Nguyễn Viết Chung(Thiệu Châu_Thiệu Hóa-Thanh Hóa)Báo cáo kỹ thuật xúc tác " Đầu độc xúc tác trong quá trình cracking dầu mỏ " pdf

Báo cáo kỹ thuật xúc tác
Báo cáo kỹ thuật xúc tác
Đề tài:
Đề tài:
Đầu độc
Đầu độc


XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH
XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH
CRACKING DẦU MỎ
CRACKING DẦU MỎ
Nhóm thực hiện:
Nhóm thực hiện:
1. Lưu Xuân Cường
1. Lưu Xuân Cường
2. Nguyễn Minh Tâm
2. Nguyễn Minh Tâm
3. Nguyễn Thị Kim Vi
3. Nguyễn Thị Kim Vi
4. Dương Thanh Long
4. Dương Thanh Long

Nội dung báo cáo
Nội dung báo cáo
Phần 1:
Phần 1:
Tổng quan về Zeolit
Tổng quan về Zeolit
Phần 2:

Phần 2:
Fluid Catalyst Cracking
Fluid Catalyst Cracking




Phần 1:
Phần 1:


Tổng quan về Zeolit
Tổng quan về Zeolit

Zeolit là gì?
Zeolit là gì?

Zeolit là một loại chất rắn xốp, được đặc
Zeolit là một loại chất rắn xốp, được đặc
trưng bởi cấu trúc tinh thể bao gồm:
trưng bởi cấu trúc tinh thể bao gồm:

Khung 3 chiều được hình thành bởi các liên
Khung 3 chiều được hình thành bởi các liên
kết TO
kết TO
4
4
(T là Si, Al…). Mỗi nguyên tử Oxi
(T là Si, Al…). Mỗi nguyên tử Oxi

được dùng chung cho 2 nguyên tử T.
được dùng chung cho 2 nguyên tử T.

Các mao quản, lỗ trống với kích thước phân
Các mao quản, lỗ trống với kích thước phân
tử có thể chứa các cation bù điện tích,
tử có thể chứa các cation bù điện tích,
nước, muối và các phân tử khác.
nước, muối và các phân tử khác.



Đường kính của mao quản và lỗ xốp phụ
Đường kính của mao quản và lỗ xốp phụ
thuộc vào cấu trúc của từng loại zeolit
thuộc vào cấu trúc của từng loại zeolit
khác nhau và thường nằm trong khoảng
khác nhau và thường nằm trong khoảng
từ 3 – 1.3 A
từ 3 – 1.3 A
o
o

Diện tích riêng bề mặt lớn nhất: 800m
Diện tích riêng bề mặt lớn nhất: 800m
2
2
/g.
/g.


Thể tích riêng xốp lớn nhất: 0.35 cm
Thể tích riêng xốp lớn nhất: 0.35 cm
3
3
/g.
/g.

Cấu trúc
Cấu trúc



Công thức tổng quát của các Zeolite:
Công thức tổng quát của các Zeolite:
Me
Me
2/n
2/n
O.Al
O.Al
2
2
O
O
3
3
.xSiO
.xSiO
2
2

.yH
.yH
2
2
O
O

n: hoá trị của cation Me
n: hoá trị của cation Me

x: tỉ số SiO
x: tỉ số SiO
2
2
/Al
/Al
2
2
O
O
3
3

y: số phân tử H
y: số phân tử H
2
2
O
O


Trong cấu trúc Zeolit không tồn tại liên
Trong cấu trúc Zeolit không tồn tại liên
kết Al-O-Al mà chỉ có dạng liên kết Si-O-Si
kết Al-O-Al mà chỉ có dạng liên kết Si-O-Si
và Si-O-Al nên tỉ lệ Si/Al >= 1.
và Si-O-Al nên tỉ lệ Si/Al >= 1.


Nền tảng cơ bản tạo nên Zeolite là sodalit - các
Nền tảng cơ bản tạo nên Zeolite là sodalit - các
bát diện cụt có đỉnh là Al
bát diện cụt có đỉnh là Al
3+
3+
hoặc Si
hoặc Si
4+
4+
.
.

Mỗi ion này là tâm của tứ diện mà 4 đỉnh là O
Mỗi ion này là tâm của tứ diện mà 4 đỉnh là O
2-
2-


hoặc OH
hoặc OH
-

-
.
.




Tuỳ theo việc lắp ghép khác nhau mà ta
Tuỳ theo việc lắp ghép khác nhau mà ta
được các loại Zeolite khác nhau. Ví dụ:
được các loại Zeolite khác nhau. Ví dụ:
Zeolit A Zeolit X (Y)

Trạng thái tồn tại
Trạng thái tồn tại

Tự nhiên:
Tự nhiên:

Khoảng 48 loại,
Khoảng 48 loại,

Hình thành do phản ứng giữa các khoáng
Hình thành do phản ứng giữa các khoáng
silicate trong núi lửa và các lớp tro với nước
silicate trong núi lửa và các lớp tro với nước
ngầm,
ngầm,

Zeolit tự nhiên ít tinh khiết do nhiễm các kim

Zeolit tự nhiên ít tinh khiết do nhiễm các kim
loại, các khoáng khác.
loại, các khoáng khác.


Nhân tạo:
Nhân tạo:

Tinh khiết hơn,
Tinh khiết hơn,

Khoảng 200 loại, tuy nhiên chỉ một lượng nhỏ
Khoảng 200 loại, tuy nhiên chỉ một lượng nhỏ
được sử dụng trong công nghiệp.
được sử dụng trong công nghiệp.

Tính chất của Zeolit
Tính chất của Zeolit
1.
1.
Trao đổi ion:
Trao đổi ion:

Các cation bù trừ điện tích âm của tứ diện
Các cation bù trừ điện tích âm của tứ diện
[AlO
[AlO
4
4
]

]
-
-
trong mạng tinh thể Zeolite rất linh
trong mạng tinh thể Zeolite rất linh
động nên dễ dàng trao đổi với các cation
động nên dễ dàng trao đổi với các cation
khác.
khác.

Tỉ lệ Si/Al càng cao thì khả năng trao đổi ion
Tỉ lệ Si/Al càng cao thì khả năng trao đổi ion
càng giảm.
càng giảm.

Dùng làm mềm nước
Dùng làm mềm nước

Zeolit NaA
Zeolit NaA

2.
2.
Tính hấp phụ:
Tính hấp phụ:

Zeolite có khả năng hấp phụ cao nhờ: cấu
Zeolite có khả năng hấp phụ cao nhờ: cấu
trúc xốp và rất rộng với các khoảng trống
trúc xốp và rất rộng với các khoảng trống

rộng đều.
rộng đều.

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp
phụ:
phụ:

Nhiệt độ và áp suất dehydrat hoá
Nhiệt độ và áp suất dehydrat hoá

Nhiệt độ và áp suất khảo sát
Nhiệt độ và áp suất khảo sát

Tỉ lệ Si/Al
Tỉ lệ Si/Al

3.
3.
Tính axit bề mặt:
Tính axit bề mặt:


Có 2 loại tâm axit:
Có 2 loại tâm axit:

Tâm axit Bronsted:
Tâm axit Bronsted:

Nguồn cung cấp proton: nhóm hydroxyl

Nguồn cung cấp proton: nhóm hydroxyl

Nhóm hydroxyl được hình thành trong các quá
Nhóm hydroxyl được hình thành trong các quá
trình sau:
trình sau:
▫
Phân giải các ion amoni hoặc alkyl amoni tạo ra
Phân giải các ion amoni hoặc alkyl amoni tạo ra
proton liên kết với các nguyên tử oxy của mạng
proton liên kết với các nguyên tử oxy của mạng
lưới.
lưới.
▫
Sự phân ly của phân tử nước bị hấp phụ bởi trường
Sự phân ly của phân tử nước bị hấp phụ bởi trường
tĩnh điện của các cation trao đổi hoá trị.
tĩnh điện của các cation trao đổi hoá trị.
▫
Quá trình trao đổi ion của các kim loại kiềm bằng
Quá trình trao đổi ion của các kim loại kiềm bằng
ion H
ion H
+
+
của axit
của axit




Tâm axit Lewis:
Tâm axit Lewis:

Được hình thành từ quá trình tách
Được hình thành từ quá trình tách
nhóm hydroxyl của Zeolit khi xử lý nhiệt
nhóm hydroxyl của Zeolit khi xử lý nhiệt

Ứng dụng của Zeolit
Ứng dụng của Zeolit
1.
1.
Xúc tác:
Xúc tác:

Phản ứng hoá học liên quan đến chất hữu
Phản ứng hoá học liên quan đến chất hữu
cơ. Quan trọng nhất là cracking, đồng phân
cơ. Quan trọng nhất là cracking, đồng phân
hoá và tổng hợp Hydrocacbon
hoá và tổng hợp Hydrocacbon

Phản ứng axit-bazơ
Phản ứng axit-bazơ

Phản ứng cảm ứng kim loại
Phản ứng cảm ứng kim loại

2.
2.

Hấp phụ:
Hấp phụ:



Ứng dụng trong làm khô, làm tinh khiết và
Ứng dụng trong làm khô, làm tinh khiết và
tách riêng (chủ yếu là tách khí)
tách riêng (chủ yếu là tách khí)
3.
3.
Trao đổi ion:
Trao đổi ion:

Làm mềm nước.
Làm mềm nước.

Điều chế
Điều chế

Nguyên liệu
Nguyên liệu
:
:
cao lanh đã hoạt hoá từ các
cao lanh đã hoạt hoá từ các
nguồn chứa SiO
nguồn chứa SiO
2
2

như các silicate, các sol SiO
như các silicate, các sol SiO
2
2
và
và
các dung dịch NaOH, dung dịch aluminate.
các dung dịch NaOH, dung dịch aluminate.

Phương pháp
Phương pháp
:
:
có 3 phương pháp để điều chế
có 3 phương pháp để điều chế

Đưa các kim loại phân bố lên từ Zeolite.
Đưa các kim loại phân bố lên từ Zeolite.

Tẩm zeolite bằng một số dung dịch hữu cơ và vô cơ
Tẩm zeolite bằng một số dung dịch hữu cơ và vô cơ
chứa hợp chất kim loại.
chứa hợp chất kim loại.

Đưa cấu tử hoạt động vào xúc tác từ lúc tổng hợp
Đưa cấu tử hoạt động vào xúc tác từ lúc tổng hợp
Zeolite.
Zeolite.



Các giai đoạn chính xảy ra trong quá
Các giai đoạn chính xảy ra trong quá
trình tổng hợp:
trình tổng hợp:

Quá trình tạo gel
Quá trình tạo gel
▫
Giai đoạn quan trọng nhất
Giai đoạn quan trọng nhất
▫
Trong môi trường kiềm đủ mạnh, các liên kết Si-
Trong môi trường kiềm đủ mạnh, các liên kết Si-
O-Si trong khung gel được hình thành do tương
O-Si trong khung gel được hình thành do tương
tác giữa các silicate và aluminate.
tác giữa các silicate và aluminate.

Quá trình làm muồi
Quá trình làm muồi
▫
Cần thiết để mầm tinh thể hình thành.
Cần thiết để mầm tinh thể hình thành.
▫
Không có giai đoạn này thì thời gian kết tinh tăng,
Không có giai đoạn này thì thời gian kết tinh tăng,
độ tinh khiết sản phẩm giảm và tỉ số Si/Al thu
độ tinh khiết sản phẩm giảm và tỉ số Si/Al thu
được không cao
được không cao


Quá trình kết tinh
Quá trình kết tinh
▫
Thực nghiệm: tăng nồng độ kiềm trong khung gel
Thực nghiệm: tăng nồng độ kiềm trong khung gel
hoặc tăng nhiệt độ kết tinh thì sẽ giảm được thời
hoặc tăng nhiệt độ kết tinh thì sẽ giảm được thời
gian kết tinh do tốc độ tạo mầm tăng.
gian kết tinh do tốc độ tạo mầm tăng.
▫
Tính chất Zeolite phụ thuộc thời gian kết tinh, nếu
Tính chất Zeolite phụ thuộc thời gian kết tinh, nếu
kết tinh không đủ thời gian thì độ tinh khiết của
kết tinh không đủ thời gian thì độ tinh khiết của
sản phẩm không cao, tinh thể Zeolite còn bị lẫn
sản phẩm không cao, tinh thể Zeolite còn bị lẫn
các tạp chất aluminosilicate vô định hình sẽ làm
các tạp chất aluminosilicate vô định hình sẽ làm
giảm khả năng hấp phụ.
giảm khả năng hấp phụ.

Quá trình lọc rửa
Quá trình lọc rửa




Phần 2

Phần 2
X
X
úc tác Cracking trong dầu mỏ
úc tác Cracking trong dầu mỏ

Nội dung
Nội dung
1.
1.
S
S
ơ lược về cracking
ơ lược về cracking
2.
2.
Sơ lược về xúc tác trong cracking
Sơ lược về xúc tác trong cracking
3.
3.
Sơ lïc về cớ chế của xúc tác
Sơ lïc về cớ chế của xúc tác
4.
4.
Mô hình giảm hoạt tính của xúc tác
Mô hình giảm hoạt tính của xúc tác
5.
5.
Ví dụ cụ thể về sự giảm hoạt tính
Ví dụ cụ thể về sự giảm hoạt tính

s
s
ơ lược về cracking
ơ lược về cracking

Cracking l
Cracking l
à sự chuyển hóa các phân tử
à sự chuyển hóa các phân tử
hydrocacbon lớn thành các phân tử nhỏ hơn
hydrocacbon lớn thành các phân tử nhỏ hơn
trong phân đoạn xăng.
trong phân đoạn xăng.



Nguyên liệu thường là parafin(50% – 60
Nguyên liệu thường là parafin(50% – 60
%), Olefin( 5%),
%), Olefin( 5%),
naphatalen , aromatic
naphatalen , aromatic