c. Ảnh hưởng của tốc độ dòng nguyên liệu [18]
3.4.3. So sánh về hiệu suất quá trình
Phản ứng chuyển hóa được thực hiện với cùng điều kiện lưu lượng dòng nguyên liệu chuyển qua là giống nhau:
• Dòng CO tinh khiết: 28 ml/ph.
• Dòng H2(35% H2/Ar): 160 ml/ph.
• Tỷ lệ H2/CO = 2.
Sử dụng phương trình trạng thái cho khí thực ở điều kiện môi trường 300C và 1atm, tổng số mol dòng nguyên liệu chuyển qua được xác định như sau:
• Số mol CO được xác định theo công thức: nCO =
T: Nhiệt độ môi trường (K) R’: Hằng số khí thực của CO Ở điều kiện tiến hành thí nghiệm:
Áp suất P = 105 Pa T = 300C = 303K R’ = 297 [19]
Với tốc độ CO được sử dụng là 28ml/ph, ta xác định được giá trị dòng mol của CO tương ứng:
nCO = = 0,03 mol/ph = 1,8 mol/giờ
Ta có độ chuyển hóa CO trung bình trong một đơn vị thời gian theo thống kê từ hình 3.14:
• Với điều kiện phản ứng tối ưu trong pha khí: 6%.
• Với điều kiện phản ứng tối ưu trong pha lỏng: 21%.
Lại có độ chọn lọc sản phẩm diezen ở từng điều kiện phản ứng khác nhau theo thống kê từ hình 3.15:
• Với phản ứng trong pha khí: 20,05%
• Với phản ứng trong pha lỏng: 39,83% Ta có hiệu suất tạo sản phẩm diezen:
Hiệu suất = Độ chuyển hóa CO × độ chọn lọc sản phẩm diezen × 100% Như vậy, hiệu suất tạo sản phẩm diezen với phản ứng chuyển hóa khí tổng hợp:
- Trong pha khí là:
Hiệu suấtpha khí = 6% × 20,05% × 100% = 1,2% - Trong pha lỏng là:
Khi so sánh về giá trị hiệu suất tạo sản phẩm nằm trong phân đoạn diezen trong cùng đơn vị thời gian là 1 giờ, phản ứng chuyển hóa khí tổng hợp trong pha lỏng vượt trội so với phản ứng trong pha khí. Điều đó giúp chúng ta khẳng định một cách rõ ràng tác dụng khi thực hiện phản ứng tổng hợp trong pha lỏng, và việc chuyển từ thiết bị phản ứng dạng cố định, sang thiết bị phản ứng dạng huyền phù là hoàn toàn đúng đắn với mục tiêu sản xuất diezen từ khí tổng hợp.
KẾT LUẬN
Qua thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp: “ Nghiên cứu so sánh quá trình chuyển hóa khí tổng hợp trong hệ phản ứng pha khí và pha lỏng sử dụng xúc tác Co/γ-Al2O3”, em rút ra một số kết luận sau:
1. Dạng coban tồn tại trong mẫu xúc tác 15%Co/γ-Al2O3 được chế tạo bằng phương pháp tẩm ở áp suất thường chủ yếu là Co3O4.
2. Trong mẫu xúc tác, đường kính mao quản tập trung chủ yếu là 50A0 và 30A0. 3. Tốc độ lưu lượng khí nguyên liệu có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính xúc tác cũng như độ chọn lọc sản phẩm của quá trình chuyển hóa khí tổng hợp thành nhiên liệu lỏng. Trong khoảng các giá trị đã nghiên cứu, điều kiện tốt nhất cho quá trình chuyển hóa khí tổng hợp để tạo ra các hydrocacbon lỏng trong phân đoạn diezen là 500 h-1.
4. Đối với phản ứng chuyển hóa khí tổng hợp trong pha lỏng, nồng độ xúc tác trong hỗn hợp huyền phù có ảnh hưởng lớn tới hoạt tính xúc tác, và độ chọn lọc sản phẩm của quá trình. Cụ thể, với các giá trị đã nghiên cứu, nồng độ xúc tác tốt nhất để tạo diezen là 10%. Tuy nhiên do độ chuyển hóa CO không cao và lãng phí xúc tác nên giá trị 2% vẫn được sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo.
5. Khi so sánh quá trình chuyển hóa khí tổng hợp trong pha lỏng và trong pha khí, khả năng chuyển hóa trong pha lỏng vượt trội với hiệu suất tạo sản phẩm diezen trong 1 giờ là 8,36%, trong khi, con số này với pha khí chỉ là 1,2%. Trên đây là những kết quả nghiên cứu ban đầu của em về việc so sánh quá trình chuyển hóa khí tổng hợp trong hệ phản ứng pha khí và pha lỏng sử dụng xúc tác Co/γ-Al2O3. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng phản ứng trong pha lỏng là một giải pháp hiệu quả, nhằm đạt được mục tiêu tạo sản phẩm nhiên liệu diezen từ quá
trình chuyển hóa khí tổng hợp. Quá trình nghiên cứu tiếp theo có thể đi theo hướng tối ưu hóa phản ứng chuyển hóa khí tổng hợp trong pha lỏng về điều kiện tiến hành phản ứng nhằm đạt được hiệu quả tạo sản phẩm diezen là tốt nhất.