Embed Size (px)
Citation preview
BUỔI THUYẾT TRÌNH VỀ CHUYỂN HÓA KHÍ TỔNG HỢP THÀNH
GASOLINE
Súng phun
lửa,bom xăng
Là dung môi hòa tan các
chất- CN sơn
Thắp sáng,tạo
nhiệt (sưởi
ấm) ,đun nấu.…
Động cơ: đót
trong,nổ điêzn, phản
lực….
Giao thông
Sinh hoạt
Quốc phòng
Công nghiệp
CUỘC SỐNG CON
NGƯỜI
Ứng dụng của Xăng
Điều chế
Thành phần
Khí tổng hợp
Ý chính 1
Ý chính 3
CO
H2
Khí hóa : khí thiên nhiên,than đá,các
sản phẩm,dầu mỏ,sinh khối
-Nhiệt độ trên 11000F- Có O2
Khí tổng hợp là gì ?
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA KHÍ TỔNG HỢP THÀNH GASOLINE
LOGO
Lịch sử quá trình tổng hợp xăng từ khí tổng hợp
Xt: Fe,Co,Ni
Thêm chữ
19501923
180-250 0c,1 atm
1946
Sang khí thiên nhiên
2006Tại Nam
Phi
Thử nghiệm
Xt: Co
1935
t thấp,1 atm
(2n+1)H2 + n CO CnH2n+2 + nH2O
Xt: Fe,Ni C
o
Chuyển từ than
Nhà m
áy đầu tiên
Nhiên liệu mới
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA KHÍ TỔNG HỢP THÀNH GASOLINE
Chuẩn bị nguyên
liệu
Tổng hợp khí tổng
hợp thành xăng dầu
(FTS)
Nâng cấp sản phẩm
Gồm 4 giai đoạn
1 3Xưởng
sản xuất khí tổng
hợp
2 4
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA KHÍ TỔNG HỢP THÀNH GASOLINE
1 Chuẩn bị nguyên liệu
- Để bảo đảm cho quá trình tổng hợp sử dụng xúc tác, nguyên liệu cần được xử lý thô nhằm loại bỏ các hợp chất có khả năng làm ngộ độc xúc tác như hợp chất của nitơ và lưu huỳnh
2 Sản xuất khí tổng hợp
Than
biomass
- Dùng CN khí hóa để thu được hh Co và H2
- - Nhược điểm tốn nhiều năng lượng,H
thấp - tỷ lệ H2/Co thấp
Nguyên liệu
Khí tự nhiên
Nguyên liệu
- Sử dụng CN reforming hơi nước
Ưu điểm: -hiệu suất chuyển hóa cao
- Tỷ lệ H2/Co cao
3 Tổng hợp xăng từ khí tổng hợp
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA KHÍ TỔNG HỢP THÀNH GASOLINE
225-3650c
Áp suất 5-40atmParafin ,olefin ,hợp chất chứa
oxi,hidrocacbon thơm…có số
nguyên tử C từ 1-40
Thu được nhiều sản phẩm khác
nhau
Cracking,refoming
Sản phẩm có chất
lượng cao4
LTFT
HTFT
Tạo prafin• (2n+1) H2 + nCO CnH2n+2 + n H2O
Tạo olefin• 2n H2 + nCO CnH2n + n H2O
Phản ứng WGS
• H2O + CO CO2 + H2
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA KHÍ TỔNG HỢP THÀNH GASOLINE
Các phản ứng xảy ra trong quá trình
Cơ chế phản ứng tổng hợp
Bước 1: CO hấp phụ lên các tâm hoạt tính của xúc tác, đồng thời dưới tác động của H2 tạo nên các mắt xích liên kết C1:
Gồm 3 GĐ :Giai đoạn khơi mào giai đoạn phát triển mạch giai đoạn ngắt mạch.
Bước 2: Các mắt xích liên kết C1 được nối lại với nhau thành các gốc hydrocacbon mạch dài
Cơ chế phản ứng tổng hợp
Bước 3: Các gốc tách ra khỏi tâm hoạt tính, kết hợp với hydro, nước hoặc kết hợp với các gốc khác tạo thành sản phẩm Việc phân bố các tâm hoạt tính
trên nền chất mang cho phép sự tiếp xúc giữa khí nguyên liệu với các tâm hoạt tính, khả năng hấp phụ của CO lên tâm hoạt tính càng cao, bề mặt xúc tác với những tâm hoạt tính được phân bố hợp lý sẽ giúp hình thành những mạch cacbon dài hơn, sản phẩm đa dạng hơn. Đây là lý do tại sao chúng ta có thể chuyển hóa được khí tổng hợp thành những dạng nguyên liệu đang được sử dụng phổ biến hiện nay, với hiệu suất tương đối cao.
Các chỉ tiêu Xúc tác coban Xúc tác sắt
Giá thành Đắt Rẻ
Tuổi thọ Dài Ngắn(do chịu ảnh hưởng
của quá trình cốc hóa,
phản ứng tạo sắt cacbit)
Độ hoạt động Cao Thấp
Hàm lượng lưu huỳnh cho
phép trong nguyên liệu
<0,1ppm 0,2ppm
Xúc tác cho phản ứng
“water gas shift”
CO + H2O CO2 + H2
Không xúc tác cho phản
ứng
Có xúc tác cho phản ứng
Tính linh động theo điều
kiện phản ứng
Cao, độ chọn lọc sản
phẩm phụ thuộc nhiều vào
điều kiện áp suất và nhiệt
độ
Thấp, ngay cả ở điều kiện
nhiệt độ cao 613K độ
chọn lọc tạo metan vẫn
thấp
Tỷ lệ H2/CO 2 0,5-2,5
Xúc tác sử dụng trong quá trình
Thiết bị phản ứng
Công nghệ
LTFT HTFT
to =200-2500C- Xúc tác : Fe ,Co- H2/CO = 1,7-
2,15- Reforming khí
thiên nhiên- Ưu tiên : sp
Diezen
- to=300-330oC
- -xúc tác : Fe- H2/CO < 2
- Khí hóa than và biomass
- Ưu tiên :sp xăng
Thiết bị phản ứng dạng tầng sôi tuần hoàn xúc tác
Thiết bị phản ứng dạng tầng sôi cải tiến
Thiết bị phản ứng tầng cố định
Thiết bị phản ứng dạng huyền phù
Thiết bị phản ứng dạng tầng sôi tuần hoàn xúc tác
Bước 1: Hấp phụ chất khí nguyên liệu lên bề mặt xúc tác.
Bước 2: Phản ứng hóa học xảy ra trên các tâm hoạt tính.
Bước 3: Nhả hấp phụ sản phẩm khỏi bề mặt xúc tác, sản phẩm dạng hơi cùng với nguyên liệu đi ra khỏi thiết bị phản ứng
Thiết bị phản ứng dạng tầng sôi cải tiến
Thiết bị phản ứng tầng cố định Bước 1: Khí nguyên liệu được chuyển qua dung môi dưới dạng các bóng khí.Bước 2: Khí nguyên liệu tiếp xúc với pha xúc tác rắn thông qua lớp màng bóng khí ( sự tiếp xúc hiệu quả với tốc độ dòng khí chuyển qua phù hợp).Bước 3: Khí nguyên liệu khuếch tán lên bề mặt thông qua hệ thống mao quản của xúc tác rắn.Bước 4: Xúc tác rắn hấp phụ khí nguyên liệu.Bước 5: Phản ứng hóa học xảy ra trên các tâm hoạt tính của xúc tác ( bao gồm các bước khơi mào, phát triển mạch, và ngắt mạch cacbon ).Bước 6: Nhả hấp phụ sản phẩm của quá trình chuyển hóa trên tâm hoạt tính.Bước 7: Qua hệ thống mao quản của xúc tác, các sản phẩm được khuếch tán ra ngoài.Bước 8: Sản phẩm được hòa tan vào dung môi lỏng
Thiết bị phản ứng dạng huyền phù
Loại thiết bị Ưu điểm Nhược điểm
Thiết bị xúc tác cố định
+ Hoạt động đơn giản + Có thể sử dụng trong khoảng nhiệt độ rộng + Dễ dàng tách sản phẩm từ xúc tác + Dòng ổn định
+ Truyền nhiệt kém + Khó khăn trong việc cung cấp chất phản ứng vào trong lớp xúc tác. + Độ giảm áp cao + Khó khăn và tốn chi phí cho thiết kế và thay thế xúc tác + Xúc tác có thể mất hoạt tính do cacbon lắng đọng .
Thiết bị xúc tác tầng sôi
+Dễ thay thế xúc tác +Hiệu ứng nhiệt cao hơn thiết bị xúc tác cố định +Hoạt động đẳng nhiệt
+ Truyền nhiệt kém + Khó khăn trong việc cung cấp chất phản ứng vào trong lớp xúc tác + Độ giảm áp cao + Khó khăn và tốn chi phí cho thiết kế và thay thế xúc tác + Xúc tác có thể mất hoạt tính do cacbon lắng đọng
Thiết bị huyền phù
+ Pha huyền phù trộn đều với xu hướng tới làm việc đẳng nhiệt . + Giảm áp suất hợp lý + Phân phối tốt chất phản ứng bên trong thiết bị + Kiểm soát tốt sự phân phối hydrocacbon tại độ chuyển hoá tương đối cao
+ Khó tách sản phẩm sáp ra khỏi xúc tác + Bọt hình thành bên trong lò + Xúc tác tiêu hao, lắng đọng hoặc tích tụ + Nếu chất phản ứng có chứa chất độc có thể ảnh hướng xấu và gây mất hoạt xúc tác
