I. ZEOLIT TRONG QUÁ TRèNH CRACKING XÚC TÁC 1 Xỳc tỏc:
2. Cơ chế phản ứng
Trong điều kiện mà chỳng ta tiến hành quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc, một số lượng lớn cỏc phản ứng húa học xảy ra và chỳng quyết định chất lượng hiệu suất của quỏ trỡnh. Đú là cỏc phản ứng sau:
2.1. Phản ứng phõn huỷ cỏc mạch CC, phản ứng cracking
Là phản ứng phõn huỷ bẻ gẫy mạch những phần tử cú kớch thước lớn (trọng lượng phõn tử lớn) thành những phần tử cú kớch thước nhỏ hơn
Thành phần húa học
Zeolit Y % trọng lượng 35 35
Zeolit UWP % trọng lượng - 10
Chất nền hoạt động 10 -
Phõn tớch húa lý
Bề mặt ban đầu m2/ g 237 344
Thể tớch mao quản m2/ g 0,11 0,174
Bề mặt sau khi khử hoạt tớnh Ni m2/ g 137 164 Thể tớch mao quản sau khi khử Ni m2/ g 0,053 0,073
Độ chọn lọc phản ứng 68% chuyển húa Xăng % trọng lượng 43,7 43,8 LCO % trọng lượng 17,9 16,0 Phần đỏy % trọng lượng 14,1 16,0 Phần cốc % trọng lượng 2,4 2,6
(trọng lượng phõn tử nhỏ hơn). Đõy là phản ứng chớnh của quỏ trỡnh.
+ Phõn huỷ parafin tạo olefin và parafin cú trọng lượng phõn tử nhỏ hơn
CnH2n+2 CmH2m + CpH2p+2 (n = m + p) + Bẻ góy mạch olefin tạo olefin nhỏ hơn
CnH2n CmH2m + CpH2p (n = m + p)
+ Hydrocacbon thơm cú nhỏnh bờn bị bẻ gẫy tạo thành parafin và hydrocacbon thơm cú nhỏnh nhỏ hơn
ArCnH2n+1 ArCmH2m+1 + CpH2p (n = m + p) + Naphten bị bẻ gẫy mở vũng tạo cỏc olefin (trừ vũng hexan)
CnH2n CmH2m + CpH2p (n = m + p) naphten olefin olefin
CnH2n C6H12 + CmH2m+ CpH2p (n = m + p+ 6) naphten xyclohexan olefin olefin
2.2. Phản ứng đồng phõn hoỏ (izome hoỏ)
Là phản ứng tạo ra những hydrocacbon cú cấu trỳc mạch nhỏnh (cấu tử làm trị số octan tăng lờn).
2.3. Phản ứng chuyển dời hydro dưới tỏc dụng của xỳc tỏc
Nhờ cú xỳc tỏc mà cú sự phõn bố lại hydro cho nờn đó làm no được một số hydrocacbon đúi (sản phẩm phõn huỷ), vỡ vậy làm tăng được tớnh ổn định hoỏ học của sản phẩm thu.
n-olefin izo-olefin
n-parafin izo-parafin
2.4. Phản ứng trựng hợp
Chủ yếu xảy ra với hydrocacbon khụng no.
2.5. Phản ứng alkyl hoỏ và khử alkyl hoỏ
Phản ứng alkyl hoỏ xảy ra ở nhiệt độ thấp, làm giảm hiệu suất khớ.
Phản ứng khử alkyl hoỏ ngược với phản ứng alkyl hoỏ, xảy ra ở nhiệt độ cao và tạo nhiều khớ.
2.6. Phản ứng ngưng tụ tạo cốc
Phản ứng này chủ yếu xảy ra đối với cỏc hydrocacbon thơm đa vũng, xảy ra khi nhiệt độ cao.
Sự tạo cốc trong quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc là khụng mong muốn, vỡ cốc tạo thành thường bỏm trờn bề mặt xỳc tỏc, giảm hoạt tớnh bề mặt xỳc tỏc, giảm thời gian làm việc của xỳc tỏc.
Hiệu ứng nhiệt của cỏc phản ứng trờn khỏc nhau về dấu cũng như về giỏ trị. Đa số cỏc phản ứng phõn huỷ là phản ứng thu nhiệt mạnh, cũn cỏc phản ứng như phản ứng đồng phõn hoỏ, chuyển vị hydro, polyme hoỏ và phản ứng ngưng tụ là cỏc phản ứng toả nhiệt yếu. Hiệu ứng nhiệt tổng cộng của quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc là thu nhiệt, với giỏ trị thay đổi từ 100 đến
CnH2n + CmH2m CpH2p (n + m = p) ArH + CnH2n ArCnH2n+1 Hydrocacbon thơm olefin alkyl thơm 2 H2 2H2
Sinh viờn: Lờ thị Thanh Nga 93 Lớp Húa Dầu QN – K48 400 kJ/kg nguyờn liệu, tuỳ theo bản chất của nguyờn liệu được sử dụng trong quỏ trỡnh.
Hiện nay, vẫn chưa cú sự nhất trớ hoàn toàn trong việc giải thớch cơ chế xỳc tỏc quỏ trỡnh cracking. Nhưng nhỡn chung thỡ phổ biến hơn là giải thớch theo cơ chế ion cacboni. Cỏc ion cacboni này được tạo ra khi mà cỏc phõn tử hydrocacbon của nguyờn liệu tỏc dụng với tõm axit của xỳc tỏc.Theo thuyết này thỡ quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc xảy ra theo 3 giai đoạn chớnh sau đõy: