―tìm hiểu chất xúc tác trong các quá trình công nghệ nhà máy đạm phú mỹ

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 4
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 5
1.1 Tổng quan nhà máy đạm phú mỹ 5
1.1.1 Giới thiệu nhà máy đạm phú mỹ 5
1.1.2 Nguyên liệu chính dùng cho nhà máy 6
1.1.3 Các phân xƣởng nhà máy đạm phú mỹ 7
1.2 Tổng quan chất xúc tác 8
1.2.1 Giới thiệu chất xúc tác 8
1.2.2 Phân loại xúc tác 10
1.2.3 Hiện tƣợng chất xúc tác bị ngộ độc 10
1.2.4 Tự xúc tác 11
1.2.5 Hiện tƣợng phản ứng kèm nhau 11
1.2.6 Chất xúc tiến và chất mang 12
CHƢƠNG II : TỔNG QUAN VỀ CHẤT XÚC TÁC CHO QUÁ
TRÌNH TỔNG HỢP AMÔNIẮC 13
2.1 Tổng quan amôniắc 13
2.2 Các phƣơng pháp điều chế hỗn hợp khí nitơ - hydro để tổng
hợp amôniắc 14
2.3 Tổng quan chất xúc tác cho quá trình tổng hợp amôniắc 15
2.3.1 Tổng quan chất xúc tác giai đoạn desunfua hóa 16
2.3.2 Tổng quan chất xúc tác giai đoạn hấp thụ H2S 16
2.3.3 Tổng quan chất xúc tác giai đoạn phản ứng reforming 17
2.3.4Tổng quan chất xúc tác giai đoạn chuyển hóa CO 18
2.3.5Tổng quan chất xúc tác giai đoạn phản ứng metan hóa 19
2.3.6 Tổng quan chất xúc tác giai đoạn tổng hợp NH3 20
CHƢƠNG III:NGHIÊN CỨU CHẤT XÚC TÁC SỬ DỤNG
TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ 21
3.1 Chất xúc tác desunfua hóa 21

3.1.1 Mô tả công nghệ tổng quát 21
3.1.2 Cơ chế phản ứng 22
3.1.3 Chất xúc tác desunfua hóa (TK-250) 23
3.1.4 phƣơng trình phản ứng 23
3.1.5 Tính chất lý hóa chất xúc tác 24


3.1.6 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính chất xúc tác 26
3.1.6.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ 26
3.1.6.2. Ảnh hƣởng nguyên liệu 26
3.1.6.3 Sự hình thành muội carbon 27
3.1.6.4 Các tạp chất làm cô lập khe xúc tác 28
3.1.7 Chất xúc tác bị ngộ độc 29
3.1.8 An toàn xúc tác 29
3.2 Chất xúc tác hấp thụ H2S 29
3.2.1 Mô tả công nghệ tổng quát 29
3.2.2 Cơ chế phản ứng 29
3.2.3 Chất xúc tác hấp thụ H2S (HTZ-3) 30
3.2.4 Phƣơng trình phản ứng 30
3.2.5 Tính chất lý hóa chất xúc tác 31
3.2.6 Các yếu tố trong vận hành ảnh hƣởng đến hoạt tính chất xúc
tác 32
3.2.6.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ 32
3.2.6.2 Ảnh hƣởng nguyên liệu 33
3.2.7 Chất xúc tác bị ngộ độc 34
3.2.8 An toàn xúc tác 34
3.3 Chất xúc tác reforming sơ cấp 34
3.3.1 Mô tả công nghệ tổng quát 34
3.3.2 Cơ chế phản ứng 35
3.3.3 Chất xúc tác reforming sơ cấp ( RK-67-7h) 35

3.3.4 Phƣơng trình phản ứng 37
3.3.5 Tính chất lý hóa chất xúc tác reforming 37
3.3.6 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính chất xúc tác 38
3.3.7 Chất xúc tác bị ngộ độc 39
3.8 An toàn xúc tác 41
3.4 Chất xúc tác reforming thứ cấp 41
3.4.1 Mô tả công nghệ tổng quát 41
3.4.2 Cơ chế phản ứng 41
3.4.3 Chất xúc tác refoming thứ cấp(RKS-2-7H) 41
3.4.4 Phƣơng trình phản ứng 42
3.4.5 Tính chất hóa lý chất xúc tác 43
3.4.6 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính chất xúc tác 44


3.4.6.1 Ảnh hƣởng phân phối dòng 44
3.4.6.2 Ảnh hƣởng ruby hóa 44
3.4.7 Chất xúc tác bị ngộ độc 46
3.4.8 An toàn xúc tác 46
3.5 Chất xúc tác chuyển hóa Co nhiệt độ cao 46
3.5.1 Mô tả tổng quát 46
3.5.2 Cơ chế phản ứng 47
3.5.3 Chất xúc tác chuyển hóa CO nhiệt độ cao (SK-201-2) 48
3.5.4 Phƣơng trinh phản ứng 49
3.5.5 Tính chất hóa lý chất xúc tác 50
3.5.6 Các yếu tố vận hành ảnh hƣởng đến hoạt tính chất xúc tác 51
3.5.6.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ 51
3.5.6.2 Hình thành sắt cacbua 52
3.5.8 Chất xúc tác bị ngộ độc 52
3.5.8 An toàn xúc tác 53
3.6 Chất xúc tác chuyển hóa CO nhiệt độ thấp 53

3.6.1 Mô tả công nghệ tổng quát 53
3.6.2 Cơ chế phản ứng 53
3.6.3 Chất xúc tác chuyển hóa CO nhiệt độ thấp (LK-821-2) 54
3.6.4 Phƣơng trình phản ứng 54
3.6.5 Tính chất hóa lý chất xúc tác 55
3.6.6 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính chất xúc tác 56
3.6.6.1 Chêng áp  tăng 56
3.6.6.2 Hình thành metanol 56
3.6.7 Chất xúc tác bị ngộ độc 58
3.6.8 an toàn xúc tác 59
3.7 Chất xúc tác metan hóa 59
3.7.1 Mô tả công nhệ tổng quát 59
3.7.2 Cơ chế phản ứng metan hóa 61
3.7.3 Chất xúc tác metan hóa (PK-7R) 63
3.7.4 Phƣơng trình phản ứng 64
3.7.5 Tính chất hóa lý chất xúc tác 61
3.7.6 Các yếu tố vận hành ảnh hƣởng đến hoạt tính chất xúc tác . 65
3.7.7 Chất xúc tác bị ngộ độc 66
3.7.8 An toàn xúc tác 66


3.8 Chất xúc tác tổng hợp NH3 67
3.8.1 Mô tả công nghệ tổng quát 67
3.8.2 Cơ chế phản ứng 68
3.8.3 Chất xúc tác tổng hợp amôniắc KMR 69
3.8.5. Phƣơng trình phản ứng 70
3.8.5 Tính chất hóa lý chất xúc tác 70
3.8.6 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính chất xúc tác 71
3.8.6.1 Sự kết khối 71
3.8.6.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ 72

3.8.7 Chất xúc tác bị ngộ độc 72
3.8.8 An toàn xúc tác 74
CHƢƠNG IV : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72
Tài liệu tham khảo 78

LỜI MỞ ĐẦU

Nhà máy đạm Phú Mỹ sử dụng cộng nghệ hiện đại của Haldor Topsoe A/S , Đan
Mạch và Snamaprogetti S.p.A, Italy, sản phẩm thu đƣợc là NH3 thƣơng phẩm, urê
và điện. Trong đó các quá trình công nghệ là không thể bỏ qua và cần đƣợc thực
hiện một cách nghiêm ngặt bởi nguồn nguyên liệu đầu vào của nhà máy chứa nhiều
các hợp chất dị nguyên tố độc hại ảnh hƣởng rất lón đến qua trình Ure tuy la nguồn
sản phẩm chính của nhà máy nhƣng NH3 cũng không thể thiếu trong nhà máy bởi
nó không chỉ là nguồn nguyên liệu chính để sản suất Ure mà nó còn đóng góp một
phần không nhỏ về kinh tế cho nhà máy. Để đảm bảo nguồn nguyên liệu cung cấp
đủ năng suất và chất lƣợng thì không thể bỏ qua tầm quan trọng chất xúc tác
Sự có mặt chất xúc tác trong quá trình chuyển hóa hóa học vừa có tác dụng thúc
đẩy nhanh quá trình chuyển hóa , vừa có khả năng tạo ra những nồng độ cân bằng
cao nhất , có nghĩa là tăng đƣợc hiệu xuất sản phẩm của quá trình .Sau phản ứng
chất xúc tác không thay đổi về thành phần hóa học,nếu có thì chỉ thay đổi tính chất
vật lý.
Hơn nữa, chất xúc tác có khả năng tăng nhanh không đồng đều giữa các loại phản
ứng mà về phƣơng diện nhiệt độ có thể xảy ra trong cùng điều kiện nhƣ nhau . Tính


chất này gọi là tính chất chọn lựa của xúc tác. Nhờ tính chất này mà ngƣời ta hƣớng
các quá trình chế biến theo phản ứng có lợi nhằm mục đích thu đƣợc các sản phẩm
chính của quá trình có chất lƣợng và hiệu xuất cao
Đề tài : ―tìm hiểu chất xúc tác trong các quá trình công nghệ nhà máy đạm
phú mỹ‖ nhằm tìm hiểu các chất xúc tác trong các quá trình công nghệ nhà máy

đạm phú mỹ trong quá trình làm đề tài mặc dù còn nhiều thiếu sót em xin cảm ơn
đến thầy ts.nguyễn anh dũng đã hƣớng dẫn giúp em hoàn thành tốt đề tài
Nội dung đồ án bao gồm
Tổng quan
Cơ sở lý thuyết
Tìm hiểu xúc tác
Kết luận

1.1.1. CHƢƠNG I: TỔNG QUAN
1.1.2. 1.1 Tổng quan nhà máy đạm phú mỹ
1.1.3. 1.1.1 Giới thiệu nhà máy đạm phú mỹ



Hình 1.1 : Nhà máy đạm phú mỹ
Nhà máy đạm Phú Mỹ là một khâu quan trọng trong chƣơng trình Khí –Điện Đạm
và là một chủ trƣơng lớn nhằm nâng cao giá trị sử dụng nguồn khí Bạch Hổ, Trũng
Cửu Long và Nam Côn Sơn.
Nhà máy Đạm Phú Mỹ là nhà máy phân bón lớn và hiện đại đầu tiên của Tổng
công ty dầu khí Việt nam, nhằm đảm bảo sự ổn định và chủ động cung cấp phân
đạm cho phát triển nông nghiệp, góp phần quan trọng đảm bảo an ninh lƣơng thực,
thực hiện sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nƣớc.
Nhà máy sản xuất phân đạm Phú Mỹ có công suất 760.000 đến 800.000 ngàn tấn
đạm Urê/năm đƣợc xây dựng trên cơ sở Quyết định Phê duyệt báo cáo nghiên cứu
khả thi dự án đầu tƣ Nhà máy sản xuất phân đạm Phú Mỹ của Thủ Tƣớng Chính
phủ số 166/QĐ-TTg ngày 20/02/2001 và chỉ đạo triển khai thực hiện dự án Nhà
máy đạm Phú Mỹ của Chính phủ tại công văn số 529/CP – CN ngày 14/06/2001,
Quyết định phê duyệt một số điều chỉnh của Báo cáo nghiên cứu khả thi, kế hoạch
đấu thầu và hợp đồng EPCC của dự án Nhà máy đạm Phú mỹ của Hội đồng Quản
trị Tổng công ty Dầu khíViệt nam số 2620/QĐ – HĐQT ngày 15/06/2001

Hợp đồng EPCC xây dựng Nhà máy Đạm Phú Mỹ giữa Tổng Công ty dầu khí Việt
Nam và Tổ hợp nhà thầu Technip/ SamSung, hợp đồng chuyển giao công nghệ sản
xuất Amoniac với HaldorTopsoe và công nghệ sản xuất Urê với Snamprogetti ngày
15/06/2001 là cơ sở cho các bên triển khai thực hiện nghĩa vụ của mình nhằm xây
dựng Nhà máy sản xuất phân đạm Phú Mỹ hiện đại và đạt tiêu chuẩn Quốc tế.Ngoài
nhiệm vụ là lợi nhuận thì nhà máy còn có một nhiệm vụ quan trọng khác đó là bình
ổn giá của phân đạm trong nƣớc. Giá của phân đạm nhà máy luôn luôn thấp hơn giá
phân đạm nhập khẩu và các nhà máy trong nƣớc, và nó luôn theo sát giá của đạm
nhập khẩu (chênh lệch nhỏ hơn từ 1-5%).
1.1.2 Nguyên liệu chính dùng cho nhà máy
Nguyên liệu dùng cho nhà máy gồm [1]
Khí thiên nhiên: CH
4
, C
2
H
6
, C
3
H
8
, C
4
H
10
…
Khí đồng hành mỏ Bạch Hổ, Khí thiên nhiên từ bồn trũng Nam Côn Sơn và các bể
khác thuộc thềm lục địa phía Nam.
Lƣợng khí tiêu thụ: 450 x 10
6

Nm
3
/năm.


Đặc tính và thành phần khí:
Nhiệt độ: 18-36
0
C.
Áp suất: 40 Bar
Trọng lƣợng phân tử: 18,68 g/mol
Nhiệt trị: 42,85 MJ/m
3
hay 40613,4 BTU/m
3

Thành phần: C
1
=83,31%. C
2
=14,56%. C
3
=1,59%. iC
4
=0,107%. nC
4
=0,109%.
1.1.4. 1.1.3 Các phân xƣởng nhà máy đạm phú mỹ
Nhà máy có 4 phân xƣởng chính
Xƣởng phụ trợ


1. Nƣớc khử khoáng
2. Nƣớc sinh hoạt
3. Nƣớc làm mát
4. Nƣớc chữa cháy
5. Khí nén và khí điều khiển
6. Khí nitơ
Xƣởng tổng hợp amoniac
Tổng hợp amoniac công suất 1350t/ngày ,công nghệ HALDORTOPSOE
Xƣởng ure
Công nghệ Snamprogetti- Italia
Công suất: 2200 tấn ure/ngày
Chất lƣợng: - Hàm lƣợng N2: 46,3 %
- Cỡ hạt 1,4 - 2,8mm: > 95 %
- Độ ẩm: < 0,4 %
- Hàm lƣợng Biuret: < 1 %
Xƣởng sản phẩm
Nhà kho Urê rời:
Dung lƣợng chứa: 150.000 Tấn
Nhiệt độ kho: Tự động điều chỉnh tránh kết tảng Urê
Nhà đóng bao Urê:
Dung lƣợng chứa: 15.000 tấn


Số dây chuyến đóng bao: 06 trong đó 1 dây xuất tự động ra xe
Công suất đóng bao: 4800 Tấn/Ngày
1.1.5. 1.2 Tổng quan xúc tác
1.1.6. 1.2.1 Giới thiệu xúc tác
Chất xúc tác là những chất có thể làm thay đổi vận tốc của phản ứng hoá học,
nhƣng chất xúc tác lại không hề thay đổi gì (về chất cũng nhƣ lƣợng) sau khi phản

ứng hoá học đã xảy ra.Chất xúc tác có vai trò quan trọng trong công nghiệp hoá
học. Chất xúc tác có thể tăng tốc độ phản ứng hoá học lên nhiều lần, hàng chục lần,
hàng trăm lần, nên rút ngắn đƣợc thời gian, tăng cao hiệu suất sản xuất. Ví dụ trong
các nhà máy sản xuất phân đạm ngƣời ta thƣờng dùng sắt làm chất xúc tác để tăng
vận tốc phản ứng giữa nitơ và hyđro qua tác dụng xúc tác bề mặt, nhờ đó nitơ và
hyđro trong hỗn hợp dễ tạo thành amoniac.
Nếu không có chất xúc tác thì trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, phản ứng
tổng hợp amoniac sẽ xảy ra với tốc độ rất chậm, không thể tiến hành sản xuất với
lƣợng lớn.
Chất xúc tác còn có khả năng chọn lịch trình cho phản ứng hoá học. Chất xúc tác có
thể giúp chọn các bƣớc phản ứng phù hợp với con đƣờng mà ngƣời ta đã thiết kế,
phản ứng sẽ xảy ra theo con đƣờng thuận lợi nhất cho quá ƣình sản xuất. Ví dụ khi
dùng rƣợu etylic làm nguyên liệu thì tuỳ thuộc việc chọn chất xúc tác và điều kiện
phản ứng mà ta có thể nhận đƣợc các sản phẩm phản ứng khác nhau. Nếu chọn bạc
làm chất xúc tác và đƣa nhiệt độ lên đến 550°c, rƣợu etylic sẽ biến thành
axetalđehyd; nếu dùng nhôm oxit làm xúc tác và ở nhiệt độ 350°c ta sẽ nhận đƣợc
etylen; nếu dùng hỗn họp kẽm oxit và crom (III) oxit làm chất xúc tác và ở nhiệt độ
450°c ta sẽ thu đƣợc butylen; nếu dùng axit sunfuric đặc làm xúc tác và giữ nhiệt độ
130 - 140°c ta sẽ có ete etylic. Từ đó có thể thấy chất xúc tác có vai trò rất to lớn
trong sản xuất công nghiệp hoá học, và quả là "hòn đá chỉ vàng" trong ngành công
nghiệp này.
Chất xúc tác quả đã mở rộng cánh cửa cho sản xuất hoá học. Trong không khí ở
thành thị thƣờng bị ô nhiễm do khí thải của ô tô, thành phần khí có hại trong khí


thải chủ yếu là nitơ oxit, monoxit cacbon và hyđrocacbon thừa Ngày nay các nhà
khoa học đã tìm đƣợc chất xúc tác chế tạo thành thiết bị xúc tác nối vào ống xả khí
thải của ô tô. Khi khí xả ô tô qua thiết bị xúc tác sẽ đƣợc xử lý, các chất cháy còn
dƣ thừa sẽ bị oxi hoá biến thành cacbon đioxit và nƣớc;nitơ oxit biến thành khí
nitơ.Còn nhƣ với các vết máu, vết mồ hôi làm hoen ố quần áo để lậu sẽ rất khó giặt

sạch. Nếu thêm vào bột giặt một loại men thì các vết máu, vết mồ hôi bám lên vải,
không cần phải vò mạnh, cũng tự phân giải và tự hoàtan vào nƣớc. Loại men thêm
vào bột giặt chính là chất xúc tác sinh học.
Trong tự nhiên có nhiều loại men sinh học có thể dùng năng lƣợng Mặt Tròi phân
giải nƣớc thành hyđro và oxy; biến cacbon đioxit và nƣớc trong không khí thành
các họp chất chứa nƣớc và cacbon. Hyđro chính là một trong các nguồn năng lƣợng
sạch có hiệu suất cao. Mà năng lƣợng Mặt Tròi và nƣớc là nguồn có thể là vô tận,
nên nếu có thể dùng chất xúc tác để biến nƣớc thành nhiên liệu hyđro, hoặc biến
nƣớc và cacbon đioxit thành thức ăn gia súc, thậm chí thành thực phẩm cao cấp quả
là một điều khó tƣởng tƣợng hết hiệu quả. Nếu có thể dùng chất xúc tác sinh học
làm đƣợc việc đó thì nó sẽ đem lại cho loài ngƣời nhiều lọi ích to lớn.
Từ khi đƣợc phát minh khái niệm xúc tác đến nay, xúc tác đã và đang đóng vai trò
quan trong, nhiều khi mang tính quyết định trong sự phát triển văn minh nhân loại.
Ví dụ, sự phát minh xúc tác tổng hợp amôniắc biến công nghiệp hoá chất thành bạn
đồng hành không thể thiếu cho nông nghiệp, đảm bảo cái ăn cho 6 tỷ cƣ dân trái
đất, ứng dụng xúc tác zeolit biến hoá dầu thành một thế lực kinh tế hùng mạnh.
Mặc dù vậy, nhƣ hình trên sự phát triển của kiến thức trong khoa học xúc tác còn
xa mới theo kịp sự phát triển của sản xuất. Có thể nói xúc tác, nhất là xúc tác dị thể,
là một trong những đối tƣợng khó nghiên cứu nhất trong hoá học: hiểu xúc tác đòi
hỏi rất nhiều kiến thức, từ kiến thức chế tạo vật liệu, đặc trƣng vật liệu tới hiểu biết
về cơ chế phân tử của các phản ứng bề mặt.
Năm 1836 Berzelius ghi nhận rằng có một số chất tăng vận tốc nhƣng bản thân
chúng không đổi sau phản ứng. Ông cho rằng các chất này làm dãn các liên kết
trong các chất phản ứng, bằng cách đó làm các phân tử chất phản ứng dễ phản ứng
hơn và kết quả là tăng tốc độ phản ứng. Sự gia tăng tốc phản ứng đƣợc gọi là hiện
tƣợng xúc tác hay catalysis (bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp: Kata = hoàn toàn, lein = bị


dãn) và chất gây ra là xúc tác-catalyst. Cũng có trƣờng hợp chất cho thêm làm
chậm phản ứng, trƣớc kia ngƣời ta gọi là xúc tác âm, tuy nhiên khái niệm này hiện

nay hầu nhƣ không dùng và đƣợc quy cho hiện tƣợng ức chế.
Nói chung xúc tác đƣợc coi là ―chất tham gia một cách tuần hoàn vào phản ứng,
làm tăng tốc độ phản ứng nhƣng bản thân không thay đổi về mặt hoá học‖.
1.1.7. 1.2.2 Phân loại xúc tác
Về mặt vật lí, xét về khía cạnh phân bố theo pha, xúc tác đƣợc chia làm hai nhóm
chính là xúc tác dị thể và đồng thể [8,10]
xúc tác đồng thể
xúc tác vi dị thể
xúc tác dị thể
Xúc tác đồng thể thƣờng là các ion, phức kim loại. Nhờ khả năng phân bố đồng
đều trong môi trƣờng phản ứng nên xúc tác đồng thể có hiệu quả tới từng phân tử
xúc tác, trong nhiều trƣờng hợp nó có độ chọn lọc rất cao, tuy nhiên cũng do đặc
điểm này ngƣời ta nói xúc tác đồng thể có tính công nghệ kém, nghĩa là nó khó
tách đƣợc ra khỏi sản phẩm sau phản ứng nên mặc dù hoạt tính và độ chọn lọc
vƣợt trội so với xúc tác dị thể số quá trình sử dụng xúc tác dị thể trong thực tế vẫn
còn rất ít. Nhóm xúc tác đặc thù là xúc tác men hay còn gọi là xúc tác sinh học là
một bƣớc phát triển rất đƣợc mong đợi. Đây là các quá trình mô phỏng các quá
trình chuyển hoá sinh hoá trong thế giới sống, vì vậy nó không cần nhiệt độ cao, áp
suất cao mà vẫn có hoạt tính rất cao, đặc biệt độ chọn lọc gần nhƣ tuyệt đối. Tuy
nhiên cũng do tính công nghệ kém nó vẫn chƣa đƣợc ứng dụng nhiều. Để phát huy
thế mạnh về hoạt tính và độ chọn lọc, khắc phục tính công nghệ kém của xúc tác
đồng thể và men, gần đây ngƣời ta đẩy mạnh xu hƣớng dị thể hoá xúc tác loại này.
Cách phân loại thứ hai là theo bản chất phản ứng mà chúng thực hiện, ta có hai
nhóm chính là xúc tác axit-bazơ và xúc tác ôxi hoá-khử.
1.1.8. 1.2.3 Hiện tƣợng chất xúc tác bị ngộ độc
Hiện tƣợng chất xúc tác bị ―ngộ độc‖ là hiện tƣợng rất phổ biến. Đó là sự giảm
hoặc mất hẳn hoạt tính của chất xúc tác dƣới tác dụng của những ―chất độc xúc tác‖


nhƣ lƣu huỳnh, chì, arsen… hay do sự che phủ bề mặt hoạt động bởi sự cốc hóa trên

bề mặt chất xúc tác tạo thành lớp màng polime. Sự cốc hóa có thể dẫn đến sự làm
hẹp hoặc bịt kín các cửa đi vào lỗ xốp của chất xúc tác, làm cản trở quá trình
khuếch tán, thay đổi hoạt tính và độ chọn lọc của chất xúc tác xốp. Nguyên nhân có
thể là do cấu trúc bề mặt bị biến đổi. Và các chất xúc tác kim loại là các chất dễ trở
thành các "chất độc xúc tác" nhất.
1.1.9. 1.2.4 Tự xúc tác
Khi sản phẩm phản ứng gây ra sự tăng tốc của chính phản ứng đó ta có hiện tƣợng
tự xúc tác (autocatalysis). Ví dụ:
[HO]
CH
3
COOC
2
H
5
+ H
2
0 > CH3COOH* + C
2
H
5
OH
2AsH
3
-> 2As* + 3H
2
5C
2
H
2

0
4
+ 

+ 6H+ > 2Mn
2+
* + 10CO
2
+ 8H
2
0
Dấu * chỉ chất xúc tác
1.1.10. 1.2.5 Hiện tƣợng phản ứng kèm nhau
Trong một hệ khi phản ứng này làm tăng tốc độ phản ứng khác, điều này sẽ không
xảy ra nếu phản ứng xảy ra trong các hệ biệt lập, khi đó ta có hiện tƣợng phản ứng
kèm nhau hay cảm ứng hoa học hay cảm ứng xúc tác (induced catalysis).
Ví dụ:
Ì. Na arsenit không bị ôxi hoa bởi ôxi không khí, tuy nhiên ôxi dễ dàng ôxi hoa Na
sulphit. Khi trộn hai chất với nhau chúng dễ dàng cùng bị ôxi hoa. Nhƣ vậy sự ôxi
hoa Na sulphit đã tăng tốc sự ôxi hoa Na arsenit.
2. Thúy ngân clorua bị khử rất chậm bởi axit oxalic, trong khi đó KMn0
4
phản ứng
tức thì với axit oxalic. Nêu trộn lẫn thúy ngân clorua với hỗn hợp axit oxalic và
KMn0
4
, cả hai chất ôxi hoa đều bị khử rất nhanh. Sự khử KMn0
4
đã tăng tốc phản
ứng khử thúy ngân clorua.

1.1.11. 1.2.6 Chất xúc tiến và chất mang
Trong khá nhiều trƣờng hợp, một số chất bản thân không có tính xúc tác nhƣng khi
cho vào xúc tác một lƣợng nhỏ nó tăng đáng kể hoạt tính xúc tác. Những chất này
đƣợc gọi là chất xúc tiến (promoter), theo ngôn ngữ thông dụng là phụ gia.
Ví dụ, phản ứng tổng hợp amoniắc:
Fe
N
2
+ 3H >2NH
3
Trong phản ứng này Fe là xúc tác nhƣng hoạt tính không cao, khi pha lẫn một lƣợng
nhỏ Mo hoặc mang trên A1
2
0
3
thì xúc tác Fe có hoạt tính cao hơn và ổn định lâu
hơn, phần thế hiện tính xúc tác đƣợc gọi là pha hoạt tính hoặc pha xúc tác. Chất
mang thƣờng là các vật liệu trơ, có bề mặt lớn. Khi pha xúc tác đƣợc cố định trên
chất mang, nó sẽ đƣợc phân tán đều, trong nhiều trƣờng hợp tới quy mô đám
nguyên (phân) tử, đó là các tâm hoạt động. Ngoài vai trò nhƣ là giá đỡ pha xúc tác
hoạt động và phân bố lại các tâm hoạt động, chất mang còn có tác dụng nhƣ dung
lƣợng "đệm" làm giảm nhẹ tác động xấu của nhiệt phản ứng, chất độc lên bản thân
pha xúc tác.
Ví dụ, trong phản ứng tổng hợp metanol:
ZnO
CO + 2H — > CH
3
OH

Cr
2
0
3
vừa là chất mang vừa là là chất xúc tiến cho xúc tác ZnO.
Sự tăng hoạt tính xúc tác bởi sự có mặt của các thành phần không có tính xúc tác là
hiện tƣợng thƣờng gặp trong xúc tác dị thể. Thông thƣờng chất cho thêm gia tăng
bề mặt hoạt động, đôi khi kết hợp với chất xúc tác tạo thành những tâm hoạt động
mới, có hoạt tính cao hơn.

















1.1.12. CHƢƠNG II : TỔNG QUAN VỀ CHẤT XÚC TÁC CHO QUÁ
TRÌNH TỔNG HỢP NH3
1.1.13. 2.1 Tổng quan NH3
Ở nhiệt độ thƣờng, NH3 là khí không màu, có mùi mạnh gây ngạt thở. NH3 dễ tan

trong nƣớc, ở nhiệt độ thƣờng và áp suất thƣờng ,1 lít nƣớc hòa tan đƣợc 750 l NH3
NH3 là một chất bền ở nhiệt độ thƣờng có khả năng phản ứng mạnh.
N2 + 3H2  2 NH3 t°= 1200°C
NH3 đƣợc dùng nhiều để sản xuất phân đạm, HNO3 và nhiều hợp chất khác, nó
cũng đƣợc dùng làm chất làm lạnh.
Ở điều kiện thƣờng, NH3 khan là một chất khí không màu, nhẹ bằng nửa không khí
(tỷ trọng so với không khí bằng 0,596 ở OoC), có mùi sốc đặc trƣng.
Điểm sôi (ở áp suất khí quyển
o
C )
-33,34
Tỷ trọng (so với không khí ở 0
o
C)
0,596
Độ hòa tan trong nƣớc (g/100g H2O ở 0
89,9


o
C)
Độ hòa tan trong nƣớc (g/100g H2O ở 15
o
C)
60
Độ hòa tan trong nƣớc (g/100g H2O ở 100
o
C)
7,4
Giới hạn nổ với không khí (thể tích)

15-28
Bảng 2.1 Tính chất NH3
Amoniac khan tạo ―khói‖ trong không khí ẩm. Amoniac hòa tan mạnh trong nƣớc
tạo thành dung dịch nƣớc của NH3 (hay còn gọi là amoni hyđroxit do trong dung
dịch nƣớc của amoniac có tạo thành NH4OH). Ở OoC, NH3 có độ hòa tan cực đại
là 89,9g trong 100 ml nƣớc. Dung dịch nƣớc của NH3 (còn có tên là ― nƣớc đái
quỷ‖) khá bền nhƣng bị loại gần hết NH3 khi đun tới sôi.Nồng độ của amoni
hyđroxit có thể đƣợc xác định bằng tỷ trọng kế .Ở áp suất khí quyển, NH3 hóa lỏng
tại -33,34oC (239,81oK), có trọng lƣợng riêng 682 g/lit tại 4oC, hóa rắn tại -
77,73oC (195,92oK), vì vậy ở nhiệt độ thƣờng ngƣời ta phải lƣu trữ NH3 lỏng dƣới
áp suất cao (khoảng trên 10 atm tại 25,7oC).
1.1.14. 2.2 Các phƣơng pháp điều chế hỗn hợp khí nitơ - hydro để tổng hợp
amôniắc
Nguyên liệu tổng hợp NH3 thƣờng đƣợc điều chế bằng các phƣơng pháp sau:
- Chuyển hóa khí thiên nhiên.
- Khí hòa than.
- Phân ly khí cốc.
Công nghệ chuyển hóa khí hóa than di từ nguyên liệu than cốc , hiện nay ở nƣớc ta
nhà máy đạm Hà Bắc đang áp dụng công nghệ này sản xuất đạm.Công nghệ chuyển
hóa khí thiên nhiên đƣợc áp dụng rộng rãi trên thế giới do di từ nguyên liệu ban đầu
khí thiên nhiên không tốn kém ở nƣớc ta hiện nay có 2 nhà máy áp dụng công nghệ
này sản sản xuất phân đạm là nhà máy đạm Phú Mỹ và nhà máy đạm Cà Mau.Công
nghệ phân ly khí cốc ít dƣợc sử dụng

1.1.15. 2.3 Tổng quan chất xúc tác cho quá trình tổng hợp amôniắc
Giai đoạn
Phản ứng
Xúc tác
Desunfua hóa
R-S + H
2
 H
2
S + RH
Co-Mo/Al
2
O
3

Steam reforming sơ cấp
C
n
H
m
+nH
2

OnCO+(n+m/2)H
2

CH4+H2OCO+3H2
Ni/Mg (naphta),
Ni/CaAl
2
O
4
(CH
4
)
Steam reforming thứ cấp
CH4+H2OCO+3H2

Ni/CaAl
2
O
4
,
Ni/α-Al
2
O
3

Chuyển hóa CO ở nhiệt độ
cao
CO + H
2
O  H

2
+ CO
2

Fe
3
O
4
–Cr
2
O
3

Chuyển hóa CO ở nhiệt độ
thấp
CO + H
2
O  H
2
+ CO
2

CuO


Metan hóa
CO + 3H
2
 CH
4

+ H
2
O
Ni/Al
2
O
3

Tổng hợp NH3
N2 + 3H22NH3
Fe
Bảng 2.1 bảng xúc tác quá trình tổng hợp NH3
1.1.16. 2.3.1 xúc tác giai đoạn desunfua hóa
Với quá tŕnh hydro đề sunfua hoá, loại xúc tác đƣợc sử dụng là xúc tác Cobal –
Molypden trên chất mang Al2O3 [15].
Xúc tác là xúc tác lƣỡng chức năng do trong thành phần của nó chứa hai pha có thể
thực hiện hai chức năng chính sau:[10]
- Chức năng oxi hóa- khử đƣợc thực hiện bởi oxit kim loại
- Chức năng axit đƣợc thực hiện bởi oxyt nhôm có bề mặt riêng lớn
Chức năng kim loại đóng vai trò chính,
Với quá tŕnh xúc tác Niken hoặc coban Molypden trên chất mang Al2O3 thƣờng
đƣợc sử dụng.Cả 2 loại xúc tác trên đều có hoạt tính tốt cho phản ứng bão hoà
hydrocacbon . Đối với phản ứng, việc lựa chọn một xúc tác phụ thuộc vào mục đích
của quá tŕnh
+ Trong nhiều trƣờng hợp, xúc tác Niken Molypden cũng đảm bảo đƣợc yêu
cầu, trong trƣờng hợp mà nguyên liệu nhiều hydrocacbon thơm hãng UOP sử xúc
tác có chứa những kim loại (Pd, Pt). xúc tác này chủ yếu dùng trong nhà máy lọc
dầu
+Nhƣng trong phản ứng hydro hóa trong nhà máy đạm phú mỹ ngoài việc
hydro sunfua xúc tác còn có tác dụng hydro hóa các hợp chất hữu cơ chứa nitơ

chuyển hoá thành NH
3.
Nên xúc tác coban molyden trên chấ mang thích hợp nhất
1.1.17. 2.3.2 Giai đoạn xúc tác hấp thụ H2S
Khí thải của các quá trình đốt nhiên liệu hoa thạch nhƣ cốc hóa than, khí hóa
than, luyện thép, công nghệ axit sunfuric thƣờng chứa các oxit lƣu huỳnh và H
2
S.
Phƣơng pháp phổ biến làm sạch khí khỏi SO
x
và H
2
S là hấp thụ bằng các vật liệu
sẵn có và rẻ tiền nhƣ vôi tôi, căn nhà máy nƣớc, bổ hóng của nhà máy luyện thép


Các vật liệu này rất thích hợp để làm sạch khí thải theo yêu cầu của môi trƣờng, tuy
nhiên nó lại không thích hợp với việc làm sạch H
2
S trong khí nguyên liệu tự nhiên
đồng hành của dầu mỏ vì khí nguyên liệu cho sản xuất ammiac, metanol yêu cầu
vài trục ppm cùa khí nguyên liệu trong công nghệ tổng hợp ở vùng nhiệt độ từ 150
- 500°c thì các vật liệu trên khổng thể cạnh tranh so với ZnO hoạt tính để hấp thụ
khí H
2
S trong khí nguyên liệu. Vì vậy, để khí tự nhiên trở thành khí nguyên liệu sản
xuất đạm urê cũng nhƣ ga thƣơng phẩm thì cần phải loại bỏ triệt để lƣu huỳnh và
công nghệ hấp thụ lim huỳnh đang đƣợc áp dụng gồm hai giai đoạn kế tiếp
nhau:[11,12]
a) Giai đoạn hyđro hoá khí tự nhiên có sự tham gia của chất xúc tác C0O-M0O3 để

chuyển đổi toàn bộ các hợp chất cơ lƣu huỳnh về dạng H
2
S.
b) Giai đoạn hấp thụ H
2
S ở nhiệt độ 200 -350°C:
ZnO + H
2
S => ZnS + H
2
0
Công nghệ này đang đƣợc sử dụng tại nhà máy phân đạm Phú Mỹ với nhu cầu
khoảng 60 tấn ZnO xúc tác/năm.
1.1.18. 2.3.3 Giai đoạn xúc tác phản ứng reforming
Khoảng 75% hiđro đƣợc sản xuất bằng quá trình refominh hơi nƣớc. Trong quá
trình này metan (trong khí thiên nhiên) và hơi nƣớc phản ứng với nhau tạo ra hiđro
và cacbon monooxit. Phản ứng refominh hơi nƣớc đƣợc thực hiện theo hai giai đoạn
: giai đoạn refoming sơ cấp và refominh thứ cấp. Trong giai đoạn sơ cấp hỗn hợp
hơi nƣớc và metan đƣợc nén khoảng 30 atm và đƣợc đốt nóng trên chất xúc tác
niken ở khoảng 800
0
C. Giai đoạn thứ cấp đƣợc thực hiện ở nhiệt độ cao hơn
(khoảng 1000
0
C) với sự có mặt của không khí để chuyển hoá metan còn lại ở giai
đoạn sơ cấp.
Hai phản ứng chính là:
CH
4
(k) + H

2
O(k)  CO(k) + 3H
2
(k) : giai đoạn sơ cấp
2CH
4
(k) + O
2
(k)  2CO(k) + 4H
2
(k) : giai đoạn thứ cấp
Do cả hai phản ứng đều thu nhiệt, nên theo nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê, quá trình tạo ra
sản phẩm thuận lợi ở nhiệt độ cao.
Ở áp suất cao, không thuận lợi cho quá trình tạo ra H
2
, vì cả hai phản ứng đều có số


mol khí của sản phẩm lớn hơn số mol khí của các chất tham gia. Tuy nhiên, trong
thực tế các phản ứng trên đều thực hiện ở áp suất cao, vì H
2
tạo ra đƣợc sử dụng
khép kín để tổng hợp NH
3
(đi từ N
2
và H
2
, ở áp suất cao, hiệu suất tạo thành
NH

3
cao hơn. Nhà máy phân đạm ở Phú Mỹ, Bà Rịa – Vũng Tàu nƣớc ta sản xuất
NH
3
(sau đó thành urê) theo quy trình khép kín này.
Xúc tác cho quá trình refominh hơi metan và các hiđrocacbon chủ yếu là Ni, đồng
thời một số kim loại khác nhƣ Co, Pt, Pd, Ir, Ru và Rh cũng đƣợc sử dụng. Mặc dầu
một số các kim loại quý có hoạt tính xúc tác tốt hơn Ni, nhƣng vì Ni rẻ và cũng khá
hoạt động cho nên nó vẫn là kim loại duy nhất đƣợc sử dụng trong công nghiệp.
1.1.19. 2.3.4 Giai đoạn xúc tác chuyển hóa CO
CO + H
2
O  H
2
+ CO
2

Phản ứng có thể đƣợc tiến hành ở nhiệt độ từ khoảng 300-600 ° C. với các chất xúc
tác khác nhau bao gồm oxít sắt, crom và oxit crom, silicide sắt, bạch kim hỗ trợ,
palladium đƣợc hỗ trợ, và kim loại nhóm bạch kim khác. Chất xúc tác trong phạm
vi nhiệt độ này gọi là xúc tác chuyển hóa CO nhiệt độ cao
Các phản ứng chuyển cũng có thể đƣợc tiến hành ở nhiệt độ thấp nhƣ 100-300 °
C.với các chất xúc tác khác nhƣ đồng đƣợc hỗ trợ trên các oxit kim loại chuyển
tiếp nhƣ kẽm
+Xúc tác kim loại quý: Pt, Pd, Au
Giá cao, dễ bị đầu độc vì khả năng nhạy cảm cao, Au làm việc ở nhiệt độ thấp, nhiệt
độ cao sẽ không còn tốt nửa. Hiện nay có một số nghiên cứu cho rằng Pt là chất xúc
tác oxi hóa tốt hơn Pd và cũng có một số có quan điểm ngƣợc lại.
+Xúc tác oxit kim loại: Các oxit kim loại chuyển tiếp( có d chƣa bảo hòa) là
các chất xúc tác thay thế kim loại quý đầy hứa hẹn.

Có hoạt tính cao (nhƣng không bằng kim loại quý khi ở nhiệt độ thấp, tuy nhiên khi
ở nhiệt độ cao thì hoạt tính tƣơng đƣơng)
rẻ hơn kim loại quý
Ít bị đầu độc bởi các oxit Nito, S, CO2.
Không là chất dễ cháy.


Độ bền cơ học cao do đó có thể sử dụng lâu dài.
Có hoạt tính xúc tác tốt.
+xúc tác CuO
CuO là một oxit kim loại đƣợc nghiên cứu nhiều nhất mang trên chất mang. Một số
công trình nghiên cứu xử lý CO bằng CuO thấy CuO có hoạt tính gần bằng kim loại
quý. CuO/Al2O3 vừa có hoạt tính cao vừa bền trƣớc các chất đầu độc nhƣ S và Chì,
ngoài ra các dạng spinel CuCr2O4 có hoạt tính cao nhất và không bị đầu độc.
CO có hoạt tính cao cho phép oxi hóa sâu CO.
1.1.20. 2.3.5.Giai đoạn xúc tác cho phản ứng metan hóa
PTPƢ: CO + 3H
2
 CH
4
+ H
2
O + Q
CO
2
+ 4H
2
 CH
4
+ 2H

2
O + Q
Phản ứng thu nhiệt
Trong khoảng nhiệt độ đƣợc gợi ý là 280-450
o
C, tuy nhiên, các điều kiện cân bằng
là hoàn toàn có lợi đến mức hoạt tính xúc tác trên thực tế chỉ là một nhân tố xác
định hiệu suất của quá trình metan hoá. Hoạt tính của chất xúc tác tăng khi tăng
nhiệt độ, nhƣng tuổi thọ của chất xúc tác lại giảm đi.Trong phản ứng metan hóa
Co, xúc tác dị thể thƣờng sử dụng là các oxit kim loại hay kim loại đƣợc
mang trên các chất mang khác nhau. Trong đó pha hoạt động thƣờng là các
kim loại quý thuộc phân nhóm VIII trong bảng phân loại tuần hoàn nhƣ Pd,
Pt, Rh, Ru . Ngoài ra các oxit kim loại cũng đƣợc sử dụng để làm pha hoạt
động nhƣ NiO, ZnO, CuO, Cr2O3… Bên cạnh đó ngƣời ta thƣờng sử dụng là
Al2O3, SiO2, Ti0
2
, làm chất mang cho các xúc tác trên.
Thành phần xúc tác[21,29]
a.Kim loại hoạt động
Hoạt tính kim loại sử dụng làm pha hoạt động đƣợc sắp xếp theo thứ tự giảm
dần sau:
Ru>Fe>Ni>Co>Rh>Pd>Pt,Ir
Mặc dù niken không có hoạt tính cao nhất, nhƣng hiện nay niken thƣờng


đƣợc chọn làm pha hoạt động cho phản ứng metan hóa oxit
-Ruteni (Ru) có hoạt tính cao nhất và có độ chọn lọc, độ bền cao nhƣng
giá thành cao nên khả năng ứng dụng hạn chế
Xúc tác đƣợc điều chế với hàm lƣợng thấp (0,5%Ru/A1
2

0
3
). Xúc tác này có
thể hoạt động ở nhiệt độ thấp, tuy nhiên xúc tác dễ bị đầu độc bởi co
-Săt (Fe) CÓ hoạt tính cũng cao nhƣng lại có độ chọn lọc metan kém, tạo
nhiều sản phâm phụ không mong muốn (có khuynh hƣớng tạo thành các
hydrocacbon mạch dài và hợp chất oxygenate) và xúc tác này thƣờng mất
hoạt tính nhanh
-Platin (Pt), paladi (Pd), rodi (Rh), iriđi (Ir) có hoạt tính không cao, độ
chọn lọc kém và giá thành cao nên khả năng ứng dụng cũng bị hạn chế.
- Coban (Co) cũng không đƣợc ứng dụng nhiều vì chúng rất dễ tạo
carbide (Ni3C)trên bề mặt phản ứng, dẫn đến độ chọn lọc không cao mặc dù
cho hiệu suất chuyển hóa của phản ứng khá cao
-Đối với niken (Ni) thì cho hiệu suất và độ chọn lọc của phản ứng cao,
mặc dù có tạo thành cacbonil (Ni(CO)
4
), carbide (Ni
3
C) nhƣng có thể khắc
phục đƣợc bằng cách chọn chế độ nhiệt độ và tỷ lệ nguyên liệu hợp lý. Do
dó Ni ken là kim loại hoạt động thích hợp nhất cho phản ứng metan hóa.
Trong công nghiệp, xúc tác chính của phản ứng metan hóa là dạng niken kim
loại đƣợc phân bố trên các loại chất mang nhƣ Al2O3, Si0
2
, hoặc hỗn hợp các
loại oxit khác nhau. Để sử dụng đƣợc lâu dài, xúc tác cần phải có những tính
chất nhƣ độ bền nhiệt cao (khử đƣợc ở nhiệt độ khoảng 400°c, có hoạt tính và
độ bền cơ học cao. .
1.1.21. 2.3.6 Giai đoạn xúc tác tổng hợp NH3
3 H

2
+ N
2
 2 NH
3

Xúc tác phản ứng tổng hợp NH3 là sắt oxit thƣờng là Fe2O3
Sự có mặt của Fe ở đây là để tăng hiệu suất của phản ứng tổng hợp của NH3 vì
phản ứng này là thuận nghịch.
Ở đây không chỉ có duy nhất là xúc tác mà ngƣời ta còn phải trộn thêm Al2O3 và


K2O vào bột sắt trong quá trình tổng hợp. Và cơ chế xúc tác của Fe đƣợc giải thích
trong quá trình này là cơ chế hấp thụ -phân ly của nitơ trên bề mặt. Đƣợc giải thích
theo cơ chế 2 lớp trên bề mặt xúc tác Fe [22]
+FeO. Sự hình thình liên kết Fe-O làm tăng năng lƣợng tự do trên bề mặt của Fe và
tăng khả năng hấp thụ Nitro đồng thời nó kéo dãn liên kết N-N và H-H.
+ Sự có mặt của Al2O3 là bù oxy cho bề mặt của sắt.vì trong quá trình phản ứng
hoạt tính xúc tác bị giảm. Sự bù oxy này làm tăng năng lƣợng bề mặt và diện tích bề
mặt.
+ Sự có mặt của K2O là làm giảm diện tích bề mặt nhƣng lại là nguồn cung cấp e,
làm tăng mật độ điện tử và làm tăng các khu vực hoạt động trên bề mặt. Chỉ có một
giai đoạn phản ứng là N2 + H2 >NH3 trên bề mặt của bột sắt/Al2O3,K2O ở nhiệt
độ 450-500độ C và áp suất 200atm. va tỷ lệ N2/H2 là 1/3





1.1.22. CHƢƠNG III:

NGHIÊN CỨU XÚC TÁC NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ
1.1.23. 3.1 Xúc tác desunfua hóa
1.1.24. 3.1.1 Mô tả công nghệ tổng quát
Phần lớn khí thiên nhiên nguyên liệu có chứa một lƣợng nhỏ lƣu huỳnh tồn tại ở
dạng hợp chất.
Xúc tác dùng cho công nghệ reforming bằng hơi nƣớc thì rất nhạy cảm với hợp chất
chứa lƣu huỳnh, bởi vì chúng sẽ gây mất hoạt tính hoặc là nhiễm độc xúc tác. Do đó
các hợp chất lƣu huỳnh phải đƣợc khử bỏ trƣớc khi đi vào công đoạn reforming.
Điều này đƣợc thực hiện trong công đoạn khử lƣu huỳnh của phân xƣởng
NH
3
.Trong quá trình khử lƣu huỳnh, các hợp chất lƣu huỳnh hửu cơ đƣợc chuyển
hoá thành H
2
S bằng xúc tác desunfua hoá. Sau đó H
2
S đƣợc hấp phụ bằng oxit


kẽm.Việc rò lƣu huỳnh vào reforming từ các nguồn (khí nguyên liệu, khí tuần hoàn,
hơi nƣớc) phải nhỏ hơn 0.05 phần triệu khối lƣợng. Cần phải ngăn ngừa nồng độ
lƣu huỳnh cao hơn 0.05 phần triệu khối lƣợng sẻ khử hoạt tính của xúc tác
reforming.

Hình 3.1 công nghệ khử lƣu huỳnh
Công đoạn lƣu huỳnh bao gồm thiết bị hydro hoá, 10-R-2001 và hai thiết bị hấp phụ
sulphur 10-R-2002A/B.
Xúc tác cho 10-R-2001 là coban/molypden oxit và xúc tác cho 10-R-2002A/B là
oxit kẽm.

1.1.25. 3.1.2 Cơ chế phản ứng
Phản ứng desunfua khi có mặt chất xúc tác phản ứng sẽ diễn ra trên bề mặt kim loại
tạo thành hợp chất chung gian CoMoS
x

CoO
+ Sulphur =  CoMoS
x

MoO
3




Hình 3.1 Hình dạng CoMoSx
Lƣu huỳnh hợp chất đƣợc tách ra khỏi các hợp chất hydro cacbon bám trên bề mặt
xúc tác sau đó kết hợp với H tạo thành H2S
1.1.26. 3.1.3 Chất xúc tác desunfua hóa (TK-250)
Xúc tác TK-250 của hãng topsoe TK-250 là xúc tác trên nền Coban
Molibden[17,23]. Những kim loại hoạt hoạt hóa đƣợc mang trên chất mang đƣợc
sản xuất đặc biệt của Topsoe. Công thức xúc tác này đã chứng minh là thích hợp
nhất để chuyển hóa các dạng lƣu huỳnh trong khí
1.1.27. 3.1.4 phƣơng trình phản ứng
RSH + H2  H2S + RH
COS + H2  H2S + CO
R1SR2+ 2H2  H2S + R1H + R2H
R1SSR2 + 3H2  2H2S + R1H + R2H
Thiophenes + 4H2  H2S + Hydrocarbons
Các phản ứng khác

CO2 + H2  CO+H2O
RCl +H2  HCL + RH


Trong đó R là gốc hydrocacbon.
Bên cạnh hydro hoá các hợp chất lƣu huỳnh nói trên, xúc tác cũng hydro hoá olefin
thành hydrocacbon no, và các hợp chất hữu cơ chứa nitơ chuyển hoá thành NH
3
và
hydrocacbon no. Khí hydro tham gia hydrohoá đƣợc tuần hoàn từ công đoạn sau
1.1.28. 3.1.5 Tính chất lý hóa chất xúc tác
Xúc tác
TK-250
Thành phần
MoO-CoO3
Thành phần hoạt hóa
Co-Mo
Diện tích bề mặt riêng
477
Đƣờng kính mao quản
40-70
Hình dạng
Ring
Kích thƣớc
4,8x2,4
Chất mang
Al2O3
Thể tích ,m3
16,8

Bảng 3.1 Đặc tính lý hóa chất xúc tác TK-250




Hình 3.2 : Phổ XRD của mẫu xúc tác Co-Mo /Al2O3
Xúc tác
Công nghiệp
Nhiệt độ( C)

Độ chuyển hoá (%)
Vận tốc phản ứng (

mol/g/s)

340
20
250,12
320
14
172,21
300
9
107,88

Bảng 3.2: Phản ứng khử lƣu huỳnh các thiophen với xúc tác công nghiệp
Xúc tác TK-250 có thành phần chính là Co-Mo/Al2O3
Kết quả phân tích cấu trúc cho thấy mẫu xúc tác Co-Mo/Al2O3 có diện tích bề mặt
riêng (BET) là 477 m2/g[6] tƣơng tự với diện tích bề mặt riêng (BET) của chất
mang Al2O3 (480 m2/g ) Với hàm lƣợng pha hoạt tính là[23]: 14% MoO3, 3%

CoO thì xúc tác là tƣơng đối tốt . Phổ XRD của mẫu xúc tác Co-Mo /Al2O3 cho
thấy các oxit MoO3 và CoO đƣợc phân bố đồng đều trên chất mang nhôm oxit, cấu
trúc xốp của chất mang hầu nhƣ không bị thay đổi và hàm lƣợng pha hoạt tính đạt
yêu cầu.Tốc độ chuyển hóa và vận tốc phản ứng khi có mặt xúc tác tăng dần theo
nhiệt độ . Độ chuyển hoá và vận tốc phản ứng đƣợc trình bày trong bảng 4.2 xúc tác
có độ chuyển hóa tốt nhất đạt tại nhiệt độ là 340 vận tốc phản ứng đạt đƣợc cũng là
cao nhất
Xúc tác dạng ―Ring‖ có dung sai lớn chống lại sự tăng tổn thất áp suất gây ra bởi
thành phần rắn trong khí đầu vào.