Chuyển hóa các phân đoạn dầu nặng thành sản phẩm lỏng và khí (khí, xăng, DO, …) Nâng cao độ chọn lọc của quá trình Cracking Nâng cao chất lượng sản phẩm Chuyển hóa các phân đoạn dầu nặng thành sản phẩm lỏng và khí (khí, xăng, DO, …) Nâng cao độ chọn lọc của quá trình Cracking Nâng cao chất lượng sản phẩm
CRACKING XÚC TÁC TS Ngô Thanh An I GIỚI THIỆU VỀ CRACKING MỤC ĐÍCH Chuyển hóa phân đoạn dầu nặng thành sản phẩm lỏng khí (khí, xăng, DO, …) Nâng cao độ chọn lọc trình Cracking Nâng cao chất lượng sản phẩm I GIỚI THIỆU VỀ CRACKING Refinery Flow Diagram I GIỚI THIỆU VỀ CRACKING I GIỚI THIỆU VỀ CRACKING PHÂN LOẠI: † Cracking nhiệt: trình cracking xảy tác dụng nhiệt độ Thông thường, nhiệt độ khoảng 470 – 540oC áp suất khoảng 20 – 30 at † Cracking xúc tác: q trình cracking có sử dụng xúc tác I GIỚI THIỆU VỀ CRACKING CRACKING NHIỆT (THERMAL CRACKING) • You heat large hydrocarbons at high temperatures (sometimes high pressures as well) until they break apart – steam - high temperature steam (1500 degrees Fahrenheit / 816 degrees Celsius) is used to break ethane, butane and naptha into ethylene and benzene, which are used to manufacture chemicals – visbreaking - residual from the distillation tower is heated (900 degrees Fahrenheit / 482 degrees Celsius), cooled with gas oil and rapidly burned (flashed) in a distillation tower This process reduces the viscosity of heavy weight oils and produces tar – coking - residual from the distillation tower is heated to temperatures above 900 degrees Fahrenheit / 482 degrees Celsius until it cracks into heavy oil, gasoline and naphtha When the process is done, a heavy, almost pure carbon residue is left (coke); the coke is cleaned from the cokers and sold I GIỚI THIỆU VỀ CRACKING Fractionating Tower Crude Oil Charge Tank Reaction Chamber Flash Chamber Gasoline Middle Distillate Crude Oil Heater Residual Fuel Oil Thermal Cracking Process I GIỚI THIỆU VỀ CRACKING CRACKING XÚC TÁC (CATALYTIC CRACKING) • Uses a catalyst to speed up the cracking reaction Catalysts include zeolite, aluminum hydrosilicate, bauxite and silica-alumina – fluid catalytic cracking - a hot, fluid catalyst (1000 degrees Fahrenheit / 538 degrees Celsius) cracks heavy gas oil into diesel oils and gasoline – hydrocracking - similar to fluid catalytic cracking, but uses a different catalyst, lower temperatures, higher pressure, and hydrogen gas It takes heavy oil and cracks it into gasoline and kerosene (jet fuel) I GIỚI THIỆU VỀ CRACKING CRACKING XÚC TÁC (CATALYTIC CRACKING) • Main incentive for catalytic cracking is the need to increase gasoline production • Feedstocks are typically vacuum gas oil • Cracking is catalyzed by solid acids which promote the rupture of C-C bonds The crucial intermediates are carbocations (+ve charged HC ions) formed by the action of the acid sites on the catalyst • Besides C-C cleavage many other reactions occur: - isomerization - protonation and deprotonation - alkylation - polymerization - cyclization and condensation I GIỚI THIỆU VỀ CRACKING CRACKING XÚC TÁC (CATALYTIC CRACKING) • Catalytic cracking comprises a complex network of reactions, both intra-molecular and inter-molecular • The formation of coke is an essential feature of the cracking process and this coke deactivates the catalyst • Catalytic cracking is one of the largest applications of catalysts: worldwide cracking capacity exceeds 500 million t/a • Catalytic cracking was the first large-scale application of fluidized beds which explains the name fluid catalytic cracking (FCC) • Nowadays entrained-flow reactors are used instead of fluidized beds but the name FCC is still retained III HỐ HỌC Q TRÌNH CRACKING Phản ứng mong muốn Phản ứng isomer hoá: Thường xảy trước phản ứng cracking 39 III HỐ HỌC Q TRÌNH CRACKING Phản ứng không mong muốn Phản ứng chuyển vị hydro: 40 III HỐ HỌC Q TRÌNH CRACKING Phản ứng khơng mong muốn - Phản ứng tạo hydro: phản ứng dehydro hố, xảy có mặt Ni làm chất xúc tác - Phản ứng tạo C1 – C2: sinh phản ứng cracking nhiệt phân hủy 41 III HỐ HỌC Q TRÌNH CRACKING Phản ứng khơng mong muốn Phản ứng ngưng tụ: 42 III HỐ HỌC Q TRÌNH CRACKING III HỐ HỌC Q TRÌNH CRACKING Ngun liệu Sản phẩm trình cracking xt Parafin -Olefin parafin -Olefin hydro -iso-parafin -Các hợp chất olefin có trọng lượng phân tử thấp Olefin -Parafin dien -Parafin, naphten H.C thơm -Polyme, cốc Naphten -Olefin -Cyclohexan olefin -H.C thơm 44 III HỐ HỌC Q TRÌNH CRACKING Ngun liệu Hydrocacbon thơm (alkyl thơm) Phản ứng bậc 2: Naphten+ Olefin Hydrocacbon thơm +Olefin Sản phẩm trình cracking xt -Parafin alkyl có mạch bên ngắn -Đồng phân hóa, chuyển vị nhóm alkyl -Sản phẩm ngưng tụ cốc -Hydrocacbon thơm -Parafin -Sản phẩm ngưng tụ cốc 45 III HỐ HỌC Q TRÌNH CRACKING 46 IV CƠNG NGHỆ Q TRÌNH CRACKING XÚC TÁC Cracking xúc tác lớp cố định Gián đọan Hiệu suất chuyển hóa thấp Ngưng Quá tụ cốc nhiệt cục 47 IV CƠNG NGHỆ Q TRÌNH CRACKING XÚC TÁC Thiết bị phản ứng kiểu song song (Công nghệ UOP) Thiết bị phản ứng (lò phản ứng) thiết bị tái sinh xúc tác (lò tái sinh) Xúc tác làm việc có chứa cốc chảy từ lò phản ứng vào lò tái sinh sau tái sinh lại ngược lò phản ứng (hoặc tự chảy cưỡng bức) Tạo thành chu trình liên tục IV CƠNG NGHỆ Q TRÌNH CRACKING XÚC TÁC Thiết bị phản ứng kiểu xếp chồng (Công nghệ Stone&Webster) Cracking xúc tác cặn nặng Q trình có trang bị phận làm nguội xúc tác, hệ thống kiểm tra điều khiển nhiệt độ khối lò phản ứng Lò đứng, tái sinh cấp, có cải tiến thiết bị phun ngun liệu trực tiếp vào dòng xúc tác nóng IV CƠNG NGHỆ Q TRÌNH CRACKING XÚC TÁC Cracking xúc tác lớp sôi Công nghệ FCC ngày IV CƠNG NGHỆ Q TRÌNH CRACKING XÚC TÁC 51 IV CƠNG NGHỆ Q TRÌNH CRACKING XÚC TÁC 52 IV CƠNG NGHỆ QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC 53 ... GIỚI THIỆU VỀ CRACKING I GIỚI THIỆU VỀ CRACKING PHÂN LOẠI: † Cracking nhiệt: trình cracking xảy tác dụng nhiệt độ Thông thường, nhiệt độ khoảng 470 – 540oC áp suất khoảng 20 – 30 at † Cracking xúc... THIỆU VỀ CRACKING CRACKING XÚC TÁC (CATALYTIC CRACKING) • Main incentive for catalytic cracking is the need to increase gasoline production • Feedstocks are typically vacuum gas oil • Cracking. .. Q TRÌNH CRACKING 22 III HỐ HỌC Q TRÌNH CRACKING Q trình cracking hydrocacbon bao gồm phản ứng sau đây: Parafin bị cracking cho olefin parafin nhỏ CnH2n+2 → CmH2m + CpH2p+2 Olefin bị cracking