Báo cáo thực tập tốt nghiệp
3.1.5 Xúc tác của quá trình Xúc tác 2 chức năng
Xúc tác 2 chức năng
Platin:
Platin là cấu tử rất tốt, đó là kim loại được dùng chủ yếu trong quá trình reforming xúc tác. Platin không những xúc tác cho phản ứng dehydro hóa các naphten và phản ứng dehydro - vòng hoá các parafin tạo ra hydro cacbon thơm mà Platin còn có tác dụng thúc đẩy cả phản ứng no hóa các hợp chất trung gian: olefin, diolefin... làm giảm tốc độ tạo cốc trên bề mặt chất xúc tác ,tạo cốc là nguyên nhân chính dẫn tới việc giảm hoạt tính chất xúc tác.
Hàm lượng Platin trong chất xúc tác reforming chiếm khoảng 0,3 ÷ 0,7 (% khối lượng) . Hàm lượng Pt có ảnh hưởng đến hoạt tính của xúc tác . ví dụ khi nguyên liệu chứa hàm lượng parafin lớn mà dùng xúc tác chứa 0,35 % trọng lượng Pt trong xúc tác thì nhận được xăng có trị số octan là 102 mà không cần pha thêm nước chì .
Độ phân tán của Pt trên chất mang Al2O3 cũng ảnh hưởng đến hoạt tính của xúc tác . Trong quá trình làm việc của xúc tác hàm lượng Pt hầu như không thay đổi nhưng ta vẫn thấy hoạt tính khử hydro lại giảm xuống đó là do các tinh thể Pt bị thiêu kết tụ lại thành các tinh thể lớn . Vì vậy tâm hoạt động bị giảm xuống . Vậy độ hoạt tính phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng kim loại Pt và đặc biệt là độ phân tán của nó trên chất mang Axít . Người ta thấy rằng nếu các hạt phân tán có kích thước nhỏ hơn 10A0 thì đó là tâm hoạt động mạnh , còn kích thước hạt phân tán lớn 70A0 thì xúc tác không có hoạt tính đối với các phản ứng chính của quá trình reforming . Để điều chỉnh tương quan giữa hai xúc tác thì Pt chỉ nên chiếm 1% bề mặt của chất mang .
Khi nghiên cứu người ta thấy rằng nếu cho thêm nguyên tố Re vào có tác dụng kìm hãm sự thiêu kết của các tinh thể Pt vì nguyên tố Re sẽ kết hợp với Pt tạo thành hợp kim có độ ổn định cao hơn Pt nguyên thể . Do đó xúc tác của quá trình reforming ngày nay là Al2O3 có thêm nguyên tố Re có hoạt tính cao hơn , ổn định và độ bền nhiệt cao hơn.
Chất mang:
Chất mang trong xúc tác reforming ở đây là Al2O3 .Đây là một Oxit có bề mặt riêng lớn (250 m2/g), độ chịu nhiệt độ cao. Bản thân Al2O3 làmột axít lewis vì ở nguyên tử nhôm còn có một ô lượng tử tự do, còn Al2O3 chứa nước là một axit Bronsted vì mang H+. Al → bề mặt Al - O Al - O Al - Al - O Al - O Al - → bề mặt H⊕ Al- OH -
Chất mang Al2O3 cần phải tinh khiết ( hàm lượng Fe , Na không quá 0,02% trọng lượng )
Để tăng cường tính axit người ta thường halogenua hóa rồi chế hóa nhiệt. ở đây thường dùng clo.
Nếu sử dụng chất mang gama- Al2O3 hay beta- Al2O3 với diện tích bề mặt khoảng 250 m2/g thì được bổ sung thêm các hợp chất halogen như flo ,clo, hay hỗn hợp của chúng . Độ Axít tăng khi tăng hàm lượng của halogen , thực tế cho thấy chỉ nên không chế hàm lượng của halogen khoảng 1% so với xúc tác để tránh phân huỷ mạnh . Halogen được đưa vào xúc tác khi chế tạo hoặc khi tái sinh xúc tác . Khi có clo thì quá trình xảy ra như sau :
Chức năng Axít được thể hiện bởi chất mang . Độ Axít của nó có vai trò đặc biệt quan trọng khi chế biến nguyên liệu parafin có trọng lượng phân tử lớn : các tâm Axít kích động phản ứng hydrocracking của các parafin , phản ứng đồng phân hoá hydrocacbon naphten 5cạnh thành 6 cạnh , tiếp theo đó là các naphten 6 cạnh bị khử hydro tạo thành các hydrocacbon thơm .
Xúc tác của quá trình reforming của nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất Xúc tác R-234
Hình cầu
Đường kính 1.6 mm
Platinum 0.29% khối lượng
Thời gian sống 6 năm
Lượng xúc tác ở từng thiết bị như sau:
Al - OH O + Cl- + OH - Al - Cl Al - OH Al - OH O
Trong quá trình tái sinh ta phải bổ sung 1 lượng xúc tác do vỡ vụn,thiêu kết..là 0.55m3.