Cracking chất xúc tác

Download miễn phí Đề tài Cr-acking chất xúc tác





MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

I. Cơ sở hoá học chính của quá trình Cr-acking xúc tác 3

1. Phản ứng phân huỷ cắt mạch C- C 3

2. Phản ứng đồng phân hoá (izo me hoá) 3

3. Phản ứng chuyển rời hydro dưới tác dụng của xúc tác 4

4. Phản ứng trùng hợp xảy ra với hydrocacbon đói 4

5. Phản ứng alkyl hoá và dealkyl hoá 4

6. Phản ứng tạo cốc 4

II. Cơ chế của quá trình Cr-acking xúc tác 5

1. Giai đoạn tạo thành ion cacboni 6

2. Giai đoạn biến đổi ion cacboni 7

Giai đoạn làm mất ion cacboni 9

III. Động học cho quá trình Cr-acking xúc tác 11

IV. Sự biến đổi hoá học của RH riêng lẻ trong quá trình Cr-acking xúc tác 13

1. Sự biến đổi các hydrocacbon parafin 13

2. Sự biến đổi của hydrocacbon olefin 16

3.Sự biến đổi các hydrocacbon naphtenic. 18

4. Sự biến đổi của Hydrocacbon thơm 20

V. Xúc tác cho quá trình Cr-acking 22

1. Vai trò của xúc tác trong quá trình 23

2. Yêu cầu đối với xúc tác 24

3. Những thay đổi tính chất của xúc tác khi làm việc. 27

4. Tái sinh xúc tác. 29

5. Các dạng hình học của xúc tác: 31

6. Các loại xúc tác công nghiệp: 31

VI. Các sản phẩm của quá trình Cr-acking xúc tác. 36

VII. Nguyên liệu cho quá trình Cr-acking xúc tác. 40

VIII. Các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình Cr-acking Xúc tác. 43

1. Nhiệt độ: 43

2. Áp suất: 45

3. Mức độ chuyển hoá: C 46

5. Bội số tuần hoàn xúc tác. 48

6. Hiệu ứng nhiệt 51

PHẦN IV. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TÁI SINH. 52

1. Tính toán cân bằng vật chất. 52

2. Cân bằng nhiệt lượng của lò tái sinh. 56

3. Tính đường kính lò tái sinh 58

4. Chiều cao của lò tái sinh 59

PHẦN . XÂY DỰNG 60

I. Xác định địa điểm xây dựng nhà máy. 60

1. Yêu cầu chung. 60

2. Các yêu cầu về kỹ thuật xây dựng. 61

3. Các yêu cầu về môi trường vệ sinh công nghiệp : 62

II. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy. 62

1. Yêu cầu thiết kế tổng mặt nhà máy. 62

2. Nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng nhà máy. 64

3. Vùng các công trình phụ : 64

4.Vùng kho tàng và phục vụ giao thông. 65

 





Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.

Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn


Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:


ủa phòng thí nghiệm để xác định hiệu suất của sản phẩm: xăng, phần cất, khí, cốc.
Vì mục đích của Cr-acking là nhận xăng, nên phương pháp dùng hiệu suất xăng thu được để đánh giá độ hoạt động của xúc tác sẽ đơn giản hơn. Do vậy, độ hoạt tính của xúc tác thường được biểu diễn thông qua chỉ số hoạt tính. Đó là trị số của hiệu suất xăng (%KL) khi Cr-acking nguyên liệu mẫu trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Bảng: Tính chất của xúc tác FCC
Thành phần hoá học %
Oxit nhôm
13
Oxit Silic
87
Oxit các nguyên tố đất hiễm
2á4
Oxit Na
0,02á0,2
Trọng lượng rót g/cm3
0,8á0,9
Độ hoạt tính ổn định
55á60
Độ hoạt tính theo ASTM
75á80
Độ bền do mài mòn % >
94á96
Thành phần cỡ hạt %
Phần đến 20micron
< 2á3
Phần đến 40 microm
15á25
Phần đến 100 micron
> 96á98
Bề mặt riêng m2/g
400á450
Hoạt tính xúc tác phụ thuộc vào tính chất vật lý - hoá học của xúc tác, mà trước hết là phụ thuộc vào thành phần hoá của xúc tác cũng như phụ thuộc vào điều kiện công nghệ của quá trình. Trong thực tế sản xuất , dựa vào độ hoạt tính của xúc tác, người ta phân xúc tác thành các loại như sau:
Xúc tác có độ hoạt tính cao, hiệu suất xăng > 45
Xúc tác có hoạt tính trung bình, hiệu suất xăng 30-40%
Xúc tác có hoạt tính thấp, hiệu suất xanưg < 30%
b- Độ chọn lọc xúc tác phải cao
Xúc tác cần có độ chọn lọc cao để cho ta xăng có chất lượng cao và hiệu suất lớn.
Độ chọn lọc là khả năng của xúc tác làm tăng tốc độ của các phản ứng có lợi, đồng thời làm giảm tốc độ các phản ứng không mong muốn. Trong quá trình Cr-acking, độ chọn lọc của xúc tác quyết định khả năng tạo các sản phẩm có giá trị: các cấu tử làm tăng trị số octan của xăng. Người ta có thể đánh giá độ chọn lọc bằng cách xác định tỷ lệ giữa hiệu suất xăng và cốc (hay khí) ở cùng một độ sâu biến đổi.
Xúc tác thường được đánh giá đồng thời độ hoạt tính và chọn lọc của nó so với xúc tác mẫu tiến hành trong cùng một điều kiện Cr-acking. Tỷ số giữa hiệu suất xăng/ cốc (hay khí) càng lớn thì độ chọn lọc xúc tác càng cao. Sau một thời gian làm việc thì độ chọn lọc xúc tác sẽ bị giảm dần, điều đó xảy ra do có những thay đổi về tính chất của xúc tác trong điều kiện làm việc.
c- Độ ổn định phải lớn
Xúc tác phải giữ được những đặc tính chủ yếu hoạt tính, độ chọn lọc sau một thời gian làm việc lâu dài
(Sau một thời gian làm việc độ hoạt tính của xúc tác bị giảm do cốc tạo ra che phủ nhanh các tâm hoạt tính xúc tác).
Độ ổn định xúc tác đặc trưng cho khả năng không thay đổi các tính chất trong quá trình làm việc. Xúc tác có độ ổn định càng cao càng tốt trong quá trình sử dụng.
d-Độ bền cơ bền nhiệt.
-Độ bền cơ là khả năng giữ được kích thước hình dạng của xúc tác trong quá trình làm việc các xúc tác cọ sát với nhau xảy ra hiện tượng vỡ vụn làm tổn thất xúc tác.
-Độ bền nhiệt của xúc tác là khả năng giữ được tính chất khi nhiệt độ thay đổi (độ bền nhiệt phụ thuộc vào thành phần của xúc tác).
e-Xúc tác phải có độ thuần nhất cao.
Xúc tác cần đồng nhất về thành phần hoá học về cấu trúc về hình dạng kích thước.
Nếu xúc tác không thuần nhất về kích thước hạt thì sẽ tăng khả năng vỡ vụn làm tiêu hao xúc tác. Khi kích thước không đều sẽ làm giảm bề mặt tiếp xúc dẫn đến giảm hoạt tính xúc tác.
g-Xúc tác phải bền với các chất làm ngộ độc xúc tác.
Xúc tác phải chống lại có hiệu quả tác dụng gây ngộ độc của những hợp chất Nitơ, lưu huỳnh, các kim loại nặng để kéo dài thời gian làm việc của xúc tác.
h-Xúc tác phải rẻ tiền và dễ sản xuất.
Đây cũng là yếu tố quan trọng nó định hướng cho các nhà nghiên cứu và sản xuất.
3-Những thay đổi tính chất của xúc tác khi làm việc.
Xúc tác Cr-acking trong quá trình làm việc bị giảm hoạt tính và độ chọn lọc. Hiện tượng này người ta gọi là quá trình trơ hoá xúc tác. Quá trình trơ hoá xúc tác càng nhanh, nếu ta tiến hành quá trình ở điều kiện công nghệ khó khăn, độ khắt khe tăng (Ví dụ ở nhiệt độ quá cao, thời gian tiếp xúc quá dài, nguyên liệu xấu). Ngoài ra còn xảy ra các quá trình khác tăng tốc độ trơ hoá. Chúng ta có thể phân quá trình trơ hoá xúc tác làm hai quá trình chính đó là sự trơ hoá do tác dụng của các chất làm ngộ độc xúc tác, và sự trơ hoá do tác dụng làm thay đổi các tính chất lý - hoá của xúc tác. Nguyên nhân của sự trơ hoá xúc tác có thể là do:
-Sự tác dụng của các độc tố như NH3, CO2 của các hợp chất lưu huỳnh mà đặc biệt là H2S ở nhiệt độ cao.
-Sự tích tụ các kim loại loại nặng dưới dạng các oxit làm thay đổi chức năng của xúc tác.
-Sự tác động của nhiệt độ cao và hơi nước.
Các hợp chất khí tác dụng tới xúc tác có thể chia làm 3 nhóm:
-Nhóm không tác dụng với xúc tác ở nhiệt độ thấp hơn 6200C như CO, CO2, NH3.
-Nhóm làm giảm hoạt tính của xúc tác nhưng không làm giảm độ chọn lọc như H2Oh.
-Nhóm làm giảm độ chọn lọc của xúc tác (H2S ở t0 > 4250C, NH3, SO2, SO3, ở t0 > 6200C).
Từ kinh nghiệm thao tác công nghệ Cr-acking cho thấy rằng độ hoạt tính của xúc tác có thể được duy trì nếu ta thêm H2Oh vào nguyên liệu hay việc xử lý trước và sau khi tái sinh xúc tác.
Thêm H2Oh khi chế biến nguyên liệu có lưu huỳnh sẽ có tác dụng âm vì khi đó lại làm tăng quá trình ăn mòn thiết bị và sản phẩm của quá trình ăn mòn thiết bị và sản phẩm của quá trình ăn mòn lại làm nhiễm bẩn xúc tác, dẫn tới làm giảm độ hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác.
Tác dụng đồng thời của nhiệt độ cao và của hơi nước (H2O) làm giảm độ hoạt tính tổng cộng của xúc tác. Khi áp dụng quá trình ở lớp sôi (FCC) do cần duy trì điều kiện để cốc ít lắng đọng trên xúc tác và xúc tác không bị quá nhiệt khi tái sinh, người ta phải đưa vào một lượng nhỏ hơi nước. Hơn nữa cũng cần tránh sự tạo cốc quá ít vì điều đó dẫn tới phá vỡ điều kiện cân bằng nhiệt của hệ lò phản ứng và tái sinh do nhiệt tạo ra trong quá trình tái sinh không đủ để bù nhiệt thu vào của các phản ứng Cr-acking trong lò phản ứng.
Hàm lượng cốc trên xúc tác khi ra khỏi lò phản ứng phụ thuộc vào lượng xúc tác tuần hoàn trong hệ thống. Đối với đa số các quá trình FCC khi dùng xúc tác Zeolit lượng cốc tạo ra thường chiếm khoảng 1,341,8% kl xúc tác. Còn sau khi tái sinh 0,140,05% kl.
Các hợp chất cơ kim và các hợp chất chứa Nitơ trong nguyên liệu dầu là các phần tử làm già hoá nhanh xúc tác. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự có mặt của các hợp chất Nitơ trong nguyên liệu làm giảm hiệu suất xăng và các “sản phẩm trắng”. Ví dụ hàm lượng Nitơ tăng từ 0,1 đến 0,4%kl, hiệu suất xăng bị giảm đi tới 2 lần, còn hiệu suất gasoil nhẹ cũng bị giảm đồng thời làm tăng hiệu suất cặn nặng và gasoil nặng. Khi tăng nhiệt độ, tác dụng có hại của các hợp chất Nitơ sẽ giảm.
Sự đầu độc xúc tác bởi các kim loại cũng đã được nhiều nghiên cứu đề cập tới và chỉ rõ cơ chế tác dụng của chúng đến hoạt tính của xúc tác. Khi lắng đọng các oxit kim loại nặng trên xúc tác sẽ dẫn tới làm giảm độ sâu Cr-acking và giảm hiệu suất xăng do tăng quá trình tạo cốc.
Khi hàm lượng các hợp chất lưu huỳnh trong nguyên liệu tăng thì hàm lượng các kim loại nặng như Niken và Vanadi cũng tăng theo, vì đa phần chúng đều tập trung ở phần cặn nặng và phân đoạn nhựa - asphan. Ví dụ trong dầu mỏ có lưu huỳnh thì có tới 90% phức chất Porphirin chứa Vadani, còn trong dầu chứa ít lưu huỳnh thì là phức với Niken.
4-Tái sinh xúc tác.
Xúc tác trong quá trình làm việc được một thời gian sẽ có một lượng cốc tạo ra do một số phản ứng có hại làm cốc bám lên bề mặt xúc tác làm che phủ các tâm hoạt động của xúc tác. Hiện tượng này làm mất hoạt tính của xúc tác, để xúc tác làm việc bình thường (các tính chất củat xúc tác không bị thay đổi) thì người ta phải tiến hành tái sinh xúc tác. Để tái sinh xúc tác người ta cần tiến hành đốt cốc bằng không khí nóng trong lò tái sinh. Kết quả của quá trình đốt cháy cốc sẽ sinh ra CO và CO2. Các phản ứng này toả nhiều nhiệt. Ngoài ra còn có phản ứng khử các hợp chất lưu huỳnh, các phản ứng xảy ra khi tái sinh có thể miêu tả như sau:
C + O2 đ CO2 Q = 33,927 434,069 MJ/Kg
C + 1/2O2 đ CO Q = 10,629410,314 MJ/Kg
CO + 1/2O2 đ CO2 Q = 23,650 423,755 MJ/Kg
H2 + 1/2O2 đ H2O Q = 1210,043 41210,252 MJ/Kg
S + O2 đ SO2 Q = 9,132 49,222 MJ/Kg
SO2 + 1/2O2 đ SO3
MeO + SO3 đ MeSO4
MeSO4 + 4 H2 đ MeO +H2S +3H2
Nhiệt lượng toả ra được dùng để cấp nhiệt cho xúc tác vào lò phản ứng và ngoài ra còn tận dụng để sản xuất hơi nước dùng trong khu liên hợp.
Nhiệt độ tái sinh phụ thuộc nhiều vào chất xúc tác được dùng và loại lò tái sinh. Mức độ tái sinh cần khống chế chặt chẽ để không chỉ đảm bảo hoạt tính của chất xúc tác mà còn đảm bảo vấn đề vệ sinh môi trường vì thế không nên có mặt CO trong khí khói thải. Hơn nữa, quá trình cháy cũng không để xảy ra nhiệt độ quá cao hay tích nhiệt cục bộ dẫn tới phá huỷ xúc tác. Sau khi tái sinh, hàm lượng cốc còn lại trên chất xúc tác phải là cực tiểu để khôi phục tối đa độ hoạt tính của xúc tác.
Tốc độ tái sinh có thể biểu diễn theo phương trình:
V= K1P O2 (1 + K2 PH2O) Cne - E/RT
V - Tốc độ tái sinh
PO2, PH2O - áp suất riêng phần oxy và hơi nước
C - Hàm lượng cốc bám trên xúc tác
n - Bậc phản ứng theo Cacbon
K1, K2 - Hằng số
Xúc tác có đường kính lỗ xốp càng lớn và đồng...

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học ©