Tài liệu craking xúc tác

Mở đầu
Hiện nay dầu mỏ trở thành nguồn năng lượng quan
mọi quốc gia trên thế giới. Hiệu quả sử dụng của dầu mỏ
vào chất lượng của các quá trình chế biến, trong đó các quá
giữ vai trò quan trọng. Việc đưa dầu mỏ qua các quá trình
nâng cao được hiệu quả sử dụng và tiết kiệm được nguồn
quý hiếm này.

trọng nhất của
phụ thuộc
trình xúc tác
chế biến sẽ
tài nguyên

Xăng là hỗn hợp các hydrocacbon từ C5
đến
o
o
C10 có nhiệt độ sôi từ 35 C đến 200 C, dễ bay
hơi và có tính tự cháy kém. Được dùng làm
nhiên liệu cho động cơ xăng là chủ yếu, ngoài
ra còn dùng làm dung môi cho công nghiệp
trích ly dầu và pha chế mỹ phẩm .
Trong công nghiệp sản xuất xăng, nhìn chung các quốc gia đều có xu hướng cải thiện và
nâng cao chất lượng xăng nhằm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của động cơ và bảo vệ môi
trường trong sạch. Vì vậy việc nâng cao chất lượng xăng trong đó quan trọng nhất là
nâng cao trị số octan, giảm hàm lượng benzen, hàm lượng các hợp chất chứa oxy, hàm
lượng olefin đang là vấn đề đặt lên hàng đầu.Vào nh ững năm 1920 - 1930 để tăng chỉ
số octan cho phân đoạn xăng người ta thường sử dụng các phương pháp như phụ gia
Tetra Ethyl Chì, phân đoạn reformat,…
Một trong số những quá trình quan trọng nhất của nhà máy lọc dầu là quá trình

cracking xúc tác. Có thể nói, công nghệ cracking xúc tác là một trong những công nghệ
quan trọng nhất của công nghệ hữu cơ hóa dầu. Ngày nay, Việt Nam đang trên con
đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa, ngành công nghiệp hóa dầu được xếp vào một
trong những ngành mũi nhọn công nghiệp của quốc gia.
Từ khi xuất hiện đến nay, cracking xúc tác đã cung cấp những sản phẩm đáng quí cho
công nghiệp, đặc biệt là xăng. Quá trình cracking xúc tác ngày càng được cải tiến để
giải quyết những bài toán về nguồn nguyên liệu dầu mỏ ngày càng có chất lượng xấu,
những yêu cầu bức xúc về xăng có trị số octan cao, thay vì sử dụng xăng pha chì ..

1. GIỚI THIỆU CHUNG

1


Trong công nghệ chế biến dầu mỏ, các quá trình có xúc tác chiếm một vị trí quan
trọng, trong đó cracking xúc tác là điển hình. Mục đích của cracking xúc tác là biến các
phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ cao (hay có phân tử lượng lớn) thành cấu tử xăng có chất
lượng cao. Ngoài ra thu thêm một số sản phẩm phụ khác như: gasoil nhẹ, gasoil nặng, khí
(chủ yếu là phân tử nhánh), đây là cấu tử quý cho tồng hợp hóa dầu. Xúc tác có tác dụng:
-

Làm giảm năng lượng hoạt hóa, tăng tốc độ phản ứng.
Giảm nhiệt độ cần thiết cho phản ứng.
Tăng tình chất chọn lọc ( hướng phản ứng theo hướng cần thiết).

2. MỤC ĐÍCH CỦA QUÁ TRÌNH

Mục đích chính của quá trình cracking xúc tác là điều chế xăng với trị số octan
không thấp hơn 76 – 78 và nhiên liệu diesel tuy có chất lương kém hơn gasoil cất trực
tiếp nhưng có thể sử dụng làm thành phần của sản phẩm thương mại. Trong cracking xúc

tác cũng sinh ra lượng đáng kể khi có hàm lượng phân đoạn butan – butylen cao, từ đó có
thể sản xuất alkylat là thành phần octan cao cho xăng. Cracking xúc tác đóng vai tro
quan trọng trong việc cung cấp nhiên liệu máy bay và xăng ôtô. Cracking được tiến hành
trong vùng nhiệt độ 420 – 550 oC và là quá trình làm thay đổi chất lượng nguyên liệu,
nghĩa là các quá trình tạo thành các hợp chất có tinh chất vật lý – hóa khác với nguyên
liệu đầu. Tuy nhiệt độ của quá trình gần với nhiệt độ của của cracking nhiệt, nhưng chất
lượng xăng sản phẩm cao hơn nhiều.
Trong cracking xúc tác phân đoạn dầu nặng, ở 500 oC phần lớn nguyên liệu
chuyển hóa thành các cấu tử sôi trong khoảng sôi của xăng và sản phẩm khí tạo thành có
thể được dùng để sản xuất thành phần octan cao cho xăng hoặc làm nguyên liệu hóa dầu.
Cùng với sự phát triển của công nghiệp tổng hợp hóa dầu cracking xúc tác con cung cấp
nguyên liệu hóa học như hydrocacbon thơm, olefin khí, nguyên liệu điều chế cốc
Để sản xuất xăng ôtô dùng distilat chân không của quá trình lọc dầu làm nguyên
liệu, con sản xuất xăng máy bay thì sử dụng phân đoạn kerosene của chưng cất dầu làm
nguyên liệu. Vai tro của cracking xúc tác tăng khi nhu cầu về tiêu thụ xăng ôtô tăng
3. NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

2


3.1. Nguyên liệu
So với các quá trình xúc tác khác cracking xúc tác có công suất lớn nhất:công suất
cụm cracking xúc tác đạt tới 3,2 ÷ 4,8 triệu tấn/năm, nghĩa là công suất của nó chỉ thấp
hơn cụm chưng cất khí quyển- chân không.Với công suất cao như vậy nên dung lượng
tổng của cracking xúc tác cao. Thí dụ năm1967 ở Hoa kỳ cracking xúc tác chiếm 55%
lượng dầu thô.Con số này phản ánh thành phần phân đoạn của nguyên liệu cracking xúc
tác thay đổi rộng.Nguyên liệu phổ biến nhất cho quá trình này là gasoil nặng với nhiệt độ
sôitrong khoảng 300 ÷ 500o C và trung bình chiếm khoảng 25 ÷ 30% dầu thô.Thường
cũng có thể sử dụng nguyên liệu nhẹ hơn cũng như nguyên liệu của các nguồn thứ cấp,
thí dụ gasoil quá trình cốc hóa.

Nguyên liệu chính cho cracking xúc tác công nghiệp là distilat chưng cất khí
quyển và chân không trong nhà máy lọc dầu. Phụ thuộc vào thành phần phân đoạn
nguyên liệu distilat có thể thuộc một trong các nhóm sau:
3.1.1. Nhóm thứ nhất - nguyên liệu nhẹ

Nhóm này gồm distilat chưng cất sơ cấp (kerosen-sola và distilat chân không).
Chúng có nhiệt độ sôi 260 ÷ 280oC, tỷ trọng 0,830 ÷ 0,870, phân tử lượng trung bình 190
÷220. Distilat kerosen - sola nhẹ từ chưng cất trực tiếp là nguyên liệu tốt cho sản xuất
xăng máy bay với hiệu suất xăng cao và tạo cốc thấp.
3.1.2. Nhóm hai - nguyên liệu distilat nặng

Nhóm này gồm distilat sola nặng, có nhiệt độ sôi trong khoảng 300 ÷ 550 o C hoặc
phân đoạn nhẹ hơn, cũng như nguyên liệu có nguồn gốc thứ cấp, sinh ra trong cụm
cracking nhiệt và cốc hóa. Phân tử lượng trung bình của chúng cao gấp 1,5 lần so với
nhóm thứ nhất, bằng khoảng 280 ÷ 330. Khác với nguyên liệu nhẹ, nguyên liệu distilat
nặng trước khi đưa vào lo phản ứng hoặc bộ phận trộn với xúc tác nóng chưa chuyển
hoàn toàn thành pha hơi. Distilat sola nặng có tỷ trọng 0,880 ÷ 0,920, được sử dụng để
sản xuất xăng động cơ.
3.1.3. Nhóm ba - nhiên liệu có thành phần phân đoạn thay đổi rộng

Nguyên liệu này là hỗn hợp của distilat nhóm thứ nhất và thứ hai chứa các phân
đoạn kerosen, sola sôi cao và các sản phẩm từ sản xuất dầu nhờn và parafin. Giới hạn sôi
của nguyên liệu nhóm ba là 210 ÷ 550o C.

3.1.4. Nhóm bốn- nguyên liệu distilat trung gian
3


Là hỗn hợp của phân đoạn kerosen nặng với các phân đoạn sola nhẹ và trung bình,
có nhiệt độ sôi trong khoảng 250 ÷ 470oC. Nguyên liệu trung gian dùng cho sản xuất

xăng động cơ và xăng máy bay.
Distilat kerosen và sola, distilat chân không trong chưng cất trực tiếp dầu thô là
các nguyên liệu tốt cho cracking xúc tác. Parafin dễ chảy mềm cũng thuộc nhóm này.
Phần chiết (extrat) nhận được trong quá trình làm sạch distilat bằng dung môi lựa chọn là
nguyên liệu kém hơn do trong thành phần của chúng có chứa nhiều hydrocacbon thơm
khó cracking. Để tránh tạo cốc nhiều trong cracking trộn extrat này với distilat sola
chưng cất trực tiếp. Dầu thô và sản phẩm dầu cặn ít khi được sử dụng làm nguyên liệu
cho cracking.
Trong cracking xúc tác distilat chưng cất trực tiếp tạo ra nhiều xăng và ít cốc hơn
so với cracking từ distilat của cracking nhiệt và cốc hóa. Ngoài ra, trong các nguyên liệu
này có các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh, nitơ và kim loại có thể đầu độc xúc tác. Do
đó mazut nhiều nhựa và đặc biệt là cặngudron không được dùng làm nguyên liệu cho
cracking. Đặc điểm quan trọng của nguyên liệu cracking là khả năng tạo cốc. Khả năng
tạo cốc của distilat dầu và cặn là lượng cốc (% k.l.) tạo thành khi cấttrong điều kiện nung
nóng ở nhiệt độ cao. Khả năng tạo cốc của nguyên liệucàng cao thì lượng cốc tạo thành
trong cracking càng lớn. Tạo cốc tăng khi độnhớt của phân đoạn tăng.Thông thường có
5% nguyên liệu cracking tạo thành cốc trên xúc tác vàcốc có hàm lượng hydro khoảng
8%k.l..Tạo cốc cao dẫn tới quá tải đối vớitháp hoàn nguyên và giảm công suất sơ đồ.
Công suất của phần lớn củacracking bị giới hạn không phải khả năng của lo phản ứng,
mà là hiệu suấtcủa thiết bị hoàn nguyên. Thông thường trong lo phản ứng phản ứng diễn
ravới xúc tác chứa dưới 0,25% cốc
3.2.

Sản phẩm

Khối lượng và chất lượng sản phẩm cracking phụ thuộc vào đặc điểm của nguyên
liệu và xúc tác cũng như chế độ công nghệ. Trong cụm cracking xúc tác nhận được khí
béo, xăng không ổn định, gasoil nhẹ và nặng. Đôi khicũng nhận được ligroin.
3.2.1. Sản phẩm khí – khí béo

Khí béo nhận được trong cracking xúc tác có hàm lượng hydrocacbon cấu trúc
nhánh cao, đặc biệt là iso-butan.Điều này làm tăng giá trị khí khi nó được dùng làm
nguyên liệu trong chế biến tiếp. Thành phần đặc trưng của khí béo nhận được trong
cracking nguyên liệu nhẹ và nặng (%k.l.) như sau:
Bảng 4.2. Thành phần đặc trưng của khí béo
4


Hydro
Metan
Etan
Etylen
Propan
Propylen
n-Butan
iso-Butan
n-Butilen
iso-Butilen
n-Pentan
iso-Pentan
Amilen

Nguyên liệu nhẹ
0,80
3,20
2,40
0,25
11,70
10,75
5,30

23,40
12,00
1,00
6,30
15,70
7,20

Nguyên liệu nặng
6,65
7,00
10,85
13,30
8,75
19,75
11,50
3,65
18,55

Trong cracking distilat nặng khí béo tạo thành ít hơn.
Phân đoạn butan-isobutan là nguyên liệu cho alkyl hóa, trong đó từ butilen và
isobutan nhận được akylbenzen là chất có trị số octan cao. Phân đoạn butan-isobutan con
có thể được chế biến tiếp trong cụm polymer hóa hoặc làm nguyên liệu cho các quá trình
hóa dầu khác.
Alkyl hóa phân đoạn propan-propylen với benzen nhận được alkylbenzen là thành
phần rất có giá trị cho xăng máy bay nhằm tăng chủng loại của xăng. Phân đoạn propanpropylen cũng được dùng làm nguyên liệu cho polymer hóa. Trong trường hợp này từ
propylen có thể điều chế xăng-polymer và tetramer propylen được sử dụng làm nguyên
liệu để sản xuất chất hoạt động bề mặt (sulphonol) hoặc isopropylbenzen (oxi hóa tiếp sẽ
nhậnđược aceton và phenol). Hỗn hợp phân đoạn propan-propylen và butan -butilen (khí
hóa lỏng) là nhiên liệu tốt cho động cơ đốt trong và nguyên liệu hóa dầu.
Khí khô nhận được sau khi tách phân đoạn butan- butilen và propan-propylen

thường ứng dụng trong sản xuất năng lượng.
3.2.2. Xăng không ổn định

Từ cracking xúc tác có thể sản xuất xăng ôtô octan cao hoặc nguyên liệu để điều
chế xăng gốc cho máy bay thông qua làm sạch bằng xúc tác. Để sản xuất xăng máy bay
gốc thì nguyên liệu là distilat kerosen và sola nhẹ từ chưng cất dầu trực tiếp hoặc hỗn hợp
của chúng có khoảng nhiệt độ sôi 240 ÷360o C. Trước tiên điều chế được xăng có nhiệt
độ sôi cuối là 220 ÷ 245o C (gọilà xăng động cơ). Sau khi ổn định xăng này được chế
5


biến tiếp trong làm sạch bằng xúc tác (là giai đoạn hai của cracking xúc tác), trong đó
nhận được xăng máy bay gốc. Cuối cùng, nhờ làm sạch bằng xúc tác trong xăng chứa rất
ítolefin và nhiều hydrocacbon thơm hơn so với xăng ôtô, làm tăng độ ổn định và trị số
octan của xăng máy bay.
Phụ thuộc vào tính chất của nguyên liệu và điều kiện của quá trình, xăng máy bay
gốc có thể có trị số octan từ 82 đến 85 và sau khi thêm phụ gia lỏng có thể tăng trị số
octan lên đến 92 ÷ 96.
Để điều chế xăng ôtô sử dụng distilat nhận được trong chưng cất chân không và có
nhiệt độ sôi trong khoảng 300 ÷ 550o C hoặc các phân đoạn hẹp hơn. Xăng ôtô nhận được
trong cụm cracking xúc tác có trị số octan xác định theo phương pháp động cơ (MON) là
78 ÷ 82 và theo phương pháp nghiên cứu (RON) là 88 ÷ 94 mà không cần thêm phụ gia.
Xăng chưa ổn định của cracking xúc tác phải trải qua ổn định hóa để loại các
hydrocacbon nhẹ hoa tan có áp suất hơi cao. Từ xăng ổn định sản xuất ra xăng máy bay
hoặc sử dụng làm thành phần trị số octan cao để điều chế xăng ôtô mác khác nhau. Các
thành phần của xăng ôtô bền hóa học trong điều kiện tồn trữ thông thường. Xăng có nhiệt
độ sôi cuối 200 ÷ 210o C và áp suất hơi là 500 ÷ 520 mm Hg chứa không quá 40% phân
đoạn sôi dưới 100oC. Xăng loại này có khối lượng riêng trong khoảng 0,730 ÷ 0,745
g/cm3. Xăng cracking xúc tác đã loại butan có khối lượng riêng cao hơn, thành phần
phân đoạn nặng hơn và áp suất hơi bão hoa thấp hơn (270 ÷ 360 mm Hg).

Thực tế cho thấy xăng ôtô có trị số octan cao hơn khi được điều chế từ nguyên liệu
có hàm lượng hydrocacbon naphten lớn hơn. Khi tăng độ chuyển hóa nguyên liệu trong
lo phản ứng và tăng tuần hoàn gasoil thì trị số octan của xăng tăng lên. Sự có mặt của
phân đoạn xăng trong nguyên liệu cracking là không mong muốn vì sẽ dẫn tới giảm trị số
octan của xăng. Điều này có thể giải thích như sau, trong điều kiện cracking xúc tác
thông thường xăng không bị phân hủy và tự tham gia vào thành phần của xăng cracking
xúc tác.
Hàm lượng lưu huỳnh trong xăng phụ thuộc vào hàm lượng của nó trong nguyên
liệu: hàm lượng lưu huỳnh trong nguyên liệu càng cao thì hàm lượng trong xăng cũng
cao và hàm lượng lưu huỳnh trong xăng được xác định theo công thức sau:

6


Hàm lượng lưu huỳnh trong xăng = Hàm lượng lưu huỳnh trong nguyên liệu - 0.15
Xăng điều chế từ nguyên liệu nặng có hàm lượng hydrocacbon không no cao hơn
và aromat thấp hơn so với xăng điều chế từ nguyên liệu nhẹ. Xăng cracking xúc tác có
hàm lượng hydro thấp hơn xăng cất trực tiếp:
Bảng 4.3. Hàm lượng hydro của xăng
Quá trình
Xăng cất trực tiếp
Xăng cracking xúc tác

Hàm lượng %
Hydro
14,23
11,94

Cacbon
85,77

88,06

3.2.3. Gasoil nhẹ

Gasoil nhẹ (distilat có nhiệt độ sôi đầu 175÷ 200oC và sôi cuối 320 ÷350oC) so
với phân đoạn diesel thương phẩm có chỉ số xetan và hàm lượng lưu huỳnh cao hơn. Chỉ
số xetan của gasoil xúc tác nhẹ nhận được từ distilatsola nhẹ với thành phần chính là
parafin bằng 45 ÷ 56, từ distilat naphtha-aromat 25 ÷ 35. Trong cracking nguyên liệu
nặng hơn chỉ số xetan của gasoil xúc tác nhẹ cao hơn đôi chút là do độ chuyển hóa thấp
hơn. Tăng nhiệtđộ cracking chỉ số xetan giảm. Gasoil nhẹ chứa hydrocacbon không no và
phần đáng kể aromat (28 ÷ 55%). Nhiệt độ đông đặc của nó thấp hơn nhiệt độ đông đặc
của nguyên liệu.
Tính chất của gasoil nhẹ chịu ảnh hưởng của thành phần nguyên liệu,xúc tác và
chế độ công nghệ. Tăng nhiệt độ, hiệu suất gasoil nhẹ và chỉ số xetan của nó giảm, con
hàm lượng hydrocacbon thơm tăng. Giảm tốc độ dong, kèm theo tăng độ chuyển hóa dẫn
đến kết quả tương tự. Cracking cótuần hoàn làm giảm hiệu suất gasoil nhẹ và trị số xetan
của nó và tăng hàmlượng hydrocacbon thơm.
Gasoil nhẹ được ứng dụng làm thành phần cho nhiên liệu diesel (DO) trong
trường hợp nếu DO nhận được từ chưng cất trực tiếp có chỉ số xetan cao (dư) và hàm
lượng lưu huỳnh thấp hơn tiêu chuẩn. Trong các trường hợp khác gasoil nhẹ được dùng
làm nguyên liệu để điều chế muội và pha loãng trong điều chế mazut. Cũng có thể sử
dụng hỗn hợp gasoil nhẹ. Trong trường này nó được chiết bằng dung môi. Gasoil nhẹ
thường được loại hết hydrocacbon thơm, sau khi cất loại dung môi nó có chỉ số xetan cao
hơn và cóthể sử dụng làm DO; con lớp dưới chứa phần lớn hydrocacbon thơm có thể
được dùng làm nguyên liệu để sản xuất muội chất lượng cao.

7


3.2.4. Sản phẩm gasoil nặng

Là sản phẩm cặn của quá trình. Chất lượng của nó phụ thuộc chế độ công nghệ,
nguồn nguyên liệu và chất lượng gasoil nhẹ.
Gasoil nặng có nhiệt độ sôi > 3500C, có tỷ trọng: 0,89 → 0,99.
Gasoil nặng chứa một lượng khí lớn tạp chất cơ học. Hàm lượng lưu huỳnh trong
đó cao hơn khoảng 1,5 lần so với nguyên liệu ban đầu.
HCO là sản phẩm nhận được từ tháp chưng cất sản phẩm FCC, có khoảng nhiệt độ
sôi nằm giữa gasoil nhẹ và dầu gạn (DO). HCO là dầu chứa nhiều vong thơm nặng,
thường được sử dụng như dong hồi lưu của tháp chưng cất nhằm truyền nhiệt cho nguyên
liệu mới hoặc cho bộ phận gia nhiệt của tháp tách C4. HCO có thể được xử lý tiếp trong
công đoạn hyđro cracking, hoặc dùng để pha trộn với dầu gạn.
DO - dầu gạn là sản phẩm nặng nhất của quá trình cracking xúc tác. DO con được
gọi là dầu sệt, dầu đáy và dầu cặn FCC. DO là sản phẩm có giá trị kinh tế thấp nhất, nên
người ta thường cố gắng hạn chế hiệu suất DO.
Cốc là sản phẩm được tạo thành do một phần nguyên liệu bị chuyển hóa từ các
phản ứng cracking thứ cấp, polime hóa, ngưng tụ... Cốc bám trên bề mặt xúc tác, làm
giảm hoạt tính chất xúc tác. Khi đốt cháy cốc trong thiết bị hoàn nguyên, hoạt tính của
xúc tác được hoàn nguyên, nhiệt thoát ra từ phản ứng đốt cháy cốc lại bảo đảm chế độ
nhiệt cho reacto cracking.
Sản phẩm gasoil nặng làm nguyên liệu cho cracking nhiệt và cốc hóa hoặc làm
nhiên liệu đốt lo. Ngày nay, người ta con dùng nó làm nguyên liệu sản xuất bồ hóng.
4. XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH CRACKING
4.1. Các loại xúc tác
4.1.1. Xúc tác triclorua nhôm AlCl3 :
Triclorua nhôm cho phép tiến hành phản ứng ở nhiệt độ thấp 200 – 300oC , dễ
chế tạo. Nhược điểm là xúc tác bị mất mát do tạo phức với hydrocacbon thơm của
nguyên liệu , điều kiện tiếp xúc giữa xúc tác và nguyên liệu không tốt , cho hiệu suất và
chất lượng xăng thấp .

8

4.1.2. Aluminosilicat vô định hình
Ban đầu người ta sử dụng đất sét bentonit , song hiệu suất chuyển hóa thấp. Sau đó
dùng aluminosilicat tổng hợp, xúc tác này có hoạt tính cao hơn. Hiên nay chủ yếu sử
dụng zeolit hoặc xúc tác aluminosilicat chứa zeolit .
Ưu điểm của loại xúc tác chứa zeolit là giảm được giá thành của xúc tac , do zeolit
tổng hợp rất đắt . dễ dàng tái sinh xúc tác vì trong quá trình phản ứng, cốc tạo thành sẽ
bám trên bề mặt chất mang ( là aluminosilicat ), chứ không chui vào mao quản zeolit ,
điều đó cho phép quá trình đốt cháy cốc xảy ra thuận tiện và triệt để .
Hiện nay trong công nghiệp sử dụng chủ yếu là zeolit X,Y có kích thước mao
quản rộng ( 8 – 10Ao ) để chế tạo xúc tác dùng cho cracking các phân đoạn rộng và
nặng . Ngoài ra có thể sử dụng loại zeolit mao quản trung bình như ZSM – 5 , ZSM – 11.
Các xúc tác trên được chế tạo dưới dạng hạt vi cầu để sử dụng cho quá trình
cracking với lớp giả sôi (FCC) hoặc dạng cầu lớn cho thiết bị xúc tác chuyển động
(RCC).
 Hợp phần zeolit Y:

Là Alumosilicat tinh thể ngậm nước với cấu trúc kiểu Faujazit vi lỗ xốp 3 chiều đồng
nhất và có kích thước cửa sổ ~ 8 Å.
Về thành phần hóa học của zeolít được biểu diễn bằng công thức: M2/nO.Al2O3.x
SiO2.y.H2O
Ở đây: x > 2 và n là hóa trị của cation kim lọai M
Zeolit được tạo thành từ các đơn vị cấu trúc
Khi các đơn vị cấu trúc cơ bản nối với nhau theo các mặt 4 cạnh ta có lọai zeolit
A, nếu nối với nhau theo các mặt 6 cạnh ta có lọai zeolit X hoặc Y có cấu trúc tương tự
Zeolit Y có thể ở dạng khoáng tự nhiên, nhưng hiện nay chủ yếu được tổng hợp từ
oxyt silic và oxyt nhôm, đôi khi từ quá trình tinh thể hóa đất sét nung (Qui trình
Engelhard).
Dạng Na-Zeolit được điều chế bằng phương pháp kết tinh gel alumosilicat natri.

Silicat Natri (Thu được khi xử lý oxyt silic với dung dịch xút nóng) cho tác dụng với
aluminat natri (thu được khi hoa tan oxyt nhôm ngậm nước trong dung dịch hydroxyt
9


natri)sẽ tạo thành hydrogel vô định hình. Gel này sau đó sẽ được tinh thể hóa trong
điều kiện kiểm sóat nghiêm ngặt để tạo Zeolit (Alumosilicat tinh thể) với các ion
aluminat và silicat được xắp xếp theo cấu trúc đã định.

Hình 1. Cấu trúc cơ bản của Aluminosilicat và đơn vị cấu trúc cơ bản của zeolit.

Zeolit dạng Faujazit có khung tinh thể 3 chiều tạo thành từ các tứ diện SiO4 hoặc
AlO4. Liên kết -Si-O-Al- tạo thành các lỗ xốp bề mặt có đường kính cố định từ các hốc,
kênh có kích thước 4-8Å. Các cation dễ dàng được trao đổi và được đưa ra khỏi Zeolit.
Cấu tạo Faujazit được mô tả như hình 2.
Các Zeolit Y được đưa vào xúc tác FCC dưới các dạng khác nhau:
+ Trao đổi một phần hoặc hoàn toàn với dất hiếm, phần con lại có thể decation tạo các
dạng REHY hoặc REY.
+ Biến tính bằng phương pháp xử lý nhiệt và (hoặc) xử lý hóa học tạo các dạng zeolit
decation siêu bền: H-USY, RE-H-USY hoặc dạng dealumin: H-DY, RE-H-DY.
Hình 2.

10


Vai tro của đất hiếm chủ yếu làm tăng độ bền nhiệt cho tinh thể (với zeolit dạng
decation NH4Y, ở nhiệt độ > 500oC tinh thể có thể bị phá hủy nhưng với dạng REY, ở
nhiệt độ > 900oC vẫn bảo toàn được tính chất tinh thể.
Một lọai zeolit mới hiện nay thường được đưa thêm vào xúc tác FCC, đó là ZSM5 nhằm tăng chỉ số octan của xăng và tăng olefin. ZSM-5 có tỷ lệ Si/Al = 50, kích thước
lỗ xốp tương đối nhỏ (5.5Å), hạn chế các phân tử có kích thước lớn đi qua, do đó không

làm xảy ra cac phản ứng cracking đối với chúng (Các parafin mạch nhánh, các Alkyl
benzen...) nhờ thế không làm giảm các hợp phần cho chỉ số octan cao. Hơn nữa nó con
tăng olefin, không làm tăng hàm lượng cốc. Hiện tại, 40% các cụm FCC ở Tây âu đưa
ZSM-5 như một phụ gia tăng chỉ số octan.
 Hợp phần pha nền (Matrix):

Trong quá trình sản xuất chất xúc tác, hợp phần này đóng vai tro là chất pha loãng
và chất kết dính. Chất pha loãng phải là chất trơ như cao lanh,đóng vai tro tải nhiệt, hạn
chế sự quá nhiệt của các tinh thể zeolit trong quá trình tái sinh, tăng độ bền cơ học của
chất xúc tác, làm giảm lượng Na đầu độc xúc tác... chất kết dính có thể là các gel của
oxyt xilic, các polymer chứa nhôm, hợp chất chứa đất sét, cũng có thể là alumosilicat vô
định hình. Chất kết dính đóng vai tro gắn kết các hợp phần trong xúc tác FCC, tạo tính
đồng bộ vật lý cho xúc tác.
Các nhà sản xuất xúc tác chia pha nền thành 2 phần: Phần họat động là các
alumosilicat vô định hình, oxit nhôm; phần không họat động là các chất trơ nhơ oxit silic,
cao lanh. Pha họat động có tính axit thấp hơn do đó có họat tính xúc tác và độ chọn lựa
thấp hơn so với các Zeolit. Oxit nhôm có họat tính xúc tác thấp hơn Al-Si vô định hình,
nhưng người ta thường đưa vào trong trường hợp cracking các phân đọan nặng. Việc đưa
pha nền vào hệ đã điều chỉnh tính axit của xúc tác và tổng thể, so với các zeolit hoặc AlSi vô định hình riêng lẻ. Đặc tính của xúc tác FCC phụ thuộc chủ yếu vào 2 thành phần
Zeolit và pha nền họat động. Tỷ lệ các hợp phần này được xem xét thận trọng trong quá
trình sản xuất nhằm đảm bảo các nhu cầu riêng biệt của nhà máy lọc dầu về hiệu suất và
chất lượng sản phẩm
4.2. Vai trò của xúc tác
Xúc tác có tác dụng làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng. Ví dụ , khi có
mặt xúc tác ở 400 – 500oC , các olefin chuyển hóa nhanh hơn 1000 đến 10.000 lần so với
cracking nhiệt .

11

Ngoài ra, xúc tác con có tính chọn lọc, nó có khả năng làm tăng hay chậm không
đồng đều các loại phản ứng , có nghĩa là hướng theo chiều có lợi.
 Cơ chế hình thành trung tâm hoạt động trên bề mặt xúc tác [4]

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. Các trung tâm này hình thành do
trong mạng tinh thể của xúc tác này, bốn nguyên tử Oxi liên kết với Nhôm nên không cân
bằng và hình thành một điện tích âm. Các ion như Na+, Mg2+ hay proton sẽ trung
hoa điện tích này và hình thành tâm axít Bronsted.

Khi tiến hành xử lý nhiệt ở khoảng nhiệt độ 400 – 500oC thì xuất hiện các tâm
axít Lewis theo sơ đồ sau:

4.3. Yêu cầu đối với xúc tác cracking
4.3.1. Hoạt tính xúc tác phải cao
+ 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
12


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 <30%
- Hoạt tính xúc tác phụ thuộc vào tính chất vật lý, hóa học của xúc tác, mà trước hết là
phụ thuộc vào thành phần hóa học của xúc tác và phụ thuộc vào điều kiện công nghệ của
quá trình .
4.3.2. Độ chọn lọc phải cao
- Xúc tác cần có độ chọn lọc cao để cho xăng có chất lượng cao và hiệu suất lớn.

- Là khả năng của xúc tác làm tăng tốc độ của các phản ứng có lợi, đồng thời làm giảm
tốc độ của các phản ứng không mong muốn.
- Độ chọn lọc của xúc tác quyết định khả năng tạo các sản phẩm có giá trị của nó, đó là
các cấu tử xăng có trị số octan cao.
- Độ chọn lọc có thể được đánh giá bằng cách xác định tỉ lệ giữa hiệu suất xăng và cốc
(hay khí) ở cùng một độ sâu biến đổi. Tỉ số giữa hiệu suất xăng và cốc (hay khí) càng lớn
thì độ chọn lọc xúc tác càng cao.
Xúc tác thường được đánh giá đồng thời độ hoạt tính và độ chọn lọc của nó so với
xúc tác mẫu khi tiến hành trong cùng một điều kiện cracking .
4.3.3. Độ ổn định phải lớn
Xúc tác phải giữ được những đặc tính chủ yếu (hoạt tính, độ chọn lọc) sau một
thời gian lam việc lâu dài.
Độ ổn định xúc tác đặc trưng cho khả năng không thay đổi các tính chất trong quá
trình làm việc. Xúc tác có độ ổn định càng cao thì càng tốt trong quá trình sử dụng.
4.3.4. Đảm bảo độ bền cơ, bền nhiệt
- Trong quá trình làm việc, xúc tác cọ sát với thành thiết bị làm cho xúc tác dễ bị vỡ, do
đó làm tổn thất áp suất qua lớp xúc tác tăng lên, làm mất mát xúc tác lớn. Vì vậy, xúc tác
phải đảm bảo độ bền cơ.
- Khi làm việc nhiệt độ thay đổi, khi nhiệt độ cao quá mà 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.
13


4.3.5. Xúc tác phải đảm bảo độ thuần nhất cao
Xúc tác cần đồng nhất về thành phần, về cấu trúc, về hình dạng và về kích thước.
- Kích thước không đồng đều sẽ tạo ra những vùng phân lớp và có trở lực khác nhau.
Đồng thời, 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 làm tăng khả năng vỡ vụn, dẫn đến
mất mát xúc tác.
- Cấu trúc lỗ xốp không đồng đều sẽ làm giảm bề mặt tiếp xúc dẫn đến làm giảm hoạt

tính xúc tác .
4.3.6. Xúc tác phải bền với các chất gây ngộ độc xúc tác
Xúc tác phải chống lại tác dụng gây ngộ độc của các hợp chất của Nitơ, Lưu
huỳnh và của các kim loại nặng để kéo dài thời gian làm việc cho xúc tác.
4.3.7. Xúc tác phải có khả năng tái sinh
Xúc tác có khả năng tái sinh tốt sẽ nâng cao hiệu quả và năng suất của quá trình,
lượng tiêu hao xúc tác cũng giảm xuống.
4.3.8. Xúc tác phải dễ sản xuất và giá thành rẻ
Đây cũng là yếu tố quan trọng, góp phần định hướng cho các nhà nghiên cứu và
sản xuất.
4.4. Các dạng hình học của xúc tác
Xúc tác cracking thường được sử dụng ở các dạng sau:
•

Xúc tác dạng bui: có kích thước từ 1 đến 80 μm (phần lớn là 40 đến 80 μm).

•
Xúc tác dạng vi cầu: kích thước từ 50 đến 150 μm. So với xúc tác bụi, xúc tác
dạng vi cầu ít bị mài mon, do vậy xúc tác ít bị tổn hao hơn.
•
Xúc tác dạng cầu lớn: đường kính hạt xúc tác từ 3 đến 6 mm. Độ bền cơ của loại
này rất tốt. Trong quá trình làm việc ít bị mài mon, ít bị vỡ. Dạng xúc tác này thường
được sử dụng trong lớp xúc tác chuyển động.
•
Xúc tác dạng trụ: có đường kính từ 3 đến 4 mm, chiều cao từ 3 đến 5mm. Độ bền
cơ kém, trong quá trình sử dụng dễ bị vỡ vụn, làm tiêu hao xúc tác. Loại này được sử
dụng trong hệ thống xúc tác cracking với lớp xúc tác tĩnh. Với đường kính loại xúc tác
này, độ bền cơ học lớn nhất khi chiều cao hình trụ bằng đường kính
Cả hai loại xúc tác bụi và vi cầu được sử dụng phổ biến trong hệ thống cracking
với lớp xúc tác giả sôi.

14


4.5. Tái sinh xúc tác
Xúc tác cracking sau một thời gian làm việc bị mất hoạt tính . Để sử dụng xúc tác
được lâu, trong công nghệ phải thực hiện việc tái sinh xúc tác. Nguyên nhân chính làm
mất độ họat tính của xúc tác là do cốc tạo thành bám kín bế mặt họat tính của xúc tác ,
hoặc một số phản ứng phụ tạo polyme, che phủ các tâm hoạt tính của xúc tác .
Để tái sinh xúc tác người ta đã tiến hành đốt cốc bằng không khí nóng trong lo tái
sinh. Khi đốt cốc sẽ tạo thành CO, CO2, các phản ứng khử các hợp chất lưu hùynh.

C + O2 → CO2 + Q
C + 1/2O2 → CO + Q
CO + 1/2O2 → CO2 + Q
H2 + 1/2O2 → H2O + Q
S + O2 → SO2
SO2 + 1/2O 2 → SO3
MeO + SO3 → MeSO4
MeSO4 + 4H2 → MeO + H2S + 3H2O

Nhiệt lượng tỏa ra được dùng để cấp nhiệt cho xúc tác mang vào lo phản ứng
cracking.
Khả năng tái sinh có thể đánh giá bằng cường độ cháy cốc , cường độ cháy cốc
càng cao, quá trình tái sinh xúc tác càng nhanh.
Người ta thấy rằng, nhiệt độ tốt nhất để đốt cháy cốc nằm trong khoảng 540 –
680oC. Nếu quá thấp , cốc không cháy hết , nếu quá cao (700oC) xúc tác bị thiêu kết ,
dẫn đến giảm bề mặt , làm giảm hoạt tính của xúc tác.

5. BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA CRACKING XÚC TÁC

15


Chuẩn bị xử lí

Xúc tác đã

việc
5.1. Nguyên
lí của
quy
Xúc
táclàm
đã
táitrình
sinh cracking xúc tác
Có thể biểu diễn bằng sơ đồ sau: Lò phản ứng
Lò tái sinh xúc tác

Nguyên liệu
5.2. Cơ chế phản ứng cracking xúc tác
Cơ chế của quá trình cracking xúc tác là cơ chế ion cacboni. Cơ sở của lý thuyết
này dựa vào tâm hoạt tính là các ion cacboni, chúng được tạo ra khi các phân tử
hyđrocacbon của nguyên liệu tác dụng với tâm axit của xúc tác loại Bronsted (H +) hay
Lewis (L).
Theo cơ chế này, quá trình cracking trên xúc tác aluminosilicat xảy ra theo các
giai đoạn sau :
5.2.1. Giai đoạn tạo ion cacboni

CnH2n+2 + H+

+ CnH2n+1 + H2

+ CnH2n+3

+ CmH2m+1 + + Cn-mH2(n-m)+2
CnH2n+2 + L(H+)

+ CnH2n+1 + LH

5.2.1.1. Từ hyđrocacbon parafin

- Ion cacboni có thể được tạo thành do sự tác dụng của parafin với tâm axit Bronted
của xúc tác :
R 1 C H 2- C H 2 R 2

+ H(xt)
+

R1CH2-C+HR2 + H2 + xt

16


O

O
RH

+

O

Al

Si

+

R

H : Al

+

O

O

Si

O

- Ion
cacboni cũng có thể được tạo ra do sự tác dụng của parafin với tâm Lewis :

5.2.1.2. Từ hyđrocacbon olefin
+ CnH2n+1

CnH2n + H+

+ CnH2n+1 + LH

CnH2n + L

R 1 CH=C

R2

+

+

H(xt)

C
R 1 CH-C

H

H

+

R 2 + xt

H

- Ion cacboni tạo ra do
sự tác dụng của olefin với tâm acid Bronsted của xúc tác:

O
RH

+

Al

O
O

Si

+

R

+

O

H : Al

O

Si

O

- Ion cacboni tạo thành

do sự tác dụng của olefin với tâm acid Lewis của xúc tác:

17


Trong nguyên liệu ban đầu thường không có hyđrocacbon olefin, nhưng olefin có
thể tạo ra do sự phân hủy các hyđrocacbon parafin có phân tử lượng lớn. Các olefin tạo
thành lập tức tác dụng với tâm acid rồi tạo ra ion cacboni.
CH3

CH3
CH3-CH C-CH3

CH3-CH2 C+-CH
3

+

+ H(xt)

+

CH3-C H C-CH3
CH3

Khi olefin tác dụng với H+
(xt) thì xác suất tạo alkyl bậc 2 lớn hơn alkyl bậc1. Khi olefin có liên kết đôi ở cacbon
bậc 3 thì ion cacboni bậc 3 dễ tạo thành hơn ở cacbon bậc 2.

5.2.1.3. Từ hydrocacbon naphten

Khi hydrocacbon naphten tác dụng với tâm axit của xúc tác hay ion cacboni khác
sẽ tạo ra cac ion cacboni mới tương tự như quá trình này xảy ra với parafin.
5.2.1.4. Từ hyđrocacbon thơm
H+

kết

hợp

trực

tiếp

vào
H

+

HX

X

+

+

H

nhân

thơm.

H

+

+

X

Các hyđrocacbon thơm có mạch bên đủ dài thì tạo thành ion cacboni cũng giống
như trường hợp parafin.
5.2.2. Giai đoạn biến đổi ion cacboni
Các ion cacboni được tạo ra từ giai đoạn trên lại nhanh chóng tham gia vào các
phản ứng biến đổi khác nhau như :
18


- Phản ứng đồng phân hóa:
R-C-C-C-C+

→ C-C+-C-C-R

- Phản ứng cracking theo qui tắc:
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.
R

C

C
(1)
(3)

C

+

C

C

C

R C

C

(2)

C=C

+

+ C H3 + C

+

R

C

Nếu ba liên kết β C- C ở vị trí õ thì liên kết β C- C ở vị trí (1) là có xác suất đứt
mạch lớn nhất, sau đó đến vị trí (2) và cuối cùng đến vị trí (3).
Các ion cacboni nhanh chóng tác dụng với olefin hay với parafin theo phản ứng
vận chuyển ion hydrit:
+

CnH2n+1 + CmH2m → CnH2n +

+

+

CnH2n+1 + CmH2m +2 → CnH2n +2 +

CmH2m +1
+

CmH2m +1

+ Đối với quá trình phân cắt bỏ của ion cacboni mạch thẳng xảy ra với tốc độ con
chậm hơn, khó khăn hơn so với phản ứng cắt õ của ion cacboni mạch nhánh, vì nó tạo ra
một ion cacboni bậc 1.
+ Đối với ion cacboni là đồng đẳng của benzen, sự phân cắt các liên kết β C- C trong
mạch vong là một phản ứng khó khăn. Trước khi phân hủy, proton được kết hợp với một
trong những liên kết β C- C trong nhân thơm tạo thành những hợp chất trung gian, sau đó
điện tích ion cacboni sẽ dịch chuyển theo sơ đồ sau:
CH3 - +CH- CH2 – R

→

CH3 - CH = CH2

+ R

Các ion này có thể tham gia các phản ứng đồng phân, cracking, alkyl hóa hay
ngưng tụ. Biến đổi của ion cacboni tiếp diễn cho đến khi nó có cấu trúc bền vững nhất, có
độ bền cao nhất. Có thể sắp xếp độ bền của cá ion cacboni theo thứ tự sau:
Ion cacboni bậc 3 > ion cacboni bậc 2 > ion cacboni bậc 1.

19


R1 C

+

R2

R1 C

+

R2

R1 C

+

C

R3

Ví dụ:

Độ bền của ion cacboni sẽ quyết định mức độ tham gia các phản ứng tiếp theo của
chúng. Vì ion cacboni bậc 3 có độ bền cao nhất nên sẽ cho phép nhận hiệu suất cao các
hợp chất izo-parafin. Chất lượng sản phẩm được quyết định bởi các phản ứng của ion
cacboni mà đặc biệt là các phản ứng phân hủy, đồng phân hóa và chuyển vị hydro.
5.3.3. Giai đoạn dừng phản ứng
Khi các ion cacboni kết hợp với nhau, nhường hay nhận nguyên tử hydro của xúc
tác để tạo thành phân tử trung hoa và chúng chính là cấu tử của sản phẩm cracking xúc
tác. Sự đứt mạch xảy ra ở vị trí ß so với cacbon mang điện tích , để tạo thành một chất
trung hoa và một ion cacboni mới có số cacbon nhỏ hơn.
5.3. Cracking các hydrocacbon
5.3.1. Cracking paraffin
Parafin thẳng có mạch dài dễ bị cracking; paraffin có mạch nhánh dễ bị cracking
hơn mạch thẳng, càng nhiều mạch nhánh càng dễ bị cracking.

20


21


5.3.2. Cracking Naphten
Cracking xycloparafin chủ yếu là các phản ứng đứt vong và tạo ra các vong đói
hoặc vong 5 cạnh với nhánh metyl
Như vậy , sau cracking có thể thu được sản phẩm là vong nhỏ hơn hoặc vong đói.

5.3.3. Cracking olefin
R-CH=CH-CH2-CH2-CH3  R-CH2-CH+-CH2-CH2-CH2-R’  R-CH2-CH=CH2 +
[ CH2+-CH2-R’  CH2=CH-R + H+]
Đứt mạch có thế xảy ra ngay sau khi phản ứng :
C=C-C-C-C + H+  CH3-CH+-CH2-CH2-CH3  CH3-CH=CH2 + CH2=CH2 + H+
Hoặc cũng có thể trùng hợp trước sau đó mới đứt mạch:
2C5=  C10=  C3= + C7=  C7=  C3= + C4=
5.3.4. Cracking alkyl benzen

22


E(kcal/mol)
C6H5-C2H5

50

C6H5-CH2-CH2-CH2-CH3

34

Trong dãy đồng đẳng của benzen , khi mạch bên càng dài thì tốc độ đứt mạch xảy
ra càng lớn và dễ dàng .
Các nhóm CH3 , C2H5 khó bị đứt khỏi nhân thơm ( vì năng lượng liên kết lớn , do
đó khó tạo CH3+ và C2H5+ ( xăng cracking xúc tác chứa nhiều hydrocacbon thơm có
mạch nhánh ngắn ).
Có thể so sánh quá trình cracking nhiệt và cracking xúc tác như sau:
Thành

phần Cracking nhiệt

Cracking xúc tác

nguyên liệu
- Với n-parafin.

- Phần lớn thu C2 olefin và - Thu C3 –C6 olefin mạch
C4-C5 mạch thẳng.

nhánh.

- Phản ứng đồng phân hóa - Đồng phân hóa rất nhiều.
không nhiều.

- Thu sản phẩm vong, tạo aren.

- Khó thu sản phẩm vong.

- Cracking dễ dàng.

- Với vong no.

- Cracking khó khăn.

- Tách nhóm alkyl ra khỏi

- Với alkyl thơm.

- Đổi mạch alkyl.

vong thơm.

6. ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ FCC VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
6.1. Đặc điểm công nghệ FCC
Đặc điểm công nghệ FCC là quá trình cracking xúc tác tầng sôi (giả sôi), quá trình
thực hiện trên dong xúc tác chuyển động liên tục trong lo phản ứng cùng nguyên liệu và
sang lo tái sinh để thực hiện việc đốt cốc (dùng với oxy không khí) trên xúc tác đã tham
gia phản ứng rồi lại sang lo phản ứng. Chu trình trên được lặp lại một cách liên tục.
23


Các sơ đồ cracking xúc tác công nghiệp về nguyên tắc có 2 dạng: lớp xúc tác cố
định, xúc tác tuần hoàn.
Phản ứng cracking và hoàn nguyên được thực hiện 2 thiết bị khác nhau: lo phản
ứng và lo hoàn nguyên.
Sơ đồ xúc tác tuần hoàn có 2 dạng:
+ Sơ đồ, trong đó có cracking nguyên liệu và hoàn nguyên xúc tác thực hiện trong
lớp xúc tác viên cầu chuyển động liên tục và chậm.
+ Sơ đồ, trong đó có cracking nguyên liệu và hoàn nguyên xúc tác diễn ra trong
lớp xúc tác dạng bụi hoặc vi cầu giả sôi.
Đặc điểm chung của phần lớn các sơ đồ craking hiện đại là chỉ sử dụng một lo
phản ứng. Sơ đồ với hai hay nhiều lo phản ứng làm việc song song rất hiếm, Sơ đồ xúc
tác dạng huyền phù, trong đó xúc tác không được đưa trực tiếp vào lo phản ứng mà vào
dong nạp liệu trước khi đưa vào lo nung và tách ra khỏi sơ đồ cùng với sản phẩm cặn,
càng hiếm hơn.
Trong công nghiệp sơ đồ cracking có công suất khác nhau, bên cạnh các sơ đồ
công suất nguyên liệu lớn (2500-7000 tấn/ngày) tồn tại các sơ đồ công suất 250-350
tấn/ngày. Ngày nay, người ta xây dựng các sơ đồ có công suất lớn hơn (12600-15800
tấn/ngày). Đối với các sơ đồ có công suất trên 4000 tấn/ngày sử dụng xúc tác tầng sôi.

6.2. Các yếu tố ảnh hưởng
6.2.1. 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 )
6.2.2. Độ chuyển hóa
Độ chuyển hóa C được tính bằng:
C = Tổng hiệu suất (khí +Xăng +Cốc) C= 100- y(100-z)
y: là % thể tích của sản phẩm có nhiệt độ sôi cuối cao hơn điểm sôi cuối của xăng
24


z: là % thể tích xăng đã có trong nguyên liệu..

6.2.3. Tốc độ nạp liệu
Tốc độ 0,5 – 2,5 đơn vị thể tích nguyên liệu trong 1 giờ .
Là tỷ số giữa lượng nguyên liệu được nạp trong một đơn vị thời gian trên lượng
xúc tác trong lo phản ứng.và được ký hiệu bằng M/H/M
Khi tăng tốc độ nạp liệu sẽ làm giảm độ chuyển hoá và ngược lại vì tốc độ nạp liệu
là đại lượng ngược với thời gian phản ứng. Khi sử dụng xúc tác có độ họat tính cao ta có
thể tăng tốc độ nạp liệu khi ấy sẽ tăng năng suất của thiết bị.
6.2.4. Tỷ lệ xúc tác/Nguyên liệu
Tỷ lệ xúc tác zeolit/nguyên liệu,con gọi là bội số tuần hoàn xúc tác
(X/RH). Với lọai xúc tác zeolít thì X/RH=10/1 con xúc tác vô định hình
X/RH=20/1. Khi thay đổi tỷ lệ X/RH sẽ làm thay đổi thời gian lưu của xúc tác trong lo
phản ứng và lo tái sinh và thay đổi cả lượng cốc bám trên xúc tác. Ở chế độ ổn định tỷ
lệ X/RH tăng sẽ làm tăng độ chuyển hóa và giảm hàm lượng cốc bám trên xúc tác,
khi đó thời gian tiếp xúc giữa xúc tác và nguyên liệu giảm nhưng họat tính trung bình của
xúc tác lại tăng lên.

25