thiết kế phân xưởng cracking xúc tác

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác Lời cảm ơn Lời đầu tiên cho phép em gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Hữu cơ - Hoá dầu, đặc biệt là thầy giáo TS. Nguyễn Hữu Trịnh, ngời đã tận tình hớng dẫn giúp đỡ em về mặt kiến thức khoa học, với sự giúp đỡ tận tình chỉ bảo của thầy đã giúp em hiểu đợc những vấn đề cần thiết và hoàn thành bản đồ án này đúng thời gian quy định. Tuy nhiên với khối lợng công việc lớn hoàn thành trong thời gian có hạn nên em không thể tránh khỏi những sai sót và vớng mắc nhất định. Vậy em kính mong các thầy giáo, cô giáo bỏ qua cho em. Một lần nữa em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Hữu Trịnh cùng toàn thể các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Hữu cơ - Hoá dầu và các bạn đồng nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn! Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác Lời mở đầu Ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ đợc ra đời vào năm 1859 và từ đó sản lợng khai thác dầu mỏ ngày càng đợc phát triển mạnh về số lợng cũng nh về chất lợng. Ngày nay với sự phát triển và tiến bộ của khoa học kỹ thuật, dầu mỏ đã trở thành nguyên liệu quan trọng hàng đầu trong công nghệ hoá học. Trên cơ sở nguyên liệu dầu mỏ, ngời ta đã sản xuất đợc hàng nghìn các hoá chất khác nhau, làm nhiên liệu cho các động cơ, nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác. Trong công nghiệp chế biến dầu mỏ các quá trình chuyển hoá hoá học dới tác dụng của chất xúc tác tác chiếm một tỷ lệ rất lớn và đóng vai trò vô cùng quan trọng. Chất xúc tác trong quá trình chuyển hoá có khả năng làm giảm năng lợng hoạt hoá của phản ứng vì vậy tăng tốc độ phản ứng lên rất nhiều. Mặt khác khi có mặt của chất xúc tác, có khả năng tiến hành phản ứng ở nhiệt độ thấp hơn. Điều này có tầm quan trọng lớn đối với những phản ứng có hiệu ứng nhiệt dơng (nh phản ứng hyđro hoá) alkyl hoá, polime hoá ) vì ở độ cao về mặt nhiệt động không thuận lợi cho các phản ứng này. Sự có mặt chất xúc tác trong các quá trình chuyển hoá hoá học vừa có tác dụng thúc đẩy nhanh quá trình chuyển hoá vừa có khả năng tạo ra những nồng độ cân bằng cao nhất, có nghĩa là tăng đợc hiệu suất sản phẩm của quá trình. Điều quan trọng nữa là chất xúc tác có khả năng tăng nhanh không đồng đều giữa các loại phản ứng mà về phơng diện nhiệt động có thể xảy ra trong cùng một điều kiện nh nhau. Tính chất này gọi là tính chất chọn lựa của xúc tác. Ngời ta nghiên cứu kỹ từng loại xúc tác và lợi dụng tính chất chọn lựa của nó để hớng các quá trình chế biến theo phản ứng có lợi, nhằm mục đích thu đợc các sản phẩm chính của quá trình có chất lợng cao và hiệu suất cao. Tuỳ theo loại xúc tác sử dụng mà mục đích của quá trình vào nguyên liệu và chế độ công nghệ sử dụng mà chia ra và gọi tên các quá trình chuyển hoá dới tác dụng của xúc tác nh sau: Quá trình cracking xúc tác, quá trình hyđro cracking, reforming xúc tác, polime hoá, alkyl hoá, đồng phân hoá Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác Cracking xúc tác chiếm một vị trí tơng đối quan trọng trong công nghiệp chế biến dầu mỏ. Lợng dầu mỏ đợc chế biến bằng quá trình cracking xúc tác chiếm tơng đối lớn so với tổng lợng dầu đợc chế biến. Quá trình cracking xúc tác đợc xem là một quá trình chủ yếu để sản xuất xăng cho ô tô và một số ít xăng máy bay. Về phơng diện nhiệt động, những phản ứng xảy ra khi cracking nhiệt đều có thể xảy ra trong quá trình cracking xúc tác, song khi có mặt của chất xúc tác nó có tác dụng thúc đẩy chọn lọc một số phản ứng có lợi nh phản ứng đồng phân hoá, phân huỷ tạo ra các izo parafin, izo propin, hydrocacbon thơm. Nhờ có sự tham gia của xúc tác mà quá trình cracking xúc tác tiến hành ở điều kiện nhiệt độ thấp hơn và áp suất thấp hơn, song đạt đợc tốc độ phản ứng lớn hơn nhiều so với quá trình cracking đơn thuần dới tác dụng của nhiệt. Mục đích của quá trình cracking xúc tác là biến đổi các phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ sôi cao (hay có trọng lợng phân tử lớn) tạo thành các cấu tử xăng có chất lợng cao, ngoài ra thu thêm một số sản phẩm phụ khác nh: Gasoil nhẹ, gasoil nặng, khí béo ( chủ yếu là khí hydrocacbon có cấu trúc nhánh). Quá trình cracking xúc tác thực chất là cho tiếp xúc nguyên liệu với xúc tác trong điều kiện quy định về chế độ công nghệ, các phản ứng có lợi xảy ra nhằm tạo ra đợc sản phẩm có chất lợng tốt và hiệu suất cao, đồng thời các phản ứng phụ có hại cũng xảy ra nh phản ứng tạo cốc bám trên bề mặt của xúc tác làm giảm hoạt tính của xúc tác. Để đảm bảo hoạt tính cho xúc tác làm việc thì phải tiến hành tái sinh xúc tác. Quá trình cracking xúc tác là một quá trình không thể thiếu trong bất kỳ nhà máy chế biến dầu nào trên thế giới, vì quá trình này là một trong các quá trình để sản xuất xăng có trị số octan cao. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác Phần I: Lý thuyết tổng quan I. Nguyên liệu dùng cho quá trình cracking xúc tác Ta có thể dùng các phân đoạn sau làm nguyên liệu cho cracking xúc tác: Các phân đoạn Krosen- xôla của quá trình chng cất trực tiếp Phân đoạn xôla nặng có nhiệt độ sôi 300-500 0 C của quá trình chng cất chân không mazut Phân đoạn Gasoil của quá trình chế biến thứ cấp khác. Ta có thể sử dụng các phần chiết thải ra của quá trình làm sạch dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc, mazút Nhng sử dụng nguyên liệu chủ yếu nhất là phân đoạn gasoil nặng có giới hạn nhiệt độ sôi 300ữ550 0 C Tóm lại ta có thể phân loại nguyên liệu cho quá trình cracking xúc tác theo 4 nhóm sau: Nhóm I: Nhóm nguyên liệu nhẹ là phân đoạn Krrosen xô la lấy từ quá trình chng cất trực tiếp. T 0 S = 260-380 0 C D: 0,830-0,860 M: 190-220 đvC Đây là nguyên liệu tốt nhất cho quá trình cracking xúc tác với mục đích sản xuất xăng máy bay. Nhóm II: Nhóm nguyên liệu là phân đoạn gasoil nặng T 0 S = 300-550 0 C D: 0,880-0,920 M: 280-330 đvC Đây là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất xăng ô tô. Nhóm III: Nhóm nguyên liệu có thành phần phân đoạn rộng, đó là hỗn hợp của 2 nhóm trên. Nhóm này có giới hạn nhiệt độ sôi 210-550 0 C có thể lấy từ chng cất trực tiếp hay là phần chiết của quá trình làm sạch dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc, petrolatun, parafin lấy từ quá trình khử parafin Đây là nguyên liệu vừa sản xuất xăng ô tô và xăng máy bay. Nhóm IV: Nhóm nguyên liệu phân đoạn trung gian là hỗn hợp phân đoạn krosen nặng và xô la nhẹ. Nhóm này có giới hạn nhiệt độ sôi hẹp hơn 300-430 0 C. Nhóm nguyên liệu này dùng để sản xuất xăng ô tô và xăng máy bay. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác Trong các nhóm nguyên liệu trên tốt nhất và chủ yếu nhất cho quá trình cracking xúc tác là phân đoạn karosen- xôla và gasoil nặng thu đợc từ chng cất trực tiếp. Vì nguyên liệu này cho hiệu suất xăng cao và ít tạo cốc nên thời gian làm việc của xúc tác dài. Nguyên liệu ít có giá trị cho quá trình cracking xúc tác là phần chiết của quá trình làm sạch dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc, cặn mazut, gasoil nặng của quá trình thứ cấp khác cho hiệu suất xăng không cao và tạo nhiều cốc. Ngoài ra trong nguyên liệu này chứa nhiều các hợp chất có S, N, kim loại nặng dễ làm ngộ độc xúc tác. Chúng ta cần chú ý rằng trong nguyên liệu cracking xúc tác không cho phép có mặt phân đoạn quá nhẹ có nhiệt độ sôi nhỏ hơn hoặc bằng 200 0 C. Trong điều kiện cracking phân đoạn này mà bị phân huỷ sẽ tạo khí làm giảm hiệu suất xăng và giảm cả trị số octan của xăng. Mặt khác cũng cần lu ý: trong nguyên liệu không cho phép chứa hàm lợng lớn các hydrocacbon thơm đa vòng (vì trong quá trình dễ ngng tụ cốc bám trên bề mặt xúc tác) nhựa, asphanten và các hợp chất chứa N, S Nếu quá giới hạn cho phép trong nguyên liệu dùng cho quá trình cracking xúc tác thì chúng ta phải tiến hành làm sạch nguyên liệu trớc khi đa nguyên liệu vào quá trình. Ví dụ: Nếu dùng mazut làm nguyên liệu chúng ta phải tiến hành khử asphanten bằng propan lỏng. Hay nếu dùng các phần chiết của quá trình làm sạch dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc thì phải tách các hydrocacbon thơm đa vòng ra khỏi phần chiết bằng dung môi, chọn lọc. Với nguyên chứa hàm lợng lớn các hợp chất chứa N, S, kim loại dễ làm ngộ độc xúc tác thì ngời ta thờng tiến hành làm sạch nguyên liệu bằng phơng pháp hydrô hoá. II. sản phẩm của quá trình cracking xúc tác Hiệu suất và đặc tính của các sản phẩm trong cracking xúc tác phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu, chất lợng xúc tác sử dụng và chế độ công nghệ của quá trình. Sản phẩm chính của quá trình là xăng, ngoài ra còn thu thêm một số sản phẩm phụ nh: khí, gasoil nặng, gasoil nhẹ. II.1. Xăng cracking xúc tác Đây là sản phẩm chính của quá trình cracking xúc tác. Hiệu suất của xăng cracking xúc tác thờng thu đợc từ 30-55% lợng nguyên liệu đem cracking. Hiệu suất xăng và chất lợng xăng phụ thuộc vào nguyên liệu, xúc tác và chế độ công nghệ. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 5 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác Nếu nguyên liệu có hàm lợng lớn hyđrocacbon naphen thì có hiệu suất xăng và chất lợng xăng cao. Nếu nguyên liệu có hàm lợng lớn parafin thì nhận đợc xăng có trị số octan thấp. Nếu trong nguyên liệu chứa hàm lợng lu huỳnh cao thì xăng thu đợc cũng có hàm lợng lu huỳnh lớn thờng chiếm 15% tổng lợng S có trong nguyên liệu. Xăng cracking xúc tác có các đặc trng sau: + Tỷ trọng: 0,72-0,77 + Trị số octan: 89-91(theo RON) + Thành phần hoá học của xăng cracking xúc tác khác hẳn với xăng cracking nhiệt và xăng chng cất trực tiếp. Xăng cracking xúc tác có trị số octan cao hơn. Thành phần hoá học chiếm 9-12% trọng lợng hyđrocacbon olefin trọng lợng hyđrocacbon thơm. Xăng cracking xúc tác có thể dùng làm xăng máy bay hoặc xăng ô tô với các tính chất nh trên. Để tăng trị số octan cho xăng cracking xúc tác ngời ta thờng cho pha thêm nớc chì CTEL). Xăng dùng cho máy bay thờng pha thêm 2,5-3,3g nớc chì cho 1kg xăng và trị số octan tăng lên 10-16 đơn vị. Mức độ tăng trị số octan phụ thuộc vào mức độ tiếp nhận và hiệu quả tiếp nhận nớc chì của xăng. Mức độ tiếp nhận nớc chì phụ thuộc vào thành phần hoá học của xăng và vào hàm lợng lu huỳnh trong xăng. Nếu xăng có hàm lợng lớn hyđrocacbon thơm và lu huỳnh thì độ tiếp nhận chì kém. Nếu xăng có hàm lợng lớn iso- parafin thì độ tiếp nhận nớc chì sẽ tăng lên. Xăng có pha chì thờng độc, trong quá trình bảo quản để lâu thì nớc chì dễ bị phân huỷ và làm cho xăng không đảm bảo trị số octan theo quy định. Ngày nay để tăng trị số octan cho xăng ngời ta sử dụng phụ gia MTBE. Nếu trong xăng có hàm lợng olefin cao thì xăng có trị số octan cao, nhng tính ổn định hoá học của xăng kém. Nói chung xăng cracking xúc tác là cấu tử cơ bản để pha xăng thơng phẩm. II.2. Sản phẩm: Gasoil nhẹ Gasoil nhẹ là sản phẩm phụ thu đợc trong cracking xúc tác, có nhiệt độ sôi trong khoảng 175ữ350 0 C. So sánh với nhiên liệu diezel thì nó có giá trị xetan thấp và hàm lợng lu huỳnh trong sản phẩm cao. Tuy nhiên chất l- ợng của sản phẩm này còn phụ thuộc nguyên liệu đem cracking. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 6 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác Với nguyên liệu là phân đoạn xôla từ dầu họ parafinic thì Gasoil nhẹ của cracking xúc tác nhận đợc có trị số xêtan tơng đối cao (45ữ46) với nguyên liệu chứa nhiều hyđrocacbon thơm thì trị số xêtan thấp (25ữ35) Chất lợng của gasoil nhẹ không chỉ phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu mà còn phụ thuộc vào chất lợng của xúc tác và chế độ công nghệ. - Nếu cracking xúc tác ở điều kiện cứng thì hiệu suất và chất lợng gasoil nhẹ càng thấp - Nếu cracking xúc tác ở điều kiện mềm thì thu đợc gasoil nhẹ có hiệu suất và chất lợng cao. Cracking xúc tác có tuần hoàn thì hiệu suất gasoil nhẹ bị giảm và làm giảm trị số xêtan, tăng hàm lợng hyđrocacbon thơm trong gasoil nhẹ (parafin là cấu tử có trị số xêtan cao nhất, hyđrocacbon thơm có trị số xêtan thấp nhất là hyđrocacbon naphen và olephin nằm trung bình so với hai loại trên. Gasoil nhẹ dùng làm cấu tử pha cho nhiên liệu diezel hay làm cấu tử pha lỏng mazut. Đặc tính của gasoil nhẹ thu đợc trong quá trình cracking xúc tác nh sau: - Tỷ trọng : 0,83ữ0,94 - Thành phần hoá học gồm: 1,7ữ2,4% trọng lợng lu huỳnh, hyđrocacbon olefin 6%, hyđrocacbon thơm 30ữ50% còn lại là hyđrocacbon parafin và naphen. II.3. Sản phẩm: Gasoil nặng Sản phẩm gasoil nặng là phần cặn còn lại của quá trình cracking xúc tác. Chất lợng của nó phụ thuộc vào nguyên liệu chế độ công nghệ và vào chất lợng của gasoil nhẹ, sản phẩm gasoil nặng của quá trình cracking xúc tác có nhiệt độ sôi lớn hơn 350 0 C, có tỉ trọng 99008900 20 4 ,,d = . Sản phẩm này dới một lợng lớn tạp chất cơ học. Hàm lợng lu huỳnh trong sản phẩm này cao hơn trong nguyên liệu ban đầu khoảng 1,5 lần. Gasoil nặng của quá trình cracking xúc tác dùng làm nguyên liệu cho quá trình cracking nhiệt và cốc hoá hoặc có thể dùng làm nhiên liệu đốt lò, ngày này ngời ta còn dùng làm nguyên liệu sản xuất bồ hóng hoặc quay lại quá trình cracking. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 7 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác II.4. Sản phẩm khí của quá trình cracking xúc tác Hiệu suất của sản phẩm khí chiếm 10-15% nguyên liệu đem cracking, có thể dao động phụ thuộc điều kiện cracking. Nếu cracking ở điều kiện cứng (nhiệt độ cao, tốc độ nguyên liệu nhỏ, bội số tuần hoàn xúc tác lớn) thì hiệu suất lớn. Còn nếu cracking ở điều kiện mềm thì hiệu suất sẽ thấp. Theo hai bảng sau, khí từ C 3 - C 5 chiếm 70-90% trong khi đó iso- C 4 H 10 là chủ yếu. So với cracking nhiệt thì cracking xúc tác nặng hơn. ứng dụng của khí cracking xúc tác: - Propan- propen: Làm nguyên liệu cho quá trình polyme hoá và cho quá trình sản xuất các chất hoạt động bề mặt. - Phân đoạn khí propan-propen, butan- buten là nguyên liệu cho sản xuất khí hoá lỏng LPG, nguyên liệu cho alkyl hoá để nhận cấu tử có trị số octan cao để pha vào xăng và làm khí đốt dân dụng, làm nguyên liệu tổng hợp hoá dầu. Bảng 1. Sự phụ thuộc thành phần khí cracking xúc tác vào nguyên liệu Cấu tử Hiệu suất (%) Khi dùng nguyên liệu nhẹ Khi dùng nguyên liệu nặng H 2 0,80 6,65 CH 4 3,20 7,0 C 2 H 6 2,40 7,0 C 2 H 4 0,25 7,0 C 3 H 8 11,70 10,85 C 3 H 6 10,75 13,3 nC 4 H 10 5,36 7,75 IsoC 4 H 10 23,4 19,75 IsoC 8 H 10 1,0 3,65 nC 5 H 12 6,3 18,55 IsoC 5 H 12 15,7 18,55 Anilen 7,20 18,55 Tổng hợp 100 100 Bảng 2. Thành phần khí cracking phụ thuộc vào xúc tác sử dụng Cấu tử Xúc tác chứa zeolit Xúc tác Alumasilicat H 2 S 4,9 3,6 H 2 0,1 3,1 CH 4 1,6 8,0 C 2 H 4 2,7 6,9 C 2 H 6 23,1 25,6 -C 3 H 8 7,9 5,7 n-C 4 H 8 16,6 16,0 Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác IsoC 4 H 8 5,7 10,1 nC 4 H 10 6,4 3,0 IsoC 4 H 10 28,1 15,2 III. Xúc tác cho quá trình cracking Sự phát triển và cải tiến quá trình cracking xúc tác trong công nghiệp chế biến dầu mỏ, ngoài việc cải thiện về nguyên liệu, hệ thống thiết bị, chế độ công nghệ thì ta thấy rằng cái chính là do sự cải tiến trong việc sử dụng các chất xúc tác. Phản ứng cracking xúc tác chủ yếu xảy ra trên bề mặt xúc tác chiều hớng của phản ứng phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của xúc tác. Xúc tác đợc dùng trong quá trình cracking thờng là xúc tác rắn, xốp, có nguồn gốc thiên nhiên hay tổng hợp, với bề mặt riêng lớn. Xúc tác cracking đầu tiên đợc dùng là đất sét thiên nhiên có tính axit (ví dụ loại montnorillonit) Ví dụ: ở Liên Xô vào những năm 1919-1920 đã dùng xúc tác AlCl 3 trong hệ thống cracking để sản xuất xăng. Xúc tác AlCl 3 tiến hành ở nhiệt độ thấp 200ữ300 0 C. Nhng trong quá trình sử dụng ngời ta thấy có nhiều nhợc điểm sau: xúc tác bị mất mát nhiều do tạo phức với hyđrocacbon của nguyên liệu, điều kiện tiếp xúc giữa xúc tác và nguyên liệu không tốt, cho hiệu suất và chất lợng xăng thấp. Về sau ngời ta nghiên cứu sử dụng aluminosilicat vô định hình mà đầu tiên là đất sét bentonit. Vào năm 1936 ở Liên Xô dã sử dụng xúc tác aluminosilicat ở quy mô công nghiệp. Ngời ta đã tiến hành tổng hợp aluminosilicat trong các nhà máy chế tạo xúc tác. Sau đó trong công nghiệp chế biến dầu mỏ ngời ta đã dùng phổ biến xúc tác aluminosilicat tổng hợp vì nó có hoạt tính và độ chọn lọc tơng đối cao. Xúc tác này đã từng đợc sử dụng trong công nghiệp cracking suốt 30 năm. Tuy vậy, hiện nay việc cải thiện xúc tác vẫn không ngừng phát triển và đến cuối thập niên 60 của thế kỷ 20, ngời ta đã chuyển sang chủ yếu dùng xúc tác chứa Zeolit. ở Mỹ vào năm 1972 đã sử dụng khoảng 80% chất xúc tác chứa Zeolit cho quá trình cracking xúc tác. Hàng năm ở Mỹ tiêu thụ 130 nghìn tấn xúc tác, trong đó chỉ có 14.000 tấn là không chứa Zeolit. III.1. Vai trò của xúc tác trong quá trình Xúc tác trong quá trình có tầm quan trọng rất lớn. Nó có khả năng làm giảm năng lợng hoạt hoá của phản ứng, do vậy mà tăng mức độ phản ứng lên rất nhiều. Dùng xúc tác cho phép quá trình tiến hành ở điều kiện Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác mềm hơn. Vì xúc tác có tính chọn lọc nên hớng quá trình chế biến theo những phản ứng có lợi nhằm thu đợc sản phẩm phản ứng có chất lợng và hiệu suất cao. III.2. Những yêu cầu cần thiết đối với xúc tác Xúc tác cho quá trình cracking đòi hỏi những yêu cầu sau: a) Hoạt tính xúc tác phải cao Hoạt tính xúc tác là yêu cầu quan trọng nhất đối với xúc tác dùng trong quá trình cracking. Vì mục đích của cracking là nhận xăng, nên phơng pháp dùng hiệu suất xăng thu đợc để đánh giá độ hoạt động của xúc tác sẽ đơn giản hơn, hoạt tính của xúc tác càng cao sẽ cho hiệu suất xăng càng lớn. Do vậy, độ hoạt tính của xúc tác thờng đợc biểu diễn thông qua chỉ số hoạt tính. Đó là giá trị của hiệu suất xăng (%KL) khi cracking nguyên liệu mẫu trong điều kiện phòng thí nghiệm. Hoạt tính xúc tác phụ thuộc vào tính chất vật lý hoá học của xúc tác, mà trớc hết là phụ thuộc vào thành phần hoá học của xúc tác cũng nh phụ thuộc vào điều kiện công nghệ của quá trình. Trong thực tế sản xuất, dựa vào độ hoạt tính của xúc tác, ngời ta phân xúc tác thành các loại nh sau: - Xúc tác có độ hoạt tính cao, hiệu suất xăng > 45% - Xúc tác có hoạt tính trung bình, hiệu suất xăng từ 30ữ40% - Xúc tác có độ hoạt tính thấp, hiệu suất xăng > 30% Bảng 3. Tính chất của xúc tác FCC Thành phần hoá học Oxyt nhôm Oxyt silic Oxyt các nguyên tố đất hiếm Oxyt natri 13 87 2ữ4 0,02ữ0,2 Trọng lợng rót, g/cm 3 0,8ữ0,9 Độ hoạt tính ổn định 55ữ60 Độ hoạt tính theo ASTM 75ữ80 Độ bền do mài mòn,% 94ữ96 Thành phần cỡ hạt, % - Đến 20 àm - Đến 40 àm < 2ữ3 15ữ25 Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 10 [...]... bám lên bề mặt xúc tác làm che phủ các tâm hoạt động của xúc tác Điều đó dẫn đến giảm hoạt tính của xúc tác vì vậy hiệu quả quá trình cracking xúc tác Điều đó dẫn đến giảm hoạt tính của xúc tác vì vậy hiệu quả quá trình cracking xúc tác bị giảm Để xúc tác làm việc bình thờng (các tính chất của xúc tác không bị thay đổi) thì ngời ta phải tiến hành tái sinh xúc tác Để tái sinh xúc tác thì ngời ta cần... của quá trình tái sinh xúc tác III.6 Các dạng hình học của xúc tác Xúc tác cracking thờng đợc sử dụng ở các dạng sau: - Xúc tác dạng bụi Xúc tác dạng bụi có kích thớc từ 1 đến 80àm (phần lớn là các phần xúc tác có kích thớc 40ữ80àm) - Xúc tác dạng vi cầu: Có kích thớc hạt từ 50 đến 10àm So với xúc tác dạng bụi xúc tác dạng vi cầu trong quá trình làm việc bị mài mòn ít hơn Xúc tác dạng bụi và dạng vi... nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác Xúc tác phải chống lại có hiệu quả tác dụng gây ngộ độc của những hợp chất của nitơ, lu huỳnh, các kim loại nặng để kéo dài thời gian làm việc của xúc tác g) Xúc tác phải có khả năng tái sinh Đây là yêu cầu quan trọng trong quá trình sử dụng xúc tác Xúc tác có khả năng tái sinh tốt sẽ nâng cao đợc hiệu quả và năng suất của quá trình, lợng tiêu hao xúc tác cũng... dễ bị vỡ vụn, làm tiêu hao xúc tác lớn Xúc tác loại này chỉ dùng trong hệ thống cracking với lớp xúc tác tĩnh IV Cơ sở của quá trình cracking xúc tác Trong điều kiện tiến hành quá trình cracking xúc tác đã xảy ra một số lợng lớn các phản ứng hoá học, mà các phản ứng hoá học này quyết định 19 Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác chất lợng và hiệu suất của... xúc tác Nguyên nhân của sự trơ hoá xúc tác có thể do; - Tác dụng của các độc tố nh NH3, CO2 của các hợp chất lu huỳnh mà đặc biệt là H2S ở nhiệt độ cao - Sự tích tụ các kim loại nặng dới dạng các oxyt làm thay đổi chức năng của xúc tác 16 Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác - Sự tác động của nhiệt độ cao với hơi nớc Các hợp chất khi tác dụng với xúc tác. .. trong hệ thống cracking xúc tác với các lớp xúc tác giả sôi - Xúc tác dạng cầu lớn: Đờng kính các hạt xúc tác từ 3 đến 6mm Độ bền cơ của loại này tốt, trong quá trình làm việc ít bị mài mòn và ít bị vỡ vụn xúc tác dạng này đợc sử dụng trong hệ thống với lớp xúc tác chuyển động - Xúc tác dạng trụ: Có đờng kính từ 3 đến 4mm, chiều cao từ 3 đến 5mm Độ bền cơ kém Trong quá trình sử dụng xúc tác dễ bị vỡ... cọ xát 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 có thể 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 e) Xúc tác phải đảm bảo độ thuần nhất cao Xúc tác cần đồng nhất... hợp với xúc tác vô định hình hay aluminosilicat tinh thể và đợc gọi là xúc tác chứa Zeolit Trong sản xuất xúc tác, ngời ta trộn 10 đến 20% (KL) Zeolit và với hợp phần nh vậy, xúc tác cũng đã rất hoạt động, hơn hẳn xúc tác aluminosilicat thông thờng Hơn nữa các chỉ tiêu kinh tế cũng đạt loại tốt hơn Trong công nghiệp, ngời ta chế độ xúc tác chứa Zeolit ở hai dạng chính Xúc tác dạng cầu và xúc tác dạng... khi tác dụng của phân tử hydrocacbon của nguyên liệu tác dụng với tâm axit của xúc tác loại Brenstend (H+) hay Lewist (L) 21 Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác Theo cơ chế này quá trình cracking trên xúc tác Alumosilicat xảy ra theo các giai đoạn sau 1- Giai đoạn tạo thành ion cacboni Từ hyđrocacbon parafin: Ion cacboni có thể đợc tạo thành do sự tác. .. cracking có nhiều u điểm hơn hẳn các xúc tác khác, nên hiện giờ đây ở các nớc công nghiệp chế biến dầu mỏ và khí tiên tiến, ngời ta lần lợt thay thế xúc tác chứa Zeolit cho aluminosilicat tổng hợp Hiện nay ngời ta đang sử dụng xúc tác Zeolit siêu bền, nó đáp ứng đợc mọi yêu cầu của xúc tác trong quá trình cracking III.4 Những thay đổi tính chất của xúc tác khi làm việc Xúc tác cracking trong quá trình làm . trình hyđro cracking, reforming xúc tác, polime hoá, alkyl hoá, đồng phân hoá Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác Cracking xúc tác chiếm một. nghiệp Thiết kế phân xởng Cracking xúc tác Phần I: Lý thuyết tổng quan I. Nguyên liệu dùng cho quá trình cracking xúc tác Ta có thể dùng các phân đoạn sau làm nguyên liệu cho cracking xúc tác: Các. sinh xúc tác. III.6. Các dạng hình học của xúc tác Xúc tác cracking thờng đợc sử dụng ở các dạng sau: - Xúc tác dạng bụi Xúc tác dạng bụi có kích thớc từ 1 đến 80àm (phần lớn là các phần xúc tác