đề tài dây chuyền công nghệ xúc tác FCC


 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA -VŨNG TÀU
KHOA HOÁ HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BÁO CÁO NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
XÚC TÁC FCC
!"#$%&'(
)
*$:
 : 2011 – 2014
TP. Vũng Tàu, tháng … năm …
+,1-48

 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
KHOA HOÁ HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BÁO CÁO NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
XÚC TÁC FCC
!"#$%&'.(
)
*$:
 :
TP. Vũng Tàu, tháng … năm …
+,2-48

 
Mở đầu
)/012345567/
8%9:;<2=>$'?%@
:AB.

=2/%9CBD/E;/:"
'/04.F$%95G:H
:%9/8BC@/E5I;
/89#23;/J'"BC8;K1DLC:#M
D9/4:K:'"BC'"%9.NJB
5OAD#M'"51PQRFD3"
8DP"2#$"S"GD9#8"1T
D5/2JQ8+CU"R:#M@U8E"
D50:#MC"/;/J1218:'A5G"
D3A2"/#VQWXD3:'"FY
:":#MK:C"5F8K1K
:K0D3AU.Z3/'FD:B4 15F
:#M:$/['FB4K:%989\]^5F:#MB
/<P_]^/L.::AB1/E;//
%9Q/D`,:,:9;/U.
N7KB :JP1AD34/'8/E
%@J/D=2/%98,
:DKD0:/aCD/.
+,3-48

 
Mục lục___________________________________________Trang
Mở đầu………………………………………………………………. ………………… 3
bScW!defNgdehijWk Nlmh nnnnnnn o
51
I – TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH FCC VÀ XÚC TÁC FCC
+,4-48

 
I.1 –Tổng quan về quá trình FCC

I.1.a. Quá trình FCC
d/J 5: :%:K/5S/5B
9'S:3/p;/J;/C/K:%9.
d/JK51M=>"/
#;/J/KCQ#CU8/K89'
 /5B:;/JK0XDA%9TD3
p9P2"C:#MD3P8BRK2K
%':/:':.
 /#$DXK'?%@;/J:MC:S':8E
/V'K'?%@B/P'T`,:,0
5:ADC1.
 k;"4;/J/5BD#MD=/#2q'F
#D3K0[4:8'C'"/5
C:#M'"./D'F;/C:D3'X
/5KD3'XK0:BR85GF.
I.1.b. Vị trí quá trình FCC trong nhà máy lọc dầu
Nhìn chung chức năng của phân xưởng FCC thể hiện như sau:
 +XB#T :K'"BCBR.kK5"r_^
BR/1$D#M'"BC=/1sXB#T 
=1sXB#TAt4 #::5K:
n
 +XB#T %uD07'"s=4%9.
d/JKA/'"vP89Dp
9'"vKR/L/#V.
 A/GK0K0/'74K:%9.WH
:XB#T 0D#MDOD57D0
+,5-48

 
FD'"BCBR8='"/2JQ*wU8=*+!.

)K0K0K:K5"RDO
"'"4KD0D9M:x4L/#V.
 +XB#T A/:,-v;/J:%9TA
t8#::5K:p;/J%95#
K'"BCZyz8+z8++n
I.1.c. Sự cần thiết cần có quá trình FCC
 W9XDAv/2JD0'"BCBR8%9{8
:":D,`,P'F:#M1O
#C/1s%9.
 (9K:%9#,K:,8/K:,82,`,8
:,8BK:,
 (K9C:#MBR"O'F.
 WpK9/DE{";/J/5.d/J
/521D[XDA=XDAv
R'C'F:#M'"v8R/L'F4
BRAtK:%9.
+,6-48

 
I.2 - Xúc tác FCC
I.2.a. Những thay đổi xúc tác FCC qua các thời kỳ:
y"CB/V5ID9/5%9{.
+,7-48

 
)F:R|}}rQb +U'?%@CB
I.2.b. Thành phần xúc tác FCC
a) Định nghĩa:
 ::A23LC/5G#$/2J5"~_
/•82"CD:3:AB/<.

+,8-48

 
b) Thành phần xúc tác:
Xúc tác FCC hiện đại bao gồm 3 hợp phần chủ yếu là zeolite, pha nền hoạt
tính và phụ gia.
b1. Zeolite
 €,:,:M9;/D,D1D3:AG4B
 8kk:Z
b
Z
bb
]8_
•Qf:w‚UB.Q)w‚UK.`k‚wƒ.k:A
`,:,D#M'?%@4K1K::A)%/%S„QkS„8izS„U
=e:/'2:,S„Qe)„8izSe)„U.
 'F#VD#M'?%@D0D3`,:,5G#$
AP'TQe)U8:#M5:#MDC1.
 C:#M4B9:$@32"CC:#M
4€,:,.
b2. Pha nền hoạt tính
+AGQ,/BUKE:CQ#V:BK
BKUCD/ED50/C:#M4B.:…/…
4€,:,;{850?k:$51.Z3C
;""5"R•51k/5{B
."/5'PCB"K//C.X%/C
5G:#€,:,8#5"R/5
X?:$8pX?55"RX7:…/…4
€,:,.)":X?{P'>5"R:…/…
4€,:,.C0D/E2&KK?NX?

WG5.WpCK5"R:3D3€,:,.W#7K
3/p#D04C::p€,:,52LC
AG'$%pAC.
b3. Phụ gia
+,9-48

 
+@#VD#M'?%@#:@"")wB8w
/,/8€)ZS_8@2&K5:A @#V%u4K1:
CD3C51%G.
CD3::ADC'•BD0::†AG4.:
#VD#M'?%@:CD34B .W/8:ED#M
'?%@:235D0/00€,:,T/.C51%G
<51€,:,8CCD3$.R4CD3
C51%G:D"2"G27:x4B8D"2"/#V51
.
I.2.c. Tổng quan về Zeolite
 €,:,:X;/X4 
+,10-48

 
 €,:,"#TD1AG8D3:C:#M
'".WD1B
 G:Q),:,KU.
 kAGQfKU.
 C:#M4B@39:$2"C
C:#M4€,:,.
 k0C/4€,:,850€,:,8P1/5
GC4'>D#MBF8DtV
D"2"D#M'C/5F.

c1. Cấu trúc Zeolite
 X%:3K?)Kf:8TrDO:r
K?w.
 0:AA5.ZA5
€,:,:…/…QE:/,U5G#$5"
\.]f'/'.
 Wp:…/…:%G2=/4€,:,
/C:$85"~]]
‚
‡.
+,11-48

 
C2. Tính chất hóa học của Zeolite.
 (/Awk4)ˆrf:ˆ‰%X:)'>
/ED8E%Xf:'>DGG
XK'>D#M/E2T|%#P.
 (%LWwk#VD#M'?%@/[M
€,:,Š‹W/EDGS4%f**A€,:,K
D#M:)%„KW„.€,:,W„524K%
W.bWkrˆD#M%uD0K1W8'5'CK
€,:,8Wk‰2KPD0:Akˆ/€,:,8%DX%s:
50y/',%8s50*,Œ'.
 X%y/',%'D0D#M/D[2q5:A
DC18:RD3A4%.X%KA
AG4B.
C3. Các kiểu Zeolite
 €,:,%u/'"BXB D#M[Ms
€,:,Q-•',U.
 5"r]:A€,:,|_]:A€,:,

[MD†D#M21.W#O3'F€,:,[M
:D#M%@.
 Wp50€,:,D#M%@/B 
 €,:,50
 €,:,50„
 €,:,€)ZS_8n
+,12-48

 
C3.1. Zeolite kiểu X
 0)fiQŽ*kC@iUCP50„.
 0D324KCP„Q%
WPU.
 •2$`,:,#VD#M'?%@:
55G8w
‚
8w
‚
‡W
‚
.
C3.2. Zeolite kiểu Y
 *f:':17#$$C/50 @•`:…BF
‰DtC5G#$?'[•\.
 Z
‚‡
w.f:
‚
w
‰

.B)w
‚
.K.k
‚
wQD5B‹‚:
/L45:AZU
 PLC/P2"4`,:„:'%:.)%::35F2
%@t\=:@~=%‚r%wr3:A.
a-Ctrúc `,:
„.
b-k F
 ;"  E  |‚ BK
 €,:,„0T%A58#K4
K1[MsBK':B8D5s;/J0
DC'•.
 €,:„D#MD#B %#$%A5
 /D[39=$DC189E:A0
%,A%Aizk„=iz„.
+,13-48


 
 y1G2q#PB?:xQ=UB?:xA
%A  `,:  %,  '  2  kSe)„8  izSkSe)„  =  %A
%,kS(„8izSkS(„.
• N/E4DC14K1:RD320Q$
`,:%A%,Wkr„8TD3‹500°c 002L
4K#$%Aiz„8TD3‹900°c &2"D#MG
C0.
C3.3.Zeolite ZSM-5

C3.3.a.Thành phần hoá học và cấu trúc của zeolit ZSM-5
 €,:€)ZS_D#M2T†Z2:sR|}o‚.XK::A
`,:3,':8†C/;F1:Z b
 kKr]^@ TXK•D†'?%@B€)ZS_#
3@:RO'F.
 €)ZS_Ž:)‡f:Š_]85G#$:…BF#PDF{Q_._f
]
U
A1D#MX?:$D; 5:B"K/"
/5QT/-=f:5K:2,`,UO'F
:[DL.
 kF;"/`,:€)ZS_2$?'[E|]BK8
D#V5G;"/2JBCBO_8_f‘3`,:;"
/2J.4`,:WS€)ZS_%A
W

f*

)
}~S
w
|}‚
.|~k
‚
wQ’‚oU
+,14-48

 
+[i(%A234€)ZS_.
 ZA04`,:€)ZS_D#MAs…\E_A

DO…E_A:|%wr.
+,15-48

 
C3.3.b. Vai trò của Zeolite ZSM-5
 N€)ZS_CB :#P;
/D0R:#M:5,v5:R:#MF5G.
 €)ZS_%9D1'RO'F4':%RO'F
'‡/:4:5:5,R[DK%/2/
/':8R'C/,8RDtV"'2,
+,16-48

 
'28"'C':8":#M,K:,,8,B
,.
 €)ZS_D#MF:/CB/5J'C@
:5K:P%“%P%&D1R'C2,`,.
 €,:€)ZS_':3C@/M;"B D0
:R/L4'::,-v8DA2:/,.
I.2.d. Cracking với lớp xúc tác tầng sôi
”d/J/5:$BK0D3D†K1;/J
k%/K.d/J"B'BD#MT
12L/212L"Q:E"U12L'BQ:E
'U.D†:F"Ks:E":E'
'5D†':A#M:E"Q=2q"K=2q
#•2UA3/J:@.WR|}r‚;K/J/5
B"'Q UD9D#MD#D3:e :Œ
Q%,:bUJ_.|
”WR|}rr#VRD#V5G4:E":E'8
P'"D#MK/:E"'BT%A

9';/J[BK0D3sG%#$:CK/T
DK:E.(XK/KD3#7K:(Œ :ŒQZ%,:bbUJ_.‚.
W#VD†:@"112L"J%A4B.kJ%AB
[21:%AJ9q:"'CB"'
E12LX;"4K.
+,17-48

 
Hình 5.1. Sơ đồ FCC Model I Model I, tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu chỉ đạt tối đa là 3 nhưng model II
có thể tăng tối đa là 10. Hãng M.B.Kellog đã thiết kế loại cân bằng áp suất Model III năm 1946,
hình 5.3.
Hình 5.2. Sơ đồ FCC Model II Hãng Standard-Oil (New Jersey) đã thiết kế loại FCC mới (Model IV)
hình 5.4. từ cải tiến của Model II và đã đưa vào họat động từ 1952.
+,18-48

 
kJ_.‰'PDt %,:bbb
|SG8‚.kP#$8‰.*E'8r.G858_.WK:8~.*E"8o.
3#CXDA8\.R5G8}.kt:#DO8|].kt:#8
||.32KP@8|‚.!':v8|‰.!':=8|r.=
kJ_.r.)PDt Z%,:bN
+,19-48

 
II – CƠ CHẾ XÚC TÁC FCC
 P1"/5B:P12.X
AG:2D#MA/5X?K%/24
K:%@$XBG4B.
 XBGB‚:*y/',%Qk
ˆ

U*,Œ'Q*U.
 Xy/',%:5"5"R/A
D3QkˆUEX*,Œ'J1,:,/B#$7
D?.
 Cơ chế hình thành tâm hoạt động
/XAD3/2=CB:XBy/',%
*,Œ'
II.1. Các giai đoạn phản ứng trên bề mặt.
!tr2#$P2"'
y#$|Hấp phụ các ion Hydride trên các tâm Lewis:
+,20-48

 
y#$‚Phản ứng giữa các proton từ Bronsted với các olefin:
y#$‰Phản ứng giữa các ion cacboni sinh ra từ bước 1 và 2 với các
hydrocacbon bằng cách tạo ra các ion hydride
các ion hydridekhông bền sẽ bị phân hủy thành
y#$rW"C@
W"C@'"ik8k
‰
kŠk
‚
n
II.2. Cơ chế phản ứng – ion cacboni
–XK:P1G4/5B—.
+,21-48

 
II.2.a. Gồm 3 giai đoạn chính sau:
 Giai đoạn 1: Tạo ion cacboni

NG%@//#VMDF$K%/2A˜Qf:U
 Giai đoạn 2: Phát triển chuỗi phản ứng của các ion cacboni.
!t"G'
|‡+"DtX
ˆ•DF$L/G™SS
QˆU
š™SSk
QˆU
ˆ•DF$'@K0%LL/GDtX4šk
‰
š
‚
k
_
NG%@
‚‡+"X4K,L/G™SS™SSk
–5'F‹Š‰—
+,22-48

 
NG%@
‰‡+"P%/2QiU2D9.
NG%@
 Giai đoạn 3 : giai đoạn dừng phản ứng
251M$8#VK7K?K%/4B
D0AX?/EG:C?4'"/5
B.
II.2.b. Ví dụ cụ thể
•G%@@0#'
–1P14"/5B4S,B

k
‰
Sk
‚
Sk
‚
Sk
‚
Sk
‚
Sk
‰
—
|‡kJ2
+,23-48

 
‚‡+/0…"
QfU
f.|."DtX
k
‰
Sk
ˆ
Sk
‚
Sk
‚
Sk
‚

Sk
‰
k
‰
Sk
‚
Sk
ˆ
Sk
‚
Sk
‚
Sk
‰
f.‚."X4K
‡,β-C-H
(+)
2‡,β-C-C
(+)
k
‰
Sk
ˆ
Sk
‚
Sk
‚
Sk
‚
Sk

‰
k
‰
SkŠk
‚
ˆ
ˆ
k
‚
Sk
‚
Sk
‰

ˆ
k
‚
Sk
‚
Sk
‰
k
‰
Sk
ˆ
Sk
‰
k
‰
Sk

ˆ
Sk
‰
k
‰
SkŠk
‚
ˆk
ˆ
f.‰."$i
k
‰
Sk
ˆ
Sk
‰
ˆik
‰
Sk
‚
Sk
‰
ˆi
ˆ
Q
ˆ
~
k
|‰
U

+,24-48

 
QyU
y.|."DtX
k
‰
Sk
‚
Sk
ˆ
Sk
‚
Sk
‚
Sk
‰
k
‰
Sk
ˆ
Sk
‚
Sk
‚
Sk
‚
Sk
‰
y.‚.

+"$i2D9.
‰‡1…3'F'"A//u8"$
"$'"5D051/J".
II.2.c. Các sản phẩm tạo ra trong phản ứng cracking xúc tác
 )"FPhản ứng cắt mạch (cracking )8B"K/,P1
2.
+,25-48