Tiểu luận: xúc tác cho quá trình Refroming xúc tác

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền công nghiệp xe hơi trong những năm 30 của thế kỉ 20, nhu cầu về xăng tăng cao cả về chất lượng lẫn số lượng. Sự cần thiết phải cho ra đời quá trình reforming xúc tác để thay thế cho quá trình reforming nhiệt. Quá trình reforming xúc tác thường dùng nguyên liệu là phân đoạn xăng có chỉ số octane thấp, không đủ tiêu chuẩn của nhiên liệu xăng với tỷ số nén được thiết kế ngày càng cao mà cụ thể là phân đoạn xăng của quá trình chưng cất khí quyển hay phân đoạn xăng của các quá trình chế biến thứ cấp khác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tiểu luận: xúc tác cho quá trình Refroming xúc tácMôn h c xúc tác trong ch bi n d u khí Ti u lu n xúc tác cho quá trình Refroming xúc tác TRƯỜNG ĐẠI QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC NGÀNH KỸ THUẬT HÓA DẦU TI U LU N XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC HV: Nguy n H ng Thoan MSHV:10400162 CBGD: TS. Nguy n H u L ngMôn h c xúc tác trong ch bi n d u khí Ti u lu n xúc tác cho quá trình Refroming xúc tác MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền công nghiệp xe hơi trong những năm30 của thế kỉ 20, nhu cầu về xăng tăng cao cả về chất lượng lẫn số lượng. Sự cần thiết phảicho ra đời quá trình reforming xúc tác để thay thế cho quá trình reforming nhiệt. Quá trình reforming xúc tác thường dùng nguyên liệu là phân đoạn xăng có chỉ sốoctane thấp, không đủ tiêu chuẩn của nhiên liệu xăng với tỷ số nén được thiết kế ngàycàng cao mà cụ thể là phân đoạn xăng của quá trình chưng cất khí quyển hay phân đoạnxăng của các quá trình chế biến thứ cấp khác. Quá trình reforming dùng xúc tác đa chứcnăng: chức hydro-dehydro hóa do kim loại đảm nhiệm (chủ yếu là Pt), được mang trênchất mang acid (thông thường dùng là gama oxyt nhôm -Al2O3, để tăng tốc các phản ứngtheo cơ chế ion cacboni như isomer hoá, vòng hóa, hydrocracking). Hình 1: Vị trí của phân xưởng REFORMING trong nhà máy lọc dầuCBGD: TS. Nguy n H u L ng 2 Ng i th c hi n: Nguy n H ng ThoanMôn h c xúc tác trong ch bi n d u khí Ti u lu n xúc tác cho quá trình Refroming xúc tác Chương 1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC Quá trình reforming xúc tác với lớp xúc tác cố định đầu tiên được áp dụng trongcông nghiệp vào năm 1940 ở Mỹ và khi đó dùng xác tác molipden MoO2/Al2O3 theo mụcđích nghiên cứu nhằm thu được xăng có RON bằng 80. Loại xúc tác này rẻ tiền, bền vớilưu huỳnh, nhưng hoạt tính không cao nên quá trình reforming phải được thực hiện ở chếđộ cứng (vận tốc thể tích thấp vào khoảng 0,5h -1, nhiệt độ vận hành cao vào khoảng3400C), ở điều kiện này các phản ứng hydrocracking xảy ra mạnh mẽ. Để tăng độ chọn lọccủa quá trình phải duy trì áp suất thấp 14 20 at. Nhưng sự giảm áp suất lại thúc đẩy quátrình tạo cốc, do vậy không kéo dài được thời gian làm việc của chất xúc tác. Chính vì thếquá trình này không được phát triển. Trong thế chiến thứ hai, người ta đã xây dựng ở nhiều nước các hệ thống reformingxúc tác nhằm mục đích thu hồi toluene để sản xuất thuốc nổ. Trong những năm đầu củachiến tranh, nhu cầu về xăng máy bay, ôtô và toluene giảm đáng kể, sự phát triểnreforming xúc tác có phần chững lại, sau đó do sự phát triển của công nghiệp xe hơi với tỷsố nén của động cơ ngày càng cao nên yêu cầu một loại xăng có chất lượng cao đã trở nêncấp thiết. Đến năm 1949, hãng UOP của Mỹ đã đưa vào sử dụng hệ thống reforming xúc tác(quá trình Platforming) với chất xúc tác là Pt trên chất mang là Al2O3 được clo hoá vớihoạt tính xúc tác cao. Quá trình được tiến hành ở áp suất 70 bar, xúc tác được tái sinhtrong thời gian vài tháng. Hàm lượng Pt trong xúc tác từ 0,2  0,6%m, do độ acid củaAl2O3 giảm dần nên cần phải tiến hành clo hoá để tăng độ acid. Quá trình này còn có têngọi là Semi-Régénératif (SRRC). Có thể nói rằng sự phát triển của hãng UOP trong côngnghiệp chế biến dầu mỏ nói chung và trong công nghệ reforming nói riêng có thể đưa ragần như đầy đủ nhất về công nghệ này trên toàn thế giới và là dấu son khởi điểm chonhững thiết bị cùng kiểu tiếp theo được ra đời. Từ 1950 - 1960 có rất nhiều quá trình reforming xúc tác được phát triển từ xúc tácPt, chất xúc tác sử dụng là Pt/silice alumine, được gọi là xúc tác một chức kim loại, đãgiảm áp suất vận hành của thiết bị xuống còn 30 bar. Mục đích của việc thêm kim loại vàolà để tăng hoạt tính cho xúc tác hoặc giảm giá thành xúc tác. Tất cả các quá trìnhCBGD: TS. Nguy n H u L ng 3 Ng i th c hi n: Nguy n H ng ThoanMôn h c xúc tác trong ch bi n d u khí Ti u lu n xúc tác cho quá trình Refroming xúc tácreforming xúc tác trên đây đều sử dụng thiết bị phản ứng với lớp xúc tác cố định nên nóphải định kỳ dừng làm việc để tái sinh xúc tác bị cốc hoá. Một số quá trình sử dụngreactor có đường van song song để dễ tái sinh xúc tác ở từng reactor riêng biệt mà khôngcần phải dừng làm việc toàn bộ hệ thống (quá trình Power Former). Xúc tác hai chức kimloại (bimétallique) đã được cải tiến sau năm 1960 có độ bền cao, chống lại sự tạo cốc đãgóp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, đồng thời giảm áp suất vận hành của thiết bị còn10 bar. Đầu những năm 1970, một cải tiến nổi bật của quá trình reforming xúc tác đó là sựra đời của quá trình có tái sinh liên tục xúc tác của UOP và tiếp theo là của IFP. Xúc tác bịcốc hoá được tháo ra liên tục khỏi thiết bị phản ứng (reactor) và được đưa quay trở lạithiết bị phản ứng sau khi đã được tái sinh trong thiết bị tái sinh riêng. Quá trình này đượcgọi là quá trình tái sinh liên tục xúc tác (CCR-Continuous Catalyst Regeneration, RRC-Régénératif). Nhờ khả năng tái sinh liên tục xúc tác bị cốc hoá, quá trình CCR cho phépdùng áp suất thấp và thao tác liên tục. Cũng nhờ giảm áp mà hiệu suất thu hydrocarbonthơm và H2 tăng lên đáng kể. Năm 1988, UOP tiếp tục giới thiệu quá trình Platforming tái sinh xúc tác liên tụcthế hệ thứ hai mà đặc điểm chính là thiết bị Lock Hopper không dùng van, hoạt động ở ápsuất cao. Thiết bị thế hệ mới này cho phép phục hồi gần như hoàn toàn hoạt tính xúc tácchỉ hao hụt khoảng 0,02 ...