Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đức Thịnh Hoá Dầu 1- K45
Lời mở đầu
Trên thế giới, tại bất kỳ một quốc gia nào xăng dầu đợc coi là hàng
hoá đặc biệt quan trọng, là máu huyết của nền kinh tế quốc dân và quốc
phòng
Ngày nay trong bối cảnh Việt Nam đang không ngừng phát đổi mới
và vơn lên con đờng công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nớc, với các
máy móc , thiết bị và công nghệ mới. Vai trò của xăng dầu ngày càng đ-
ợc quan tâm đặc biệt hơn.
Để đáp ứng kịp thời khối lợng xăng tiêu thụ ngày càng lớn ,ngời ta đã
đa ra phơng pháp cracking xúc tác vào công nghiệp chế biến dầu mỏ,vì
do quá trình chng cất khí quyển, chng cất chân không hay cracking
nhiệt, khối lợng xăng thu đợc vẫn không đáp ứng kịp thời đợc nhu cầu
của thị trờng.
Để thoả mãn nhu cầu nhiên liệu ngày một tăng. Nghành công nghiệp
chế biến dầu mỏ đã ra sức cải tiến, hoàn thiện quy trình công nghệ ,
đồng thời áp dụng những phơng pháp chế biến sâu trong dây chuyền
sản xuất nhằm chuyển hoá dầu thô tới mức tối u thành nhiên liệu và
những sản phẩm quan trọng khác. Một trong những phơng pháp hiện
đại đợc áp dụng rộng rãi trong các nhà máy chế biến dầu hiện này trên
thế giới là quá trình cracking xúc tác.
Với bản đồ án tốt nghiệp thiết kế phân xởng cracking xúc tác năng
suất 3.000.000 tấn năm mà em đợc giao.Em hy vọng rằng mình sẽ bổ
xung thêm đợc kiến thức để góp phần nhỏ bé vào công cuộc đổi mới
đất nớc.
Em xin chân thành cảm ơn TS. Lê Văn Hiếu đã tận tình giúp đỡ em
trong thời gian qua để em có thể hoàn thành đợc bản đồ án này.
1
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đức Thịnh Hoá Dầu 1- K45
CHƯƠNG I
Tổng quan lý thuyết

octan cao cho xăng ôtô hay xăng máy bay từ nguyên liệu là phần cất
nặng hơn, chủ yếu là phần cất nặng hơn từ các quá trình chng cất trực
2
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đức Thịnh Hoá Dầu 1- K45
tiếp AD (Atmotpheric Distillation) và VD (Vacuum Distillation) của dầu
thô. Đồng thời ngoài mục đích nhận xăng ngời ta còn nhận đợc cả
nguyên liệu có chất lợng cao cho công nghệ tổng hợp hoá dầu và hoá
học. Ngoài ra còn thu thêm một số sản phẩm phụ khác nh gasoil nhẹ ,
gasoil nặng, khí chủ yếu là các phần tử có nhánh đó là các cấu tử quý
cho tổng hợp hoá dầu.
I.3.Vai trò của quá trình cracking xúc tác so với các quá trình
lọc dầu khác và các điều kiện công nghệ của quá trình.
[1,107]
Quá trình cracking xúc tác là quá trình không thể thiếu đợc trong bất
kỳ một nhà máy chế biến dầu nào trên thế giới, vì quá trình này là một
trong các quá trình chính sản xuất xăng có trị số octan cao.Xăng thu đ-
ợc từ qúa trình này đợc dùng để phối trộn với các loại xăng khác để tạo
ra các mác xăng khác nhau. Khối lợng xăng thu từ quá trình chiếm tỷ lệ
rất lớn khoảng 70-80% so với tổng lợng xăng thu từ các quá trình chế
biến khác.
Lợng dầu mỏ đợc chế biến bằng cracking xúc tác chiếm tơng đối
lớn.Ví dụ vào năm 1965, lợng dầu mỏ thế giới chế biến đợc 1.500
tấn/ngày thì trong đó cracking xúc tác chiếm 800 tấn ( tơng ứng 53%).
Quá trình cracking xúc tác đợc tiến hành ở điều kiện công nghệ là :
Nhiệt độ : 470
0
C 550
0
C
Ap suất trong vùng lắng của lò phản ứng : 0,27 Mpa

xúc tác)
II.2. Cơ chế phản ứng cracking xúc tác.[3,84]
Hiện nay vẫn cha có sự nhất trí hoàn toàn trong việc giải thích bản
chất, cơ chế của các phản ứng cracking xúc tác nên còn nhiều ý kiến
trong việc giải thích cơ chế xúc tác trong quá trình cracking. Tuy vậy,
phổ biến nhất vẫn là cách giải thích các phản ứng theo cơ chế ion
cacboni. Cơ sở của lý thuyết này dựa vào các tâm hoạt tính là các ion
cacboni. Chúng đợc tạo ra khi các phân tử hydrocacbon của nguyên liệu
tác dụng với tâm hoạt tính acid của xúc tác loại Bronsted (H
+
) hay Lewis
(L).
Theo cơ chế này các phản ứng cracking xúc tác diễn ra theo ba giai
đoạn sau:
Giai đoạn 1 : Giai đoạn tạo ion cacboni.
Giai đoạn 2 : Các phản ứng của ion cacboni (giai đoạn biến đổi ion
cacboni tạo thành các sản phẩm trung gian ).
Giai đoạn 3 : Giai đoạn dừng phản ứng.
II.2.1.Giai đoạn tạo thành ion cacboni.
Ion cacboni tạo ra do sự tác dụng của olefin, hydrocacbon parafin,
hydrocacbon naphten , hydrocacbon thơm với tâm axít của xúc tác.
Từ olefin
4
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đức Thịnh Hoá Dầu 1- K45
Ion cacboni tạo ra do sự tác dụng của olefin với tâm axít Bronsted của
xúc tác.
Ion cacboni tạo thành do sự tác dụng của olefin với tâm axit Lewis của
xúc tác:
hoặc là
C

+
R
1
CH C R
2
+
(xt)
H
R
1
CH C R
2
H H
+
RH
+
R
+
H Al O Si
O
O
olefin
Al O Si
O
O
CH
3
CH
2
CH CH

CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
C CH
3
+
CH
3
CH
3
CH CH CH
3
+
+
H
+
R
1
CH
2
CH
2
R
2
(xt)

2
C
n
H
2n+2
+ H
+
C
n
H
2n+3
C
m
H
2m+1
+ C
n

m
H
2(n

m)+2
C
n
H
2n+2
+ L C
n
H

Sự chuyển dời ion cacboni xác định đợc bởi độ ổn định của các ion đó.
Theo nguyên tắc:
Độ ổn định ion cacboni theo bậc giảm dần nh sau :
C
3
+

bậc 3 > C
3
+
bậc 2 > > C
3
+
bậc 1
6
+
+
+
+
H
+
CH
2
CH
3
+
CH
2
CH
3

) tạo thành các ion
cacboni mới.
+
C
n
H
2n+1
+ C
m
H
2m
C
n
H
2n
+
+
C
m
H
2m+1
+
C
n
H
2n+1
+ C
m
H
2m+2

[B]
[C]



+

CH
3
CH CH
2
R
+
RCH
3
CH CH
2
+
C
C C
+
C
C C
+
C
CH C
+
+
C
C C

parafin có trọng lợng phân tử bé hơn. Phản ứng có thể biểu diễn bằng
phơng trình tổng quát sau :
C
n
H
2n+2
C
m
H
2m+2
+ C
q
H
2q
(q, m < n)
Nếu mạch parafin càng dài thì sự phân hủy xảy ra đồng thời ở một số
chỗ ở trong mạch chứ không phải xảy ra ở hai đầu mút của mạch nh
quá trình cracking nhiệt. Các hydrocacbon parafin có trọng lợng phân
tử thấp thì khả năng phân huỷ kém. Ví dụ :
Đối với butan C
4
H
10
tại nhiệt độ 500
0
C , v
0
=1 h
-1
chỉ có 1% bị phân

o
(60%)CH
4
C
3
H
6
+
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đức Thịnh Hoá Dầu 1- K45
Năng lợng hoạt hoá của phản ứng cracking parafin giảm dần theo
chiều dài mạch hydrocacbon parafin tăng. Ví dụ :
n-C
6
H
14
n-C
7
H
16
n-C
8
H
18
E (kcal/mol) 36 29 24
Vì vậy khi cracking, mạch hydrocacbon parafin càng dài , càng dễ bị
bẻ gẫy.Ví dụ khi cracking xúc tác các parafin ở nhiệt độ 550
0
C nh sau:
n-C
5

CCCCC 25
C
CCCC 32
C C
C
CCCC 10
C
Khi cracking n hexan ở nhiệt độ 550
0
C trên xúc tác axit ,sự phân bố
các sản phảm xảy ra nh sau :
H
2
CH
4
C
2
C
3
C
4
C
5
%V 9 12 19 49 8,5 1,6
9
R
RH R
1
+
+

C
2
H
5
sẽ khó tạo ra ( do cắt mạch ở
vị trí so với cacbon mang điện tích ).Vì thế trong sản phẩm u tiên tạo
ra C
3
hay C
4
nhiều hơn C
1
và C
2
so với quá trình cracking nhiệt.
III.2. Sự biến đổi các hydrocacbon olefin.[3,90]
Tính hấp phụ chọn lọc cao nhất của xúc tác là các hydrocacbon olefin
trong quá trình cracking xúc tác cho nên ở điều kiện cracking xúc tác
các hydrocacbon olefin chuyển hoá với tốc độ nhanh hơn hàng nghìn
đến hàng chục nghìn lần so với khi cracking nhiệt. Hydrocacbon olefin
có mặt trong hỗn hợp phản ứng là do phản ứng cracking parafin ,
naphten hay alkyl thơm. Hydrocacbon olefin là những hợp chất hoạt
động hơn, trong giai đoạn đầu tiên của quá trình, chúng tham gia phản
ứng tạo ion cacboni bởi vì quá trình hấp thụ một proton vào liên kết
đôi.Ion cacboni vừa tạo ra sẽ bị cracking theo quy tắc , khi đó tạo
thành một olefin nhẹ hơn và một ion cacboni bậc1, ion này có thể để
lại proton trên bề mặt của xúc tác hay có thể đồng phân hoá thành ion
cacboni bậc 2. Ví dụ :
RCH=CHCH
2

R
1
R
1
CH=CH
2
+ H
2
Các hợp chất olefin nhẹ C
2
ữ C
5
vừa đợc tạo thành ít tham gia vào
phản ứng cracking, chúng thờng tham gia vào phản ứng vận chuyển
hydro và phản ứng đa tụ, kết quả là dẫn đến tạo ra parafin hay cốc. Khi
10
+
+
+
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đức Thịnh Hoá Dầu 1- K45
cracking các olefin từ C
5
trở lên, ngoài phản ứng cắt mạch theo quy tắc
, ngời ta còn quan sát thấy phản ứng dime hoá. Ví dụ khi cracking
penten thì thấy có các phản ứng sau :
H
+
+ H
2
C=CHCH

=
C
3
=
+ C
7
=
C
7
=
C
3
=
+ C
4
=
Chính vì xảy ra các phản ứng trên mà trong sản phẩm có tỷ lệ C
3
/C
4
bằng 2. Phản ứng cracking penten là phản ứng lỡng phân tử, trong khi
đó phản ứng cracking hepten lại là phản ứng đơn phân tử, nghĩa là
không có sự cạnh tranh của phản ứng dime hóa.
Ngoài phản ứng cắt mạch, olefin còn tham gia phản ứng đồng phân
hóa. Tốc độ phản ứng đồng phân hoá tăng theo trọng lợng phân tử của
nó.
Các hydrocacbon olefin kết hợp với hydro khí có xúc tác tạo thành
parafin
Các olefin còn tham gia phản ứng trùng hợp tạo ra phân tử có trọng l-
ợng lớn hơn:

3
CH
2
CH CH
2
CH
3
CH
2
CH CH CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
+
CH
3
CH
2
CH CH
2
2 CH
3
(CH
2

CH
2
H
2
+ + +
3
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đức Thịnh Hoá Dầu 1- K45
III.3 Sự biến đổi các hydrocacbon naphten.[3,91].
Các hydrocacbon naphten tham gia phản ứng trong quá trình cracking
xúc tác với tốc độ lớn hơn 500 ữ 4000 lần so với khi cracking nhiệt.
Trong điều kiện cracking xúc tác naphten tham gia phản ứng khử
alkyl, khử hydro và phân bố lại hydro tạo hydrocacbon thơm, parafin và
hydro.

Phản ứng phân huỷ vòng naphten tạo thành izo- parafin :
Phản ứng đồng phân hoá vòng naphten :
Phản ứng chuyển vị các nhóm bên :

Đặc trng phân bố sản phẩm khi cracking naphten là tạo thành một l-
ợng lớn các hợp chất có nhánh và hydrocacbon thơm so với cracking
parafin.
Nhìn chung, sản phẩm cracking naphten có tính chất no hơn so với
khi cracking parafin.Trong sản phẩm, do phản ứng trên xúc tác mà
hydrocacbon có số nguyên tử lớn hơn 3 chiếm phần chủ yếu. Vì vậy khi
cracking xúc tác các hợp chất naphten sẽ cho nhiều sản phẩm lỏng
hơn,nghĩa là hiệu suất xăng sẽ cao hơn.Cho nên naphten là thành phần
lý tởng nhất trong nguyên liệu để cracking xúc tác.
III.4.Sự biến đổi của các hydrocacbon thơm.[3,93].
Các hydrocacbon thơm không có các gốc alkyl đính bên nói chung là
rất khó bị cracking ngay cả khi có mặt của xúc tác.

CH CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đức Thịnh Hoá Dầu 1- K45
Tốc độ và hớng chuyển hoá của các hydrocacbon thơm phụ thuộc
vào cấu trúc, vào trọng lợng phân tử của nó. Ví dụ : Khi cracking toluen
ở nhiệt độ 500
0
C, v
0
=2h
-1
thì chỉ có 4% toluen bị phân huỷ. Khi
cracking các hydrocacbon thơm có mạch alkyl dài đính bên, đặc biệt là
loại có cấu trúc mạch nhánh thì tốc độ phân huỷ làm đứt mạch bên lớn

5
CHCH
2
CH
3
19
CH
3
C
6
H
5
CHCH
3
17,5
CH
3
Khi cracking xúc tác propylbenzen , thì phản ứng xảy ra nh sau :
C
6
H
5
CH
2
CH
2
CH
3
C
6

Các hydrocabon thơm chứa nhiều gốc metyl dễ tham gia phản ứng
đồng phân hóa do sự chuyển vị các nhóm metyl theo vòng benzen.
13
CH
3
CH
3
t C, xúc tác
o
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
t C, xúc tác
o
para-xylen meta-xylen octo-xylen
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đức Thịnh Hoá Dầu 1- K45
Phản ứng khép vòng
Các hydrocacbon thơm có nhánh alkyl dài, có thể khép vòng tạo
hydrocacbon thơm đa vòng và cuối cùng là các hydrocacbon thơm đa
vòng tham gia phản ứng ngng tụ tạo cốc.
Các hydrocacbon thơm đa vòng ngng tụ cao tạo cốc dễ hấp phụ trên
bề mặt xúc tác.Vì vậy chúng kìm hãm ảnh hởng đến quá trình cracking
các loại hydrocacbon loại khác.
IV. Động học của qúa trình cracking xúc tác.[1,115]
Cracking xúc tác là một ví dụ điển hình về xúc tác dị thể, quá trình

2
CH
3
H
2
5
+
2
H
2
H
2
2
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đức Thịnh Hoá Dầu 1- K45
thuộc vào bản chất của nguyên liệu và vào chế độ công nghệ của qúa
trình.
Các nghiên cứu đã cho thấy rằng, quá trình cracking trong lớp xúc tác
giả sôi, xúc tác dạng bột ở nhiệt độ từ 480
0
C đến 530
0
C thì phản ứng
xảy ra ở vùng động học.Cracking trên xúc tác hạt cầu thì phản ứng xảy
ra ở vùng khuyếch tán trong.
Nếu quá trình cracking xúc tác nguyên liệu là gasoil nhẹ trên xúc tác
dạng cầu khi kích thớc hạt xúc tác từ 3 đến 5 mm và nhiệt độ là 450
0
C-
550
0

3
.h
V.Các yếu tố ảnh hởng đến phản ứng cracking xúc tác.[2,115]
Có rất nhiều yếu tố ảnh hởng đến phản ứng cracking xúc tác, dới đây
ta chỉ nêu nên vài yếu tố điển hình.
Nguyên liệu : Tốt nhất là phân đoạn kerosen sola gasoil nặng
thu đợc từ chng cất trực tiếp ( nhiệt độ của phân đoạn 260
0
C 350
0
C,
d = 0,830 ữ0,920).
Nhiệt độ : Quá trình cracking xúc tác tiến hành ở khoảng nhiệt
độ từ 450
0
C 520
0
C là thích hợp nhất cho quá trình tạo xăng.Khi qúa
trình tiến hành ở nhiệt độ tăng lên thì độ chuyển hoá của nguyên liệu
15
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đức Thịnh Hoá Dầu 1- K45
cũng tăng lên làm cho hiệu suất các sản phẩm cracking xúc tác đều tăng
lên. Nhng nhiệt độ chỉ tăng đến giới hạn cho phép nếu tăng qúa cao
( cao hơn 550
0
C ) thì hiệu suất xăng lại giảm xuống, còn hiệu suất cốc
và khí lại tăng mạnh nguyên nhân là do khi nhiệt độ tăng lên cao quá
giới hạn cho phép thì nguyên liệu bị cracking ở điều kiện cứng hơn và
phản ứng xảy ra sâu hơn và xăng đợc tạo ra trong trờng hợp này lại tiếp
tục bị phân hủy làm cho hiệu suất xăng giảm xuống và hiệu suất khí và

tác cũng nh tránh nhiễm độc xúc tác, nguyên liệu cần phải đợc tinh chế
sơ bộ trớc khi đa vào chế biến.
Ta có thể dùng các phân đoạn sau làm nguyên liệu cho cracking xúc
tác:
Phân đoạn kerosen xola của quá trình chng cất trực tiếp
Phân đoạn xôla có nhiệt độ sôi 300
0
C 550
0
C của quá trình ch-
ng cất chân không mazút.
Phân đoạn gasoil của quá trình chế biến thứ cấp khác.
Phân đoạn gasoil nặng có nhiệt độ sôi 300
0
C 550
0
C
II.Đặc tính chi tiết dầu Bạch Hổ.[5,101]
Các đặc tính Dầu Bạch Hổ
Dầu thô
Tỷ trọng.
0
API 38,6
Lu huỳnh,%tl 0,03 - 0,05
Điểm đông đặc,
0
C 33
Độ nhớt, ở 40
0
C, cSt 9,72

Naphten,%tl 18,4
Thơm,%tl 6,4
N-parafin,%tl 42,0
Naphta nặng (C
5
-149
0
C)
Hiệu suất trên dầu thô, %tl 10,1
Tỷ trọng ở 15
0
C, Kg/l 0,7285
Lu huỳnh, %tl 0,001
Mercaptan,%tl 0,0002
Parafin,%tl 60,5
Naphten,%tl 31,3
Thơm,%tl 8,2
N-parafin,%tl 34,9
Kerosen (149 -232
0
C)
Hiệu suất so với dầu thô, %kh.l 14,35
Tỷ trọng ở 15
0
C,kg/l 0,7785
Lu huỳnh, %kh.l 0,001
Độ axít, mg KOH/g 0,041
Chiều cao ngọn lửa không khói,mm 35
Thơm,%kh.l 13,0
Gasoil (232 -432

tốc độ phản ứng lên rất nhiều. Ví dụ khi có mặt xúc tác ở 400
0
C đến
500
0
C các olefin chuyển hoá nhanh hơn 1.000 đến 10.000 lần so với
cracking nhiệt.Dùng xúc tác cho phép quá trình tiến hành ở điều kiện
mềm hơn và khi có mặt của xúc tác thì làm tăng tốc độ phản ứng sẽ đẩy
nhanh phản ứng đến trạng thái cân bằng làm tăng hiệu quả của quá
trình. Ngoài ra, xúc tác còn có tính chọn lọc , nó có khả năng làm tăng
hay chậm không đều các loại phản ứng, có nghĩa là hớng phản ứng
theo chiều có lợi.
III.2.Những yêu cầu cần thiết đối với xúc tác cracking
III.2.1. Hoạt tính xúc tác phải cao
Trong phơng pháp cracking xúc tác, mức độ chuyển hoá của nguyên
liệu phụ thuộc vào độ hoạt tính của xúc tác. Sự có mặt của xúc tác sẽ
làm giảm năng lợng cần thiết cho phản ứng và thời gian phản ứng.
Nghiên cứu về chất xúc tác đợc dùng trong công nghiệp dầu mỏ ngời ta
nhận thấy rằng, độ hoạt tính của xúc tác phụ thuộc vào hoạt tính, diện
tích bề mặt và độ lớn của chất xúc tác. Vì vậy việc lựa chọn chất xúc tác
trong quá trình cracking xúc tác là rất quan trọng
Hoạt tính của xúc tác càng cao sẽ cho hiệu suất xăng càng lớn.Khi sử
dụng xúc tác có hoạt tính cao thì thể tích vùng phản ứng yêu cầu không
cần lớn lắm vẫn có thể đảm bảo năng suất yêu cầu. Hoạt tính của xúc
tác là yêu cầu quan trọng nhất đối với xúc tác trong quá trình cracking
III.2.2. Độ chọn lọc của xúc tác phải cao.[1,121]
Khả năng của xúc tác làm tăng tốc độ các phản ứng có lợi, đồng thời
làm giảm tốc độ các phản ứng không mong muốn đợc gọi là độ chọn
lọc của xúc tác. Trong qúa trình cracking, độ chọn lọc của xúc tác quyết
định khả năng tạo các sản phẩm có giá trị của nó. Xúc tác có độ chọn

hoạt tính xúc tác.
Xúc tác phải có khả năng chống có hiệu quả tác dụng gây ngộ độc của
những hợp chất của nitơ, lu huỳnh (NH
3
, H
2
S) ,các kim loại nặng để kéo
dài thời gian làm việc của xúc tác.
III.2.5. Xúc tác phải có khả năng tái sinh, phải dễ sản xuất và
rẻ tiền.[3,73]
Xúc tác có khả năng tái sinh tốt thì sẽ nâng cao đợc hiệu quả và năng
suất của quá trình, lợng tiêu hao xúc tác cũng giảm xuống.
Xúc tác bị mất hoạt tính trong quá trình phản ứng do nguyên nhân
chính là cốc tạo ra bám trên bề mặt hoạt động của xúc tác.Vì thế để tái
sinh xúc tác , ngời ta cần phải tiến hành đốt cốc bằng không khí nóng
trong lò tái sinh.
20
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đức Thịnh Hoá Dầu 1- K45
Cùng với việc cải tiến và hoàn thiện về dây truyền công nghệ của
cracking xúc tác, ngời ta không ngừng nâng cao chất lợng xúc tác để
tăng hiệu suất chế biến của quá trình.Từ chỗ chỉ dùng xúc tác axít Al Si
ở dạng vô định hình, ngời ta đã nghiên cứu thành công và đa vào ứng
dụng loại xúc tác ở dạng kết tinh zeolit. Thành tựu này có thể nói là
cuộc cách mạng trong cracking xúc tác. Loại xúc tác này cho hiệu suất
xăng và diezel cao, làm giảm đợc tỷ lệ cốc và khí. Trong năm 1969 có
gần 90% các phân xởng cracking xúc tác ở Mỹ và Canada đã sử dụng
xúc tác loại Zeolit X,Y, chúng rất bền vững trong quá trình tái sinh và
có độ hoạt tính cao.
III.3.Các loại xúc tác dùng trong quá trình cracking. [2,106]
III.3.1. Xúc tác triclorua nhôm AlCl

tâm hoạt tính nằm trên bề mặt xúc tác, đợc chia làm hai loại : tâm
Lewis và tâm Bronsted.Tâm Lewis là những tâm thiếu hụt electron của
nhôm. Nhôm luôn có xu hớng nhận thêm cặp điện tử để lấp đầy quỹ
đạo p trống.Còn tâm axít Bronsted là những tâm khi tham gia phản ứng
có khả năng cho proton hoạt động.
III.3.3. Xúc tác zeolit và xúc tác chứa zeolit.[1,116].
Zeolit là hợp chất của alumino silic, là chất tinh thể có cấu trúc đặc
biệt. Cấu trúc của chúng đợc đặc trng bởi các mạng lỗ rỗng, rãnh, rất
nhỏ thông với nhau. Thành phần hoá học của zeolit nh sau :
M
2/n
.Al
2
O
3
x.SiO
2
.yH
2
O
21
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đức Thịnh Hoá Dầu 1- K45
Trong đó: n là hoá trị của cation kim loại M.
Về cấu tạo, zeolit đợc tạo thành từ các đơn vị cấu trúc cơ bản gọi là
đơn vị cấu trúc sodalit. Nếu các đơn vị này nối với nhau theo các mặt 4
cạnh ta có zeolit loại A còn nếu nối với nhau theo mặt 6 cạnh thì ta có
zeolit loại X hay Y.Khi chế tạo xúc tác cracking , hàm lợng Na cần phải
giảm tới cực tiểu, bởi vì sự có mặt của Na ở nhiệt độ cao và có mặt hơi
nớc sẽ làm giảm đi đáng kể hoạt tính cũng nh độ chọn lọc của xúc tác
cracking. Khi thay thế Na bằng các cation kim loại hoá trị lớn hơn hay

2
O
3
thấp
và 2/3 so với chất xúc tác có tỷ lệ % Al
2
O
3
cao.Đồng thời hiệu suất về
xăng sẽ tăng thêm 2,5% thể tích so với chất xúc tác vô định hình có tỷ
lệ %Al
2
O
3
cao khi độ chuyển hoá là 68 -70% và 10% so với chất xúc
22
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đức Thịnh Hoá Dầu 1- K45
tác vô định hình có tỷ lệ % Al
2
O
3
thấp khi độ chuyển hoá là 72%. Ngoài
ra khi sử dụng chất xúc tác zeolit ta thu đợc hiệu suất dầu diezel nhẹ
nhiều hơn và dầu diezel nặng ít hơn so với xúc tác vô định hình.
Các đặc tính
Xúc tác vô định
hình
Xúc tác Zeolit
Loại có
hàm l-

0,6
31
0,07
0,4
36
0,08
0,4
15
0,08
0,3
Tính chất lý học
Diện tích bề mặt
(m
2
/g)
Thể tích riêng
(cm
3
/g)
Tỷ trọng (g/cm
3
)
580
0,77
0,43
415
0,88
0,39
335
0,6

Sự tích tụ các kim lọai nặng dới dạng các oxyt làm thay đổi
chức năng của xúc tác.
Sự tác động của nhiệt độ cao và hơi nớc
Các hợp chất khí khi tác dụng tới xúc tác có thể chia thành ba nhóm:
Nhóm không tác dụng với xúc tác ở nhiệt độ thấp hơn
620
0
C nh (CO, CO
2
, NH
3
).
Nhóm làm giảm hoạt tính của xúc tác nhng không làm
giảm độ chọn lọc nh hơi nớc.
Nhóm làm giảm độ chọn lọc của xúc tác nh H
2
S ở
nhiệt độ lớn hơn 425
0
C, NH
3
, SO
2
, SO
3
ở nhiệt độ lớn hơn 620
0
C.
Độ hoạt tính của xúc tác có thể đợc duy trì nếu ta thêm hơi nớc vào
nguyên liệu, hay việc xử lý trớc và sau khi tái sinh xúc tác.Thêm hơi nớc

IV.Sản phẩm thu đợc từ qúa trình cracking xúc tác.[2,102]
Hiệu suất và đặc tính của các sản phẩm trong cracking xúc tác phụ
thuộc vào bản chất nguyên liệu, chất lợng xúc tác và chế độ công nghệ.
Sản phẩm chính của quá trình là xăng, ngoài ra còn thu thêm một số
sản phẩm phụ nh khí, gasoil nặng, gasoil nhẹ.
IV.1. Sản phẩm khí cracking xúc tác.[3,66]
Hiệu suất khí cracking xúc tác chiếm khoảng 10 - 25% lợng nguyên
liệu đem cracking.Nó có thể giao động phụ thuộc vào bản chất của
nguyên liệu đem cracking. Hiệu suất này nhiều hay ít phụ thuộc vào
điều kiện cracking.Nếu cracking xúc tác ở điều kiện cứng ( nhiệt độ cao,
tốc độ nạp liệu nhỏ, bội số tuần hoàn lớn) thì hiệu suất khí sẽ lớn,còn
nếu cracking ở điều kiện mềm thì hiệu suất khí sẽ ít.
25