chế một loại xúc tác
Giới thiệu một số công nghệ đồng phân hóa
Cách chọn nguyên liệu phù hợp cho quá trình đồng phân hóa và những yêu cầu về thành phần hydrocacbon, các tạp chất…
Ảnh hƣởng các thông số vận hành (nhiệt độ, áp suất, tuần hoàn khí hydro, vận tốc thể tích) đến chất lƣợng sản phẩm thu đƣợc.
Chất lƣợng xăng đồng phân hóa
Giới thiệu sơ lƣợc về quy trình điều chế xúc tác đồng phân
Cách thức kiểm tra đánh giá:
Đánh giá kiến thức của học viên qua:
Việc trả lời câu hỏi trên bài giảng, trong lúc thảo luận nhóm. Kết quả bài báo cáo tổng kết.
Kết quả giải bài tập và trả lời câu hỏi trong giáo trình. Có thể hỏi các câu hỏi cụ thể nhƣ sau:
HOẠT ĐỘNG 2: GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM ĐỒNG PHÂN HÓA
Hỏi kiểm tra kiến thức cơ bản của sinh viên về quá trình thí nghiệm
Hƣớng dẫn học viên quan sát trên sơ đồ khối và so sánh trên sơ đồ thực nghiệm. Nhận biết đƣợc các bộ phận của thiết bị trên hình vẽ và trên sơ đồ.
Giảng về chức năng và nguyên lý hoạt động của các bộ phận trong sơ đồ. Giảng giải cách điều khiển các thông số vận hành trên từng thiết bị cụ thể.
Gợi ý các khía cạnh và mức độ
Phải cho học viên nắm vững nguyên lý hoạt động và sử dụng thành thạo các thiết bị.
Học viên phải đọc đƣợc giá trị thang đo và điều chỉnh đúng theo yêu cầu.
của mỗi loại cũng nhƣ tổng thể của sơ đồ.
Học viên biết kiểm tra và xử lý những sự cố trong quá trình vận hành sơ đồ.
Cách thức kiểm tra đánh giá
Đánh giá hiểu biết của học viên qua: Thái độ tiếp thu bài giảng.
Thao tác sử dụng các thiết bị. sử dụng thiết bị an toàn.
Trong suốt thời gian giảng giải, yêu cầu học viên trả lời những vấn đề liên quan.
HOẠT ĐỘNG 3: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU, XÚC TÁC VÀ CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀNH
Giải thích cách lựa chọn nguyên liệu phù hợp với mục đích của quá trình đồng phân hóa trong thí nghiệm này.
Giới thiệu loại xúc tác đƣợc sử dụng cho sơ đồ, nêu một vài đặc trƣng cơ bản của xúc tác.
Nêu các thông số vận hành.
Gợi ý các khía cạnh và mức độ
Phải cho học viên hiểu cơ sở để lựa chọn nguyên liệu.
Các học viên đƣợc quan sát hình dạng ngoài và biết những đặc tính cơ bản của loại xúc tác dùng trong thí nghiệm.
Cho học viên biết các thông số vận hành trong thí nghiệm.
Cách thức kiểm tra đánh giá
Yêu cầu học viên giải thích sự lựa chọn nguyên liệu cho thí nghiệm.
Cho học viên trả lời những câu hỏi về loại xúc tác sử dụng và các thông số vận hành của sơ đồ.
HOẠT ĐỘNG 4: TRÌNH BÀY CÁC BƢỚC CHUẨN BỊ TRƢỚC KHI VẬN HÀNH SƠ ĐỒ
Hƣớng dẫn học viên:
Phƣơng pháp nạp xúc tác vào lò phản ứng. Kiểm tra và khởi động các nguồn cấp khí. Cách nạp liệu nhờ bơm vi lƣợng
Gợi ý các khía cạnh và mức độ
Phải cho học viên biết đƣợc phƣơng pháp nạp xúc tác vào lò phản ứng, ý nghĩa của các thao tác.
Các học viên phải biết cách đóng mở bình nén khí an toàn, biết khởi động máy sinh khí hydro.
Học viên phải biết gắn nạp nguyên liệu vào bơm vi lƣợng và điều chỉnh chính xác vận tốc nạp liệu trên thang đo của máy.
Cách thức kiểm tra đánh giá
Cho học viên thao tác, giáo viên quan sát và đánh giá. Hỏi học viên ý nghĩa của một vài thao tác nào đó. Yêu cầu học viên đọc giá trị trên thang đo của thiết bị.
HOẠT ĐỘNG 5: TIẾN HÀNH PHẢN ỨNG ĐỒNG PHÂN HÓA TRONG ĐIỀU KIỆN PHÒNG THÍ NGHIỆM
Hƣớng dẫn học viên trình tự các bƣớc khởi động hệ thống. Tiến hành phản ứng theo các thông số vận hành đã chọn.
Hƣớng dẫn học viên cách đóng mở các van và chọn đƣờng dẫn theo đúng các bƣớc trong quy trình thí nghiệm.
Gợi ý các khía cạnh và mức độ:
Phải làm cho từng học viên nắm vững thứ tự các bƣớc khởi động sơ đồ đúng quy trình.
Phải cho học viên thuần thục cách đóng mở các van và kiểm tra đƣờng ống dẫn đúng kỹ thuật.
Học viên biết tiến hành phản ứng đúng theo những thông số đã chọn. Học viên cần hiểu rõ đƣờng đi của các dòng khí và cách vận hành của các dòng khí ở các chế độ vận hành khác nhau(phản ứng, đốt cốc, hoàn nguyên)
Học viên biết xử lý những sự cố trong quá trình phản ứng, điều chỉnh các thiết bị trong giới hạn an toàn.
Cách thức kiểm tra đánh giá
Đánh giá kiến thức của học viên qua: Thao tác khởi động sơ đồ.
Điều chỉnh thông số vận hành đúng.
Thao tác đóng mở các van, thứ tự mở các đƣờng ống dẫn đúng trình tự đảm bảo an toàn.
Trả lời câu hỏi của giáo viên trong suốt quá trình thí nghiệm.
HOẠT ĐỘNG 6: KẾT THÚC PHẢN ỨNG. THU SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH ĐỒNG PHÂN HÓA
Hƣớng dẫn học viên trình tự các thao tác khi thời gian phản ứng kết thúc. Phƣơng pháp thu sản phẩm lỏng và sản phẩm khí.
Đọc chính xác giá trị trên các thiết bị đo (đồng hồ đo lƣu lƣợng khí sản phẩm, …).
Gợi ý các khía cạnh và mức độ
Phải làm cho học viên nắm vững và thao tác thuần thục các công đoạn khi thời gian phản ứng kết thúc.
Học viên biết cách thu sản phẩm lỏng, sản phẩm khí đúng kỹ thuật, đảm bảo không thất thoát.
Học viên phải đọc đƣợc giá trị trên các thiết bị đo đầu ra.
Cách thức kiểm tra đánh giá
Đánh giá kiến thức học viên qua:
Trình tự thao tác, Đọc chính xác kết quả của thiết bị đo. Trả lời câu hỏi của giáo viên:
1.Mục đích của quá trình đồng phân hoá?
2.Các thế hệ xúc tác cho qúa trình đồng phân hóa ? 3.Nguyên liệu của quá trình đồng phân hoá?
HOẠT ĐỘNG 7: TÁI SINH XÚC TÁC
Giảng cho học viên cơ chế tạo cốc trong quá trình đồng phân hóa và ảnh hƣởng của cốc đến hoạt tính xúc tác.
Hƣớng dẫn học viên các bƣớc tiến hành tái sinh xúc tác.
Gợi ý khía cạnh và mức độ
Dạy về cơ chế tạo cốc trên bề mặt xúc tác trong quá trình phản ứng và ảnh hƣởng của cốc đến hoạt tính xúc tác.
Học viên phải biết phƣơng pháp tái sinh dùng trong thí nghiệm này và trình tự các bƣớc thực hiện.
Cách thức kiểm tra đánh giá
Đánh giá kiến thức học viên qua: Thao tác thực hành trên sơ đồ. Trả lời câu hỏi của giáo viên.
HOẠT ĐỘNG 8: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM BẰNG MÁY SẮC KÝ KHÍ. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THU ĐƢỢC.
- Phải làm cho học viên nắm vững nguyên tắc sắc ký khí.
- Học viên cần nắm đƣợc thông số vận hành thiết bị sắc ký khí HP 6890 Plus
- Học viên cần nắm đƣợc các bƣớc tiến hành khi sử dụng máy sắc ký khí.
Gợi ý các khía cạnh và mức độ
- Dạy nguyên tắc phân tích bằng máy sắc ký khí.
- Học viên hiểu và biết sử dụng phần mềm xử lý kết quả
- Học viên biết đọc và ứng dụng kết quả phân tích. Đánh giá kết quả thu đƣợc.
Cách thức kiểm tra đánh giá
- Hỏi học viên về nguyên lý hoạt động máy sắc ký khí.
- Cho học viên thao tác bơm mẫu và phân tích kết quả trên máy.
- Từng học viên ghi nhận kết quả phân tích theo bảng ở Bảng 4.1 (Giáo trình học viên). Nhận xét kết quả thu đƣợc.
HOẠT ĐỘNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA TOÀN BÀI:
Trong quá trình đào tạo đã có các dạng bài tập, kiểm tra đánh giá sau:
- Học viên làm ví dụ, làm bài tập đƣợc giao.
- Bài thảo luận nhóm
Cần chú ý đến trọng số điểm của mỗi thể loại và nhận biết đƣợc sự cố gắng riêng biệt của mỗi học viên để từ đó cho điểm đƣợc chính xác.
Đối với những bài có kết quả cụ thể thì lƣu kết quả điểm. Còn những bài khác yêu cầu học viên hoàn thiện theo yêu cầu nhƣng không lấy điểm.
BÀI KIỂM TRA MẪU
Câu 1 (2 đ). Mục đích của quá trình đồng phân hóa?
Câu 2 (4 đ). Ảnh hƣởng của sự tạo cốc? Vì sao phải đốt cốc sau thí nghiệm? Giải thích ý nghĩa các bƣớc trong quá trình đốt cốc?
Câu 3 (4 đ). Tính thể tích nguyên liệu (phân đoạn C5-C6) cần cho thí nghiệm đồng phân hóa nếu các thông số vận hành của sơ đồ thí nghiệm nhƣ sau: khối lƣợng xúc tác Pt.Al2O3 là 2 g, tốc độ nạp liệu 1,2 h-1
, tỷ trọng khối của xúc tác (compacted bulk density) là 600 kg.m3. Thí nghiệm đƣợc tiến hành trong thời gian 2h.
ĐÁP ÁN BÀI KIỂM TRA MẪU
Câu 1 (2 đ). Mục đích của quá trình đồng phân hóa?
Đáp án: Công nghệ đồng phân hoá nhằm chuyển hoá các parafin mạch thẳng của phân đoạn xăng nhẹ thành các parafin mạch nhánh (các iso-parafin) để
nâng cao trị số octan của xăng, đồng thời cũng cho phép thu các iso-parafin
riêng biệt nhƣ isopentan làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp cao su isopren là nguyên liệu tốt cho quá trình alkyl hoá hoặc tổng hợp MTBE.
Câu 2 (4 đ). Ảnh hƣởng của sự tạo cốc? Vì sao phải đốt cốc sau thí nghiệm?
Giải thích ý nghĩa các bƣớc trong quá trình đốt cốc?
Đáp án: Cốc tạo ra trong quá trình phản ứng sẽ phủ lên bề mặt xúc tác, che mất các tâm hoạt động, kết quả là hoạt tính của xúc tác sẽ giảm. Vì thế sau thí
nghiệm phải đốt cốc, hoàn nguyên xúc tác bằng khí Hydro để trả lại hoạt tính gần nhƣ ban đầu cho xúc tác.
Ý nghĩa các bƣớc trong quá trình đốt cốc:
- Cài đặt nhiệt độ 400oC: cốc tạo ra trên bề mặt xúc tác chỉ bị đốt cháy hoàn toàn ở nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ phản ứng (280oC), phản ứng đốt cốc xảy ra chậm và chỉ một phần lƣợng cốc bị đốt cháy, vì thế phải nâng nhiệt độ lên 400oC.
- Thổi khí Nitơ trong vòng 5 phút: nhằm đuổi hết khí Hydro trong hệ thống sau khi phản ứng kết thúc tránh hiện tƣợng cháy nổ khi dùng dòng không khí để đốt cốc.
- Ngƣng cấp khí trơ, cấp không khí: thực hiện đốt cốc nhờ oxy trong không khí.
- Tiến hành đốt cốc trong thời gian 1h: Với nguyên liệu và loại xúc tác cụ thể trong thí nghiệm này đây là thời gian tối ƣu, đảm bảo lƣợng cốc đƣợc đốt cháy hoàn toàn, sau quá trình hoàn nguyên thì hoạt tính xúc tác sẽ trở lại gần nhƣ ban đầu.
Câu 3 (4 đ). Tính thể tích nguyên liệu (phân đoạn C5-C6) cần cho thí nghiệm đồng phân hóa nếu các thông số vận hành của sơ đồ thí nghiệm nhƣ sau: khối lƣợng xúc tác Pt.Al2O3 là 2 g, tốc độ nạp liệu 1,2 h-1
, tỷ trọng khối của xúc tác (compacted bulk density) là 600 kg.m3. Thí nghiệm đƣợc tiến hành trong thời gian 2h.
Đáp án: Tốc độ nạp liệu là tỷ lệ của thể tích nguyên liệu trên một 1 m3
xúc tác trong một đơn vị thời gian.
t V VVH V t V V VVH nl xt xt nl . . . Trong đó, VVH – vận tốc nạp liệu (h-1 ). Vnl – thể tích nguyên liệu (m3 ).Vxt – thể tích lớp xúc tác (m3). t – thời gian phản ứng (h). Thể tích lớp xúc tác: 6 10 . 3 , 3 600 002 , 0 m Vxt (m3)
Thể tích nguyên liệu cần cho phản ứng là:Vnl 1,2.3,3.10 6.2 7,9.10 6 8 (m3) hoặc 8 ml.
BÀI 5. ALKYL HÓA ISOBUTAN