Tải bản đầy đủ

Tài liệu Đề tài: Thiết kế phân xưởng cracking xúc tác năng suất 3.000.000 tấn/ năm ppt

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI
Thiết kế phân xưởng cracking xúc tác năng suất
3.000.000 tấn/ năm
SVTH: NGUYỄN ĐỨC THỊNH
1
Lời mở đầu
Trên thế giới, tại bất kỳ một quốc gia nào xăng dầu được coi là hàng hoá đặc
biệt quan trọng, là máu huyết của nền kinh tế quốc dân và quốc phòng
Ngày nay trong bối cảnh Việt Nam đang không ngừng phát đổi mới và
vươn lên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, với các máy
móc , thiết bị và công nghệ mới. Vai trò của xăng dầu ngày càng được quan
tâm đặc biệt hơn.
Để đáp ứng kịp thời khối lượng xăng tiêu thụ ngày càng lớn ,người ta đã đưa
ra phương pháp cracking xúc tác vào công nghiệp chế biến dầu mỏ,vì do quá
trình chưng cất khí quyển, chưng cất chân không hay cracking nhiệt, khối
lượng xăng thu được vẫn không đáp ứng kịp thời được nhu cầu của thị
trường.
Để thoả mãn nhu cầu nhiên liệu ngày một tăng. Nghành công nghiệp chế
biến dầu mỏ đã ra sức cải tiến, hoàn thiện quy trình công nghệ , đồng thời áp
dụng những phương pháp chế biến sâu trong dây chuyền sản xuất nhằm

chuyển hoá dầu thô tới mức tối ưu thành nhiên liệu và những sản phẩm quan
trọng khác. Một trong những phương pháp hiện đại được áp dụng rộng rãi
trong các nhà máy chế biến dầu hiện này trên thế giới là quá trình cracking
xúc tác.
Với bản đồ án tốt nghiệp thiết kế phân xưởng cracking xúc tác năng suất
3.000.000 tấn năm mà em được giao.Em hy vọng rằng mình sẽ bổ xung thêm
được kiến thức để góp phần nhỏ bé vào công cuộc đổi mới đất nước.
Em xin chân thành cảm ơn TS. Lê Văn Hiếu đã tận tình giúp đỡ em trong
thời gian qua để em có thể hoàn thành được bản đồ án này.
2
CHƯƠNG I
Tổng quan lý thuyết
I.Giới thiệu chung về quá trình cracking xúc tác.
I.1.Sơ lược về lịch sử phát triển của qúa trình cracking xúc tác[1,106]
Qúa trình cracking xúc tác đã được nghiên cứu từ cuối thế kỷ XIX, nhưng
mãi đến năm 1923, một kỹ sư người Pháp tên là Houdry mới đề nghị đưa qúa
trình vào áp dụng trong công nghiệp. Đến năm 1936, nhà máy cracking xúc
tác đầu tiên được xây dựng ở Mỹ, của công ty Houdry Process corporation.
Ban đầu còn tồn tại nhiều nhược điểm như là hoạt động gián đoạn và rất phức
tạp cho vận hành, nhất là khi chuyển giao giữa hai chu kỳ phản ứng và tái
sinh xúc tác trong cùng một thiết bị.Cho đến nay, sau hơn 60 năm phát triển,
quá trình này ngày càng được cải tiến và hoàn thiện, nhằm mục đích nhận
nhiều xăng hơn với chất lượng xăng ngày càng cao từ nguyên liệu có chất
lượng ngày càng kém hơn (từ những phần cặn nặng hơn).
Quá trình cracking đã được nghiên cứu từ lâu nhưng giai đoạn đầu chỉ là
các quá trình biến đổi dưới tác dụng đơn thuần của nhiệt độ và áp suất (quá
trình cracking nhiệt) với hiệu suất và chất lượng thấp,tiến hành ở điều kiện
khắc nghiệt,tại nhiệt độ cao và áp suất cao tuy nhiên nó cũng có những ưu
điểm là có thể chế biến các phần cặn rất nặng của dầu mỏ mà cracking xúc tác
không thực hiện được.
Để nâng cao hiệu suất,chất lượng,cho phép tiến hành quá trình ở những điều
kiện mềm mại hơn (nhiệt độ thấp hơn, áp suất thấp hơn) người ta đã đưa vào
quá trình những chất mà có khả năng làm giảm năng lượng hoạt hoá,tăng tốc
độ phản ứng, tăng tính chất chọn lọc( hướng phản ứng theo hướng cần thiết)
và nó không bị biến đổi trong quá trình phản ứng đó là chất xúc tác và quá
trình được gọi là quá trình cracking xúc tác.Cho đến nay,quá trình này đã
ngày càng được cài tiến, hoàn thiện về mọi mặt ( công nghệ, xúc tác, thiết
bị ) cho phù hợp hơn.
3
I.2. Mục đích của quá trình cracking xúc tác.[1,106]


Mục đích của quá trình cracking xúc tác là nhận các cấu tử có trị số octan
cao cho xăng ôtô hay xăng máy bay từ nguyên liệu là phần cất nặng hơn, chủ
yếu là phần cất nặng hơn từ các quá trình chưng cất trực tiếp AD
(Atmotpheric Distillation) và VD (Vacuum Distillation) của dầu thô. Đồng
thời ngoài mục đích nhận xăng người ta còn nhận được cả nguyên liệu có chất
lượng cao cho công nghệ tổng hợp hoá dầu và hoá học. Ngoài ra còn thu thêm
một số sản phẩm phụ khác như gasoil nhẹ , gasoil nặng, khí chủ yếu là các
phần tử có nhánh đó là các cấu tử quý cho tổng hợp hoá dầu.
I.3.Vai trò của quá trình cracking xúc tác so với các quá trình lọc dầu
khác và các điều kiện công nghệ của quá trình.[1,107]
Quá trình cracking xúc tác là quá trình không thể thiếu được trong bất kỳ
một nhà máy chế biến dầu nào trên thế giới, vì quá trình này là một trong các
quá trình chính sản xuất xăng có trị số octan cao.Xăng thu được từ qúa trình
này được dùng để phối trộn với các loại xăng khác để tạo ra các mác xăng
khác nhau. Khối lượng xăng thu từ quá trình chiếm tỷ lệ rất lớn khoảng 70-
80% so với tổng lượng xăng thu từ các quá trình chế biến khác.
Lượng dầu mỏ được chế biến bằng cracking xúc tác chiếm tương đối lớn.Ví
dụ vào năm 1965, lượng dầu mỏ thế giới chế biến được 1.500 tấn/ngày thì
trong đó cracking xúc tác chiếm 800 tấn ( tương ứng 53%).
Quá trình cracking xúc tác được tiến hành ở điều kiện công nghệ là :
Nhiệt độ : 470
0
C – 550
0
C
Ap suất trong vùng lắng của lò phản ứng : 0,27 Mpa
Tốc độ không gian thể tích : 1 – 120 m
3
/m
3
. h
(tùy thuộc vào dây truyền công nghệ)
Tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu : 4 – 9/1
Bội số tuần hoàn nguyên liệu : Có thể cần hoặc không tuỳ thuộc mức
độ biến đổi:
Nếu mức độ biến đổi thấp hơn 60% lượng tuần hoàn có thể tối đa là
30%
4
Khi mức độ chuyển hoá cao trên 70% thì phải giảm lượng tuần hoàn
thậm chí không cần tuần hoàn.
Xúc tác cho quá trình cracking thường dùng là xúc tác zeolit mang
tính axít.
Sản phẩm của quá trình là một hỗn hợp phức tạp của hydrocacbon các
loại khác nhau , chủ yếu là hydrocacbon có số cacbon từ 3 trở lên, với cấu trúc
nhánh.
II.Bản chất hoá học của quá trình cracking xúc tác và cơ chế của phản
ứng.
II.1.Bản chất hoá học của quá trình cracking xúc tác. [2,97]
Cracking là quá trình bẻ gẫy mạch cacbon – cacbon (của hydrocacbon) của
những phân tử có kích thước lớn ( có trọng lượng phân tử lớn) thành những
phân tử có kích thước nhỏ hơn( có trọng lượng phân tử nhỏ hơn ).Trong công
nghệ dầu mỏ, quá trình này được ứng dụng để biến đổi các phân đoạn nặng
thành các sản phẩm nhẹ, tương ứng với khoảng sôi của các sản phẩm trắng
như xăng, kerosen, diezen.Quá trình này có thể thực hiện dưới tác dụng của
nhiệt độ (cracking nhiệt) và xúc tác( cracking xúc tác)
II.2. Cơ chế phản ứng cracking xúc tác.[3,84]
Hiện nay vẫn chưa có sự nhất trí hoàn toàn trong việc giải thích bản chất, cơ
chế của các phản ứng cracking xúc tác nên còn nhiều ý kiến trong việc giải
thích cơ chế xúc tác trong quá trình cracking. Tuy vậy, phổ biến nhất vẫn là
cách giải thích các phản ứng theo cơ chế ion cacboni. Cơ sở của lý thuyết này
dựa vào các tâm hoạt tính là các ion cacboni. Chúng được tạo ra khi các phân
tử hydrocacbon của nguyên liệu tác dụng với tâm hoạt tính acid của xúc tác
loại Bronsted (H
+
) hay Lewis (L).
Theo cơ chế này các phản ứng cracking xúc tác diễn ra theo ba giai đoạn sau:
Giai đoạn 1 : Giai đoạn tạo ion cacboni.
Giai đoạn 2 : Các phản ứng của ion cacboni (giai đoạn biến đổi ion cacboni
tạo thành các sản phẩm trung gian ).
5
Giai đoạn 3 : Giai đoạn dừng phản ứng.
II.2.1.Giai đoạn tạo thành ion cacboni.
Ion cacboni tạo ra do sự tác dụng của olefin, hydrocacbon parafin,
hydrocacbon naphten , hydrocacbon thơm với tâm axít của xúc tác.
 Từ olefin
Ion cacboni tạo ra do sự tác dụng của olefin với tâm axít Bronsted của xúc
tác.
Ion cacboni tạo thành do sự tác dụng của olefin với tâm axit Lewis của xúc
tác:
hoặc là
C
n
H
2n
+ H
+
C
n
H
2n+1
Trong nguyên liệu ban đầu thường không có hydrocacbon olefin, nhưng
olefin có thể tạo ra do sự phân huỷ các hydrocacbon parafin có phân tử lượng
lớn. Các olefin tạo thành đó lập tức tác dụng với tâm axit rồi tạo ra ion
cacboni.
Ion cacboni tạo thành trong các phản ứng tuân theo quy tắc nhất định. Như
khi olefin tác dụng với H
+
(xt) thì xác suất tạo alkyl bậc hai lớn hơn alkyl bậc
một.
Khi olefin có liên kết đôi ở cacbon bậc 3 thì ion cacboni bậc 3 dễ tạo thành
hơn ở cacbon bậc hai.
6
+
H
+
(xt)
+
R
1
CH C R
2
+
(xt)
H
R
1
CH C R
2
H H
+
RH
+
R
+
H Al O Si
O
O
olefin
Al O Si
O
O
CH
3
CH
2
CH CH
2
+
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
+
dÔ t¹o thµnh h¬nCH
3
CH
2
CH CH
2
H
+
(xt)
+
dÔ t¹o thµnh h¬n
H
+
(xt)
+
CH
3
CH C CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
C CH
3
+
CH
3
CH
3
CH CH CH
3
+
 Từ hydrocacbon parafin:
Ion cacboni có thể được tạo thành do sự tác dụng của parafin với tâm axít
Bronsted của xúc tác:
Ion cacboni cũng có thể được tạo ra do sự tác dụng của parafin với tâm axit
Lewis:
hoặc là:
C
n
H
2n+1
+ H
2
C
n
H
2n+2
+ H
+
C
n
H
2n+3
C
m
H
2m+1
+ C
n

m
H
2(n

m)+2
C
n
H
2n+2
+ L C
n
H
2n+1
+ LH
 Từ hydrocacbon naphten:
Khi hydrocacbon naphten tác dụng với tâm axit của xúc tác hay các ion
cacboni khác sẽ tạo ra các ion cacboni mới tương tự như quá trình xảy ra với
parafin.
 Từ hydrocacbon thơm người ta quan sát thấy sự kết hợp trực tiếp của H
+

vào nhân thơm:
Các hydrocacbon thơm có mạch bên đủ dài thì sự tạo thành ion cacboni
cũng giống như trường hợp parafin.
Thời gian sống của các ion cacboni được tạo ra dao động từ phần triệu giây
đến hàng phút. Các ion cacboni này tạo ra nằm trong lớp các phần tử hấp phụ,
7
+
H
+
R
1
CH
2
CH
2
R
2
(xt)
+
R
1
CH
2
CH R
2
H
2
+
+
XT
+
+
+
+
RH
+
R
+
H Al O Si
O
O
+
Al O Si
O
O
H
+
CH
2
CH
3
+
CH
2
CH
3
H
+
chúng là những hợp chất trung gian rất hoạt động đối với nhiều phản ứng xảy
ra khi cracking.
II.2.2 Giai đoạn biến đổi ion cacboni.[3,86]
Giai đoạn biến đổi ion cacboni tạo thành sản phẩm trung gian. Ion cacboni
có thể biến đổi theo các phản ứng sau:
 Phản ứng đồng phân hoá: chuyển rời ion hydro(H
+
) ,nhóm metyl (CH
3
)
tạo cấu trúc nhánh.
R− C− C− C− C
+
C− C
+
− C− C− R
Sự chuyển dời ion cacboni xác định được bởi độ ổn định của các ion đó. Theo
nguyên tắc:
Độ ổn định ion cacboni theo bậc giảm dần như sau :
C
3
+

bậc 3 > C
3
+
bậc 2 > > C
3
+
bậc 1
Độ bền của ion cacboni sẽ quyết định mức độ tham gia các phản ứng tiếp
theo của chúng. Vì các ion cacboni bậc 3 có độ bền cao nhất nên sẽ cho phép
nhận hiệu suất cao các hợp chất iso- parafin.
Đồng thời các ion cacboni nhanh chóng lại tác dụng với các phân tử trung hoà
olefin ( C
m
H
2m
) hay parafin (C
m
H
2m +2
) tạo thành các ion cacboni mới.
+
C
n
H
2n+1
+ C
m
H
2m
C
n
H
2n
+
+
C
m
H
2m+1
+
C
n
H
2n+1
+ C
m
H
2m+2
C
n
H
2n+2
+
+
C
m
H
2m+1
 Phản ứng cracking : các ion cacboni có số nguyên tử cacbon lớn xảy ra
sự phân huỷ và đứt mạch ở vị trí so với nguyên tử cacbon tích điện. Sản
phẩm phân huỷ là một phân tử hydrocacbon trung hoà và ion cacboni mới có
số nguyên tử cacbon nhỏ hơn.
8
R CH
2
CH CH
3
+
CH
3
R C CH
2
+
CH
3
R CH CH
2
+
R C C C C C C
+
C
C
[A]
[B]
[C]
β
β
β
Với ba vị trí ( [A] ,[B],[C] ) ở trên thì xác suất đứt mạch ở vị trí [A] lớn hơn
ở vị trí [B] và cuối cùng là ở vị trí [C]
Với ion cacboni mạch thẳng:
Đối với ion cacboni là đồng đẳng của benzen, ví dụ như :

Nếu áp dụng quy tắc vị trí β bình thường thì ở vị trí đó rất bền vững. Người
ta cho rằng proton được kết hợp với một trong những liên kết C−C trong nhân
thơm tạo thành những hợp chất trung gian, sau đó mới phân huỷ theo quy tắc
nêu ở trên. Khi phân huỷ, điện tích ion cacboni sẽ dịch chuyển theo sơ đồ sau:
Như vậy trong hydrocacbon thơm hiệu ứng tích điện ở nhân thơm là nguyên
nhân quan trọng hơn so với nguyên nhân là sự biến đổi ion cacboni bậc hai
thành bậc ba.
Các ion cacboni là đồng đẳng của benzen, mạch bên càng dài thì tốc độ đứt
mạch xảy ra càng lớn và càng dễ. Ion cacboni izo-butyl benzen có tốc độ đứt
mạch lớn hơn 10 lần so với izo-propyl benzen.
Các nhóm metyl, etyl khó bị đứt ra khỏi nhân hydrocacbon thơm (vì năng
lượng liên kết lớn) và do đó khó tạo được CH
3
và C
2
H
5
. Điều này giải thích
được tại sao xăng cracking xúc tác hàm lượng hydrocacbon thơm có mạch
bên ngắn rất lớn và giải thích được tại sao trong khí của quá trình cracking
xúc tác có hàm lượng lớn các hydrocacbon có cấu trúc nhánh.
9
+
β
CH
3
CH CH
2
R
+
RCH
3
CH CH
2
+
C
C C
+
C
C C
+
C
CH C
+
+
C
C C
C
+
H
+
+
II.2.3 Giai đoạn dừng phản ứng.[3,87]
Giai đoạn này xảy ra khi các ion cacboni kết hợp với nhau, hoặc chúng
nhường hay nhận nguyên tử hydro của xúc tác để tạo thành các phân tử trung
hoà.
III.Sự biến đổi hoá học các hydrocacbon trong quá trình cracking xúc
tác.
III.1. Sự biến đổi các hydrocacbon parafin.[3,89]
Giống như quá trình cracking nhiệt, ở quá trình cracking xúc tác các
hydrocacbon parafin cũng bị phân huỷ tạo thành phân tử olefin và parafin có
trọng lượng phân tử bé hơn. Phản ứng có thể biểu diễn bằng phương trình
tổng quát sau :
C
n
H
2n+2
C
m
H
2m+2
+ C
q
H
2q
(q, m < n)
Nếu mạch parafin càng dài thì sự phân hủy xảy ra đồng thời ở một số chỗ ở
trong mạch chứ không phải xảy ra ở hai đầu mút của mạch như quá trình
cracking nhiệt. Các hydrocacbon parafin có trọng lượng phân tử thấp thì khả
năng phân huỷ kém. Ví dụ :
Đối với butan C
4
H
10
tại nhiệt độ 500
0
C , v
0
=1 h
-1
chỉ có 1% bị phân huỷ tuy
vậy tốc độ phân huỷ của nó vẫn lớn hơn 6 lần so với khi phân huỷ chỉ đơn
thuần dưới tác dụng của nhiệt. Ngoài ra chúng còn bị khử hydro nhưng ở mức
độ nhỏ.

Năng lượng hoạt hoá của phản ứng cracking parafin giảm dần theo chiều dài
mạch hydrocacbon parafin tăng. Ví dụ :
n-C
6
H
14
n-C
7
H
16
n-C
8
H
18
E (kcal/mol) 36 29 24
Vì vậy khi cracking, mạch hydrocacbon parafin càng dài , càng dễ bị bẻ
gẫy.Ví dụ khi cracking xúc tác các parafin ở nhiệt độ 550
0
C như sau:
10
C
4
H
10
C
2
H
6
C
2
H
4
+
(30%)
C
4
H
6
H
2
+
(10%)
t C, xóc t¸c
o
(60%)CH
4
C
3
H
6
+
R
RH R
1
+
+
+
R
1
H+
R
2
olefin
+
+
n-C
5
H
12
n-C
7
H
16
n-C
12
H
26
n-C
12
H
26
% cracking 1 3 18 42
Sự phân nhánh và số lượng nhánh của parafin có vai trò rất quan trọng trong
qúa trình cracking . Nó liên quan đến khả năng tạo ion cacboni và do đó sẽ
quyết định đến tốc độ tạo thành sản phẩm. Điều này được chứng minh từ các
số liệu % chuyển hoá parafin C
6
khi cracking trên xúc tác alumilosilicat dưới
đây :
C
6
% chuyển hoá
C−C−C−C−C−C 14
C−C−C−C−C 25


C
C−C−C−C−C 25
C
C−C−C−C 32
C C
C
C−C−C−C 10
C
Khi cracking n hexan ở nhiệt độ 550
0
C trên xúc tác axit ,sự phân bố các sản
phảm xảy ra như sau :
H
2
CH
4
C
2
C
3
C
4
C
5
%V 9 12 19 49 8,5 1,6
Sự phân bố này không đối xứng nhau qua C
3
. Sự có mặt một lượng lớn H
2
và metan cho thấy rằng, cùng một lúc xảy ra nhiều phản ứng, có thể cà phản
ứng cracking nhiệt cùng các phản ứng của ion cacboni như đã nêu ở trên.
Phản ứng chính tạo sản phẩm sẽ phụ thuộc vào tương quan giữa phản ứng
cracking theo quy tắc  và phản ứng vận chuyển hydro của ion cacboni
11

Do cracking xúc tác mà làm giảm kích thước của ion cacboni
+
R. Các ion có
kích thước nhỏ như
+
CH
3
hay
+
C
2
H
5
sẽ khó tạo ra ( do cắt mạch ở vị trí  so
với cacbon mang điện tích ).Vì thế trong sản phẩm ưu tiên tạo ra C
3
hay C
4
nhiều hơn C
1
và C
2
so với quá trình cracking nhiệt.
III.2. Sự biến đổi các hydrocacbon olefin.[3,90]
Tính hấp phụ chọn lọc cao nhất của xúc tác là các hydrocacbon olefin trong
quá trình cracking xúc tác cho nên ở điều kiện cracking xúc tác các
hydrocacbon olefin chuyển hoá với tốc độ nhanh hơn hàng nghìn đến hàng
chục nghìn lần so với khi cracking nhiệt. Hydrocacbon olefin có mặt trong
hỗn hợp phản ứng là do phản ứng cracking parafin , naphten hay alkyl thơm.
Hydrocacbon olefin là những hợp chất hoạt động hơn, trong giai đoạn đầu
tiên của quá trình, chúng tham gia phản ứng tạo ion cacboni bởi vì quá trình
hấp thụ một proton vào liên kết đôi.Ion cacboni vừa tạo ra sẽ bị cracking theo
quy tắc, khi đó tạo thành một olefin nhẹ hơn và một ion cacboni bậc1, ion
này có thể để lại proton trên bề mặt của xúc tác hay có thể đồng phân hoá
thành ion cacboni bậc 2. Ví dụ :
R−CH=CH−CH
2
−CH
2
−R
1
+ H
+

R−CH
2
−CH−CH
2
−CH
2
−R
1
CH
2
−CH=CH
2
+ CH
2
− CH
2
−R
1

CH
3
−CH
2
−R
1
R
1
−CH=CH
2
+ H
2
Các hợp chất olefin nhẹ C
2
÷ C
5
vừa được tạo thành ít tham gia vào phản
ứng cracking, chúng thường tham gia vào phản ứng vận chuyển hydro và
phản ứng đa tụ, kết quả là dẫn đến tạo ra parafin hay cốc. Khi cracking các
olefin từ C
5
trở lên, ngoài phản ứng cắt mạch theo quy tắc , người ta còn
quan sát thấy phản ứng dime hoá. Ví dụ khi cracking penten thì thấy có các
phản ứng sau :
H
+
+ H
2
C=CH−CH
2
−CH
2
−CH
2
CH
3
−CH
+
−CH
2
−CH
2
−CH
3
12
+
+
+
CH
3
−CH=CH
2
+
+
CH
2
−CH
3
2C
5
=
C
10
=
C
3
=
+ C
7
=
C
7
=
C
3
=
+ C
4
=
Chính vì xảy ra các phản ứng trên mà trong sản phẩm có tỷ lệ C
3
/C
4
bằng 2.
Phản ứng cracking penten là phản ứng lưỡng phân tử, trong khi đó phản ứng
cracking hepten lại là phản ứng đơn phân tử, nghĩa là không có sự cạnh tranh
của phản ứng dime hóa.
Ngoài phản ứng cắt mạch, olefin còn tham gia phản ứng đồng phân hóa.
Tốc độ phản ứng đồng phân hoá tăng theo trọng lượng phân tử của nó.
Các hydrocacbon olefin kết hợp với hydro khí có xúc tác tạo thành parafin
Các olefin còn tham gia phản ứng trùng hợp tạo ra phân tử có trọng lượng
lớn hơn:
Các olefin trong quá trình cracking xúc tác còn tham gia phản ứng ngưng tụ,
đóng vòng tạo hydrocacbon thơm đa vòng và vòng thơm đa tụ là cốc.
III.3 Sự biến đổi các hydrocacbon naphten.[3,91].
Các hydrocacbon naphten tham gia phản ứng trong quá trình cracking xúc
tác với tốc độ lớn hơn 500 ÷ 4000 lần so với khi cracking nhiệt.
13
CH
3
C CH
2
CH
3
CH
3
CH CH CH
3
CH
2
CH CH
2
CH
3
+
R CH
2
CH
2
H
2
R CH
2
CH
3
CH
2
CH CH
2
CH
3
CH
2
CH CH CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
+
CH
3
CH
2
CH CH
2
2 CH
3
(CH
2
)
5
CH CH
2
CH
2
CH CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
H
2
H
2
H
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
H
2
+ + +
3
Trong điều kiện cracking xúc tác naphten tham gia phản ứng khử alkyl, khử
hydro và phân bố lại hydro tạo hydrocacbon thơm, parafin và hydro.

Phản ứng phân huỷ vòng naphten tạo thành izo- parafin :
Phản ứng đồng phân hoá vòng naphten :
Phản ứng chuyển vị các nhóm bên :

Đặc trưng phân bố sản phẩm khi cracking naphten là tạo thành một lượng
lớn các hợp chất có nhánh và hydrocacbon thơm so với cracking parafin.
Nhìn chung, sản phẩm cracking naphten có tính chất no hơn so với khi
cracking parafin.Trong sản phẩm, do phản ứng trên xúc tác mà hydrocacbon
có số nguyên tử lớn hơn 3 chiếm phần chủ yếu. Vì vậy khi cracking xúc tác
các hợp chất naphten sẽ cho nhiều sản phẩm lỏng hơn,nghĩa là hiệu suất xăng
sẽ cao hơn.Cho nên naphten là thành phần lý tưởng nhất trong nguyên liệu để
cracking xúc tác.
III.4.Sự biến đổi của các hydrocacbon thơm.[3,93].
Các hydrocacbon thơm không có các gốc alkyl đính bên nói chung là rất
khó bị cracking ngay cả khi có mặt của xúc tác.
Tốc độ và hướng chuyển hoá của các hydrocacbon thơm phụ thuộc vào cấu
trúc, vào trọng lượng phân tử của nó. Ví dụ : Khi cracking toluen ở nhiệt độ
500
0
C, v
0
=2h
-1
thì chỉ có 4% toluen bị phân huỷ. Khi cracking các
14
H
2
+
2
CH
2
CH
2
CH
3
C
3
H
8
+
+
H
2
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
hydrocacbon thơm có mạch alkyl dài đính bên, đặc biệt là loại có cấu trúc
mạch nhánh thì tốc độ phân huỷ làm đứt mạch bên lớn hơn nhiều so với khi
cracking ở điều kiện dưới tác dụng đơn thuần của nhiệt.
Trong quá trình cracking xúc tác, các hợp chất alkyl thơm do vòng thơm có
độ bền cao hơn nên trước tiên sẽ xảy ra quá trình cắt nhánh alkyl. Nhưng
toluen có độ bền rất lớn. Ta có thể giải thích được luận điểm: mạch alkyl càng
dài, thì càng dễ bị bẻ gẫy và nếu mạch alkyl lại có nhánh thì tốc độ cắt nhánh
còn lớn hơn khi ta xem xét năng lượng hoạt hóa của các hydrocacbon thơm :
Loại hydrocacbon thơm Năng lượng hoạt hoá (kcal/mol)
C
6
H
5
−C
2
H
5
50
C
6
H
5
−C
4
H
9
34
C
6
H
5
−CH−CH
2
−CH
3
19
CH
3
C
6
H
5
−CH−CH
3
17,5
CH
3
Khi cracking xúc tác propylbenzen , thì phản ứng xảy ra như sau :
C
6
H
5
−CH
2
−CH
2
−CH
3
C
6
H
6
+ CH
3
−CH=CH
2
Còn khi cracking nhiệt thì lại xảy ra theo hướng khác :
C
6
H
5
−CH
2
−CH
2
−CH
3
C
6
H
5
−CH
3
+ CH
2
=CH
2
Các phản ứng khác xảy ra trong quá trình cracking xúc tác hydrocacbon
thơm bao gồm:
 Phản ứng đồng phân hoá
Các hydrocabon thơm chứa nhiều gốc metyl dễ tham gia phản ứng đồng
phân hóa do sự chuyển vị các nhóm metyl theo vòng benzen.
15
CH
3
CH
3
t C, xóc t¸c
o
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
t C, xóc t¸c
o
para-xylen meta-xylen octo-xylen
 Phản ứng khép vòng
Các hydrocacbon thơm có nhánh alkyl dài, có thể khép vòng tạo
hydrocacbon thơm đa vòng và cuối cùng là các hydrocacbon thơm đa vòng
tham gia phản ứng ngưng tụ tạo cốc.
Các hydrocacbon thơm đa vòng ngưng tụ cao tạo cốc dễ hấp phụ trên bề mặt
xúc tác.Vì vậy chúng kìm hãm ảnh hưởng đến quá trình cracking các loại
hydrocacbon loại khác.
IV. Động học của qúa trình cracking xúc tác.[1,115]
Cracking xúc tác là một ví dụ điển hình về xúc tác dị thể, quá trình cracking
xúc tác có thể xảy ra qua những giai đoạn sau :
 Khuyếch tán nguyên liệu đến bề mặt của xúc tác đó còn gọi là quá trình
khuếch tán ngoài
 Khuếch tán hơi nguyên liệu đến các tâm hoạt tính trong lỗ xốp của xúc
tác ( khuyếch tán trong )
 Hấp phụ nguyên liệu trên tâm hoạt tính xúc tác
 Các phản ứng hoá học trên bề mặt xúc tác
 Nhả hấp phụ sản phẩm phản ứng ra khỏi bề mặt hoạt tính của xúc tác
 Tách các sản phẩm cracking và nguyên liệu chưa tham gia phản ứng ra
khỏi vùng phản ứng
Tốc độ chung của quá trình sẽ được quyết định bởi giai đoạn nào chậm
nhất. Phản ứng xảy ra trong vùng động học hay vùng khuyếch tán, hoàn toàn
16
t C, xóc t¸c
o
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
H
2
5
+
2
H
2
H
2
2
phụ thuộc vào bản chất của chất xúc tác được sử dụng, phụ thuộc vào bản
chất của nguyên liệu và vào chế độ công nghệ của qúa trình.
Các nghiên cứu đã cho thấy rằng, quá trình cracking trong lớp xúc tác giả
sôi, xúc tác dạng bột ở nhiệt độ từ 480
0
C đến 530
0
C thì phản ứng xảy ra ở
vùng động học.Cracking trên xúc tác hạt cầu thì phản ứng xảy ra ở vùng
khuyếch tán trong.
Nếu quá trình cracking xúc tác nguyên liệu là gasoil nhẹ trên xúc tác dạng
cầu khi kích thước hạt xúc tác từ 3 đến 5 mm và nhiệt độ là 450
0
C- 550
0
C,thì
phản ứng xảy ra ở vùng trung gian giữa động học và khuyếch tán. Còn khi
cracking lớp sôi (FCC) của xúc tác ở nhiệt độ 480
0
C đến 530
0
C thì phản ứng
xảy ra ở vùng động học.
Tốc độ của phản ứng cracking xúc tác, trong đa số các trường hợp được mô
tả bằng phương trình bậc1 có dạng :
k = v
0
.n.ln(1 − x) − (n − 1)x
Trong đó:
k : Tốc độ của phản ứng , mol/g.h;
v
0
: Tốc độ truyền nguyên liệu , mol/h;
n : Số mol sản phẩm được tạo thành từ 1 mol nguyên liệu;
x : Mức độ chuyển hóa, phần mol;
Đối với phân đoạn dầu trên xúc tác zeolit, phương trình bậc 1 lại có dạng sau :
k=
x
vo
−1
với v
0
là tốc độ thể tích không gian truyền nguyên liệu, m
3
/m
3
.h
V.Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng cracking xúc tác.[2,115]
Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng cracking xúc tác, dưới đây ta
chỉ nêu nên vài yếu tố điển hình.
 Nguyên liệu : Tốt nhất là phân đoạn kerosen – sola gasoil nặng thu
được từ chưng cất trực tiếp ( nhiệt độ của phân đoạn 260
0
C – 350
0
C, d =
0,830 ÷0,920).
17
 Nhiệt độ : Quá trình cracking xúc tác tiến hành ở khoảng nhiệt độ từ
450
0
C – 520
0
C là thích hợp nhất cho quá trình tạo xăng.Khi qúa trình tiến
hành ở nhiệt độ tăng lên thì độ chuyển hoá của nguyên liệu cũng tăng lên làm
cho hiệu suất các sản phẩm cracking xúc tác đều tăng lên. Nhưng nhiệt độ chỉ
tăng đến giới hạn cho phép nếu tăng qúa cao ( cao hơn 550
0
C ) thì hiệu suất
xăng lại giảm xuống, còn hiệu suất cốc và khí lại tăng mạnh nguyên nhân là
do khi nhiệt độ tăng lên cao quá giới hạn cho phép thì nguyên liệu bị cracking
ở điều kiện cứng hơn và phản ứng xảy ra sâu hơn và xăng được tạo ra trong
trường hợp này lại tiếp tục bị phân hủy làm cho hiệu suất xăng giảm xuống và
hiệu suất khí và cốc tăng lên.
 Ấp suất : Hệ thống cracking xúc tác thường được tiến hành ở áp suất
1,4 at đến 1,8 at, ở điều kiện này cracking xảy ra trong pha hơi.
 Xúc tác : Zeolit Y ( lỗ xốp lớn, Si/Al cao).
 Tốc độ nạp liệu : Trên một đơn vị thể tích xúc tác nằm trong vùng phản
ứng thường đưa vào khoảng 0,5 ÷ 2,5 đơn vị thể tích nguyên liệu trong một
giờ. Chọn tốc độ thể tích nạp nguyên liệu phụ thuộc vào đặc tính của nguyên
liệu và xúc tác.
 Bội số tuần hoàn của xúc tác: Khi tăng bội số tuần hoàn của xúc tác thì
thời gian lưu của nguyên liệu trong vùng phản ứng giảm, hoạt tính trung bình
của xúc tác tăng lên, hiệu suất xăng, khí, cốc cũng tăng . Còn lượng cốc bám
trên bề mặt xúc tác tuần hoàn sẽ giảm xuống.
18
CHƯƠNG II
Nguyên liệu của qúa trình cracking xúc tác, sản phẩm thu
được từ qúa trình và xúc tác của quá trình
I.Nguyên liệu dùng trong qúa trình cracking xúc tác.[4,22]
Theo lý thuyết thì bất kỳ phân đoạn chưng cất nào của dầu mỏ có điểm sôi
lớn hơn xăng đều có thể dùng làm nguyên liệu cho qúa trình cracking xúc tác.
Nhưng giới hạn việc sử dụng các phân đoạn chưng cất dầu mỏ vào làm
nguyên liệu cho cracking xúc tác có một tầm quan trọng rất lớn. Nếu lựa chọn
nguyên liệu không thích hợp sẽ không đưa đến hiệu quả kinh tế cao hoặc sẽ
ảnh hưởng đến độ hoạt tính của xúc tác.
Ngày nay người ta thường dùng các phân đoạn nặng thu được từ quá trình
cracking nhiệt,cốc hoá chậm,các phân đoạn dầu nhờn trong chưng cất chân
không và dầu mazút đã tách nhựa làm nguyên liệu cho cracking xúc tác.Để
tránh hiện tượng tạo cốc nhiều trong quá trình cracking xúc tác cũng như
tránh nhiễm độc xúc tác, nguyên liệu cần phải được tinh chế sơ bộ trước khi
đưa vào chế biến.
Ta có thể dùng các phân đoạn sau làm nguyên liệu cho cracking xúc tác:
 Phân đoạn kerosen –xola của quá trình chưng cất trực tiếp
 Phân đoạn xôla có nhiệt độ sôi 300
0
C – 550
0
C của quá trình chưng cất
chân không mazút.
 Phân đoạn gasoil của quá trình chế biến thứ cấp khác.
 Phân đoạn gasoil nặng có nhiệt độ sôi 300
0
C – 550
0
C
II.Đặc tính chi tiết dầu Bạch Hổ.[5,101]
Các đặc tính Dầu Bạch Hổ
Dầu thô
Tỷ trọng.
0
API 38,6
Lưu huỳnh,%tl 0,03 - 0,05
Điểm đông đặc,
0
C 33
19
Độ nhớt, ở 40
0
C, cSt 9,72
Độ nhớt, ở 50
0
C, cSt 6,58
Độ nhớt, ở 60
0
C, cSt 4,73
Cặn cacbon,%tl 0,65 -1,08
Asphanten,%tl 0,05
Wax, %tl 27
Ap suất, % hơi Reid 100
0
F,psi 2.5
V/Ni,ppm 2/2
Nitơ, %tl 0,067
Muối Nacl,mg/l 22
Độ axít, mg KOH/g 0,05
Naphta nhẹ (C
5
-95
0
C)
Hiệu suất trên dầu thô, %tl 2,3
Tỷ trọng ở 15
0
C, Kg/l 0,6825
Lưu huỳnh, %tl 0,001
Mercaptan,%tl 0,0002
Parafin,%tl 75,2
Naphten,%tl 18,4
Thơm,%tl 6,4
N-parafin,%tl 42,0
Naphta nặng (C
5
-149
0
C)
Hiệu suất trên dầu thô, %tl 10,1
Tỷ trọng ở 15
0
C, Kg/l 0,7285
Lưu huỳnh, %tl 0,001
Mercaptan,%tl 0,0002
Parafin,%tl 60,5
Naphten,%tl 31,3
Thơm,%tl 8,2
N-parafin,%tl 34,9
Kerosen (149 -232
0
C)
Hiệu suất so với dầu thô, %kh.l 14,35
Tỷ trọng ở 15
0
C,kg/l 0,7785
Lưu huỳnh, %kh.l 0,001
Độ axít, mg KOH/g 0,041
Chiều cao ngọn lửa không khói,mm 35
Thơm,%kh.l 13,0
Gasoil (232 -432
0
C)
Hiệu suất so với dầu thô, %kh.l 23,05
Tỷ trọng ở 15
0
C,kg/l 0,818
Lưu huỳnh, %kh.l 0,016
Độ axít, mg KOH/g 0,01
Trị số xêtan 47,6
Cặn (342 – 550
0
C) Tại 550
0
C
20
Hiệu suất trên dầu thô,%V 14,2
Khối lượng riêng ở 15
0
C, Kg/l 0,811
Lưu huỳnh,%Kh.l 0,07
Nitơ,ppm 1350
Asphanten,% Kh.l 0,05
Hợp chất no,% Kh.l 58
Hợp chất thơm,%Kh.l 15
III. Xúc tác trong qúa trình cracking xúc tác.
III.1. Vai trò của xúc tác trong qúa trình cracking.[3,72]
Xúc tác trong qúa trình cracking có tầm quan trọng rất lớn. Nó có khả năng
làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng do vậy mà tăng được tốc độ
phản ứng lên rất nhiều. Ví dụ khi có mặt xúc tác ở 400
0
C đến 500
0
C các
olefin chuyển hoá nhanh hơn 1.000 đến 10.000 lần so với cracking
nhiệt.Dùng xúc tác cho phép quá trình tiến hành ở điều kiện mềm hơn và khi
có mặt của xúc tác thì làm tăng tốc độ phản ứng sẽ đẩy nhanh phản ứng đến
trạng thái cân bằng làm tăng hiệu quả của quá trình. Ngoài ra, xúc tác còn có
tính chọn lọc , nó có khả năng làm tăng hay chậm không đều các loại phản
ứng, có nghĩa là hướng phản ứng theo chiều có lợi.
III.2.Những yêu cầu cần thiết đối với xúc tác cracking
III.2.1. Hoạt tính xúc tác phải cao
Trong phương pháp cracking xúc tác, mức độ chuyển hoá của nguyên liệu
phụ thuộc vào độ hoạt tính của xúc tác. Sự có mặt của xúc tác sẽ làm giảm
năng lượng cần thiết cho phản ứng và thời gian phản ứng. Nghiên cứu về chất
xúc tác được dùng trong công nghiệp dầu mỏ người ta nhận thấy rằng, độ hoạt
tính của xúc tác phụ thuộc vào hoạt tính, diện tích bề mặt và độ lớn của chất
xúc tác. Vì vậy việc lựa chọn chất xúc tác trong quá trình cracking xúc tác là
rất quan trọng
Hoạt tính của xúc tác càng cao sẽ cho hiệu suất xăng càng lớn.Khi sử dụng
xúc tác có hoạt tính cao thì thể tích vùng phản ứng yêu cầu không cần lớn lắm
vẫn có thể đảm bảo năng suất yêu cầu. Hoạt tính của xúc tác là yêu cầu quan
trọng nhất đối với xúc tác trong quá trình cracking
21
III.2.2. Độ chọn lọc của xúc tác phải cao.[1,121]
Khả năng của xúc tác làm tăng tốc độ các phản ứng có lợi, đồng thời làm
giảm tốc độ các phản ứng không mong muốn được gọi là độ chọn lọc của xúc
tác. Trong qúa trình cracking, độ chọn lọc của xúc tác quyết định khả năng
tạo các sản phẩm có giá trị của nó. Xúc tác có độ chọn lọc cao thì qúa trình
cracking sẽ cho xăng có chất lượng cao và hiệu suất lớn và trong khí cracking
có nồng độ lớn các hydrocacbon có cấu trúc nhánh.
Ta có thể đánh giá độ chọn lọc bằng cách xác định tỷ lệ giữa hiệu suất xăng
và cốc ở cùng một độ sâu biến đổi.Tỷ số giữa hiệu suất xăng/ cốc càng cao thì
độ chọn lọc của xúc tác càng cao. Sau một thời gian làm việc, cũng giống như
độ hoạt tính, độ chọn lọc của xúc tác cũng bị giảm chính điều này gây ra
những thay đổi về tính chất của xúc tác trong điều kiện làm việc.
III.2.3.Xúc tác phải đảm bảo độ ổn định phải lớn và độ bền cơ nhiệt.
[3,73]
Xúc tác phải giữ được những đặc tính chủ yếu ( như hoạt tính, độ chọn lọc )
của nó sau thời gian làm việc lâu dài.
Trong quá trình làm việc xúc tác cọ xát với nhau và xúc tác cọ xát vào thành
thiết bị làm cho xúc tác dễ bị vỡ, khi xúc tác bị vỡ làm tổn thất áp suất qua
lớp xúc tác tăng lên, làm mất mát xúc tác lớn. Do vậy mà xúc tác phải đảm
bảo độ bền cơ.Đồng thời, trong quá trình làm việc nhiệt độ có thể thay đổi.
Khi nhiệt độ cao nếu xúc tác không có độ bền nhiệt thì có thể bị biến đổi cấu
trúc dẫn đến làm giảm các tính chất của xúc tác.
III.2.4. Xúc tác phải đảm bảo độ thuần nhất cao và bền với các chất ngộ
độc xúc tác. [3,73].
Xúc tác cần đồng nhất về thành phần, cấu trúc,hình dáng và kích thước. Khi
kích thước không đồng đều sẽ tạo ra những vùng phân lớp và có trở lực khác
nhau và do sự phân lớp theo kích thước nên sẽ phá vỡ chế độ làm việc bình
thường của thiết bị.Mặt khác khi kích thước không đồng đều sẽ làm tăng khả
năng vỡ vụn dẫn đến tổn hao xúc tác,khi cấu trúc lỗ xốp không đồng đều thì
sẽ làm giảm bề mặt tiếp xúc dẫn đến làm giảm hoạt tính xúc tác.
22
Xúc tác phải có khả năng chống có hiệu quả tác dụng gây ngộ độc của
những hợp chất của nitơ, lưu huỳnh (NH
3
, H
2
S) ,các kim loại nặng để kéo dài
thời gian làm việc của xúc tác.
III.2.5. Xúc tác phải có khả năng tái sinh, phải dễ sản xuất và rẻ tiền.
[3,73]
Xúc tác có khả năng tái sinh tốt thì sẽ nâng cao được hiệu quả và năng suất
của quá trình, lượng tiêu hao xúc tác cũng giảm xuống.
Xúc tác bị mất hoạt tính trong quá trình phản ứng do nguyên nhân chính là
cốc tạo ra bám trên bề mặt hoạt động của xúc tác.Vì thế để tái sinh xúc tác ,
người ta cần phải tiến hành đốt cốc bằng không khí nóng trong lò tái sinh.
Cùng với việc cải tiến và hoàn thiện về dây truyền công nghệ của cracking
xúc tác, người ta không ngừng nâng cao chất lượng xúc tác để tăng hiệu suất
chế biến của quá trình.Từ chỗ chỉ dùng xúc tác axít Al –Si ở dạng vô định
hình, người ta đã nghiên cứu thành công và đưa vào ứng dụng loại xúc tác ở
dạng kết tinh zeolit. Thành tựu này có thể nói là cuộc cách mạng trong
cracking xúc tác. Loại xúc tác này cho hiệu suất xăng và diezel cao, làm giảm
được tỷ lệ cốc và khí. Trong năm 1969 có gần 90% các phân xưởng cracking
xúc tác ở Mỹ và Canada đã sử dụng xúc tác loại Zeolit X,Y, chúng rất bền
vững trong quá trình tái sinh và có độ hoạt tính cao.
III.3.Các loại xúc tác dùng trong quá trình cracking. [2,106]
III.3.1. Xúc tác triclorua nhôm AlCl
3
.
Triclorua nhôm cho phép tiến hành phản ứng ở nhiệt độ thấp: 200 – 300
0
C,
dễ chế tạo. Nhược điểm là xúc tác bị mất mát do tạo phức với hydrocacbon
của nguyên liệu, điều kiện tiếp xúc giữa xúc tác và nguyên liệu không tốt,
cho hiệu suất và chất lượng xăng thấp.
III.3.2.Xúc tác aluminosilicat vô định hình.
Ban đầu người ta sử dụng đất sét bentonit, song hiệu suất chuyển hoá thấp.
Sau đó dùng aluminosilicat tổng hợp, xúc tác này có hoạt tính cao hơn.Xúc
tác aluminosilicat là loại khoáng sét tự nhiên hoặc tổng hợp có thành phần
23
chủ yếu như sau: SiO
2
(75 ÷90%) , Al
2
O
3
(10 ÷25%), có bề mặt riêng 300 ÷
500 m
2
/g. Ngoài ra còn có H
2
O, các tạp chất Fe
2
O
3
, CaO, MgO.
Xúc tác aluminosilicat vô định hình có tính axít, đó là các axít rắn. Các tâm
hoạt tính nằm trên bề mặt xúc tác, được chia làm hai loại : tâm Lewis và tâm
Bronsted.Tâm Lewis là những tâm thiếu hụt electron của nhôm. Nhôm luôn
có xu hướng nhận thêm cặp điện tử để lấp đầy quỹ đạo p trống.Còn tâm axít
Bronsted là những tâm khi tham gia phản ứng có khả năng cho proton hoạt
động.
III.3.3. Xúc tác zeolit và xúc tác chứa zeolit.[1,116].
Zeolit là hợp chất của alumino –silic, là chất tinh thể có cấu trúc đặc biệt.
Cấu trúc của chúng được đặc trưng bởi các mạng lỗ rỗng, rãnh, rất nhỏ thông
với nhau. Thành phần hoá học của zeolit như sau :
M
2/n
.Al
2
O
3
x.SiO
2
.yH
2
O
Trong đó: n là hoá trị của cation kim loại M.
Về cấu tạo, zeolit được tạo thành từ các đơn vị cấu trúc cơ bản gọi là đơn vị
cấu trúc sodalit. Nếu các đơn vị này nối với nhau theo các mặt 4 cạnh ta có
zeolit loại A còn nếu nối với nhau theo mặt 6 cạnh thì ta có zeolit loại X hay
Y.Khi chế tạo xúc tác cracking , hàm lượng Na cần phải giảm tới cực tiểu, bởi
vì sự có mặt của Na ở nhiệt độ cao và có mặt hơi nước sẽ làm giảm đi đáng kể
hoạt tính cũng như độ chọn lọc của xúc tác cracking. Khi thay thế Na bằng
các cation kim loại hoá trị lớn hơn hay bằng 2 như Ca, reni hay các nguyên tố
đất hiếm sẽ làm thay đổi đặc trưng cấu trúc của zeolit đồng thời khi đó lại tạo
ra các tâm axít làm hoạt tính của xúc tác tăng lên.Nếu như zeolit chứa oxyt
silic càng nhiều, lượng oxyt nhôm càng ít thì độ axit của nó càng tăng.
Zeolit có hoạt tính cracking lớn, vì thế người ta dùng nó ở dạng hỗn hợp với
xúc tác vô định hình hay aluminosilicat tinh thể và được gọi là xúc tác chứa
zeolit. Trong lúc sản xuất xúc tác, người ta thường trộn 10 ÷ 20% khối lượng
zeolit, với hợp chất như vậy , xúc tác cũng đã có hoạt tính mạnh, hơn hẳn xúc
tác aluminosilicat thông thường.Trong công nghiệp người ta chế tạo xúc tác
chưa zeolit ở hai dạng chính : Xúc tác dạng cầu và xúc tác dạng bột. Từ xúc
24
tác dạng bột sau đó cải tiến thành xúc tác dạng cầu, thường được áp dụng cho
quá trình cracking xúc tác lớp sôi, còn xúc tác dạng cầu với kích thước hạt từ
3 mm – 5mm thì dùng cho quá trình cracking lớp xúc tác chuyển động.
III.3.4 So sánh giữa loại xúc tác vô định hình Aluminosilicat và zeolit.
[4,24].
Nếu đem hai loại xúc tác sử dụng trong điều kiện (Thiết bị , nguyên liệu )
như nhau, người ta nhận thấy cùng một điều kiện như nhau, xúc tác zeolit có
độ hoạt tính gấp 10 lần so với loại xúc tác vô định hình có %Al
2
O
3
thấp và 2
lần so với chất xúc tác vô định hình có tỷ lệ %Al
2
O
3
cao.
Nếu độ chuyển hoá khoảng 70% thì trong trường hợp xúc tác zeolit cho tỷ lệ
cốc bằng 1/2 của chất xúc tác vô định hình có tỷ lệ %Al
2
O
3
thấp và 2/3 so với
chất xúc tác có tỷ lệ % Al
2
O
3
cao.Đồng thời hiệu suất về xăng sẽ tăng thêm
2,5% thể tích so với chất xúc tác vô định hình có tỷ lệ %Al
2
O
3
cao khi độ
chuyển hoá là 68 -70% và 10% so với chất xúc tác vô định hình có tỷ lệ %
Al
2
O
3
thấp khi độ chuyển hoá là 72%. Ngoài ra khi sử dụng chất xúc tác zeolit
ta thu được hiệu suất dầu diezel nhẹ nhiều hơn và dầu diezel nặng ít hơn so
với xúc tác vô định hình.
Các đặc tính
Xúc tác vô định hình Xúc tác Zeolit
Loại có
hàm
Loại có
hàm
X 25 XZ 36 TS 36
25

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×