a, 0,95.p.C„.(Ts-rE)
1.4.3. Kết quả và bàn luận
Quá trình cracking xúc tác n-heptane tạo ra các sản phẩm olefin nhẹ bao gồm ethylene, propylene và butene trong đó butene chủ yếu là 1 -butene, 2-butene (bao gồm trans-2-butene và cis-2-butene) và isobutylen. Ngồi ra cịn có một lượng đáng kể alkane và hydro. Kêt quả được thể hiện trong Bảng 1.8, 1.9 và 1.10 cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ, tốc độ nhập liệu, xúc tác khác nhau lên hiệu suất phản ứng (độ chuyển hóa và độ chọn lọc sản phẩm)
Bảng 1.8. Độ chuyển hóa và độ chọn lọc của phản ứng cracking với xúc tác HZSM 5 với tốc độ nạp liệu 50ml/phút, ứng với nhiệt độ khác nhau.
Xúc tác T, °C Độ chuyển hóa,% Độ chọn lọc,% CH4 Tổng olefin Tổng alkane HZSM 5(50) 400 88,2 3,1 17,0 80,0 450 88,9 6,1 23,0 70,9 500 93,8 10,9 34,4 54,5 HZSM 5(200) 400 42,1 3,0 47,7 47,6 450 56,7 4,8 50,1 43,6 500 64,0 6,0 51,6 42,3 7S
Bảng 1.9. Độ chuyển hóa và độ chọn lọc của phản ứng cracking với xúc tác HZSM 5 với tốc độ nạp liệu 100 ml/phút, ứng với nhiệt độ khác nhau.
Xúc tác T,°c Độ chuyển hóa,% Độ chọn lọc,% CH4và H2 Tổng olefin Tổng alkane HZSM 5(50) 400 80,2 4,1 19,2 75,8 450 80,9 6,1 26,0 68,4 500 89,8 10,9 30,0 59,4 HZSM 5(200) 400 40,1 6,4 40,5 53,1 450 50,7 6,5 45,7 48,3 500 59,0 4,0 49,9 46,3
Bảng 1.10. Độ chuyển hóa và độ chọn lọc của phản ứng cracking với xúc tác HZSM 5 với tốc độ nạp liệu 150 ml/phút, ứng với nhiệt độ khác nhau.
Xúc tác T,°c Độ chuyển hóa,% Độ chọn lọc,% CH4 Tổng olefin Tổng alkane HZSM 5(50) 400 60,5 3,1 15,0 83,7 450 68,0 5,3 17,8 76,9 500 70,4 9,6 30,5 60,1 HZSM 5(200) 400 42,1 2,9 47,7 50,4 450 58,7 3,9 50,1 47,6 500 65,0 5,0 48,0 46,9
Kết quả độ chuyển hóa n-heptane cho thấy nhiệt độ có một ảnh hưởng đến hoạt động của các chất xúc tác. Độ chuyển hóa n-heptane ở các nhiệt độ phản ứng khác nhau được vẽ trong hình 1.6-1.8 cho thấy khi nhiệt độ tăng thì độ chuyển hóa tăng đối với cả hai loại xúc tác. Cả hai đường xu hướng có cùng độ dơc, nhưng giá trị độ chun hóa n-heptane thay đơi phụ thuộc vào tỷ lệ mol SÌO2/AI2O3. Khi tỉ lệ mol SÌO2/AI2O3 tăng trên xúc tác, độ chuyển hóa n-heptane có khuynh hướng giảm dần ở cả ba điều kiện tốc độ nhập liệu khác nhau. Điêu này có thể giải thích là do hàm lượng AI tăng lên dẫn tới có nhiều vị trí axit trên zeolite. Do đó, giá trị độ chuyển hóa thấp hơn trong trường hợp xúc tác HZSM 200 so với HZSM 5. Từ ba đồ thị về độ chuyển hóa dễ dàng nhận thấy xúc tác HZSM 5 có độ chuyển hóa lớn nhất đạt 93,8% tại 500° c
Nhiệt độ, °C
Hình 1.6. Độ chuyển hóa của n-heptane trên hai loại xúc tác HZSM ứng với tốc độ nhập liệu 50ml/phút
Nhiệt độ, °C
Hình 1.7. Độ chuyển hóa của n-heptane trên hai loại xúc tác HZSM ứng với tốc độ nhập liệu 100 ml/phút
Nhiệt độ, °C
Hĩnh 1.8. Độ chuyển hóa của n-heptane trên hai loại xúc tác HZSM ứng với tốc độ nhập liệu 150 ml/phút
Ngoài ra, các đường cong trên ba đồ thị 1.6; 1.7; 1.8 cho thấy khi tăng tốc độ nhập liệu, ứng với các nhiệt độ khác nhau, độ chuyển hóa giảm do thời gian phản ứng giảm xuống. Chính vì vậy độ chọn lọc sản phẩm cũng giảm hơn so với khảo sát tốc độ nhập liệu 50 ml/phút. Từ kết quả khảo sát cho thấy hệ thống thiết bị chế tạo được làm việc tối ưu với tốc độ nhập liệu cho phản ứng cracking xúc tác từ 50 ml/phút.
Hình 1.9. Độ chọn lọc sản phẩm trên hai loại xúc tác HZSM ứng với tốc độ nhập liệu 50 ml/phút
Từ hình 1.9 cho thấy, độ chọn lọc của sản phẩm olefin có khuynh hướng tăng khi nhiệt độ tăng đối với cả hai loại xúc tác, lượng alkane giảm khi tăng nhiệt độ. Điều này có thể giải thích khi tăng nhiệt độ tăng khả năng bẻ gãy mạch C-C và C-H trong nguyên liệu. Khuynh hướng này xảy ra ở cả ba điều kiện tốc độ nhập liệu thay đổi. Từ kết quả chạy thực nghiệm cho thấy thông số quá trình tối ưu cho hệ thống thiết bị đối với phản ứng cracking xúc tác khi nhiệt độ phản ứng 500°C, tốc độ nhập liệu dao động từ 50-100 ml/phút
Nhóm tác giả chọn mẫu lỏng của điều kiện phản ứng tối ưu để đánh giá chất lượng sản phẩm lỏng: Hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng thu được từ phản ứng cracking xúc tác HZSM 5 ứng với nhiệt độ 500°C, tốc độ nhập liệu 50ml/phút trong quá trình khảo sát là lớn nhất đạt 5% trên tổng sản phẩm đầu ra trong thời gian phản ứng. Sản phẩm lỏng được tiến hành phân tích ứng với các chỉ tiêu đánh giá chất lượng về độ bay hơi, khả năng cháy, tính ăn mịn theo tiêu chuẩn ASTM. Kết quả đánh giá chất lượng được thể hiện ở bảng 1.11
Bảng 1.11. Báng đánh giá chất lượng mẫu lỏng
STT Phuong pháp thử nghiệm
Tiêu chuẩn
ASTM Kết quả Đánh giá
1 Ap suât hơi bão hòa
Reid ở 37,8° c, kPa
D323 38 Sản phẩm lỏng nhẹ
hơn xăng, có độ bay hơi thấp hơn xăng chứng tỏ sản phẩm có nhiều cấu tử nhẹ, sản phẩm khơng có tính ăn mịn. Phân 2 Thành phần cất phân đoạn
D86 Nhiệt độ sôi đầu: 38
10% thể tích, °C: 53 50% thể tích, °C: 60 90% thể tích, °C: 72 Điểm sơi cuối: 90
Cặn cuối, % thể tích: 0
đoạn này thích hợp pha xăng tăng khả năng khởi động cho động cơ trong điều kiện nhiệt độ mơi trường thấp.
3 Độ ăn mịn tấm đồng
ở 50°C/3 giờ
D130 la