- Ở Trung Quốc (Bảng 3.21):
CH 65 CO O
4.4.5.1. Cơ chế Alkyl hóa với xúctác axit rắn
Việc hiểu về cơ chế phản ứng là rất cần thiết trong quá trình phát triển công nghệ xúc tác axit rắn SAC (Solid Acid Catalyst). Cơ chế này được mô tả như Hình 4.15 dưới đây:
Hình 4.27:Quá trình sản xuất isooctan từ isobutan và Buten[14]
Đầu tiên, ion C4+ được hình thành trên các gốc axit của xúc tác, sau đó phản ứng với Olefin C4 để sinh ra ion C8+, các ion này có thể thoát ra khỏi các gốc xúc tác sau khi dịch chuyển hydro với isobutan. Bằng cách này, các phân tử isooctan mong muốn được sinh ra và các ion C4+ được tái tạo lại.
Quá trình tuần hoàn xúc tác được lặp đi lặp lại nhiều lần. Tuy nhiên, các ion C8+ cũng phản ứng với olefin thứ 2 để sinh ra các ion C12+. Các ion C12+ này tiếp tục tham gia vào sự dịch chuyển hydro hoặc chúng có thể phản ứng sâu hơn để hình thành nên các sản phẩm có khối lượng phân tử nặng hơn làm mất dần hoạt tính của xúc tác. Một số ion C12+ và các sản phẩm có khối lượng phân tử lớn có thể bị cracking thành các cation có số nguyên tử C nhỏ hơn mà ở đó nó dẫn đến sự hình thành các hợp chất C5÷C7 và C9+, có áp suất hơi cao và chỉ số octan thấp. Rõ ràng, tỉ số Isobuten/Olefin trong nguyên liệu khi đi vào thiết bị phản ứng và tốc độ phản ứng chuyển hóa hydro cao sẽ làm giảm hoạt tính và thuận lợi cho sự hình thành C8 hơn các hợp chất C5÷C7 và C9+.
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 101
4.4.5.2. Xúc tác.
Xúc tác của quá trình AlkylClean là xúc tác SAC “thực” với bộ khung zeolit (H- Z). Xúc tác zeolit được sử dụng là loại xúc tác công nghiệp đã được chứng tỏ là rất tốt. Độ bền, tính axit và mật độ tâm axit của H-Z phải được tối ưu hóa để cải thiện các phản ứng chuyển hóa hydro thông qua các phản ứng Alkyl hóa nhiều lần. Kích thước và độ xốp của xúc tác được thiết kế để thu được hoạt tính của xúc tác tối đa, sản phẩm alkylat thu được có chỉ số Octan cao, áp suất hơi thấp và tốc độ giảm hoạt tính được kiểm soát nhờ vào việc điều chỉnh sự phân tán đường đi của các phân tử. Quá trình phát triển xúc tác và công nghệ được tiến hành ở trong phân xưởng thí nghiệm sử dụng thiết bị phản ứng tuần hoàn với tầng cố định. Việc sử dụng khái niệm về chỉ số I/O cao ở các gốc hoạt tính xúc tác, thông số hoạt động chính cho thiết bị phản ứng này đã được đơn giản hóa.
Mặc dù Lummus Technology đã không đưa ra loại xúc tác cụ thể dùng trong công nghệ AlkyClean nhưng đã có nhiều công trình nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng zeolit kiểu Y là một SAC rất tốt cho quá trình Alkyl hóa sản xuất xăng.
Theo Simpson và các cộng sự, loại zeolit faujasite siêu bền USHY có tỷ lệ Si/Al bằng 6.9 cho hiệu suất thu C8 cao từ 75÷85%, hàm lượng C5÷C7 từ 10÷20% và C9+ khoảng 5% (theo mol) khi thực hiện Alkyl hóa isobutan bằng 2-buten[15]
Jong và các cộng sự cũng đã nghiên cứu các loại zeolit faujasite khác nhau như USY (Si/Al=3), VUSY (Si/Al=6), XVUSY (Si/Al=13) và XXVUSY (Si/Al=25)[16] cho phản ứng Alkyl hóa isobutan bằng 2-buten để thu xăng alkylat có chỉ số Octan cao. Trong đó loại USY thể hiện hoạt tính xúc tác cao nhất.