quá trình cracking

TRƯỜNG ĐH KHOA HỌC
KHOA HÓA HOC
LỚP HÓA K36

GVHD: Ths . Mai Xuân Tịnh

QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC
Thực hiện: Nhóm 9
 Đinh Văn Sao
 Nguyễn Lâm
 Lê Sỹ Hải
 Lê Duy Trung


GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CRACKING
 Phương pháp cracking và công nghệ cracking có vai trò rất
quan trọng đối với những ai đã, đang và sẽ làm việc trong
lĩnh vực lọc hoá dầu!
 Cracking là gì?
 Tại sao phải Cracking?
 Áp dụng chủ yếu cho cái gì?
 Dựa trên những cơ chế nào?


GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CRACKING
Các Phân Đoạn
Sản phẩm có
chỉ số octan
cao hơn

Khí

Xăng

Cracking Xúc
Tác

Kerosen
Gasoil nhẹ
Gasoil nặng
Gudron (Cặn dầu mỏ)

Cracking
Nhiệt


CRACKING XÚC TÁC
Mục đích
Sự tiến bộ
của quá
trình CX

Nguyên liệu

Sơ đồ phân
xưởng
cracking Xt

Điều kiện
quá trình

Cracking

Xúc Tác
Các yếu tố
ảnh hưởng

Sản phẩm

Các phản
ứng phụ

Xúc tác cho
quá trình
Cơ chế
phản ưng


CRACKING XÚC TÁC

1. Mục đích
a) Mục đích của phản ứng Cracking xúc tác


Cracking xúc tác là quá trình biến đổi hợp chất hydrocarbon
(các phân đoạn dầu mỏ) có nhiệt độ cao (phân tử lượng lớn)
thành các cấu tử có nhiệt độ sôi thấp hơn (các cấu tử xăng chất
lượng cao, gasoil nhẹ, gasoil nặng…).
 Phản ứng xảy ra khi có xúc tác, trong điều kiện áp suất thấp,
nhiệt độ khoảng 500 oC, thúc đẩy các phản ứng chọn lọc trong
công nghệ chế biến dầu mỏ.

CRACKING XÚC TÁC
b) Mục đích của chất xúc tác
 Làm giảm năng lượng hoạt hóa, tăng tốc độ phản ứng.
 Làm giảm nhiệt độ cần thiết của phản ứng.
 Tăng tính chất chọn lọc.
 Là quá trình chủ yếu để sản xuất xăng cho ôtô, một số ít cho máy
bay và là quá trình rất quan trọng trong nhà máy lọc - hóa dầu.


CRACKING XÚC TÁC

2. Nguyên liệu
Nhóm nguyên
liệu nhẹ, phân
đoạn kerosen xôla

Phân đoạn gasoil
nặng

Ts = 260 - 380 oC
d = 0,83 - 0,86
M = 190 - 220 đvC

Ts = 300 – 500 oC
d = 0,88 – 0,92
M = 280 - 330 đvC

Nguyên liệu tốt
cho sx xăng máy
bay

Chủ yếu để sản
xuất xăng ôtô

Nhóm có thành
phần phân đoạn
rộng
Ts = 210 – 550 oC
Lấy từ chưng cất
trực tiếp hoặc phần
chiết sạch của dấu
nhờn

Sản xuất xăng
ôtô và máy bay

Nhóm nguyên
liệu trung gian
Ts = 300 – 400 oC
Hỗn hợp phân đoạn
kerosen nặng và
xôla nhẹ

Sản xuất xăng
ôtô và máy bay

 Phân đoạn kerosen – xôla nặng, thu được từ chưng cất trực tiếp là tốt nhất và
chủ yếu cho cracking xúc tác, cho hiệu suất xăng cao, ít tạo cốc nên thời gian
làm việc của xúc tác dài.

CRACKING XÚC TÁC
3. Điều kiện quá trình cracking xuc tác
 Quá trình cracking xúc tác được tiến hành ở điều kiện công nghệ là :
- Nhiệt độ : 4700C – 5500C
- Áp suất trong vùng lắng của lò phản ứng : 0,27 Mpa
- Tốc độ không gian thể tích : 1 – 120 m3/m3. h
(tùy thuộc vào dây chuyền công nghệ)
- Tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu : 4 – 9/1
- Xúc tác cho quá trình cracking thường dùng là xúc tác zeolit mang tính
axít.
- Sản phẩm của quá trình là một hỗn hợp phức tạp của hydrocacbon các
loại khác nhau, chủ yếu là hydrocacbon có số cacbon từ 3 trở lên, với
cấu trúc nhánh.


CRACKING XÚC TÁC

Sản phẩm

4. Sản Phẩm
Sản phẩm khí Cracking xúc tác

Xăng Cracking xúc tác
Sản phẩm gasoil nhẹ
Sản phẩm gasoil nặng

 Hiệu suất và đặc tính sản phẩm phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu,
chất lượng xúc tác và chế độ công nghệ.
 Trong đó, sản phẩm chính là xăng, còn có một số sản phẩm phụ như

khí, gasoil nhẹ, gasoil nặng.


CRACKING XÚC TÁC

a) Sản phẩm khí cracking xúc tác
)Hiệu suất sản phẩm khí thường chiếm khoảng 10 – 15%, tùy
thuộc vào điều kiện cracking:
•) Điều kiện cứng: nhiệt độ cao, tốc độ nguyên liệu nhỏ, bội số
tuần hoàn lớn → hiệu suất lớn.
•) Điều kiện mềm: hiệu suất thấp.
)Nguyên liệu có hàm lượng S, N cao thì khí cracking xúc tác
chứa nhiều H2S và NH3


CRACKING XÚC TÁC

 Ứng dụng của khí cracking xúc tác:
 Sản phẩm khí propan- propen: nguyên liệu cho
quá trình polymer hóa và sản xuất các chất hoạt
động bề mặt.
 Phân đoạn khí propan- propen, butan- buten:
nguyên liệu cho khí hóa lỏng LPG, alkyl hóa
(tăng chỉ số octan cho xăng), khí đốt dân dụng
và nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu.


CRACKING XÚC TÁC

b) Xăng cracking xúc tác

)Là sản phẩm chính của quá trình Cracking xúc tác.
)Hiệu suất thường khoảng 30 – 35%, phụ thuộc vào chất lượng
nguyên liệu, xúc tác và chế độ công nghệ.
)Nguyên liệu nhiều naphten, thu được xăng chất lượng cao.
)Nguyên liệu nhiều parafin, xăng thu được có trị số octan
thấp.
)Nguyên liệu có nhiều S, xăng cũng chứa nhiều lưu huỳnh.


CRACKING XÚC TÁC
 Xăng cracking xúc tác có đặc trưng:
 Tỷ trọng: 0,72 – 0,77
 Trị số octan 87 – 91 (theo RON)
 Thành phần: 9 – 10% olefin, 20 – 30% aren, còn lại là
naphten và iso-parafin.
 Dùng làm xăng máy bay hoặc ôtô.
 Để tăng trị số octan cho xăng cracking xúc tác, người ta pha
thêm nước chì (TEL).
 Ví dụ: xăng xe máy thường pha thêm 2,5 – 3,3g TEL/1 kg
xăng và trị số octan thường tăng 10 -16 đơn vị.


CRACKING XÚC TÁC

c) Sản phẩm gasoil nhẹ
)Gasoil nhẹ là sản phẩm phụ thu được trong cracking xúc tác,
có Ts = 175 – 350 oC. Có trị số xetan thấp hơn so với nhiện
liệu diesel.
)Với nguyên liệu là phân đoạn xôla từ dầu họ parafinic thì có
thể thu được gasoil nhẹ có trị số xetan tương đối cao (45 –

46). Ngược lại, với nguyện liệu chứa nhiều HC thơm, naphten
thì có trị số xetan thấp (25 – 35).
)Thường được dùng làm nhiên liệu diesel, nguyên liệu làm
tăng chất lượng dầu mazut.


CRACKING XÚC TÁC
 Chất lượng gasoil nhẹ còn phụ thuộc vào chất lượng xúc tác
và chế độ công nghệ:
 Cracking xúc tác ở điều kiện cứng: hiệu suất và chất lượng
gasoil nhẹ thấp.
 Cracking xúc tác ở điều kiện mềm: hiệu suất và chất lượng
gasoil cao.
 Đặc tính của gasoil nhẹ thu được:
 Tỷ trọng: 0,83 – 0,94.
 Thành phần: 1,7-2,4% S, 30-50% HC thơm và còn lại là
parafin và naphten.


CRACKING XÚC TÁC

d) Sản phẩm gasoil nặng:
)Là phần cặn còn lại của quá trình Cracking xúc tác.
)Có Ts > 350 oC và d20 = 0,89 – 0,99.
)Sản phấm chứa một lượng chất cơ học lớn, hàm lượng S cao
hơn nguyên liệu khoảng 1,5 lần.
)Được dùng làm nguyên liệu cho cracking nhiệt, cốc hóa,
nhiên liệu lò đốt, sản xuất bồ hóng hoặc tái cracking.

CRACKING XÚC TÁC

5. Xúc Tác
Nhôm triclorua
AlCl3
Zeolite
Aluminosilicat
chứa zeolite


CRACKING XÚC TÁC
Nhôm triclorua AlCl3

ƯU ĐIỂM

NHƯỢC
ĐIỂM

• PƯ ở nhiệt độ thấp (200-300oC)
• Dễ chế tạo

• Bị mất mát do tạo phức với hydrocacbon của
nguyên liệu
• Điều kiện tiếp xúc không tốt
• Hiệu suất thấp
• Chất lượng xăng thấp


CRACKING XÚC TÁC
Aluminosilicat vô định hình

 Ban đầu sử dụng đất sét bentonit nhưng có hiệu suất thấp
 Sau đó, dùng xúc tác có hoạt tính cao hơn đó là zeolite hoặc xúc
tác aluminosilicat chứa zeolite
 Ưu điểm:
 Giảm được giá thành của xúc tác
 Dễ tái sinh xúc tác
 Quá trình đốt cháy cốc xảy ra thuận tiện và triệt để
 Zeolite Y tạo ra ít cốc và hạn chế tăng cường quá trình
chuyển hóa hydrogen nên làm tăng chỉ số octan.


CRACKING XÚC TÁC

 Là loại khoáng sét tự nhiên hoặc tổng hợp
 Thành phần: SiO2 (70-90%), Al2O3 (10-25%), bề mặt
riêng (300-500 m2/g). Ngoài ra còn có một số tạp chất
khác.
 Là các axit rắn thúc đẩy phản ứng xảy ra theo cơ chế ion
cacbonyl  ứng dụng rộng rãi trong nhà máy lọc hóa
dầu.


CRACKING XÚC TÁC
CÁC LOẠI THƯỜNG
DÙNG

Zeolit X,Y mao quản
rộng dùng cho cracking
phân đoạn rộng và nặng

Zeolit mao quản trung
bình như ZSM 5,
ZSM11

 Được chế tạo dưới dạng hạt vi cầu với lớp giả sôi
(FCC) hoặc dạng cầu lớn cho thiết bị xúc tác chuyển
động (RCC)


CRACKING XÚC TÁC


CRACKING XÚC TÁC
b) Yêu Cầu Của Xúc Tác
Hoạt tính xúc tác phải cao
Độ chọn lọc phải cao
Độ ổn định cao
Bền cơ, bền nhiệt
Độ thuần nhất cao
Phải bền với tác nhận gây ngộ độc xúc tác
Có khả năng tái sinh
Phải dễ sản xuất và giá thành thấp


CRACKING XÚC TÁC
c) Tái Sinh Xúc Tác
 Nguyên nhân: sau 1 thời gian hoạt động bị mất hoạt
tính do cốc tạo thành bám dính trên bề mặt hoặc 1 số
sản phẩm phụ tạo polyme che phủ các tâm hoạt tính
xúc tác

đốt cháy cốc bám trên bề mặt là bản chất của
quá trình tái sinh.
 Cường độ cháy cốc biểu diễn khả năng tái sinh. Cường
độ cháy cốc càng cao thì quá trình xúc tác càng nhanh
 Nhiệt độ đốt cháy cốc: 540 - 6800C.


CRACKING XÚC TÁC
d) Các Dạng Hình Học Của Xúc Tác
Xúc tác
dạng bụi

Xúc tác
dạng vi
cầu
Xúc tác
dạng cầu
lớn
Xúc tác
dạng trụ

• Kích thước: 1-80 µm
• Kích thước: 50-150 µm
• Ít bị mài mòn nên xúc tác ít bị tổn hao hơn
• Đườngkính hạt xúc tác:3-6 nm
• Độ bền tốt,ít bị mài mòn,ít bị vỡ
• Đường kính: 3-4mm, chiều cao: 3-5mm
• Độ bền cơ học kém,dễ bị vỡ vụn làm tiêu hao xúc tác
• Độ bền lớn nhất khi chiều cao hình trụ bằng đường kính