I. Tổng quan về nguồn naphtha và công nghệ cracking tại Việt Nam
Luận văn tập trung vào nghiên cứu chế tạo xúc tác cho phản ứng cracking naphtha tại Việt Nam, nhằm giải quyết vấn đề thiếu hụt nguồn cung xăng trong nước. Naphtha là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp hóa dầu, nhưng việc sử dụng hiệu quả nguồn naphtha nội địa vẫn còn hạn chế. Luận văn đề xuất các công nghệ như reforming, isomer hóa, và cracking để nâng cao chỉ số octan (RON) của naphtha, đặc biệt là phân đoạn nặng (C9+). Công nghệ cracking kết hợp reforming được xem là hướng đi tiềm năng, giúp tăng RON và cải thiện chất lượng xăng thương phẩm.
1.1. Thị trường nhiên liệu và nhu cầu naphtha tại Việt Nam
Thị trường nhiên liệu Việt Nam đang đối mặt với sự thiếu hụt nguồn cung xăng và diesel. Mặc dù nhà máy lọc dầu Dung Quất đã giảm bớt sự phụ thuộc vào nhập khẩu, nhu cầu nhiên liệu vẫn tăng trưởng mạnh. Dự báo đến năm 2035, nhu cầu sản phẩm lọc dầu sẽ đạt 1,1 triệu thùng/ngày. Naphtha từ các mỏ khí như Rồng Đôi, Lan Tây, và Hải Thạch là nguồn nguyên liệu tiềm năng, nhưng cần được xử lý để tăng RON và phối trộn vào xăng thương phẩm.
1.2. Công nghệ cracking và ứng dụng xúc tác
Công nghệ cracking là một trong những phương pháp hiệu quả để chuyển hóa naphtha nặng thành các phân đoạn nhẹ hơn, có RON cao. Luận văn tập trung vào việc chế tạo xúc tác ZSM-5 với tỷ lệ Si/Al là 100, biến tính bằng các kim loại như Ni, Co, Fe, và Zn. Kết quả nghiên cứu cho thấy xúc tác biến tính bằng Fe đạt hiệu quả cao nhất, với độ chuyển hóa C9+ lên đến 39,5% và RON đạt 84,2.
II. Nghiên cứu chế tạo và biến tính xúc tác ZSM 5
Luận văn trình bày quy trình tổng hợp xúc tác ZSM-5 và các phương pháp biến tính để tối ưu hóa hiệu suất phản ứng cracking naphtha. Xúc tác ZSM-5 được tổng hợp với tỷ lệ Si/Al là 100, sau đó biến tính bằng các kim loại như Ni, Co, Fe, và Zn. Kết quả cho thấy xúc tác biến tính bằng Fe đạt hiệu suất cao nhất, với độ chuyển hóa C9+ lên đến 39,5% và RON đạt 84,2. Nồng độ Fe tối ưu được xác định là 0,3% khối lượng.
2.1. Tổng hợp xúc tác ZSM 5
Quy trình tổng hợp xúc tác ZSM-5 bao gồm các bước: chuẩn bị nguyên liệu, tổng hợp xúc tác, và hoạt hóa. Xúc tác được tổng hợp với tỷ lệ Si/Al là 100, đảm bảo tính chất hóa lý phù hợp cho phản ứng cracking. Các phương pháp phân tích như hấp phụ nitơ lỏng, huỳnh quang tia X (XRF), và nhiễu xạ tia X (XRD) được sử dụng để đánh giá tính chất của xúc tác.
2.2. Biến tính xúc tác bằng kim loại
Xúc tác ZSM-5 được biến tính bằng các kim loại như Ni, Co, Fe, và Zn để cải thiện hiệu suất phản ứng cracking. Kết quả nghiên cứu cho thấy xúc tác biến tính bằng Fe đạt hiệu quả cao nhất, với độ chuyển hóa C9+ lên đến 39,5% và RON đạt 84,2. Nồng độ Fe tối ưu được xác định là 0,3% khối lượng, giúp tăng cường hoạt tính và độ bền của xúc tác.
III. Tối ưu hóa quá trình cracking naphtha
Luận văn nghiên cứu các thông số vận hành tối ưu cho phản ứng cracking naphtha, bao gồm nhiệt độ, tỷ lệ xúc tác/dầu (C/O), và thành phần nguyên liệu. Kết quả cho thấy phản ứng đạt hiệu quả cao nhất ở nhiệt độ 380°C và tỷ lệ C/O là 2,5. Ngoài ra, việc sử dụng chất kết dính cao lanh với hàm lượng 10% khối lượng giúp tạo viên xúc tác có độ bền hoạt tính và cơ học cao.
3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và tỷ lệ C O
Nhiệt độ và tỷ lệ xúc tác/dầu (C/O) là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng cracking. Kết quả nghiên cứu cho thấy phản ứng đạt hiệu quả cao nhất ở nhiệt độ 380°C và tỷ lệ C/O là 2,5. Điều kiện này giúp tối đa hóa độ chuyển hóa C9+ và tăng RON của sản phẩm lỏng.
3.2. Chế tạo xúc tác dạng viên
Luận văn cũng nghiên cứu quy trình tạo viên xúc tác, sử dụng chất kết dính cao lanh với hàm lượng 10% khối lượng. Kết quả cho thấy xúc tác dạng viên có độ bền hoạt tính và cơ học cao, phù hợp cho ứng dụng công nghiệp. Việc tạo viên xúc tác giúp tăng cường hiệu quả và độ bền của quá trình cracking naphtha.
IV. Giá trị và ứng dụng thực tiễn của luận văn
Luận văn đóng góp quan trọng vào việc nghiên cứu chế tạo xúc tác cho phản ứng cracking naphtha tại Việt Nam. Kết quả nghiên cứu không chỉ giúp tối ưu hóa quá trình cracking mà còn mở ra hướng đi mới trong việc sử dụng hiệu quả nguồn naphtha nội địa. Việc chủ động sản xuất xúc tác ZSM-5 biến tính có ý nghĩa lớn trong việc giảm phụ thuộc vào nhập khẩu và nâng cao chất lượng xăng thương phẩm.
4.1. Ứng dụng trong công nghiệp hóa dầu
Kết quả nghiên cứu của luận văn có thể ứng dụng trong các nhà máy chế biến condensat và lọc hóa dầu tại Việt Nam. Việc sử dụng xúc tác ZSM-5 biến tính giúp tăng hiệu suất và chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước.
4.2. Tiềm năng phát triển và hướng nghiên cứu tiếp theo
Luận văn mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo trong việc tối ưu hóa công nghệ cracking và reforming để nâng cao chất lượng naphtha. Ngoài ra, việc nghiên cứu các loại xúc tác mới và phương pháp biến tính tiên tiến cũng là hướng đi tiềm năng trong tương lai.
