Dầu mỏ là một trong những nhiên liệu quan trọng nhất của xã hội hiện nay, được coi là nguồn nguyên liệu chính cho mọi phương tiện giao thông và cho nền kinh tế quốc dân. Ngày nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất của mọi quốc gia trên thế giới và là nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hóa dầu như: sản xuất cao su, chất dẻo, tơ sợi tổng hợp,… đặc biệt để sản xuất xăng dầu. Xăng dầu được coi là hàng hoá đặc biệt quan trọng nhất là huyết máu của nền kinh tế quốc dân và quốc phòng... Trong bối cảnh Việt Nam đang không ngừng phát triển, đổi mới và vươn lên trên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, với các máy móc thiết bị và công nghệ mới. Vai trò của xăng dầu ngày càng được quan tâm đặc biệt hơn. Để đáp ứng kịp thời khối lượng xăng dầu tiêu thụ ngày càng lớn, người ta đã đưa ra phương pháp Cracking xúc tác vào công nghiệp chế biến dầu mỏ, vì quá trình chưng cất khí quyển, chưng cất chân không hay cracking nhiệt, khối lượng xăng dầu thu được vẫn không đáp ứng kịp thời được nhu cầu của thị trường. Để thoả mãn nhu cầu nhiên liệu ngày một tăng cao. Nghành công nghiệp chế biến dầu mỏ đã ra sức cải tiến, hoàn thiện quy trình công nghệ, đồng thời áp dụng những phương pháp chế biến sâu trong dây chuyền sản xuất nhằm chuyển hoá dầu thô tới mức tối ưu thành nhiên liệu và những sản phẩm quan trọng khác. Một trong những phương pháp hiện đại được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy chế biến dầu hiện nay trên thế giới là quá trình cracking xúc tác. Với đồ án “tìm hiểu về công nghệ Cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu” mà em được giao, em xin trình bày những kiến thức mà em tìm hiểu được. Em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Thanh Hiền đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian qua để em có thể hoàn thành môn đồ án này. Trong quá trình làm bài, còn hạn chế về mặt kiến thức, mong cô sẽ góp ý để em hoàn thành bài tốt hơn.
Trang 1được coi là nguồn nguyên liệu chính cho mọi phương tiện giao thông và cho nền kinh
Trang 2ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Nguyễn Thị Thanh Hiền
tế quốc dân Ngày nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất củamọi quốc gia trên thế giới và là nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hóa dầu như:sản xuất cao su, chất dẻo, tơ sợi tổng hợp,… đặc biệt để sản xuất xăng dầu
Xăng dầu được coi là hàng hoá đặc biệt quan trọng nhất- là huyết máu của nềnkinh tế quốc dân và quốc phòng Trong bối cảnh Việt Nam đang không ngừng pháttriển, đổi mới và vươn lên trên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước,với các máy móc- thiết bị và công nghệ mới Vai trò của xăng dầu ngày càng đượcquan tâm đặc biệt hơn
Để đáp ứng kịp thời khối lượng xăng dầu tiêu thụ ngày càng lớn, người ta đãđưa ra phương pháp Cracking xúc tác vào công nghiệp chế biến dầu mỏ, vì quá trìnhchưng cất khí quyển, chưng cất chân không hay cracking nhiệt, khối lượng xăng dầuthu được vẫn không đáp ứng kịp thời được nhu cầu của thị trường
Để thoả mãn nhu cầu nhiên liệu ngày một tăng cao Nghành công nghiệp chếbiến dầu mỏ đã ra sức cải tiến, hoàn thiện quy trình công nghệ, đồng thời áp dụngnhững phương pháp chế biến sâu trong dây chuyền sản xuất nhằm chuyển hoá dầuthô tới mức tối ưu thành nhiên liệu và những sản phẩm quan trọng khác Một trongnhững phương pháp hiện đại được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy chế biến dầuhiện nay trên thế giới là quá trình cracking xúc tác
Với đồ án “tìm hiểu về công nghệ Cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu” mà em được giao, em xin trình bày những kiến thức mà em tìm hiểu được Em
xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Thanh Hiền đã tận tình giúp đỡ em trong thời
gian qua để em có thể hoàn thành môn đồ án này Trong quá trình làm bài, còn hạn
chế về mặt kiến thức, mong cô sẽ góp ý để em hoàn thành bài tốt hơn
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1 MỤC LỤC 2
Trang 3CHƯƠNG 1: VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ CRACKING XÚC TÁC TRONG
LỌC DẦU 5
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC 7
2.1 Bản chất hoá học của quá trình Cracking xúc tác: 7
2.2 Cơ chế phản ứng Cracking xúc tác: 7
2.2.1 Giai đoạn tạo thành ion cacboni: 8
2.2.1.1.Từ hydrocacbon parafin: 8
2.2.1.2.Từ hyđrocacbon olefin: 8
2.2.1.3.Từ hydrocacbon naphten: 9
2.2.1.4.Từ hyđrocacbon thơm: 9
2.2.2.Giai đoạn biến đổi ion cacboni: 9
2.2.3 Giai đoạn dừng phản ứng: 11
2.3 Cracking các hydrocacbon: 11
2.3.1 Cracking paraffin: 11
2.3.2 Cracking Naphten: 12
2.3.3 Cracking olefin: 13
2.3.4 Cracking alkyl benzen: 13
2.4 Các phản ứng chính: 14
2.4.1 Phản ứng phân hủy các mạch β C- C, phản ứng cracking: 14
2.4.2 Phản ứng đồng phân hóa: 15
2.4.3 Phản ứng chuyển dịch hydro: 15
2.4.4 Phản ứng alkyl hóa: 16
2.4.5 Phản ứng trùng hợp: 16
2.4.6 Phản ứng khép vòng, ngưng tụ tạo cốc 16
Trang 4ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Nguyễn Thị Thanh Hiền
CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC 18
3.1 Nguyên liệu dùng trong quá trình cracking xúc tác 18
3.2 Sản phẩm thu được từ quá trình cracking xúc tác 19
3.2.1 Sản phẩm khí cracking xúc tác 19
3.2.2 Xăng cracking xúc tác 21
3.2.3 Sản phẩm gasoil nhẹ 21
3.2.4 Sản phẩm gasoil nặng 22
3.3 Các loại xúc tác 23
3.3.1 Xúc tác triclorua nhôm AlCl3 23
3.3.2 Aluminosilicat vô định hình 23
3.4 Vai trò của xúc tác 26
3.5 Yêu cầu đối với xúc tác cracking 27
3.5.1 Hoạt tính xúc tác phải cao 27
3.5.2 Độ chọn lọc phải cao 27
3.5.3 Độ ổn định phải lớn 28
3.5.4 Đảm bảo độ bền cơ, bền nhiệt 28
3.5.5 Xúc tác phải đảm bảo độ thuần nhất cao 28
3.5.6 Xúc tác phải bền với các chất gây ngộ độc xúc tác 28
3.5.7 Xúc tác phải có khả năng tái sinh 29
3.5.8 Xúc tác phải dễ sản xuất và giá thành rẻ 29
3.6 Tái sinh xúc tác 29
3.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng cracking xúc tác 29
3.7.1 Nguyên liệu 29
Trang 53.7.2 Độ chuyển hóa 30
3.7.3 Tốc độ nạp liệu 30
3.7.4 Tỷ lệ xúc tác/ Nguyên liệu 30
3.7.5 Nhiệt độ 31
3.7.6 Áp suất 31
3.7.7 Bội số tuần hoàn của xúc tác 31
CHƯƠNG 4 : CÁC CÔNG NGHỆ CRACKING XÚC TÁC HIỆN NAY 32
4.1 Cracking với lớp xúc tác cố định: 32
4.2 Cracking với lớp xúc tác tầng sôi (FCC): 32
4.2.1 Công nghệ của hãng UOP: 33
4.2.2 Công nghệ của Kellog: 36
4.2.3 Công nghệ của hãng Shell: 37
4.2.4 Công nghệ IFP – Total và Stone & Webster: 39
4.2.5 Công nghệ Exxon: 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO 43
CHƯƠNG 1: VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ CRACKING XÚC TÁC TRONG
LỌC DẦU
Quá trình cracking xúc tác là quá trình không thể thiếu được trong bất kỳ một nhà máy chế biến dầu nào trên thế giới, mục đích chính của quá trình cracking xúc tác là điều chế xăng với trị số octan cao và nhiên liệu diesel tuy có chất lượng 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 trò quan trọng trong việc cung cấp nhiên liệu cho máy bay
Trang 6ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Nguyễn Thị Thanh Hiền
và xăng ô tô Xăng thu được từ quá trình này được dùng để phối trộn với các loạixăng khác để tạo ra các mác xăng khác nhau Khối lượng xăng thu từ quá trình chiếm
tỷ lệ rất lớn khoảng 70-80% so với tổng lượng xăng thu từ các quá trình chế biếnkhác Cracking được tiến hành trong vùng nhiệt độ 420- 5500C và là quá trình làmthay đổi chất lượng nguyên liệu, nghĩa là các quá trình tạo thành các hợp chất có tínhchất vật lý- hóa khác với nguyên liệu đầu Tuy nhiệt độ của quá trình gần với nhiệt độcủa cracking nhiệt, nhưng chất lượng xăng sản phẩm cao hơn nhiều
Trong cracking xúc tác phân đoạn dầu nặng, ở 5500C phần lớn nguyên liệuchuyển 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 liệuhóa dầu Cùng với sự phát triển của công nghiệp tổng hợp hóa dầu, cracking xúc táccòn cung cấp nguyên liệu hóa học như hydrocacbon thơm, olefin khí, nguyên liệuđiều chế cốc
Khác với cracking nhiệt, cracking xúc tác thực hiện trong thiết bị đặc dụng và
có xúc tác Ưu điểm chính của cracking xúc tác so với cracking nhiệt là hiệu suất củasản phẩm giá trị cao là lớn: metan, etan, dien thấp và hiệu suất hydrocacbon C3, C4
(đặc biệt là iso- butan), hydrocacbon thơm, iso- olefin và iso- parafin cao
Để sản xuất xăng ô tô dùng distilat chân không của quá trình lọc dầu làmnguyên liệu, còn sản xuất xăng máy bay thì sử dụng phân đoạn kerosene của chưngcất dầu làm nguyên liệu Vai trò của cracking xúc tác tăng khi nhu cầu về tiêu thụxăng ôtô tăng cao
Lượng dầu mỏ được chế biến bằng cracking xúc tác chiếm tương đối lớn.Ví dụvào năm 1965, lượng dầu mỏ thế giới chế biến được 1.500 tấn/ngày thì trong đócracking xúc tác chiếm 800 tấn ( tương ứng 53%)
Trang 7CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC 2.1 Bản chất hoá học của quá trình Cracking xúc tác
Cracking là quá trình bẻ gẫy mạch cacbon – cacbon (của hydrocacbon) củanhững phân tử có kích thước lớn (có trọng lượng phân tử lớn) thành những phân tử cókích thước nhỏ hơn (có trọng lượng phân tử nhỏ hơn) Trong công nghệ dầu mỏ, quátrình này được ứng dụng để biến đổi các phân đoạn nặng thành các sản phẩm nhẹ,tương ứng với khoảng sôi của các sản phẩm trắng như xăng, kerosen, diezen Quátrình này có thể thực hiện dưới tác dụng của nhiệt độ (cracking nhiệt) và xúc tác(cracking xúc tác)
Trang 8ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Nguyễn Thị Thanh Hiền
Theo cơ chế này các phản ứng cracking xúc tác diễn ra theo ba giai đoạn sau:Giai đoạn 1: Giai đoạn tạo ion cacboni
Giai đoạn 2: Các phản ứng của ion cacboni (giai đoạn biến đổi ion cacboni tạothành các sản phẩm trung gian )
Giai đoạn 3: Giai đoạn dừng phản ứng
2.2.1 Giai đoạn tạo thành ion cacboni
Ion cacboni tạo ra do sự tác dụng của olefin với tâm acid Bronsted của xúc tác:
Ion cacboni tạo thành do sự tác dụng của olefin với tâm acid Lewis của xúctác:
+ CnH2n+1CnH2n + H+
+ CnH2n+1 + LH CnH2n + L
R1CH2-CH2R2 + H+(xt) R1CH2-C+HR2 + H2 + xt
+ CnH2n+1 + H2 + CnH2n+3
CnH2n+2 + H+
+ CmH2m+1 + + Cn-mH2(n-m)+2 CnH2n+2 + L(H+) + CnH2n+1 + LH
Trang 9Trong nguyên liệu ban đầu thường không có hyđrocacbon olefin, nhưng olefin
có thể tạo ra do sự phân hủy các hydrocacbon parafin có phân tử lượng lớn Cácolefin tạo thành lập tức tác dụng với tâm acid rồi tạo ra ion cacboni
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 ởcacbon bậc 2
2.2.1.3.Từ hydrocacbon naphten
Khi hydrocacbon naphten tác dụng với tâm axit của xúc tác hay ion cacbonikhác sẽ tạo ra cac ion cacboni mới tương tự như quá trình này xảy ra với parafin
2.2.1.4.Từ hydrocacbon thơm
H+ kết hợp trực tiếp vào nhân thơm:
Các hydrocacbon thơm có mạch bên đủ dài thì tạo thành ion cacboni cũnggiống như trường hợp parafin
2.2.2.Giai đoạn biến đổi ion cacboni
Các ion cacboni được tạo ra từ giai đoạn trên lại nhanh chóng tham gia vàocác phản ứng biến đổi khác nhau như:
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
CH3
CH3-C+H+
X
Trang 10ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Nguyễn Thị Thanh Hiền
Nếu ba liên kết β (C- C) ở vị trí trên thì liên kết β (C- C) ở vị trí (1) là có xácsuất 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 phảnứng vận chuyển ion hydrit:
+CnH2n+1 + CmH2m → CnH2n + +CmH2m +1
+CnH2n+1 + CmH2m +2 → CnH2n +2 + +CmH2m +1
Đối với quá trình phân cắt bỏ của ion cacboni mạch thẳng xảy ra với tốc độcòn 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) trong mạch vòng là một phản ứng khó khăn Trước khi phân hủy, proton được kếthợp với một trong những liên kết β (C- C) trong nhân thơm tạo thành những hợp chấttrung gian, sau đó điện tích ion cacboni sẽ dịch chuyển theo sơ đồ sau:
(C-Các ion này có thể tham gia các phản ứng đồng phân, cracking, alkyl hóa hayngưng tụ Biến đổi của ion cacboni tiếp diễn cho đến khi nó có cấu trúc bền vữngnhất, 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
Ví dụ:
Độ bền của ion cacboni sẽ quyết định mức độ tham gia các phản ứng tiếp theocủa chúng Vì ion cacboni bậc 3 có độ bền cao nhất nên sẽ cho phép nhận hiệu suấtcao các hợp chất izo-parafin Chất lượng sản phẩm được quyết định bởi các phản ứngcủa ion cacboni mà đặc biệt là các phản ứng phân hủy, đồng phân hóa và chuyển vịhydro
Trang 112.2.3 Giai đoạn dừng phản ứng
Khi các ion cacboni kết hợp với nhau, nhường hay nhận nguyên tử hydro củaxúc tác để tạo thành phân tử trung hòa và chúng chính là cấu tử của sản phẩmcracking xúc tác Sự đứt mạch xảy ra ở vị trí ß so với cacbon mang điện tích, để tạothành một chất trung hòa và một ion cacboni mới có số cacbon nhỏ hơn
2.3 Cracking các hydrocacbon:
2.3.1 Cracking paraffin
Parafin thẳng có mạch dài dễ bị cracking; paraffin có mạch nhánh dễ bịcracking hơn mạch thẳng, càng nhiều mạch nhánh càng dễ bị cracking
Bảng 2.1 Ảnh hưởng của độ dài chuỗi cacbon đến độ chuyển hóa cracking.
Trang 12ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Nguyễn Thị Thanh Hiền
2.3.3 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:
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 cómạch nhánh ngắn)
Bảng 2.2 Bảng so sánh quá trình cracking nhiệt và cracking xúc tác:
Thành phần
Với n-parafin - Phần lớn thu C2 olefin và
C4-C5 mạch thẳng
- Thu C3–C6 olefin mạch nhánh
Trang 13- Phản ứng đồng phân hóa không nhiều.
- Khó thu sản phẩm vòng
- Đồng phân hóa rất nhiều
- Thu sản phẩm vòng, tạo aren
2.4 Các phản ứng chính
Trong điều kiện tiến hành quá trình cracking xúc tác đã xảy ra một số lượnglớn các phản ứng hóa học Chất lượng về hiệu suất của quá trình được quyết định bởicác phản ứng này
2.4.1 Phản ứng phân hủy các mạch β (C- C), phản ứng crackingC- C), phản ứng cracking
Là phản ứng phân hủy bẻ gãy mạch những phần tử có kích thước lớn (trọnglượng phân tử lớn) thành những phần tử có kích thước nhỏ hơn Đây là phản ứngchính của quá trình
- Parafin bị cracking tạo olefin và parafin nhỏ
Cracking mạch nhánh của vòng thơm tạo thành parafin và hydrocacbon thơm
có nhánh nhỏ hơn
ArCnH2n+1 → ArCmH2m+1 + CpH2p
Cracking naphten tạo ra các olefin
CnH2n → CmH2m + CpH2p
Trang 14ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Nguyễn Thị Thanh Hiền
Nếu parafin mạch có chứa một vòng xyclohexan thì vòng đó không bị phá vỡ:
CnH2n → C6H12 + CmH2m + CpH2p
Naphten xyclohexan olefin olefin
2.4.2 Phản ứng đồng phân hóa
Là phản ứng tạo ra những hydrocacbon có cấu trúc mạch nhánh
n- olefin → iso- olefin
Trang 15Các phản ứng cracking thu nhiệt mạnh, isome hóa có hiệu ứng nhiệt nhỏ, cộngphản ứng chuyển dịch hydro thì tỏa nhiệt trong quá trình cracking, các phản ứng thunhiệt luôn luôn chiếm ưu thế, hiệu ứng nhiệt của quá trình phụ thuộc vào nguồnnguyên liệu, chất xúc tác và điều kiện phản ứng.
Trang 16ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Nguyễn Thị Thanh Hiền
Bảng 2.3 Bảng liệt kê sản phẩm tạo thành sau phản ứng cracking xúc tác:
Hydrocacbon Sản phẩm quá trình cracking xúc tác
Parafin
-Olefin và parafin-Olefin và hydro-Iso-parafin-Các hợp chất olefin có trọng lượng phân tử thấp
Olefin
-Parafin và dien-Parafin, naphten và hydrocacbon thơm-Polyme, cốc
Naphten
-Olefin-Cyclohexan và olefin-Hydrocacbon thơmHydrocacbon
thơm(alkyl thơm)
-Parafin và alkyl có mạch bên ngắn-Đồng phân hóa, chuyển vị nhóm alkyl-Sản phẩm ngưng tụ và cốc
Phản ứng bậc 2:
Naphten+ Olefin
-Hydrocacbon thơm-Parafin
Hydrocacbon
thơm +Olefin -Sản phẩm ngưng tụ và cốc
Trang 17CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC 3.1 Nguyên liệu dùng trong quá trình cracking xúc tác
Theo lý thuyết thì bất kỳ phân đoạn chưng cất nào của dầu mỏ có điểm sôi lớnhơn xăng đều có thể dùng làm nguyên liệu cho qúa trình cracking xúc tác Nhưnggiới hạn việc sử dụng các phân đoạn chưng cất dầu mỏ vào làm nguyên liệu chocracking xúc tác có một tầm quan trọng rất lớn Nếu lựa chọn nguyên liệu khôngthích hợp sẽ không đưa đến hiệu quả kinh tế cao hoặc sẽ ảnh hưởng đến độ hoạt tínhcủa xúc tác
Ngày nay người ta thường dùng các phân đoạn nặng thu được từ quá trìnhcracking nhiệt, cốc hoá chậm, các phân đoạn dầu nhờn trong chưng cất chân không
và dầu mazut đã tách nhựa làm nguyên liệu cho cracking xúc tác Để tránh hiệntượng tạo cốc nhiều trong quá trình cracking xúc tác cũng như tránh nhiễm độc xúctác, nguyên liệu cần phải được tinh chế sơ bộ trước khi đưa vào chế biến
Ta có thể dùng các phân đoạn sau làm nguyên liệu cho cracking xúc tác:
Phân đoạn kerosen –xola của quá trình chưng cất trực tiếp
Phân đoạn xola có nhiệt độ sôi 3000C – 5500C của quá trình chưng cất chânkhông mazut
Phân đoạn gasoil của quá trình chế biến thứ cấp khác
Phân đoạn gasoil nặng có nhiệt độ sôi 3000C – 5500C
3.2 Sản phẩm thu được từ quá trình cracking xúc tác
Hiệu suất và đặc tính của các sản phẩm trong cracking xúc tác phụ thuộc vàobản chất nguyên liệu, chất lượng xúc tác và chế độ công nghệ Sản phẩm chính củaquá trình là xăng, ngoài ra còn thu thêm một số sản phẩm phụ như khí, gasoil nặng,gasoil nhẹ
3.2.1 Sản phẩm khí cracking xúc tác
Hiệu suất khí cracking xúc tác chiếm khoảng 10- 25% lượng nguyên liệu đemcracking Nó có thể dao động phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu đem cracking.Hiệu suất này nhiều hay ít phụ thuộc vào điều kiện cracking Nếu cracking xúc tác ở
Trang 18ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Nguyễn Thị Thanh Hiền
điều kiện cứng (nhiệt độ cao, tốc độ nạp liệu nhỏ, bội số tuần hoàn lớn) thì hiệu suấtkhí sẽ lớn, còn nếu cracking ở điều kiện mềm thì hiệu suất khí sẽ ít Thành phần củakhí cracking phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu, vào bản chất của xúc tác
- Các khí nhẹ (C2 và nhẹ hơn) thoát ra từ tháp hấp thụ dầu được gọi là khí khô.Các cấu tử chính của khí khô là: hydro, metan, etan, etylen và H2S Nếu nguyên liệu
có hàm lượng lưu huỳnh cao thì khí cracking chứa nhiều H2S Nếu nguyên liệu chứanhiều nitơ trong khí sẽ có NH3 Khí khô là một sản phẩm không mong muốn củaphân xưởng FCC, khí khô nhiều quá gây ra quá tải máy nén khí ướt
- Sản phẩm propan- propen làm nguyên liệu cho quá trình polyme hóa và choquá trình sản xuất các chất hoạt động bề mặt
- Phân đoạn khí propan- propen, butan- buten là nguyên liệu cho quá trình sảnxuất khí hóa lỏng LPG, nguyên liệu cho ankyl hóa, làm nguyên liệu cho tổng hợp hóadầu
Bảng 3.1 Sự phụ thuộc thành phần khí cracking xúc tác vào nguyên liệu:
Khi dùng nguyên liệu nhẹ Khi dùng nguyên liệu nặng
6,657,07,07,010,8513,37,7519,7511,53,6518,5518,5518,55
Trang 19Bảng 3.2 Thành phần khí cracking phụ thuộc vào xúc tác sử dụng:
Nếu nguyên liệu có nhiều naphten thì xăng thu được có chất lượng cao
Nếu nguyên liệu có nhiều parafin thì xăng thu được có trị số octan thấp
Nếu nguyên liệu có nhiều lưu huỳnh thì trong xăng thu được cũng có nhiều lưuhuỳnh (thường chiếm 15% tổng lượng lưu huỳnh có trong nguyên liệu)
3.2.3 Sản phẩm gasoil nhẹ
Gasoil nhẹ của quá trình có nhiệt độ sôi 175-3500C So sánh với nhiên liệudiezen thì nó có trị số xetan thấp và hàm lượng lưu huỳnh khá cao
Với nguyên liệu là phân đoạn xola từ dầu họ parafin thì gasoil nhẹ nhận được
có trị số octan xetan tương đối cao (45 → 46) Với nguyên liệu chứa nhiềuhydrocacbon thơm, naphten có trị số xetan thấp (25 → 35)
Trang 20ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Nguyễn Thị Thanh Hiền
Chất lượng gasoil nhẹ không chỉ phụ thuộc vào chất lượng của xúc tác vàchế độ công nghệ cracking xúc tác Ở điều kiện cứng, hiệu suất, chất lượng gasoilnhẹ rất thấp và ngược lại
Gasoil nhẹ dùng làm cấu tử pha cho nhiên liệu diezel, làm nguyên liệu pha vàomazut làm tăng chất lượng của dầu mazut
Gasoil nhẹ cracking xúc tác có đặc tính như sau :
Tỷ trọng :0,84 -0,94
Thành phần hoá học: lưu huỳnh chiếm 1,7 -2,4% trọng lượng, hydrocacbonolefin 6% trọng lượng, hydrocacbon thơm 30 -50% trọng lượng, còn lại làhydrocacbon naphten và parafin
3.2.4 Sản phẩm gasoil nặng
Sản phẩm gasoil nặng là phần cặn còn lại của quá trình cracking xúc tác Chấtlượng của nó phụ thuộc vào chế độ công nghệ, nguồn nguyên liệu và chất lượnggasoil nhẹ
Gasoil nặng có nhiệt độ sôi trên 3500C, tỷ trọng d420 = 0,89 – 0,99 Sản phẩmnày chứa một lượng lớn tạp chất cơ học Hàm lượng lưu huỳnh cao hơn trong nguyênliệu ban đầu khoảng 1,5 lần
HCO là sản phẩm nhận được từ tháp chưng cất sản phẩm FCC, có khoảngnhiệt độ sôi nằm giữa gasoil nhẹ và dầu gạn (DO) HCO là dầu chứa nhiều vòngthơm nặng, thường được sử dụng như dòng hồi lưu của tháp chưng cất nhằm truyềnnhiệt cho nguyên liệu mới hoặc cho bộ phận gia nhiệt của tháp tách C4 HCO có thểđược 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 cònđược gọi là dầu sệt, dầu đáy và dầu cặn FCC DO là sản phẩm có giá trị kinh tế thấpnhất, 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 cácphản ứng cracking thứ cấp, polime hóa, ngưng tụ, Cốc bám trên bề mặt xúc tác, làmgiảm hoạt tính chất xúc tác Khi đốt cháy cốc trong thiết bị hoàn nguyên, hoạt tínhcủa xúc tác được hoàn nguyên, nhiệt thoát ra từ phản ứng đốt cháy cốc lại bảo đảmchế độ nhiệt cho reacto cracking