KHOA HÓA – LÝ KĨ THUẬT MÔN HÓA HỌC DẦU MỎ CHỦ ĐỀ: QUÁ TRÌNH IZOME HÓA GVHD: TS Nguyễn Việt Thái SVTH: Lê Bá Tuấn Anh Đỗ Thị Trang Bùi Như Anh Giáp Văn Thiện Quá Trình Izome hoá • I Giới thiệu chung • II Đặc điểm nhiệt động học • III Cơ chế phản ứng • IV Các loại xúc tác phản ứng • V Phản ứng izome hóa I Giới thiệu chung Khái niệm Izome hóa trình nhằm biến đổi Hidrocacbon mạch thẳng thành Hidrocacbon mạch nhánh, để chuyển hóa vị trí nhóm vòng benzene Mục đích + Nâng cao trị số octan xăng + Tạo cấu tử cao octan pha vào xăng nhằm nâng cao chất lượng + Tạo hợp chất phục vụ cho học tập nghiên cứu ứng dụng thực tế II Đặc điểm nhiệt động học • Về nhiệt động học, phản ứng izome hóa phản ứng thuận nghịch tỏa nhiệt nhẹ, nghiên cứu công nghệ thường thực nhiệt độ thấp • Sự izome hóa không làm thay đổi số mol nên thay đổi áp suất không làm chuyển dịch cân phản ứng Cân phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ Dễ thấy hiệu suất phản ứng izome tăng lên nhiệt độ giảm phản ứng tỏa nhiệt III Cơ chế phản ứng izome hoá • Cơ chế phản ứng n-parafin Izome hóa hidrocacbon thơm IV Các loại xúc tác phản ứng • Xúc tác lỏng + Trong năm nửa đầu kỷ 20, nhà khoa học tìm nhiều chất xúc tác cho phản ứng izome hóa n-parafin hệ xúc tác đồng thể (HF-SbF5, AlCl3-HCl) có khả phản ứng nhiệt độ thấp (dưới 150oC) có độ chuyển hóa cao, khoảng nhiệt độ 90oC chuyển hóa hoàn toàn n-parafin + Mặc dù tốc độ phản ứng tốt, vấn đề quan tâm việc sử dụng chất xúc tác loại ăn mòn thiết bị dội tính chọn lọc kém, cụ thể gây phản ứng crackinh mức độ đáng kể Việc tái sinh chất xúc tác sau sử dụng khó khăn, tốn tạo lượng chất thải lớn mà phạm vi công nghiệp vấn đề môi trường chấp nhận 2 Xúc tác rắn • Qua nhiều nghiên cứu cải tiến, người ta sử dụng chất xúc tác rắn để thay chất xúc tác pha lỏng chất xúc tác oxit có tính axit như: - Al2O3-V2O5, BeO: Dùng để chuyển hóa ciclohexan thành metylxiclopenten 450oC - Cr2O3: Chuyển hóa hexa-1,2-dien thành hexa-2,4-dien 225 ÷ 250oC - Al2O3 - Mo2O3: Chuyển hóa n-pentan thành isopentan 460oC • Chất xúc tác có tính oxit có ưu điểm dễ điều chế, rẻ tiền, bền nhiệt tới 700oC Bản chất dị thể cho phép tách sản phẩm phản ứng đơn giản, dễ dàng thu hồi chất xúc tác nên an toàn cho môi trường 3 Xúc tác lưỡng chức • Xúc tác lưỡng chức xúc tác có chức oxi hóa – khử chức axit - bazơ, gồm có tâm hoạt động: tâm kim loại tâm axit •Chất xúc tác lưỡng chức thường gồm thành phần sau: - Chất mang: thường oxit kim loại Al2O3, ZrO2, TiO2 - Chất tăng cường tính axit: chất cải thiện tính axit tương tác với chất mang như: 233SO4 , BO3 , PO4 , … • - Chất xúc tiến (promoter): thường kim loại chuyển tiếp Pt, Pd, Ce, Nb, Ni, Mn, Al, Sn… chúng thường đƣa vào (hàm lượng kim loại thường nằm khoảng 0,5 ÷ 6% khối lượng) với mục đích khác nhau: + Tăng hoạt tính độ chọn lọc phản ứng đồng phân hóa + Giảm hình thành cốc + Cải thiện khả chống ngộ độc xúc tác V Công nghệ izome hóa • Izome hóa đương nhiên giai đoạn quan trọng chế biến dầu, biến n-parafin thành dạng mạch nhánh (nâng cao trị số octan mà không chứa S hay hydrocabon thơm) Trong nhà máy lọc dầu phân xưởng izome hóa (isomerization unit ) thường chuyển n-butan thành izo-buten, cấu tử ban đầu để tổng hợp MTBE • Công nghệ izome hóa áp dụng khoảng năm 1930-1940 dựa phản ứng Friedel crafts (xúc tác AlCl3, 80-120 độ C) Sau người ta cải tiến công nghệ xử dụng xúc tác lưỡng chức nên tiến hành nhiệt độ, áp suất cao (350-450 độC, p=2MPa) • Công nghệ izome hóa phổ biến hãng UOP (UOP Butamer) phản ứng pha với lớp xúc tác cố định Nhà máy lọc dầu số Dung Quất sử dụng CN theo thiết kế ban đầu 65.000 thùng/ ngày để chuyển hóa phân đoạn naphtha nhẹ từ phân xưởng NHT (naphtha hydrotreating unit (phân xưởng xử lý naphtha khí hidro ))thành cấu tử pha trộn xăng có số octan cao Cảm ơn Thầy bạn lắng nghe! ... chọn lọc phản ứng đồng phân hóa + Giảm hình thành cốc + Cải thiện khả chống ngộ độc xúc tác V Công nghệ izome hóa • Izome hóa đương nhiên giai đoạn quan trọng chế biến dầu, biến n-parafin thành... hay hydrocabon thơm) Trong nhà máy lọc dầu phân xưởng izome hóa (isomerization unit ) thường chuyển n-butan thành izo-buten, cấu tử ban đầu để tổng hợp MTBE • Công nghệ izome hóa áp dụng khoảng...Quá Trình Izome hoá • I Giới thiệu chung • II Đặc điểm nhiệt động học • III Cơ chế phản ứng • IV Các loại xúc tác phản ứng • V Phản ứng izome hóa I Giới thiệu chung Khái niệm Izome hóa trình