Slide Lọc Hóa Dầu Tìm hiểu về quá trình isome hoá

Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Khoa Dầu Khí
Lớp Lọc Hóa Dầu A K56

Tìm hiểu về q trình isome hóa và oligome hóa
Sinh viên thực hiện-nhóm 8:
1. Đặng Văn Dũng

•

2. Lương Văn Thắng
GV Hướng Dẫn :

PGS.TS: Bùi Thị Lệ Thủy

3. Lê Văn Minh
4. Võ Văn Hậu
5. Hoàng Quốc Dũng
6. Phạm Đức Thanh
7. Bùi quang Huy
8. Phạm Đức Thanh
9. Phạm Văn Chung

1


PHẦN A :Q Trình isome Hóa
I: Mở Đầu
II: Nội Dung
III: kết luận
PHẦN B : Q Trình Oligome Hóa

I: Mở Đầu
II: Nội Dung
III: kết luận
2


3


PHẦN A : Q Trình isome hóa
MỞ ĐẦU

•

Trong các sản phẩm dầu mỏ thì xăng là một sản phẩm quan trọng và được sử dụng phổ
biến.Tuy nhiên,khí thải từ các động cơ xăng cũng góp phần khơng nhỏ trong vấn đề ơ
nhiễm mơi trường.

•

Những quy định chặt chẽ của luật môi trường buộc chúng ta phải giảm bớt và cấm dứt
dùng phụ gia chì,giảm hàm lượng hydrocacbon thơm và có thể cả
metylterbutylete(MTBE),là các chất pha vào xăng nhằm tăng chỉ số octan.

4


MỞ ĐẦU

- Vì vậy, thay vì tăng cường hàm lượng các hiđrocacbon thơm trong xăng,

những biện pháp làm tăng hàm lượng các hiđrocacbon parafin mạch nhánh trong
xăng bằng các quá trình ankyl hố và đồng phân hố các n-parafin nhẹ đang trở
nên bức thiết.
- Như vậy,q trình isome hóa đóng vai trò hết sức quan trọng trong vấn đề sản
suất xăng sạch.Nó là bước ngoặt trong cơng nghệ chế biến dầu trong vấn đề nâng
cao chỉ số octan của xăng.

5


NỘI DUNG

1. Mục đích q trình
2. Ngun liệu và sản phẩm
3. Cơ chế phản ứng
4. Xúc tác cho quá trình
5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
6. Một số công nghệ tiêu biểu

6


NỘI DUNG

1.Mục đích q trình isome hóa.

-

Q trình isome hóa là quá trình làm thay đối cấu tạo hoặc phân bố lại vị trí của các nguyên tử hoặc các nhóm
trong khơng gian của các hợp chất hữu cơ mà không làm thay đổi thành phần và khối lượng phân từ của nó.

- Isome hóa xảy ra với nhiều quá trình khác nhau như isome hóa n-parafin (C4 ÷ C6) thành iso- parafin, isome
hóa các alkyl benzen như xylen,etylbenzen,hay quá trình isome hóa n-buten thành iso-buten.

7


NỘI DUNG

Trong các quá trình trên,quá trình biến đổi các parafin mạch thẳng thành các parafin
mạch nhánh có ý nghĩa quan trọng nhất trong cơng nghiệp lọc hóa dầu bởi các iso-parafin
không những là cấu tử cao octan dùng để cải thiện chất lượng của xăng mà iso-butan còn
là nguồn cung cấp iso-buten làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp MTBE hay isopentan-nguồn nguyên liệu cho quá trình tổng hợp cao su isoprene.

8


NỘI DUNG

2. Nguyên liệu và sản phẩm :
2.1 - Nguyên liệu :
Ngun liệu chính cho q trình isome hóa là phân đoạn naptha nhẹ với thành phần
chính là pentan,hexan và một lượng nhỏ heptan.

Nguyên liệu phải được xử lý nhằm loại S và N trước khi được đua vào bình phản ứng
để bảo vệ hoạt tính của chất xúc tác.Thơng thường đối với nguyên liệu là naptha nhẹ thì
thì thường chọn quá trình xử lý bằng hydro (hydrotreating).

9

NỘI DUNG

2.2 – Sản phẩm :
Khí và nguyên liệu chưa
chuyển hóa

SẢN
PHẨM
Isoparafin và cycloparafin

10


NỘI DUNG

11


NỘI DUNG

3.Cơ chế phản ứng Isome hóa :

Phản ứng đồng phân hóa hydrocarbon với xúc tác diễn ra theo cơ chế cacbocation.

Xét phản ứng isome hóa n-butan:
Kết hợp olefin với xúc tác sinh ra proton xúc tác và cacbocation:
CH3-CH2-CH=CH2 + HA

+

CH3-CH2-C H-CH3

12


NỘI DUNG

cacbocation tương tác với phân tử n-butan sinh ra ion cacboni mới từ n-butan:
+
CH3-CH2-C H-CH3 + CH3-CH2-CH2-CH3
+
CH3-CH2-CH2-CH3 + CH3-C H-CH2-CH3

cacbocation này chuyển hóa tiếp thành cacbocation bậc ba:

+
CH3-C H-CH2-CH3

13


NỘI DUNG
Cacbocation bậc ba có thể tạo thành qua giai đoạn tạo hydrocacbon vòng trung gian:

+
CH3-CH2-C H-CH3

Trong cấu trúc của hợp chất trung gian này bất kỳ liên kết C – C nào cũng có thể bị đứt. Sản phẩm nhận
được sẽ tuỳ theo việc liên kết nào bị đứt. Trong các sản phẩm sau đây:

14


NỘI DUNG

Trong 2 cơ chế tạo ion cacboni bậc 3,cơ chế lưỡng phân tử dễ xảy ra hơn.Tuy nhiên sản phẩm trung gian của
cơ chế này có kích thước lớn.Nếu chất xúc tác có lỗ xốp nhỏ hơn kích thước của dime thì phản ứng khơng xảy
ra được.

Cơ chế xicopropan tỏ ra rất thuận lợi và thích hợp để lý giải những kết quả thực nghiệm.

15


NỘI DUNG

Cacbocation bậc ba hình thành tiếp tục tham gia dây chuyền với các phân tử n-butan mới
và trong quá trình này iso-butan tạo thành:

16


NỘI DUNG

4. Xúc tác cho quá trình.
Sự phát triển của q trình isome hóa ln đi kèm và chịu sự chi phối của sự phát triển chất xúc tác,xúc
tác cho q trình isome hóa phát triển theo bốn giai đoạn sau:
1- Thế hệ xúc tác thứ nhất
Đó là xúc tác Fridel – Crafts nó là hỗn hợp của AlCl3 – HCl.Xúc tác này có hoạt tính cao vì thế có thể
0

tiến hành ở điều kiện nhiệt độ thấp (80 – 100 C )
Tuy nhiên, nó lại khó sử dụng vì dễ bị đầu độc và gây ăn mòn rất mạnh.

17


NỘI DUNG

2.Thế hệ xúc tác thứ hai

Là xúc tác Pt/Al2O3,xúc tác này dễ sử dụng,ít nhạy với tạp chất có trong ngun liệu,khơng gây ăn mịn.

Tuy nhiên,do có hoạt tính kém nên để đảm bảo hiệu quả chuyển hóa nó phải làm việc ở nhiệt độ cao ( 350
0
– 550 C )

18


NỘI DUNG

3.Xúc tác thế hệ thứ 3

Để cải thiện nhược điểm của thế hệ xúc tác thứ hai, người ta có thể tăng hoạt tính xúc tác này bằng cách thực hiện
q trình clo hóa xúc tác Pt/Al2O3 thành Pt/Al2O3 clo hóa.Kết quả là tăng độ axit,vì thế giảm nhiệt độ làm việc
0
xuống còn khoảng 150 – 180 C.

Tuy nhiên xúc tác này cũng gặp một số vấn đề khó khăn là đễ bị đầu độc hơi nước.

19


NỘI DUNG

4. Xúc tác thế hệ thứ tư

Đây là thế hệ xúc tác hiểu quả nhất và được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.
Nó phát triển dựa trên sự ra đời của các cấu trúc zeolite.Tuy nhiên,để tăng hoạt tính cho q trình isome hóa
người ta thường cho mang các kim loại hiếm như Pt lên cấu trúc của zeolite (Pt/zeolite).
Xúc tác này rất dễ sử dụng,không chịu ảnh hưởng của hơi nước.Độ axit tương đối,điều kiện làm việc khoảng
0
250 C.

20


NỘI DUNG

5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình isome hóa.
5.1 Nguyên liệu
Đặc trưng của nguyên liệu sẽ quyết định đến chế độ công nghệ và chất lượng sản phẩm.Thông thường
hàm lượng n-parafin chỉ chiếm khoảng nhỏ hơn 60%. Để đạt được hiệu suất cao thì cần phải tách
phần iso-parafin ra khỏi nguyên liệu.

Nguyên liệu từ các nguồn khác nhau do đó thành phần hố học và sự phân bố hàm lượng hyđrocacbon có
phân tử lượng lớn hay nhỏ cũng sẽ khác nhau. Ví dụ như ngun liệu có hàm lượng chất độc lớn hơn qui định
thì phải sử lý, làm sạch sơ bộ trước khi đưa vào phản ứng.

21

NỘI DUNG

Như vậy nguyên liệu là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến việc chế tạo xúc tác cũng như xác định các yếu tố
công nghệ khác.

Hàm lượng chất độc cho phép có trong nguyên liệu:

22


NỘI DUNG

5.2 Nhiệt độ
Nhiệt độ được xem như thông số chính điều khiển q trình isome hóa,nhiệt độ cao thì
tăng tính nghiêm khắc của q trình.

23


NỘI DUNG

Về nhiệt động thì nhiệt độ cao khơng có lợi cho phản ứng isome hoá nhưng về động học thì rất tốt. Khi
tăng nhiệt độ thì các phản ứng cracking và các phản ứng đề hyđro hoá chiếm ưu thế.

Nhiệt độ thấp rất có lợi cho phản ứng isome hố nhưng hiệu suất của q trình khơng cao. Nhược điểm này
sẽ được khắc phục bằng cách cải thiện xúc tác tăng tính axit cho nó. Ngày nay đối với quá trình dùng
xúc tác thì nhiệt độ phản ứng đã được hạ thấp xuống còn khoảng 90 -1250C.

24


NỘI DUNG

5.3 Áp suất H2
Sự có mặt của H2 sẽ cản trở quá trình tạo cốc trên tâm kim loại và phản ứng cracking. Do đó các hyđrocacbon
nhẹ ít được tạo ra hơn, hàm lượng cốc giảm đi, hoạt tính của xúc tác cũng ít bị thay đổi. Mặt khác hyđro còn đuổi
nước và các hợp chất chứa lưu huỳnh.

Giá trị của áp suất H2 phụ thuộc vào hoạt tính, độ chọn lọc của xúc tác và bản chất của nguyên liệu.
Ngày nay, xúc tác cho quá trình ngày càng hồn thiện hơn do đó áp suất H 2 ngày càng giảm dần, dao động
trong khoảng 21-70 atm.

25