3. Nội dung của luận án
1.2.2.Nguyên nhân gây suy giảm hoạt tính xúc tác
Nguyên nhân gây suy giảm hoạt tính xúc tác có thể chia thành hai loại: nguyên nhân hóa học và nguyên nhân vật lý [40].
Các nguyên nhân vật lý bao gồm sự tụ hợp của các tâm xúc tác, sự bít tắc các mao quản, tổn thất (giảm bề mặt riêng)… Các chất xúc tác thương mại hoạt động tốt đều rất bền vững trong các điều kiện vận hành công nghiệp. Điều này cũng hoàn toàn đúng với chất xúc tác cracking có thể làm việc trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng.
Nguyên nhân hóa học thường phức tạp hơn, có thể chia thành:
Ngộ độc thuận nghịch do sự hấp phụ cạnh tranh của các tạp chất trong nguyên liệu. Vì sự hấp phụ có tính thuận nghịch nên sự suy giảm hoạt tính do nguyên nhân này cũng có tính “thuận nghịch”, nghĩa là có thể khôi phục tính chất xúc tác bằng cách khử hấp phụ chất ngộ độc như thổi nitơ, xử lý nhiệt…
Ngộ độc không thuận nghịch bởi các tạp chất trong nguyên liệu. Ngộ độc bởi các kim loại trong cracking xúc tác là một ví dụ điển hình về ngộ độc không thuận nghịch. Sự suy giảm hoạt tính xúc tác do ngộ độc bất thuận nghịch không thể phục hồi bằng cách xử lý vật lý hay hóa học.
Tự ngộ độc là sự suy giảm hoạt tính xúc tác do các phản ứng mong muốn xảy ra. Đây là nguyên nhân chính của sự suy giảm hoạt tính của chất xúc tác cracking.
Hiện tượng ngộ độc chất xúc tác cracking xảy ra do sự che phủ một “lớp” vật liệu “cacbon hóa” trên bề mặt và bên trong các mao quản chất xúc tác.
22
- Cốc do cặn: được tạo ra do dehydro hóa các phần cặn không bay hơi của nguyên liệu.
- Cốc do tạp chất kim loại: Trong dầu thô luôn chứa một số các tạp chất như các hợp chất chứa nitơ, lưu huỳnh, các kim loại như Ni, V, Fe, các kim loại kiềm. Các kim loại này sẽ lắng đọng trên xúc tác, che phủ bề mặt xúc tác làm giảm hoạt tính của xúc tác, hoặc phá hủy cấu trúc mạng zeolit và một số tạp chất còn thúc đẩy các phản ứng không mong muốn.
- Cốc xúc tác: Được hình thành do các quá trình xúc tác tạo ra một số sản phẩm vì một lý do nào khác (kích thước hình học, khả năng khuếch tán…) phải nằm lại trên bề mặt xúc tác.