thiết kế phân xưởng isome hóa năng suất 370000 tấnnăm

Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
Mục lục
Lời mở đầu
Lời đầu tiên em xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo Viện kỹ thuật hoá học
trường ĐHBK Hà nội, đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu
tại trường. Đặc biệt em xin bầy tỏ lòng biết ơn tới thầy giáo: PGS.TS. Đào Quốc Tùy cùng các thầy,
cô trong bộ môn Hữu cơ - Hoá dầu đã tận tình giúp đỡ trong thời gian em làm đồ án môn học tại bộ
MSSV: 20081603 Trang 1
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
môn. Tuy nhiên do khả năng và thời gian có hạn nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu
sót. Em rất mong được các thầy, cô giáo trong bộ môn, hội đồng bảo vệ tốt nghiệp và các bạn sinh
viên đóng góp ý kiến để đồ án tốt nghiệp của em được hoàn chỉnh hơn.
Phần I
TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT
1.Cơ sở lý thuyết
Quá trình isome hóa được dùng để chuyển các hydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh.
Có ý nghĩa quan trọng trong việc tạo các cấu tử pha vào xăng nhằm nâng cao trị số octan của xăng
như MTBE hay để nâng cao trị số octan của phân đoạn pentan- hexan của phần xăng sôi đến 70
o
C .
Xăng của quá trình isome hoá gọi là isomerate. Ưu điểm nổi bật của nó: chênh lệch giữa chỉ số
octan nghiên cứu (RON) và chỉ số octan động cơ (MON) bé, hàm lượng lưu huỳnh, các hợp chất
thơm, olefin chỉ tồn tại ở trạng thái vết. Nó có thể làm tăng RON của xăng tổng thêm 0.7 -1.5 đơn vị
(isomerate RON = 79- 83) . Trong nhà máy lọc dầu, khi sử dụng công nghệ tuần hoàn (RON = 87 -
92) giá trị đạt được còn cao hơn nhiều. Ngoài ra quá trình isome hóa còn giúp đáp ứng nguồn
nguyên liệu cho sản xuất tổng hợp các hợp chất cao su như isopren hay isobutan có ứng dụng rộng
rãi.
1.1. Nguyên liệu của quá trình isome hóa
Nguyên liệu thường được sử dụng là phân đoạn C5-C6 , do hàm lượng C5-C6 trong công
nghiệp chế biến dầu ngày càng tăng mà giá trị về trị số octan đối với hai thành phần trên là không
nhiều. Các nguồn nguyên liệu được đánh giá qua bảng số liệu dưới đây:

Bảng 1.1: Thành phần cất tiêu biểu
Nguån nguyªn liÖu Kuwait
Mid
continent
X¨ng
cÊt
Arabia
Condensat
nhµ m¸y
Dinh Cè
n-pentan (C
5
)
58.5 3.0 42.2 64.3 26.65
2-metylbutan 41.5 36.2 56.2 33.3 19.99
2,2-dimetylpropan - - - - -
Xyclopentan 0.1 0.8 1.2 2.4 1.94
n-hexan (C
6
)
43.2 41.6 27.7 46.6 20.95
2-metylpentan 22.4 26.3 32.5 40.5 -
MSSV: 20081603 Trang 2
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
3-metylpentan 16.9 14.3 12.5 -
2,2-dimetyl butan 2.0 0.5 0.75 3.9 -
2,3-dimetyl butan 4.2 0.5 0.75 -
Metylxyclopentan 5.1 14.0 17.0 7.3 -
Xyclohexan 4.2 2.2 4.5 - 1.61
Benzen 2.0 0.6 - 2.0 1.61

RON cña C
5
74.4 72.9 79.2 72.1
RON cña C
6
55.9 57.7 76.4 55.1
Bảng 1.2: Thành phần condensate Việt Nam (Dinh Cố)
Cấu tử % mol Cấu tử % mol Cấu tử % mol
propane 0.00 n-hexane 20.95 cyclopentane 1.94
isobutane 0.04 heptane 10.50 MeC
5
2.02
n-butane 0.96 octane 7.27 cyclohexane 1.61
isopentane 19.99 nonane 3.23 MeC
6
2.02
n-pentane 26.65 decane 1.21 benzen 1.61
Dựa vào bảng số liệu ta thấy: trong thành phần cất dưới 70
o
C chứa rất nhiều các cấu tử từ
C
5
-C
6
, nhưng nếu đem toàn bộ nguyên liệu qua quá trình isome hóa thì lại không hiệu quả. Vì vậy
cần tách thành phần iso-parafin trước khi đưa nguyên liệu vào quá trình. Ngoài ra các parafin cao
(>C
6
) dễ xảy ra phản ứng phụ như cracking và phản ứng phân phối lại gây tạo cặn, nhựa làm cho
sản phẩm có trị số octan thấp đi .Để hạn chế các phản ứng phụ và sự kìm hãm quá trình nên tiến

hành phản ứng ở mức độ biến đổi vừa phải, rồi sau khi tách cho tuần hoàn trở lại nguyên liệu chưa
biến đổi. Khi tiến hành thao tác như vậy, đã cho phép tăng cao trị số octan của phân đoạn lên tối
thiểu là 20 đơn vị.
Hiện nay, condensate chủ yếu thu nhận từ hai nhà máy xử lý và chế biến khí Dinh Cố
(150.000 tấn /năm) và Nam Côn Sơn (90.000 tấn /năm). Dự kiến đến năm 2005 sẽ đưa vào khai thác
mỏ Rồng Đôi sản lượng condensate đạt 90.000 tấn /năm. Năm 2008, mỏ Hải Thạch 730.000 tấn
/năm. Như vậy trong 10 năm tới, với các mỏ hiện có và các mỏ sắp đưa vào khai thác, sản lượng
condensate của chúng ta khá phong phú.
B ng 1.3.Tr s octan vả ị ố à đi m s«i c a hydrocacbon Cể ủ
5
, C
10
.(II-b¶ng 10-1,243)
Cấu tử Điểm sôi
RON MON
C
5
: n-pentan 36 61.7 61.9
2-metylbutan (izopentan) 28 92. 90.3
C
6
: n-hexan 66.75 24.8 26
2-metylpentan (izohexan) 60.3 73.4 73.4
3-metylpentan 63.25 74.5 74.3
MSSV: 20081603 Trang 3
ỏn mụn hc GVHD: PGS.TS o Quc Tựy
2.2-dimetylbutan (neohexan) 49.73 94.5 93.5
2.3-dimetylbutan 58 10.3 94

1.2.Sản phẩm của quá trình isome hóa

Sản phẩm của quá trình isome hoá là các iso-parafin đây là những cấu tử cao octan, rất thích
hợp cho việc sản xuất xăng chất lợng cao. Sản phẩm thu đợc từ quá trình isome hoá có trị số octan
có thể đạt tới 88-99 (theo RON). Thành phần sản phẩm phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu nhng chủ
yếu vẫn là các isopentan và 2,2-dimetylbutan.
2. c trng
v nhit ng
hc ca quỏ
trỡnh
Phn
ng isome
húa n- pentan
v n- hexan
l cỏc phn
ng cú ta
nhit nh, v
mt nhit ng hc s khụng thun li khi tng nhit . Vỡ vy phi ly nhit ra khi phn ng.
Bảng1. 5. Nhiệt tạo thành của một số cấu tử(II-bảng 10-2,244)
Cấu tử
H
298
Kcal/ml
C
5
: 2-metylbutan(isopentan) - 1,92
MSSV: 20081603 Trang 4
Bng 1.4: Thnh phn sn phm t cỏc nguyờn liu khỏc nhau
Cấu tử
Nguyên liệu Lousianna Arbian
Nguyên liệu
%V

Sản phẩm
%V
Nguyên liệu
%V
Sản phẩm
%V
n-pentan 16.3 4.8 29.1 7.1
Isopentan
11.6
23.1
11.3
33.3
n-pentan 19.0 4.4 30.4 4.1
2,2-dimetylbutan
1.9
20.7
0.0
25.2
2,3-dimetylbutan 2.1 5.0 0.7 4.6
2-metylpentan 15.3 11.4 11.3 12.0
3-metylpentan 9.4 6.2 6.6 5.1
Xyclopentan 2.3 1.8 0.7 0.1
Xyclohexan 6.4 15.5 1.5 6.6
Metylcyclopentan 10.8 2.2 5.4 0.9
Benzen 4.8 4.8 1.0 1.0
Trị số octan 98 98.5
Hiêu suất, % V >99 99
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
2,2.dimetylpropan(neopentan) - 4.67
C

6
: 2-metyl pentan(isohexan) - 1,70
3-metylpentan - 1,06
2,2-dimetyl butan(neohexan) - 4,39
2,3-dimetylbutan - 2,53
Mặt khác phản ứng isome hóa n-parafin là phản ứng thuận nghịch và không tăng thể tích nên
cân bằng động của phản ứng phụ thuộc chính vào nhiệt độ.(II-Hình 10-1,245)

Từ đồ thị cho thấy khi tăng nhiệt độ nồng độ các isome đều giảm còn nồng các n-parafin lại
tăng, khi đó nó làm giảm hiệu xuất của quá trình isome hoá và nếu nhiệt độ t
o
< 200
o
C sẽ thiết lập
được một hỗn hợp cân bằng có trị số octan cao.
Khi isome hoá các n-parafin còn xảy ra một số phản ứng phụ như phản ứng cracking và phản
ứng phân bố lại:
2C
5
H
12
↔ C
4
H
10
+ C
6
H
14
Để giảm tốc độ của phản ứng phụ này và duy trì hoạt tính của xúc tác, người ta phải thực hiện

quá trình ở áp suất hydro
2
H
P
=2 ÷ 4 MPa và tuần hoàn khí chứa hydro.
MSSV: 20081603 Trang 5
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
3 .Xúc tác cho phản ứng
3.1. Xúc tác cho phản ứng
Xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng lên hàng trăm, hàng nghìn lần. Bản chất của xúc tác là chất
xúc tác chỉ có tác dụng đưa hệ nhanh chóng đạt đến trạng thái cân bằng, bằng cách làm giảm năng
lượng hoạt hoá của phản ứng chứ không ảnh hưởng gì đến cân bằng hoá học. Các phản ứng hữu cơ
thường xảy ra theo nhiều hướng, xảy ra theo nhiều cấp, đối với phản ứng thuận nghịch thì thêm
chất xúc tác sẽ thúc đẩy phản ứng xảy ra theo chiều mà ta mong muốn. Chất xúc tác có khả năng
làm tăng nhanh không đồng đều một số phản ứng nhất định. Tính chất này được gọi là tính chọn lọc
của xúc tác, nhờ đó mà hiệu quả của phản ứng tăng nhiều lần. Sau phản ứng, chất xúc tác không
thay đổi gì về thành phần hoá học, chỉ thay đổi một ít về tính chất vật lý.
Xúc tác được chia làm hai nhóm chính là xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể, mỗi loại lại được
chia nhỏ hơn. Với xúc tác dị thể rắn-khí, đặc trưng nhất là xúc tác oxit, đa oxit, ngày nay phổ biến
nhất là xúc tác kim loại trên chất mang.
Xúc tác rắn trong công nghiệp thường có các dạng sau:
- Bụi: có đường kính khoảng d = 1-150 µm
- Vi cầu: d = 10-150 µm
- Cầu lớn: d = 3-6 µm
- Trụ d = 3-4 µm, chiều cao h = 3-5 mm.
Xúc tác dạng cầu ít vỡ vụn, chúng có độ bền cơ rất cao. Dạng bụi và dạng vi cầu dùng trong xúc
tác giả sôi, dạng cầu lớn được dùng trong xúc tác chuyển động, còn dạng trụ dùng trong công nghệ
xúc tác lớp tĩnh. Kích thước hạt xúc tác phụ thuộc vào thiết bị phản ứng. Khi các chất phản ứng là
khí bay hơi thì chỉ có hai loại là thiết bị phản ứng lớp xúc tác cố định và tầng sôi.
-Với thiết bị phản ứng lớp xúc tác cố định:

Là ống đứng đựng xúc tác, dòng chất phản ứng được thổi qua lớp xúc tác. Do trở lực, áp suất
sẽ giảm xuống khi qua lớp xúc tác, vì thế cần tạo ra một áp suất dương ở đầu vào reactor để đảm
bảo tốc độ dòng thích hợp. Độ giảm áp suất qua lớp xúc tác tăng theo chiều tăng của tốc độ dòng,
chiều dày của lớp xúc tác và chiều giảm kích thước hạt.
-Với thiết bị phản ứng lớp xúc tác tầng sôi:
MSSV: 20081603 Trang 6
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
ở đây lớp xúc tác gồm các hạt mịn và khi dòng khí thổi từ dưới lên qua lớp xúc tác, dần dần
đạt đến tốc độ tới hạn thì lớp xúc tác bắt đầu “sôi”. Thể tích của lớp giãn ra đáng kể, các hạt ở trạng
thái chuyển động liên tục. Xúc tác tầng sôi có ưu điểm hơn lớp cố định về khả năng truyền nhiệt tốt
hơn nhiều, sự tổn thất áp suất nhỏ hơn so với lớp cố định…
3.1.1. Xúc tác cho pha lỏng
Xúc tác cho quá trình isome hoá thuộc loại xúc tác thúc đẩy phản ứng tạo thành ion cacboni tức
là xúc tác mang tính axit. Trước đây người ta dùng xúc tác Lewis như AlCl
3
được hoạt hoá bằng
HCl. Gần đây người ta vẫn sử dụng xúc tác trên cơ sở AlBr
3
và hỗn hợp AlCl
3
+ SbCl
3
, ưu điểm
của loại xúc tác mới này là hoạt tính rất cao, ở nhiệt độ 90
0
C đã hầu như chuyển hóa hoàn toàn các
parafin. Nhược điểm của loại xúc tác này là mau mất hoạt tính, độ chọn lọc thấp và dễ bị phân huỷ.
Độ axit mạnh của xúc tác dễ gây ăn mòn thiết bị. Ngoài các xúc tác trên thì cũng còn sử dụng một
số xúc tác như : (I-156)
- H

3
PO
4
ở 26-135
0
C
- C
6
H
5
SO
3
H ở 76
0
C để isome hóa buten-1và buten-2
- H
3
PO
4
/chất mang là đất nung ở 325-360
0
C để isome hoá n-anken và iso-anken
3.1.2: Xúc tác axit rắn
- BeO: Dùng để biến đổi xyclohexan thành metylxyclopentan ở 450
0
C.
- Cr
2
O
3

: Dùng để biến đổi hexadien-1,5 thành hexadien-2,4 ở 225-250
o
C
- ThO
2
: Isome hóa olefin ở 398- 440
0
C
- TiO
2
: Dùng để biến đổi heptylen thành metylxyclohexen ở 450
0
C
- Al
2
O
3
-Cr
2
O
3
, Al
2
O
3
-Fe
2
O
3
, Al

2
O
3
-Co, Al
2
O
3
-MnO
2
(tất cả đều trộn theo tỷ lệ khối
lượng là 4:1) dùng để isome hoá metylbutylen ở 294-370
0
C.
- Cr
2
O
3
-Fe
2
O
3
: Chuyển vị trí nối đôi, nối ba trong hợp chất không no ở 220-300
0
C mà
không thay đổi cấu trúc mạch cacbon.
- MoS
3
: Dùng để biến đổi n-parafin thành iso-parafin.
- Al
2

O
3
-V
2
O
5
: Được dùng để biến đổi xyclohexan thành metylxyclopentan. Theo (I-157)
MSSV: 20081603 Trang 7
ỏn mụn hc GVHD: PGS.TS o Quc Tựy
3.1.3. Xỳc tỏc lng chc
Liờn h vi vic ch to xỳc tỏc reforming ngi ta ó tỡm ra xỳc tỏc mi cho quỏ trỡnh isome
hoỏ v hydroisome hoỏ isome hoỏ n-parafin. Xỳc tỏc ny gm hai phn:
- Phn kim loi cú c trng hydro hoỏ, kim loi thng dựng l Pt, Pd.
- Phn cht mang axit (alumin, alumin + halogen, aluminsilicat).
Loi xỳc tỏc ny cú chn lc cn thit khi isome hoỏ nguyờn liu C
5
-C
6
nhng linh
hot ca nú khỏ thp vỡ th ũi hi nhit phn ng phi cao. Vỡ vy m bo c hiu sut
ca quỏ trỡnh thỡ ngi ta cho tun hon.
Xỳc tỏc reforming loi Pt/Al
2
O
3
dựng rt cú hiu qu khi isome hoỏ phõn on C
5
-C
6
nhng t c tc phn ng cn thit, chỳng ch c s dng nhit t 450-510

0
C.
hot tớnh ca xỳc tỏc lng chc c tng lờn bng cỏch tng axit ca cht mang.
Xỳc tỏc Pt/Al
2
O
3
to ra ngay c ion cacboni nhit 50
0
C. Sau ny ngi ta dựng xỳc tỏc
Pt/Modenit, zeolit. Vi xỳc tỏc ny cú th to ra c phn ng cú hiu qu nhit 250
0
C.
Nhng ph bin nht vn l xỳc tỏc Pt/Al
2
O
3
c b xung clo. Xỳc tỏc c quan tõm nhiu
nht hin nay l zeolit.
3.1.4. Zeolit v xỳc tỏc cha zeolit
Zelit l hp cht ca Alumino-silic. ú l hp cht tinh th cú cu trỳc c bit, cu trỳc
ca chỳng c c trng bng mng cỏc l rng, rónh rt nh thụng nhau. Cỏc zeolit c ch
to cựng lỳc vi xỳc tỏc Alumino-silicat hay vi t sột thiờn nhiờn, ri sau ú c x lý bng
cỏc phng phỏp c bit hp thnh xỳc tỏc cha zeolit. Xỳc tỏc cha zeolit cú hot tớnh rt cao,
chn lc tt v li cú giỏ thnh va phi cú kh nng tỏi sinh vỡ th chỳng c s dng rng
rói.
Thnh phn hoỏ hc ca zeolit c biu din di dng cụng thc nh sau:
M
2/n
Al

2
O
3
.xSiO
2
.yH
2
O
Trong ú: x>2 v n l hoỏ tr ca cation kim loi M.
Bảng1.6. Một số xúc tác zeolit thờng dùng
Zeolit Thành phần hoá học Đờng kính trung bình lỗ A
A Na
2
O. Al
2
O
3
.2SiO
2
.4,5H
2
O 3,6-3,9
MSSV: 20081603 Trang 8
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
X Na
2
O. Al
2
O
3

.2,5SiO
2
.6H
2
O 7,4
Y Na
2
O. Al
2
O
3
.4,8SiO
2
.8,9H
2
O 7,4
Mordenit Na
8
(Al
2
O
3
)4,8(SiO
2
)
40
.24H
2
O 2,9-5,7
ZSM5 vµ 11 5,4-5,6

Về cấu tạo zeolit được tạo thành từ các sodalit. Nếu các đơn vị này nối nhau theo các mặt
bốn cạnh thì tạo nên zeolit mà người ta gọi là zeolit loại A. Còn khi các đơn vị này nối nhau theo
các mặt sáu cạnh thì zeolit tạo thành người ta thường gọi là zeolit loại X hay Y, có cấu trúc tương
tự như các faurazit. Ngày nay, người ta đã chế tạo được hàng trăm loại zeolit khác nhau đủ mọi
kích cỡ.
3.1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến xúc tác
* Chất mang có tính axit
Xúc tác chỉ có tác dụng ở lớp bên ngoài trên bề mặt có độ dày khoảng 100  300 A
o
, còn ở
phía bên trong chỉ làm nhiệm vụ liên kết mạng tinh thể. Như vậy người ta thay lớp bên trong bằng
một lớp chất mang rẻ tiền và dễ điều chế hơn. Mặt khác khi dùng chất mang có thể tăng độ bền cơ,
độ bền nhiệt và tăng bề mặt riêng của xúc tác.
Chất mang có thể là oxit nhôm hoặc hỗn hợp Al
2
O
3
-SiO
2
, sau này người ta còn dùng zeolit
hay modenit vì zeolit là một trong các axit rắn có đặc tính rất quý: Độ axit cao, là một rây phân tử,
do vậy có thể cho phép ta tách được những phân tử có kích thước khác nhau. Tốt hơn cả là dùng xúc
tác ZSM-5 của hãng Mobil-Oil (Hoa Kỳ). Tuy nhiên phổ biến hơn cả sử dụng chất mang Al
2
O
3
có
bổ sung Clo. Độ axit của chất mang được quyết định bởi quá trình xử lý đặc biệt để tách nước bề
mặt nhằm tạo ra bề mặt riêng lớn (400m
2

/g) và tạo ra các tâm axit.
Chất mang có thể là
γ
-Al
2
O
3
hoặc là
η
-Al
2
O
3
với diện tích bề mặt khoảng 250m
2
/g được
bổ sung các hợp chất halogen như flo, clo hay hỗn hợp của chúng. Độ axit tăng khi tăng hàm lượng
halogen, có khoảng 57% clo trên xúc tác. Dùng CCl
4
hoặc các hợp chất clo hữu cơ khác, hiện nay
người ta thường dùng axit HCl, để có ít nhất 2 nguyên tử clo trên một nguyên tử Al.
MSSV: 20081603 Trang 9
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
* Kim loại
Kim loại có đặc trưng thúc đẩy phản ứng dehydro hoá parafin thành olefin, đồng thời
hydro hoá các olefin thành các iso-parafin. Thường dùng là các kim loại quí sau Pt, Pd, Ni, trong đó
Pt là kim loại được sử dụng nhiều nhất.
Trong quá trình isome hoá, Pt làm tăng tốc độ khử hydrocacbon no, khử hydro vòng
hoá parafin tạo hydrocacbon thơm thúc đẩy quá trình no hoá, làm giảm lượng cốc bám trên xúc tác.
Hơn nữa, Pt có khả năng phân ly phân tử H

2
SO
4
dễ dàng, các anken không bị hấp phụ quá mạnh và
Pt là xúc tác yếu của phản ứng nhiệt phân hydro. Vì vậy, các phản ứng isome hoá n-parafin dễ dàng
xảy ra trên Pt ngay cả trường hợp không có tâm axit.
Platin được đưa vào xúc tác ở dạng khác nhau nhưng phổ biến là dùng dung dịch của axit
platin clohidric (H
2
PtCl
6
). Platin là cấu tử tốt cho xúc tác đồng phân hoá. Hàm lượng Pt trên xúc tác
chiếm khoảng 0,30,7% khối lượng.
Chất lượng tốt của một chất xúc tác là có độ hoạt tính cao, độ chọn lọc cao và độ ổn định
cao. độ hoạt tính của xúc tác được đánh giá thông qua hiệu suất và độ chuyển hoá của sản phẩm thu
được. Độ hoạt tính phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng kim loại Pt và đặc biệt là độ phân tán của Pt
trên chất mang axit. Qua các kết quả nghiên cứu, người ta cho rằng: Nếu các hạt phân tán có kích
thước nhỏ hơn 10A
o
thì có tâm hoạt tính mạnh, còn khi kích thước hạt lớn hơn 70A
o
thì xúc tác
không có hoạt tính đối với phản ứng isome hoá. Vì thế hàm lượng Pt chỉ chiếm tối đa 1% bề mặt
chất mang.
Xúc tác lưỡng chức năng có độ chọn lọc cao hơn xúc tác trong pha lỏng nhưng độ hoạt tính
của nó thường thấp hơn, vì thế phải đòi hỏi nhiệt độ phản ứng phải cao hơn và phản ứng phải được
thực hiện trong pha hơi. nhưng do tăng nhiệt độ mà phản ứng isome hoá n-parafin không thuận lợi
về mặt nhiệt động. Do đó, cần phải tuần hoàn nguyên liệu chưa biến đổi để nâng cao hiệu suất của
quá trình isome hoá.
3.1.6. Lùa chän xóc t¸c

Trong tất cả các loại zeolit thì zeolit sử dụng phù hợp nhất cho quá trình isome hoá là
ZSM5,11. Vì chúng có kích thước khá phù hợp cho phép độ chọn lọc của quá trình cao hơn.
Sau đây là một số đặc trưng của quá trình isome hóa.
MSSV: 20081603 Trang 10
ỏn mụn hc GVHD: PGS.TS o Quc Tựy
Túm tt iu kin nhit lm vic ca cỏc loi xỳc tỏc: (I-bng VII.1 -158)
Bảng 1.7. Đặc trng của xúc tác isome hóa
Xúc tác
Nhiệt độ phản ứng khi
sử dụng
Nhiệt độ phản ứng khi sử
dụng
FiedelCrafts AlCl
3
.AlBr
3
80-100
0
C Pha lỏng gây ăn mòn
Oxit Al
2
O
3
,Cr
2
O
3
,BeO 200-450
0
C

Pha hơi
Pt/Al
2
O
3
350-500
0
C
Pt/Al
2
O
3
clo hoá 80-150
0
C
Pt/zeolite 250-300
0
C
Pt/zeolite-X 300-330
0
C
Pt/zeolite-Y 300-330
0
C
Pt/ZSM5 300-330
0
C

3.2. Phn ng húa hc chớnh xy ra.
* Vi phn ng isome húa n-Butan tng hp MTBE:

CH
3
- CH
2
- CH
2
- CH
3
t
o
xt, CH
3
- C = CH
2
CH
3
iso- Buten
*Với phân đoạn C
5
- C
6

CH
3
- CH
2
- CH
2
- CH
2

- CH
3
t
o
xt CH
3
- CH - CH
2
- CH
3

CH
3
iso-pentan
CH
3

CH
3
- CH
2
- CH
2
- CH
2
- CH
2
- CH
3
t

o
,xt CH
3
- C - CH
3
CH
3
neo hexan
3.3. C ch phn ng isome húa n-parafin
3.3.1. Isome húa n-parafin với xúc tác trong pha hơi
Trong cỏc quỏ trỡnh ch bin du, tựy theo loi xỳc tỏc thc hin cỏc phn ng trong pha
lng hoc pha hi.Quỏ trỡnh thc hin trong pha hi c s dng rt ph bin hin nay, vi xỳc tỏc
oxit rn, axit rn hoc xỳc tỏc lng chc nhit cao
MSSV: 20081603 Trang 11
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
Quá trình isome hóa bao gồm isome hóa n-parafin thành iso-parafin và n-parafin thành iso-
olefin. Chẳng hạn:
- Phản ứng biến đổi n-butan thành isobutan và isobuten
Cơ chế xyclopropan mới giải thích được sự tạo thành iso-parafin và iso-olefin. Theo cơ chế
trên, xyclopropan khi mở vòng tạo thành C
+
bậc 1, tuy nhiên tốc độ tạo thành rất nhỏ sau đó chuyển
sang C
+
bậc 3 với tốc độ rất lớn:
Ngoài các phản ứng trên còn xảy ra phản ứng tạo dime (cơ chế lưỡng phân tử):
Trong hai cơ chế trên, cơ chế lưỡng phân tử dễ xảy ra hơn. Tuy nhiên sản phẩm trung gian
của cơ chế này (dime) có kích thước lớn hơn, nên nếu chất xúc tác có lỗ kích thước nhỏ hơn kích
thước của dime thì phản ứng này không xảy ra. Do vậy, muốn tăng độ chọn lọc, phải chọn xúc tác
có độ chọn lọc phù hợp. Xúc tác thường dùng trong công nghiệp là zeolit feriorit (d=5A

o
, độ axit
tương đương với ZMS-5).
- Isome hóa n- hexan thành isohexan:
Cơ chế phản ứng này xảy ra qua hai giai đoạn như sau:
+ Giai đoạn 1: Tạo olefin, xúc tiến cho quá trình này là các tâm kim loại trong xúc tác Pt.
+ Giai đoạn 2: Đồng phân hóa, xảy ra trên tâm axit Lewis:
C C C C C C C C
+
C C C C
C C C C C C C C C C

C C
+
C C
+
C C C C C C C C
MSSV: 20081603 Trang 12
H
2
A
A
+H
2
A
M, H
2
A
H
+

Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
 
C C
3.3.2. Isome hóa n-parafin với xúc tác trong pha lỏng
Quá trình xảy ra với xúc tác lỏng tương đối phức tạp. Chất xúc tác tiêu biểu cho quá trình này
là clorua nhôm khan được hoạt hóa bằng axit clohydric. Sau này người ta đã dùng các chất xúc tác
khác như AlCl
3
+ SbCl
3
hay AlBr
3
và các axit sunfonic hay axit clohydric.
Tóm lại, xúc tác cho quá trình isome hóa xảy ra theo hai giai đoạn sau:
+ Giai đoạn đầu: là giai đoạn tách hydro, vai trò xúc tác là các tâm kim loại pt.
+ Giai đoạn sau: Giai đoạn đồng phân hóa, vai trò xúc tác là các tâm axit.
3.4. Các quá trình isome hóa trong công nghiệp
Trong công nghiệp hiện nay, có rất nhiều công nghệ isome hóa để sản xuất xăng có trị số
octan cao, trong đó có quá trình isome hóa. Quá trình dựa trên xúc tác có thể phân ra thành hai
nhóm là quá trình isome hóa sử dụng xúc tác pha lỏng và isome hóa sử dụng xúc tác trong pha hơi.
Quá trình pha lỏng tiến hành với xúc tác có độ axit mạnh như xúc tác Friden- Craf. Nhiệt độ quá
trình thường nằm trong khoảng 90-150
o
C. Còn quá trình trong pha hơi thường sử dụng xúc tác
lưỡng chức và nhiệt độ cao.
3.4.1. Quá trình isome hóa n-parafin trong pha lỏng với xúc tác AlCl
3
Các quá trình isome hóa loại này ra đời từ rất sớm và là loại phổ biến để isome hóa n-butan
thành isobutan. Sơ đồ nguyên lý của loại này được trình bày dưới đây:
MSSV: 20081603 Trang 13

Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
( II-Hình 10.2, 248 )
1. Reactor; 2. Thiết bị tách xúc tác và khí. 3,4. Tháp phân đoạn;
3.4.1.1. Với quá trình Izomate (Standard Oil Co.Indiana)
Nguyên liệu: Bảng 1.8 ( II-Bảng 10.3-248)
Nguån nguyªn liÖu Kuwait
Mid
continant
X¨ng
cÊt
Arabia
Wyoming
C
5
: n-pentan 58.5 63.0 42.2 64.3 59.8
2-metylbutan 41.5 36.2 56.2 33.3 36.4
2.2-dimetylpropan - - - - -
xyclopentan 0.1 0.8 1.2 2.4 3.8
C
6
: n-hexan 43.2 41.6 27.7 46.6 37.8
2-metylpentan 22.4 26.3 32.5 40.2 38.2
3-metylpentan 16.9 14.3 12.5
2.2-dimetylbutan 2.0 0.5 0.75 3.9 3.8
2.3-dimetylbutan 4.2 0.5 0.75
MSSV: 20081603 Trang 14
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
Metylcyclopentan 5.1 14.0 17.0 7.3 18.8
Xyclohexan 4.2 2.2 4.5 - -
Benzen 2.0 0.6- 2.0 1.4

RON cña C
5
74.4 72.9 79.2 72.1 73
RON cña C
6
55.9 57.7 76.4 55.1 61.1
Nguyên tắc hoạt động như sau:
Nguyên liệu được bảo hòa bằng HCl và khí H
2
trong thiết bị hấp thụ, sau đó được đưa trực
tiếp vào thiết bị phản ứng Reactor (1). Đồng thời xúc tác cũng được bơm vào Reactor. Tại đây phản
ứng isome hóa xảy ra, sau phản ứng toàn bộ được đưa sang thiết bị tách xúc tác và khí, còn cặn
nhựa xúc tác (2) được tháo ra từ phía dưới Reactor. Sau khi xúc tác được tách cho tuần hoàn lại. Sản
phẩm và nguyên liệu chưa phản ứng được đưa sang thiết bị phân đoạn (3,4), sau khi phân đoạn ta
thu được sản phẩm và phần nguyên liệu chưa phản ứng được tuần hoàn lại để tiếp tục phản ứng.
Quá trình này được thực hiện có thể không cần tuần hoàn n-parafin. Chúng chỉ khác nhau ở cột tách
(4). Quá trình hoạt động liên tục và không cần tái sinh xúc tác. Xúc tác được dùng là hỗn hợp AlCl
3
và HCl khan. Vùng phản ứng được duy trì ở áp suất H
2
để ngăn chặn các phản ứng phụ như phản
ứng Craking và đa tụ.
Chế độ công nghệ của quá trình:
T
o
= 120
o
C; P = 50- 60at
H
2

/RH= 10-18 m
3
/ m
3
nguyên liệu.
3.3.1.2. quá trình của Shell Devlopment Co.
Nguyên liệu: Là phân đoạn chủ yếu dùng để chế biến phân đoạn n-butan thành iso-butan và cũng
dùng để chế biến phân đoạn C
5
. Trong tài liệu chưa thấy nói đến số liệu áp dụng cho phân đoạn C
6
và nặng hơn. Đây cũng là một quá trình liên tục và không tái sinh xúc tác. Xúc tác là một dung
dịch của HCl khan và tricloantimoan được hoạt hóa bằng HCl khan. Vùng phản ứng được giữ ở áp
suất hydro để hạn chế phản ứng phụ.
Điều kiện công nghệ :
MSSV: 20081603 Trang 15
ỏn mụn hc GVHD: PGS.TS o Quc Tựy
- Nhiệt độ
0
C 80 - 100
- áp suất ở reactor, at 21
- áp suất riêng phần của hydro, at 4,3
- H
2
/nguyên liệu, %mol 1,3
-% khối lợng của H
2
/nguyên liệu 5
-% khối lợng của AlCl
3

trong xúc tác 3
- Tỷ lệ xúc tác/RH (V) 1
- Thời gian tiếp xúc (phút) 15 (~ V/H/V = 2,5)
3.3.1.3. quỏ trỡnh ca hóng Esso Research & Engineering Co.
Quỏ trỡnh ny thc hin nhit t 25 n 50
0
C. c im chớnh ca quỏ trỡnh l tin hnh
chuyn hoỏ cao nờn khụng cn phi tun hon li nguyờn liu cha phn ng. Sn phm ca
quỏ trỡnh t cỏc loi nguyờn liu khỏc nhau c dn ra bng di õy. ( II-Bng 10.4 250)
Bng 1.9 sn phm t cỏc ngun nguyờn liu
Cấu tử
Nguyên liệu Louisiana Arbian
Nguyên liệu Sản phẩm Nguyên liệu Sản phẩm
% V
n-pentan
16.3 4.8 29.1 7.1
Iso-hexan
11.6 23.1 11.3 33.3
n-hexan
19.0 4.4 30.4 4.1
2.2- dimetylbutan
1.9 20.7 0.0 25.2
2.3-dimetylbutan
2.1 5.0 0.7 4.6
2- metyl pentan
15.3 11.4 11.3 12.0
3- metyl pentan
9.4 6.2 8.6 5.1
Xyclopentan
2.3 1.8 0.7 0.1

Xyclohexan
6.4 15.5 1.5 6.6
Metyl xyclopenyan
10.8 2.2 5.4 0.9
Benzen
4.8 4.8 1.0 1.0
Trị số octan
98 98.5
RON + 3ml TEP/Gal
Hiệu suất, % V
> 99 99
MSSV: 20081603 Trang 16
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
Ngoài ra hãng ABB Lumunus Global đã thiết kế dây chuyền isome hoá để xử lý phân đoạn C
5
- C
6
có trị số octan thấp thành phân đoạn có trị số octan cao cho xăng. Xúc tác dùng là AlCl
3
hoạt hoá
nên xúc tác có độ hoạt tính rất cao và độ chọn lọc cũng lớn, do vậy mà không cần phải tách iso-
parafin khỏi n-parafin nhưng vẫn đạt được sản phẩm có trị số octan cao và hiệu suất đạt đến 99,5%
từ nguyên liệu có RON bằng 68 - 70.
3.4.1.4. quá trình của Kolleg & Root
Dùng để tăng trị số octan từ nguyên liệu giàu parafin n- C
5
- C
6
. Nguồn nguyên liệu này lấy từ
Naphta nhẹ mạch thẳng, lấy phần Rafinat khi đã tách các hydrocacbon thơm, Condensat của khí

thiên nhiên.Quá trình này tiến hành sẽ làm tăng trị số octan của nguyên liệu lên từ 10 - 18 đơn vị.
Tuy nhiên điều này còn phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu và vấn đề hồi lưu các cấu tử chưa
chuyển hoá. Xúc tác cho phép làm việc với nguyên liệu bẩn, có một hàm lượng lưu huỳnh và nước
ở trong nguyên liệu. Xúc tác của quá trình cũng có thể tái sinh được. Nguyên liệu của quá trình
không nhất thiết phải xử lý hydro trước (nếu nguyên liệu không có mặt của nước tự do). Nguyên
liệu có thể chứa tạp chất lưu huỳnh. Để giảm chi phí cho tái sinh và chống ăn mòn thiết bị thì chúng
ta nên sử dụng nguyên liệu có 100ppm lưu huỳnh.
Hình 2. Sơ đồ công nghệ isome hóa của Kolleg & Root
1. Thiết bị phản ứng 2. Thiết bị gia nhiệt
MSSV: 20081603 Trang 17
ỏn mụn hc GVHD: PGS.TS o Quc Tựy
3. Thỏp n nh tỏch hydro 4. Thỏp tỏch Butan
5.Thit b nộn khớ tun hon
Nguyờn lý lm vic: Nguyờn liu v hydro c gia nhit n nhit cn thit sau ú dn
vo thit b phn ng (1). Sn phm ca quỏ trỡnh thu c a qua thỏp n nh (3), ú phn
phớa trờn nh thỏp l khớ hydro mang qua mỏy nộn khớ tun hon (5) ri a hi lu tr li thit
b phn ng. Cũn phn nng c a qua thỏp tỏch butan (4) (cỏc cu t C
4-
) a i lm khớ
nhiờn liu. Phn nng cũn li l sn phm ca quỏ trỡnh. Tu thuc vo yờu cu m ta cú th
mang i pha trn xng ngay hay l tỏch ly cỏc cu t cha chuyn hoỏ cho tun hon tr li
thit b phn ng.
3.4.2. Quỏ trỡnh isome húa n-parafin trong pha hi
i vi quỏ trỡnh isome húa pha hi, xỳc tỏc s dng l xỳc tỏc rn, lng chc kim loi
quý trờn cht mang oxit (nh Al
2
O
3
, t sột hay zeolit). Quỏ trỡnh ny c thc hin nhit
cao hn so vi quỏ trỡnh isome húa trong pha lng nhng bự li quỏ trỡnh ny khụng to ra mụi

trng n mũn, chn lc rt cao v xỳc tỏc cú th tỏi sinh c. Vỡ vy m tớnh kinh t ca
quỏ trỡnh s cao hn. Di õy l nguyờn lý chung ca quỏ trỡnh ny:
H
2
Sơ đồ nguyên lý làm việc của quá trình isome hóa pha hơi.
3.4.2.1. Quỏ trỡnh isome húa n-Butan (UOP Butamer process )
Mc ớch ca quỏ trỡnh ny l sn xut isobutan t n-butan cung cp nguyờn liu cho
cụng ngh alkyl hoỏ v sn xut MTBE. Nguyờn liu ca quỏ trỡnh chớnh l n- butan. Xỳc tỏc
c s dng l aluminoplatin hot hoỏ bng clo. Quỏ trỡnh isome hoỏ c tin hnh trong pha
hi, vi s cú mt ca hydro vi lp xỳc tỏc c nh nhit t 120-240
o
C. Sau mt chu trỡnh
MSSV: 20081603 Trang 18
Tuần hoàn H
2
Lò
Bộ phận
tách
Nguyên liệu
Iso-parafin
Reactor
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
sẽ nhận được hiệu suất isobutan lớn hơn 50%. Do xúc tác có độ chọn lọc cao nên đã hạn chế
được các sản phẩm phụ. Hiệu suất sản phẩm đạt được trên 90% và tiêu hao H
2
tương đối thấp,
hơn nữa do ít xảy ra các phản ứng phụ nên không cần tỷ lệ H
2
/RH cao mà vẫn không ảnh hưởng
đến thời gian làm việc của xúc tác. Sơ đồ được trình bày ở hình dưới đây:

Các thông số về công nghệ:
- Nhiệt độ phản ứng : 150 - 200
o
C
- áp suất làm việc : 3,8Mpa
- Vận tốc nạp liệu : 1-3h
-1
- Xúc tác : Pt/Al
2
O
3
- Thời gian làm việc của xúc tác : >12 tháng
Nguyên lý làm việc : Nguyên liệu n-butan được trộn với khí chứa H
2
tuần hoàn qua thiết bị đốt
nóng đến nhiệt độ phản ứng rồi được nạp vào tháp phản ứng bên trong có chứa xúc tác. Sản phẩm
của phản ứng được tận dụng nhiệt rồi được dẫn vào thiết bị tách áp suất cao. Sản phẩm lỏng sau đó
MSSV: 20081603 Trang 19
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
được đưa vào tháp ổn định ,tại đây sẽ tách khí H
2
và C
1
, C
2
(khí nhiên liệu) và sản phẩm chính được
cho qua đáy tháp.
Ưu, nhược điểm của công nghệ:
Ưu điểm:
- Xúc tác có hoạt tính và độ chọn lọc cao, có thể điều chỉnh được hoạt độ của nó nên hiệu

suất phản ứng là khá cao, ít phản ứng phụ tạo cốc tạo cặn. Quá trình làm việc ở pha hơi nên khả
năng ăn mòn là không đáng kể.
- Nhiệt độ, áp suất phản ứng không quá cao ,ít tiêu tốn năng lượng cho quá trình.
- Xúc tác có khả năng tái sinh ,đảm bảo được tính kinh tế của quá trình.
Nhược điểm:
Chưa tận dụng tối đa lượng H
2
vì vậy đã được cải tiến là cho tuần hoàn lượng H
2
sau tháp phản
ứng. Đối với sơ đồ dùng một phản ứng sẽ gặp khó khăn trong vấn đề bảo đảm được mức độ chuyển
hóa khi tái sinh xúc tác.
3.4.2.2. Quá trình Penex của UOP
Quá trình này nhằm thu sản phẩm có trị số octan cao từ nguyên liệu là phân đoạn naphta nhẹ
có trị số octan thấp. Xúc tác của quá trình thường nhạy với các chất độc nên nguyên liệu trước khi
đưa vào thiết bị chính phải được loại bỏ các chất độc như các hợp chất chứa lưu huỳnh, chứa oxy,
chứa halogen, nước. Người ta xử lý bằng cách sử dụng khí H
2
và kết hợp với phương pháp sấy khô.
MSSV: 20081603 Trang 20
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
Các điều kiện công nghệ:
- Nhiệt độ phản ứng:370 - 480
o
C
- áp Suất : 20 - 70atm
- Xúc tác : Pt/Al
2
O
3

có bổ sung halogen.
- Tốc độ nạp liệu :2h
-1
Nguyên tắc hoạt động:
Nguyên liệu từ bể chứa đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt cùng với khí H
2
từ trên xuống để đạt
nhiệt độ thích hợp, sau đó được đưa vào thiết bị phản ứng. Sau khi phản ứng xảy ra hỗn hợp được
đưa sang các tháp tách để loại các tạp chất và nguyên liệu chưa phản ứng để thu sản phẩm isome
tinh khiết và đưa vào bể chứa sản phẩm.
Ưu, nhược điểm của công nghệ:
Ưu điểm:
- Xúc tác có hoạt tính và độ chọn lọc cao, bền cơ nhiệt, làm việc trong một thời gian dài. Môi
trường làm việc của quá trình là môi trường hơi nên hạn chế được khả năng ăn mòn thiết bị.
MSSV: 20081603 Trang 21
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
- Quá trình thực hiện liên tục nên có khả năng tự động hóa cao.Có khả năng liên hợp với các
quá trình khác như alkyl hóa để tận dụng được các nguồn nguyên liệu.
Nhược điểm:
- Nhiệt độ phản ứng còn quá cao nên rất dễ xảy ra các phản ứng phụ tạo cốc, tạo cặn. Xúc tác
hầu như không có khả năng tái sinh nên tính kinh tế chưa cao.
3.4.2.3. Công nghệ TIP của UOP (Total isomerization process)
Quá trình thực hiện isome hóa nguyên liệu thuộc phân đoạn từ C
5
- C
6
chiếm 40 đến 50%
( mạch thẳng). Trong nguyên liệu nếu có mặt của benzen thì nó sẽ bị hydro hoá thành
xyclohexan.
Công nghệ này có sử dụng quá trình hấp phụ vào để tách cấu tử mạch nhánh và mạch

thẳng ra khỏi nhau. Chất hấp phụ thường dùng trong quá trình này ở dạng sàng phân tử. Trong
đó nó chỉ cho phép n-parafin đi qua, còn các cấu tử khác bị giữ lại. Sau khi tách ra khỏi hỗn hợp
các cấu tử có trị số octan cao được đem đi pha trộn xăng. Còn phần bị hấp phụ được đem đi tách
và tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng. Quá trình này khi tiến hành cần phải có mặt của khí hydro
để tránh sự tạo cốc trên xúc tác và tránh mất hoạt tính xúc tác.
Điều kiện của công nghệ:
MSSV: 20081603 Trang 22
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
+ Nhiệt độ của quá trình: 200-370
0
C
+ Điều kiện áp suất của công nghệ là: 1365- 3415 KPa
Quá trình này khi tiến hành cũng cần phải có mặt của hydro để tránh sự tạo cốc trên xúc
tác và tránh mất hoạt tính xúc tác.
Nguyên liệu sạch được đưa qua thiết bị hấp phụ thay vì đưa trực tiếp vào thiết bị phản
ứng. Như vậy, các hợp chất mạch nhánh được đưa trực tiếp vào bể chứa sản phẩm. Do đó sẽ làm
giảm được quá trình cracking tạo các sản phẩm nhẹ.
Đối với những nguyên liệu chứa ít n-parafin thì việc đưa thiết bị hấp phụ vào sẽ giảm
được kích thước thiết bị phản ứng.
Đối với nguyên liệu có hàm lượng benzen cao thì có thể tiến hành trong cả hai thiết bị (thiết
bị phản ứng và thiết bị hấp phụ), benzen trong thiết bị phản ứng sẽ được chuyển hóa thành
xyclohexan, vì thế sản phẩm sẽ chứa ít benzen.
Ưu, nhược điểm của công nghệ:
Ưu điểm:
- Xúc tác có hoạt tính cao, bền cơ, có khả năng tái sinh nên hiệu quả kinh tế cao.Sử dụng xúc
tác trong pha hơi nên môi trường làm việc có nồng độ axit nhỏ nên khả năng ăn mòn không đáng
kể.
- Quá trình thực hiện liên tục nên có khả năng tự động hóa cao.
Nhược điểm:
Nhiệt độ phản ứng tương đối cao còn tạo cốc, tạo cặn nên làm giảm hoạt tính xúc tác.

3.4.2.4. Quá trình isome hóa của IFP
Nguyên liệu của quá trình sử dụng phân đoạn C
5
- C
6
giàu các cấu tử parafin có trị số
octan thấp, sau khi thực hiện quá trình isome hóa sẽ thu được các cấu tử có trị số octan cao.
Quá trình này sử dụng xúc tác zeolit hoặc Al- Cl. Sự lựa chọn loại xúc tác phụ thuộc vào
yêu cầu nâng cao trị số octan. Quá trình này có tuần hoàn các cấu tử n-parafin chưa chuyển hoá
MSSV: 20081603 Trang 23
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
bằng sàng phân tử trở lại thiết bị ban đầu. Trị số octan được cải thiện một cách rõ rệt. Điều này
được minh họa ở bảng dưới đây.
Bảng 1.11: Trị số octan của sản phẩm isome hóa theo công nghệ IFP ở các chế độ và xúc tác
khác nhau
Công nghệ Zeolit Al-Cl
Không tuần hoàn nguyên liệu chưa chuyển hoá 80 83
Tách isopentan và không tuần hoàn n-parafin 82 84
Có tách và tuần hoàn các cấu tử chưa chuyển hoá 86 88
Có tuần hoàn các cấu tử n-parafin 88 90
Tách isopentan và n-parafin,có tuần hoàn n-parafin 92 92
Điểm đặc biệt của công nghệ này là có dùng một thiết bị khử isopentan ra khỏi nguyên liệu.
Hấp phụ và nhả hấp phụ ở pha hơi và dùng isopentan để khử hấp thụ .
H×nh
S¬ ®å c«ng nghÖ isome hãa
cña IFP
1. Thiết bị tách isopentan ; 2. Cụm các thiết bị trộn và phản ứng;
3. Cụm thiết bị tách sản phẩm.
Chế độ công nghệ:
- Nhiệt độ phản ứng : 230÷290

o
C
- áp suất : 14÷42kg/cm
2
MSSV: 20081603 Trang 24
Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Đào Quốc Tùy
- Tốc độ nạp liệu thể tích : 14÷22h
-1
- Tỷ lệ H
2
/nguyên liệu : 1/4
Ưu - nhược điểm:
Ưu điểm của công nghệ này là xúc tác có hoạt tính cao và bền cơ nhiệt, quá trình thực hiện ở
pha hơi nên tránh được sự ăn mòn thiết bị, quá trình làm việc liên tục nên dễ tự động hóa có khả
năng liên hợp được với các phân xưởng khác trong khu lọc dầu, lượng hydro nạp vào không yêu cầu
độ tinh khiết quá cao.
Nhược điểm của công nghệ là nhiệt độ phản ứng cao nên dễ xảy ra các phản ứng phụ tạo cốc
tạo nhựa.
3.4.2.5. Quá trình isome hóa của BP (British petroleum )
Nguyên liệu là C
5
-

C
6
hay hỗn hợp của chúng được hydro hóa làm sạch các tạp chất lưu
huỳnh và sấy khô trước khi đưa vào thiết bị phản ứng.
Xúc tác dùng cho quá trình là alumoplatin được hoạt hoá bằng clo hữu cơ nên có độ hoạt
tính và độ chọn lọc cao, thời gian làm việc kéo dài. Để duy trì độ hoạt tính và độ chọn lọc ta bổ
sung một lượng nhỏ halogen hữu cơ vào nguyên liệu, chính vì thế mà làm tăng khả năng ăn mòn

kim loại, nên ta cần chú ý tới vấn đề ăn mòn thiết bị.
Sản phẩm của quá trình có trị số octan khá cao (trên 80). Ngoài ra còn thu được một
lượng lớn khí C
1
, C
2
, C
3
đưa đi làm khí nhiên liệu.
MSSV: 20081603 Trang 25