THUYẾT TRÌNH xúc tác FCC

GVGD: Phạm Thị Mai Phuơng
Phòng học : 304B9 . Học kì II / 2008-2009


NHÓM THUYẾT TRÌNH
1. NGUYỄN NGỌC LINH
MSSV:60601252
2. NGUYỄN THỊ NGỌC YẾN
MSSV: 60603122


Nội dung
I. Zeolite
II. Chất nền (Chất mang, Matrix)

III.Các chất trợ xúc tác


I. Zeolite


• Zeolite là thành phần quan trọng nhất
của FCC
Zeolite ảnh hưởng đến hoạt tính,độ
chọn lọc và chất lượng sản phẩm.Nó
mang đến cho xúc tác :
• Tính chọn lọc (Selectivity).
• Hoạt tính (Activity).


• Chất lượng của xúc tác phụ thuộc phần

lớn vào bản chất và chất lượng của
Zeolite.
• Hiểu cấu trúc của Zeolite, kiểu Zeolite,
cơ chế Cracking và các tính chất của nó
sẽ giúp chọn được xúc tác tốt, đảm bảo
được hiệu suất Cracking mong muốn


1. Cấu trúc của Zeolite


• Tâm tứ diện là một nguyên tử Si hay Al,
ở 4 đỉnh là 4 nguyên tử O.
• Các tinh thể hợp lại thành mạng không
gian. Mạng không gian Zeolite có các lỗ
rỗng (pore) có kích thước khoảng 8.0
Angstroms.
• Những lỗ rỗng làm cho diện tích bề mặt
riêng của Zeolite rất lớn, khoảng
600m2/g.



2.Tính chất hóa học của Zeolit
• Do trạng thái OXH của Si : +4 và Al : +3
nên các tứ diện có tâm là Si sẽ trung hòa
điện, còn các tứ diện có tâm Al sẽ mang
điện tích –. Điện tích âm này sẽ được
trung hòa bởi 1 ion dương.

• Dung dịch chứa NaOH thường được sử dụng
trong tổng hợp Zeolite ⇒ Na trung hòa điện
tích - của tứ diện Al. Loại Zeolite này được
gọi là Soda Y hay NaY. Zeolite NaY không
bền thủy nhiệt do chứa nhiều Na. Ion NH4+
được dùng để thay thế Na, sau khi sấy Zeolite,
NH3 bay hơi để lại H+ trên Zeolite, do đó tâm
acidvừa là kiểu Bronsted, vừa kiểu Lewis.
• Tâm acid Bronsted sau đó có thể được trao đổi
bằng kim loại đất hiếm, làm tăng độ mạnh của
acid.
• Các tâm acid này tạo nên hoạt tính của xúc tác.


3. Các kiểu Zeolite
• Zeolite dùng trong sản xuất xúc tác FCC
được tổng hợp từ Zeolite tự nhiên
(faujastite).
• Có khoảng 40 loại Zeolite tự nhiên và
150 loại Zeolite tổng hợp đã được biết.
Nhưng chỉ một số Zeolite tổng hợp là
được ứng dụng.


Những kiểu Zeolite được ứng dụng
trong xúc tác FCC
Zeolite kiểu X
Zeolite kiểu Y
Zeolite ZSM-5

• Kiểu X có SAR thấp hơn kiểu Y.
• Kiểu X có độ bền nhiệt và thủy nhiệt
thấp hơn Y (do có nhiều Na hơn).
• Hiện nay phần lớn xúc tác FCC sử
dụng Zeolite kiểu Y.
• ZSM-5 là 1 loại Zeolite đa năng, làm
tăng hiệu suất thu Olefin và tăng chỉ
số octane của xăng.


II. Chất nền
1. Chức năng của chất nền
a) Chức năng vật lí
- Tác nhân kết dính
- Hỗ trợ khuếch tán
- Môi trường “pha loãng”
- Chất tải nhiệt
- Chất “thu gom” natri


b) Chức năng xúc tác
Tùy theo từng loại chất nền có hoạt tính
thấp, cao hay trung bình mà khả năng xúc
tác của nó khác nhau. Nhưng chúng đều
có chức năng cơ bản sau:


- Cracking các phân tử lớn trong phân đoạn đáy

tháp (chưng cất)
- Cải thiện chất lượng LCO (Light cycle oil)
- Nâng cao độ bền của xúc tác đối với kim loại
- Cải thiện độ bền của xúc tác đối với các hợp
chất nitơ
- Giảm thiểu lượng phát thải SOx
- Cải thiện giá trị octan của xăng


2. Phân loại và cấu tạo
a) Phân loại
Dựa theo các tiêu chuẩn khác nhau:
- Thành phần hóa học
- Nguồn gốc vật liệu
- Chức năng xúc tác
- Tính chất vật lý


b) Cấu tạo
Chất kết dính
Gồm 2 hoặc
3 hợp phần

Vật liệu khoáng sét

Các vật liệu khác


- Chất kết dính
Oxit silic vô định hình

Thường là các
oxit tổng hợp

Oxit nhôm
Aluminosilicagel
Các oxit hóa học vô cơ khác


- Chất kết dính (tt)
* Oxit silic vô định hình (SiO2):thích hợp cho
cracking các nguyên liệu nặng do khi kết
hợp hợp với khoáng sét tạo chất nền có
- Bề mặt riêng cao
- Thể tích mao quản lớn (>0.3ml/g)
- Có lượng lớn mao quản rộng (~50%) có
kích thước 500-2000 mm


- Chất kết dính (tt)
*

Oxit nhôm: thường ở dạng Pxơdobomit, có
bề mặt riêng cao 200-300 m2/g, là oxit
monohidrat của nhôm
- Tác dụng:
+ Tăng độ bền xúc tác
+ Tăng hoạt tính xúc tác
+ Cải thiện độ mài mòn của xúc
tác

- Chất kết dính (tt)
* Aluminosilicagel

- Hàm lượng nhôm thấp (10-15% Al2O3)
- Thể tích mao quản thấp
- Đường kính mao quản nhỏ
- Bề mặt riêng cao
- Độ axit của gel thay đổi theo hàm lượng
của oxit nhôm


Lượng axit
(mmol/m2)x104
SiO2 (%kl)
Độ axit của aluminosilicagel biến đổi theo hàm lượng của oxyt silic (%):
A độ axit tổng Ho ≤ +1,5; B độ axit Lewis; C, độ axit Bronsted (C = A – B)
(K. Tanabe, Solid acids and bases, Academic Press, New York, 1970).


- Gel của aluminosilicalgel vừa mới tổng hợp
chủ yếu chứa các dạng nhôm tứ diện, gel được
xử lý nhiệt-hơi nước tồn tại cả nhôm ở dạng tứ
diện, bát diện và liên kết phối trí 5