đồ án tốt nghiệp nghiên cứu xây dựng mô phỏng quá trình fcc(cracking xúc tác)

đồ án tốt nghiệp nghiên cứu xây dựng mô phỏng quá trình fcc(cracking xúc tác)

1

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU - 4

CHƯƠNG I TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH FCC - 5

1 Vai trò của quá trình FCC trong công nghệ lọc hóa dầu - 5

2 Cơ chế phản ứng - 6

2.1 Phản ứng phân huỷ các mạch CC, phản ứng cracking - 6

2.1 Phản ứng đồng phân hoá (izome hoá) - 7

2.2 Phản ứng chuyển dời hydro dưới tác dụng của xúc tác - 7

2.3 Phản ứng trùng hợp - 7

2.4 Phản ứng alkyl hoá và khử alkyl hoá - 7

2.5 Phản ứng ngưng tụ tạo cốc - 7

3 Động học cho quá trình phản ứng - 12

4 Nguyên liệu, sản phẩm và xúc tác của quá trình FCC - 13

4.1 Nguyên liệu - 13

4.2 Sản phẩm - 16

4.3 Xúc tác - 18

5 Các thông số công nghệ trong quá trình FCC - 21

5.1 Mức độ chuyển hóa C: - 21

5.2 Bội số tuần hoàn xúc tác - 21

5.3 Tốc độ nạp liệu - 22

5.4 Nhiệt độ trong thiết bị phản ứng - 22

5.5 Áp suất - 23

6 Một số công nghệ FCC hiện nay - 23

6.1 Công nghệ của Kellog - 24

6.2 Công nghệ của hãng Shell - 24

6.3 Công nghệ IFP – Total và Stone & Webster - 24

6.4 Công nghệ Exxon - 24

6.5 Công nghệ của hãng UOP - 25

2

CHƯƠNG II

H NH NH CC - 30

1 h h h h CC - 30

1.1 Mô hình hóa cụm thiết bị phản ứng - 30

1.1.1 Mô hình Riser - 35

1.1.2 h h h lò đốt coke - 40

1.2 Mô hình hóa thiết bị CC o ường mô phỏng UNISIM - 41

2 hỏ h CC H .Refinery - 43

2.1 Các thông số công nghệ - 45

2.2 ệ - 47

2.2.1 Tính toán cân b ng v t ch t cụm thiết bị Riser - Regenerator - 47

2.2.2 Tính toán cân b ng nhiệ ng cụm thiết bị Riser - Regenerator - 48

CHƯƠNG III NGHI N C C NG NGH - 56

1 N h cứ ả h hư củ h ệ độ củ l ệ đầ o đế h - 56

2 Ả h hư ng củ độ nhớt - 57

3 N h cứ ả h hư củ ( Riser Outlet Temperature) - 58

4 Ả h hư củ hờ hả ứ - 59

5 Ả h hư ng của tốc độ nạp liệu riêng[1] - 61

6 Ả h hư ng của tỉ lệ Zeolit - Alumina trong xúc tác - 62

7 Ả h hư ng của tỷ lệ hơ ước đưa vào cùng nguyên liệu - 65

8 Tố ư h c hệ - 67

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ XÂY DỰNG - 68

1 X c đị h đị đ ểm xây dựng - 68

1.1 Các cơ sở xác định địa điểm xây dựng của nhà máy: - 68

3

1.2 Các yêu cầu đối với địa điểm xây dựng : - 68

1.2.1 Các yêu cầu chung đối với địa điểm xây dựng: - 68

1.2.2 Các yêu cầu về kỹ thuật xây dựng: - 71

1.2.3 Các yêu cầu về vệ sinh công nghiệp: - 71

1.2.4 Đặc điểm của địa điểm xây dựng: - 73

2 Thiết kế tổng mặt b hâ xư ng - 73

2.1 Yêu cầu thiết kế tổng mặt bằng phân xưởng cracking xúc tác: - 73

2.1.1 Các yêu cầu chung: - 73

2.1.2 Các yêu cầu riêng: - 76

2.2 Thiết kế tổng mặt bằng phân xưởng cracking xúc tác - 76

2.3 Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản: - 79

3 Thiết kế xây dự hâ xư ng Cracking xúc tác - 79

4

MỞ ĐẦU

Cracking xúc tác chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng trong công nghiệp chế biến dầu mỏ Lượng dầu mỏ dùng để chế biến bằng cracking xúc tác là tương đối lớn Ví dụ như: vào tháng một năm 1965 tổng lượng dầu mỏ nước Mỹ chế biến là 1500 tấn/ngày trong đó có 800 tấn/ngày (tức khoảng 53%) được chế biến bằng cracking xúc tác

Mục đích quá trình cracking xúc tác là biến đổi phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ sôi cao thành các sản phẩm nhẹ có chất lượng cao, có giá trị Quá trình Cracking xúc tác là 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 sản xuất xăng Xăng thu được từ quá trình này được dung để phối trộn với các loại xăng khác để tạo ra các mác xăng khác nhau Khối lượng xăng thu được từ các quá trình FCC chiếm tỉ lệ rất lớn khoảng 70 ÷ 80% so với tổng lượng xăng thu được từ các quá trình chế biến khác Lượng nguyên liệu được chế biến bằng cracking xúc tác chiếm tương đối lớn, thường chiếm khoảng 50% công suất nhà máy lọc dầu

Tuy nhiên, quá trình Cracking xúc tác ( CC) c ng là quá trình phức tạp, nhiều quá trình di n ra đ ng thời o đó để tính toán quá trình là vô c ng khó khăn và phức tạp Hiện nay, sự phát triển của công nghệ thông tin đ giúp quá trình tính toán phức tạp trở nên nhanh hơn, trong đó có việc ứng dụng công nghệ thông tin vào tính toán thiết kế các quá trình CC Một số phần mềm mô phỏng như ProII, HYSYS, UNISIM, N IM, .đ được xây dựng và đang phục vụ h u ích Việc sử dụng thành thạo các phần mềm này trong công nghiệp sẽ đem lại lợi ích kinh tế to lớn Và đặc biệt là đối với giáo dục, chúng là nh ng công cụ giúp cho các tân kỹ sư làm quen dần với công nghệ trong thực tế

mà không mất nhiều thời gian

Nội dung đ án bao g m:

Chương 1: Tổng quan công nghệ FCC

Chương 2 : Xây dựng mô phỏng công nghệ FCC

Chương 3 : Nghiên cứu các chế độ công nghệ

Chương 4: Thiết kế xây dựng phân xưởng FCC

Xu hướng công nghệ FCC hiện nay bên cạnh việc tạo nhiều xăng chất lượng cao, thích ứng với nhiều ngu n nguyên liệu còn phải có tính chọn lọc sản phẩm, nghĩa là công nghệ phải có khả năng điều chỉnh để tạo ra sản phẩm mong muốn vì

dụ như công nghệ cracking xúc tác sâu (DCC) của Stone & Webster Engineering Corp và công nghệ MSCC của UOP,…[1]

6

2 Cơ chế hả ứ [3]

Trong điều kiện mà chúng ta tiến hành quá trình cracking xúc tác, một số lượng lớn các phản ứng hóa học xảy ra và chúng quyết định chất lượng hiệu suất của quá trình Đó là các phản ứng sau:

2.1 P ả ứ p uỷ mạ CC, p ả ứ ra k

Là phản ứng phân huỷ bẻ gẫy mạch nh ng phần tử có kích thước lớn (trọng lượng phân tử lớn) thành nh ng phần tử có kích thước nhỏ hơn (trọng lượng phân

tử nhỏ hơn) Đây là phản ứng chính của quá trình

+ Phân huỷ parafin tạo olefin và parafin có trọng lượng phân tử nhỏ hơn

CnH2n+2 CmH2m + CpH2p+2 (n = m + p) + Bẻ g y mạch olefin tạo olefin nhỏ hơn

CnH2n CmH2m + CpH2p (n = m + p) + Hydrocacbon thơm có nhánh bên bị bẻ gẫy tạo thành parafin và hydrocacbon thơm có nhánh nhỏ hơn

ArCnH2n+1 ArCmH2m+1 + CpH2p (n = m + p) + Naphten bị bẻ gẫy mở vòng tạo các olefin (trừ vòng hexan)

7

2.2 P ả ứ uyể dờ ydr d ớ dụ ủa xú

Nhờ có xúc tác mà có sự phân bố lại hydro cho nên đ làm no được một số hydrocacbon đói (sản phẩm phân huỷ), vì vậy làm tăng được tính ổn định hoá học của sản phẩm thu

Naphten + olefin hydrocacbon thơm + parafin

Hydrocacbon thơm olefin alkyl thơm

Phản ứng khử alkyl hoá ngược với phản ứng alkyl hoá, xảy ra ở nhiệt độ cao

8

ự tạo cốc trong quá trình cracking xúc tác là không mong muốn, vì cốc tạo thành thường bám trên bề mặt xúc tác, giảm hoạt tính bề mặt xúc tác, giảm thời gian làm việc của xúc tác

Hiệu ứng nhiệt của các phản ứng trên khác nhau về dấu c ng như về giá trị

Đa số các phản ứng phân huỷ là phản ứng thu nhiệt mạnh, còn các phản ứng như phản ứng đ ng phân hoá, chuyển vị hydro, polyme hoá và phản ứng ngưng tụ là các phản ứng toả nhiệt yếu Hiệu ứng nhiệt tổng cộng của quá trình cracking xúc tác là thu nhiệt, với giá trị thay đổi từ 100 đến 400 kJ/kg nguyên liệu, tuỳ theo bản chất của nguyên liệu được sử dụng trong quá trình

Hiện nay, vẫn chưa có sự nhất trí hoàn toàn trong việc giải thích cơ chế xúc tác quá trình cracking Nhưng nhìn chung thì phổ biến hơn là giải htích theo cơ chế ioncacboni Các ioncacboni này được tạo ra khi mà các phân tử hydrocacbon của nguyên liệu tác dụng với tâm axit của xúc tác Theo thuyết này thì quá trình cracking xúc tác xảy ra theo 3 giai đoạn chính sau đây:

Ion cacboni tạo thành do tác dụng của olefin với tâm axit Lewis của xúc tác:

+ H+(xt)

+

R1 CH C R2 + (xt)H

Al O SiO

Từ hydrocacbon thơm: người ta quan sát thấy sự tạo thành ion cacboni là

sự kết hợp trực tiếp của H+

vào nhân thơm:

Các hydrocacbon thơm có mạch bên đủ dài thì sự tạo thành ion cacboni

c ng giống như trường hợp parafin

Thời gian sống của các ion cacboni được tạo ra dao động từ phần triệu giây đến hàng phút Các ion cacboni này tạo ra nằm trong lớp các phần tử hấp phụ, chúng là nh ng hợp chất trung gian rất hoạt động đối với nhiều phản ứng xảy ra khi cracking

b G a đ ạ ế đổ a

Các ion cacboni là nh ng hợp chất rất hoạt động, chính vì vậy khi được tạo

ra từ giai đoạn trên lại nhanh chóng tham gia vào các phản ứng biến đổi khác nhau như:

- Phản ứng đ ng phân hoá, chuyển dời ion hydro, nhóm metyl tạo cấu trúc nhánh

dÔ t¹o thµnh h¬n

H+(xt)+

11

Độ ổn định của ion cacboni theo bậc là giảm dần như sau:

C3 +

Nếu ba liên kết CC ở vị trí  thì liên kết CC ở vị trí [A] là có xác suất đứt mạch lớn nhất, sau đó đến vị trí [B] và cuối cùng đến vị trí [C]

Với ion cacboni mạch thẳng:

Đối với ion cacboni là đ ng đẳng của benzen, ví dụ nếu áp dụng quy tắc vị trí  bình thường thì ở vị trí đó rất bền v ng Chính vì vậy mà người ta cho rằng proton phải được kết hợp với một trong nh ng liên kết CC trong nhân thơm tạo thành nh ng hợp chất trung gian, sau đó mới phân huỷ theo quy tắc nêu ở trên Khi phân huỷ, điện tích ion cacboni sẽ dịch chuyển theo sơ đ sau:

R C C C C C C+

CC

C

C CC

+

H

12

Như vậy trong hydrocacbon thơm hiệu ứng tích điện ở nhân thơm là nguyên nhân quan trọng hơn so với nguyên nhân là sự biến đổi ion cacboni bậc hai thành bậc ba

Các ioncacboni là đ ng đẳng của Benzen mà có mạch nhánh càng dài thì tốc

độ xảy ra càng lớn và càng d Ví dụ như ioncacboni izobutyl-benzen có tốc độ lớn hơn 10 lần so với ioncacboni izopropyl-benzen

Các nhóm metyl, etyl, rất khó bị đứt ra khỏi nhân Benzen (vì có năng lượng liên kết lớn) và do đó khó tạo được ion CH3+

và C2H5

+ Điều này đ giải thích được

vì sao trong xăng cracking xúc tác lại có hàm lượng hydrocacbon có mạch nhánh bên ngắn là lớn và c ng giải thích được là vì sao trong sản phẩm khí của quá trình cracking lại nhiều hydrocacbon mạch nhánh

G a đ ạ dừ p ả ứ

Giai đoạn này xảy ra khi các ion cacboni kết hợp với nhau hoặc chúng nhường hay nhận nguyên tử hydro của xúc tác để tạo thành các phân tử trung hoà Nhìn chung, nh ng phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình cracking xúc tác là rất phức tạp

3- Hấp phụ nguyên liệu trên tâm hoạt hoạt tính xúc tác

13

500oC thì phản ứng xảy ra ở vùng trung gian gi a động học và khuếch tán Còn khi cracking lớp sôi (FCC) của xúc tác ở nhiệt độ 480  530oC thì phản ứng xảy ra ở vùng động học

Tốc độ của phản ứng cracking xúc tác, trong đa số các trường hợp được miêu

tả bằng phương trình bậc một có dạng:

k = vo.n.ln(1  x)  (n  1)x

ở đây: k: tốc độ của phản ứng (mol/g.h)

n: số mol sản phẩm được tạo thành từ 1 mol nguyên liệu

x: mức độ chuyển hóa (phần mol)

Đối với phân đoạn dầu trên xúc tác zeolit, phương trình bậc 1 lại có dạng sau:

Hai yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nguyên liệu FCC:

- Các hydrocacbon gồm parafin, olefin, naphtenic và các aromatic Parafin

d bị cracking và tạo ra lượng sản phẩm lỏng nhiều nhất, ít khí nhiên liệu nhưng sản phẩm có trị số octan thấp Còn đối với olefin, hợp chất này không có trong dầu thô, nó có mặt trong nhiên liệu FCC là do các quá trình xử lý trước đó (cracking nhiệt, hydrocarcking,…), đây là hợp phần không mong muốn do nó thường bị

14

polyme hóa tạo ra cốc và nhựa Naphtenic được xem là thành phần mong mu n bởi sản phẩm của nó có giá trị octan cao Trong khi đó hợp phần aromatic vừa có tác dụng tạo sản phẩm có octan cao nhưng mặt khác chúng làm giảm độ chuyển hóa, giảm hàm lượng gasoline, tăng sản lượng LCO, slurry và cốc Ngày nay trong nguyên liệu CC người ta thường hạn chế thành phần của aromatic

- Các tạp chất: Đối với các ngu n nguyên liệu là các phân đoạn dầu nặng,

ngoài thành phần hydrocabon còn chứa nhiều hợp chất chứa lưu huỳnh, nito và kim loại Các tạp chất này đều nằm trong thành phần các các chất h u cơ phân tử lớn, thường gây nhi m độc xúc tác, giảm hoạt tính và độ chọn lọc, điều này làm giảm chất lượng sản phẩm Thông thường nếu sản phẩm có chứa nhiều tạp chất thì trước khi đưa vào CC, nguyên liệu cần được xử lý bằng quá trình hydrotreating

Theo lý thuyết thì bất kỳ phân đoạn chưng cất nào của dầu mỏ có điểm sôi lớn hơn xăng đều có thể dùng làm nguyên liệu cho quá trình cracking xúc tác Tuy nhiên để đạt được hiệu quả kinh tế người ta thường chọn các phân đoạn nặng thu được từ quá trình cracking nhiệt, cốc hóa chậm, các phân đoạn dầu nhờn trong chưng cất chân không và dầu mazut đ được tách nhựa Có thể phân nguyên liệu FCC thành các nhóm sau:

- Nhóm 1: Phân đoạn Kerosen – sola nhận được từ quá trình chưng cất trực tiếp và có giới hạn sôi từ 2100C đến 3600C Đây là nhóm nguyên liệu dùng tốt nhất cho sản xuất xăng ô tô và xăng máy bay

- Nhóm 2: Nguyên liệu lấy từ chưng cất chân không phân đoạn gasoil, có nhiệt độ sôi từ 300oC đến 550o

nh ng nguyên liệu nặng và chất lượng xấu hơn

15

B1.1 Thành phần nguyên liệu từ cặn quá trình chưng cất dầu thô Blend và Bạch Hổ

Crude (Sour) Blend

100%

(Sweet) Bach Ho

ASTM Test method

16

4.2 Sả p ẩm

Chất lượng sản phẩm của quá trình CC thay đổi trong khoảng rất rộng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại nguyên liệu, loại xúc tác và thông số công nghệ của quá trình Các sản phẩm chủ yếu của quá trình FCC là khí khô, LPG, gasoline, LCO, HCO, slurry và cốc

- Khí khô: các khí nhẹ thoát ra từ tháp hấp thụ dầu được gọi là khí khô Các

cấu tử chính của khí khô là hydro, metan, etan, etylen và H2 Ngay sau khi được

xử lý với amin để tách H2 , khí được trộn vào hệ khí nhiên liệu Tùy thuộc vào lượng hydro mà người ta có thể thu h i khí này để sử dụng cho quá trình khác Khí khô là sản phẩm không mong muốn, nếu nhiều quá sẽ gây quá tải cho hệ thống máy nén ướt và thường gây bất lợi Khí khô chủ yếu được tạo ra từ quá trình cracking nhiệt, dehydro hóa trên tạp chất kim loại

- LPG: dòng sản phẩm thoát ra từ trên tháp tách butan hoặc tháp ổn định,

thành phẩn chủ yếu là các hydrocacbon C3, C4 LPG thường chứa nhiều olefin (propylen và butylen) Vì vậy, sau khi tách và thu h i olefin làm nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu, các nguyên liệu này có thể được dùng làm sản phẩm hóa chất, pha trộn vào xăng, nguyên liệu cho ankyl hóa, sản xuất MTBE,…

- Xăng: đây là sản phẩm chủ yếu và có giá trị của phân xưởng CC Xăng

FCC có tỷ trọng nhẹ, có thể pha với nhiều loại xăng để tạo xăng thương phẩm Tuy nhiên, xăng CC có hàm lượng olefin cao nên d tạo phản ứng trùng ngưng, ngưng

tụ sinh ra nhựa gây tắc đường ống và tắc vòi phun, đ ng thời trong sản phẩm có chứa hàm lượng lưu huỳnh vượt tiêu chuẩn Vì vậy, xăng CC cần được pha trộn với xăng reformat, ankylat,…để giảm hàm lượng lưu huỳnh và olefin

Để tăng hiệu suất sẩn xuất xăng có thể điều chỉnh:

+ Tăng tỷ số xúc tác/nguyên liệu

+ Tăng hoạt tính của xúc tác bằng cách thay mới xúc tác hoặc sử dụng xúc tác có hoạt tính cao

- LCO (light cycle oil): đây là sản phẩm thu được ở tháp chưng cất sản phẩm

FCC, có nhiệt độ sôi từ 220-350oC Trong đó, 30 ÷ 50% aromatic t n tại dưới dạng các phân tử chứa 2 và 3 vòng thơm ản phẩm này chứa 50 ÷ 75% hợp chất aromatic

LCO được sử dụng rộng r i như là một sản phẩm để pha trộn vào dầu đốt và nhiên liệu diezen, nhất là trong mùa đông, giá bán LCO nhiều khi lại cao hơn xăng

o đó, các nhà máy lọc dầu thường điều chỉnh hoạt động của quá trình CC để tạo

ra hiệu suất xăng và LCO hợp lý, đáp ứng nhu cầu thị trường Chất lượng của LCO được đánh giá qua trị số xetan và hàm lượng lưu huỳnh Căn cứ vào hai chỉ số này, người ta mới biết được lượng LCO được phép pha vào dầu đốt và diezen để đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng đặt ra Trị số xetan là giá trị bằng số đặc trưng cho tính bắt lửa của nhiên liệu

LCO chứa nhiều aromatic thường có chỉ số xetan thấp, CI = 20 ÷ 30 LCO qua các quá trình xử lý hydro có thể tăng trị số xetan Mức độ cải thiện trị số xetan của LCO tuỳ thuộc vào điều kiện khắc nghiệt của quá trình xử lý bằng hydro

- HCO và slurry HCO thường chứa nhiều vòng thơm nặng, có thể xử lý tiếp

bằng hydrocracking để cho sản phẩm khác hoặc để pha trộn với slurry Slurry hay dầu sệt là phần nặng nhất của công đoạn cracking xúc tác, có giá trị thấp nhất nên người ta cố gắng hạn chế hiệu suất slurry Hiệu suất slurry phụ thuộc nhiều vào chất lượng nguyên liệu cracking và độ chuyển hoá Nguyên liệu giàu naphten và aromat có xu hướng tạo ra nhiều slurry hơn nguyên liệu giàu parafin Khi độ chuyển hoá từ thấp đến trung bình, bằng cách tăng tỉ số chất xúc tác/dầu hoặc sử

18

dụng chất xúc tác có pha nền hoạt động thì có thể dẫn đến giảm hiệu suất slurry Tăng độ chuyển hoá, làm giảm hiệu suất sản phẩm đáy

- Cốc: Trong quá trình cracking, một phần nguyên liệu bị chuyển hoá thành

cốc do các phản ứng cracking thứ cấp, polyme hoá, ngưng tụ Cốc được hình thành trên bề mặt chất xúc tác dẫn đến sự suy giảm hoạt tính, độ chọn lọc của chất xúc tác Do vậy, để hoàn nguyên hoạt tính, độ chọn lọc của chất xúc tác, người ta phải đốt cháy cốc trong thiết bị tái sinh (regenerator) Tuy nhiên, cốc là một sản phẩm phụ cần thiết cho sự hoạt động bình thường cho công đoạn FCC, bởi vì nhiệt xúc tác hấp thụ từ phản ứng đốt cháy cốc lại truyền nhiệt cho phản ứng cracking

Sau khi cracking, các sản phẩm CC được phân riêng theo khoảng nhiệt độ sôi: khí khô, LPG, gasoline, LCO, HCO, slurry Trong đó, gasoline là sản phẩm quan trọng và có giá trị nhất Hiệu suất các sản phẩm CC đó phụ thuộc vào nhiều yếu tố: ngu n nguyên liệu, bản chất và kiểu loại chất xúc tác, điều kiện vận hành

và ý đ kinh tế, công nghệ của nhà máy lọc dầu

4.3 Xúc tác[1,3]

Xúc tác quá trình CC ngày nay thường sử dụng hợp chất zeolit Các xúc tác loại X, Y, ZMS 5 hay 11 là loại zeolit thích hợp nhất cho quá trình cracking xúc tác Kích thước lỗ lớn của chúng xấp xỉ 10Å Thông thường các loại zeolit này là loại trao đổi cation (H+, NH4+ hay cation đa hóa trị) kết hợp với các phương pháp

xử lý thích hợp và phối trộn với aluminosilicat vô định hình

* Các yêu cầu của xúc tác cracking công nghiệp:

- Hoạt tính xúc tác: Trong phương pháp cracking xúc tác, mức độ chuyển

hóa của nguyên liệu phụ thuộc vào độ hoạt tính của xúc tác Chỉ số này lại phụ thuộc vào tính chất lý, hóa của xúc tác, trước hết là thành phần của xúc tác Tùy theo hiệu suất sản phẩm xăng mà phân thành xúc tác có độ hoạt tính cao, hoạt tính trung bình và hoạt tính thấp Ngoài ra c ng cần lưu ý đến chỉ số hoạt tính ổn định của xúc tác Xúc tác mới thường có hoạt tính cao, sau một thời gian sử dụng chúng

sẽ dần ổn định đến một giá trị nhất định gọi là hoạt tính ổn định của xúc tác Hoạt tính là yêu cầu quan trọng nhất đối với xúc tác trong quá trình cracking

- Độ chọn lọc của xúc tác Chỉ số này phản ánh tác dụng của xúc tác trong

việc tạo ra một sản phẩm mong muốn, ở đây là sản phẩm xăng Tỷ số gi a hiệu suất xăng/cốc phản ánh độ chọn lọc của xúc tác Sau một thời gian làm việc, độ chọn lọc của xúc tác sẽ giảm dần

H1.1 Cấu tạo xúc tác Zeolit

20

- Xúc tác phải có độ ổn định lớn và bền cơ, bền nhiệt

Xúc tác phải gi được nh ng đặc tính chủ yếu (như hoạt tính, độ chọn lọc) của nó sau thời gian làm việc lâu dài

Trong quá trình làm việc xúc tác cọ xát với nhau và xúc tác cọ xát vào thành thiết bị làm cho xúc tác d bị vỡ, khi xúc tác bị vỡ làm tổn thất áp suất qua lớp xúc tác tăng lên, làm mất mát xúc tác lớn Do vậy mà xúc tác phải đảm bảo độ bền cơ

Đ ng thời, trong quá trình làm việc nhiệt độ có thể thay đổi Khi nhiệt độ cao nếu xúc tác không có độ bền nhiệt thì có thể bị biến đổi cấu trúc dẫn đến làm giảm các tính chất của xúc tác

- Xúc tác phải đảm bảo độ thuần nhất cao và bền với các chất ngộ độc xúc tác

Xúc tác cần đ ng nhất về thành phần, cấu trúc, hình dáng và kích thước Khi kích thước không đ ng đều sẽ tạo ra nh ng vùng phân lớp và có trở lực khác nhau

và do sự phân lớp theo kích thước nên sẽ phá vỡ chế độ làm việc bình thường của thiết bị Mặt khác, khi kích thước không đ ng đều sẽ làm tăng khả năng vỡ vụn dẫn đến tổn hao xúc tác, khi cấu trúc lỗ xốp không đ ng đều thì sẽ làm giảm bề mặt tiếp xúc dẫn đến làm giảm hoạt tính xúc tác

Xúc tác phải có khả năng chống có hiệu quả tác dụng gây ngộ độc của

nh ng hợp chất của nitơ, lưu huỳnh (NH3, H2S), các kim loại nặng để kéo dài thời gian làm việc của xúc tác

- Xúc tác phải có khả năng tái sinh, phải dễ sản xuất và rẻ tiền

Xúc tác có khả năng tái sinh tốt thì sẽ nâng cao được hiệu quả và năng suất của quá trình, lượng tiêu hao xúc tác c ng 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, người

ta cần phải tiến hành đốt cốc bằng không khí nóng trong lò tái sinh

21

Cùng với việc cải tiến và hoàn thiện về dây truyền công nghệ của cracking xúc tác, người ta không ngừng nâng cao chất lượng 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, người

ta đ nghiên cứu thành công và đưa 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 được tỷ lệ cốc và khí Trong năm 1969 có gần 90% các phân xưởng cracking xúc tác ở Mỹ và Canada đ

sử dụng xúc tác loại Zeolit X,Y, chúng rất bền v ng trong quá trình tái sinh và có

C được tính theo công thức

C = 100 – y.(100 – z)

5.2 Bội số tuần hoàn xúc tác

Là tỷ số gi a khối lượng xúc tác và khối lượng nguyên liệu (X/RH) đưa vào thiết bị phản ứng trong một đơn vị thời gian Khi dùng xúc tác chứa zeolit cho phép giảm tỷ lệ X/RH xuống còn 10/1 so với xúc tác vô định hình Nếu khi dùng công nghệ xúc tác tầng sôi thì tỷ lệ này còn có thể giảm xuống là 2/1 đến 5/1

Khi thay đổi tỷ lệ X/RH sẽ làm thay đổi nhiệt độ của thiết bị phản ứng, thay đổi thời gian lưu xúc tác trong lò phản ứng và lò tái sinh đ ng thời thay đổi cả lượng cốc bám trên xúc tác trong một chu trình

Bội số tuần hoàn xúc tác tăng lên thì thời gian lưu của xúc tác trong vùng phản ứng giảm xuống, hoạt tính xúc tác trung bình của xúc tác tăng lên làm cho hiệu suất khí, xăng, coke đều tăng lên nhưng lượng coke bám trên 1 đơn vị xúc tác

22

lại giảm xuống Do vậy bằng cách thay đổi bội số tuần hoàn xúc tác ta có thể điều chỉnh được hiệu suất và chất lượng sản phẩm thu Việc tăng bội số tuần hoàn chỉ cho phép đến mức tới hạn vì nếu tăng quá cao thì dẫn đến tăng kích thước thiết bị tái sinh, hệ thống vận chuyển xúc tác, phải tăng khí nén và điều này không có lợi ích về mặt kinh tế

5.3 Tốc độ nạp liệu

Là tỷ số gi a lượng nguyên liệu nạp vào trong một đơn vị thời gian trên lượng xúc tác trong thiết bị phản ứng, ký hiệu M/H/M

Khi tăng tốc độ nạp liệu riêng sẽ làm giảm độ chuyển hóa Còn khi giảm tốc

độ nạp liệu riêng thì độ chuyển hóa tăng vì tốc độ nạp liệu là đại lượng ngược với thời gian phản ứng Khi sử dụng xúc tác có độ hoạt tính cao sẽ có thể tăng tốc độ nạp liệu dẫn đến tăng năng suất của thiết bị Nếu dùng xúc tác zeolit thì tốc độ nạp liệu khoảng 4h-1 đến 5h-1

Khi tăng tốc độ nạp liệu, nếu ta tăng nhiệt độ phản ứng sẽ tăng trị số octan của xăng và tăng hiệu suất olefin trong khí

5.4 Nhiệt độ trong thiết bị phản ứng

Nhiệt độ trong thiết bị phản ứng thường đạt từ 4800C đến 5000

C Khi tiến hành tăng nhiệt độ, lúc đầu hiệu suất xăng tăng sau đó đạt đến cực đại r i giảm xuống Điều này là do quá trình phân hủy tăng làm phân hủy các cấu tử xăng vừa được tạo thành Khi tăng nhiệt độ, phản ứng phân hủy tăng đ ng thời các phản ứng bậc 2 như dehydro hóa c ng tăng, làm tăng hiệu suất của hydrocabon thơm và olefin Khi đó sản phẩm khí, hàm lượng C1÷C3 tăng lên, C4 giảm, tỷ trọng và trị

số octan tăng

23

5.5 Áp suất

Quá trình cracking thường tiến hành ở áp suất 1,4÷1,8 at, phản ứng xảy ra ở pha hơi Khi tăng áp suất, hiệu suất xăng tăng lên, hiệu suất khí C1÷ C3 giảm, hàm lượng olefin và aromatic giảm, các parafin tăng do vậy chất lượng xăng giảm

Đ ng thời áp suất tăng khiến quá trình tạo cốc tăng nên việc tăng áp suất không có lợi trong quá trình cracking xúc tác

6 ộ ố c hệ CC h ện nay[1]

Năm 1936, dây chuyền xúc tác đầu tiên được đưa vào công nghiệp chế biến dầu, hoạt động theo phương thức gián đoạn có lớp xúc tác cố định Đến năm 1942, dây chuyền FCC (cracking xúc tác tầng sôi) đầu tiên mới được đưa vào sử dụng

Từ đó đến nay, công nghệ FCC liên tục được cải tiến theo nhiều hướng, nhất là thiết bị phản ứng Tuy nhiên, tất cả các thiết bị đều tuân theo nguyên lý chung

Nguyên lý chung của hệ thống FCC Các phản ứng cracking được thực hiện trong một ống đứng (riser), trong ống đứng một dòng nguyên liệu lỏng được tiếp xúc với chất xúc tác nóng dạng bột Nguyên liệu bị hóa hơi và cracking thành các sản phẩm nhẹ ngay khi di chuyển từ dưới lên phía trên riser và mang theo chất xúc tác Các phản ứng xảy ra rất nhanh chỉ trong 1 đến 3 giây, đ ng thời cốc c ng hình thành trên bề mặt xúc tác làm giảm hoạt tính, độ chọn lọc xúc tác Các sản phẩm cracking và xúc tác cùng được đưa lên hệ thống tách cyclon Xúc tác tách ra được đưa quay về thiết bị tái sinh để đốt cháy cốc và sau đó được chuyển tới gần đáy

H1.2 Sơ đồ tổng quát công nghệ FCC

24

ống riser để chuẩn bị cho chu trình tiếp theo, trong đó sản phẩm được tách ra sẽ được chuyển qua thiết bị tháp chưng để tách thành các phân đoạn khác nhau

6.1 Công nghệ của Kellog

Sự vận chuyển xúc tác được thực hiện theo phương thẳng đứng rất thuận lợi

vì có thể dùng van chặn để điều khiển quá trình tuần hoàn của xúc tác Đặc điểm chính của loại lò này là vòi phun nguyên liệu được cải tiến nhằm tăng cường sự tiếp xúc gi a xúc tác và nguyên liệu

6.2 Công nghệ của hãng Shell

Quá trình hell LR CC dùng để cracking xúc tác lớp cặn nặng

H1.3 Công nghệ lò FCC của Kellog và Shell

25

6.3 Công nghệ Exxon

Loại lò này có thể sử dụng với nhiều nguyên liệu khác nhau từ các phần cất chân không đến các loại cặn nặng

6.4 Công nghệ của hãng UOP

H ng này đ thiết kế 2 loại lò CC: lò tái sinh đốt cháy hoàn toàn 1 cấp và

lò tái sinh hai cấp Trong đó loại lò tái sinh đốt cháy hoàn toàn 1 cấp là loại thông dụng trên thế giới au đó UOP đ cải tiến hệ thống phân phối nhiên liệu phần cuối ống riser, hệ thống tái sinh xúc tác, bộ phận làm lạnh xúc tác nhằm nâng cao tính linh động của nguyên liệu Đối với lò tái sinh hai cấp được dùng chủ yếu cho nguyên liệu nặng

- Gia nhiệt nguyên liệu đầu: Nguyên liệu từ bề chứa 1 được đưa qua thiết bị

trao đổi nhiệt ống trùm , nguyên liệu mới có thể được trộn với phần tuần hoàn

H1.4 Công nghệ FCC của IFP và Exxon

26

HCO2 và cặn đáy3 au đó toàn bộ nguyên liệu được đưa vào lò gia nhiệt tới nhiệt

độ từ 2600C đến 3700

C

- Lò phản ứng FCC và lò tái sinh xúc tác: Đây là trái tim của quá trình FCC

Tại thiết bị phản ứng, quá trình cracking thường xảy ra trong thời gian 1,5 đến 3 giây Nguyên liệu cracking được tiếp xúc với xúc tác nóng đ tái sinh ở gần đáy của ống đứng, khi đó nguyên liệu bay hơi cùng với hỗn hợp của hơi nóng và xúc tác được đi lên phía trên tới đỉnh của ống đứng, phản ứng sảy ra ngay khi nguyên liệu bay hơi Tỉ lệ khối lượng xúc tác/dầu vào khoảng 4 – 9/1 Xúc tác hấp thụ nhiệt của phản ứng đốt cháy cốc r i truyền nhiệt cho nguyên liệu Nhiệt độ trong lò tái sinh vào khoảng 677 oC – 732 oC Ống đứng thường có cấu tạo hình trụ, dày từ

10 – 13cm có bọc lớp cách nhiệt và chống mài mòn Ống đứng điển hình thường

có đường kính từ 60 – 180 cm, và cao từ 25 – 30 m Hầu hết nguyên liệu đều tham gia phản ứng và chuyển hoá trong ống đứng, còn thiết bị phản ứng được được dùng

LCO

HCO

Naphta nặng Naphta nhẹ Khí khô

27

như một thiết bị tách xúc tác và hơi hydrocacbon Một bộ phận được thiết kế đặc biệt, bố trí gần van chặn, dùng hơi nước để thổi xúc tác và dầu điều này sẽ hạn chế mức tối đa hiện tượng trộn quay trở lại của xúc tác và hơi khí đ làm việc Hơi nước thường được phun vào nguyên liệu Hơi nước có tác dụng phân tán nguyên liệu thành các hạt nhỏ, tăng khả năng bay hơi, tăng khả năng sẵn sàng tham gia các phản ứng trên tâm axit của xúc tác Sau khi tách khỏi xúc tác, hơi sản phẩm nóng được chuyển sang cột phân đoạn Xúc tác đ làm việc được cho qua vùng tách hơi (còn gọi là bộ phận rửa xúc tác) bằng cách thổi hơi nước vào

H1.6 Công nghệ lò FCC của

UOP

H1.7 Thiết bị tách sản phẩm và xúc tác

28

Tác dụng của bộ phận rửa xúc tác:

+ Thu h i sản phẩm lỏng: quá trình nhả hấp bằng hơi nước giúp đẩy các hydrocacbon hấp thụ trên bề mặt xúc tác, không bị cuốn theo xúc tác sang thiết bị tái sinh

+ Giảm nhiệt độ trong lò tái sinh: nhiệt cháy của các hydrocacbon rất cao, nên khi có hydrocacbon hấp phụ trên xúc tác nên làm tăng nhiệt độ trong lò tái sinh Nhiệt độ tăng quá cao sẽ làm hỏng xúc tác, phá vỡ cấu trúc của xúc tác

+ Tăng hiệu quả của quá trình Hydrocacbon cuốn theo sang thiết bị tái sinh làm tăng nhiệt độ của thiết bị tái sinh, dẫn tới làm giảm tỉ lệ xúc tác/dầu, giảm độ chuyển hóa của quá trình

+ Quá trình nhả hấp phụ còn làm tơi xúc tác, giúp cho quá trình tái sinh thuận lợi hơn

Thông thường người ta thổi hơi nước vào vùng rửa vì có nh ng ưu điểm sau: + Hơi nước d dàng được tách ra khỏi sản phẩm

+ Hơi nước được sản xuất bằng nhiệt từ quá trình cháy cốc, nên giảm giá thành

+ Hiệu quả nhả hấp phụ tốt

Tốc độ hơi cần được điều chỉnh thích hợp và cần phải kiểm tra chặt chẽ thời gian lưu của xúc tác trong bộ phận rửa để tránh phải dùng quá nhiều không khí trong lò tái sinh Áp suất trong thiết bị phản ứng được khống chế bằng bộ phận điều chỉnh áp suất của cột phân đoạn

Sau khi xúc tác được “rửa”, chúng được chuyển qua thiết bị tái sinh xúc tác Xúc tác đi vào lò tái sinh chứa 0,4 wt% - 2,5 wt%, hàm lượng cốc phụ thuộc vào tính chất của nguyên liệu Nguyên liệu càng nặng hàm lượng cốc càng lớn Thành phần cốc g m cacbon, hydro và vết hợp chất vòng của lưu huỳnh và nitơ au khi nén, không khí để đốt được đưa vào đáy lò tái sinh, qua lưới phân phối để tăng hiệu quả trộn gi a không khí và xúc tác Quá trình cháy c ng xảy ra trong lớp sôi

và để đạt được điều đó thì tốc độ của không khí phải lớn hơn 1 m/s Xúc tác tái sinh được chuyển qua thiết bị làm mát, đuổi sạch khí qua một van lá mà sự hoạt động của van này được khống chế, điều khiển tự động nhờ bộ phận điều chỉnh

29

nhiệt độ của thiết bị phản ứng, r i sau đó xúc tác được trộn với nguyên liệu cracking và hoàn thành một chu trình

- Tháp chưng tách sản phẩm: Sự hoạt động của tháp chưng này tương tự như

tháp chưng dầu thô nhưng có hai sự khác nhau Thứ nhất, dòng khí ra từ thiết bị phản ứng được làm lạnh trước khi đi vào tháp chưng Thứ hai, khối lượng lớn khí

sẽ đi lên đỉnh tháp

Đối với quá trình cracking xúc tác nói chung và quá trình FCC nói riêng thì cụm thiết bị phản ứng là trung tâm của quá trình và c ng là công đoạn phức tạp nhất, ảnh hưởng đến hiệu suất chung của cả quá trình

1.1 Mô hình hóa cụm thiết bị phản ứng

Thiết bị phản ứng FCC g m hai cụm chính: tháp phản ứng và tháp tái sinh xúc tác Đối với tháp phản ứng, nguyên liệu được trộn với xúc tác nóng đ tái sinh

và hơi nước r i đi vào vùng phản ứng trong ống đứng (riser) Tại đây các phản ứng cracking xảy ra Sau khi ra khỏi vùng phản ứng, hỗn hợp sản phẩm và xúc tác (có chứa coke) được đưa vào các xyclon để tách hỗn hợp khí – rắn Xúc tác chứa coke được đưa sang tháp tái sinh xúc tác, hỗn hợp khí sản phẩm được đưa tới tháp chưng phân đoạn

Xử lý nguyên liệu

Cụm thiết bị phản ứng

Thiết bị chưng tách phân đoạn sản phẩm

H2.1 Sơ đồ quá trình cracking xúc tác

31

H2.2 Sơ đồ quá trình trong thiết bị FCC

32

Để mô hình hóa quá trình thông thường người ta phân tích quá trình xảy ra trong thiết bị thành các quá trình đơn giản Cụ thể, đối với thiết bị phản ứng FCC:

+ Tại tháp phản ứng xảy ra hai quá trình: Phản ứng tại khu vực ống đứng

(riser) và quá trình phân tách khí sản phẩm và xúc tác rắn có chứa coke

Tại hình H2.3 thấy rằng khu vực phản ứng bao g m hai cụm RN và R1, tương ứng với riser trong thiết bị thật; bộ phận pliter và Cyclone tương ứng với

hệ thống cyclon (tách khí – rắn); 02 tháp striper 0 và striper 1 tương ứng với bộ phận xục hơi nước để thu h i sản phẩm trên xúc tác

+ Tại tháp tái sinh xúc tác g m quá trình đốt cháy coke và quá trình tách khí

thải ra khỏi xúc tác đ tái sinh

Tương tự như nguyên lý hoạt động của thiết bị tái sinh xúc tác, mô hình tại hình H2.4 c ng có các bộ phận tương ứng, cụ thể: Xúc tác sau khi phản ứng được trộn với không khí qua lưới phân phối khí (Air istributor) sau đó hỗn hợp vào cụm bộ phận Emission Phase, B1, BN, 1, N tương ứng với khu vực đốt coke; Xúc tác sau khi đốt sẽ qua hệ thống cyclon 1 và cyclon 2 (tách khí – rắn)

Khu vực phản ứng

H2.3 Mô hình phần tháp phản ứng trong FCC

Bộ phận thu

h i sản phẩm

Bộ phận tách sản phẩm - xúc tác

33

Tuy nhiên, chuyển đổi mô hình trên sang tính toán mô phỏng là rất phức tạp

bởi: Thứ nhất, trong toàn bộ mô hình t n tại nhiều pha (pha khí của sản phẩm, pha

lỏng của hơi nước, pha rắn của xúc tác), vì vậy phải đ ng thời áp dụng nhiều hệ

phương trình cân bằng cho cả 3 pha, sự tương tác gi a các pha,…Thứ hai, đối hệ

khí – rắn, xảy ra quá trình hấp phụ của nguyên liệu, sản phẩm trên xúc tác, quá trình giải phóng coke trên bề mặt xúc tác, đây là quá trình phức tạp, để mô phỏng cần có nhiều số liệu thực nghiệm, trong khi đó để mô phỏng quá trình FCC ta chỉ cần chú ý đến hiệu suất của xúc tác, tức là độ chuyển hóa, nhiệt lượng quá trình đốt coke Vì vậy, để mô phỏng quá trình FCC (trong công nghiệp) ta sẽ tập trung xây dựng mô hình thiết bị CC như sau:

+ Chỉ xem xét quá trình trên một pha khí (không xét đến các quá trình hai pha khí – rắn) Dòng nguyên liệu vào thiết bị riser chỉ là dòng khí hỗn hợp nguyên liệu, sẽ xảy ra các phản ứng dựa trên các thông số như hằng số tốc độ phản ứng và năng lượng hoạt hóa, cụ thể (H2.5)

H2.4 Mô hình tháp tái sinh xúc tác trong FCC

Lưới phân phối khí

Khu vực phản ứng đốt coke

Tách khí thải và xúc tác tái sinh

34

+ Đối với tháp tái sinh xúc tác (H2.6), mô hình chỉ là dòng khí Cacbon (tương ứng với lượng coke trên xúc tác), được đưa vào lò đốt để tính toán nhiệt lượng cung cấp cho dòng nguyên liệu vào tháp phản ứng

+ Như vậy quá trình FCC sẽ được đơn giản hóa bởi mô hình sau

H2.6 Mô hình tháp tái sinh xúc tác

Dòng Cacbon Nhiệt lượng

Q Khí thải

Riser

H2.5 Mô hình tháp phản ứng

Độ chuyển hóa C

Mô hình động học cracking xúc tác đầu tiên được đưa ra năm 1968 bởi Weekman g m 3 cụm phản ứng (gas oil, gasoline, light gas + coke) Tuy nhiên, mô hình trên còn thiếu chính xác, đến năm 1988, en và Woei đề xuất đưa ra mô hình

4 cụm phản ứng cho quá trình cracking xúc tác tầng sôi ( CC) au đó, các mô hình lần lượt được cải tiến thành 5 cụm phản ứng (Corella và rances năm 1991), 8 cụm phản ứng (Hagelberg năm 2002), 10 cụm phản ứng (Jacob năm 1976),…Mỗi loại mô hình có nh ng ưu nhược điểm khác nhau, càng nhiều cụm phản ứng, độ chính xác càng cao nhưng việc tính toán sẽ phức tạp hơn

Do công nghệ thông tin phát triển, việc tính toán trở nên nhanh chóng vì vậy trong các việc mô phỏng hiện nay thường áp dụng mô hình 21 cụm phản ứng (H2.7) Mô hình này cho kết quả tương đối chính xác so với thực tế Các phần mềm mô phỏng như UNI M, H , Prosim, Pro II,…đều sử dụng mô hình 21 cụm phản ứng để xây dựng modun FCC

Trong phần mô hình hóa này sẽ sử dụng mô hình 7 cụm phản ứng do Han và Chung đề xuất năm 2001, mô hình này có ưu điểm: (1) Tính toán đơn giản hơn so với mô hình 10 cụm phản ứng và 21 cụm phản ứng; (2) 7 cụm phản ứng tương đương với 7 sản phẩm mong muốn (khí khô; LPG; xăng hay gasoline; LCO; HCO

và slurry; Coke; nguyên liệu hay RS) giống như trong vận hành thực tế; (3) Mô hình này cho phép tối ưu hóa theo từng sản phẩm cụ thể

H2.8 Mô hình 7 cụm phản ứng

k1 k2

k3 k4

k5

k6

k7 k9

H2.7 Mô hình 21 cụm phản ứng

37

Với mô hình 7 cụm phản ứng trên sẽ có 18 phản ứng, mỗi phản ứng đại diện cho một quá trình chuyển hóa từ phân đoạn này sang phân đoạn kia và được đặc trưng động học bằng hằng số phản ứng k

* Các tác giả Han và Chung [8] đ đề xuất phương trình động học của 7 cụm phản ứng như sau:

(1)

(2)

(3) (4)

(5) (6) (7)

: tỷ lệ khối lượng nguyên tử của sản phẩm i đối với sản phẩm j

: Hệ số ảnh hưởng của xúc tác o quá trình xây dựng mô hình không nghiên cứu tác động ảnh hưởng của dòng xúc tác nên chọn

Để tính toán quá trình cần tiến hành giải quyết 7 phương trình cân bằng trên, bao g m rất nhiều thông số về n ng độ và hằng số tốc độ phản ứng Nếu phân tích

cụ thể, thấy rằng quá trình FCC thực chất bao g m 18 phản ứng bậc nhất từ phân

38

đoạn này sang phân đoạn kia, tương ứng với mỗi phản ứng là một hằng số tốc độ phản ứng k (từ k1 đến k18):

Khi đó tốc độ phản ứng đơn giản bậc nhất được xác định:

: n ng độ mol của cấu tử A

Hằng số tốc độ phản ứng được xác định theo công thức

E: năng lượng hoạt hóa của phản ứng;

T (K): Nhiệt độ phản ứng

: Hằng số tốc độ phản ứng khi T lớn vô cùng

Do vậy, khi biết giá trị k0 và E, có thể tính được các hằng số tốc độ phản ứng

k, từ đó xác định được độ chuyển hóa của cấu tử A

Ví dụ: với nguyên liệu là R thì xảy ra 6 phản ứng song song thành các sản phẩm HCO, LCO, Xăng, LPG, ry Gas và Coke tương ứng với hằng số tốc độ phản ứng k1, k2, k3, k4, k5, k6

o đó độ giảm n ng độ R là do quá trình tạo các sản phẩm, cụ thể:

Trên cơ sở nghiên cứu, người ta đ xác định được động học của từng phản ứng theo bảng B2.1, như sau:

B

A

k