Cracking xúc tác FCC

Chia sẻ: phanxuansy

Hóa học phát triển từ giả kim thuật, đã được thực hành từ hàng ngàn năm trước ở Trung Hoa, Châu Âu và Ấn Độ. Khoa giả kim thuật nghiên cứu về vật chất, nhưng thế giới của những nhà giả kim thuật đều dựa trên kinh nghiệm thực tế và công thức bắt nguồn từ thực hành chứ không dựa vào những nghiên cứu khoa học. Mục đích của họ là một chất gọi là "Hòn đá phù thủy" dùng để biến đổi những chất như chì thành vàng. Các nhà giả kim thuật đã tiến hành rất nhiều thí...

Bạn đang xem 20 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Cracking xúc tác FCC

CRACKING XÚC TÁC
FCC
FLUIDIZED CATALYTIC CRACKING
1. Mục đích của quá trình
Chuyển hóa các phân đoạn dầu nặng 
thành sản phẩm lỏng và khí (khí, xăng, 
DO, …)
Nâng cao độ chọn lọc của quá trình 
Cracking
Nâng cao chất lượng sản phẩm
2. Xúc tác
• Xúc tác axít rắn
• Thành phần phức tạp
2. Xúc tác
Cấu trúc xúc tác Zeolit: M2/nO.Al2O3.x SiO2.y 
H2O 
2. Xúc tác
Cấu tạo Faujazit được mô tả như hình:
2. Xúc tác
Cơ chế hình thành tâm hoạt động: Các trung tâm hoạt
động trên bề mặt chất xúc tác là các tâm axit Bronsted và
Lewis




Bronsted
3. Cơ chế phản ứng
3.1 Các giai đoạn phản ứng trên bề mặt XT
Bước 1. Hấp phụ các ion Hydride trên các tâm Lewis:
3.1 Các giai đoạn phản ứng trên bề mặt XT


Bước 2. Phản ứng giữa các proton từ
Bronsted với các olefin:
3.1 Các giai đoạn phản ứng trên bề mặt XT

Bước 3. Phản ứng giữa các ion cacboni
sinh ra từ bước 1 và 2 với các hydrocacbon
bằng cách tạo ra các ion hydride



các ion hydride không bền sẽ bị phân hủy thành
3.1 Các giai đoạn phản ứng trên bề mặt
XT
Bước 4:
• Nhả hấp phụ sản phẩm: RH, CH3CH=CH2…
3.2 Cơ chế phản ứng: ion cacboni
- Giai đọan 1: tạo ion cacboni:
Ví dụ: trong trường hợp đối với các hydrocacbon
mạch thẳng (Alcan):
3.2 Cơ chế phản ứng: ion cacboni
- Giai đọan 2: phản ứng của các ion cacboni tạo
các sản phẩm:
Phản ứng đồng phân hóa:
3.2 Cơ chế phản ứng: ion cacboni
- Giai đọan 2: Phản ứng của các ion cacboni tạo
các sản phẩm:
Phản ứng cắt mạch theo quy tắc ß
3.2 Cơ chế phản ứng: ion cacboni

- Giai đọan 3: giai đoạn dừng phản ứng
-Các ion cacboni kết hợp với nhau, nhường
hay nhận nguyên tử hydro của xúc tác để
tạo thành phân tử trung hòa và chúng chính
là cấu tử của sản phẩm cracking xúc tác.
4. Hóa học quá trình cracking XT
4.1 Phản ứng mong muốn
Phản ứng cắt mạch (cracking ):
xảy ra theo cơ chế ion cacboni.




Hoạt tính cracking của các hydrocacbon giảm
dần theo thứ tự sau:
Olefin > Ankyl Aromatic > Ankyl naphten,
isoparafin> n-parafin, naphten>> nhân thơm.
4.1 Phản ứng mong muốn

Phản ứng isomer hoá:
Thường xảy ra trước phản ứng cracking.
4.2 Phản ứng không mong muốn
Phản ứng chuyển vị hydro:
4.2 Phản ứng không mong muốn

- Phản ứng tạo hydro: do phản ứng dehydro
hoá, xảy ra khi có mặt của Ni làm chất xúc
tác.

- Phản ứng tạo C1 – C2: sinh ra do phản ứng
cracking nhiệt phân hủy
4.2 Phản ứng không mong muốn
Phản ứng ngưng tụ
Nguyên liệu Sản phẩm quá trình cracking xt
Parafin -Olefin và parafin
-Olefin và hydro
-iso-parafin
-Các hợp chất olefin có trọng
lượng phân tử thấp
Olefin -Parafin và dien
-Parafin, naphten và H.C thơm
-Polyme, cốc
Naphten -Olefin
-Cyclohexan và olefin
-H.C thơm
   
Nguyên liệu Sản phẩm quá trình cracking xt



Hydrocacbon -Parafin và alkyl có mạch bên
thơm ngắn
(alkyl thơm) -Đồng phân hóa, chuyển vị
nhóm alkyl
-Sản phẩm ngưng tụ và cốc.
Phản ứng bậc 2: -Hydrocacbon thơm
Naphten+ Olefin -Parafin
Hydrocacbon -Sản phẩm ngưng tụ và cốc
 
thơm +Olefin  
5. Nguyên liệu và sản phẩm
5.1 Nguyên liệu

 Phân đoạn chưng cất khí quyển của dầu thô, khỏang sôi: 380-4100C
 Phân đọan cất chưng cất chân không của dầu thô: 380-5500C
 Phần cất từ quá trình Coking của dầu thô
 Cặn chân không deasphaltene (5500C)
5. Nguyên liệu và sản phẩm

5.2 Sản phẩm

- Sản phẩm khí,
- Các phân đọan xăng
- Các phân đọan gasoil nhẹ và nặng.
- Phân đọan cặn dùng làm nhiên liệu đốt
lò...
5.2 Sản phẩm
a. Khí hydrocacbon
Hiệu suất khí có thể từ 10-25% ngliệu

• Etylen và Propylen  PE và PP.
• Propan-propen  nguyên liệu cho quá trình
polyme hóa và sản suất chất HĐBM, LPG.
• Propan-propen, butan-buten  nguyên liệu
cho quá trình alkyl hóa
5.2 Sản phẩm
b. Phân đoạn xăng

• nhiệt độ 40-200oC
• có trị số octan cao hơn xăng Crac.nhiệt
• có thêm thành phần hydrocacbon olefin
5.2 Sản phẩm

c. Phân đọan 200-350 C o



• phân đọan 200-350oC
• sản xuất nhiên liệu diezen
5.2 Sản phẩm
d. Các phân đọan > 350oC

• nhiên liệu đốt lò F.O

• nguyên liệu cho quá trình cốc hóa
6. Các yếu tố nhiệt động ảnh hưởng

6.1. Nhiệt độ

6.2. Áp suất

6.3. Tốc độ nhập nguyên liệu riêng
6.4. tỉ lệ giữa lượng xúc tác / nguyên liệu
6.1. Nhiệt độ
Nhiệt độ reactor: 470 – 5400C
Khi tăng nhiệt độ
Lúc đầu hiệu suất xăng tăng
Sau đó đạt đến cực đại rồi giảm xuống

Vì khi nhiệt độ tăng, quá trình phân hủy tăng
làm phân hủy các cấu tử xăng vừa tạo thành
6.1. Nhiệt độ
Khi tăng nhiệt độ
Các phản ứng bậc hai như dehydro hóa tăng
Làm tăng hiệu suất RH thơm và olefin
Khi đó trong sản phẩm khí:
Hàm lượng C1 – C3 tăng
C4 giảm
6.1. Nhiệt độ
• Thực tế cho thấy ở nhiệt độ 4700C:
Hiệu suất xăng giảm nhanh
Hiệu suất khí tăng
Hiệu suất cốc không thay đổi nhiều.
6.1. Nhiệt độ
Tăng nhiệt độ :
Ko lợi thu xăng
Hạ nhiệt độ:
Ko lợi thu khí
6.2. Áp suất
Khi tăng áp suất:

hiệu suất xăng tăng

hiệu suất khí C1 – C3 giảm

hàm lượng RH thơm và olefin giảm, hàm
lượng RH no tăng do vậy chất lượng xăng
giảm (giảm RON)
6.3. Tốc độ nhập liệu
• Định nghĩa: tốc độ nạp liệu riêng là tỉ lệ giữa
lượng nguyên liệu được nạp trong một đơn vị thời
gian trên lượng xúc tác trong reactor và kí hiệu
M/H/M.


TRƯỜNG HỢP XÚC TÁC CỐ ĐỊNH:
C/100-C = p.K/(M/H/M)
TRƯỜNG HỢP XÚC TÁC CHUYỂN ĐỘNG
C/100(1 – C/100) = p.K/(M/H/M)

P: áp súât (at)
K:hằng số tốc độ tổng
6.3. Tốc độ nhập liệu
• Khi tăng tốc độ nạp liệu riêng

Giảm độ chuyển hóa

Vì tốc độ nạp liệu riêng là đại lượng ngược
với thời gian phản ứng
6.3. Tốc độ nhập liệu
• Khi tăng tốc độ nạp liệu riêng, nếu ta tăng
nhiệt độ,
Tăng trị số ortan cho xăng
Tăng hàm lượng olefin trong khí
Đây là phương pháp chính để điều khiển chế
độ sản xuất buten và propylen trong cracking
xúc tác.
6.3. Tốc độ nhập liệu
• Khi sử dụng xúc tác có độ họat tính cao:
Ta có thể tăng tốc độ nạp liệu riêng
Và như vậy sẽ tăng được năng suất thiết bị
6.3. Tốc độ nhập liệu

Thực tế nếu dùng xúc tác là aluminosilicat
vô định hình:
Thì tốc độ nạp liệu thể tích: 4 – 5h-1
Nếu dùng xúc tác chứa zeolit:
thì tốc độ nạp liệu riêng là 80 – 120h-1 (khi
tính trong ống đứng của reactor)
Và từ 20 – 30h-1 trong lớp sôi của reactor.
6.4. Tỉ lệ lượng xúc tác/nguyên liệu
(X/RH)
• Khi thay đổi X/RH:
Sẽ làm thay đổi nhiệt độ của phản ứng
Thay đổi thời gian lưu của xúc tác trong
reactor và lò tái sinh
Thay đổi cả lượng cốc bám trên xúc tác trên
một chu trình
6.4. Tỉ lệ lượng xúc tác/nguyên liệu
(X/RH)
• Nếu ở chế độ ổn định, tăng tỉ lệ X/RH:

Sẽ làm tăng độ chuyển hóa

Tăng hiệu suất cốc trên nguyên liệu nhưng
hàm lượng cốc bám trên xúc tác giảm xuống
6.4. Tỉ lệ lượng xúc tác/nguyên liệu
(X/RH)
• Khi tốc độ nạp liệu riêng không đổi, nếu
tăng tỉ lệ X/RH:
Thì thời gian tiếp xúc giữa xúc tác và nguyên
liệu giảm và như vậy họat tính trung bình
của xúc tác tăng lên
Đó là lý do đạt hiệu quả cao của quá trình
với xúc tác lớp sôi
Nhờ vậy mà cho phép giảm kích thước thiết
bị
6.4. Tỉ lệ lượng xúc tác/nguyên liệu
(X/RH)
Nhưng nếu tăng cao quá mức độ tuần hòan xt:
Sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình tách hơi
bám trên xúc tác
Làm ảnh hưởng đến quá trình tái sinh ở lò
tái sinh và các thiết bị kèm theo.
6. Công nghệ cracking xúc tác

• Cracking xúc tác lớp cố định

• Cracking xúc tác lớp sôi
6.1. Cracking xúc tác lớp cố định


• Gián đọan

• Hiệu suất chuyển hóa thấp

• Ngưng tụ cốc

• Quá nhiệt cục bộ
6.2. Cracking xúc tác chuyển động
(moving bed)
6.2. Cracking xúc tác lớp sôi
Thiết bị phản ứng kiểu song song
(Công nghệ UOP)
thiết bị phản ứng (lò
phản ứng) và thiết bị tái
sinh xúc tác
(lò tái sinh). Xúc tác đã làm
việc có chứa cốc chảy từ
lò phản ứng vào lò tái
sinh và sau khi đã tái sinh
lại ngược về lò phản ứng
(hoặc bằng tự chảy hoặc
bằng cưỡng bức) tạo
thành một chu trình liên
tục.
6.2. Cracking xúc tác lớp sôi
Thiết bị phản ứng kiểu song song
(Công nghệ IFP/Axens)
6.2. Cracking xúc tác lớp sôi




Thiết bị phản ứng với tái sinh xúc tác Thiết bị phản ứng với tái sinh xúc tác
một bậc (công nghệ UOP) hai bậc (công nghệ UOP)
6.2. Cracking xúc tác lớp sôi


cải tiến hệ thống phân phối
nguyên liệu phần cuối
của ống riser,

Xúc tác sau phản ứng được đốt ở
dạng tầng sôi, nhằm chuyển hóa
hòan tòan CO thành CO2
không sử dụng thêm các phụ gia
khác




Thiết bị phản ứng với tái sinh xúc tác
một bậc (công nghệ UOP)
6.2. Cracking xúc tác lớp sôi


nguyên liệu cặn nặng hơn (RFCC,
với 4-10
% cặn cacbon conradson trong
nguyên liệu).
Lò tái sinh xúc tác chia làm hai
tầng, với bộ phận làm lạnh xúc tác
được bố trí bên trong và được cải
tiến để kiểm sóat lượng cốc,
lượng nhiệt cho phần phản ứng.
Hàm lượng cacbon còn lại trên bề
mặt xúc tác luôn < 0.05
% khối lượng.




Thiết bị phản ứng với tái sinh xúc tác
hai bậc (công nghệ UOP)
6.2. Cracking xúc tác lớp sôi
6.2. Cracking xúc tác lớp sôi




Sơ đồ thiết bị tái sinh xúc tác với hệ thống làm mát xúc tác (UOP)
6.2. Cracking xúc tác lớp sôi




1. Không khí 2.Xúc tác
3. Hơi và nước 4. Nước nồi hơi
Hệ thống làm mát và tuần hoàn xúc tác
Mô phỏng bộ phận làm mát và tuần hoàn xúc tác
6.2. Cracking xúc tác lớp sôi


1. Hơi; 2. Xúc tác;
3 Hơi và hydrocacbon; 4. Bình phản ứng
Mô phỏng hoạt động vùng sục hơi xúc tác
6.2. Cracking xúc tác lớp sôi
Thiết bị phản ứng kiểu xếp
chồng
(UOP)
Hình ảnh mô phỏng cấu tạo
thiết bị phản ứng cracking xúc
tác cặn tầng sôi (kiểu xếp
chồng)
Vòi phun nguyên liệu
được cải tiến
Bộ phận làm nguội
được đặt ở pha đặc thay
cho pha lõang trong lò tái
sinh
Hình dáng bộ phận
làm nguội bố trí các ống
trao đổi nhiệt đặt ngược
chiều
Hình ảnh mô phỏng cấu tạo
thiết bị phản ứng cracking xúc
tác cặn tầng sôi (kiểu xếp
chồng)
Sự vận chuyển xúc tác được thực
hiện theo phương thẳng đứng rất
thuận lợi vì có thể dùng van chặn để
điều khiển quá trình tuần hòan của xúc
tác.

Qúa trình cracking được thực hiện
hòan tòan trong lò phản ứng dạng ống
đứng (lò ống đứng).
Hệ thống xyclon được đặt ngay
cửa ra của ống đứng.

Trong lò tái sinh, xúc tác và không
khí tiếp xúc ngược chiều nhau.
lớ ứ kiểu
6.2. Cracking xúc tácphản pngsôi xếp
Thiết bị
chồng
(Công nghệ Stone&Webster)



cracking xúc tác cặn
nặng
Qúa trình cũng có trang
bị bộ phận làm nguội xúc
tác, hệ thống kiểm tra và
điều khiển nhiệt độ của
khối lò phản ứng.
lò đứng, tái sinh 2 cấp,
có sự cải tiến thiết bị phun
nguyên liệu trực tiếp vào
dòng xúc tác nóng.
6.2. Cracking xúc tác lớp sôi
Nguyên liệu


2
3 4
5
Xăng và khí
1



Công nghệ FCC 7


ngày nay


6


Gasoil nhẹ


Gasoil nặng

C ặn
1 - Lò tái sinh 5 - C ột phân đọan
2 - Khí khói 6 - C ột bay hơ i phụ
3 – Xyclon 7 - Thiết bị trao đổi nhiệt
4 - Lò phản ứ ng
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản