Công nghệ Isome hóa

Công nghệ Isome hóa

Đề Tài CÔNG NGHỆ ISOME HÓA

Giảng viên hướng dẫn: T.S Lê Thanh Thanh

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Thúy An Phạm Trường Ân Hoàng Tuấn Anh

Chu Anh Dũng Nguyễn Thị Tuyết Mai

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHÁI NIỆM, MỤC ĐÍCH

NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM

XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

NỘI DUNG CHÍNH

ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ

BẢN CHẤT HÓA HỌC

KHÁI NIỆM, MỤC ĐÍCH

1 KHÁI NIỆM

Isome hóa là quá trình biến đổi các hydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh Quá trình này chỉ làm thay đổi sự sắp xếp cơ bản của các nguyên tử trong phân tử mà không cần thêm hoặc loại bỏ bất cứ chất gì từ nguyên liệu ban đầu

KHÁI NIỆM, MỤC ĐÍCH

1Tăng tính chống kích nổ

của xăng ôtô và xăng

NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM

 Hàm lượng tạp chất: Các tạp chất trong nguyên liệu gây ngộ độc xúc tác, do đó cần phải làm sạch nguyên liệu

Giới hạn hàm lượng tạp chất cho phép trong nguyên liệu (sau khi làm sạch, % trọng lượng)

Hàm lượng tạp chất trong nguyên liệu

H2O ≤ 5.10-4

- Chênh lệch chỉ số RON & MON thấp

- Hàm lượng S thấp, hợp chất thơm, olefin chỉ tồn tại dạng vết

Hydrocacbon MON RON

BẢN CHẤT HÓA HỌC

1 CÁC PHẢN ỨNG CÓ THỂ XẢY RA

 Phản ứng isome hóa

- Isome hóa n-parafin ↔ iso-parafin

↔ iso-olefin

- Isome hóa hydrocacbon thơm

phản ứng đồng phân hóa

phản ứng phân bố lại

Company Logo

www.themegallery.com

BẢN CHẤT HÓA HỌC

2 CƠ CHẾ CỦA ISOME HÓA

Trên xúc tác với độ axit mạnh của chất mang, phản ứng isome hóa xảy ra ở các tâm axit Vai trò của tâm kim loại chỉ hạn chế sự tạo cốc và ngăn ngừa sự trơ hóa các tâm axit khi đó phản ứng được miêu tả như sau:

ở đây K là tâm axit của xúc tác

BẢN CHẤT HÓA HỌC

Với xúc tác lưỡng chức, cơ chế của phản ứng có thể miêu tả như sau:

BẢN CHẤT HÓA HỌC

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

1 Nhiệt độ: 300- 500 0C

 T< 300: - Tốc độ phản ứng chính chậm giảm hiệu suất quá trình

- Tạo điều kiện cho phản ứng trùng hợp xảy ra

T> 500: - Phản ứng dịch chuyển theo chiều nghịch

- Tăng các phản ứng Hydro cracking

tăng chi phí hydro

 Tăng T: Nồng độ isome giảm, cường độ isome hóa tăng

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

2 Áp suất: 2 – 4 Mpa

 Phản ứng isome hóa là phản ứng thuận nghịch và không làm thay đổi thể tích của hệ

Phản ứng nên xảy ra ở áp suất hydro cao để giảm vận tốc quá trình tạo cốc => thời gian sử dụng xúc tác giữa 2 chu kỳ tái sinh sẽ được tăng lên => nâng cao tuổi thọ cho xúc tác

 Giảm áp suất: - Tăng hiệu suất iso-pentan

- Tăng tạo cốc

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

3 Tốc độ nhập liệu

• Giảm thời gian tiếp xúc

• Tăng hiệu suất xăngTăng tốc độ nạp liệu

• Tạo cốc cản trở quá trình=>giảm hiệu suất xăng

• Tăng hiệu suất chuyển hóa n-parafin thành iso-parafin Giảm tốc độ nạp liệu

2,0÷8,0 

• Hiệu suất cốc thấp => tăng độ bền xúc tác

• Tỉ lệ H2 cao => tăng chi phí vận hành, tốn năng lượng

H2/nguyên liệu lớn

• Tỉ lệ H2 thấp => tăng tỉ lệ cốc, tạp chất bám trên xúc tác

• Thời gian sử dụng & hoạt tính xúc tác giảm => khó tái sinh => tăng chi phí & năng lượng cho tái sinh xúc tác

H2/nguyên liệu nhỏ

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

4 Tỉ lệ H2 / nguyên liệu

Nguyên nhân gây ngộ độc xúc

-ThO2: isome hoá olefin ở 398-4400C

-Al2O3-Cr2O3, Al2O3-Fe2O3, Al2O3-Co, Al2O3-MnO2 (tất cả đều trộn theo tỷ lệ khối lượng là 4:1) dùng để isome hoá metylbutylen ở 294-370oC

-Cr2O3-Fe2O3: chuyển vị trí nối đôi, nối ba trong hợp chất không no ở 220-3000C mà không thay đổi cấu trúc mạch cacbon

Tâm kim loại • Đặc trưng thúc đẩy phản ứng hyđro hóa, dehyđro hóa ( Pt, Pd )

Tâm axit • Có chức năng xếp lại các mạch cacbon (alumin, alumin+halogen,

- Ưu điểm: có độ axit cao, lỗ xốp lớn, bền với các chất gây ngộ độc, độ ổn định cao, tuổi thọ lớn từ 5-6 năm

- Nhược điểm: giá thành cao nên ít được sử dụng

XÚC TÁC SỬ DỤNG

Bảng so sánh xúc tác của Reforming xúc tác và Isome hóa

XÚC TÁC REFORMING XÚC TÁC ISOME HÓA

Pt/Al2O3.Cl (Pt 0,3%, lượng Clo ít) Pt/Al2O3.Cl (Pt 0,3%, lượng Clo nhiều)

Al-Cl lực axit yếu hơn

Cl-Al-Cl lực axit mạnh hơn

XÚC TÁC SỬ DỤNG

2 Yêu cầu chung của xúc tác công nghiệp

 Có độ chọn lọc cao

 Hoạt tính cao

 Bền nhiệt

 Khả năng tái sinh tốt

 Giá thành rẻ, dễ chế tạo, độ ổn định cao trong suốt quá trình làm việc

 Bền với các chất gây ngộ độc ( S,N,O)

Nguyên nhân

Nguyên nhân

Nước

Nitơ

Các kim loại nặng Lưu huỳnh

XÚC TÁC SỬ DỤNG

3 Nguyên nhân gây ngộ độc xúc tác

XÚC TÁC SỬ DỤNG

4 Các phương pháp tái sinh xúc tác

a. Phương pháp oxy hóa ( phương pháp đốt)

b. Phương pháp khử

c. Phương pháp clo hóa

Quy trình tái sinh xúc tác:

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

2 Công nghệ Butamer

 Mục đích của quá trình này là đi sản xuất iso-Butan từ Butan để cung cấp nguyên liệu cho công nghệ alkyl hoá và sản xuất MTBE Quá trình này sử dụng xúc tác là AluminoPlatin hoạt hoá bằng clo Quá trình isome hoá được tiến hành trong pha hơi, với sự có mặt của hydro

 nhiệt độ của quá trình là 120-2400C

 Áp suất: 3,8MPa

 Vận tốc nạp liệu: 1-3 h-1

 Thời gian làm việc của xúc tác: >12 tháng

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

Dây truyền công nghệ izome hóa n-butan:

1 cột tách izobutan ; 2 cột ổn định ; 3 lò phản ứng ; 4 lò đốt nóng ; 5 máy nén ; 6 thiết bị tách ; I-nguyên liệu ; II-H2; III-khí đốt; IV-izobutan

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

3 Công nghệ Penex của UOP

 Mục đích của quá trình là nhằm sản xuất xăng có chất lượng cao từ các phân đoạn có trị số octan thấp Xúc tác của quá trình là Pt/Al2O3 có bổ sung halogen

 Quá trình này diễn ra ở lớp xúc tác cố định

 Nhiệt độ phản ứng: 370-480oC, tốc độ nạp liệu : 2h-1

 Áp suất của quá trình này là: 2,1-7 Mpa

CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 CH3-CH(CH3)-CH2-CH3

n-pentan iso-pentan

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

Công nghệ penex của UOP

1. Thiết bị sấy khí 2 Máy nén 3 Thiết bị phản ứng

4 Thiết bị tách 5 Tháp ổn định 6 Thiết bị lọc khí

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

Công nghệ Penex Công nghệ Butamer

Ưu điểm • Xúc tác có hoạt tính và độ chọn lọc cao, làm

việc trong thời gian dài

• Quá trinh làm việc liên tục

• Có khả năng kết hợp với các quá trình khác như ankyl hóa để tận dụng được các nguồn nguyên liệu

• Xúc tác có hoạt tính và độ chọn lọc cao, lượng khí H2 sử dụng ít

• Xúc tác có khả năng tái sinh nên đảm bảo được tính kinh tế của quá trình

• Ít tiêu tốn năng lượng cho quá trình

Nhược điểm • Nhiệt độ phản ứng quá cao nên dễ tạo cốc, tạo

cặn

• Xúc tác hầu như không có khả năng tái sinh

• Tốn nhiều thiết bị phụ

Thank y u !