Xúc Tác trong quá trình HDS

Bộ môn Công nghệ Hữu cơ – Hóa dầu

Tiểu luận môn học

ĐỘNG HỌC XÚC TÁC
Đề tài: Xúc tác trong quá trình hydro
desulfur hóa

GVHD: PGS.TS. Phạm Thanh Huyền


NHÓM 8

ĐẶNG DANH KHÁNH
NGUYỄN THỊ THÚY NGA
HỒ ĐÌNH HUY


NỘI DUNG

1
2
3

TÌM HIỂU CHUNG QUÁ TRÌNH HDS

XÚC TÁC QUÁ TRÌNH HDS

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG

1

TÌM HIỂU CHUNG QUÁ TRÌNH HDS

Hydro desulfur hóa
(HDS) là quá trình loại
S có mặt trong khí tự
nhiên và các sản
phẩm dầu mỏ bằng
phản ứng với H2 dưới
sự có mặt của xúc tác.


Các hợp chất chứa Lưu huỳnh

Các phân đoạn nhẹ chứa
nhiều các hợp chất lưu
huỳnh dạng mạch hở

Các phân đoạn nặng chứa
nhiều các hợp chất lưu
huỳnh dạng dị vòng


Tại sao cần có quá trình HDS?

Các hợp chất chứa S làm ngộ độc xúc tác

Nhiên liệu chứa S khi đốt tạo ra SOx
Các hợp chất chứa S gây ăn mòn thiết bị

S thu được dùng để sản xuất H2SO4


Giới hạn S trong nhiên liệu tại một số quốc gia


Nhiệt động học của phản ứng HDS


Cơ chế phản ứng HDS


2

XÚC TÁC QUÁ TRÌNH HDS


Thành phần xúc tác
Pha hoạt
động:
CoMoSx
(NiMoSx)

CoMo/-Al2O3
(NiMo/-Al2O3)

Chất trợ xúc
tác: Co (Ni)

Chất mang:

-Al2O3


Thành phần xúc tác


Điều chế xúc tác

Tẩm dd muối
(NH3)6Mo7O24 và
Co(NO3)2 hoặc
Ni(NO3)2 lên chất
mang -Al2O3

Sấy qua đêm ở
110 oC

Nung ở 400500oC
Khoảng 3h

Xúc tác thu được
chứa một oxide
kim loại (MoO3
hay CoO/NiO)
lên chất mang.

Làm nguội tự
nhiên

Hoạt hóa xúc tác

Trong PTN

Trong công
nghiệp

• Xúc tác bị khử và sulfide hóa bằng 3-10%
H2S/H2
• Ở nhiệt độ 350-400oC

• Xúc tác bị khử và sulfide hóa bằng nguyên
liệu lỏng chứa disulfide dimethyl sulfide,
dimethyl disulfide hoặc light mercaptans
• Ở nhiệt độ 260-320oC


Hoạt hóa xúc tác
Cấu trúc xúc tác thu được Co9S8/MoS2/AI2O3 với tâm hoạt tính là
CoMoSx


Nguyên nhân mất hoạt tính

Mài
mòn
cơ học

Ngưng
tụ cốc

Ngộ
độc do
kim
loại

Thiêu
kết


Quá trình
khởi
động và dừng
phản ứng

Biện pháp

Quá trình vận
chuyển, tồn
trữ, đóng gói.

Nguyên
nhân

mất hoạt
Free PPTNguyên
Chart : nhân
ALLPPT.com

Mài

mòn cơ
học

tính

Tuân thủ quy
trình khởi
động, dừng
nhà máy, nạp
xúc tác
Chọn vật liệu chế
tạo xúc tác có
độ bền cơ học
cao


Nguyên nhân mất hoạt tính

Nguyên
nhân
Ngưng tụ
cốc
Biện
pháp

• Ở nhiệt độ cao và áp suất thấp,
các tiền chất dưới các phản ứng
dehydro hóa và trùng hợp tạo
thành các hợp chất đa vòng
(Cốc).

• Cốc ngưng tụ, che tâm hoạt
và bịt các mao quản.
• động
Giảm tốc độ phản ứng các tiền
chất tạo cốc
• Lựa chọn chất mang có mao
quản lớn, độ bền cơ học tốt.
• Lựa chọn điều kiện phản ứng
phù hợp


Nguyên nhân mất hoạt tính
Nguyên
•nhân
Nguyên liệu hoặc thiết bị có

chứa các kim loại : Pb, Fe, As,
P, Na, Ca, Mg đặc biệt là Ni
và V.
Ngộ độc
-> Che phủ và hấp phụ lên
tâm hoạt tính.
do kim

loại

Biện pháp
• Làm sạch nguyên liệu đầu
• Sử dụng chất trợ xúc tác
• Lựa chọn chất mang phù

hợp


Nguyên nhân mất hoạt tính

Ở nhiệt độ cao, xúc tác kết khối,
tạo hạt xúc tác lớn, sập cấu trúc
->
xúcgiảm
tác bề mặt xúc tác

Nguyên
nhân

Thiêu kết
Lựa chọn nhiệt độ tối ưu
Hạn chế hơi nước có trong quá trình

Biện
pháp


Tái sinh xúc tác

 Đốt cháy cốc trên bề mặt xúc tác bằng oxy không khí .
 Ở nhiệt độ 300-500 oC, dùng dòng khí nóng chứa từ 2-15% oxy để
đốt cốc và giữ ở khoảng nhiệt độ trên để tránh tổn hại đến tâm
kim loại Mo, Co..
 Chất xúc tác sau tái sinh ít hơn 2% cốc.
 Phản ứng: CxHy + O2 -> CO2 + H2O + Q

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác


Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác

Ảnh hưởng của hàm lượng S trong nguyên liệu


Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác

Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hoạt tính xúc tác


Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng xúc tác

 Xúc tác Co–Mo–P trong phản ứng HDS để loại
dibenzothiophene
 Co–Mo–P/-Al2O3 với tỉ lệ mol Co/Mo khác nhau được ký hiệu là
HDC-x (với x là tỉ lệ mol của Co/Mo, x=0.20, 0.25, 0.30 và
0.35)
 Hấp phụ vật lý N2
 Nghiên
cứu- đặc
 XRD
Phổtrưng
nhiễu xạ tia X
 Py-FT-IR
 HRTEM - Hiển vi điện tử truyền qua