Việc duy trì ổn định hoạt tính và độ chọn lọc xúc tác trong quá trình hoàn nguyên khắc nghiệt đòi hỏi độ bền nhiệt và bền thuỷ nhiệt (N&TN) cao của chất xúc tác FCC, nghĩa là, của zeolit và của chất nền. Độ bền N&TN của zeolit Y chịu tác động của tỉ số SiO2/Al2O3, độ tinh thể, dạng ion trao đổi, hàm l−ợng ion natri còn lại, và kích th−ớc tinh thể. Độ bền N&TN của zeolit tăng với tỉ số SiO2/Al2O3 tăng, độ tinh thể cao và kích th−ớc hạt tinh thể lớn. Nói chung, các cation đa hoá trị tạo ra độ bền N&TN lớn hơn so với ion hoá trị một. Zeolit Y trao đổi với cation đất hiếm là zeolit bền nhất trong các zeolit Ỵ Ion natri ảnh h−ởng xấu đến độ bền N&TN của zeolit, hàm l−ợng của ion natri trong zeolit cần giảm đến mức thấp nhất có thể. Nhờ tỉ số SiO2/Al2O3 cao mà zeolit HSY có độ bền N&TN cao hơn các zeolit Y thông th−ờng.
Chất nền bền vững đảm bảo một “độ xốp” ổn định cho chất xúc tác trong quá trình hoàn nguyên, nghĩa là, bảo đảm một sự khuếch tán tốt cho các phân tử nguyên liệu và các khí hoàn nguyên đến tận các tinh thể zeolit. Chất nền tổng hợp chứa nhiều mao quản nhỏ kém ổn định hơn so với chất nền chứa ít mao quản nhỏ. Các chất nền hoạt tính có độ bền tốt duy trì một cách ổn định bề mặt riêng sau các xử lý nhiệt và thuỷ nhiệt, do đó, đảm bả
Độ bền N&TN của một chất xúc tác đ−ợc xác định trong phòng thí nghiệm bằng cách xử lý nhiệt và thuỷ nhiệt chất xúc tác trong những điều kiện khắc nghiệt khác nhaụ Sau khi xử lý, các tính chất vật lý (độ tinh thể, bề mặt riêng, phân bố mao quản và tính chất xúc tác) của chất xúc tác đ−ợc xác định.
Sự suy giảm hoạt tính của một chất xúc tác, d−ới tác động của nhiệt độ, hơi n−ớc đ−ợc xác định
các mao quản lớn phát triển dẫn đến sự suy giảm bề mặt riêng.
dẫn đến sự gia tăng chất l−ợng sản phẩm đáy và hiệu suất LCỌ Cải thiện các
cracking thứ cấp. Do đó, lựa chọn chất nền có bề mặt riêng vừa phải là tốt hơn cả.
ạt có đ−ờng kính nhỏ hơn 40 àm và đặc biệt, nhỏ h
theo ph−ơng pháp ASTM D-4463. Bề mặt riêng của chất xúc tác đ−ợc tạo ra từ bề mặt riêng của zeolit và của chất nền. Trong khi bề mặt riêng của zeolit Y ban đầu rất cao (th−ờng đến 800 m2/g, đối với zeolit Y thông th−ờng, trên 600 m2/g đối với zeolit USY), bề mặt riêng của chất nền có thể thay đổi từ một vài chục m2/g đối với khoáng sét đến một vài trăm m2/g đối với chất nền tổng hợp.
Các chất xúc tác gia tăng giá trị octan có bề mặt riêng cao chủ yếu nhờ hàm l−ợng cao của zeolit Y biến tính. Xử lý nhiệt - hơi n−ớc một chất xúc tác làm giảm bề mặt riêng của nó. Đó là do giảm một phần độ tinh thể của zeolit và do làm thay đổi cấu trúc mao quản và thể tích mao quản của chất nền tổng hợp hoặc bán tổng hợp. Trong xử lý nhiệt - hơi n−ớc, các mao quản nhỏ bị phá vỡ và
Do những biến đổi nh− thế, các chất xúc tác cân bằng có bề mặt riêng thấp hơn chất xúc tác mớị Sự xử lý nhiệt và nhiệt - hơi n−ớc không ảnh h−ởng đáng kể đến tính chất bề mặt của khoáng sét trong chất nền.
Các chất xúc tác có chất nền hoạt động (có hoạt tính xúc tác) th−ờng có bề mặt riêng lớn, trong đó bề mặt riêng của chất nền cũng t−ơng đối lớn. Tăng bề mặt riêng của chất nền do tăng hàm l−ợng oxyt nhôm
phản ứng cracking trong pha nền cũng làm cho giá trị octan tăng. Tăng hoạt tính của chất nền khi tăng bề mặt riêng là do gia tăng số tâm axit trên một đơn vị khối l−ợng chất xúc tác. Tuy nhiên, bề mặt riêng cao (t−ơng ứng với mao quản hẹp) của chất nền làm tăng khả năng hấp phụ hydrocacbon và có thể dẫn đến các quá trình cracking sâu,
Bề mặt riêng của chất xúc tác th−ờng đ−ợc xác định bằng ph−ơng pháp BET dựa trên cơ sở hấp phụ đẳng nhiệt nitơ theo ph−ơng pháp ASTM D-3663.
3.4.4. Phân bố kích th−ớc hạt
Sau khi sấy phun, ng−ời ta nhận đ−ợc các hạt xúc tác có kích th−ớc nằm trong phân bố Gauss với cực đại khoảng 60 ữ 80 àm. Các h
ơn 20 àm (hạt mịn) hầu nh− rất ít, bởi vì chúng sẽ không l−u lại trong thiết bị FCC. Các hạt rất lớn (trên 140 àm) không tốt cho sự luân chuyển trong trạng thái l−u thể.
Các điều kiện sấy phun quyết định phần lớn sự phân bố kích th−ớc hạt xúc tác. Ví dụ, tăng hàm l−ợng pha rắn và độ nhớt của nguyên liệu sấy phun làm tăng kích th−ớc hạt, khi tăng áp suất hoặc tăng tốc độ của đĩa phân tán làm giảm kích th−ớc hạt. Bằng cách thay đổi
điều kiện sấy phun, với chất xúc tác có thành phần hoá học nh− nhau nh−ng ng−ời ta có thể nhận đ−ợc sự phân bố kích th−ớc hạt khác nhau, đáp ứng yêu cầu cụ thể của từng nhà máy lọc dầụ
Sự phân bố kích th−ớc hạt của chất xúc tác mới (ch−a tham gia cracking) và chất xúc tác cân bằng (đã tham gia cracking nhiều lần) là khác nhaụ Ngoài phần "bụi" (hạt mịn) có mặt sẵn trong xúc tác ban đầu, một số "bụi" đ−ợc tạo thành trong quá trình cracking do tác động mài mòn của các hạt xúc tác lớn. Do đó, kích th−ớc trung bình của các hạt giảm dần. Hầu hết các hạt mịn đều bị loại bỏ và thu hồi trong các xyclon của thiết bị hoàn nguyên. Sự hình thành quá nhiều các hạt mịn có thể gây ra sự phát thải bụi vào khí quyển và gây tác hại xấu cho môi tr−ờng. Bụi này ảnh h−ởng đến tính linh động của chất xúc tác trong các thiết bị cracking. Tăng độ bền mài mòn của chất xúc tác FCC có thể làm giảm sự hình thành bụi hạt và
nh với các bộ rây phân loại
các k M D-4513). Gần đây, sự phân bố kích th−ớc hạt
đ−ợc đo dựa với kích th−ớc hạt (ASTM
D-446
iều chế. Chất
hợp. Ví dụ, tăng nồng độ pha rắn trong nguyên liệu sấy phun hoặc tăng nhiệt độ đầu ra