Bài giảng chế biến khí : Quá trình hydro hóa - đề hydro hóa part 1 doc

Chương II: Quá trình hydro hóa - đề hydro hóa
§1. Giới thiệu chung
Quá trình hydro hóa cũng như quá trình đề hydro hóa được biết từ rất lâu,
được ứng dụng nhiều trong các quá trình Lọc - Hóa dầu.
Có thể định nghĩa quá trình hydro hóa, đề hydro hóa như sau:
• Quá trình chuyển hóa mà trong đó có sự tách nguyên tử H ra khỏi hợp chất hữu
cơ được gọi là quá trình đề hydro hóa.
• Quá trình chuyển hóa mà trong đó có sự tác dụng của phân tử H
2
được gọi là quá
trình hydro hóa.
I. Ứng dụng trong lĩnh vực Hóa dầu
Trong công nghiệp hóa dầu, quá trình đề hydro hóa được ứng dụng để tổng
hợp chất hoạt động bề mặt, tổng hợp các monome có giá trị như Butadien_1,3;
styren; formaldehyd; aceton; anilin ; còn quá trình hydro hóa thì được ứng dụng
chính trong lĩnh vực Lọc dầu.
II. Ứng dụng trong lĩnh vực Lọc dầu
1. Quá trình hydro hóa
Một cách sơ bộ theo phạm vi ứng dụng, có thể chia quá trình hydro hóa
thành 3 quá trình sau:
1) Xử lý bằng H
2
Mục đích:
• Làm mềm nhằm ổn định các sản phẩm dầu mỏ
• Loại bỏ tạp chất của các sản phẩm dầu mỏ như S, N, O, halogen, vết kim loại
1
CH
3
SH + H
2
CH

4
+ H
2
S
CH
3
SCH
3
+ 2H
2
2CH
4
+ H
2
S
+ 2H
2
2CH
4
+ H
2
S
HC CH
HC CH
S
2) Bão hòa các hydrocacbon thơm
Mục đích:
• Nâng cấp dầu nhiên liệu: tăng chỉ số Cetan, giảm độ nhớt, tăng chỉ số độ nhớt
• Cải thiện nguyên liệu cho quá trình Cracking xúc tác: vòng không no thành vòng
no

Ví dụ:
3) Hydrocracking
Mục đích: nhằm chế biến nguyên liệu là các phân đoạn dầu lỏng bất kỳ thành
sản phẩm là khí hydrocacbon, xăng, kerosen, diesel hoặc nguyên liệu cho sản xuất
dầu nhờn dưới tác dụng đồng thời của nhiệt độ cao (300 ÷ 400
o
C); áp suất cao (50 ÷
200 at) và xúc tác lưỡng chức Pt, Ni / Al
2
O
3
, zeolit trong đó:
• Pt, Ni : chức khử → thực hiện các phản ứng hydro hóa
• Al
2
O
3
, zeolit : chức acid → thực hiện các phản ứng cracking
Ví dụ : quá trình hydrocracking Naphtalen
2
+ 2H
2
+ 3H
2
+ 3H
2
CH
3
CH
3

Naphtalen
Tetralin Decalin
Toluen
Toluen
Metyl cyclo hexan
2. Quá trình đề hydro hóa
Trong công nghệ Lọc dầu, quá trình đề hydro hóa chủ yếu được ứng dụng
trong quá trình Reforming xúc tác để thu xăng có hàm lượng hydrocacbon thơm
cao, tức là xăng có chỉ số octan cao.
( quá trình này sẽ được học kỹ trong Môn: Các quá trình chuyển
hóa Hóa học)
3
Hydro hóa
Cracking
+ 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
§2. Phân loại các phản ứng hydro hóa - đề hydro hóa
I. Phân loại phản ứng hydro hóa
Phản ứng hydro hóa được chia làm 3 nhóm:
1. Phản ứng hydro hóa cộng hợp
Lưu ý: đây là các phản ứng thuận nghịch
2. Phản ứng hydro hóa có sự tách loại
Đây là các phản ứng có tách loại các phân tử nhỏ như H
2

O, HCl, NH
3
, H
2
S
3. Phản ứng hydrocracking
I. Phân loại phản ứng đề hydro hóa
1. Phản ứng đề hydro hóa không có sự thay đổi vị trí các nguyên tử khác H
4
CH ≡ CH
+H
2
CH
2
= CH
2
+H
2
CH
3
- CH
3
+H
2
+H
2
R - C - R’

O
R - CH - R’


OH
R - C ≡ N
+H
2
R - CH
2
- NH
2
RCOOH + 2H
2
→ RCH
2
OH + H
2
O
ROH + H
2
→ RH + H
2
O
RCONH
2
+ 2H
2
→ RCH
2
NH
2
+ H

2
O
RNO
2
+ 3H
2
→ RNH
2
+ 2 H
2
O
RCOCl + H
2
→ RCHO + HCl
RSH + H
2
→ RH + H
2
S
RCH
2
R’ + H
2
→ RCH
3
+ R’H
+ 4H
2
→ C
6

H
14
R
+ H
2
→ + RH
a) Phản ứng đề hydro tại liên kết C – C
b) Phản ứng đề hydro tại liên kết C - O
- Rượu bậc 1:
- Rượu bậc 2:
c) Phản ứng đề hydro tại liên kết C - N
2. Phản ứng đề hydro có sự thay đổi vị trí các nguyên tử khác H
a) Phản ứng đề hydro đóng vòng
Đây là loại phản ứng thu nhận hydrocacbon thơm, xảy ra chủ yếu trong quá
trình reforming xúc tác sản xuất xăng có chỉ số octan cao.
b) Phản ứng đề hydro ngưng tụ
Đây là các phản ứng tạo các hợp chất đa vòng cao phân tử và cũng chính là
phản ứng gây tạo cốc, cặn trong sản phẩm của các quá trình lọc dầu.
3. Phản ứng đề hydro tổng hợp
a) Phản ứng đề hydro ngưng tụ
Điển hình là phản ứng tổng hợp amin, nitril:
b) Phản ứng đề hydro oxy hóa
Điển hình là phản ứng tổng hợp aldehyd formalic:
5
CH
3
CH
2
CH
2

CH
3
CH
3
CH
2
CH=

CH
2
CH
3
CH
2
CH=

CH
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2

CH
2
CH
3
-H
2
CH
2
=CH-CH=

CH
2
-H
2
C
6
H
5
-C
2
H
5
C
6
H
5
-CH=

CH
2

-H
2
CH
3
CH
2
C
CH
3
CRCH
2
NH
2
-2H
2
RC≡N
CH
3
CH
2
C
CH
3
CC
6
H
14
-4H
2
C

6
H
6
2
-4H
2
CH
3
CH
2
C
CH
3
CRCH
3
+ NH
3
-H
2
RCH
2
NH
2
-2H
2
RCN
-H
2
R
R

O − H
H
C
R
R
C = O
CH
3
CH
2
C
CH
3
C
R − C − O
-H
2
RCHO
H H H