Đặc Điểm Của Chất Xúc Tác FCC Và Ảnh Hưởng Đến Hiệu Quả Phản Ứng

Chất nền Hợp phần quan trọn

Bằng nghiên cứu phổ cộng h−ởng từ hạt nhân 27Al-MAS-N céng sù (J. Cả ha xit Br. trung bình và lớn dễ đ−ợc hình thành khi tổng hợp aluminosilicagel ở pH cao, nồng i sự có mặt của chất điều chỉnh cấu trúc mao quản. cấu trúc khác nhau với các tâm axit khác nhau có thể tồn tại trên b. MR, Gilson và Gilson et al. Trên phổ 29Si-MAS-NMR của aluminosilicat vô định hình có một đám phổ rộng ~110 ppm đại diện cho oxyt silic. Aluminosilicagel đ− ịnh hình. theo kỹ thuật XRD. Gần số zeolit vô định hình theo. XRD nh− mầm tinh thể) rất nhỏ của. (b) theo sản phẩm phản ứng, nghĩa là chỉ những phân tử sản phẩm phản ứng đ−ợc hình thành phải có kích th−ớc nhỏ hơn kích th−ớc mao quản zeolit thì mới “thoát” (khuếch tán) ra ngoài tinh thể zeolit, (c) theo trạng thái trung gian, nghĩa là những phản ứng thực hiện qua những trạng thái trung gian cồng kềnh, có kích th−ớc lớn hơn kích th−ớc mao quản, thì không xảy ra, chỉ −u tiên cho các phản ứng xảy ra qua các trạng thái trung gian kích th−ớc nhỏ.

Chế tạo chất xúc tác FCC

Phân loại các ph−ơng pháp sản xuất chất xúc tác FCC Chất xúc tác FCC có

Song cho tới nay, vẫn ch−a có một hệ xúc tác nào đ−ợc th−ơng mại hoá và nổi trội hơn hệ xúc tác ZSM-5/Y/pha nền đang đ−ợc sử dụng ở quy mô công nghiệp cho các quá trình cracking tạo ra gasolin có chỉ số octan cao và nhiều olefin nhẹ. Các chất phụ trợ khác nh− mordenit, VPI-5, zeolit β và một số hệ vật liệu mao quản trung bình khác đang là mục tiêu nghiên cứu để chế tạo ra các chất xúc tác FCC mới nhằm tận dụng tối đa nguồn dầu mỏ và nâng cao chất l−ợng sản phẩm cracking. Zeolit Y th−ờng đ−ợc điều chế ở d từ nguồn silic (chủ yếu là silicat natri), nguồn nhôm (aluminat natri) và hydroxyt na Một số chất “mầm” để khơi mào cho quá. trình kết ti ng đ−ợc thêm vào hỗn hợ ợp zeolit. Sự −ờng đ−ợc tiến h g một thiết bị kết tinh lớn, i từ 8 giờ cho đến vài ngày, c vào nguồn nguyên liệu ban đầu, điều kiện kết tinh, độ tinh thể của zeolit và thành phần hoá học. eolit + pha nền); theo cách (II), zeo tiếp đến tiến hành trao đổi ion. Chế tạo các zeolit. Hình 3.12 giới thiệu một sơ đồ kết tinh, trao đổi ion và biến tính cấu trúc. trao đổ ion và biến tính i ất hiếm).

Trong thực tế, hà l−ợng đất hiếm tron úc tác FCC biến đổi tuỳ theo yêu cầ vì hàm l−ợng đất ếm tác động đến hoạt tính, độ chọn lọc xúc tác, độ bền cũn hỉ số octan của gasoli Sau khi nung, dạng RE-NH4Y chuyển thành dạng RE-HY. Zeolit này đ−ợc chế tạo bởi hãng Union Carbide (Union Carbide Company) và đ−ợc hãng Katalistiks Company sử dụng để làm chất xúc tác FCC dưới nhãn hiệu thương mại là LZ-210. AFSY được điều chế bằng cách xử lý zeolit Y vớ. o ra và phải loại khỏi zeolit bằng cách rửa n−ớc một cách cÈn th. đưa vào chất nền của chất xúc tác trước khi được trộn đều và sấy ph ờng đ−ợc sử dụng ở dạng trao đổi với NH4+, đôi khi cũng ở dạng Zn- ZSM-. là HSY), còn có một số xúc tác hoặc nhiều zeolit, ví dụ nh−.

Chất nền và quy trình chế tạo chất xúc tác FCC

Chất xúc tác này có giá thành không cao, có độ mài mòn tốt, nh−ng chất nền có mao quản nhỏ và bề mặt riêng thấp, và do đó không tác động đáng kể đến hoạt tính xúc tác cracking. Người ta có thể điều chế chất xúc tác FCC với chất nền khoáng sét theo sơ đồ sau (hình 3.15): (i) sét kaolinit mịn dạng hydrat đ−ợc nung ở khoảng 1000oC, khi đó sét chuyển thành dạng spinel, (ii) sét đã nung đ−ợc hoà với muối và một ít sét kaolinit hydrat, silicat natri và. (iv) Các hạt vi cầu sau khi nung đ−ợc zeolit hoá với dung dịch silicat natri và xút ở 90 ữ 95oC khoảng 20 h, trong quá trình đó có sự hình thành zeolit bên trong các hạt vật liệu vi cầu.

Nguồn oxyt silic có thể là sol oxyt silic hoặc dung dịch silicat natri đ−ợc trung hoá với axit, nguồn oxyt nhôm là các hợp chất nhôm nh− sulfat nhôm, aluminat natri hoặc oxyt nhôm dạng hydrat hoá. - Dễ dàng điều chỉnh thành phần chất xúc tác: vì ng−ời ta có thể phối trộn zeolit với các chất nền khác nhau, cũng nh− có thể phối trộn các zeolit khác nhau vào trong một chất xúc tác.

Các tính chất vật lý quan trọng của chất xúc tác FCC

Dựa vào tiêu chuẩn phân loại đó, zeolit Y chỉ chứa các mao quản nhỏ (φ = 8), trong khi đó zeolit USY có cả 2 loại mao quản và đóng vai trò quyết định tạo ra thể tích mao quản và sự phân bố kích thước mao quản của chất xúc tác. Vì thế, các chất xúc tác tham gia phản ứng đã đạt đến trạng thái cân bằng (về cấu trúc, hoạt tính xúc tác..) th−ờng đ−ợc gọi tắt là chất xúc tác cân bằng, th−ờng có bán kính mao quản lớn hơn và sự phân bố kích th−ớc mao quản rộng hơn so với chất xúc tác còn mới nguyên (ch−a tham gia phản ứng). Các tính chất vật lý quan trọng của chất xúc tác là: độ bền mài mòn, độ bền nhiệt và thuỷ nhiệt, kích th−ớc mao quản, phân bố kích th−ớc mao quản, kích th−ớc hạt và phân bố kích th−ớc hạt xúc tá , bề mặt riêng, khối l−ợng riêng và độ tinh thể của zeolit.

Nh− chúng ta đã biết, zeolit HSY (siêu bền và giàu silic) là xúc tác có khả năng gia tăng chỉ số octan của gasolin trong quá trình cracking gas oil khi zeolit đó ở dạng H-zeolit (zeolit ở dạng trao đổi với NH4+, sau đó đ−ợc nung để biến thành dạng H-zeo. Khi chuyển từ aluminosilicat vô định hình (pha nền) đến zeolit tinh thể, độ chọn lọc của sản phẩm phản ứng biến đổi nh− trên hình 3.31. Với tỉ số zeolit/pha nền cao, độ chọn. đến hiệu suất sản phẩm tại. ảnh h−ởng của tỉ số zeolit/chất nền. Nói chung, khi tỉ số zeolit/chất nền hoạt động thay đổi, người ta nhận thấy một số đặc. điểm sau đây:. ) Khi hàm l−ợng zeolit không đổi, tăng hoạt tính của chất nền dẫn đến sự gia tăng hoạt tính xúc tác. ) Khi giữ hoạt tính chất xúc tác không đổi, giảm tỉ số zeolit/chất nền hoạt động dẫn. Thêm các lat vào gasolin có ù trừ cho sự giảm b iệu suất g ơn nữa, zeolit ZSM-5 g làm tăng hiệu su buten và isopenten ng đ−ợc sử là nguyên liệu c n xuất chất gia tăng trị số octan nh− MTBE (methyl tertiary butyl ether) và TAME (tertiaryamylmethylethe ác thử nghiệm ở quy mô phòng th quy mô công ngh ác chất xúc tác chứa ZSM-5 đã chứng tỏ rằ hiệu suất g khoảng 2%tt ứng gia tăng 1 giá trị RON.

Chất phụ trợ xúc tác (ZSM-5, chất giảm ngộ độc…) có vai trò gia tăng giá trị sản phẩm cracking theo h−ớng mong muốn (chỉ số octan, hàm l−ợng olefin nhẹ…), giảm thiểu tác hại của các tác nhân gây ô nhiễm trong nguyên liệu cracking, nhờ vào tính chất xúc tác chọn lọc hình học và tính chất hấp phụ chọn lọc của nó.

Nghiên cứu hoạt tính xúc tác cracking

Thực vậy, giữa các hợp phần luôn luôn có sự hiệp trợ giữa các tâm xúc tác và giữa các phản ứng cơ bản xảy ra trong hệ đó để tạo ra những tính chất vật lý, hoá học và xúc tác v−ợt trội so với sự tổ hợp cộng tính của từng hợp phần riêng rẽ. Sự suy giảm hoạt tính đó là do mao quản bị bịt tắc, do che phủ bề mặt chất xúc tác, do trở lực khuếch tán, hoặc do chính bản thân các tâm xúc tác bị mất dần hoạt tính. Mô hình COC đ−ợc Froment đề nghị (G. Mô hình này là sự đơn giản hoá của một thực tế rất phức tạp về suy giảm hoạt tính chất xúc tác. Theo Froment, trong quá trình cracking, một hydrocacbon đơn lẻ X nào đó bao gồm phản ứng cracking X và p. ạt tính tạo cốc là aC, thì tốc độ phản ứng cracking X và phản ứng tạo cốc là:. C: nồng độ của hydrocacbon sản phẩm;. C thành trong phản ứng;. sè liệu thực nghiệm phù hợp với đ−ờng cong mô phỏng).

Nếu xét các điểm nằm trên đường thẳng ứng với một độ chuyển hoá không đổi, chúng ta nhận thấy rằng, có thể có các độ chọn lọc khác nhau cho một sản phẩm nào đó bằng cách chọn các điều kiện phản ứng khác nhau. Sự sai lệch giữa số liệu MAT và số liệu công nghiệp th−ờng do phẩm chất nguyên liệu ban đầu khác nhau và do sự xác định hàm lượng cốc trong phương pháp MAT có độ chính xác không cao.