Buổi thuyết trình về chuyển hóa khí tổng hợp thành gasoline

2. Súng
phun
lửa,bom
xăng
Là dung
môi hòa
tan các
chất
- CN sơn
Thắp
sáng,tạo
nhiệt
(sưởi
ấm) ,đun
nấu.…
Động cơ:
đót
trong,nổ
điêzn,
phản
lực….
Giao
thông
Sinh
hoạt
Quốc
phòng
Công
nghiệp
CUỘC
SỐNG
CON
NGƯỜI
Ứng dụng của Xăng

3. Điều
chế
Thành
phần
Khí
tổng
hợp
Ý chính 1
Ý chính 3
Khí hóa : khí thiên
nhiên,than đá,các
sản phẩm,dầu
mỏ,sinh khối
-Nhiệt độ trên
11000F
- Có O2
Khí tổng
hợp là gì ?
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA KHÍ TỔNG HỢP THÀNH GASOLINE

4. LOGO
Lịch sử quá trình tổng hợp xăng
từ khí tổng hợp
19501923 20061935
(2n+1)H2 + n CO CnH2n+2 + nH2O

5. QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA KHÍ TỔNG HỢP THÀNH GASOLINE
Chuẩn bị
nguyên
liệu
Tổng hợp
khí tổng
hợp thành
xăng dầu
(FTS)
Nâng cấp
sản phẩm
Gồm 4 giai đoạn
Xưởng
sản xuất
khí tổng
hợp

6. QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA KHÍ TỔNG HỢP THÀNH GASOLINE
Chuẩn bị nguyên liệu
- Để bảo đảm cho quá trình tổng hợp sử dụng xúc tác, nguyên liệu cần
được xử lý thô nhằm loại bỏ các hợp chất có khả năng làm ngộ độc xúc
tác như hợp chất của nitơ và lưu huỳnh
Sản xuất khí tổng hợp
Than
biomass
- Dùng CN khí hóa để
thu được hh Co và H2
- - Nhược điểm tốn
nhiều năng lượng,H
thấp
- tỷ lệ H2/Co thấp
Nguyên liệu
Khí tự
nhiên
Nguyên liệu
- Sử dụng CN
reforming hơi nước
 Ưu điểm: -hiệu suất
chuyển hóa cao
- Tỷ lệ H2/Co cao

7. Tổng hợp xăng từ khí tổng hợp
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA KHÍ TỔNG HỢP THÀNH GASOLINE
225-3650c
Áp suất 5-40atm
Parafin ,olefin
,hợp chất chứa
oxi,hidrocacbon
thơm…có số
nguyên tử C từ
1-40
Thuđượcnhiềusảnphẩmkhác
nhau
Cracking,refoming
Sản phẩm
có chất
lượng cao

8. Tạo prafin
• (2n+1) H2 + nCO CnH2n+2 + n H2O
Tạo olefin
• 2n H2 + nCO CnH2n + n H2O
Phản ứng
WGS
• H2O + CO CO2 + H2
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA KHÍ TỔNG HỢP THÀNH GASOLINE
Các phản ứng xảy ra trong quá trình

9. Cơ chế phản ứng tổng hợp
Bước 1: CO hấp phụ lên các tâm hoạt tính của xúc tác, đồng thời dưới tác
động của H2 tạo nên các mắt xích liên kết C1:
Gồm 3 GĐ :Giai đoạn khơi mào giai đoạn phát triển mạch giai
đoạn ngắt mạch.
Bước 2: Các mắt xích liên
kết C1 được nối lại với nhau
thành các gốc hydrocacbon
mạch dài

10. Cơ chế phản ứng tổng hợp
Bước 3: Các gốc tách ra khỏi tâm hoạt tính, kết hợp
với hydro, nước hoặc kết hợp với các gốc khác tạo
thành sản phẩm Việc phân bố các tâm hoạt tính
trên nền chất mang cho phép sự
tiếp xúc giữa khí nguyên liệu với
các tâm hoạt tính, khả năng hấp
phụ của CO lên tâm hoạt tính
càng cao, bề mặt xúc tác với
những tâm hoạt tính được phân
bố hợp lý sẽ giúp hình thành
những mạch cacbon dài hơn, sản
phẩm đa dạng hơn. Đây là lý do
tại sao chúng ta có thể chuyển
hóa được khí tổng hợp thành
những dạng nguyên liệu đang
được sử dụng phổ biến hiện nay,
với hiệu suất tương đối cao.

11. Các chỉ tiêu Xúc tác coban Xúc tác sắt
Giá thành Đắt Rẻ
Tuổi thọ Dài Ngắn(do chịu ảnh hưởng
của quá trình cốc hóa,
phản ứng tạo sắt cacbit)
Độ hoạt động Cao Thấp
Hàm lượng lưu huỳnh cho
phép trong nguyên liệu
<0,1ppm 0,2ppm
Xúc tác cho phản ứng
“water gas shift”
CO + H2O  CO2 + H2
Không xúc tác cho phản
ứng
Có xúc tác cho phản ứng
Tính linh động theo điều
kiện phản ứng
Cao, độ chọn lọc sản
phẩm phụ thuộc nhiều vào
điều kiện áp suất và nhiệt
độ
Thấp, ngay cả ở điều kiện
nhiệt độ cao 613K độ
chọn lọc tạo metan vẫn
thấp
Tỷ lệ H2/CO 2 0,5-2,5
Xúc tác sử dụng trong quá trình

12. Thiết bị phản
ứng
Công
nghệ
LTFT HTFT
to =200-2500C
- Xúc tác : Fe ,Co
- H2/CO = 1,7-
2,15
- Reforming khí
thiên nhiên
- Ưu tiên : sp
Diezen
- to=300-
330oC
- -xúc tác : Fe
- H2/CO < 2
- Khí hóa than
và biomass
- Ưu tiên :sp
xăng
Thiết bị
phản ứng
dạng tầng
sôi tuần
hoàn xúc
tác
Thiết bị
phản ứng
dạng tầng
sôi cải
tiến
Thiết bị
phản ứng
tầng cố
định
Thiết bị
phản ứng
dạng
huyền
phù

13. Thiết bị phản ứng dạng tầng sôi tuần hoàn xúc tác
Bước 1: Hấp phụ chất
khí nguyên liệu lên bề
mặt xúc tác.
Bước 2: Phản ứng hóa
học xảy ra trên các
tâm hoạt tính.
Bước 3: Nhả hấp phụ
sản phẩm khỏi bề mặt
xúc tác, sản phẩm
dạng hơi cùng với
nguyên liệu đi ra khỏi
thiết bị phản ứng

14. Thiết bị phản ứng dạng tầng sôi cải tiến

15. Thiết bị phản ứng tầng cố định Bước 1: Khí nguyên liệu được chuyển qua
dung môi dưới dạng các bóng khí.
Bước 2: Khí nguyên liệu tiếp xúc với pha
xúc tác rắn thông qua lớp màng bóng khí (
sự tiếp xúc hiệu quả với tốc độ dòng khí
chuyển qua phù hợp).
Bước 3: Khí nguyên liệu khuếch tán lên bề
mặt thông qua hệ thống mao quản của xúc
tác rắn.
Bước 4: Xúc tác rắn hấp phụ khí nguyên
liệu.
Bước 5: Phản ứng hóa học xảy ra trên các
tâm hoạt tính của xúc tác ( bao gồm các
bước khơi mào, phát triển mạch, và ngắt
mạch cacbon ).
Bước 6: Nhả hấp phụ sản phẩm của quá
trình chuyển hóa trên tâm hoạt tính.
Bước 7: Qua hệ thống mao quản của xúc
tác, các sản phẩm được khuếch tán ra
ngoài.
Bước 8: Sản phẩm được hòa tan vào dung
môi lỏng

16. Thiết bị phản ứng dạng huyền phù

17. Loại thiết bị Ưu điểm Nhược điểm
Thiết bị xúc
tác cố định
+ Hoạt động đơn giản
+ Có thể sử dụng trong
khoảng nhiệt độ rộng
+ Dễ dàng tách sản phẩm từ
xúc tác
+ Dòng ổn định
+ Truyền nhiệt kém
+ Khó khăn trong việc cung cấp chất
phản ứng vào trong lớp xúc tác.
+ Độ giảm áp cao
+ Khó khăn và tốn chi phí cho thiết
kế và thay thế xúc tác
+ Xúc tác có thể mất hoạt tính do
cacbon lắng đọng .
Thiết bị xúc
tác tầng sôi
+Dễ thay thế xúc tác
+Hiệu ứng nhiệt cao hơn
thiết bị xúc tác cố định
+Hoạt động đẳng nhiệt
+ Truyền nhiệt kém
+ Khó khăn trong việc cung cấp chất
phản ứng vào trong lớp xúc tác
+ Độ giảm áp cao
+ Khó khăn và tốn chi phí cho thiết
kế và thay thế xúc tác
+ Xúc tác có thể mất hoạt tính do
cacbon lắng đọng
Thiết bị
huyền phù
+ Pha huyền phù trộn đều
với xu hướng tới làm việc
đẳng nhiệt .
+ Giảm áp suất hợp lý
+ Phân phối tốt chất phản
ứng bên trong thiết bị
+ Kiểm soát tốt sự phân
phối hydrocacbon tại độ
chuyển hoá tương đối cao
+ Khó tách sản phẩm sáp ra khỏi xúc
tác
+ Bọt hình thành bên trong lò
+ Xúc tác tiêu hao, lắng đọng hoặc
tích tụ
+ Nếu chất phản ứng có chứa chất
độc có thể ảnh hướng xấu và gây mất
hoạt xúc tác