Đồ án Tổng quan về xăng nhiên liệu

hư sau: lấy mẫu nhiên liệu đem lọc qua giấy lọc đã được sấy khô và cân bằng trước sự tăng trọng lượng của giấy sau khi lọc sẽ xác định được hàm lượng tạp chất cơ học. Nhưng quá trình xác định có thể không tránh khỏi sai sót trong quá trình cân, rửa không hết sẽ làm tăng dầu nhờn và kỹ thuật sấy. Do vậy việc tách hàm lượng nước và tạp chất cơ học ra khỏi dầu mỏ là một điều đặc biệt cần chú trọng. 2.16) Hàm lượng các chất thơm: Nếu trị số octane thấp sẽ bị cháy kích nổ, để khống chế hiện tượng này ta phải cải tiến thành phần hoá học của xăng trong các thành phần Hydro cacbon thì hợp chất Hydro cacbon thơm có trị số octane khá cao, nên xu hướng giảm hàm lượng chì trong xăng sẽ được thay thế khi sử dụng các hàm lượng các chất thơm để tăng kích nổ trong xăng(các phụ gia thơm như Benzen, Etanol). Tuy nhiên sự gia tăng này cũng gây ảnh hưởng đến sự ô nhiễm môi trường nên hàm lượng các chất thơm cũng càng được hạn chế trong điều kiện chưa trang bị cho động cơ bộ phận sử lý xúc tác khí thải. Bảng 6: Quy định hàm lượng các nhân tăng trị số octane trong xăng của một số quốc gia như sau: Số thứ tự Tiêu chuẩn hàm lượng phụ gia trị số octane trong xăng Quốc gia Olefin(%wt) Aromatic(%wt) MTBE(%v) SAcol(%v) 01 Brazil Max36,4 Max32,2 02 Pháp 03 Đức Max10 04 Nhật Max15 05 Thái lan Max36,4 Max50 Max10 2.17) Mầu sắc của sản phẩm dầu: Mầu sắc của sản phẩm dầu biến đổi từ mầu sáng đến nâu tối. Mầu sắc của các sản phẩm này phụ thuộc vào số lượng và đặc tính của các hợp chất keo nhựa và màu sắc của các hợp chất khác lẫn trong những sản phẩm đó. Mầu sắc là một chỉ tiêu ít có ý nghĩa đối với sản phẩm dầu mỏ sự khác nhau về màu sắc của những sản phẩm dầu thô có nguồn gốc về sự khác nhau về chủng loại dầu thô dùng để chế biến ra chúng, về khoảng nhiệt độ sôi, về phương pháp và mức độ làm sạch trong quá trình chế biến về bản chất và hàm lượng của phụ gia pha vào các sản phẩm đó. Tuy nhiên trong một số trường hợp, màu được coi là sự nhiễm bẩn của sự oxy hoá các sản phẩm. Phép xác định mầu của các sản phẩm dầu mỏ được sử dụng chủ yếu cho mục đích kiểm tra trong sản xuất, và đối với người tiêu dùng thì mầu cũng là chỉ tiêu chất lượng cũng quan trọng vì người ta nhìn thấy được nó mà qua đó người ta có thể đánh giá sơ bộ chất lượng của sản phẩm. Phương pháp so mầu seibolt: Mầu của nhiên liệu tương ứng với chiều cao cột mẫu, mà khi nhìn xuyên qua chiều cao của cột mẫu nhiên liệu trùng với mầu của một trong ba kính chuẩn mầu theo thang đo (+30) là sáng nhất và (-18) là tối nhất. Một số quốc gia quan sát được như sau: Nhật Bản: xăng chất lượng có mầu vàng Xăng thông dụng màu vàng Malaysia: xăng mùa đông, mùa hè: mầu vàng Philipin: Mầu sắc seibolt: ASTM.D156min +10 Bảng 7: Các chỉ tiêu kỹ thuật của xăng chì tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5690-98) về xăng ôtô: Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Phương pháp thử Xăng chì 83 Xăng chì 92 Xăng chì 97 1-Trị số octane - Theo phương pháp RON 2-Thành phần cất phân đoạn,0C + 10% TT, Max + 50% TT,Max + 90% TT, Max + Điểm sôi cuối, Max + Cặn cuối, %TT, Max 3-ăn mòn lá đồng ở 50%/3h,Max 4-Hàm lượng nhựa thực tế mg/10ml,Max 5- Độ ổn định oxy hoá phút-min 6- Hàm lượng S tổng, % KL, max 7- Hàm lượng chì, g/l, Max 8- áp suất hơi bão hoà ở 37,80C; kpa ASTMD2699 -1995 TCVN2698-95 TCVN2694-95 ASTM D381-94 ASTM D525-95 ASTM D1266-91 TCVN 6020- 95 83 70 120 190 210 2 N1 5/8 240 0,15 0,15 92 70 120 190 210 2 N1 5/8 240 0,15 0,15 97 70 120 190 210 2 N1 5/8 240 0,15 0,15  IV) Các loại xăng: Các chỉ tiêu chất lượng của xăng được xác định theo tiêu chuẩn của từng quốc gia để nhằm đảm bảo cho máy móc làm việc tốt. Các yêu cầu đó có thể hoàn toàn thoả mãn từ các sản phẩm của nhà máy lọc dầu. Như đã biết sự khác nhau rất lớn về tính chất lý học và hoá học của các cấu tử thành phần của nhiên liệu lọc dầu, cũng như từ các nguồn dầu thô khác có thể hỗ trợ cho nhau bằng cách trộn để đảm bảo chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu xăng. Ngoài ra người ta có thể sản xuất một số cấu tử xăng riêng biệt có chỉ số octane cao như sản phẩm đồng phân hoá, sản phẩm ankyl hoá và trộn vào. Để đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng trên và cũng đảm bảo về kinh tế kỹ thuật của quá trình chế biến. Hình 2: Sơ đồ tăng cường trị số octane cho xăng N-C4(=) 118/102 126 Buten 175 propylen Nguyên liệu Các quá trình Sản phẩm RON/MON Gasoil chân không Crac king xúc tác 52 Xăng cracking 92/81 100 Ankyl hoá Xăng Ankyl hoá 95/93 izo-Butane IZO-Buten MTBE Metanol Xăng oligome hoá LPG/Napta nhẹ100 Các quá trình Reforming mới 98 Xăng iZome hoá 89/87 Naphta nhẹ 100 Quá trình izome hoá 90 Xăng Reforming 100/90 Naphta nặng 100 Reforming Bảng 8: Các thành phần của xăng (các đặc trưng quan trọng của các loại xăng) Các loại xăng Khối lượng(g/ml) MON RON E 70% V E 100% V Xăng chưng cất Trực tiếp 0,680 62 64 70 100 Butane 0,595 87-94 92-99 100 100 Xăng nhiên liệu 0,800 82 97 35 40 Xăng nhẹ cốc hoá 0,670 69 81 70 100 Xăn nhẹ của quá trình cracking 0,685 80 92 60 90 Xăng nặng của quá trình cracking 0,800 77 86 0 5 Xăng nhẹ của quá trình: Hydrocracking 0,67 84 90 70 100 Xăng Reforming(94) 0,78 84 94 10 10 Xăng Reforming(99) 0,800 88 99 8 35 Xăng Reforming(101) 0,82 89 101 6 20 Xăng izo me hoá 0,625 87 92 100 100 (izo-pentane) Xăng Ankyl hoá 0,700 90 92 15 45 Xăng polyme hoá 0,740 80 100 5 10 Các tính chất trên của xăng trước tiên được đánh giá bởi thành phần của chúng vì xăng có thể có hàng trăm các cấu tử khác nhau lên đặc trưng chung các loại xăng được trình bày. Bảng 9. Thành phần của một số loại xăng(% trọng lượng) Các loại xăng Parafin Olefin Thơm Xăng chưng cất trực tiếp 94 1 5 Butane 100 0 0 Xăng nhiệt phân 20 10 70 Xăng nhẹ của quá trình cốc hoá 57 40 3 Xăng nhẹ của quá trình cracking 61 26 13 Xăng nặng của quá trình craking 29 26 13 Xăng nặng của quá trình Hydrocracking 100 0 0 Xăng Reforming(94) 45 0 55 Xăng Reforming(99) 38 0 62 Xăng Reforming(101) 29 0 70 Xăng đồng phân hoá 98 0 2 Xăng Ankyl hoá 100 0 0 Xăng polymer hoá 5 90 5 Các quá trình công nghệ chính sản xuất xăng có trị số octane cao, xăng thương phẩm là hỗn hợp các loại xăng từ các sơ đồ công nghệ của quá trình lọc dầu. Công nghệ chính để sản xuất xăng có trị số octane cao là quá trình cracking xúc tác vì nó là quá trình cơ bản để chuyển hoá phần nặng dầu thô thành cấu tử nhẹ. Hay nói cách khác là biến đổi các phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ sôi cao thành cấu tử xăng có chất lượng cao. Ngoài ra thu thêm một số sản phẩm phụ khác như gasoil nhẹ, gasoil nặng, khí (chủ yếu là phân tử có nhánh), đây là các cấu tử quí cho tổng hợp hoá dầu. Xăng thương phẩm lấy ra từ quá trình cracking xúc tác có hiệu suất cao, tuy nhiên hàm lượng oefin còn lớn. Vì vậy áp dụng quá trình ankyl hoá olefin để làm tăng trị số mol của xăng pha trộn, tuy nhiên quá trình Ankyl hoá lại bị hạn chế bởi lượng Iso-Butane, do đó việc izome hoá butane thành izo-Butane để pha thêm vào xăng nâng cao trị số octane để sản xuất phụ gia MTBE (Metyl Tert-Butyl Ete) (phụ gia thay thế phụ gia trì để làm tăng trị số octane) có một ý nghĩa quan trọng. Công nghệ Reforming xúc tác thực tế là công đoạn đảm bảo trị số octane trong quá trình xản xuất xăng. Các sơ đồ Reforming xúc tác ở áp suất và tái sinh xúc tác liên tục có thể sản xuất xăng có trị số octane cao(RON=103) phần Naphten nhẹ thường có trị số octane thấp và áp suất hơi bão hoà cao được đồng phân hoá thành xăng izomer hoá với trị số octane cao. Các thành phần dùng để pha chế xăng thương phẩm thường được lấy từ nhiều quá trình lọc dầu khác như chưng cất, Izomer hoá, Ankyl hoá, cracking, và Reforming..., nhờ đó, tuỳ theo tính năng sử dung, xăng thương phẩm là sản phẩm cuối cùng mang đủ các đặc trưng của những cấu tử xăng thương phẩm. Theo tính chất đặc điểm các loại xăng thương phẩm mà có thể điều chỉnh liều lượng các cấu tử xăng nhiều hay ít để hạn chế những nhược điểm và phát huy những ưu điểm. Sau đây là bảng tổng hợp 3 dạng Hydro cacbon được dùng để pha chế xăng thương phẩm, đó là những thành phần chủ yếu để pha chế xăng động cơ. Bảng 10: Các thành phần cơ bản để pha chế xăng. Thành phần pha chế Các tính chất đặc trưng Thành phần cất T0 500 RON RON +1,5pd MON MON +1,5pd RVB(bar) Tỷ trọng (kg/cm2) Phần Reformate(Aromat) 30/180 110 95á102 95á104 90á97 92á98 0,5 780á800 Butane(n-parafin) 0 94 96 90 93 4,5 580 Ankylat(izo-parafin) 250/200 80 95 98 94 97 1 580 Phần nhẹ xăng craking(olefin) 40/110 83 93 96 80 83 0,7 190 Phần nặng xăng cracking 110/210 155 91 94 79 82 0,1 800 Izo mer hoá (Izo-parafing) 40/70 60 80á93 83á93 80á90 83á93 0,7 690 Naphta cất trực tiếp 25/90 66 71 71 58 61 0,8 680 +1,5 pb: trường hợp có phụ gia các thành phần được thêm 1,5g/l còn trường hợp không có phụ gia thì các thành phần này sạch RVB: áp suất hơi bão hoà xác định theo phương pháp Reid(RVB/ASTM-D.323). IV.1) Xăng chưng cất trực tiếp: Cracking là quá trình bẻ gẫy mạch cacbon-cacbon của hydro cacbon. Trong công nghệ dầu mỏ, quá trình này được ứng dụng để biến đổi các phân đoạn nặng thành các sản phẩm nhẹ, tương ứng với khoảng sôi của các sản phẩm trắng như xăng, diezen, kerosen. Có thể thực hiện phản ứng dưới tác dụng của nhiệt độ(Cracking nhiệt) và xúc tác (Cracking xúc tác). Trong hai phương pháp đó, cracking xúc tác tỏ ra rất ưu việt vì phản ứng có tính chọn lọc cao, tạo ra nhiều cấu tử có trị số octane cao trong xăng. Lượng dầu mỏ được chế biến bằng cracking xúc tác chiểm một tỷ trọng tương đối lớn(khoảng 50%), ngày càng phát triển về số lượng, chất lượng và cải tiến công nghệ. Có thể xem như cracking xúc tác là một quá trình chủ yếu để sản xuất xăng động cơ thông dụng. Quá trình chưng cất dầu thô là quá trình phân chia vật lý dầu thô thành các thành phần được gọi là các phân đoạn. Xăng chính là một trong những phân đoạn đó và được chưng cất trực tiếp từ dầu thô. Cấu tử xăng chưng cất trực tiếp dễ dàng sản xuất hơn cả, do vậy trong thời gian dài trước đây người ta vẫn sử dụng xăng này. Chất lượng của xăng phụ thuộc chủ yếu vào bản chất của dầu thô ban đầu, vào mục đích và yêu cầu của quá trình, vào chủng loại sản phẩm cần thu và phải có dây chuyển công nghệ hợp lý. Vì vậy khi thiết kế quá trình chưng cất, chúng ta phải xét kỹ và kết hợp đầy đủ tất cả các yếu tố để qúa trình chưng cất đạt hiệu quả kinh tế cao nhất. Tiến hành chưng cất phải có nguyên liệu mà nguyên liệu trong công nghiệp chế biến dầu là dầu thô, dầu thô khi mới khai thác còn lẫn các tạp chất(đất, đá, nước, muối, và tạp chất cơ học). Tất cả các tạp chất gây khó khăn cho quá trình chưng cất đều tồn tại ở dạng huyền phù,nhũ,tương. Như vậy muốn có nguyên liệu dầu thô nguyên chất(nước, muối và tạp chất cơ học) thì ta dùng điện trường để tách các tạp chất cơ học đó đi. Nói chung xăng này có hàm lượng parafin chiếm 94% -Nhược điểm: Nếu có nhiều parafin mạch thẳng thì xăng có khả năng chống kích nổ rất kém, dẫn đến chỉ số octane thấp thường phổ biến ở xăng này từ(30á40) hay nói cách khác xăng này có trị số octane Ê 80. Dầu thô Việt Nam xăng chưng cất trực tiếp có chỉ số octane(ON=60), chưa thoả mãn chạy động cơ xăng vì động cơ xăng có chỉ số octane tối thiểu phải ³90. Muốn tăng trị số octane của xăng này thì người ta phải đưa qua quá trình cracking xúc tác hoặc quá trình Reforming xúc tác, ngoài ra còn dùng các phụ gia. ưu điểm: Nếu xăng này gồm nhiều hợp chất parafin mạch nhánh thì khả năng chống kích nổ cao và dẫn đến trị số octane cũng tăng(60á75) + Xăng này tính ổn định cao về mặt hoá học, các hợp chất hoạt động biến đổi không còn nữa, do đó mà có thể bảo quản được lâu dài sao cho không bị biến đổi chất lương. + Có khả năng tiếp nhận nước chì tốt để làm tăng chỉ số octane. IV.2) Xăng cracking nhiệt: 2.1. Khái niệm: Cracking nhiệt là quá trình phân huỷ dưới tác dụng của nhiệt, thực hiện ở điều kiện nhiệt độ khoảng 470 đến 5400, áp suất 20 đến 70 at. Ngoài ra cracking nhiệt, Vibreking, cốc hoá là các quá trình biến đổi nguyên liệu dầu mỏ dưới tác dụng của nhiệt độ cao thành các sản phẩm rắn, lỏng và khí. Thành phần về số lượng cũng như chất lượng của sản phẩm cuối được quyết định bởi các thông số công nghệ của quá trình. Quá trình biến đổi nguyên liệu là một quá trình rất phức tạp trong đó xảy ra hàng loạt các phản ứng vừa nối tiếp vừa song song. Mục tiêu của quá trình nhằm thu hồi xăng từ phân đoạn nặng thành các phân đoạn nhẹ khác hay nói cách khác là thu một số olefin sử dụng trong công nghiệp tổng hợp hoá dầu và Hydro cacbon thơm có trị số octane cao (bằng cách giảm áp suất). Nguyên liệu cho quá trình này thường dùng phân đoạn nặng(Gasoil) có t0sôi=300á5000C đến cặn nặng của dầu có độ sôi > 5000C . Nguyên liệu phổ biến hay sử dụng là cặn mazut của chưng cất trực tiếp hay cặn nặng của quá trình làm sạch. 2.2) Thành phần của cracking nhiệt: Xăng cracking nhiệt có thành phần khác với xăng chưng cất trực tiếp Bảng 11: Thành phần của một số loại xăng: TT Loại xăng Olefin Aren Naphten Parafin 1 Xăng chưng cất trực tiếp(vùng Tac ta) 12 26 62 2 Xăng cracking nhiệt (từ Mazut) 25-35 12-27 5-8 40-45 3 Xăng cracking nhiệt(từ Gasoil) 40-45 18-20 15-20 20-25 4 Xăng reforming nhiệt 19-20 14-16 27-32 33-37 Do đó, trong xăng chưng cất trực tiếp thì hàm lượng parafin là chủ yếu. Còn xăng cracking nhiệt thì có nhiều olefin và Aren. Tính chất của xăng cracking nhiệt: olefin có một nối đôi, olefin vòng và aren có nhánh olefin (styren) chiếm đa phần. Do vậy, xăng cracking nhiệt có trị số octane cao hơn (60á68) so với xăng chưng cất trực tiếp (30á60). Tuy nhiên trị số octane của xăng cracking nhiệt vẫn chưa đảm bảô yêu cầu chất lượng xăng thông dụng ( xăng thông dụng phải có trị số octane bằng hoặc lớn hơn 70). Nhưng nếu pha thêm phụ gia chì [pb(CH3)4] thì trị số octane có thể đạt được 70á80. Đây là phương pháp thu hồi xăng có hàm lượng olefin quá nhiều 40á50% do chứa nối đôi nên độ bền của xăng thấp. Đ ưu điểm: + Dễ khởi động máy khi có nhiều olefin + Có trị số octane tương đối cao + trong thành phần của nó có nhiều olefin, và một số hợp chất izo Đ nhược điểm: + Tính ổn định kém vì chứa nhiều olefin + Trong xăng này chu kỳ phản ứng thấp, tính bảo quản kém. + Hàm lượng lưu huỳnh (S) trong xăng này: 0,5á 1,2% cao gấp 5 lần cho phép đối với xăng ôtô. + Vì xăng cracking nhiệt chứa nhiều olefin nên độ bền kém( vì olefin dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, áp suất ....dễ bị ngưng tụ, polymer hoá, trùng hợp hoá tạo nhựa dẫn đến cháy không hoàn toàn trong xylanh. Xăng chứa nhiều olefin dễ bị biến đổi thành màu sẫm. Như vậy xăng cracking nhiệt chưa đảm bảo được chất lượng cho động cơ xăng. Nhưng có thể còn được sử dụng cho mục đích khác như: thu hồi olefin, Hydro cacbon thơm được tách khỏi xăng nhiệt phân làm nguyên liệu cho tổng hợp hoá dầu. Muốn thu được xăng có chất lượng tốt đáp ứng yêu cầu về xăng ôtô, thường phải xử lý làm sạch bằng hydro hoặc cho qua quá trình reforming xúc tác để nhận được xăng có độ ổn địn và trị số octane cao. Chú ý: Để tăng hiệu suất của sản phẩm xăng và giảm hiệu suất phản ứng trùng hợp (cặn, cốc) thì cần có nguyên liệu, nhiệt dộ áp suất phù hợp, thường ở vùng phản ứng ta duy trì nhiệt độ cao vừa phải 450á5300, áp suất cao và thời gian lưu của nhiên liệu trong vùng phản ứng ngắn thì sản phẩm xăng sẽ nhiều hơn. 2.3) Sản phẩm của quá trình cracking nhiệt: Sản phẩm khí chứa nhiều hydrocacbon olefin và có thể còn có H2S, sẽ được dẫn vào khối phân tách khí để tách riêng hydrocacbon parafin và olefin dùng thích hợp cho các mục đích khác nhau, như làm nguyên liệu cho tổng hợp hay làm nhiên liệu. Sản phẩm xăng có trị số octane từ 55 đến 70 (MON sạch, không pha chì), chứa nhiều olefin nên thường phải qua giai đoạn sử lý bằng hydro hoá làm sạch và cho qua reforming xúc tác để nhận xăng có trị số octane cao và có độ ổn định tốt. Gasoil thường được dùng làm nguyên liệu để chế tạo muội cacbon, hay để chế tạo các loại nhiên liệu FO khác nhau. Cặn cracking nhiệt thường được dùng làm nguyên liệu để chế tạo FO hay nguyên liệu cho quá trình cốc hoá. IV.3) Xăng cracking xúc tác: Trong công nghệ chế biến dầu mỏ, các quá trình có xúc tác chiếm một vị trí quan trong, trong đó cracking xúc tác là điển hình. Do đó mà sử dụng xúc tác có ích lợi là : Làm giảm năng lượng hoạt hoá , tăng tốc độ phản ứng Làm giảm nhiệt độ cần thiết của phản ứng Tăng tính chất chọn lọc (hướng phản úng theo hướng cần thiết) để tạo ra izo-parafin làm cho xăng có chất lượng cao. Izo-parafin làm cho xăng có chất lượng cao. Cho đến nay, sau hơn 60 năm phát triển, quá trình này ngày càng được cải tiến và hoàn thiện, nhằm mục đích nhận nhiều xăng hơn với chất lượng xăng ngày càng cao hơn và từ nguyên liệu có chất lượng ngày càng kém hơn. Và quá trình cracking xúc tác là một quá trình không thể thiếu được trong bất kỳ nhà máy chế biến dầu nào trên thế giới, vì quá trình này là một trong các quá trình chính để sản xuất xăng có trị số octane cao. Ví dụ: Khi có mặt của xúc tác ở 400á5000C các olefin chuyển hoá nhanh hơn 1.000á10.000 lần so với cracking nhiệt IV.3.1) Mục đích của quá trình cracking xúc tác: Mục đích của phản ứng cracking xúc tác là biến đổi các phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ cao (hay có phân tử lượng lớn) thành các cấu tử xăng có chất lượng cao. Xăng cracking xúc tác ta thu được từ phân đoạn gasoil chân không. IV.3.2. Nguyên liệu dùng cho quá trình cracking xúc tác: Nguyên liệu cơ bản cho quá trình cracking xúc tác là phần cất chân không của cặn dầu thô khi chưng cất khí quyển. Chúng thường chứa 5 đến 10% phân đoạn sôi đến 3500C và có nhiệt độ sôi cuối tới 520á5400C. Trong nhiều trường hợp, người ta cũng có thể dùng cả phân đoạn nhẹ của chưng cất khí quyển như : Các phân đoạn kerosen-xôla của quá trình chưng cất trực tiếp. Phân đoạn kerosen-gasoil của cracking nhiệt hay cốc hoá. Phân đoạn gasoil của quá trình chế biến thứ cấp khác Phân đoạn gasoil nặng có nhiệt độ sôi 300 đến 5500C. Nếu nguyên liệu là phần cất chân không có ít phân đoạn nặng (<14á15%) sẽ làm tăng trị số octane của xăng cũng như hiệu suất xăng. Còn nếu tăng hàm lượng nhựa-asphan và kim loại sẽ làm xấu đi các chỉ tiêu của quá trình. Các hợp chất phi hydro cacbon là các chất có hại cho cracking xúc tác, chúng không chỉ gây độc cho xúc tác mà còn chuyển vào sản phẩm, làm giảm chất lượng của sản phẩm. Nguyên liệu càng nặng, càng chứa nhiều asphan và kim loại, khi cracking cần phải qua sử lý bằng hydro hoá làm sạch để nhận được nguyên liệu có chất lượng cao cho quá trình cracking xúc tác. Trong các nhóm nguyên liệu kể trên thì nhóm gasoil chân không là phổ biến nhất trong quá trình cracking xúc tác. Trong những năm gần đây, khi nguyên liệu tốt ngày càng một cạn dần và nhất là khi chế tạo được xúc tác cracking mới và công nghệ mới có hiệu quả cao, người ta tiến tới sử dụng nguyên liệu ngày càng nặng hơn, chất lượng xấu hơn mà vẫn cho phép nhận được xăng với năng suất cao và chất lượng tốt. IV.3.3) Các sản phẩm của quá trình cracking xúc tác: Chất lượng của sản phẩm cracking xúc tác thay đổi trong một khoảng thời gian rất rộng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại nguyên liệu, loại xúc tác và các thông số công nghệ của quá trình. Sản phẩm chính của quá trình là xăng, ngoài ra còn thu thêm một số sản phẩm phụ như khí, gasoil nặng, gasoil nhẹ. IV. 3.3.1. Sản phẩm khí cracking xúc tác: Hiệu suất của sản phẩm khí chiếm 10 đến 15% nguyên liệu đem cracking, có thể dao động phụ thuộc vào điều kiện cracking. Nếu cracking ở điều kiện cứng (nhiệt độ cao, tốc độ nguyên liệu nhỏ, bội số tuần hoàn xúc tác lớn) thì hiệu suất sẽ lớn, còn nếu cracking ở điều kiện mềm, hiệu suất sẽ thấp. Nếu nguyên liệu chứa có hàm lượng lưu huỳnh cao thì khí cracking xúc tác chứa nhiều H2S, nhiều nitơ, trong khí sẽ có NH3. So với cracking nhiệt thì khí cracking xúc tác nặng hơn. ứng dụng của khí cracking xúc tác: Sản phẩm propan-propen làm nguyên liệu cho quá trình polymer hoá và cho quá trình sản xuất các chất hoạt động bề mặt. Phân đoạn khí propan-propen, butane-buten là nguyên liệu cho sản xuất khí hoá lỏng LPG, nguyên liệu cho ankyl hoá để nhận cấu tử có trị số octane cao pha vào xăng và làm khí đốt dân dụng, làm nguyên liệu cho tổng hợp hoá dầu. Trong phân đoạn C3, hàm lượng propylen có thể đạt tới 70á80%, trong đó khí izo-C4H8 là chủ yếu. IV. 3.3.2 Xăng cracking xúc tác: Đây là sản phẩm chính của quá trình cracking xúc tác, hiệu suất xăng cracking xúc tác thường dao động trong khoảng từ 30 đến 35% lượng nguyên liệu đem cracking. Hiệu suất và chất lượng xăng phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu, xúc tác và chế độ công nghệ. Nếu nguyên liệu có nhiều naphten thì xăng thu được có chất lượng cao. Nếu nguyên liệu có nhiều parafin thì xăng thu được có trị số octane thấp. Nếu nguyên liệu có nhiều lưu huỳnh thì trong xăng cũng có nhiều lưu huỳnh(thường chiếm 15% tổng lượng lưu huỳnh có trong nguyên liệu) Xăng cracking xúc tác có các đặc trưng sau: Tỷ trọng 0,72á0,77 Trị số octane 87á91(theo RON) Thành phần hoá học 9á10% olefin, 20á30% aren, còn lại là naphten và izo-parafin. Để tăng trị số octane cho xăng cracking xúc tác, người ta pha thêm nước chì (TEL). Mức độ tiếp nhận nước chì phụ thuộc vào thành phần hoá học của xăng. Nếu xăng có hàm lượng izo-parafin lớn thì mức độ tiếp nhận nước chì tăng. Xăng có pha chì rất độc, gây ô nhiễm môi trường. IV.3.3.3) Sản phẩm gasoil nhẹ: Gasoil nhẹ là sản phẩm phụ thu được trong cracking xúc tác, có nhiệt độ sôi trong khoảng 175 đến 3500C. So sánh với nhiên liệu diezen thì nó có trị số xetan thấp. Tuy nhiên chất lượng của sản phẩm này còn phụ thuộc nguyên liệu dem cracking. Với nguyên liệu là phân đoạn xôla từ dầu họ parafinic thì gasoil nhẹ của cracking xúc tác nhận được có trị số xê tan tương đối cao( 45á46) Với nguyên liệu chứa nhiều hydro cacbon thơm, naphten thì trị số xetan thấp (25á35) Chất lượng của gasoi nhẹ không chỉ phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu mà còn phụ thuộc vào chất lượng của xúc tác và chế độ công nghệ. Cracking xúc tác ở điều kiện cứng: hiệu suất và chất lượng gasoil nhẹ thấp Cracking xúc tác ở điều kiện mềm: hiệu suất và chất lượng gasoil nhẹ. Sản phẩm gasoil nhẹ này thường được sử dụng để làm nhiên liệu diezen, làm nguyên liệu pha vào mazut làm tăng chất lượng của dầu mazut. Đặc tính của gasoil nhẹ thu được trong quá trình cracking xúc tác như sau: Tỷ trọng 0,83á0,94 1,7á2,4%lưu huỳnh, 30á50% hydrocacbon thơm, còn lại là parafin và naphten. IV.3.3.4. Sản phẩm gasoil nặng: Sản phẩm gasoil nặng là phần cặn còn lại của quá trình cracking xúc tác, có Tsôi trên 3500C, Sản phẩm này chứa một lượng lớn tạp chất cơ học. Hàm lượng lưu huỳnh cao hơn trong nguyên liệu ban đầu khoảng 1,5 lần. Nó được sử dụng làm nguyên liệu cho cracking nhiệt và cốc hoá, hoặc làm nguyên liệu đốt lò, làm nguyên liệu sản xuất bồ hóng, hoặc quay trở lại quá trình cracking. IV.3.3.5) Xúc tác cho quá trình cracking: xúc tác cho quá trình cracking thường được sử dụng là: Alumino silicat vô định hình: Ban đầu người ta sử dụng đất sét bentonit, song hiệu suất chuyển hoá thấp. Sau đó dùng alumino silicat tổng hợp, xúc tác này có hoạt tính cao hơn. Xúc tác alumino silicat là loại khoáng sét tự nhiên hoặc tổng hợp có thành phần chủ yếu như sau: Si O O Al O Si Si SiO2 chiếm 75á90% Al2O3 chiếm 10á25% Bề mặt riêng : 300á500m2/g Ngoài ra còn có H2O, tạp chất Fe2O3, CaO, MgO. Xúc tác alumino silicat vô định hình có tính axit, đó là các axit rắn. Cải tiến xúc tác: Xúc tác Alumino silicat chứa zeolit, ở Mỹ có tới 80% xúc tác chứa zeolit (thường sử dụng loại xúc tác có 20% zeolit trên Alumino silicat. Ngày nay dùng xúc tác chứa zeolit chỉ cần 10á20% zeolit chất mang. Thành phần hoá học của zeolit. M2/nO.Al2 O3.xSiO2.yH2O Với x>2, n là hoá trị của cation kim loại M Zeolit dạng X: Na2 O. Al2O3.2,5SiO2.6H2O Zeolit dạng Y: Na2O. Al2O3.4,8SiO2.8,9H2O Hiện nay trong công nghiệp sử dụng chủ yếu là zeloit X, Y, chúng có kích thước lỗ khoảng (8 đến 10 A0) để chế tạo xúc tác dùng cho cracking các phân đoạn rộng và nặng. Ngoài ra còn có thể sử dụng loại zeolit mao quản trung bình như ZSM-5, ZSM-11. Các xúc tác trên được chế tạo dưới dạng hạt vi cầu để sử dụng cho quá trình cracking với lớp giả sôi (FCC) hoặc dạng cầu lớn cho thiết bị có lớp xúc tác chuyển động (RCC). ưu điểm của loại xúc tác chứa zeolit là giảm được giá thành của xúc tác, do zeolit tổng hợp rất đắt. Dễ dàng tái sinh xúc tác vì trong quá trình phản ứng, cốc tạo thành sẽ bám trên bề mặt của chất mang (là alumino silicat), chứ không chui vào mao quản zeolit, điều đó cho phép quá trình đốt cháy cốc xảy ra thuận tiện và triệt để. Xúc tác zeolit cho hiệu suất xăng cao và trị số octane cao. - So sánh hai loại xúc tác sử dụng. Alumino silicat Zeolit Là chất vô định hình Chất kết dính Hiệu suất xăng thu được 55,5% Hiệu suất: 62% (tiết kiệm 20% trữ lượng dầu mỏ) Hàm lượng 5,6% Hàm lượng cốc: 4,1% zeloit làm tăng