Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun:
Reforming xúc tác là một trong những quá trình quan trọng nhất của công
nghiệp chế biến dầu mỏ. Từ quá trình này thu được một khối lượng lớn
reformat-hợp phần chủ yếu pha xăng thương phẩm có chỉ số octan cao. Đây
cũng là một quá trình cơ bản thu BTX-một trong những nguyên liệu chủ yếu
của hóa dầu. Mô đun này trang bị kiến thức chuyên ngành cần thiết cho các
học viên sau này tham gia vận hành trong nhà máy lọc dầu cũng như làm việc
trong các lĩnh vực liên quan đến nghiên cứu chế biến dầu khí.
Mục tiêu của mô đun:
Học xong mô đun này, học sinh phải đạt được:
1. Hiểu biết và nắm vững bản chất hóa học, cơ chế phản ứng của quá
trình reforming xúc tác.
2. Biết điều chế được xúc tác reforming
3. Xác định được một số đặc trưng hóa lý của xúc tác điều chế được.
4. Vận hành sơ đồ reforming xúc tác trong PTN
5. Xác định các chỉ tiêu của xăng reforming xúc tác.
77 trang |
Chia sẻ: lamvu291 | Lượt xem: 2077 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tài liệu Phân tích xác định được các chỉ tiêu của xăng reforming xúc tác, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC
Đề mục Trang
LỜI TỰA ........................................................... Error! Bookmark not defined.
MỤC LỤC ......................................................................................................... 1
GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN ................................................................................. 2
Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun: ........................................................................... 2
Mục tiêu của mô đun: ....................................................................................... 2
Mục tiêu thực hiện của mô đun: ....................................................................... 2
Nội dung chính các bài của mô đun: ................................................................ 2
CÁC HÌNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔ ĐUN .................................. 3
YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN ......................................... 3
BÀI 1. VAI TRÒ CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC ........................... 5
BÀI 2. BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC ..................... 11
BÀI 3. XÚC TÁC LƯỠNG CHỨC NĂNG ....................................................... 18
BÀI 4. NGUYÊN LIỆU VÀ CÁC SẢN PHẨM THU .......................................... 37
BÀI 5. CÁC LOẠI CÔNG NGHỆ REFORMING XÚC TÁC ............................. 49
BÀI 6. SỰ TIẾN BỘ CỦA REFORMING XÚC TÁC ........................................ 66
BÀI 7. ĐẶC ĐIỂM CỦA XĂNG REFORMING XÚC TÁC ................................ 70
KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔN HỌC ........................................ 75
CÁC THUẬT NGỮ CHUYÊN MÔN ................................................................ 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 77
1
GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN
Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun:
Reforming xúc tác là một trong những quá trình quan trọng nhất của công
nghiệp chế biến dầu mỏ. Từ quá trình này thu được một khối lượng lớn
reformat-hợp phần chủ yếu pha xăng thương phẩm có chỉ số octan cao. Đây
cũng là một quá trình cơ bản thu BTX-một trong những nguyên liệu chủ yếu
của hóa dầu. Mô đun này trang bị kiến thức chuyên ngành cần thiết cho các
học viên sau này tham gia vận hành trong nhà máy lọc dầu cũng như làm việc
trong các lĩnh vực liên quan đến nghiên cứu chế biến dầu khí.
Mục tiêu của mô đun:
Học xong mô đun này, học sinh phải đạt được:
1. Hiểu biết và nắm vững bản chất hóa học, cơ chế phản ứng của quá
trình reforming xúc tác.
2. Biết điều chế được xúc tác reforming
3. Xác định được một số đặc trưng hóa lý của xúc tác điều chế được.
4. Vận hành sơ đồ reforming xúc tác trong PTN
5. Xác định các chỉ tiêu của xăng reforming xúc tác.
Mục tiêu thực hiện của mô đun:
1. Mô tả được bản chất hóa học, nguyên liệu và sản phẩm thu của quá trình
reforming xúc tác.
2. Điều chế được xúc tác hai chức năng.
3. Xác định được đặc trưng của xúc tác đã điều chế bằng các phương pháp
hóa lý hiện đại.
4. Thực hiện được phản ứng reforming xúc tác trên sơ đồ qui mô phòng thí
nghiệm.
5. Phân tích xác định được các chỉ tiêu của xăng reforming xúc tác.
6. Các thí nghiệm của mô đun làm trong PTN hóa dầu.
Nội dung chính các bài của mô đun:
Bài 1: Vai trò của quá trình reforming xúc tác trong lọc hóa dầu
Bài 2: Bản chất hóa học của reforming xúc tác
Bài 3: Xúc tác hai chức năng
Bài 4: Nguyên liệu và sản phẩm thu
Bài 5: Các loại công nghệ và thiết bị reforming xúc tác
Bài 6: Sự tiến bộ của quá trình reforming xúc tác trong lọc dầu ngày nay
Bài 7: Đặc điểm của xăng reforming xúc tác
2
CÁC HÌNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔ ĐUN
Học trên lớp về các nội dung chính của mô đun.
Tự nghiên cứu tài liệu liên quan đến bài giảng do giáo viên hướng dẫn.
Tham quan, thực tập trên sơ đồ reforming xúc tác qui mô PTN và các
phương pháp điều chế xúc tác reforming, các phương pháp đặc trưng
xúc tác tại các PTN Trung tâm Nghiên cứu & Phát triển Chế biến Dầu
khí thuộc TCT DK và Viện Hóa Công nghệ thuộc TT KH- CN QG.
Thực hành phân tích các chỉ tiêu của xăng reforming và xăngthương
phẩm.
Thực hành phân tích thành phần hydrocacbon PONA và hàm lượng
benzen của xăng reforming bằng phương pháp sắc ký khí.
Nghe báo cáo chuyên đề về công nghệ reforming xúc tác của nhà máy
lọc dầu số 1 VN.
YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN
Về kiến thức
Hiểu biết được vai trò quan trọng và vị trí của reforming xúc tác trong
nhà máy lọc dầu và trong công nghiệp hóa dầu.
Nắm được bản chất hóa học của quá trình reforming và vai trò của chất
xúc tác đối với quá trình. Ảnh hưởng nguyên liệu-sản phẩm và các
thông số quan trọng đến quá trình.
Hiểu biết về nguyên tắc và các bước cơ bản trong điều chế xúc tác
reforming và các phương pháp xác định đặc trưng xúc tác.
Về kỹ năng
Biết cách vận hành sơ đồ reforming xúc tác trong PTN.
Biết phân tích các thành phần, tính chất hóa lý và các chỉ tiêu chất
lượng quan trọng của nguyên liệu và sản phẩm reforming.
Biết xác định một vài đặc trưng của xúc tác đa chức năng (bề mặt
riêng, phân bố lỗ xốp, thành phần kim loại…)
3
Về thái độ
Tiếp thu nghiêm túc bài giảng trên lớp.
Chuẩn bị chu đáo, tích cực, chủ động trong các buổi thực hành thí
nghiệm, thực tập ngoại khóa và nghe giảng chuyên đề.
Tuân thủ nội qui, an toàn phòng thí nghiệm tại các PTN của trường và
các nơi đến thực tập.
Phương pháp kiểm tra, đánh giá
Kiểm tra giữa kỳ
Kiểm tra cuối kỳ
Báo cáo kết quả thực tập PTN
Tham dự đầy đủ các tiết học, chủ động tích cực trong các buổi thảo
luận
4
BÀI 1. VAI TRÒ CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Mã bài: HD F1
Giới thiệu
Bài học nhằm giúp học viên nhận thức được vai trò quan trọng của quá trình
reforming xúc tác trong nhà máy lọc dầu hiện đại. Quá trình nhằm cung cấp xăng
chất lượng cao (RON đạt 90-95) và nguồn nguyên liệu quí (BTX) cho hóa dầu.
Mục tiêu thực hiện
- Học viên phải nắm được vai trò, vị trí của quá trình reforming trong nhà
máy lọc dầu. Ý nghĩa của quá trình reforming đối với việc sản xuất xăng
chất lượng cao và đáp ứng yêu cầu về môi trường.
- Nắm được các khái niệm về xăng thương phẩm, thành phần và chất
lượng chỉ số octan RON, MON.
Nội dung chính
- Nhu cầu về xăng chất lượng cao cho động cơ
- Sự cần thiết của quá trình reforing xúc tác cho sản xuất xăng
1. Nhu cầu về xăng chất lượng cao cho động cơ
Từ sau năm 1900, ô tô ra đời đã thúc đẩy việc sản xuất xăng từ nhà máy lọc
dầu. Lúc đó xăng chủ yếu chỉ lấy từ chưng cất trực tiếp. Đến khoảng 1912 thì
chưng cất trực tiếp không còn thoả mãn với nhu cầu về xăng ngày một tăng cao.
Mặt khác xăng loại này chứa một lượng đáng kể khí “ướt” C1-C4 làm cho độ bay
hơi của xăng tăng và khả năng chống kích nổ không cao (thể hiện qua chỉ số
octan chỉ xấp xỉ 60). Từ đó các nhà lọc dầu nghiên cứu và phát triển một loạt các
quá trình chế biến dầu nhằm sản xuất ra xăng có chất lượng cao hơn. Về cơ bản
xăng thương phẩm ngày nay được pha trộn từ các sản phẩm của các quá trình
sau: xăng chưng cất trực tiếp từ dầu thô, xăng từ cracking nhiệt và cracking xúc
tác, xăng reforming xúc tác, xăng từ đồng phân hóa, alkyl hóa, có thể có thêm
các hợp phần từ hyrdocracking, từ polymer hoá. Ngày nay việc sử dụng các
động cơ có hệ số nén cao đòi hỏi chất lượng nhiên liệu, đặc biệt là chỉ số octan
cao. Để đáp ứng yêu cầu đó, người ta pha trộn vào xăng các phụ gia hoặc tăng
cường các hợp phần hydrocacbon cho chỉ số octan cao.
Hiện tại với các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về môi trường một loại phụ gia
truyền thống là tetraetyl chì, tuy làm tăng chỉ số octan lên 15-20 số nhưng lại gây
5
độc hại đối với sức khỏe con người, nên gần như được loại bỏ hoàn toàn. đối với
các phụ gia thay thế hữu hiệu như MTBE, TAME cũng đã có một số ý kiến nghi
ngờ về khả năng chậm phân hủy của chúng trong môi trường. Hiện tại ở Việt
nam xuất hiện một số phụ gia mới chứa Mn, Fe có thể thay thế tạm thời các phụ
gia truyền thống. Nhưng các phụ gia trên cơ sở kim loại này cũng còn gây nhiều
tranh luận, cần được tiếp tục làm sáng tỏ về khả năng ô nhiễm môi trường.
Người ta có xu hướng lựa chọn phương án thứ hai, tăng cường các hợp
phần pha chế từ các quá trình chế biến sâu như cracking, reforming, đồng phân
hóa…Các hợp phần này cho chỉ số octan cao hơn nhiều so với xăng từ chưng
cất trực tiếp, mà lại ít gây ô nhiễm môi trường.
Xăng pha trộn nhằm mục đích đạt những chỉ tiêu quan trọng sau:
- Áp suất hơi bão hòa (RVP- Reid Vapor Pressure): Đo áp suất hơi của các
hydrocacbon, cần thiết cho sự khởi động của động cơ.
- Chỉ số octan: Đo mức độ chống kích nổ của xăng, chỉ tiêu quan trọng vì
động cơ kích nổ thấp sẽ hoạt động hiệu quả hơn và tiết kiệm được năng lượng.
- Độ độc hại: Đo các hợp phần độc hại trong xăng. Các nhà máy lọc dầu
thường chú ý đến hàm lượng benzen, olefin, lưu huỳnh.
Chỉ số octan là đại lượng được quan tâm hơn cả và thường được lựa chọn
để đánh giá và điều chỉnh chất lượng xăng. Tùy thuộc vào chỉ số octan mà người
ta có thể chia thành xăng thường (regular) hoặc xăng chất lượng cao (premium).
Ở nhiều nước, các phương tiện vận tải lựa chọn mức chất lượng xăng theo chỉ
số octan theo sự hướng dẫn của các nhà chế tạo động cơ. Có 2 mức chất lượng
87 và 89, thường sử dụng mức 87 hơn. Cần hiểu đây là giá tri trung bình giữa
chỉ số octan đo theo phương pháp nghiên cứu và chỉ số octan đo theo phương
pháp mô tơ: (RON+MON)/2. Ở các cây xăng VN người ta niêm yết giá xăng theo
chỉ số RON.
Chỉ số octan của một nhiên liệu đem thử nghiệm trên một động cơ trong
phòng thí nghiệm được xác định bằng cách so sánh khả năng chống kích nổ (ghi
trên bộ knockmeter) của nguyên liệu đó với nguyên liệu chuẩn chứa hỗn hợp
isooctan và heptan (qui ước chỉ số octan của isooctan = 100, của heptan = 0)
trong cùng điều kiện thử nghiệm. Phần trăm thể tích của octan trong nguyên liệu
chuẩn cho độ kích nổ tương đương với nguyên liệu đem thử nghiệm chính là chỉ
số octan của nguyên liệu đó. Ví dụ nguyên liệu đem thử sẽ có chỉ số octan là 70
6
nếu khả năng chống kích nổ của nó tương đương với hỗn hợp nhiên liệu chuẩn
chứa 70% t.t. isooctan và 30% t.t. n-heptan.
Tuỳ thuộc vào loại động cơ thử nghiệm mà người ta có được chỉ số octan
RON hay MON. Do MON được xác định trong điều kiện khắc nghiệt hơn (số
vòng quay của động cơ lớn hơn) so với RON nên RON thường lớn hơn khoảng 8
đơn vị đối với cùng một nhiên liệu. Chỉ số octan được ghi trên các bơm xăng
được tính trung bình giữa RON và MON: (R+M)/2.
Sự phụ thuộc của chỉ số octan vào nhiệt độ sôi của các hydrocacbon riêng
rẽ và nhóm hydrocacbon được mô tả trên hình 1.
Hình 1. Phụ thuộc chỉ số octan vào nhiệt độ sôi và nhóm hydrocacbon
o
Có thể thấy đối với phân đoạn xăng nhẹ (Tsđ-80 C) tương đối khó có thể cải
thiện chỉ số octan bằng các chuyển hóa hoá học, ngoại trừ một quá trình duy
nhất có thể áp dụng, đó là đồng phân hóa, trong đó các n-parafin được chuyển
thành các isoparafin, làm tăng đáng kể chỉ số octan. Với các phân đoạn xăng
o
nặng (Tsđ >80 C) giàu parafin và naphten có thể làm tăng chỉ số octan nếu
chuyển hóa chúng thành các hydrocacbon thơm (aromatics). Đây chính là
nguyên tắc của quá trình reforming xúc tác.
Hàm lượng hydrocacbon thơm có ảnh hưởng khá quan trọng đối với chỉ số
octan MON của các hợp phần xăng pha trộn (Hình 2).
7
MON
Hình 2. Phụ thuộc chỉ số MON vào hàm lượng aromat của các xăng hợp phần
2. Sự cần thiết của quá trình reforming xúc tác cho sản xuất xăng
Có thể định nghĩa: Reforming xúc tác là quá trình lọc dầu nhằm chuyển hóa
phân đoạn naphta nặng được chưng cất trực tiếp từ dầu thô hoặc từ một số quá
trình chế biến thứ cấp khác như FCC, hidrocracking, visbreaking, có chỉ số octan
thấp (RON =30-50) thành hợp phần cơ sở của xăng thương phẩm có chỉ số
octan cao (RON =95-104).
Về mặt bản chất hóa học đây là quá trình chuyển hóa các n-parafin và
naphten có mặt trong phân đoạn thành các hydrocacbon thơm. Chính các
hydrocacbon thơm với chỉ số octan rất cao đã làm cho xăng reforming có chỉ số
octan cao đứng hàng đầu trong số các xăng thành phần (Hình 2).
Thành phần xăng thông dụng hiện nay trên thế giới thường chứa:
- Xăng cracking xúc tác (mà chủ yếu là xăng FCC) : 35% t.t
- Xăng reforming xúc tác : 30% t.t
- Xăng alkyl hóa : 20% t.t
- Xăng isomer hóa : 15% t.t
Xăng Pháp có thành phần đa dạng hơn, trong đó hợp phần alkyl hóa thường
ít hơn:
- Xăng FCC : 40%
- Xăng reforming xúc tác : 33%
8
United States
Europe
3% Butane
10% Isomerate
5% 12%
5% 5% 5% FCC gasoline
3% Isomerate
Polymerisation gasoline
30% FCC gasoline
reformate
Butane
36% 30% Ether
1% Reformate
Alkylate
Ether
- Xăng isomer hóa : 10% HYC gasoline
- Xăng nhiệt phân : 6% 50%
- Xăng alkyl hóa : 5%
- Butan : 4%
- Hợp chất chứa oxy : 2% 5%
Từ các số liệu trên cho thấy, xăng reforming đứng thứ 2 trong xăng thương Alkylate
phẩm, chỉ sau xăng cracking. Thậm chí ở một số khu vực như Mỹ, Tây Âu, xăng
reformirng có phần vượt trội (hình 3,4).
Hình 3. Phân bố thành phần xăngthương mại Mỹ
Hình 4. Phân bố thành phần xăng thương mại châu Âu
9
Thành phần sản phẩm của quá trình reforming và hiệu suất thông dụng nằm
trong khoảng:
Reformat (C5+) : 80-92%
C4 : 3-11%
C3 : 2-9%
Khí nhiên liệu C1-C2 : 2-4%
Hidro : 1,5 -3,5%
Một số tính chất của reformat:
- Thành phần cất: thông thường từ 35 – 190oC
- Tỉ trọng: 0,76 – 0,78
- Chỉ số octan RON: 94 – 103 (tuỳ thuộc điều kiện công nghệ)
Do vị trí quan trọng của xăng reforming trong thành phần xăng thương
phẩm, đặc biệt là xăng chất lượng cao mà hiện nay trong mỗi nhà máy lọc dầu
trên thế giới thường có tối thiểu là một phân xưởng reforming xúc tác. Công suất
chế biến nằm trong khoảng 40 tấn/giờ đến 150 tấn/giờ. Tổng công suất của các
phân xưởng reforming xúc tác trong tất cả các nhà máy lọc dầu ở Pháp lên tới 18
triệu tấn trong một năm.
Câu hỏi Bài 1:
1. Nêu sự cần thiết phải sử dụng xăng chất lượng cao hiện nay trên thế giới.
Các giải pháp tạo xăng chất lượng cao.
2. Định nghĩa chỉ số octan RON, MON. Ảnh hưởng các nhóm hydrocacbon
đến CSOCT.
3. Mục đích quá trình reforming xúc tác. Vai trò của reforming xúc tác trong
nhà máy lọc – hóa dầu.
4. Thành phần cơ bản của xăng thương phẩm hiện nay. Vị trí của xăng
reforming trong xăng thương phẩm. Nêu ví dụ.
10
BÀI 2. BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
Mã bài: HD F2
Giới thiệu
Reforming xúc tác là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều phản ứng khác
nhau xảy ra đồng thời. Hiểu biết được bản chất hóa học của quá trình và các yếu
tố ảnh hưởng có thể giúp lựa chọn điều kiện thuận lợi cho các sản phẩm chính
và hạn chế các sản phẩm không mong muốn.
Mục tiêu thực hiện
- Học viên phải nắm được bản chất hóa học của quá trình reforming xúc
tác. Phân biệt được nhóm các sản phẩm chính và sản phẩm phụ.
- Hiểu được ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt động học và động học đến
cơ chế của quá trình reforming.
Nội dung chính
- Các nhóm phản ứng chính và phản ứng phụ của qúa trình.
- Các yếu tố động học và nhiệt động học ảnh hưởng đến cơ chế quá
trình.
- Ảnh hưởng của cơ chế phản ứng đối với sự gia tăng chỉ số octan
Nguyên liệu ban đầu cho reforming chủ yếu là phân đoạn naphta nặng, có
nhiệt độ sôi nằm trong khoảng 80-180oC, chứa nhiều parafin và naphten, dưới
tác động của nhiệt độ cao (khoảng 480-540oC), xúc tác đa chức năng và một áp
suất vừa phải (5 – 30 atm), có thể xảy ra các hướng chuyển hóa cơ bản sau:
Chi tiết hơn, chúng ta chia các phản ứng xảy ra làm 2 nhóm như sau:
1. Nhóm các phản ứng chính
Dehydro hóa naphten thành hydrocacbon thơm:
11
Dehydro đóng vòng hóa parafin thành hydrocacbon thơm:
Đồng phân hóa n-parafin thành iso-parafin:
Dehydro đồng phân hóa naphten thành hydroccbon thơm:
Dehydro hóa prafin thành olefin:
Pt
CH3-(CH2)4-CH 3 CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH3
Bốn phản ứng đầu tiên đóng vai trò quan trọng hơn cả trong quá trình
reforming, làm tăng chỉ số octan của hệ nhờ các sản phẩm thơm và isoparafin.
Phản ứng thứ 5 xảy ra yếu trong điều kiện reforming, nhưng là phản ứng cần
thiết vì olefin được coi là hợp chất trung gian trong quá trình vòng hóa tạo các
sản phẩm thơm.
2.Nhóm các phản ứng phụ:
Hydrocracking parafin và naphten:
12
Hydrodealkyl hóa hydrocacbon thơm:
Bất cân đối hóa:
Quá trình cốc hóa: quá trình trùng ngưng các hyrocacbon thơm đa vòng
(sinh ra từ các quá trình alkyl hóa và đóng vòng hóa) tạo các sản phẩm
rắn giàu cacbon, có thể che phủ lên xúc tác. Quá trình này thuận lợi ở
nhiệt độ cao và áp suất thấp.
Các phản ứng trên dẫn tới làm giảm hiệu suất sản phẩm reformat và
hidrogen, làm tăng điểm sôi cuối của reformat (do tạo các hydrocacbon thơm đa
vòng, các olefin mạch dài và bản thân cốc) và làm giảm hoạt tính xúc tác.
Phản ứng hydrocracking toả nhiệt (ΔH = -10 kcal/mol) và điều kiện reforming
thuận lợi cho hydrocracking, mặc dù quá trình xảy ra chậm. Ở nhiệt độ cao phản
ứng xảy ra áp đảo so với đồng phân hóa và dehydro hoá parafin. Sản phẩm
cracking chủ yếu là các hydrocacbon nhẹ C1 – C5, mạch thẳng và mạch nhánh.
Về phương diện nào đó quá trình này thuận lợi để có thể tạo thành các sản phẩm
isoparafin có chỉ số octan cao hơn so với các sản phẩm của quá trình đồng phân
hóa trong điều kiện reforming. Ví dụ, n-octan có chỉ số octan cực thấp (<0), trong
điều kiện reforming chỉ cho ra hỗn hợp cân bằng đồng phân C8 với chỉ số octan =
35, trong lúc đó hydrocracking C8 thành isopentan và propan, cho chỉ số octan
xấp xỉ 90 đối với hợp phần C5.
3. Cơ chế phản ứng reforming và sự tăng chỉ số octan
3.1. Ảnh hưởng nhiệt động học đến cơ chế phản ứng:
Nhiệt phản ứng của một số phản ứng chính trong quá trình reforming được
nêu trong bảng sau:
13
Bảng 1. Nhiệt phản ứng của một số quá trình
Phản ứng H (Kcal/mol)
1 Dehydro hóa parafin 31,5
2 Dehydro hóa naphten 52,8
3 Dehydro vòng hóa parafin 63,6
4 Đồng phân hóa parafin -1 ÷ -5
5 Hydrocracking -10
Dehydro hóa naphten và dehydro vòng hóa parafin là các phản ứng thu
nhiệt mạnh (endothermic), dehyro hóa parafin thu nhiệt vừa phải, còn đồng phân
hóa parafin toả nhiệt nhẹ (exothermic). Ba phản ứng đầu xảy ra thuận nghịch, có
sự gia tăng số phân tử trong sản phẩm phản ứng (do hình thành H2), nên thuận
lợi ở nhiệt độ cao, áp suất thấp.
Bảng 2. Phụ thuộc nhiệt độ cân bằng đạt độ chuyển hóa 90% vào áp suất
Phản ứng Nhiệt độ cân bằng để chuyển hóa 90%, oC
1 atm 10 atm 15 atm 50 atm
1. Dehydro hóa:
Cyclohexan → Benzene + 3H2 294 355 443 487
MethylCyclohexan → Toluene + 3H2 315 391 492 540
2. Dehydro vòng hóa:
n-Hexan → Benzene + 4H2 354 487 562 623
n-Heptan → Toluene + 4H2 305 428 496 550
3. Dehydro đồng phân hoá:
MethylCyclopentane→ Benzene+ 315 391 492 540
3H2
Từ bảng 2, điều kiện lý thuyết thuận lợi về áp suất và nhiệt độ để có thể
đạt độ chuyển hóa 90% cho các phản ứng thơm hóa là 1atm và không quá
350oC. Tuy nhiên trong thực tế người ta không tiến hành quá trình reforming ở
điều kiện trên, lý do tại sao chúng ta sẽ xem xét tiếp theo trong phần động học.
Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất đến cân bằng nhiệt động giữa parafin
và aromatic từ C6 đến C9 được biểu diễn trên hình 5.
Từ hình 5 chúng ta thấy, nếu tăng áp suất H2 lên quá cao (30atm) sẽ làm
giảm hàm lượng các hydrocacbon thơm tạo thành, đặc biệt đối với các
hydocacbon có số C thấp hơn. Chúng ta cũng thấy, đối với hydrocacbon no có
14
Xi
PH2 = 10 Bars PH2 = 30 Bars
1.0
AR AR
iP
iP C6
0.5
nP nP
1.0
AR AR
iP
0.5 Maxi iP C7
NA
nP nP
1.0
AR AR
0.5 iP C8
iP
nP nP
1.0
AR AR
0.5 iP C9
trọng lượng phân tử càng cao thì hiệu ứng thuận lợi của nhiệt độ và áp suất càng
rõ rệt. Nghĩa là trong cùng