XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING HƠI NƯỚC SƠ CẤP GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền SVTH : Nguyễn Tuấn Anh Ngô Anh Bình Nguyễn Quỳnh Trang Vương Thị Thúy MỤC LỤC I Sơ lược trình reforming nước sơ cấp II Xúc tác điều chế xúc tác III Nguyên nhân hoạt tính IV Biện pháp khắc phục tái sinh xúc tác V Kết luận I Sơ lược trình reforming nước sơ cấp Khí tự nhiên ( naphta) Reforming nước thứ cấp • • • Desunfua hóa Chuyển hóa CO Reforming nước sơ cấp Tách CO2 Mục đích : sản xuất H2 khí tổng hợp Nguyên liệu : khí tự nhiên & naphta Phản ứng : CnH2n+2 + H2O CO + 3H2 CO + H 2O CO2 + H2 H2 II.1 Xúc tác - Giảm EA, tăng tốc độ phản ứng - Tăng độ chuyển hóa - Tăng độ chọn lọc Xúc tác % mNi/chất mang Dạng hạt ,kích thước Mật độ lớn Nhiệt độ SC – G56A 15%Ni/CaAl2O4 Vòng 19/9x19mm 1,20 870 - 1426 TOPSE RKS-2 15% Ni/MgAl2O4 Bảng lỗ 10% Ni/CaAl2O4 11-14x15, lỗ có rãnh 1,04 < 1260 18% Ni/CaAl2O4 11-19x15-20, lỗ có rãnh 0,99 CH2-* + H2 CH2-* + H2O -> CO-* + 2H2 CO-* -> CO + * CH4 + H2O -> CO + 3H2 H2O + * -> O-* + H2 CO + O-* -> CO2 + * H2O + CO -> CO2 + H2 II.3 Cơ chế xúc tác II.3 Cơ chế xúc tác H2O + Support -> H2O-support (61) H2O-support + * -> O-* +H2 (62) H2O + * -> O-* + H2 (63) III.1.1 Lắng đọng C tạo cốc III.1.2 Ngộ độc S   Các hợp chất chứa S có mặt thành phần nguyên liệu với hàm lượng 25 – 10000 ppm (gas – residue) S chất độc nghiêm trọng phản ứng SR: H2S + Nisurface ⇨ S-Nisurface + H2  Quá trình ngộ độc KTN, xúc tác hoàn nguyên III.1.2 Ngộ độc S  Về chế, chất độc hấp phụ hóa học lên tâm hoạt động: - Tạo liên kết bền với xúc tác Bao vây , che phủ tâm hoạt động Đẩy chất phản ứng khỏi tâm hoạt động  Bản chất: - Các tinh thể kim loại tích tụ với làm giảm diện tích pha hoạt động giảm hoạt tính xúc tác - Quá trình không thuận nghịch, hoàn nguyên xúc tác  Nguyên nhân: - Nhiệt độ phản ứng cao (>0.5Tm) - Sự có mặt nước thời gian dài (Tạo nhóm OH bề mặt) - Thành phần pha chứa nhiều O2 III.2 Biện pháp khắc phục tái sinh xúc tác  Ngăn ngừa trình hình thành soft coke: - Gia nhiệt nguyên liệu đầu - Tăng tỉ lệ H2O/C - Tăng độ phân tán tâm axit - Thêm chất trợ xúc tác (MgO, CaO, K…) III.2 Biện pháp khắc phục tái sinh xúc tác  Ngăn ngừa trình hình thành hard coke: - Giảm thiểu hình thành gốc tự - Hạn chế vùng chết thiết bị phản ứng - Hạ nhiệt độ - Bề mặt thiết bị phản ứng nhẵn, trơ, bền III.2 Biện pháp khắc phục tái sinh xúc tác  Quá trình ngộ độc S: - Giảm hàm lượng S xuống 30 – 50 ppb trình HDS  Quá trình thiêu kết xúc tác: - Thêm trợ xúc tác chống thiêu kết Vd: Re… - Duy trì nhiệt độ phản ứng < 0.33Tm III.2 Biện pháp khắc phục tái sinh xúc tác  Quá trình lắng đọng C tạo coke: - Xúc tác tái sinh trình khí hóa 400-500 oC - Tỉ lệ H2O/H2 = - Một lượng nhỏ O2 (không khí) giúp hỗ trợ trình đốt cốc V KẾT LUẬN Xúc tác Ni chất mang sử dụng làm xúc tác cho trình reforming nước sơ cấp Phản ứng thực ống, xúc tác đệm chặt vào ống Điều chế xúc tác cách trộn chất mang khử từ oxit kim loại IV KẾT LUẬN Đặc trưng xúc tác Nguyên nhân hoạt tính : tạo cốc, ngộ độc S, thiêu kết Phương pháp tái sinh : Tài liệu tham khảo • • Động học xúc tác – GS.TS Đào Văn Tường • • • On the catalytic aspects of steam-methane reforming – P van Beurden (2004) Công nghệ tổng hợp hữu hóa dầu – PGS.TS Phạm Thanh Huyền, PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Fundamentals of industrial catalysis processes – Calvin H Bartholomew Handbook of Heterogeneous Catalysis [...]... CHẾ XÚC TÁC Đặc trưng của xúc tác • - Yêu cầu xúc tác: Diện tích bề mặt Ni lớn Có lỗ xốp Có độ bền cơ Hình dạng hình học phù hợp Khả năng chịu nhiệt Đặc trưng của xúc tác Đặc trưng của xúc tác Đặc trưng của xúc tác Đặc trưng của xúc tác Hình dạng xúc tác có lỗ xốp Đặc trưng của xúc tác Kết quả định lượng cho các lò phản ứng sử dụng 5 dạng hình học của xúc tác Đặc trưng của xúc tác Bảng phân tích cho. ..ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC Ni/MgAl2O3 ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC 1 Phương pháp khử các oxit kim loại Tác nhân khử: H2 ở nhiệt độ cao  Kim loại thu được có hoạt tính mạnh, dễ bị oxi hóa nên phải dùng khí N2 ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC 2 Phương pháp điện hóa Kim loại được tạo ra nhờ quá trình điện phân muối ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC 3 Phương pháp đồng kết tủa II.2 Điều chế xúc tác Ni/MgO MgO Hỗn hợp dd Ni(NO3)2,... mạch Tác hại:  Bịt kín các mao quản  Phá vỡ cấu trúc của xúc tác III.1.1 Lắng đọng C và tạo cốc Carbon dạng lớp (gum): - RH phân hủy tạo thành Cgr Cgr kết hợp thành màng mỏng trên bề mặt xúc tác Tác hại: - Che phủ bề mặt xúc tác Gây mất hoạt tính xúc tác III.1.1 Lắng đọng C và tạo cốc Carbon dạng coke: - Tạo thành từ phản ứng trùng hợp gốc của RH không no (alkenes, AR) và ngưng tụ - Bọc hạt xúc tác. .. Ni/CaAl2O4 11-19x15-20, 4-hole quadrulobe Đặc trưng của xúc tác Đặc trưng của xúc tác Đặc trưng của xúc tác Đặc trưng của xúc tác III.1 Nguyên nhân mất hoạt tính 1 Lắng đọng C và tạo cốc 2 Ngộ độc xúc tác do lưu huỳnh 3 Thiêu kết xúc tác III.1.1 Lắng đọng C và tạo cốc III.1.1 Lắng đọng C và tạo cốc Trên bề mặt xúc tác, carbon có thể hình thành thông qua ba dạng: - Carbon dạng sợi (whisker-like carbon) - Carbon... CHẾ XÚC TÁC 4 Phương pháp trộn cơ học Có hai cách : • • Phương pháp ướt: trộn huyền phù các loại cáu tử lại với nhau, kết tủa tạo được đem lọc, sấy và định hình  Phương pháp này độ phân tán không cao, tương tác giữa chất mang và pha hoạt động không cao Phương pháp khô: ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC 5 Ngoài ra còn có các biện pháp khác • • • • Phương pháp tổng hợp sol-gel Phương pháp trao đổi ion Phương pháp bay hơi. .. trưng của xúc tác b Composition(wt%) Catalyst c Particle form/size mm SC G56A 15%Ni/CaAl2O4 Ring, 19/9x19mm Topsoe RKS-2 15% Ni/MgAl2O4 7-hole table, pellet 10% Ni/CaAl2O4 11-14x15-19, 4-hole JM Katalco 54-8 e Bulk density Operating temp 3 g/cm o ( C) 1.20 870-1426 1.04