چه غربال های مولکولی در کاتالیزورهای FCC پالایش نفت استفاده می شود؟
کاتالیزورهای FCC (Fluid Catalytic Cracking) دسته‌ای از مواد کاتالیزوری چند منظوره هستند که در فرآیندهای پالایش نفت برای تبدیل مؤثر هیدروکربن‌های سنگین به محصولات-ارزش افزوده{1} بالا مانند بنزین، گاز نفت مایع و الفین‌های سبک استفاده می‌شوند. آنها معمولاً از اجزای فعال، مواد ماتریس، چسب‌ها و پرکننده‌ها تشکیل شده‌اند.
انواع و عملکردهای غربال مولکولی برای کاتالیزورهای FCC
کاتالیزورهای FCC دارای اسیدیته بالا، پایداری گرمابی خوب، و خواص ضد سایش قوی هستند، که آنها را قادر می‌سازد تا واکنش‌هایی مانند ترک خوردن، ایزومریزاسیون و انتقال هیدروژن هیدروکربن‌های ماکرومولکولی را تحت شرایط سیال شدن در دمای بالا افزایش دهند. علاوه بر این، با تنظیم نوع غربال مولکولی، محتوای خاکی کمیاب، اسیدیته و ساختار منافذ، عملکرد و گزینش پذیری محصولات مورد نظر مانند بنزین، پروپیلن و LPG را می توان بهینه کرد.
بنابراین، غربال های مولکولی مختلف در کاتالیزورهای FCC در درجه اول نقش های کاتالیزوری مکمل را ایفا می کنند. غربال‌های مولکولی نوع Y و اشکال اصلاح‌شده آنها اجزای اصلی فعال کاتالیزورهای FCC هستند. از غربال مولکولی بتا می توان برای بهبود ترک خوردگی، ایزومریزاسیون و انتخاب محصول هیدروکربن های خاص استفاده کرد. به عنوان یک افزودنی کاربردی، ZSM{7}}5 می‌تواند بازده الفین‌های سبک را بهبود بخشد. و الک مولکولی ZSM-11 برای ترک خوردگی انتخابی شکل هیدروکربن ها و تنظیم الفین های سبک استفاده می شود.
غربال مولکولی USY: مهمترین جزء فعال
غربال مولکولی نوع Y-جزء فعال{0}}کرکینگ اساسی برای FCC است، وفوق پایدار Y (USY)نوع زئولیت ترک خوردگی غالب است. سیلیس بالا-Y یادیآلومینه شده Y (DAY)هر دو غربال مولکولی USY هستند. USY را می‌توان به‌عنوان زئولیت نوع Y- که تحت درمان‌های تثبیت‌کننده مانند delumination و عملیات هیدروترمال قرار گرفته است، درک کرد.
از آنجایی که کاتالیزورهای FCC تحت چرخه‌های مکرر واکنش و بازسازی قرار می‌گیرند، باید دماهای بالا و محیط‌های{0}}غنی بخار را تحمل کنند. در نتیجه، USY پایداری هیدروترمال بالا، مقاومت قوی در برابر غیرفعال کردن بخار، پایداری چارچوب بالا و قابلیت عالی برای ترک مولکول‌های بزرگ را نشان می‌دهد.
REY/RE-الک مولکولی USY: فعالیت، کک و پایداری را متعادل می‌کند
زئولیت‌های Y اصلاح‌شده کمیاب-از ارزش صنعتی قابل توجهی در کاتالیزورهای FCC برخوردارند. عناصر نادر زمینی-درگیر شامل La، Ce، و Nd هستند. تبادل یونی نادر خاک می‌تواند پایداری حرارتی، پایداری گرمابی، اسیدیته، فعالیت و گزینش کک را در غربال‌های مولکولی زئولیت نوع Y- بهبود بخشد.
بنابراین،REY (Rare-Earth Y)وRE-USY (Rare-Earth Ultra-Stable Y)غربال‌های مولکولی معمولاً در FCC نفت استفاده می‌شوند تا فعالیت و پایداری را افزایش دهند و تعادلی بین فعالیت کاتالیزوری، بازده کک و گزینش پذیری بنزین/دیزل ایجاد کنند.
غربال مولکولی بتا: تبدیل هیدروکربن های خاص را بهبود می بخشد
بتا برخلاف USY، غربال مولکولی اصلی در کاتالیزورهای سنتی FCC نیست. اما در عوض، بیشتر مشخصه فرمولاسیون های خاص یا غربال های مولکولی زئولیت اصلاح شده عملکردی است.
غربال مولکولی بتادارای توپولوژی BEA و دارای یک سیستم-سه بعدی بزرگ-منافذ است. اسیدیته قوی و کانال های منفذ بزرگ آن، استفاده از آن را در برنامه های کاربردی FCC برای ترک هیدروکربنی، ایزومریزاسیون، و واکنش های مربوط به هیدروکراکینگ-و همچنین برای بهبود گزینش پذیری تقطیر میانی{4} و ارتقای تبدیل هیدروکربن های خاص امکان پذیر می کند.
غربال مولکولی ZSM-5: تشکیل الفین های سبک را تقویت می کند
نقش ازالک مولکولی ZSM-5در فرآیندهای FCC متمایز است، به عنوان یک افزودنی کاتالیزور FCC عمل می کند. در حالی که زئولیت-نوع Y عمدتاً مسئول شکستن مولکول‌های سنگین- نفت است، ZSM{4}}5 بر تبدیل بیشتر هیدروکربن‌های محدوده بنزین تمرکز دارد و تولید الفین‌های سبک را ترویج می‌کند.
زئولیت ZSM{1}}5 دارای یک چارچوب MFI با ساختار ریز متخلخل است و ویژگی‌های کاتالیزوری انتخابی شکل مشخصی را نشان می‌دهد. ترکیب ZSM-5 در سیستم‌های FCC معمولاً بازده پروپیلن، اتیلن، LPG و الفین‌های سبک را افزایش می‌دهد، بنزین را کاهش می‌دهد یا ترکیب الفین بنزین را تعدیل می‌کند. و ترکیب غربال های مولکولی USY و ZSM-5 یک سیستم کاتالیست FCC بسیار معمولی است.
ZSM{1}}الک مولکولی 11: ترک خوردگی را به صورت انتخابی تنظیم یا شکل می دهد
الک مولکولی ZSM-11متعلق به توپولوژی MEL است، ساختاری بسیار شبیه به ساختار MFI ZSM{1}}5. عملکرد آن در فرآیندهای FCC مانند ترک خوردگی انتخابی شکل و تنظیم الفین، همچنین به موازات الک مولکولی ZSM-5 است.
در عمل صنعتی FCC، الک مولکولی ZSM{2}}11 را می توان برای کراکینگ هیدروکربنی، آروماتیزاسیون، و ایزومریزاسیون استفاده کرد یا به عنوان یک افزودنی کاتالیزور FCC استفاده کرد. با این حال، از نظر کاربرد FCC در مقیاس صنعتی، غربال مولکولی ZSM-11 بسیار کمتر از ZSM-5 است.
سینمت شیمیاییمتخصص در تهیه غربال‌های مولکولی زئولیت برای کاتالیزورهای FCC، از جمله غربال‌های مولکولی نوع Y- (NaY، HY، USY، REY، RE-USY، DAY)، غربال مولکولی بتا، الک مولکولی ZSM-5، و غربال مولکولی ZSM-11. برای جزئیات بیشتر، لطفا به صفحات اطلاعات محصول مراجعه کنید.
