Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu khôi phục xúc tác FCC thải, sử dụng cho quá trình cracking dầu nhờn thải thu nhiên liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Quang Hưng NGHIÊN CỨU KHÔI PHỤC XÚC TÁC FCC THẢI, SỬ DỤNG CHO QUÁ TRÌNH CRACKING DẦU NHỜN THẢI THU NHIÊN LIỆU Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 62520301 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – 2015 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. GS. TS. ĐINH THỊ NGỌ 2. PGS. TS. VŨ THỊ THU HÀ Phản biện 1: PGS.TS. Phùng Tiến Đạt Phản biện 2: PGS.TS. Trần Thị Như Mai Phản biện 3: PGS.TS. Phạm Thế Trinh Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ……… Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam GIỚI THIỆU 1. Tính cấp thiết của đề tài Theo thông tin từ nhà máy lọc dầu Dung Quất, mỗi ngày phân xưởng RFCC thải từ 15 – 25 tấn xúc tác. Trong tương lai, Việt Nam sẽ có thêm các nhà máy lọc dầu đi vào hoạt động thì lượng xúc tác thải sẽ còn tăng lên. Hiện nay, xúc tác FCC thải của nhà máy được xử lý bằng phương pháp đơn giản là chôn lấp. Gần đây, có một số công trình nghiên cứu sử dụng xúc tác FCC thải để làm vật liệu cho giao thông, xây dựng hay làm chất độn vào xi măng, nhưng lượng sử dụng không đáng kể do hiệu quả kinh tế không cao. Một số công trình nghiên cứu sử dụng xúc tác thải làm xúc tác cho các quá trình khác như chuyển hóa cao su phế thải thành nhiên liệu lỏng, cracking cặn dầu thu nhiên liệu, sản xuất nhiên liệu sinh học từ sinh khối, hoặc sử dụng xúc tác FCC thải để cracking dầu nhờn thải sản xuất nhiên liệu. Tuy nhiên, tất cả những nghiên cứu đều chưa đi sâu nghiên cứu bản chất và các phương pháp hiệu quả để biến tính xúc tác FCC thải. Mặt khác, các phương tiện giao thông cơ giới ngày càng được sử dụng nhiều hơn thì nhu cầu sử dụng dầu nhờn ngày càng tăng, do đó, lượng dầu nhờn thải cũng tăng tương ứng. Hiện nay, dầu nhờn thải chủ yếu được tái chế làm dầu nhờn chất lượng thấp, có một số công trình nghiên cứu tái chế dầu nhờn thải làm dầu gốc chất lượng cao, sử dụng dầu nhờn thải để sản xuất nhiên liệu. Tái sử dụng dầu nhờn thải với mục đích làm nhiên liệu không những tiết kiệm đáng kể nguồn nguyên liệu sẵn có mà còn giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường, một vấn đề mà cả thế giới đang quan tâm. Việc nghiên cứu tái sử dụng xúc tác thải và chuyển hóa dầu nhờn thải thành nhiên liệu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn, giúp nâng cao giá trị nguồn xúc tác thải và dầu nhờn thải, giải quyết được vấn đề xử lý chất thải, góp phần bảo vệ môi trường, tạo thêm nguồn nhiên liệu mới từ dầu nhờn thải. 2. Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu Mục tiêu là khôi phục xúc tác FCC thải để sử dụng cho quá trình cracking dầu nhờn thải thu nhiên liệu. 1 Luận án sẽ tập trung vào nghiên cứu các nội dung chính như sau: Tái sinh xúc tác FCC thải nhằm giảm hàm lượng cốc, tăng bề mặt riêng, nâng cao độ axit để sử dụng làm xúc tác cho quá trình cracking; Tổng hợp các vật liệu có tính axit. Biến tính xúc tác FCC thải bằng các vật liệu tổng hợp được. Xử lý dầu nhờn thải để làm nguyên liệu cho quá trình cracking thu nhiên liệu; Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình cracking DNT để tìm điều kiện tối ưu với mục đích thu tối đa nhiên liệu. Đối tượng nghiên cứu: xúc tác FCC thải của nhà máy lọc dầu Dung Quất và dầu nhờn thải của động cơ xe cơ giới. 3. Điểm mới của luận án 1)Tìm được phương pháp khôi phục xúc tác FCC thải từ phân xưởng RFCC của nhà máy lọc dầu Dung Quất; khảo sát và tìm ra 2 hệ xúc tác biến tính tối ưu: hệ xúc tác một (1a) có thành phần là 92% FCC-TS+1% HZSM-5+2% HY+5% K-sil với mục đích thu phân đoạn lỏng nhẹ (xăng và kerosen) lớn nhất, hệ xúc tác hai (2a) có thành phần là 89% FCC-TS +1% HY+ 5% γ-Al2O3+5% K-sil với mục đích thu được tối đa phân đoạn lỏng nặng, trong đó chủ yếu dầu diesel. 2)Đã sử dụng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân rắn 27Al-NMR để nghiên cứu trạng thái tồn tại của tâm nhôm trong cấu trúc zeolit Y và ZSM-5. Kết quả đo phổ NMR của mẫu zeolit Y và zeolit ZSM-5 sau khi nung đã chứng tỏ các zeolit đã tổng hợp chỉ tồn tại tâm Al có số phối trí 4, đây là tâm Al nằm trong khung mạng và cũng chứng tỏ rằng zeolit đã tổng hợp không còn chứa chất tạo cấu trúc. 3)Khảo sát một cách có hệ thống và tìm ra các điều kiện thích hợp để cracking dầu nhờn thải trong pha lỏng, sử dụng 2 hệ xúc tác FCC thải đã biến tính (1a và 2a) nhằm thu tối đa nhiên liệu lỏng. Điều kiện thích hợp cho cả hai hệ xúc tác là: nhiệt độ cracking 450oC, thời gian cracking 45 phút, tốc độ khuấy trộn khối phản 2 ứng 350 vòng/phút và tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu 1/15 (khối lượng). Hiệu suất thu tổng sản phẩm lỏng của hệ 1a là 72,2%, trong đó thu diesel là 47,6%; hiệu suất thu tổng sản phẩm lỏng của hệ 2a là 74,6%, thu diesel lên tới 64,4%. 4. Cấu trúc của luận án Luận án gồm 116 trang, ngoài phần Mở đầu và kết luận, luận án được chia làm 3 chương nội dung chính: Chương 1-Tổng quan lý thuyết (32 trang), Chương 2-Thực nghiệm và các phương pháp nghiên cứu (17 trang) và Chương 3-Kết quả và thảo luận (56 trang). Luận án có 49 bảng, 76 hình và 140 tài liệu tham khảo. Phần Phục lục bao gồm các kết quả đo BET, XRD, TPD-NH3, phân tích bằng khối phổ MS và phân tích chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm có dấu VILAS. NỘI DUNG LUẬN ÁN CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Phần tổng quan tài liệu gồm các mục chính: 1.1. Tổng quan về quá trình cracking xúc tác 1.2. Tổng quan về xúc tác FCC thải 1.3. Các vật liệu có tính axit sử dụng để biến tính xúc tác FCC thải 1.4. Tổng quan về dầu nhờn thải Qua nghiên cứu tổng quan, nhận thấy rằng: Ở Việt Nam hiện đã có một vài công trình nghiên cứu việc tái sử dụng xúc tác FCC thải như nghiên cứu sử dụng xúc tác FCC thải để sản xuất bê tông, gạch, làm phụ gia xi măng. Và nghiên cứu sử dụng xúc tác FCC thải làm xúc tác cho quá trình chuyển hóa cao su trong lốp xe thải, quá trình cracking cặn dầu, cracking dầu nhờn thải, nhiệt phân sinh khối bước đầu cho thấy tiềm năng có thể ứng dụng xúc tác thải cho các quá trình hóa học khác. Tất cả các nghiên cứu đều chưa đi sâu nghiên cứu bản chất và các phương pháp hiệu quả để biến tính xúc tác FCC thải. Đối với nguyên liệu dầu nhờn thải, hiện nay chủ yếu được tái chế để sử dụng làm dầu nhờn chất lượng thấp hoặc làm mỡ bôi trơn. Một số công trình nghiên cứu sử dụng dầu nhờn thải làm nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu. 3 ... - tailieumienphi.vn