Chuyển hóa CO ở nhà máy đạm

Tiểu luận môn học ĐỘNG HỌC XÚC TÁCĐề tài: Xúc tác quá trình chuyển hóa CO ở nhiệt độ cao trong nhà máy Đạm HTWGS GVHD: PGS.. Khử hóa thành Fe3O4 là pha hoạt tínhTrợ xt, tăng độ bền cơ b

Tiểu luận môn học ĐỘNG HỌC XÚC TÁC

Đề tài: Xúc tác quá trình chuyển hóa CO ở nhiệt độ cao trong nhà máy

Đạm (HTWGS)

GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền

Nhóm sinh viên thực hiện

Lê Nam Anh

20140097

Hoàng Tiến Dũng 20140784

Trần Đức Long 20142705

1 Tổng quan về quá trình

Giới thiệu quá trình WGS

HTWGS

Reforming

Secondary Reforming

LTWGS

CO2 absorption Methanation

Amonia

Synthesis

Mục Đích Điều kiện

Xúc tác Thiết bị

Tổng quan về quá trình

Giảm CO xuống còn 2-3% Thu thêm H2 và CO2 T= 350-5000C

P= 2-3 Mpa

Fe2O3-Cr2O3-CuO Thiết bị lớp xúc tác cố định, chế độ đoạn

nhiệt

Ý nghĩa

QT không thể thiếu trong nhà máy Đạm

Nhiệt động học phản ứng

Sự phụ thuộc giữa hằng số cân bằng K vào nhiệt độ

Soure: [3]

Động học phản ứng

Soure: [1]

2 Xúc tác quá trình

Khử hóa thành Fe3O4 là pha hoạt tính

Trợ xt, tăng độ bền cơ bền nhiệt và giảm thiêu kết

Tránh khử quá Fe3O4 và các phản ứng phụ

Cơ chế hoạt động

Kinetics and Catalysis of the Water-Gas-Shift Reaction: A Microkinetic and Graph Theoretic Approach

Điều chế xúc

tác Tạo hydroxyt Sắt và Crom

Nung ở 500 C ⁰

Khử về Fe3O4

PP Ngâm tẩm hoặc đồng kết tủa

Thực hiện cẩn thận tránh tạo sắt cacbua

và CrO3 là tiền chất hình thành Cr6+

Khử Fe2O3 về Fe3O4 khử CrO3 về Cr2O3

3 Nguyên nhân mất hoạt tính

Các nguyên nhân gây mất hoạt tính

Ngộ độc xúc tác

Hợp chất chưa lưu huỳnh >

150ppm

Hợp chất chứa Clo > 1ppm

Các hợp chất chứa PhotPho Các hợp chất không no

Do phản ứng phụ sinh ra, NO xt quá trình trùng ngưng tạo polyme

Che phủ bề mặt xúc tác

Các nguyên nhân gây mất hoạt tính

Thiết bị làm lạnh gặp vấn đề Nhiệt độ > 500 C⁰ Thiêu kết

Các nguyên nhân gây mất hoạt tính

Các nguyên nhân gây mất hoạt tính

• R là yếu tố phản ứng dự đoán mức độ suy giảm dựa vào thành phần khí với sự có mặt của hơi nước

• Theo đó, các nhà máy hoạt động ổn định có giá trị từ 1,2 <R< 1.6 Hơi nước phải luôn có mặt trong quá trình Khi có 10% hơi nước trong khí hydro ở 400 ° C hoặc 17% hơi nước ở 550 ° C là đủ để duy trì hoạt tính của xúc tác

• Tuy nhiên, lượng hơi nước không được quá cao vì khi ngưng tụ có thể hòa tan Crom

Xử lý tháo bỏ xúc tác

- Xúc tác mất hoạt tính sẽ được tháo ra khỏi TB Người ta tiến hành giảm áp suất trong TB, giảm nhiệt độ xuống khoảng

150 C, bơm khí trơ, hạ nhiệt dần xuống 40 C Xúc tác tự tháo ra theo cửa xả xúc tác ở đáy⁰ ⁰

- Quá trình tháo xúc tác phải tránh xa với nguồn lửa vì có H2 dễ gây cháy nổ, bản thân xúc tác cũng rất dễ bắt cháy

Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng

Nghiên cứu đặc trưng

- Xúc tác chứa Cr trong quá trình hoạt động sinh Cr6+

- Cr6+ là chất gây ung thư thuộc nhóm 1 và gây ô nhiễm môi trường cần được loại bỏ

Xu hướng nghiên cứu hệ xúc tác

Fe – Al - Cu không chứa Crom

Hệ xúc tác Fe – Al – Cu

Hấp phụ BET

Soure: [2]

 : độ rộng bán định pic đặc trưng của tinh thể

 : góc quét tại đó xuất hiện pic đặc trưng

Fe2O3 về Fe3O4 tại 400 C⁰

Hệ xúc tác Fe-Al hình thành pha hoạt tính ở nhiệt độ thấp hơn mà vẫn giữ được tính ổn định

Soure: [2]

Hệ xúc tác Fe – Al – Cu

Hệ xt Fe-Al khi đưa thêm Cu có nhiệt độ khử

Fe2O3 thành Fe3O4 giảm từ 400 về 233 C⁰

Source: [2]

Kết Luận

- Ý nghĩa của quá trình trong nhà máy Đạm

- Các hướng nghiên cứu xúc tác mới để tối ưu quá trình

Tài liệu tham khảo

1. Howard F Rase, Handbook of commercial catalysts,

CRC Press, 2016

2 Fereshteh Meshkani, Mehran Rezaei, “Preparation of

nanocrystalline metal (Cr, Al, Mn, Ce, Ni, Co and Cu)

modified ferrite catalysts for the high temperature

water gas shift reaction”, Renewable Energy 74 (2015) 588-598.

3. Caitlin A Callaghan, Kinetics and Catalysis of the Gas-Shift Reaction: A Microkinetic and Graph Theoretic Approach, Dissertation of WORCESTER POLYTECHNIC INSTITUTE, 2006

Water-4 Calvin H Bartholomew, Robert J Farrauto, Fundamentals of

Industrial catalytic processes, Wiley, 2006

Cám ơn cô và các bạn đã lắng nghe 