Cracking xúc tác - Chương 3

Chất xúc tác fcc3.1. Mở đầu Ngày nay, tất cả các nhà máy lọc dầu trên thế giới đều áp dụng công nghệ cracking xúc tác pha l-u thể (Fluid Catalytic Cracking, viết tắt là FCC). Chất xúc tác cho công nghệ này đ-ợc gọi là xúc tác FCC. Về bản chất, chất xúc tác FCC là một axit rắn, tuy nhiên nó đã đ-ợc cải tiến rất nhiều so với các xúc tác axit rắn ban đầu của công nghệ cracking dầu mỏ của thời kỳ thập kỷ 30, 40 thế kỷ tr-ớc. Bảng 3.1. Các chất xúc...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cracking xúc tác - Chương 3 Ch−¬ng 3 ChÊt xóc t¸c fcc 3.1. Më ®Çu Ngµy nay, tÊt c¶ c¸c nhµ m¸y läc dÇu trªn thÕ giíi ®Òu ¸p dông c«ng nghÖ crackingxóc t¸c pha l−u thÓ (Fluid Catalytic Cracking, viÕt t¾t lµ FCC). ChÊt xóc t¸c cho c«ng nghÖnµy ®−îc gäi lµ xóc t¸c FCC. VÒ b¶n chÊt, chÊt xóc t¸c FCC lµ mét axit r¾n, tuy nhiªn nã ®·®−îc c¶i tiÕn rÊt nhiÒu so víi c¸c xóc t¸c axit r¾n ban ®Çu cña c«ng nghÖ cracking dÇu mácña thêi kú thËp kû 30, 40 thÕ kû tr−íc. B¶ng 3.1. C¸c chÊt xóc t¸c trong thêi kú ®Çu cña c«ng nghÖ cracking dÇu má N¨m Qu¸ tr×nh HÖ react¬ KiÓu chÊt xóc t¸c D¹ng AlCl31920 McAfee MÎ H¹t1939 Houdry Líp xóc t¸c cè ®Þnh §Êt sÐt (clay) H¹t ®−îc xö lý axit1940 Suspensoid §Êt sÐt d¹ng huyÒn phï §Êt sÐt (clay)1942 FCC Xóc t¸c ë tr¹ng th¸i l−u thÓ §Êt sÐt (clay) Super Filtril, D¹ng bét xö lý axit1945 TCC Líp xóc t¸c ®éng §Êt sÐt (clay) H¹t trßn xö lý axit SiO2.Al2O3 tæng hîp1942 FCC Xóc t¸c ë tr¹ng th¸i l−u thÓ H¹t SiO2.Al2O3 tæng hîp1946 FCC Xóc t¸c ë tr¹ng th¸i l−u thÓ H¹t vi cÇu Tõ b¶ng 3.1, cã thÓ nhËn thÊy r»ng, hÇu hÕt c¸c chÊt xóc t¸c cracking tr−íc kia ®Òu®−îc chÕ t¹o tõ ®Êt sÐt ho¹t ho¸ axit vµ c¸c aluminosilicat v« ®Þnh h×nh. C¸c xóc t¸c ®ã cãho¹t tÝnh, ®é chän läc thÊp vµ thêi gian ho¹t ®éng ng¾n. M·i ®Õn gi÷a nh÷ng n¨m 60 cña thÕ kû tr−íc, c¸c xóc t¸c cracking chøa zeolit míi®−îc b¾t ®Çu sö dông trong c«ng nghÖ FCC. Tõ ®ã, c¸c nhµ läc dÇu míi b¾t ®Çu cã ®−îc métc«ng nghÖ FCC víi hiÖu suÊt gasolin (x¨ng) cao nhê zeolit cã ho¹t tÝnh xóc t¸c vµ ®é chänläc tèt h¬n nhiÒu so víi aluminosilicat v« ®Þnh h×nh, c¸c oxyt, kho¸ng sÐt (clay)... ChÊt nÒnchøa c¸c mao qu¶n trung b×nh vµ lín, c¸c t©m axit yÕu nªn cã thÓ cracking s¬ bé c¸chydrocacbon ph©n tö lín, t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho qu¸ tr×nh khuÕch t¸n chÊt tham giaph¶n øng vµ s¶n phÈm ph¶n øng; chÊt nÒn hç trî qu¸ tr×nh truyÒn nhiÖt trong chÊt xóc t¸c.ChÊt nÒn cßn lµ n¬i “b¾t gi÷ tõ xa” c¸c t¸c nh©n ngé ®éc zeolit (V, Ni, c¸c hîp chÊt nit¬...),b¶o vÖ c¸c pha ho¹t ®éng xóc t¸c. Trong chÊt nÒn chøa c¸c chÊt cã vai trß liªn kÕt gi÷a c¸chîp phÇn xóc t¸c t¹o nªn ®é bÒn c¬ häc cho chÊt xóc t¸c. 73 Ngoµi 2 hîp phÇn chÝnh (zeolit Y vµ chÊt nÒn) trong xóc t¸c FCC, nhiÒu khi ng−êi tacßn thªm vµo c¸c chÊt phô trî (additive) ®Ó lµm cho chÊt xóc t¸c FCC ®¹t ®−îc môc tiªu côthÓ cña c¸c nhµ m¸y läc dÇu. VÝ dô, thªm kim lo¹i Pt ®Ó xóc tiÕn qu¸ tr×nh CO => CO2,nghÜa lµ ®Ó gi¶m thiÓu l−îng khÝ th¶i CO ra m«i tr−êng; thªm zeolit ZSM-5 ®Ó gia t¨ng chØsè octan cña gasolin hoÆc t¨ng hiÖu suÊt propylen (dïng cho qu¸ tr×nh s¶n xuÊt poly-propylen, PP)... Cã thÓ h×nh dung c¸c hîp phÇn cña chÊt xóc t¸c FCC nh− s¬ ®å sau (h×nh 3.1): Nguyªn liÖu S¶n phÈm trung gian S¶n phÈm cuèi cïng Oxyt silic 10-50% Oxyt nh«m Hydroxyt natri ----------------- Zeolit Clorua ®Êt hiÕm Sulfat amoni Pha ho¹t ®éng xóc t¸c 50-90% VËt liÖu kho¸ng sÐt ChÊt xóc t¸c Oxyt nh«m ChÊt nÒn FCC Oxyt silic... Pha æn ®Þnh cÊu tróc vµ cã thÓ cã ho¹t tÝnh xóc t¸c 0 - 10% B¹ch kim §Êt hiÕm ChÊt phô trî Zeolit ZSM-5 Antimon... H×nh 3.1. C¸c hîp phÇn chÝnh cña chÊt xóc t¸c FCC. 3.2. C¸c hîp phÇn c¬ b¶n cña chÊt xóc t¸c FCC 3.2.1. Zeolit Y Cã thÓ nãi, zeolit Y lµ thµnh phÇn quan träng nhÊt trong chÊt xóc t¸c cracking. Theodù b¸o cña mét sè nhµ khoa häc (C. Marcilly, Proceedings of ICZ, Montperllier, France,7.2001) th× trong thÕ kû 21, zeolit Y vÉn lµ cÊu tö ho¹t ®éng quan träng nhÊt cña xóc t¸cFCC mµ ch−a cã lo¹i zeolit nµo thay thÕ ®−îc. §Æc ®iÓm cÊu tróc cña zeolit Y Zeolit Y cã cÊu tróc tinh thÓ gièng nh− cÊu tróc cña mét lo¹i zeolit tù nhiªn cã tªn lµFaujazit (Faujasite). Do ®ã, nã ® ...