Báo cáo Đầu độc - Xúc tác trong quá trình cracking dầu mỏ

8/12/2019 Báo cáo Đầu độc - Xúc tác trong quá trình cracking dầu mỏ

http://slidepdf.com/reader/full/bao-cao-dau-doc-xuc-tac-trong-qua-trinh-cracking-dau-mo 1/71

Báo cáo kỹ thuật xúc tácBáo cáo kỹ thuật xúc tácĐề tài:Đề tài:

Đầu độcĐầu độc

X C T C TRONG QU TR NHX C T C TRONG QU TR NHCRACKING DẦU MỎCRACKING DẦU MỎ

Nhóm thực hiện:Nhóm thực hiện:1. Lưu Xuân Cường1. Lưu Xuân Cường2. Nguyễn Minh Tâm2. Nguyễn Minh Tâm

3. Nguyễn Thị Kim Vi3. Nguyễn Thị Kim Vi4. Dương Thanh Long4. Dương Thanh Long

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON



Nội dung báo cáoNội dung báo cáo

Phần 1:Phần 1:Tổng quan về ZeolitTổng quan về Zeolit

n :n :Fluid Catalyst CrackingFluid Catalyst Cracking





Phần 1:Phần 1:Tổng quan về ZeolitTổng quan về Zeolit





Zeolit là gì?Zeolit là gì?

Zeolit là một loại chất rắn xốp, được đặcZeolit là một loại chất rắn xốp, được đặctrưng bởi cấu trúc tinh thể bao gồm:trưng bởi cấu trúc tinh thể bao gồm: Khung 3 chiều được hình thành bởi các liênKhung 3 chiều được hình thành bởi các liên

kết TOkết TO44 (T là Si, Al…). Mỗi nguyên tử Oxi(T là Si, Al…). Mỗi nguyên tử Oxiđược dùng chung cho 2 nguyên tử T.được dùng chung cho 2 nguyên tử T.

Các mao quản, lỗ trống với kích thước phânCác mao quản, lỗ trống với kích thước phân

tử có thể chứa các cation bù điện tích,tử có thể chứa các cation bù điện tích,nước, muối và các phân tử khác.nước, muối và các phân tử khác.





Đường kính của mao quản và lỗ xốp phụĐường kính của mao quản và lỗ xốp phụ

thuộc vào cấu trúc của từng loại zeolitthuộc vào cấu trúc của từng loại zeolitkhác nhau và thường nằm trong khoảngkhác nhau và thường nằm trong khoảngtừ 3từ 3 – – 1.3 A1.3 Aoo

Diện tích riêng bề mặt lớn nhất: 800mDiện tích riêng bề mặt lớn nhất: 800m22 /g. /g.Thể tích riêng xốp lớn nhất: 0.35 cmThể tích riêng xốp lớn nhất: 0.35 cm33 /g. /g.





Cấu trúcCấu trúcCông thức tổng quát của các Zeolite:Công thức tổng quát của các Zeolite:

MeMe2/n2/nO.AlO.Al22OO33.xSiO.xSiO22.yH.yH22OO n: hoá trị của cation Men: hoá trị của cation Me

22 22 33

y: số phân tử Hy: số phân tử H22OO

Trong cấu trúc Zeolit không tồn tại liênTrong cấu trúc Zeolit không tồn tại liên

kết Alkết Al--OO--Al mà chỉ có dạng liên kết Si Al mà chỉ có dạng liên kết Si--OO--SiSivà Sivà Si--OO--Al nên tỉ lệ Si/Al >= 1. Al nên tỉ lệ Si/Al >= 1.





Nền tảng cơ bản tạo nên Zeolite là sodalitNền tảng cơ bản tạo nên Zeolite là sodalit -- cáccác

bát diện cụt có đỉnh là Albát diện cụt có đỉnh là Al3+3+ hoặc Sihoặc Si4+4+..

Mỗi ion này là tâm của tứ diện mà 4 đỉnh là OMỗi ion này là tâm của tứ diện mà 4 đỉnh là O22--

hoặc OHhoặc OH--..





Tuỳ theo việc lắp ghép khác nhau mà taTuỳ theo việc lắp ghép khác nhau mà tađược các loại Zeolite khác nhau. Ví dụ:được các loại Zeolite khác nhau. Ví dụ:

Zeolit A Zeolit X (Y)





Trạng thái tồn tạiTrạng thái tồn tại

Tự nhiên:Tự nhiên: Khoảng 48 loại,Khoảng 48 loại, Hình thành do hản ứn iữa các khoánHình thành do hản ứn iữa các khoán

silicate trong núi lửa và các lớp tro với nướcsilicate trong núi lửa và các lớp tro với nướcngầm,ngầm,

Zeolit tự nhiên ít tinh khiết do nhiễm các kimZeolit tự nhiên ít tinh khiết do nhiễm các kim

loại, các khoáng khác.loại, các khoáng khác.





Nhân tạo:Nhân tạo:

Tinh khiết hơn,Tinh khiết hơn, Khoảng 200 loại, tuy nhiên chỉ một lượng nhỏKhoảng 200 loại, tuy nhiên chỉ một lượng nhỏ

được sử dụng trong công nghiệp.được sử dụng trong công nghiệp.





Tính chất của ZeolitTính chất của Zeolit

1.1. Trao đổi ion:Trao đổi ion: Các cation bù trừ điện tích âm của tứ diệnCác cation bù trừ điện tích âm của tứ diện[AlO[AlO44]]-- trong mạng tinh thể Zeolite rất linhtrong mạng tinh thể Zeolite rất linh

động nên d dàng trao đ i với các cationđộng nên d dàng trao đ i với các cationkhác.khác. Tỉ lệ Si/Al càng cao thì khả năng trao đổi ionTỉ lệ Si/Al càng cao thì khả năng trao đổi ion

càng giảm.càng giảm. Dùng làm mềm nướcDùng làm mềm nước





Zeolit NaAZeolit NaA



WWWDAYKEMQUYNHON UCOZ COM



2.2. Tính hấp phụ:Tính hấp phụ: Zeolite có khả năng hấp phụ cao nhờ: cấuZeolite có khả năng hấp phụ cao nhờ: cấu

trúc xốp và rất rộng với các khoảng trốngtrúc xốp và rất rộng với các khoảng trốngrộng đều.rộng đều. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấpCác yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp

p ụ:p ụ: Nhiệt độ và áp suất dehydrat hoáNhiệt độ và áp suất dehydrat hoá Nhiệt độ và áp suất khảo sátNhiệt độ và áp suất khảo sát

Tỉ lệ Si/AlTỉ lệ Si/Al






3.3. Tính axit bề mặt:Tính axit bề mặt:Có 2 loại tâm axit:Có 2 loại tâm axit:

Tâm axit Bronsted:Tâm axit Bronsted: Nguồn cung cấp proton: nhóm hydroxylNguồn cung cấp proton: nhóm hydroxyl Nhóm hydroxyl được hình thành trong các quáNhóm hydroxyl được hình thành trong các quá

tr nh sau:tr nh sau:▫▫ Phân giải các ion amoni hoặc alkyl amoni tạo raPhân giải các ion amoni hoặc alkyl amoni tạo raproton liên kết với các nguyên tử oxy của mạngproton liên kết với các nguyên tử oxy của mạnglưới.lưới.

▫▫ Sự phân ly của phân tử nước bị hấp phụ bởi trườngSự phân ly của phân tử nước bị hấp phụ bởi trườngtĩnh điện của các cation trao đổi hoá trị.tĩnh điện của các cation trao đổi hoá trị.▫▫ Quá trình trao đổi ion của các kim loại kiềm bằngQuá trình trao đổi ion của các kim loại kiềm bằng

ion Hion H++ của axitcủa axit






Al Si

O O O

OOO

SiAl

OOO

O O O

H

RNH2

RNH3

Al Si

O O O

OOO

Si Al

O O

OO

HM(H 0)m2

n

H 02 Al Si

O O O

OOO

Si Al

O O

OO

[M(OH)(H 0) ]m-12

(n-1)






Tâm axit Lewis:Tâm axit Lewis: Được hình thành từ quá trình táchĐược hình thành từ quá trình táchnhóm hydroxyl của Zeolit khi xử lý nhiệtnhóm hydroxyl của Zeolit khi xử lý nhiệt






Ứng dụng của ZeolitỨng dụng của Zeolit

1.1. Xúc tác:Xúc tác: Phản ứng hoá học liên quan đến chất hữuPhản ứng hoá học liên quan đến chất hữucơ. Quan trọng nhất là cracking, đồng phâncơ. Quan trọng nhất là cracking, đồng phân

hoá và t ng hợp Hydrocacbonhoá và t ng hợp Hydrocacbon Phản ứng axitPhản ứng axit--bazơbazơ Phản ứng cảm ứng kim loạiPhản ứng cảm ứng kim loại






2.2. Hấp phụ:Hấp phụ: Ứng dụng trong làm khô, làm tinh khiết vàỨng dụng trong làm khô, làm tinh khiết và

tách riên chủ ếu là tách khí tách riên chủ ếu là tách khí

3.3. Trao đổi ion:Trao đổi ion: Làm mềm nước.Làm mềm nước.






Điều chế Điều chế

Nguyên liệuNguyên liệu:: cao lanh đã hoạt hoá từ cáccao lanh đã hoạt hoá từ cácnguồn chứa SiOnguồn chứa SiO22 như các silicate, các sol SiOnhư các silicate, các sol SiO22và các dung dịch NaOH, dung dịch aluminate.và các dung dịch NaOH, dung dịch aluminate.

ương p pương p p:: c p ương p p u cc p ương p p u c Đưa các kim loại phân bố lên từ Zeolite.Đưa các kim loại phân bố lên từ Zeolite. Tẩm zeolite bằng một số dung dịch hữu cơ và vô cơTẩm zeolite bằng một số dung dịch hữu cơ và vô cơ

chứa hợp chất kim loại.chứa hợp chất kim loại. Đưa cấu tử hoạt động vào xúc tác từ lúc tổng hợpĐưa cấu tử hoạt động vào xúc tác từ lúc tổng hợp

Zeolite.Zeolite.

Q





Các giai đoạn chính xảy ra trong quá trìnhCác giai đoạn chính xảy ra trong quá trìnhtổng hợp:tổng hợp: Quá trình tạo gelQuá trình tạo gel

▫▫ Giai đoạn quan trọng nhấtGiai đoạn quan trọng nhất

▫▫ Trong môi trường kiềm đủ mạnh, các liên kết SiTrong môi trường kiềm đủ mạnh, các liên kết Si--OO--Si trong khung gel được hình thành do tươngSi trong khung gel được hình thành do tươngtác giữa các silicate và aluminate.tác giữa các silicate và aluminate.

Quá trình làm muồiQuá trình làm muồi

▫▫ Cần thiết để mầm tinh thể hình thành.Cần thiết để mầm tinh thể hình thành.▫▫ Không có giai đoạn này thì thời gian kết tinh tăng,Không có giai đoạn này thì thời gian kết tinh tăng,

độ tinh khiết sản phẩm giảm và tỉ số Si/Al thuđộ tinh khiết sản phẩm giảm và tỉ số Si/Al thuđược không caođược không cao





Quá trình kết tinhQuá trình kết tinh

▫▫ Thực nghiệm: tăng nồng độ kiềm trong khung gelThực nghiệm: tăng nồng độ kiềm trong khung gel

hoặc tăng nhiệt độ kết tinh thì sẽ giảm được thờihoặc tăng nhiệt độ kết tinh thì sẽ giảm được thờigian kết tinh do tốc độ tạo mầm tăng.gian kết tinh do tốc độ tạo mầm tăng.

▫▫ Tính chất Zeolite phụ thuộc thời gian kết tinh, nếuTính chất Zeolite phụ thuộc thời gian kết tinh, nếukết tinh không đủ thời gian thì độ tinh khiết củakết tinh không đủ thời gian thì độ tinh khiết củasản phẩm không cao, tinh thể Zeolite còn bị lẫnsản phẩm không cao, tinh thể Zeolite còn bị lẫncác tạp chất aluminosilicate vô định hình sẽ làmcác tạp chất aluminosilicate vô định hình sẽ làmgiảm khả năng hấp phụ.giảm khả năng hấp phụ.

Quá trình lọc rửaQuá trình lọc rửa





Phần 2Phần 2

XXúc tác Crackin tron dầu mỏúc tác Crackin tron dầu mỏ





Noäi dungNoäi dung

1.1. SSô löôïc veà crackingô löôïc veà cracking2.2. Sô löôïc veà xuùc taùc trong crackingSô löôïc veà xuùc taùc trong cracking

à ù á û ù ù à ù á û ù ù.. ï ï

4.4. Moâ hình giaûm hoaït tính cuûa xuùc taùcMoâ hình giaûm hoaït tính cuûa xuùc taùc

5.5. Ví duï cuï theå veà söï giaûm hoaït tínhVí duï cuï theå veà söï giaûm hoaït tính





ssô löôïc veà crackingô löôïc veà cracking

Cracking lCracking laø söï chuyeån hoùa caùc phaân töûaø söï chuyeån hoùa caùc phaân töûhydrocacbon lôùn thaønh caùc phaân töû nhoû hônhydrocacbon lôùn thaønh caùc phaân töû nhoû hôntrong phaân ñoaïn xaêng.trong phaân ñoaïn xaêng.

Nguyeân lieäu thöôøng laø parafin(50%Nguyeân lieäu thöôøng laø parafin(50% –– 60 %),60 %),Olefin( 5%),Olefin( 5%), naphatalen , aromaticnaphatalen , aromatic





CrackingCracking

Cracking nhieät: laø quaù trình cracking xaûy raCracking nhieät: laø quaù trình cracking xaûy radöôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä, thoâng thöôøngdöôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä, thoâng thöôøngnhieät ñoä laø 470nhieät ñoä laø 470 –– 540540 ooC vaø ôû aùp suaát khoaûngC vaø ôû aùp suaát khoaûng

2020 –– 30 at.30 at.Cracking xuùc taùcCracking xuùc taùc

Trong nhaø maùy loïc daàu hieän ñaïi thì haàu heátTrong nhaø maùy loïc daàu hieän ñaïi thì haàu heátduøng xuùc taùc trong quaù trình cracking.duøng xuùc taùc trong quaù trình cracking.





Cracking nhieätCracking nhieät CrackingCracking xuùc taùcxuùc taùc

NN-- parafinparafin CC22olefin, Colefin, C4,4,, C, C55

Phaûn öùng ñoàng phaânPhaûn öùng ñoàng phaânítítKhoù thu saûn phaåmKhoù thu saûn phaåm

ø ø

CC33,C,C66maïchmaïchnhaùnhnhaùnh

Ñoàng phaânÑoàng phaânhoaù nhieàuhoaù nhieàu

û å û åaïng vongaïng vong an p am uan p am uñöôïc daïng voøngñöôïc daïng voøng

Voøng noVoøng no Cracking khkoù khaênCracking khkoù khaên Cracking dCracking dễễ

Alkyl Alkyl thômthôm Ñoåi maïch alkylÑoåi maïch alkyl Taùch nhoùm alkylTaùch nhoùm alkyl





Choïn loïc kíchthöôùc

Thích hôïp

Tính chất acidñaëc tröng

Nhaän xeùt

Haáp phuï vaø xuùc taùc thích hôïp

Refining

Petrochemicals

Depollution

Fine Chemicals

GREEN CHEMISTRYGREEN CHEMISTRY





Cô cheá Cô cheá

Cô cheá ñöôïc chaáp nhaän nhieàu nhaát hieän naøyCô cheá ñöôïc chaáp nhaän nhieàu nhaát hieän naøylaø cô cheá ion Cacbonilaø cô cheá ion Cacboni

Giai ñoan 1: tao ion caboniGiai ñoan 1: tao ion caboni ï ï ï ï

Giai ñoaïn 2: bieán ñoåi ion caboni thaønh saûnGiai ñoaïn 2: bieán ñoåi ion caboni thaønh saûnphaåm trung gianphaåm trung gian

Giai ñoaïn 3: giai ñoaïn ñöùt maïchGiai ñoaïn 3: giai ñoaïn ñöùt maïch





Sô löôïc veà xuùc taùc trong crackingSô löôïc veà xuùc taùc trong cracking

Quaù trình phaùt trieån cuûa coâng ngheä loïc daàuQuaù trình phaùt trieån cuûa coâng ngheä loïc daàuphaùt trieån cuøng söï phaùt trieån cuûa xuùc taùc.phaùt trieån cuøng söï phaùt trieån cuûa xuùc taùc.

Nhoâm cloruaNhoâm clorua

Alumino Silicat v Alumino Silicat voâ ñònh hìnhoâ ñònh hìnhFluid Catalytic CrackingFluid Catalytic Cracking





Nhoâm cloruaNhoâm clorua

Nhoâm clorua:Nhoâm clorua:Cho nhieät ñoä cracking laø khaù thaáp (200Cho nhieät ñoä cracking laø khaù thaáp (200 -- 300300

ooC nhön hieu suaát khoân cao deã maát hoatC nhön hieu suaát khoân cao deã maát hoat ï ï

tính do quaù trình taïo phöùctính do quaù trình taïo phöùc





Alumino Silicat v Alumino Silicat voâ ñònh hình:oâ ñònh hình:

Ñaây laø moät loaïi khoaùng ñaát seùt töï nhieân coù tæ leäÑaây laø moät loaïi khoaùng ñaát seùt töï nhieân coù tæ leäSiOSiO22: 75: 75 -- 90 %90 %

22 33 ––

Ñaây laø laø loaïi xuùc taùc acid, caùc taâm hoaït ñoängÑaây laø laø loaïi xuùc taùc acid, caùc taâm hoaït ñoängtreân beà maët xuùc taùc chia laøm hai loaïi laø taâmtreân beà maët xuùc taùc chia laøm hai loaïi laø taâm

Lewis vaø taâm BronstedLewis vaø taâm Bronsted





Taâm LewisTaâm LewisTaâm Lewis laø nhöõng taâm thieáu huït electron cuûa nhoâmTaâm Lewis laø nhöõng taâm thieáu huït electron cuûa nhoâm





Taâm BronstedTaâm Bronsted Ñaây laø nhöõng taâm khiÑaây laø nhöõng taâm khi

tham gia phaûn öùng coùtham gia phaûn öùng coùkhaû naêng cho Protonkhaû naêng cho Proton C

oaï ongoaï ong

Al

Si

O





Nhaän xeùtNhaän xeùt

Ta coù nhaän xeùt raèng aluminno silicat seõ thuùcTa coù nhaän xeùt raèng aluminno silicat seõ thuùcñaåy phaûn öùng theo cô cheá cacboniñaåy phaûn öùng theo cô cheá cacboni

Xuùc taùc naø ñaõ cho hieu suaát khaù cao nhönXuùc taùc naø ñaõ cho hieu suaát khaù cao nhön

hoaït ñoäng vaãn chöa oån ñònhhoaït ñoäng vaãn chöa oån ñònh Zeolit (FCC)Zeolit (FCC)





Fluid Catalytic CrackingFluid Catalytic Cracking Thaønh phaàn:Thaønh phaàn:

ZeolitZeolit

Chaát neànChaát neàn

Chaát phuï trôïChaát phuï trôï





Chaát Zeolit thöôøng duøngChaát Zeolit thöôøng duøngôû ñaây laø Zeolitôû ñaây laø Zeolit --YY





Fluid Catalytic CrackingFluid Catalytic Cracking

Ñaây laø thaønh phaàn quan troïng trong FCC,Ñaây laø thaønh phaàn quan troïng trong FCC,trong naøy tæ soá giöõa Si/Al laø moät thoâng soátrong naøy tæ soá giöõa Si/Al laø moät thoâng soáquan troïng quyeát ñònh tôùi tính chaát cuûaquan troïng quyeát ñònh tôùi tính chaát cuûa

Zeolit.Zeolit.





Phaân loaïiPhaân loaïiSi/Al Ratio Zeolite Properties

Low (1-1.5) A, X Relatively low stability of framework

Low stability in acids

High stability in basesHigh concentration of acid groups

with moderate acid strength

Hydrophilic

-

ChabaziteClinoptilolite

Mordenite

Y

High (~10 to ∝ ) ZSM-5a Relatively high stability of framework

Erionitea High stability in acids

Mordenitea Low stability in bases

Ya Low concentration of acid groups

with high acid strength

Hydrophobic





Fuid Catalytic CrackingFuid Catalytic Cracking Chaát neàn:Chaát neàn:

Ñaây laø thaønh phaàn quanÑaây laø thaønh phaàn quantroïng thöù 2.troïng thöù 2.

ù â ù âac eo ïc p anac eo ïc p an

taùn vaøo trong chaát neàntaùn vaøo trong chaát neànnaøy.naøy.

Thaønh phaàn cuûa chaátThaønh phaàn cuûa chaát

neàn ñöôïc choïn sao choneàn ñöôïc choïn sao choxuùc taùc coù hoaït tính, ñoäxuùc taùc coù hoaït tính, ñoäbeàn thích hôïp.beàn thích hôïp.





Nhieäm vuï cuûa chaát neànNhieäm vuï cuûa chaát neàn

1/1/Chöùc naêng vaät lí: taùc nhaân keát dính, hoã trôïChöùc naêng vaät lí: taùc nhaân keát dính, hoã trôïkhueách taùn, chaát taûi nhieät ,chaát thu gom Nakhueách taùn, chaát taûi nhieät ,chaát thu gom Na

2/ Chöùc naên xuùc taùc: tao ra coác vaø khí ít2/ Chöùc naên xuùc taùc: tao ra coác vaø khí ít ï ï

hôn, caûi thieän söï ñaàu ñoäc bôûi N, laøm giaûm söïhôn, caûi thieän söï ñaàu ñoäc bôûi N, laøm giaûm söïphaùt thaûi SOphaùt thaûi SO22

Thaønh phaàn chính cuûa chaát neàn chính laø caùcThaønh phaàn chính cuûa chaát neàn chính laø caùckhoaùng ñaát seùt, oxit nhoâm, oxit silickhoaùng ñaát seùt, oxit nhoâm, oxit silic





Caùc chaát phuï trôï xuùc taùcCaùc chaát phuï trôï xuùc taùc Thöôøng caùc chaát trôï xuùc taùc ôû ñaây thöôøng laøThöôøng caùc chaát trôï xuùc taùc ôû ñaây thöôøng laø

ZSMZSM--5.5. Khi theâm hôïp chaát naøy vaøo seõ laøm taêngKhi theâm hôïp chaát naøy vaøo seõ laøm taêng

ø â ø ê ø â ø ê ïng a en n eï ma ong am ang ïng ïng a en n eï ma ong am ang ïngcoáccoác

Naâng cao chæ soá oác tan. Ôû ñaây tính chaát ñaëcNaâng cao chæ soá oác tan. Ôû ñaây tính chaát ñaëc

tröng cuûa chaát phuï trôï naøy laøtröng cuûa chaát phuï trôï naøy laø tínhtính acid maïnhacid maïnhvaø tínhvaø tính choïn loïc hình daùngchoïn loïc hình daùng





Caùc nguyeân nhaân laøm suy giaûmCaùc nguyeân nhaân laøm suy giaûm

hoaït tính cuûa xuùc taùchoaït tính cuûa xuùc taùc




Ví duïVí duï

Al

O

O

O

O

Si

SiSi Si OH

OH

Si

OH

HO Si + Al(OH)3H2O

Si OO SiSi

SiO

Si

O

Non-framework species

Si(OH)4

H2O

From other parts of the lattice

(creating meso-pores)





Nguyeân nhaân hoùa hoïcNguyeân nhaân hoùa hoïcChaát ñaàu ñoäc taïm thôøi:Chaát ñaàu ñoäc taïm thôøi: NitôNitô

Ni tô thöôøng coù trong nguyeân lieäu cuûaNi tô thöôøng coù trong nguyeân lieäu cuûaFCC döôùi daïng caùc hôïp chaát chöùa Nitô,FCC döôùi daïng caùc hôïp chaát chöùa Nitô,

thöôøng ñöôïc phaân laøm Nitô tong vaø Nitôthöôøng ñöôïc phaân laøm Nitô tong vaø Nitôbase. Khi coù maët caùc hôïp chaát naøy seõ trungbase. Khi coù maët caùc hôïp chaát naøy seõ trunghoøa caùc taâm acid treân xuùc taùc hoaëc caùc hôïphoøa caùc taâm acid treân xuùc taùc hoaëc caùc hôïp

chaát naøy seõ caïnh tranh caùc taâm hoaït ñoäng vôùichaát naøy seõ caïnh tranh caùc taâm hoaït ñoäng vôùichaát caàn xuùc taùc.chaát caàn xuùc taùc.




NikenNiken Phaàn treân chuùng ta ñaõ noùi; pha hoaït ñoäng xuùcPhaàn treân chuùng ta ñaõ noùi; pha hoaït ñoäng xuùctaùc laø Zeolit Y, chaát neàn laø khoaùng, aluminotaùc laø Zeolit Y, chaát neàn laø khoaùng, alumino

silicat voâ ñònh hình.silicat voâ ñònh hình.Niken trôï xuùc taùc cho quaù trình dehydro hoùa,Niken trôï xuùc taùc cho quaù trình dehydro hoùa,

taùch hydro töø caùc hôïp chaát beàntaùch hydro töø caùc hôïp chaát beànTaïo Olefin khoâng beànTaïo Olefin khoâng beàn

Caùc phaûn öùng naøy laøm giaûm hieäu suaát cuûaCaùc phaûn öùng naøy laøm giaûm hieäu suaát cuûaquaù trình Cracking, taêng caùc löôïng taïp chaát,quaù trình Cracking, taêng caùc löôïng taïp chaát,thay ñoåi tính chaát chaát neàn.thay ñoåi tính chaát chaát neàn.





Vanadi Vanadi -- V V Ñaây laø kim loaïi coù khaû naêng tham gia phaûn öùng khöûÑaây laø kim loaïi coù khaû naêng tham gia phaûn öùng khöû

hydro( yeáu hôn Ni) .hydro( yeáu hôn Ni) .V khoâng gioáng nhö niken laø bò giöõ treân beà maët xuùcV khoâng gioáng nhö niken laø bò giöõ treân beà maët xuùc

taùc maø laïi ñi vaøo beân trong tinh the cua xuùc taùc phaùtaùc maø laïi ñi vaøo beân trong tinh the cua xuùc taùc phaùhoaïi caáu truùc maïng tinh theå cuûa xuùc taùc.hoaïi caáu truùc maïng tinh theå cuûa xuùc taùc.

Lí thuyeát phoå bieán nhaát cho raèng VLí thuyeát phoå bieán nhaát cho raèng V22OO55 vaøo trongvaøo trongtinh theå seõ taïo thaønh acid vaø sau ñoù seõ taùch nhoâm töùtinh theå seõ taïo thaønh acid vaø sau ñoù seõ taùch nhoâm töùdieän ra khoûi maïng tinh theå Zeolitdieän ra khoûi maïng tinh theå Zeolit saäp maïng tinhsaäp maïng tinhtheå.theå.





CaùcCaùc yeáu toá aûnh höôûng tôùi Vyeáu toá aûnh höôûng tôùi V Noàng ñoä cuûa V: neáu lôùn hôn 2.000 ppm thìNoàng ñoä cuûa V: neáu lôùn hôn 2.000 ppm thì

môùi caàn xöû límôùi caàn xöû lí

Nhiet ño cuûa thieát b hoaøn n u eân xuùc taùc:Nhiet ño cuûa thieát b hoaøn n u eân xuùc taùc:

neáu nhieät ñoä naøy lôùn hôn 667neáu nhieät ñoä naøy lôùn hôn 66700C ( ñieåm noùngC ( ñieåm noùngchaûy cuûa Vchaûy cuûa V22OO55 seõ laøm taêng khaû naêng linhseõ laøm taêng khaû naêng linhñoäng cuûa V tôùi caùc tinh theå Zeolitñoäng cuûa V tôùi caùc tinh theå Zeolit

Aûnh höôûng cuûa hôi nöôùc, kieåu chaát xuùc taùcAûnh höôûng cuûa hôi nöôùc, kieåu chaát xuùc taùc





So saùnh giöõa Ni vaø VSo saùnh giöõa Ni vaø VCô cheá Cô cheá Theá kim loaïiTheá kim loaïi

Phaù huûy caáu truùc vaø trung hoøa taâmPhaù huûy caáu truùc vaø trung hoøa taâmhoaït ñoänghoaït ñoäng

V > Ni V > Ni

Khöû hydro vaø phaûn öùng taïo coác, taïoKhöû hydro vaø phaûn öùng taïo coác, taïokhíkhí Ni > VNi > V

Xuùc tieán quaù trình OSH taêng tæ soáXuùc tieán quaù trình OSH taêng tæ soá

COCO22 /CO trong thieát bò taùi sinh /CO trong thieát bò taùi sinh

Ni > VNi > V

Giaûm caáu truùc xoápGiaûm caáu truùc xoáp Ni > VNi > V





NaNaNatri laøm maát hoaït tính cuûa FCC vì noù trungNatri laøm maát hoaït tính cuûa FCC vì noù trung

hoøa caùc taâm acidhoøa caùc taâm acid

Na seõ keát hô vôùi V tao Vanidat Natri tronNa seõ keát hô vôùi V tao Vanidat Natri tron ï ï ï ï

thieát bò hoaøn nguyeân xuùc taùc seõ phaù hoûngthieát bò hoaøn nguyeân xuùc taùc seõ phaù hoûngnhanh choùng caáu truùc cuûa Zeolit.nhanh choùng caáu truùc cuûa Zeolit.





Töï ñaàu ñoäc xuùc taùcTöï ñaàu ñoäc xuùc taùcLaø söï suy giaûm hoaït tính cuûa xuùc taùc do caùcLaø söï suy giaûm hoaït tính cuûa xuùc taùc do caùc

phaûn öùng khoâng mong muoán.phaûn öùng khoâng mong muoán.

Hien töôn naø xaû ra do coù sö che huû motHien töôn naø xaû ra do coù sö che huû mot ï ï ï ï

lôùp vaät lieäu “cacbon hoùa” treân beà maët vaølôùp vaät lieäu “cacbon hoùa” treân beà maët vaømao quaûn xuùc taùc.mao quaûn xuùc taùc.

Tính chaát cuûa coác phuï thuoäc baûn chaát xuùc taùcTính chaát cuûa coác phuï thuoäc baûn chaát xuùc taùcnguyeân lieäu, ñieàu kieän phaûn öùng.nguyeân lieäu, ñieàu kieän phaûn öùng.





Söï taïo thaønh cokeSöï taïo thaønh cokeCoác taïoCoác taïo thaønh do caën: ñöôïc taïo thaønh dothaønh do caën: ñöôïc taïo thaønh do

dehydro cuûa caùc thaønh phaàn caën khoâng baydehydro cuûa caùc thaønh phaàn caën khoâng bayhôi.hôi.

Do caùc chat kim loaïi: caùc kim loaïi naøy baùmDo caùc chat kim loaïi: caùc kim loaïi naøy baùmtreân beà maët cuûa xuùc taùc roài trôû thaønh taâm coáctreân beà maët cuûa xuùc taùc roài trôû thaønh taâm coác

Coác xuùc taùc: do hình thaønh moät soá saûn phaåmCoác xuùc taùc: do hình thaønh moät soá saûn phaåm

maø sau ñoù phaûi naèm laïi treân beà maët xuùc taùcmaø sau ñoù phaûi naèm laïi treân beà maët xuùc taùcCoác do nguyeân lieäu: do nguyeân lieäu chöaCoác do nguyeân lieäu: do nguyeân lieäu chöaphaûn öùng naèm laïi treân mao quaûn cuûa xuùc taùcphaûn öùng naèm laïi treân mao quaûn cuûa xuùc taùc





Loaïi coácLoaïi coác % kl% kl

Coác taïoCoác taïo thaønh do caënthaønh do caën 55

Do caùc chaát kim loaïiDo caùc chaát kim loaïi 3030

Coác xuùc taùcCoác xuùc taùc 4545

Coác do nguyeân lieäuCoác do nguyeân lieäu 2020


Caáu truùc xoáp cuûa Zeolit vaø aûnhCaáu truùc xoáp cuûa Zeolit vaø aûnh




Cau truc xop cua Zeolit va anhCau truc xop cua Zeolit va anh

höôûng cuûa coác do caënhöôûng cuûa coác do caën





Coác ñöôïc taïo thaønh do caùc phaân töû bò “keït”Coác ñöôïc taïo thaønh do caùc phaân töû bò “keït”laïi trong caùc mao quaûn cuûa Zeolitlaïi trong caùc mao quaûn cuûa Zeolit

Tron cTron cấấu truùc xu truùc xốố ccủủaa ZeolitleZeolitle --5 coù caùc5 coù caùc

khe laø ñöôøng thaúng vaø ñöôøng zic zaéc. Khi coáckhe laø ñöôøng thaúng vaø ñöôøng zic zaéc. Khi coácñöôïc taïo thaønh trong caùc khe xoáp thì caùc taùcñöôïc taïo thaønh trong caùc khe xoáp thì caùc taùcnhaân khoâng tieáp caän ñöôïc vaøo caùc taâm hoaïtnhaân khoâng tieáp caän ñöôïc vaøo caùc taâm hoaït

ñoäng cuûa xuùc taùcñoäng cuûa xuùc taùc





Metal particle surface

θ j = 1/6





Reduction of activity

1

1.5

/ a

o

Zeolite -5

Y type

0

.

0 2

coke loading (wt%)

a

mordenit





Caáu truùc cuûa ZeolitleCaáu truùc cuûa Zeolitle-- Y coù caáu truùc xoáp 3 chieàu,Y coù caáu truùc xoáp 3 chieàu,

kích thöôùc loã xoáp khaù lôùn(0.74 nm) . Söï giaûm hoaïtkích thöôùc loã xoáp khaù lôùn(0.74 nm) . Söï giaûm hoaïttính laø nhanh choùng khi coù maët cuûa coác, nhöng thôøitính laø nhanh choùng khi coù maët cuûa coác, nhöng thôøi

ø ø á ù ø ø á ùg an a a n ïng coc n n .g an a a n ïng coc n n .

Kích thöôùc cuûa loã xoáp cuûa ZSMKích thöôùc cuûa loã xoáp cuûa ZSM--5 xaáp x5 xaáp xỉỉ kích thöôùckích thöôùccuûa phaân töû benzen, do vaäy khoâng coøn choã troángcuûa phaân töû benzen, do vaäy khoâng coøn choã troángcho caùc phaûn öùng taïo voøng vaø moät löôïng lôùn cokecho caùc phaûn öùng taïo voøng vaø moät löôïng lôùn cokeñöôïc taïo beân ngoaøi beà maët xuùc taùcñöôïc taïo beân ngoaøi beà maët xuùc taùc beàn hônbeàn hôn


Sö phu thuoäc cuûa ñoä chon loc vaøoSö phu thuoäc cuûa ñoä chon loc vaøo




Söï phuï thuoäc cua ñoä choïn loïc vaoSöï phuï thuoäc cua ñoä choïn loïc vao

khueách taùnkhueách taùn

Hoaït tính vaø ñoä choïn loïc cuûa xuùc taùc phuï thuoäc vaøoHoaït tính vaø ñoä choïn loïc cuûa xuùc taùc phuï thuoäc vaøo

tính chaát acid vaø toác ñoä khueách taùn , hai tính chaáttính chaát acid vaø toác ñoä khueách taùn , hai tính chaáttreân coù lieân quan tröïc tieáp ñeán löôïng coác treân xuùctreân coù lieân quan tröïc tieáp ñeán löôïng coác treân xuùc ù ùac.ac.

Ví duï : methyl hoaù toluen ñeå taïo ra xylen. Trong phaûnVí duï : methyl hoaù toluen ñeå taïo ra xylen. Trong phaûnöùng naøy thì hoãn hôïp saûn phaåm ñöôïc taïo ra trongöùng naøy thì hoãn hôïp saûn phaåm ñöôïc taïo ra trongmao quaûn sau ñoù seõ ñöôïc khueách taùn ra ngoaøi.mao quaûn sau ñoù seõ ñöôïc khueách taùn ra ngoaøi.

Thaønh phaàn cuûa saûn phaåm laø khaùc nhau döïa treân söïThaønh phaàn cuûa saûn phaåm laø khaùc nhau döïa treân söïkhueách taùn khaùc nhau cuûa caùc ñoàng phaân.khueách taùn khaùc nhau cuûa caùc ñoàng phaân.





Söï giaûm kích thöùôc cuûa chaát xuùc taùc laømSöï giaûm kích thöùôc cuûa chaát xuùc taùc laømgiaûm ñoä choïn loïc vì phaûn öùng seõ chuyeån töøgiaûm ñoä choïn loïc vì phaûn öùng seõ chuyeån töøkieåm soaùt khueách taùn sang khueách taùn ñoängkieåm soaùt khueách taùn sang khueách taùn ñoäng

hoïchoïc


Sö thay ñoåi khaû naêng khueách taùn phuSö thay ñoåi khaû naêng khueách taùn phu




ï y g p ïï y g p ï

thuoäc vaøo Cokethuoäc vaøo Coke

Cô cheá cuûa söï khueách taùn trong Zeolitle ñöôïcCô cheá cuûa söï khueách taùn trong Zeolitle ñöôïccho laø töông töï nhö maïng tinh theå kim loaïicho laø töông töï nhö maïng tinh theå kim loaïikhoâng tinh khieát ( analogous to that ofkhoâng tinh khieát ( analogous to that of

impurities in the lattice metal). Moái töông töïimpurities in the lattice metal). Moái töông töïnaøy theå hieän söï lieân quan giöõa khueách taùn noäinaøy theå hieän söï lieân quan giöõa khueách taùn noäiphaân töû, kích thöôùc phaân töû, kích thöôùc loãphaân töû, kích thöôùc phaân töû, kích thöôùc loã

xoáp, naêng löôïng hoaït hoaù, chieàu daøi phaânxoáp, naêng löôïng hoaït hoaù, chieàu daøi phaântöû…..töû…..





Nhieàu coâng trình nghieân cöùu ñaõ chæ ra raèngNhieàu coâng trình nghieân cöùu ñaõ chæ ra raèngkhi haøm löôïng coác thay ñoåi thì möùc ñoäkhi haøm löôïng coác thay ñoåi thì möùc ñoäkhueách taùn thay ñoåi nhöng naêng löôïng hoaïtkhueách taùn thay ñoåi nhöng naêng löôïng hoaït

hoaù khoâng thay ñoåi.hoaù khoâng thay ñoåi. Ñoù laø do khi coke ôû moät vò trí naøo ñoù trong loãÑoù laø do khi coke ôû moät vò trí naøo ñoù trong loãxoáp thì caùc loã xoáp trôû neân heïp hôn , caùc phaânxoáp thì caùc loã xoáp trôû neân heïp hôn , caùc phaân

töû khoâng theå ñi qua vò trí naøy maø phaûi ñi quatöû khoâng theå ñi qua vò trí naøy maø phaûi ñi quavò trí khaùcvò trí khaùc





change in diffusivities of aromatics

inside Y type

8

1 7

0

2

4

6

0 5 10

Wc(%c)

D ( m 2 / s - 1 *

1 0 othor Xylen

Benzen





•• D= DD= Doo *exp(*exp( --E/(T*R))E/(T*R))

•• E = K E = K ee(l(lmm /d /dmm)[(f )[(f--x)dz]x)dz]22

•• DDoo= kd(l= kd(lmm /d /dmm))1/21/2 [(f [(f--x)dz]x)dz] •• rongrong ñoùñoù

E: naêng löôïng hoaït hoaùE: naêng löôïng hoaït hoaù DDoo :: haèng soá taàn soá haèng soá taàn soá •• ll

mmchieàu daøi phaân töûchieàu daøi phaân töû

•• dm :dm : ñöôøng kính nhoû nhaát cuûa phaân töûñöôøng kính nhoû nhaát cuûa phaân töû ::•• f:f: haøm soá haøm soá cuûacuûa dm, ldm, lmm





•• CCoâng thöùc thöïc nghioâng thöùc thöïc nghiệmệm laø:laø:

(Dc/D0) = 1/(1 + 0.23Cc)(Dc/D0) = 1/(1 + 0.23Cc)

ø à á á ø à á á ï ï


Báo cáo Đầu độc - Xúc tác trong quá trình cracking dầu mỏ

Documents

Transcript of Báo cáo Đầu độc - Xúc tác trong quá trình cracking dầu mỏ