Slide Lọc Hóa Dầu Tìm hiểu về quá trình cracking xúc tác

TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT
KHOA DẦU KHÍ
LỚP LỌC HĨA DẦU A - 56

Mơn: Hóa học Dầu mỏ, Khí tự nhiên.
Đề tài: Tìm hiểu quá trình cracking xúc tác.

GV hướng dẫn
PGS.TS: Bùi Thị Lệ Thủy

Sinh viên thực hiện – nhóm 3

1.
2.
3.
4.
5.

Triệu Thị Việt Anh
Nguyễn Thị Lam
Nguyễn Thị Thịnh
Nguyễn Hải Yến
Nguyễn Thị Lụa


I

MỞ ĐẦU

II

NỘI DUNG

III

KẾT LUẬN


MỞ ĐẦU

1.

Vị trí, tầm quan trọng của cracking xúc tác.


MỞ ĐẦU

Rất quan trọng

Nguyên liệu

Cracking xúc tác

Xăng có chỉ số octan cao


MỞ ĐẦU


NỘI DUNG

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Mục đích của q trình
Ngun liệu cho q trình
Xúc tác sử dụng trong quá trình
Cơ chế phản ứng
Thiết bị sử dụng trong quá trình
Sản phẩm của quá trình
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
Ưu, nhược điểm và các cải tiến trong công nghệ đã và đang nghiên cứu, áp
dụng.


NỘI DUNG

1.

Mục đích của q trình

Khái niệm: Cracking xúc tác là q trình cracking diễn ra dưới sự có mặt của chất xúc
tác.
Mục đích: Bẻ gãy các ngun liệu có giá trị thấp để tạo ra các sản phẩm nhẹ (khí) và
trung bình (xăng, DO) có giá trị cao hơn:

•. Khí HC nhẹ là nguồn nguyên liệu quan trọng trong cơng nghiệp hóa dầu.
•. Xăng có trị số octane cao hơn so với quá trình cracking nhiệt (do việc sử dụng xúc
tác, xúc tiến cho các phản ứng đồng phân hóa và đề hidro hóa đồng vịng)

•. Nâng cao độ chọn lọc của quá trình và nâng cao chất lượng sản phẩm


NỘI DUNG
2. Nguyên liệu cho quá trình cracking xúc tác
Dựa theo thành phần phân đoạn chia làm 4 nhóm:

Nhóm nguyên liệu nhẹ, là phân đoạn kerosen-xola lấy từ quá trình chưng cất trực
o
tiếp. Giới hạn nhiệt độ sơi trung bình là 260-380 C.

Nhóm nguyên liệu là phân đoạn Gasoil nặng. Giới hạn nhiệt độ sơi trung  bình là
o
300-500 C.


2. Ngun liệu cho q trình cracking xúc tác

 Nhóm nguyên liệu có thành phần phân đoạn rộng, đó là hỗn hợp của hai nhóm trên. Giới hạn
nhiệt độ sơi trung bình là 210-550oC.

 nhóm ngun liệu phân đoạn trung gian là hỗn hợp phân đoạn kerosen nặng và xola nhẹ. Giới
hạn nhiệt độ sơi trung bình là 300-430oC

=> Chủ yếu dùng kerosen-xola gasoil nặng, thu được từ chưng cất trực tiếp. PĐ này cho hiệu suất

xăng cao, ít cốc nên thời gian làm việc của xúc tác được kéo dài/


3.Xúc tác cracking
3.1.Các loại xúc tác
Kiểu chất xúc
Năm

Quá trình

Hệ reactor

 

 

 

 

 

 

1920
 

McAfee
 

Dạng
tác
 

 

AlCl

3

Mẻ
 

 

 

Hạt
 

Hạt đƣợc xử
1939

Houdry

Lớp xúc tác cố định

Đất sét(clay)

 

 

 

 

 

 

 

 

1940

Suspensoid

 

 

 

 

1942

Đất sét dạng huyền phù

 

 

FCC

Xúc tác ở trạng thái lưu thể
 

 

 

 

 

 

 

 

 

TCC
 

Lớp xúc tác động
 

FCC

 

 

 

 

 

Super Filtril,
Đất sét(clay)

 

1946

 

 

 

 

 

Đất sét(clay)

 

1945

lý axit

lý axit
 

Đất sét(clay)

Hạt tròn xử
lý axit

 

SiO .Al O

2 2 3

Xúc tác ở trạng thái lưu
thể
 

dạng bột xử

tổng hợp
 

Hạt vi cầu
 

 


3.Xúc tác cracking

 Yêu cầu của xúc tác cracking
 Hoạt tính xúc tác phải cao;
 Độ chọn lọc phải cao;
 Độ ổn định cao;
 Bền cơ và bền nhiệt;

 Độ thuần nhất cao(về cấu trúc, hình dạng
kích thước);
 Phải bền với các tác nhân gây ngộ độc
xúc tác;
 Phải có khả năng tái sinh;


3. Xúc tác cracking
3.1. Các xúc tác sử dụng
- Zeollit

• 

NGUYÊN LIỆU
CUỐI CÙNG

Oxyt silic
Oxyt nhôm
Hydroxyt natri

SẢN PHẨM TRUNG GIAN

SẢN PHẨM

Zeolit

10-50%

-------------------------Clorua đất hiếm

Pha hoạt động xúc tác

Sulfat amoni
Vật liệu khoáng sét

Chất nền

50-90%

Chất xúc tác FCC

Oxyt nhơm
Oxyt silic
….…

Pha ổn định cấu trúc và

có thể có hoạt tính xúc tác

Bạch kim

Chất phụ trợ

0-10%

Đất hiếm
Zeolit ZSM -5

12


3. Xúc tác cracking

Cơ chế hình thành tâm hoạt động
Các trung tâm hoạt động trên bề mặt chất xúc tác là các tâm axit Bronsted và Lewis


4. Cơ chế của phản ứng cracking xúc tác
4.1. Phản ứng trên bề mặt xúc tác
B1: Hấp phụ các tâm hydride trên các tâm Lewis,


4.Cơ chế của phản ứng craking xúc tác
Hoặc Phản ứng giữa các Bronsted với các olefin


4.Cơ chế của phản ứng cracking xúc tác

B2: Phản ứng giữa các ion cacboni sinh 
ra từ bước 1 với các hydrocacbon bằng cách tạo ra các ion hydride

các ion hydride không bền sẽ bị phân hủy thành


4.Cơ chế của phản ứng cracking xúc tác
B3: Nhả hấp phụ sản phẩm: RH, CH3-CH=CH2 ………


4. Cơ chế của phản ứng cracking xúc tác
4.2. Cơ chế chung của q trình cracking xúc tác.

•
•

Cơ chế của quá trình cracking xúc tác là 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 axit

•

của xúc tác loại Bonsted (H+) hay Lewis(L).
Theo cơ chế này các phản ứng cracking xúc tác diễn ra theo ba giai đoạn sau:


4.Cơ chế của phản ứng cracking xúc tác
4.2.1. Giai đoạn 1: Giai đoạn biến đổi ion cacboni.



Từ olefin:

Ion cacboni tạo ra do sự tác dụng của olefin với tâm axit Bronsted của xúc tác.
R1 – CH = CH –R2 + H+ (xt)→ R1 – CH2 – CH+ -R2
CnH2n

+

L(H) → +CnH2n+1 + L

+ xt.


4. Cơ chế của phản ứng cracking xúc tác

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 ion cacboni bậc hai lớn hơn ion cacboni bậc một.


4. Cơ chế của phản ứng cracking xúc tác
Khi olefin có liên kết đơi ở cacbon bậc 3 thì ion cacboni bậc 3 dễ tạo thành hơn ở ion cacboni
bậc hai.


4.Cơ chế của phản ứng cracking xúc tác
4.2.1.Giai đoạn 1: Giai đoạn biến đổi ion cacboni.

 Từ naphten:
Khi 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.


4.Cơ chế của phản ứng cracking xúc tác
4.2.1.Giai đoạn 1: Giai đoạn biến đổi ion cacboni.

 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


4.Cơ chế của phản ứng cracking xúc tác
4.2.2.Giai đoạn 2: phản ứng của các ion cacboni tạp các sản phẩm
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:


4.Cơ chế của phản ứng cracking xúc tác
4.2.2.Giai đoạn 2: phản ứng của các ion cacboni tạp các sản phẩm
Phản ứng cắt mạch ở vị trí β so với cacbon mang điện :

Với ba vị trí β([A], [B], [C]) ở

bên thì xác suất đứt mạch ở vị trí
[A] lớn hơn ở vị trí [B] và lớn
hơn ở vị trí [C].