IV .1.1 Quá trình phát triển xúc tác cho quá trình reforming xúc tác .[1][2][3]

Đồ án tốt nghiệp

tác



Thiết kế phân xưởng Reforming xúc



Sau này loại xúc tác Pt/Al 2o3 ra đời có nhiều ưu việt hơn và được sử dụng rộng

rải trong công nghiệp .

Hàm lượng Platin trong xúc tác là 0,3 - 0,8 khối lượng . nhiệt độ phản ứng là

500oC áp suất 30-35 at ở đây Pt xúc tiến cho quá trình oxyhoa khử còn Al 2O3 là

chất rắn ,Pt xúc tiến cho phản ứng hydrohoa và khử hydro . Cụ thể trong quá trình

reforming : Làm tăng tốc độ phản ứng khử hydro cua naphten , khử hydro đóng

vòng parphin, nghĩa là thúc đẩy quá trình tạo hydrocacbon thơm . Ngoài ra nó thúc

đẩy quá trình hydro hoá liên tục các sản phẩm trung gian (hydrohoa các hợp chất

không no tạo ra trong quá trình .) nên hạn chế được quá trình tạo cốc .

Xóc tác Pt/Al203 được sử dụng cho đến thập kỷ 70 của thế kỷ 20 .

Ngày nay , xúc tác reforming được cải tiến bằng cách biến tính xúc tác khi cho

thêm một kim loại nửa (là metal ) hoặc thay đổi chất mang . Ví dụ :

Pt/Si02, Pt/ Si02Al2o3 , Pt-Re/ Si02 -Al2o3 , Pt - Sn/ Si02, Pt -Ir/axit rắn.

Mục đích của việc cho thêm kim loại vào là để tăng hoạt tính xúc tác hoặc giảm giá

thành xúc tác .Ví dụ: Khi cho thêm Sn (1/2 lượng) hoạt tính xúc tác không giảm

không tăng mà giá thành hạ .Khi cho Re thì hoạt tÝnh tăng dẩn đến áp suất cho quá

trình giảm đi.

Việc cho thêm nguyên tố hiếm như Re còn có ý nghĩa đặc biệt như kìm hãm sự

thiếu kết của các vi tinh thể Pt và tạo với Pt hợp kim có độ ổn định cao hơn so với

Pt nguyên chất .



IV .1.2. Vai trò của xúc tác trong quá trình cải tiến công nghệ Reforming :

Nhìn chung việc tìm kiếm các loại xúc tác mới luôn luôn đi với với việc cải

tiến công nghệ .Sự tiến bộ của xúc tác đem lại những thay đổi to lớn cho các giải

pháp công nghệ .Việc xuất hiện xúc tác đa kim loại đã tạo ra những thành tựu công



Hoàng Minh Thư - HDII - K42 - ĐHBKHN



29



Đồ án tốt nghiệp

tác



Thiết kế phân xưởng Reforming xúc



nghệ mới .Với ưu điểm là tốc độ trơ hoá xúc tác nhỏ , xúc tác đa kim loại cho phép

giảm áp suất quá trình xuống thấp :1,4-1,5 MPa với dây chuyền cố định và với dây

chuyền xúc tác chuyễn động còn thấp hơn nữa chổ 0,5-1 MPa . Ngày nay đã có

những dây chuyền CCR làm việc với áp thấp ~ 3,5 at (50 Psi) các dây chuyền công

nghệ mới cho phép tăng công suất , chất lượng sản phẩm lên cao .

IV.1.3.Các chất xúc tác dùng trong công nghiệp reforming :[2]

Trên thế giới hiện nay người ta sản xuất ra rất nhiều các chất xúc tác platin trên

chất mang oxyt nhôm khác nhau .Trong công nghiệp hiên nay thường sử dụng

những loại xúc tác sau :

Xúc tác kim loại platin tren chất mang là oxyt nhôm và cho thêm chất kích thích là

clo hay alumosilicat , zeolit….Paladi chất mang và chất kích thích như đối với

platin, sunfua wonfram-niken; oxyt crom - oxyt nhôm (32% oxyt crom ; 68 % oxyt

nhôm ); hay dùng loại xúc tác Al-Co-Mo, ổn định bởi oxyt silic SiO 2.ứng dụng

phổ biến nhất là xúc tác Pt/Al 2O3 và cho thêm nguyên tố đất hiếm và zeolit , cùng

với xúc tác đa kim loại cho quá trình

IV.2. Những yêu cầu cơ bản đối với xúc tác cho quá trình reforming .[1][3]

Sau đây là một số yêu cầu đối với xúc tác Reforming trong công nghiệp :

- Xóc tác cần có hoạt tính cao đối với phản ứng tạo hydrocacbon thơm , có đủ hoạt

tính đối với các loại phản ứng đồng phân hoá parafin và có hoạt tính thấp đối bới

các loại phản ứng đồng phân hoá paafin và có hoạt tính thấp đối với các phản ứng

hydrocracking.

- Xúc tác phải có độ chọn lọc cao

- Xúc tác phải có độ bền nhiệt và khả năng tái sinh tốt :

- Xúc tác phải bền với các chất gây ngộ độc ( như các hợp chất của lưa huỳnh ,

Nitơ , nước muối của các kim loại nặng và và các tạp chất khác



Hoàng Minh Thư - HDII - K42 - ĐHBKHN



30



Đồ án tốt nghiệp

tác



Thiết kế phân xưởng Reforming xúc



- Xúc tác phải có độ ổn định cao( khả năng bảo toàn hoạt tính ban đầu trong thời

gian làm việc)

-Xúc tác phải có giá thành rẻ.

-Đối với xúc tác cho quá trình reforming chuyển động thì còn có thêm yêu cầu chịu

mài mòn và va đập tốt.

Mọi xúc tác cho reforming tốt cần phải tăng tốc các phản ứng cơ bản và cần phải

hạn chế các phản ứng phụ nhất là phản ứng tạo cốc. Vì thế mà tương quan giữa

phản ứng tạo cốc với tổng các phản ứng cơ bản có ý nghĩa rất quan trọng.Tỷ số

phản ứng tạo cốc phải là cực tiểu. để tăng tốc các phản ứng cơ bản, ta có thể tăng

nhiệt độ hoặc giảm tốc độ nạp liệu.Những hoạt tính của xúc tác làm tăng tốc các

phản ứng cơ bản là rất quan trọng, vì rằng khi tăng nhiệt độ hay thay đổi điều kiện

công nghệ chỉ hạn chế một phần rất nhỏ các phản ứng phụ. Những phản ứng tạo

hydrocacbon thơm ( dehydro hoá, dehydro vòng hoá ) và các phản ứng iso me hoá,

hay hydrocracking là các phản ứng chính tạo ra các cẩu tử có tự số oclan cao và có

áp suất hơi bảo hoà nhỏ, thích hợp cho quá trình pha trội tao xăng chất lượng cao

với bất kỳ công thức pha trộn nào.Hơn nữa, khi giảm tốc độ tạo cốc sẽ làm cho xúc

tác làm việc trong thời gian dài và ổn định hơn.

Để có xúc tác reforming tốt, khi chế tạo chung ta phải điều chỉnh tuơng quan giữa 2

chất của xúc tác sao cho đạt độ chọn lọc mong muốn.Độ chọn lọc của xúc tác được

đánh giá thông qua công thức R sau:

R=



Đehydro vòng hoá



.



hydrocracking+hydro izome hoá+đehydro vòng hoá

giá trị của R càng lớn, độ chọn lọc của xúc tác càng cao.Bởi thế nên tạo nên sự cân

bằng giữa hai chúc tạo giữ vai trò chủ đạo khi chế tạo xúc tác reforming.

IV.3 Thành phần xúc tác

Nhìn chung gồm 2 thành phần chính:



Hoàng Minh Thư - HDII - K42 - ĐHBKHN



31



Đồ án tốt nghiệp

tác



Thiết kế phân xưởng Reforming xúc



IV.3.1 chất mang có tính axít.

Chất mang ở đây đóng vai trò là axít rắn.Nhìn chung chất mang được sử dụng

thường là:

AL 2O3, Sio2, Aluninosilicat và có thể là feolit như: X, Y, ZSM-5, ZSM-11.

Bản thân Al2O3 là một axít lewis vì nguyên tử nhôm còn có một ô lượng tử tù do,

còn AL2O3 chứa nước là một axít Brosted vì nó mang H+ :



AL-O



AL-O



AL-O -- AL

AL-O



AL-O- AL- OHH+



AL-O

→Bề mặt



→Bề mặt

Khi chất mang axít nhôm hoặc hỗn hợp AL2O3 -SIO2, Độ axít của nó được quyết

định bởi quá trình xử lý đặc biệt để tách nước bề mặt nhằm tạo ra bề mặt riêng lớn (

400 m2/g) và tạo ra các tâm axít. Nếu sử dụng chất mang ϕ - AL2O3 hay δ -AI2O3

với diện tích bề mặt khoảng 250 m 2/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 đó Clo vào thì quá trình xẩy ra như sau:



AL



OH

AL - OH



Hoàng Minh Thư - HDII - K42 - ĐHBKHN



32