Thiết kế phân xưởng cracking xúc tác năng suất 3 000 000 tấn năm

20 272 0
Thiết kế phân xưởng cracking xúc tác năng suất 3 000 000 tấn năm

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- LI M U Trờn th gii, ti bt k mt quc gia no xng du c coi l hng hoỏ c bit quan trng, l mỏu huyt ca nn kinh t quc dõn v quc phũng Ngy bi cnh Vit Nam ang khụng ngng phỏt i mi v lờn ng cụng nghip hoỏ v hin i hoỏ t nc, vi cỏc mỏy múc , thit b v cụng ngh mi Vai trũ ca xng du ngy cng c quan tõm c bit hn ỏp ng kp thi lng xng tiờu th ngy cng ln ,ngi ta ó a phng phỏp cracking xỳc tỏc vo cụng nghip ch bin du m,vỡ quỏ trỡnh chng ct khớ quyn, chng ct chõn khụng hay cracking nhit, lng xng thu c khụng ỏp ng kp thi c nhu cu ca th trng tho nhu cu nhiờn liu ngy mt tng Nghnh cụng nghip ch bin du m ó sc ci tin, hon thin quy trỡnh cụng ngh , ng thi ỏp dng nhng phng phỏp ch bin sõu dõy chuyn sn xut nhm chuyn hoỏ du thụ ti mc ti u thnh nhiờn liu v nhng sn phm quan trng khỏc Mt nhng phng phỏp hin i c ỏp dng rng rói cỏc nh mỏy ch bin du hin trờn th gii l quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc Vi bn ỏn tt nghip thit k phõn xng cracking xỳc tỏc nng sut 3.000.000 tn nm m em c giao Em hy vng rng mỡnh s b xung thờm c kin thc gúp phn nh vo cụng cuc i mi t nc Em xin chõn thnh cm n TS Lờ Vn Hiu ó tn tỡnh giỳp em thi gian qua em cú th hon thnh c bn ỏn ny ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- CHNG I TNG QUAN Lí THUYT I.Gii thiu chung v quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc I.1.S lc v lch s phỏt trin ca qỳa trỡnh cracking xỳc tỏc[1,106] Qỳa trỡnh cracking xỳc tỏc ó c nghiờn cu t cui th k XIX, nhng mói n nm 1923, mt k s ngi Phỏp tờn l Houdry mi ngh a qỳa trỡnh vo ỏp dng cụng nghip n nm 1936, nh mỏy cracking xỳc tỏc u tiờn c xõy dng M, ca cụng ty Houdry Process corporation Ban u cũn tn ti nhiu nhc im nh l hot ng giỏn on v rt phc cho hnh, nht l chuyn giao gia hai chu k phn ng v tỏi sinh xỳc tỏc cựng mt thit b.Cho n nay, sau hn 60 nm phỏt trin, quỏ trỡnh ny ngy cng c ci tin v hon thin, nhm mc ớch nhn nhiu xng hn vi cht lng xng ngy cng cao t nguyờn liu cú cht lng ngy cng kộm hn (t nhng phn cn nng hn) Quỏ trỡnh cracking ó c nghiờn cu t lõu nhng giai on u ch l cỏc quỏ trỡnh bin i di tỏc dng n thun ca nhit v ỏp sut (quỏ trỡnh cracking nhit) vi hiu sut v cht lng thp,tin hnh iu kin khc nghit,ti nhit cao v ỏp sut cao nhiờn nú cng cú nhng u im l cú th ch bin cỏc phn cn rt nng ca du m m cracking xỳc tỏc khụng thc hin c nõng cao hiu sut,cht lng,cho phộp tin hnh quỏ trỡnh nhng iu kin mm mi hn (nhit thp hn, ỏp sut thp hn) ngi ta ó a vo quỏ trỡnh nhng cht m cú kh nng lm gim nng lng hot hoỏ,tng tc phn ng, tng tớnh cht chn lc( hng phn ng theo hng cn thit) v nú khụng b bin i quỏ trỡnh phn ng ú l cht xỳc tỏc v quỏ trỡnh c gi l quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc.Cho n nay,quỏ trỡnh ny ó ngy cng c ci tin, hon thin v mi mt ( cụng ngh, xỳc tỏc, thit b ) cho phự hp hn ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- I.2 Mc ớch ca quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc.[1,106] Mc ớch ca quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc l nhn cỏc cu t cú tr s octan cao cho xng ụtụ hay xng mỏy bay t nguyờn liu l phn ct nng hn, ch yu l phn ct nng hn t cỏc quỏ trỡnh chng ct trc tip AD (Atmotpheric Distillation) v VD (Vacuum Distillation) ca du thụ ng thi ngoi mc ớch nhn xng ngi ta cũn nhn c c nguyờn liu cú cht lng cao cho cụng ngh tng hp hoỏ du v hoỏ hc Ngoi cũn thu thờm mt s sn phm ph khỏc nh gasoil nh , gasoil nng, khớ ch yu l cỏc phn t cú nhỏnh ú l cỏc cu t quý cho tng hp hoỏ du I.3.Vai trũ ca quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc so vi cỏc quỏ trỡnh lc du khỏc v cỏc iu kin cụng ngh ca quỏ trỡnh.[1,107] Quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc l quỏ trỡnh khụng th thiu c bt k mt nh mỏy ch bin du no trờn th gii, vỡ quỏ trỡnh ny l mt cỏc quỏ trỡnh chớnh sn xut xng cú tr s octan cao.Xng thu c t qỳa trỡnh ny c dựng phi trn vi cỏc loi xng khỏc to cỏc mỏc xng khỏc Khi lng xng thu t quỏ trỡnh chim t l rt ln khong 7080% so vi tng lng xng thu t cỏc quỏ trỡnh ch bin khỏc Lng du m c ch bin bng cracking xỳc tỏc chim tng i ln.Vớ d vo nm 1965, lng du m th gii ch bin c 1.500 tn/ngy thỡ ú cracking xỳc tỏc chim 800 tn ( tng ng 53%) Quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc c tin hnh iu kin cụng ngh l : : 4700C 5500C Nhit Ap sut vựng lng ca lũ phn ng : 0,27 Mpa : 120 m3/m3 h Tc khụng gian th tớch (tựy thuc vo dõy truyn cụng ngh) : 9/1 T l xỳc tỏc/nguyờn liu Bi s tun hon nguyờn liu : Cú th cn hoc khụng tu thuc mc bin i: ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- Nu mc bin i thp hn 60% lng tun hon cú th ti a l 30% Khi mc chuyn hoỏ cao trờn 70% thỡ phi gim lng tun hon thm khụng cn tun hon Xỳc tỏc cho quỏ trỡnh cracking thng dựng l xỳc tỏc zeolit mang tớnh axớt Sn phm ca quỏ trỡnh l mt hn hp phc ca hydrocacbon cỏc loi khỏc , ch yu l hydrocacbon cú s cacbon t tr lờn, vi cu trỳc nhỏnh II.Bn cht hoỏ hc ca quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc v c ch ca phn ng II.1.Bn cht hoỏ hc ca quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc [2,97] Cracking l quỏ trỡnh b gy mch cacbon cacbon (ca hydrocacbon) ca nhng phõn t cú kớch thc ln ( cú trng lng phõn t ln) thnh nhng phõn t cú kớch thc nh hn( cú trng lng phõn t nh hn ).Trong cụng ngh du m, quỏ trỡnh ny c ng dng bin i cỏc phõn on nng thnh cỏc sn phm nh, tng ng vi khong sụi ca cỏc sn phm trng nh xng, kerosen, diezen.Quỏ trỡnh ny cú th thc hin di tỏc dng ca nhit (cracking nhit) v xỳc tỏc( cracking xỳc tỏc) II.2 C ch phn ng cracking xỳc tỏc.[3,84] Hin cha cú s nht trớ hon ton vic gii thớch bn cht, c ch ca cỏc phn ng cracking xỳc tỏc nờn cũn nhiu ý kin vic gii thớch c ch xỳc tỏc quỏ trỡnh cracking Tuy vy, ph bin nht l cỏch gii thớch cỏc phn ng theo c ch ion cacboni C s ca lý thuyt ny da vo cỏc tõm hot tớnh l cỏc ion cacboni Chỳng c to cỏc phõn t hydrocacbon ca nguyờn liu tỏc dng vi tõm hot tớnh acid ca xỳc tỏc loi Bronsted (H+) hay Lewis (L) Theo c ch ny cỏc phn ng cracking xỳc tỏc din theo ba giai on sau: Giai on : Giai on to ion cacboni ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- Giai on : Cỏc phn ng ca ion cacboni (giai on bin i ion cacboni to thnh cỏc sn phm trung gian ) Giai on : Giai on dng phn ng II.2.1.Giai on to thnh ion cacboni Ion cacboni to s tỏc dng ca olefin, hydrocacbon parafin, hydrocacbon naphten , hydrocacbon thm vi tõm axớt ca xỳc tỏc T olefin Ion cacboni to s tỏc dng ca olefin vi tõm axớt Bronsted ca xỳc tỏc + R1 CH C R2 + H + (xt) R1 CH C R2 H H + (xt) H Ion cacboni to thnh s tỏc dng ca olefin vi tõm axit Lewis ca xỳc tỏc: O RH + olefin O + Al O Si R O H Al O Si O hoc l + CnH2n + H+ CnH2n+1 Trong nguyờn liu ban u thng khụng cú hydrocacbon olefin, nhng olefin cú th to s phõn hu cỏc hydrocacbon parafin cú phõn t lng ln Cỏc olefin to thnh ú lp tc tỏc dng vi tõm axit ri to ion cacboni Ion cacboni to thnh cỏc phn ng tuõn theo quy tc nht nh Nh olefin tỏc dng vi H+(xt) thỡ xỏc sut to alkyl bc hai ln hn alkyl bc mt + CH3 CH2 CH CH2 dễtạo thành CH3 CH2 CH CH2 + H + (xt) + CH3 CH2 CH2 CH2 ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- Khi olefin cú liờn kt ụi cacbon bc thỡ ion cacboni bc d to thnh hn cacbon bc hai + CH3 CH3 CH C CH3 CH3 CH2 C CH3 CH3 dễtạo thành + H + (xt) + CH3 CH CH CH3 CH3 T hydrocacbon parafin: Ion cacboni cú th c to thnh s tỏc dng ca parafin vi tõm axớt Bronsted ca xỳc tỏc: + + axit Ion parafin R1cacboni CH2 cng CH2 cúR2th+c H + to R1dng CH2caCH R2 +vi H2tõm XT (xt)ra s tỏc Lewis: O RH + O + R + Al O Si H Al O Si O O hoc l: + H C n 2n+1 + H2 CnH2n+2 + H+ + CnH 2n+3 C + mH2m+1 CnH2n+2 + L + CnmH2(nm)+2 CnH2n+1+ + LH T hydrocacbon naphten: Khi hydrocacbon naphten tỏc dng vi tõm axit ca xỳc tỏc hay cỏc ion cacboni khỏc s to cỏc ion cacboni mi tng t nh quỏ trỡnh xy vi parafin T hydrocacbon thm ngi ta quan sỏt thy s kt hp trc tip ca H+ vo nhõn thm: CH2 CH3 + H+ + CH2 CH3 H ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- Cỏc hydrocacbon thm cú mch bờn di thỡ s to thnh ion cacboni cng ging nh trng hp parafin Thi gian sng ca cỏc ion cacboni c to dao ng t phn triu giõy n hng phỳt Cỏc ion cacboni ny to nm lp cỏc phn t hp ph, chỳng l nhng hp cht trung gian rt hot ng i vi nhiu phn ng xy cracking II.2.2 Giai on bin i ion cacboni.[3,86] Giai on bin i ion cacboni to thnh sn phm trung gian Ion cacboni cú th bin i theo cỏc phn ng sau: Phn ng ng phõn hoỏ: chuyn ri ion hydro(H+) ,nhúm metyl (CH3) to cu trỳc nhỏnh + + R CH2 CH CH3 + R CH CH2 R C CH2 CH3 CH3 C C+ C C R R C C C C+ S chuyn di ion cacboni xỏc nh c bi n nh ca cỏc ion ú Theo nguyờn tc: n nh ion cacboni theo bc gim dn nh sau : C3+ bc > C3+ bc > > C3+ bc bn ca ion cacboni s quyt nh mc tham gia cỏc phn ng tip theo ca chỳng Vỡ cỏc ion cacboni bc cú bn cao nht nờn s cho phộp nhn hiu sut cao cỏc hp cht iso- parafin ng thi cỏc ion cacboni nhanh chúng li tỏc dng vi cỏc phõn t trung ho olefin ( CmH2m ) hay parafin (CmH2m +2) to thnh cỏc ion cacboni mi + CnH2n+1 + CmH2m CnH2n + CnH2n+1 + CmH2m+2 + + CmH2m+1 CnH2n+2 + + CmH2m+1 Phn ng cracking : cỏc ion cacboni cú s nguyờn t cacbon ln xy s phõn hu v t mch v trớ so vi nguyờn t cacbon tớch in Sn ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- phm phõn hu l mt phõn t hydrocacbon trung ho v ion cacboni mi cú s nguyờn t cacbon nh hn [A] [B] + R C C C C C C C [C] C Vi ba v trớ ( [A] ,[B],[C] ) trờn thỡ xỏc sut t mch v trớ [A] ln hn v trớ [B] v cui cựng l v trớ [C] Vi ion cacboni mch thng: + + CH3 CH CH2 R CH3 CH CH2 + R i vi ion cacboni l ng ng ca benzen, vớ d nh : + C C C Nu ỏp dng quy tc v trớ bỡnh thng thỡ v trớ ú rt bn vng Ngi ta cho rng proton c kt hp vi mt nhng liờn kt CC nhõn thm to thnh nhng hp cht trung gian, sau ú mi phõn hu theo quy tc nờu trờn Khi phõn hu, in tớch ion cacboni s dch chuyn theo s sau: H + C C C C C + C C + + CH C C Nh vy hydrocacbon thm hiu ng tớch in nhõn thm l nguyờn nhõn quan trng hn so vi nguyờn nhõn l s bin i ion cacboni bc hai thnh bc ba Cỏc ion cacboni l ng ng ca benzen, mch bờn cng di thỡ tc t mch xy cng ln v cng d Ion cacboni izo-butyl benzen cú tc t mch ln hn 10 ln so vi izo-propyl benzen ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- Cỏc nhúm metyl, etyl khú b t nhõn hydrocacbon thm (vỡ nng + + lng liờn kt ln) v ú khú to c CH3 v C2H5 iu ny gii thớch c ti xng cracking xỳc tỏc hm lng hydrocacbon thm cú mch bờn ngn rt ln v gii thớch c ti khớ ca quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc cú hm lng ln cỏc hydrocacbon cú cu trỳc nhỏnh II.2.3 Giai on dng phn ng.[3,87] Giai on ny xy cỏc ion cacboni kt hp vi nhau, hoc chỳng nhng hay nhn nguyờn t hydro ca xỳc tỏc to thnh cỏc phõn t trung ho III.S bin i hoỏ hc cỏc hydrocacbon quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc III.1 S bin i cỏc hydrocacbon parafin.[3,89] Ging nh quỏ trỡnh cracking nhit, quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc cỏc hydrocacbon parafin cng b phõn hu to thnh phõn t olefin v parafin cú trng lng phõn t hn Phn ng cú th biu din bng phng trỡnh tng quỏt sau : CnH2n+2 CmH2m+2 + CqH2q (q, m < n) Nu mch parafin cng di thỡ s phõn hy xy ng thi mt s ch mch ch khụng phi xy hai u mỳt ca mch nh quỏ trỡnh cracking nhit Cỏc hydrocacbon parafin cú trng lng phõn t thp thỡ kh nng phõn hu kộm Vớ d : i vi butan C4H10 ti nhit 5000C , v0 =1 h-1 ch cú 1% b phõn hu vy tc phõn hu ca nú ln hn ln so vi phõn hu ch n thun di tỏc dng ca nhit Ngoi chỳng cũn b kh hydro nhng mc nh o C4H10 t C, xúc tá c CH4 + C3H6 (60%) C2H6 + C2H4 (30%) C4H6 + H2 (10%) ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- Nng lng hot hoỏ ca phn ng cracking parafin gim dn theo chiu di mch hydrocacbon parafin tng Vớ d : n-C6H14 n-C7H16 n-C8H18 36 29 24 E (kcal/mol) Vỡ vy cracking, mch hydrocacbon parafin cng di , cng d b b gy.Vớ d cracking xỳc tỏc cỏc parafin nhit 5500C nh sau: n-C5H12 % cracking n-C7H16 n-C12H26 18 n-C12H26 42 S phõn nhỏnh v s lng nhỏnh ca parafin cú vai trũ rt quan trng qỳa trỡnh cracking Nú liờn quan n kh nng to ion cacboni v ú s quyt nh n tc to thnh sn phm iu ny c chng minh t cỏc s liu % chuyn hoỏ parafin C6 cracking trờn xỳc tỏc alumilosilicat di õy : C6 % chuyn hoỏ CCCCCC 14 CCCCC 25 C CCCCC 25 C CCCC 32 C C C CCCC 10 C Khi cracking n hexan nhit 5500C trờn xỳc tỏc axit ,s phõn b cỏc sn phm xy nh sau : 10 ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- H2 CH4 C2 C3 C4 C5 12 19 49 8,5 1,6 %V S phõn b ny khụng i xng qua C3 S cú mt mt lng ln H2 v metan cho thy rng, cựng mt lỳc xy nhiu phn ng, cú th c phn ng cracking nhit cựng cỏc phn ng ca ion cacboni nh ó nờu trờn Phn ng chớnh to sn phm s ph thuc vo tng quan gia phn ng cracking theo quy tc v phn ng chuyn hydro ca ion cacboni + +RH RH + + R1 R + +ca olefin Do cracking xỳc tỏc m lm gim kớchRthc ion cacboni +R Cỏc ion cú kớch thc nh nh +CH3 hay +C2H5 s khú to ( ct mch v trớ so vi cacbon mang in tớch ).Vỡ th sn phm u tiờn to C3 hay C4 nhiu hn C1 v C2 so vi quỏ trỡnh cracking nhit III.2 S bin i cỏc hydrocacbon olefin.[3,90] Tớnh hp ph chn lc cao nht ca xỳc tỏc l cỏc hydrocacbon olefin quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc cho nờn iu kin cracking xỳc tỏc cỏc hydrocacbon olefin chuyn hoỏ vi tc nhanh hn hng nghỡn n hng chc nghỡn ln so vi cracking nhit Hydrocacbon olefin cú mt hn hp phn ng l phn ng cracking parafin , naphten hay alkyl thm Hydrocacbon olefin l nhng hp cht hot ng hn, giai on u tiờn ca quỏ trỡnh, chỳng tham gia phn ng to ion cacboni bi vỡ quỏ trỡnh hp th mt proton vo liờn kt ụi.Ion cacboni va to s b cracking theo quy tc, ú to thnh mt olefin nh hn v mt ion cacboni bc1, ion ny cú th li proton trờn b mt ca xỳc tỏc hay cú th ng phõn hoỏ thnh ion cacboni bc Vớ d : RCH=CHCH2CH2R1 + H+ + + + 11 ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- RCH2CHCH2CH2R1 CH2CH=CH2 + CH2 CH2R1 CH3CH2R1 R1CH=CH2 + H2 Cỏc hp cht olefin nh C2 C5 va c to thnh ớt tham gia vo phn ng cracking, chỳng thng tham gia vo phn ng chuyn hydro v phn ng a t, kt qu l dn n to parafin hay cc Khi cracking cỏc olefin t C5 tr lờn, ngoi phn ng ct mch theo quy tc , ngi ta cũn quan sỏt thy phn ng dime hoỏ Vớ d cracking penten thỡ thy cú cỏc phn ng sau : H+ + H2C=CHCH2 CH2CH2 CH3CH+CH2CH2CH3 CH3CH=CH2 + 2C5 C10 C7 C3 + C4 CH2CH3 + C3 + C7 Chớnh vỡ xy cỏc phn ng trờn m sn phm cú t l C3/C4 bng Phn ng cracking penten l phn ng lng phõn t, ú phn ng cracking hepten li l phn ng n phõn t, ngha l khụng cú s cnh tranh ca phn ng dime húa Ngoi phn ng ct mch, olefin cũn tham gia phn ng ng phõn húa Tc phn ng ng phõn hoỏ tng theo trng lng phõn t ca nú CH3 C CH2 CH2 CH CH2 CH3 CH3 Cỏc hydrocacbon olefin kt hp vi hydro khớ cú xỳc tỏc to thnh parafin CH3 CH CH CH3 + R CH R to CHra CH3 t cú trng lng CH phõn Cỏc olefin cũn tham gia 2phn H ng trựng hp ln hn: CH2 CH2 + CH2 CH2 2CH3 CH2 CH CH2 12 CH2 CH CH2 CH3 CH2 CH CH CH2 CH3(CH2)5 CH CH2 ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- Cỏc olefin quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc cũn tham gia phn ng ngng t, úng vũng to hydrocacbon thm a vũng v vũng thm a t l cc CH2 CH2 + CH2 CH2 + CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH3 H2 H2 + 3H2 H2 III.3 S bin i cỏc hydrocacbon naphten.[3,91] Cỏc hydrocacbon naphten tham gia phn ng quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc vi tc ln hn 500 4000 ln so vi cracking nhit Trong iu kin cracking xỳc tỏc naphten tham gia phn ng kh alkyl, kh hydro v phõn b li hydro to hydrocacbon thm, parafin v hydro CH2 CH2 CH3 + 3H2 + C3H8 + 2H2 Phn ng phõn hu vũng naphten to thnh izo- parafin : CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH3 CH3 Phn ng ng phõn hoỏ vũng naphten : CH3 Phn ng chuyn v cỏc nhúm bờn : CH2 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 c trng phõn b sn phm cracking naphten l to thnh mt lng ln cỏc hp cht cú nhỏnh v hydrocacbon thm so vi cracking parafin 13 ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- Nhỡn chung, sn phm cracking naphten cú tớnh cht no hn so vi cracking parafin.Trong sn phm, phn ng trờn xỳc tỏc m hydrocacbon cú s nguyờn t ln hn chim phn ch yu Vỡ vy cracking xỳc tỏc cỏc hp cht naphten s cho nhiu sn phm lng hn,ngha l hiu sut xng s cao hn.Cho nờn naphten l thnh phn lý tng nht nguyờn liu cracking xỳc tỏc III.4.S bin i ca cỏc hydrocacbon thm.[3,93] Cỏc hydrocacbon thm khụng cú cỏc gc alkyl ớnh bờn núi chung l rt khú b cracking c cú mt ca xỳc tỏc Tc v hng chuyn hoỏ ca cỏc hydrocacbon thm ph thuc vo cu trỳc, vo trng lng phõn t ca nú Vớ d : Khi cracking toluen nhit 5000C, v0 =2h-1 thỡ ch cú 4% toluen b phõn hu Khi cracking cỏc hydrocacbon thm cú mch alkyl di ớnh bờn, c bit l loi cú cu trỳc mch nhỏnh thỡ tc phõn hu lm t mch bờn ln hn nhiu so vi cracking iu kin di tỏc dng n thun ca nhit Trong quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc, cỏc hp cht alkyl thm vũng thm cú bn cao hn nờn trc tiờn s xy quỏ trỡnh ct nhỏnh alkyl Nhng toluen cú bn rt ln Ta cú th gii thớch c lun im: mch alkyl cng di, thỡ cng d b b gy v nu mch alkyl li cú nhỏnh thỡ tc ct nhỏnh cũn ln hn ta xem xột nng lng hot húa ca cỏc hydrocacbon thm : Loi hydrocacbon thm Nng lng hot hoỏ (kcal/mol) C6H5C2H5 50 C6H5C4H9 34 C6H5CHCH2CH3 19 CH3 C6H5CHCH3 17,5 CH3 Khi cracking xỳc tỏc propylbenzen , thỡ phn ng xy nh sau : 14 ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- C6H5CH2CH2CH3 C6H6 + CH3CH=CH2 Cũn cracking nhit thỡ li xy theo hng khỏc : C6H5CH2CH2CH3 C6H5CH3 + CH2=CH2 Cỏc phn ng khỏc xy quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc hydrocacbon thm bao gm: Phn ng ng phõn hoỏ Cỏc hydrocabon thm cha nhiu gc metyl d tham gia phn ng ng phõn húa s chuyn v cỏc nhúm metyl theo vũng benzen CH3 CH3 CH3 t oC, xúc tá c CH3 t oC, xúc tá c CH3 CH3 para-xylen meta-xylen octo-xylen Phn ng khộp vũng Cỏc hydrocacbon thm cú nhỏnh alkyl di, cú th khộp vũng to hydrocacbon thm a vũng v cui cựng l cỏc hydrocacbon thm a vũng tham gia phn ng ngng t to cc CH2 CH2 CH2 CH3 t oC, xúc tá c + H2 CH2 CH2 CH2 CH3 H2 2H Cỏc hydrocacbon thm a vũng ngng t cao to cc d hp ph trờn b mt xỳc tỏc.Vỡ vy chỳng kỡm hóm nh hng n quỏ trỡnh cracking cỏc loi hydrocacbon loi khỏc 15 ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- IV ng hc ca qỳa trỡnh cracking xỳc tỏc.[1,115] Cracking xỳc tỏc l mt vớ d in hỡnh v xỳc tỏc d th, quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc cú th xy qua nhng giai on sau : Khuych tỏn nguyờn liu n b mt ca xỳc tỏc ú cũn gi l quỏ trỡnh khuch tỏn ngoi Khuch tỏn hi nguyờn liu n cỏc tõm hot tớnh l xp ca xỳc tỏc ( khuych tỏn ) Hp ph nguyờn liu trờn tõm hot tớnh xỳc tỏc Cỏc phn ng hoỏ hc trờn b mt xỳc tỏc Nh hp ph sn phm phn ng b mt hot tớnh ca xỳc tỏc Tỏch cỏc sn phm cracking v nguyờn liu cha tham gia phn ng vựng phn ng Tc chung ca quỏ trỡnh s c quyt nh bi giai on no chm nht Phn ng xy vựng ng hc hay vựng khuych tỏn, hon ton ph thuc vo bn cht ca cht xỳc tỏc c s dng, ph thuc vo bn cht ca nguyờn liu v vo ch cụng ngh ca qỳa trỡnh Cỏc nghiờn cu ó cho thy rng, quỏ trỡnh cracking lp xỳc tỏc gi sụi, xỳc tỏc dng bt nhit t 4800C n 5300C thỡ phn ng xy vựng ng hc.Cracking trờn xỳc tỏc ht cu thỡ phn ng xy vựng khuych tỏn Nu quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc nguyờn liu l gasoil nh trờn xỳc tỏc dng cu kớch thc ht xỳc tỏc t n mm v nhit l 4500C- 5500C,thỡ phn ng xy vựng trung gian gia ng hc v khuych tỏn Cũn cracking lp sụi (FCC) ca xỳc tỏc nhit 4800C n 5300C thỡ phn ng xy vựng ng hc Tc ca phn ng cracking xỳc tỏc, a s cỏc trng hp c mụ t bng phng trỡnh bc1 cú dng : k = v0.n.ln(1 x) (n 1)x Trong ú: 16 ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- k : Tc ca phn ng , mol/g.h; v0 : Tc truyn nguyờn liu , mol/h; n : S mol sn phm c to thnh t mol nguyờn liu; x : Mc chuyn húa, phn mol; i vi phõn on du trờn xỳc tỏc zeolit, phng trỡnh bc li cú dng sau : k= vo x vi v0 l tc th tớch khụng gian truyn nguyờn liu, m3/m3.h V.Cỏc yu t nh hng n phn ng cracking xỳc tỏc.[2,115] Cú rt nhiu yu t nh hng n phn ng cracking xỳc tỏc, di õy ta ch nờu nờn vi yu t in hỡnh Nguyờn liu : Tt nht l phõn on kerosen sola gasoil nng thu c t chng ct trc tip ( nhit ca phõn on 2600C 3500C, d = 0,830 0,920) Nhit : Quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc tin hnh khong nhit t 4500C 5200C l thớch hp nht cho quỏ trỡnh to xng.Khi qỳa trỡnh tin hnh nhit tng lờn thỡ chuyn hoỏ ca nguyờn liu cng tng lờn lm cho hiu sut cỏc sn phm cracking xỳc tỏc u tng lờn Nhng nhit ch tng n gii hn cho phộp nu tng qỳa cao ( cao hn 5500C ) thỡ hiu sut xng li gim xung, cũn hiu sut cc v khớ li tng mnh nguyờn nhõn l nhit tng lờn cao quỏ gii hn cho phộp thỡ nguyờn liu b cracking iu kin cng hn v phn ng xy sõu hn v xng c to trng hp ny li tip tc b phõn hy lm cho hiu sut xng gim xung v hiu sut khớ v cc tng lờn p sut : H thng cracking xỳc tỏc thng c tin hnh ỏp sut 1,4 at n 1,8 at, iu kin ny cracking xy pha hi Xỳc tỏc : Zeolit Y ( l xp ln, Si/Al cao) 17 ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- Tc np liu : Trờn mt n v th tớch xỳc tỏc nm vựng phn ng thng a vo khong 0,5 2,5 n v th tớch nguyờn liu mt gi Chn tc th tớch np nguyờn liu ph thuc vo c tớnh ca nguyờn liu v xỳc tỏc Bi s tun hon ca xỳc tỏc: Khi tng bi s tun hon ca xỳc tỏc thỡ thi gian lu ca nguyờn liu vựng phn ng gim, hot tớnh trung bỡnh ca xỳc tỏc tng lờn, hiu sut xng, khớ, cc cng tng Cũn lng cc bỏm trờn b mt xỳc tỏc tun hon s gim xung CHNG II NGUYấN LIU CA QA TRèNH CRACKING XC TC, SN PHM THU C T QA TRèNH V XC TC CA QU TRèNH I.Nguyờn liu dựng qỳa trỡnh cracking xỳc tỏc.[4,22] Theo lý thuyt thỡ bt k phõn on chng ct no ca du m cú im sụi ln hn xng u cú th dựng lm nguyờn liu cho qỳa trỡnh cracking xỳc tỏc Nhng gii hn vic s dng cỏc phõn on chng ct du m vo lm 18 ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- nguyờn liu cho cracking xỳc tỏc cú mt tm quan trng rt ln Nu la chn nguyờn liu khụng thớch hp s khụng a n hiu qu kinh t cao hoc s nh hng n hot tớnh ca xỳc tỏc Ngy ngi ta thng dựng cỏc phõn on nng thu c t quỏ trỡnh cracking nhit,cc hoỏ chm,cỏc phõn on du nhn chng ct chõn khụng v du mazỳt ó tỏch nha lm nguyờn liu cho cracking xỳc tỏc. trỏnh hin tng to cc nhiu quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc cng nh trỏnh nhim c xỳc tỏc, nguyờn liu cn phi c tinh ch s b trc a vo ch bin Ta cú th dựng cỏc phõn on sau lm nguyờn liu cho cracking xỳc tỏc: Phõn on kerosen xola ca quỏ trỡnh chng ct trc tip Phõn on xụla cú nhit sụi 3000C 5500C ca quỏ trỡnh chng ct chõn khụng mazỳt Phõn on gasoil ca quỏ trỡnh ch bin th cp khỏc Phõn on gasoil nng cú nhit sụi 3000C 5500C II.c tớnh chi tit du Bch H.[5,101] Cỏc c tớnh Du Bch H DU THễ T trng 0API 38,6 Lu hunh,%tl 0,03 - 0,05 im ụng c,0C 33 nht, 400C, cSt 9,72 nht, 500C, cSt 6,58 nht, 600C, cSt 4,73 Cn cacbon,%tl 0,65 -1,08 Asphanten,%tl 0,05 Wax, %tl 27 Ap sut, % hi Reid 1000F,psi 2.5 19 ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- V/Ni,ppm 2/2 Nit, %tl 0,067 Mui Nacl,mg/l 22 axớt, mg KOH/g 0,05 NAPHTA NH (C5 -950C) Hiu sut trờn du thụ, %tl 2,3 T trng 150C, Kg/l 0,6825 Lu hunh, %tl 0,001 Mercaptan,%tl 0,0002 Parafin,%tl 75,2 Naphten,%tl 18,4 Thm,%tl 6,4 N-parafin,%tl 42,0 NAPHTA NNG (C5 -1490C) Hiệu suất dầu thô, 10,1 %tl Tỷ trọng 150C, Kg/l 0,7285 L-u 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 -2320C) Hiu sut so vi du thụ, %kh.l 14,35 T trng 150C,kg/l 0,7785 Lu hunh, %kh.l 0,001 axớt, mg KOH/g 0,041 20 [...]... CH3 H2 H2 + 3H2 H2 III .3 S bin i cỏc hydrocacbon naphten. [3, 91] Cỏc hydrocacbon naphten tham gia phn ng trong quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc vi tc ln hn 500 4000 ln so vi khi cracking nhit Trong iu kin cracking xỳc tỏc naphten tham gia phn ng kh alkyl, kh hydro v phõn b li hydro to hydrocacbon thm, parafin v hydro CH2 CH2 CH3 + 3H2 + C3H8 + 2H2 Phn ng phõn hu vũng naphten to thnh izo- parafin : CH3 CH3... izo- parafin : CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH3 CH3 Phn ng ng phõn hoỏ vũng naphten : CH3 Phn ng chuyn v cỏc nhúm bờn : CH2 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 c trng phõn b sn phm khi cracking naphten l to thnh mt lng ln cỏc hp cht cú nhỏnh v hydrocacbon thm so vi cracking parafin 13 ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- Nhỡn chung, sn phm cracking naphten cú tớnh cht no hn so vi khi cracking parafin.Trong sn phm, do phn... thm Nng lng hot hoỏ (kcal/mol) C6H5C2H5 50 C6H5C4H9 34 C6H5CHCH2CH3 19 CH3 C6H5CHCH3 17,5 CH3 Khi cracking xỳc tỏc propylbenzen , thỡ phn ng xy ra nh sau : 14 ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- C6H5CH2CH2CH3 C6H6 + CH3CH=CH2 Cũn khi cracking nhit thỡ li xy ra theo hng khỏc : C6H5CH2CH2CH3 C6H5CH3 + CH2=CH2 Cỏc phn ng khỏc xy ra trong quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc hydrocacbon thm bao gm: Phn ng ng... húa do s chuyn v cỏc nhúm metyl theo vũng benzen CH3 CH3 CH3 t oC, xúc tá c CH3 t oC, xúc tá c CH3 CH3 para-xylen meta-xylen octo-xylen Phn ng khộp vũng Cỏc hydrocacbon thm cú nhỏnh alkyl di, cú th khộp vũng to hydrocacbon thm a vũng v cui cựng l cỏc hydrocacbon thm a vũng tham gia phn ng ngng t to cc CH2 CH2 CH2 CH3 t oC, xúc tá c + 5 H2 CH2 CH2 CH2 CH3 2 H2 2H 2 Cỏc hydrocacbon thm a vũng ngng t cao... 2C5 C10 C7 C3 + C4 CH2CH3 + C3 + C7 Chớnh vỡ xy ra cỏc phn ng trờn m trong sn phm cú t l C3/C4 bng 2 Phn ng cracking penten l phn ng lng phõn t, trong khi ú phn ng cracking hepten li l phn ng n phõn t, ngha l khụng cú s cnh tranh ca phn ng dime húa Ngoi phn ng ct mch, olefin cũn tham gia phn ng ng phõn húa Tc phn ng ng phõn hoỏ tng theo trng lng phõn t ca nú CH3 C CH2 CH2 CH CH2 CH3 CH3 Cỏc hydrocacbon... ct trc tip Phõn on xụla cú nhit sụi 30 00C 5500C ca quỏ trỡnh chng ct chõn khụng mazỳt Phõn on gasoil ca quỏ trỡnh ch bin th cp khỏc Phõn on gasoil nng cú nhit sụi 30 00C 5500C II.c tớnh chi tit du Bch H.[5,101] Cỏc c tớnh Du Bch H DU THễ T trng 0API 38 ,6 Lu hunh,%tl 0, 03 - 0,05 im ụng c,0C 33 nht, 400C, cSt 9,72 nht, 500C, cSt 6,58 nht, 600C, cSt 4, 73 Cn cacbon,%tl 0,65 -1,08 Asphanten,%tl... Cỏc hydrocacbon olefin kt hp vi hydro khớ cú xỳc tỏc to thnh parafin CH3 CH CH CH3 + 2 R CH R to CHra CH3 t cú trng lng 2 CH 2 phõn Cỏc olefin cũn tham gia 2phn H ng trựng hp ln hn: CH2 CH2 + CH2 CH2 2CH3 CH2 CH CH2 12 CH2 CH CH2 CH3 CH2 CH CH CH2 CH3(CH2)5 CH CH2 ỏn tt nghip K45 Nguyn c Thnh Hoỏ Du 1- Cỏc olefin trong quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc cũn tham gia phn ng ngng t, úng vũng to hydrocacbon thm... 1 x vi v0 l tc th tớch khụng gian truyn nguyờn liu, m3/m3.h V.Cỏc yu t nh hng n phn ng cracking xỳc tỏc.[2,115] Cú rt nhiu yu t nh hng n phn ng cracking xỳc tỏc, di õy ta ch nờu nờn vi yu t in hỡnh Nguyờn liu : Tt nht l phõn on kerosen sola gasoil nng thu c t chng ct trc tip ( nhit ca phõn on 2600C 35 00C, d = 0, 830 0,920) Nhit : Quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc tin hnh khong nhit t 4500C 5200C l... CH2R1 CH3CH2R1 R1CH=CH2 + H2 Cỏc hp cht olefin nh C2 C5 va c to thnh ớt tham gia vo phn ng cracking, chỳng thng tham gia vo phn ng vn chuyn hydro v phn ng a t, kt qu l dn n to ra parafin hay cc Khi cracking cỏc olefin t C5 tr lờn, ngoi phn ng ct mch theo quy tc , ngi ta cũn quan sỏt thy phn ng dime hoỏ Vớ d khi cracking penten thỡ thy cú cỏc phn ng sau : H+ + H2C=CHCH2 CH2CH2 CH3CH+CH2CH2CH3 CH3CH=CH2... ng xy ra vựng ng hc .Cracking trờn xỳc tỏc ht cu thỡ phn ng xy ra vựng khuych tỏn trong Nu quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc nguyờn liu l gasoil nh trờn xỳc tỏc dng cu khi kớch thc ht xỳc tỏc t 3 n 5 mm v nhit l 4500C- 5500C,thỡ phn ng xy ra vựng trung gian gia ng hc v khuych tỏn Cũn khi cracking lp sụi (FCC) ca xỳc tỏc nhit 4800C n 530 0C thỡ phn ng xy ra vựng ng hc Tc ca phn ng cracking xỳc tỏc, trong

Ngày đăng: 25/08/2016, 09:29

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan