(CHƯƠNG 6, TRANG 107)
4.1. Giới thiệu
4.1.1. Bản chất của quá trình cracking xúc tác
Cracking xúc tác là một q trình quan trọng khơng thể thiếu trong nhà máy lọc và chế biến dầu.
Ngày nay, cracking xúc tác chủ yếu được thực hiện bằng công nghệ xúc tác tầng sôi (FCC) và công nghệ cracking phần cặn với xúc tác tầng sôi (RFCC).
4.1.2. Cơ chế phản ứng cracking xúc tác Cơ chế ion cacboni
Gồm 3 giai đoạn:
1. Khơi mào (L.e) ion cacboni có thể được tạo thành từ olefin: R – C = C – C + H+ (xúc tác) ❓ R – C – C+ – C
2. Các phản ứng của ion cacboni: a. Phản ứng đồng phần hóa b. Vận chuyển ion hydrit
c. Cracking ion cacboni theo quy tắc β. 3. Quá trình đứt chuỗi tạo sản phẩm. 4.1.3. Hóa học q trình cracking xúc tác
RCH2C+HCH2CH2R’
R+ + CH2=CHCH2CH2R’ R’C+H2 + RCH2CH=CH2 a
b
4.1.3.1. Các phản ứng mong muốn: 4.1.3.1.1. Phản ứng cắt mạch (cracking)
4.1.3.1.2. Izome hóa
Thường xảy ra trước phản ứng cracking. Nhưng sau cracking q trình ít xảy ra do thời gian lưu trong lò phản ứng FCC ngắn và mạch ngắn nên cản trở q trình isome hóa.
4.1.3.2. Phản ứng không mong muốn 4.1.3.2.1. Phản ứng chuyển vị hydro
Giảm hàm lượng olefin Tăng Ar → tăng tạo cốc
H R H H H R + Olefin R R
4.1.3.2.2. Phản ứng ngưng tụ tạo cốc
H H R H + R H + Zeollite RCHCH2CH2CH2CH=CH2 RCH2CH2CH2CH2CH=CH2 +
-H2 -2H2
C – C – C – C – C C
4.1.3.3. Phản ứng của các hydrocacbon riêng lẻ 4.1.3.3.1. Parafin
Mạch C càng dài càng dễ bị bẻ gãy = Năng lượng hoạt hóa của phản ứng cracking giảm dần nếu chiều dài mạch RH parafin tăng.
E, kcal/mol 36
29 24
Sự phân nhánh và số lượng nhánh của parafin có liên quan đến khả năng tạo ion cacboni → quyết định tốc độ tạo thành sản phẩm.
25%
Hình 4.12. Độ chuyển hóa C6H14
Khi cracking n-hexan ở 550oC trên xúc tác axit, sản phẩm tạo thành có một lượng lớn H2 và CH4.
H2 CH4 C2 C3 C4 C5