Báo cáo Thuyết trình Chủ đề: cracking xúc tác

Ảnh hưởng của các hydrocacbon Ảnh hưởng của các hydrocacbon Hiệu suất của sản phẩm khí chiếm 10-15% nguyên liệu đem cracking. Các cấu tử có trong khí : H2 ; CH4 ; C2H6 ; C2H4 ; C3H8 ; C3H6 ; n-C4H10 ; izo-C4H10 ;n-C4H8 ; izo-C4H8 ; n-C5H12 ; izo-C5H12; Anilen. Ứng dụng của các sản phẩm khí : Etylen và Propylen  PE và PP Propan-propen  nguyên liệu cho quá trình polyme hóa và sản suất chất HĐBM, LPG. Propan-propen, butan-buten  nguyên liệu cho quá trình alkyl hóa Sản phẩm xăng cracking xúc tác. Xăng là sản phẩm chính của quá trình, hiệu suất xăng cracking xúc tác thường thu được từ 30-35% lượng nguyên liệu đem cracking. Hiệu suất xăng và chất lượng xăng phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu, xúc tác và chế độ công nghệ. Nếu nguyên liệu có hàm lượng lớn parafin thì nhận được xăng có trị số octan thấp. Nếu nguyên liệu có hàm lượng hydrocacbon naphten thì cho hiệu suất và chất lượng xăng cao. Thành phần xăng cracking: Aren : 20 – 30% ; Olefin : 9 - 10% ; Naphten : 2-10%; iso-parafin : 35-50%. Xăng nhận được từ quá trình cracking xúc tác có tỉ trọng khoảng 0,72-0,77. Trị số octan theo phương pháp nghiên cứu (RON) khoảng 87-91. Sản phẩm xăng cracking xúc tác. Sản phẩm gasoil nhẹ Gasoil nhẹ của quá trình có nhiệt độ sôi 175-3500C. So sánh với nhiên liệu diezen thì nó có trị số xetan thấp và hàm lượng lưu huỳnh khá cao. Gasoil nhẹ có đặc tính: Tỷ trọng: 0,83 → 0,94. Thành phần hóa học: + Lưu huỳnh 1,7 → 2,4% trọng lượng. + Hydrocacbon olefin 6% trọng lượng. + Hydrocacbon thơm 30 → 50% trọng lượng. Còn lại là hydrocacbon parafin và naphten. Vai trò của xúc tác Cấu trúc cơ bản của Aluminosilicat và đơn vị cấu trúc cơ bản của zeolit. Xúc tác cho quá trình Cracking là xúc tác axít. Các trung tâm hoạt động trên bề mặt chất xúc tác là các tâm axit Bronsted và Lewis. Trung tâm axit Bronsted : Cho H+ Trung tâm axit Lewis : Nhận e 400 – 500oC - ­Hoạt tính xúc tác là yêu cầu quan trọng nhất đối với xúc tác dùng trong cracking. Vì mục đích của quá trình cracking là nhận xăng, nên phương pháp dùng hiệu suất xăng để đánh giá độ hoạt động của xúc tác sẽ đơn giản hơn, hoạt tính xúc tác càng cao thì cho hiệu suất xăng càng lớn. + Xúc tác có hoạt tính cao, hiệu suất xăng >45% + Xúc tác có hoạt tính trung bình, hiệu suất xăng 30 → 40% + Xúc tác có hoạt tính thấp, hiệu suất xăng là ion cacboni bậc 2 > ion cacboni bậc 1. Ví dụ: Cơ chế tạo sản phẩm trung gian là vòng xyclopropan. Ion cacboni chuyển hóa theo qui tắc phân cắt liên kết β C-C đối với tâm C+ để tạo ra một olefin và một ion cacboni mới, nhỏ hơn. Các cacbocation phản ứng với các ion trái dấu để tạo thành phân tử trung hòa Các cacbocation có thể nhường H+ cho tâm xúc tác để chuyển thành olefin: C-C+-C + Z C=C-C + ZH Hoặc nhận H- từ một chất cho như cốc để tạo thành parafin: C-C+-C + H- C-C-C Tác dụng của olefin với tâm acid Bronsted Sau khi hình thành cacbocation, các cacbocation tham gia các phản ứng như thông thường. Ngoài ra có thể trùng hợp trước rồi sau đó mới đứt mạch 2C5= C10= C3=+C7= C7= C3=+C4= Sơ đồ chuyển hóa isomer hóa cấu trúc trong quá trình cracking n- hepten Khi hydrocacbon naphten tác dụng với tâm axit của xúc tác hay ion cacboni khác sẽ tạo ra các ion cacboni mới tương tự như quá trình này xảy ra với parafin. CH3=CH-CH2-CH2-CH2-CH3 Đứt vòng Đóng vòng Đồng phân hóa + - H+ Nếu là vòng benzen H+ kết hợp trực tiếp vào nhân thơm để tạo ion cacboni. + CH3-C+H-CH3 CH2=CH-CH3 Nếu vị trí β C-C nằm trong vòng Benzen thì không thể cắt liên kết đó được, mà phải cắt ngoài nhánh. Các nhóm -CH3, -C2H5 khó bị đứt ra khỏi nhân thơm. CÁC PHẢN ỨNG KÈM THEO QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC CH3=CH-CH2-CH2-CH2-CH3 3 CH2=CH2 CH3=CH-CH2-CH3 CH3-CH=CH2-CH3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHẢN ỨNG CRACKING XÚC TÁC Nguyên liệu : Tốt nhất là phân đoạn kerosen-xôla gasoil nặng thu được từ chưng cất trực tiếp (nhiệt độ của phân đoạn 260 – 350oC , d = 0,830 – 0,920 ). Nhiệt độ thích hợp : 450-520oC là thích hợp để tạo xăng. Áp suất : từ 1,4 đến 1.8 at – cracking ở pha hơi Xúc tác : Zeolit Y (lỗ xốp lớn, Si/Al cao ) Tốc độ nạp liệu : 0.5-2.5 đơn vị thể tích nguyên liệu trên 1 giờ. Bội số tuần hoàn : tăng bội số tuần hoàn thì cũng tăng hiệu suất tạo xăng và khí. CÁC CÔNG NGHỆ CRACKING XÚC TÁC TIÊU BIỂU Cracking với lớp xúc tác tầng sôi Sơ đồ thiết bị phản ứng và hoàn nguyên xúc tác của công nghệ UOP Sơ đồ công nghệ của PFCC của S&Ư-IFP theo mô hình nối tiếp