Đồ Án Thiết kế phân xưởng cracking xúc tác

LỜI MỞ ĐẦU
Ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ được ra đời vào năm 1859 và từ đó sản lượng khai thác dầu mỏ ngày càng được phát triển mạnh về số lượng cũng như về chất lượng.
Ngày nay với sự phát triển và tiến bộ của khoa học kỹ thuật, dầu mỏ đã trở thành nguyên liệu quan trọng hàng đầu trong công nghệ hoá học. Trên cơ sở nguyên liệu dầu mỏ, người ta đã sản xuất được hàng nghìn các hoá chất khác nhau, làm nhiên liệu cho các động cơ, nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác.
Trong công nghiệp chế biến dầu mỏ các quá trình chuyển hoá hoá học dưới tác dụng của chất xúc tác tác chiếm một tỷ lệ rất lớn và đóng vai trò vô cùng quan trọng. Chất xúc tác trong quá trình chuyển hoá có khả năng làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng vì vậy tăng tốc độ phản ứng lên rất nhiều. Mặt khác khi có mặt của chất xúc tác, có khả năng tiến hành phản ứng ở nhiệt độ thấp hơn. Điều này có tầm quan trọng lớn đối với những phản ứng có hiệu ứng nhiệt dương (như phản ứng hyđro hoá) alkyl hoá, polime hoá .) vì ở độ cao về mặt nhiệt động không thuận lợi cho các phản ứng này.
Sự có mặt chất xúc tác trong các quá trình chuyển hoá hoá học vừa có tác dụng thúc đẩy nhanh quá trình chuyển hoá vừa có khả năng tạo ra những nồng độ cân bằng cao nhất, có nghĩa là tăng được hiệu suất sản phẩm của quá trình.
Điều quan trọng nữa là chất xúc tác có khả năng tăng nhanh không đồng đều giữa các loại phản ứng mà về phương diện nhiệt động có thể xảy ra trong cùng một điều kiện như nhau. Tính chất này gọi là tính chất chọn lựa của xúc tác. Người ta nghiên cứu kỹ từng loại xúc tác và lợi dụng tính chất chọn lựa của nó để hướng các quá trình chế biến theo phản ứng có lợi, nhằm mục đích thu được các sản phẩm chính của quá trình có chất lượng cao và hiệu suất cao.
Tuỳ theo loại xúc tác sử dụng mà mục đích của quá trình vào nguyên liệu và chế độ công nghệ sử dụng mà chia ra và gọi tên các quá trình chuyển hoá dưới tác dụng của xúc tác như sau: Quá trình cracking xúc tác, quá trình hyđro cracking, reforming xúc tác, polime hoá, alkyl hoá, đồng phân hoá .
Cracking xúc tác chiếm một vị trí tương đối quan trọng trong công nghiệp chế biến dầu mỏ. Lượng dầu mỏ được chế biến bằng quá trình cracking xúc tác chiếm tương đối lớn so với tổng lượng dầu được chế biến.
Quá trình cracking xúc tác được xem là một quá trình chủ yếu để sản xuất xăng cho ô tô và một số ít xăng máy bay. Về phương diện nhiệt động, những phản ứng xảy ra khi cracking nhiệt đều có thể xảy ra trong quá trình cracking xúc tác, song khi có mặt của chất xúc tác nó có tác dụng thúc đẩy chọn lọc một số phản ứng có lợi như phản ứng đồng phân hoá, phân huỷ . tạo ra các izo parafin, izo propin, hydrocacbon thơm. Nhờ có sự tham gia của xúc tác mà quá trình cracking xúc tác tiến hành ở điều kiện nhiệt độ thấp hơn và áp suất thấp hơn, song đạt được tốc độ phản ứng lớn hơn nhiều so với quá trình cracking đơn thuần dưới tác dụng của nhiệt.
Mục đích của quá trình cracking xúc tác là biến đổi các phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ sôi cao (hay có trọng lượng phân tử lớn) tạo thành các cấu tử xăng có chất lượng cao, ngoài ra thu thêm một số sản phẩm phụ khác như: Gasoil nhẹ, gasoil nặng, khí béo ( chủ yếu là khí hydrocacbon có cấu trúc nhánh). Quá trình cracking xúc tác thực chất là cho tiếp xúc nguyên liệu với xúc tác trong điều kiện quy định về chế độ công nghệ, các phản ứng có lợi xảy ra nhằm tạo ra được sản phẩm có chất lượng tốt và hiệu suất cao, đồng thời các phản ứng phụ có hại cũng xảy ra như phản ứng tạo cốc bám trên bề mặt của xúc tác làm giảm hoạt tính của xúc tác. Để đảm bảo hoạt tính cho xúc tác làm việc thì phải tiến hành tái sinh xúc tác.
Quá trình cracking xúc tác là một quá trình không thể thiếu trong bất kỳ nhà máy chế biến dầu nào trên thế giới, vì quá trình này là một trong các quá trình để sản xuất xăng có trị số octan cao.