Cracking xúc tác - Chương 2

Hoá học quá trình cracking xúc tác2.1. Mở đầu Các phản ứng cracking thực hiện các phân cắt liên kết C-C, và vì đó là các phản ứng thu nhiệt nên xét về mặt nhiệt động học, chúng đ-ợc tiến hành thuận lợi ở nhiệt độ cao. Quá trình cracking hydrocacbon có thể bao gồm các phản ứng cụ thể sau đây: 1. Parafin bị cracking cho olefin và các parafin nhỏ hơn: CnH2n+2 Với n = m + p 2. Olefin bị cracking cho olefin nhỏ hơn CnH2n Với n = m + p 3. Các alkyl hydrocacbon...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cracking xúc tác - Chương 2 Ch−¬ng 2 Ho¸ häc qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c 2.1. Më ®Çu C¸c ph¶n øng cracking thùc hiÖn c¸c ph©n c¾t liªn kÕt C −C, vµ v× ®ã lµ c¸c ph¶n øngthu nhiÖt nªn xÐt vÒ mÆt nhiÖt ®éng häc, chóng ®−îc tiÕn hµnh thuËn lîi ë nhiÖt ®é cao. Qu¸ tr×nh cracking hydrocacbon cã thÓ bao gåm c¸c ph¶n øng cô thÓ sau ®©y: 1. Parafin bÞ cracking cho olefin vµ c¸c parafin nhá h¬n: CnH2n+2 CmH2m + CpH2p+2 (2-1) Olefin Víi n = m + p 2. Olefin bÞ cracking cho olefin nhá h¬n CnH2n CmH2m + CpH2p (2-2) Víi n = m + p 3. C¸c alkyl hydrocacbon aromat (c¸c hydrocacbon vßng th¬m viÕt t¾t ArCnH2n+1,trong ®ã Ar: gèc hydrocacbon aromat, CnH2n+1 gèc alkyl) ArCnH2n+1 ArH + CnH2n (2-3) Aromat Olefin 4. Thay v× ph¶n øng dealkyl ho¸, ph¶n øng cracking m¹ch nh¸nh cña vßng th¬m cãthÓ x¶y ra: ArCnH2n+1 ArCmH2m−1 + CpH2p+2 (2-4) Hydrocacbon vßng th¬m Parafin cã m¹ch nh¸nh olefin Víi n = m + p C¸c hydrocacbon aromat kh«ng cã nhãm thÕ t−¬ng ®èi khã bÞ cracking ë ®iÒu kiÖnc«ng nghiÖp v× sù bÒn v÷ng cña c¸c vßng th¬m. 5. Cracking naphten (xycloparafin) t¹o ra c¸c olefin: CnH2n CmH2m + CpH2p (2-5) Olefin Olefin Víi n = m + p34 NÕu parafin m¹ch cã chøa mét vßng xyclo hexan th× vßng ®ã kh«ng bÞ ph¸ vì: CnH2n C6H12 + CmH2m + CpH2p (2-6) Xyclohexan Olefin Olefin Víi n = m + p C¸c ph¶n øng thø cÊp x¶y ra tiÕp sau c¸c ph¶n øng cracking s¬ cÊp ®ãng mét vai trßquan träng trong viÖc x¸c lËp thµnh phÇn s¶n phÈm cuèi cïng trong qu¸ tr×nh cracking. C¸c ph¶n øng thø cÊp th−êng lµ: 6. ChuyÓn dÞch hydro* Naphten + Olefin Aromat + Parafin (2-7) TiÒn chÊt cèc aromat + Olefin Cèc + Parafin (2-8) 7. Isome ho¸ Olefin Isoolefin (2-9) 8. ChuyÓn dÞch nhãm alkyl C6H4(CH3)2 + C6H6 C6H5(CH3) + C6H5(CH3) 9. Ph¶n øng ng−ng tô (condensation reactions): CH CH2 + R1CH CHR2 + 2H (2-10) R2 R1 10. Ph¶n øng t¸i ph©n bè c¸c olefin ph©n tö l−îng thÊp 2H2C=CHCH2CH3 H2C=CHCH3 + H2C=CHCH2CH2CH3 (2-11) Trong ®iÒu kiÖn c«ng nghiÖp, c¸c ph¶n øng cracking chÝnh kh«ng bÞ h¹n chÕ bëi c©nb»ng nhiÖt ®éng häc, t¹i c©n b»ng c¸c hydrocacbon ®Òu cã thÓ ph©n huû hoµn toµn thµnhcacbon graphit (C) vµ hydro (b¶ng 2.1). Ng−îc l¹i, c¸c ph¶n øng phô nh− isome ho¸, t¸iph©n bè nhãm alkyl, vµ dealkyl ho¸ c¸c aromat cã thÓ x¶y ra chØ ë møc ®é nhá trong ®iÒukiÖn cracking c«ng nghiÖp. C¸c ph¶n øng alkyl ho¸ parafin - olefin, hydro ho¸ aromat vµpolyme ho¸ olefin (ngo¹i trõ polyme ho¸ etylen) ®Òu hoµn toµn kh«ng x¶y ra. C¸c ph¶n øng cracking thu nhiÖt m¹nh, isome ho¸ cã hiÖu øng nhiÖt nhá, cßn ph¶nøng chuyÓn dÞch hydro to¶ nhiÖt. Trong qu¸ tr×nh cracking, c¸c ph¶n øng thu nhiÖt lu«n lu«nchiÕm −u thÕ, hiÖu øng nhiÖt cña qu¸ tr×nh phô thuéc vµo nguån nguyªn liÖu, chÊt xóc t¸c vµ®iÒu kiÖn ph¶n øng. − * Cßn gäi lµ sù chuyÓn dÞch hydrua, v× thùc chÊt ®ã lµ sù chuyÓn ®æi H trong vµ gi÷a c¸c ph©n tö ph¶n øng. 35 B¶ng 2.1. H»ng sè c©n b»ng ho¸ häc cña c¸c ph¶n øng cracking hydrocacbon Ph¶n øng H»ng sè c©n b»ng CnHm nC + m/2H2 (trõ khi n = 1) RÊt lín (Graphit) CnHm CH4 + Cn-1Hm-4 (trõ khi n = 1) RÊt lín Parafin lín Parafin + Olefin RÊt lín Olefin lín 2 Olefin ...