Tieu luan hoa li crackinh

Trong công nghiệp chế hoá và lọc dầu, quá trình cracking chiếm một vị trí quan trọng. Do đó, các kiến thức cơ bản về hoá học quá trình cracking ,phương pháp cracking và công nghệ cracking là hết sức quan trọng đối với những ai đã, đang và sẽ làm việc trong lĩnh vực lọc hoá dầu.
I. Khái quát về phản ứng cracking.
Cracking là quá trình phá vỡ các phân tử lớn thành các phần tử nhỏ hơn, được thực hiện bằng các phương pháp nhiệt hay sử dụng chất xúc tác.
Phản ứng cracking có thể diễn ra theo hai cơ chế khác nhau: Cơ chế gốc tự do (cracking nhiệt) và Cơ chế ion (cracking xúc tác)

Loại cracking
Cracking nhiệt
Cracking xúc tác

Cơ chế
-Thực hiện theo cơ chế chia cắt liên kết đối xứng nghĩa là liên kết bị phá vỡ đối xứng và các cặp gốc tự do được tạo ra dưới tác dụng của nhiệt.
-Diễn ra dưới sự tham gia của chất xúc tác như nhôm silicat và zeolit, có xu hướng phá vỡ bất đối xứng các liên kết, tạo ra cặp ion mang điện tích trái dấu. Các chất trung gian của phản ứng được tái tạo liên tục hình thành cơ chế tự lan truyền. Chuỗi phản ứng cuối cùng kết thúc bằng sự tái tổ hợp các gốc tự do hay ion.

Điều kiện tiến hành
-Gồm nhiều quá trình công nghiệp từ cracking nhẹ đến cốc hoá nhiệt phân xảy ra ở điều kiện nhiệt độ từ 400- 9000c, áp suất từ bình thường đến hàng chục atm.
-Tiến hành trong điều kiện nhiệt độ 450- 5500c, sử dụng trong sản xuất nhiên liệu động cơ.

Hiệu suất
-Cần cung cấp nhiều nhiệt, hiệu suất không cao
-Hiệu suất cao


II. Cracking xúc tác trong các phản ứng hữu cơ.
II.1 Định nghĩa:
Quá trình sử dụng chất xúc tác nhằm chuyển hidrocacbon thành những mạch ngắn hơn, được sử dụng rộng rãi trong chế biến dầu mỏ để sản xuất nhiên nguyên liệu hoá học.
II.2 Cơ chế phản ứng:
Cracking xúc tác xảy ra theo cơ chế ion. Các chất xúc tác sử dụng là aluminosilicat. Aluminosilicat tẩm axit được coi như “một axit rắn” sẵn sàng cung cấp H+ :


Khi tiếp xúc với các chất xúc tác “axit rắn” ở nhiệt độ cao, ankan tạo thành ca tion “không kinh điển”, kiểu metoni mà sự tồn tại của nó đã được chứng minh bằng phổ khối lượng.


R-CH2…….CH2-CH2-R
R-CH2-CH2-CH2–R + H+
R-C+H-CH2-CH2–R
Cation A tách phân tử ankan, còn cation B tách H2, đều tạo ra cacbocation kinh điển.
A
RCH3 + RCH2CH2+ hoặc RCH2 + + RCH2CH3
B
RC+HCH2CH2R + H2
Phân cắt β tạo thành các anken và cacbocation mới.


R-C+H-CH 2-CH2-R
R-CH=CH2 + R+CH2



Cộng vào ankan tạo ra cation kiểu ion metoni


R+ + R--CH 2-CH2-R
R-CH2-C+H-CH2–R
Tự biến đổi thành cation kiểu ion metoni, rồi đồng hoá thành cacbocation bậc III bền hơn.
R0-CH(CH3)-C+H-R
R0-C+(CH3)-CH2-R
R0-CH(CH2+)-CH2-R
Cacbocation II Cacbocation III Cacbocation I
Ngắt lấy H- từ tiểu phần khác để trở thành phân tử trung hoà
R0-C+(CH3)-CH2-R + RH
R0-CH(CH3)-CH2-R + R+
vậy mà cracking xúc tác tạo ra được các hiđrocacbon mạch nhánh từ ankan không nhánh.
Để cracking được phân đoạn nặng nhất của dầu mỏ (chứa các hiđrocacbon thơm đa vòng nghèo hiđro) người ta cracking xúc tác với sự tham gia của hiđro gọi là hiđrocracking.
II.3 Chất xúc tác dùng trong phản ứng cracking
II.3.1 Nhôm silicat (alumosilicat)
Có hai loại alumosilicat:
Alumosilicat tổng hợp : 89,5% SiO2, 10% Al2O3.
Alumosilicat tự nhiên : 73,8% SiO2, 17% Al2O3, 2/3 Fe2O3.
Trước đây chất xúc tác là alumosilicat tự nhiên tẩm axit, hiện nay chất xúc tác trong công nghiệp là 15% zeolit chứa đất hiếm v à 85% alumosilicat tổng hợp vô định hình .zeolit có hoạt tính cao giúp hiệu suất xăng cao chứa nhiều parafin và aren, hạn chế sự tạo cốc.
II.3.2 Zeolit
II.3.2.1 Công dụng
Zeolit là một loại vật liệu