Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
ĐỀ TÀI: MỘT SỐ XÚC TÁC THƯƠNG MẠI TRONG CHẾ BIẾN DẦU KHÍ
I) TỔNG QUAN VỀ CHẾ BIẾN DẦU THÔ:
Dầu thô là một hỗn hợp nhiều thành phần hợp chất hydrocarbon khác nhau. Trung
bình, dầu thô chứa khoảng 84% carbon, 14% hydrogen, 1-3% sulfur và xấp xỉ <1%
nitrogen, oxygen, metan, và các muối khác.
Bảng 1: Thành phần và tính chất đặc trưng của một số loại dầu thô
TYPICAL APPROXIMATE CHARACTERISTICS AND
PROPERTIES AND GASOLINE POTENTIAL OF VARIOUS CRUDES
(Representative average numbers)
Crude
source
Paraffins
(% vol)
Aromatics
(% vol)
Naphthenes
(% vol)
Sulfur
(%
wt)
API
gravity
(approx.)
Napht.
yield
(%
vol)
Octane
no
(typical)

Nigerian
-Light
37 9 54 0.2 36 28 60
Saudi
-Light
63 19 18 2 34 22 40
Saudi
-Heavy
60 15 25 2.1 28 23 35
Venezuela
-Heavy
35 12 53 2.3 30 2 60
Venezuela
-Light
52 14 34 1.5 24 18 50
USA
-Midcont.
Sweet
- - - 0.4 40 - -
USA
-W.
Texas
46 22 32 1.9 32 33 55
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
1
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
Sour
North Sea
-Brent

50 16 34 0.4 37 31 50
Nhà máy lọc dầu thô cơ bản thường bao gồm hỗn hợp của hai hoặc nhiều hơn các loại
dầu thô khác nhau.
Dựa vào loại dầu thô tương đối đơn giản, người ta sử dụng để phân loại các loại
dầu thô như parafin, naphthenic, thơm, hoặc hỗn hợp. Một phương pháp đánh giá
(United States Bureau of Mines) được dựa vào phương pháp chưng cất, (UOP "K"
factor) hệ số K được dựa trên trọng lực và điểm sôi. Phương pháp đánh giá dầu thô
toàn diện diện hơn là: xác định giá trị của dầu thô (tức là, năng suất và chất lượng
của các sản phẩm hữu ích) và các thông số chế biến.

Dầu thô cũng được đánh giá đựa trên các tiêu chuẩn của API (American Petroleum
Institute) API. The higher the API gravity, the lighter the crude. Giá trị API cang2
cao, dầu thô Càng nhẹ.
Dầu thô có chứa số lượng đáng kể các hợp chất sulfua hydro hoặc lưu huỳnh (có
khả năng hoạt hóa) được gọi là "dầu chua." Lượng lưu huỳnh ít được gọi là "dầu
ngọt".
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
2
Bảng 2: Sơ đồ chế biến dầu khí
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
3
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
Giải thích quy trình:
CRUDE OIL PRETREATMENT (DESALTING) . (Tiền xử lý dầu thô: khử
muối).
Dầu thô thường chứa nước, muối vô cơ, chất rắn lơ lửng, và vi lượng kim loại hòa tan
trong nước. Đây là bước đầu tiên trong quá trình chế biến dầu khí, để giảm sự ăn mòn,

đóng cặn thiết bị và ngăn ngừa sự đầu độc xúc tác trong quá trình chế biến, các chất
gây hại phải được loại bỏ bởi khử muối (tách nước).
Dầu thô sau khi tách muối, các tạp chất bẩn sẽ được gia nhiệt và đưa vào tháp chưng
cất áp suất chân không theo sơ đồ sau:
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
4
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
Dầu thô đi vào tháp chưng cất khi quyển ở nhiệt độ 370
0
C. Sản phẩm đỉnh là khí
đốt, khoảng 105
0
C đến 150
0
C ta thu được naphtha nhẹ, khoảng 150-200
0
C thu được
naphtha nặng, tiếp theo là kerosene, light gas oil , heavy gas oil và phần đáy tháp
chưng ta thu được dầu cặn. Dầu cặn này sẽ được thu hồi cho giai đoạn chế biến sâu.
Sản phẩm từ chưng cất khí quyển sẽ được chế biến tiếp:
Dòng sản phẩm đỉnh ( light gases) sẽ qua thiết bị chuyển đổi khí (gas recovery)
để cho ra gas nhiên liệu và LPG/ propane .
Dòng Naphtha sẽ qua xử lí hydrotreater sau đó qua reformer để cho ra gasoline,
nguyên liệu cho động cơ xe hơi, xe máy…
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
5
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
Dòng kerosene và gas oil sẽ đi qua thiết bị chưng cất-xử lý hydro (disstillate

hydrotreater) khác nhau để cho ra kerosene, nguyên liệu phản lực hay nguyên liệu
diesel.
Phần dầu cặn sẽ được qua tháp chưng cất chân không:
• Phần đỉnh sẽ cho ra flasher tops, sau đó qua solvent ectraxtion ( chiết bằng dung
môi) để cho ra sáp, dầu nhờn, dầu bôi trơn. Hoặc qua giai đoạn catalytic
caracking để cho ra xăng và diesel, kerosene…
• Phần đáy (flasher bottons) là coke/asphalt hoặc qua giai đoạn coking để ra xăng va
coke/asphalt.
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
6
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
Process name Action Method Purpose Feedstock(s) Product(s)
FRACTIONATION PROCESSES
Atmospheric
distillation
Separation Thermal Separate
fractions
Desalted crude
oil
Gas, gas oil,
distillate, residual
Vacuum distillation Separation Thermal Separate w/o
cracking
Atmospheric
tower residual
Gas oil, lube
stock, residual
CONVERSION PROCESSED DECOMPOSITION
Catalytic cracking Alteration Catalytic Upgrade

gasoline
Gas oil, coke
distillate
Gasoline,
petrochemical
feedstock
Coking Polymerize Thermal Convert
vacuum
residuals
Gas oil, coke
distillate
Gasoline,
petrochemical
feedstock
Hydro-cracking Hydrogenate Catalytic Convert to
lighter HC's
Gas oil, cracked
oil, residual
Lighter, higher-
quality products
*Hydrogen steam
reforming
Decompose Thermal/
catalytic
Produce
hydrogen
Desulfurized gas,
O
2
, steam

Hydrogen, CO,
CO
2
*Steam cracking Decompose Thermal Crack large
molecules
Atm tower hvy
fuel/ distillate
Cracked naphtha,
coke, residual
Visbreaking Decompose Thermal reduce
viscosity
Atmospheric
tower residual
Distillate, tar
CONVERSION PROCESSES UNIFICATION
Alkylation Combining Catalytic Unite olefins
&
isoparaffins
Tower isobutane/
cracker olefin
Iso-octane
(alkylate)
Grease compounding Combining Thermal Combine
soaps & oils
Lube oil, fatty
acid, alky metal
Lubricating
grease
Polymerizing Polymerize Catalytic Unite 2 or
more olefins

Cracker olefins High-octane
naphtha,
petrochemical
stocks
CONVERSION PROCESSES ALTERATION OR REARRANGEMENT
Catalytic reforming Alteration/
dehydration
Catalytic Upgrade
low-octane
naphtha
Coker/ hydro-
cracker naphtha
High oct.
Reformate/
aromatic
Isomerization Rearrange Catalytic Convert
straight chain
to branch
Butane, pentane,
hexane
Isobutane/
pentane/ hexane
TREATMENT PROCESSES
*Amine treating Treatment Absorption Remove Sour gas, HCs Acid free gases &
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
Bảng 3: các quá trình chế biến dầu khí
tổng quát.
7
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí

acidic
contaminants
w/CO
2
& H
2
S liquid HCs
Desalting Dehydration Absorption Remove
contaminants
Crude oil Desalted crude
oil
Drying & sweetening Treatment Abspt/
therm
Remove H
2
O
& sulfur
cmpds
Liq Hcs, LPG,
alky feedstk
Sweet & dry
hydrocarbons
*Furfural extraction Solvent extr. Absorption Upgrade mid
distillate &
lubes
Cycle oils & lube
feed-stocks
High quality
diesel & lube oil
Hydrodesulfurization Treatment Catalytic Remove

sulfur,
contaminants
High-sulfur
residual/ gas oil
Desulfurized
olefins
Hydrotreating Hydrogenation Catalytic Remove
impurities,
saturate HC's
Residuals,
cracked HC's
Cracker feed,
distillate, lube
*Phenol extraction Solvent extr. Abspt/
therm
Improve
visc. index,
color
Lube oil base
stocks
High quality lube
oils
Solvent deasphalting Treatment Absorption Remove
asphalt
Vac. tower
residual, propane
Heavy lube oil,
asphalt
Solvent dewaxing Treatment Cool/ filter Remove wax
from lube

stocks
Vac. tower lube
oils
Dewaxed lube
basestock
Solvent extraction Solvent extr. Abspt/
precip.
Separate
unsat. oils
Gas oil,
reformate,
distillate
High-octane
gasoline
Sweetening Treatment Catalytic Remv H
2
S,
convert
mercaptan
Untreated
distillate/gasoline
High-quality
distillate/gasoline
Ta thấy xúc tác đóng vai trò quan trọng và có mặt trong nhiều quá trình chế biến. Các
chất xúc tác có thể tạo được ra từ rất nhiều vật liệu bao gồm các kim loại, oxít kim loại,
sulfua kim loại và các oxit cách nhiệt. Tuỳ thuộc vào sử dụng, các vât liệu xúc tác có thể ở
dạng không chất nền hoặc chất nền trên một chất mang. Dạng thực của chất xúc tác được
quyết định bởi thiết bị đã định và phản ứng dùng xúc tác.
II) MỘT SỐ NHÀ CUNG CẤP XÚC TÁC:
GVHD: Nguyễn Hữu Lương

SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
8
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
• ABB LTD ZURICH, SWITZERLAND
• ACTIVATED METALS & CHEMICALS, INC SEE JOHNSON
MATTHEY
• ADVANCED REFINING TECHNOLOGIES-SEE CHEVRON AND W.
R. GRACE
• AIR PRODUCTS & CHEMICALS INC ALLENTOWN, PA
• AKZO NOBEL-SEE ALBEMARLE
• ALBEMARLE CORP RICHMOND, VA
• AKZO NOBEL CATALYSTS-AMERSFOORT, THE NETHERLANDS
• ALTUS BIOLOGICS INC CAMBRIDGE, MA
• ALUMINUM CO. OF AMERICA-PITTSBURGH, PA
• AVANTIUM TECHNOLOGIES B.V AMSTERDAM, THE
NETHERLANDS
• AVECIA GROUP PLC-MANCHESTER, U.K.
• AXENS-SEE INSTITUTE FRANCAIS DU PETROLE
• BADGER TECHNOLOGIES LLC-CAMBRIDGE, MA
• BASF AKTIENGESELLSCHAFT-LUDWIGSHAFEN, GERMANY
• BP PLC-LONDON, ENGLAND
• THE CARDINAL COMPANIES L.P SEE REAGENS USA INC.
• CARUS CHEMICAL CO PERU, IL
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
9
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
• CATALYST RECOVERY GROUP-HOUSTON, TX
• CATALYTIC DISTILLATION TECHNOLOGIES (CDTECH)-
HOUSTON, TX

• CB&I HOWE-BAKER-TYLER, TX
• CHEMICAL EXCHANGE INDUSTRIES (CXI)-GALENA PARK AND
HOUSTON, TX
• CHEVRON PHILLIPS CHEMICAL CO SEE CONOCO PHILLIPS
• CHEVRON USA PRODUCTS CO LA HABRA, CA
• CONOCO PHILLIPS-HOUSTON, TX
• CRI INTERNATIONAL, INC HOUSTON, TX
• CRITERION CATALYSTS AND TECHNOLOGIES-HOUSTON, TX
• CROSFIELD CATALYSTS-SEE W. R. GRACE
• CXI-SEE CHEMICAL EXCHANGE INDUSTRIES
• DEGUSSA AG-DÜSSELDORF AND FRANKFURT, GERMANY
• THE DOW CHEMICAL CO MIDLAND, MI
• E.I. DU PONT DE NEMOURS AND CO WILMINGTON, DE
• EASTMAN CHEMICAL CO KINGSPORT, TN
• ENGELHARD CORP ISELIN, NJ
• EURECAT S.A LA VOULTE, FRANCE
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
10
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
• EXXON MOBIL CORP IRVING, TX
• FERRO CORP CLEVELAND, OH
• FMC CORP/-CHICAGO, IL
• FORTUM GROUP-PORVOO, FINLAND
• FOSTER WHEELER CORP CLINTON, NJ
• GENERAL ELECTRIC CO FAIRFIELD, CT
• W.R. GRACE & CO COLUMBIA, MD
• HALDOR TOPSOE A/S-LYNGBY (COPENHAGEN), DENMARK
• HEADWATERS INC SOUTH JORDAN, UT
• HOWE-BAKER-SEE CB&I HOWE BAKER

• HYDROCARBON TECHNOLOGIES INC-SEE HEADWATERS INC.
• INNOVENE-SEE BP
• INSTITUTE FRANCAIS DU PETROLE-REUIL-MALMAISON,
FRANCE
• INTERCAT INC MANASQUAN (SEA GIRT), NJ
• JOHNSON MATTHEY PLC-LONDON, ENGLAND
• KELLOGG BROWN & ROOT, INC HOUSTON, TX
• KING INDUSTRIES-NORWALK, CT
• LAPORTE PLC-SEE DEGUSSA
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
11
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
• LONZA GROUP-BASEL, SWITZERLAND AND FAIR LAWN, NJ
• LYONDELL CHEMICAL CO HOUSTON, TX
• MATERIA INC PASADENA, CA
• NESTE OIL CORP SEE FORTUM GROUP
• THE NORAC CO., INC AZUSA, CA
• NORTON CHEMICAL PROCESS PRODUCTS CORP SEE SAINT-
GOBAIN NOR PRO
• NOVA CHEMICALS CORP CALGARY, ALBERTA AND
PITTSBURGH, PA
• OM GROUP, INC CLEVELAND, OH
• PQ CORP VALLEY FORGE, PA
• PRECIOUS METALS CORP SEE JOHNSON MATTHEY
• PROCATALYSE-SEE IFP/AXENS
• THE CARDINAL COMPANIES L.P COLUMBIA, SC
• REAXA-SEE AVECIA
• RENTECH, INC DENVER, CO
• ROHM & HAAS CO PHILADELPHIA, PA

• ROYAL DUTCH SHELL PLC-LONDON, ENGLAND AND THE
HAGUE, NETHERLANDS
• SHELL OIL CO HOUSTON, TX
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
12
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
• SAINT-GOBAIN NORPRO CORP AKRON, OH
• SCIENTIFIC DESIGN CO., INC LITTLE FERRY, NJ
• THE SHEPHERD CHEMICAL CO CINCINNATI, OH
• SINGLE-SITE CATALYSTS, LLC-CHESTER, PA
• SÜD-CHEMIE CATALYTICA-SEE SINGLE-SITE CATALYSTS.
• SÜD-CHEMIE AG-MUNICH, GERMANY
• SYMYX TECHNOLOGIES, INC SANTA CLARA, CA
• SYNETIX-SEE JOHNSON MATTHEY
• SYNTROLEUM CORP TULSA, OK
• TOTAL FINA ELF S.A PARIS, FRANCE
• UNION CARBIDE CORP SEE DOW CHEMICAL
• UNITED CATALYSTS INC SEE SÜD-CHEMIE
• UOP LLC-DES PLAINES, IL
• WACKER-CHEMIE GMBH-MUNICH, GERMANY
• WAKO CHEMICALS USA, INC RICHMOND, VA
• ZEOCHEM, USA-LOUISVILLE, KY
• ZEOLYST INTERNATIONAL-VALLEY FORGE, PA
Trong đó, Albemarle, BASF, và Grace Davison-là ba nhà cung ứng lớn nhất cho quy
trình FCC catalyst, chiếm hơn 80% thị phần trên toàn thế giới.
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
13
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí

III) MỘT SỐ XÚC TÁC THƯƠNG MẠI:
1.Khái quát về xúc tác FCC:
Xúc tác của FCC chiếm khối lượng lớn trong tổng số xúc tác của nhà máy lọc dầu, gần
80% khối lượng xúc tác rắn và hơn 50% giá trị. Đường kính trung bình hạt xúc tác là từ
60-70 micron, phân bố kích thước hạt từ 20-100 micron.
Thành phần của xúc tác FCC
• Zeolite.
• Chất mang (Matrix).
• Chất kết dính. Filler.
1.1 Zeolite
Zeolite là thành phần quan trọng nhất của FCC. Nó mang đến cho xúc tác :
Tính chọn lọc (Selectivity).
Hoạt tính (Activity).
Chất lượng của xúc tác phụ thuộc phần lớn vào bản chất và chất lượng của Zeolite.
Hiểu cấu trúc của Zeolite, kiểu Zeolite, cơ chế Cracking và các tính chất của nó sẽ
giúp chọn được xúc tác tốt, đảm bảo được hiệu suất Cracking mong muốn
1.1.1.Cấu trúc của Zeolite :
Cấu trúc cơ bản của tinh thể Zeolite là tứ diện (tetrahedron) tạo bởi Al,Si,O
Tâm tứ diện là một nguyên tử Si hay Al, ở 4 đỉnh là 4 nguyên tử O.
Các tinh thể hợp lại thành mạng không gian. Mạng không gian Zeolite có các lỗ rỗng
(pore) có kích thước khoảng 8.0 Angstroms.
Những lỗ rỗng làm cho diện tích bề mặt riêng của Zeolite rất lớn, khoảng 600m
2
/g.
Các tứ diện hợp thành cấu trúc lớn hơn, có tính lặp lại, gọi là các ô (unit cell). Kích
thước của ô (Unit cell size : UCS) là khoảng cách giữa 2 ô gần nhất.
Ví dụ : USY Zeolite
7 nguyên tử Al
185 nguyên tử Si
⇒Tỉ lệ SiO

2
/Al
2
O
3
(SAR)=54
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
14
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
UCS là yếu tố quan trọng để đánh giá cấu trúc của Zeolite.
1.1.2.Tính chất hóa học của Zeolite :
Do trạng thái OXH của Si : +4 và Al : +3 nên các tứ diện có tâm là Si sẽ trung hòa
điện, còn các tứ diện có tâm Al sẽ mang điện tích –. Điện tích âm này sẽ được trung
hòa bởi 1 ion dương.
Dung dịch chứa NaOH thường được sử dụng trong tổng hợp Zeolite ⇒ Na trung hòa
điện tích - của tứ diện Al. Loại Zeolite này được gọi là Soda Y hay NaY. Zeolite NaY
không bền thủy nhiệt do chứa nhiều Na. Ion NH4+ được dùng để thay thế Na, sau khi
sấy Zeolite, NH3 bay hơi để lại H+ trên Zeolite, do đó tâm acidvừa là kiểu Bronsted,
vừa kiểu Lewis.
Tâm acid Bronsted sau đó có thể được trao đổi bằng kim loại đất hiếm, làm tăng độ
mạnh của acid.
Các tâm acid này tạo nên hoạt tính của xúc tác.
1.1.3.Các kiểu Zeolite :
Zeolite dùng trong sản xuất xúc tác FCC được tổng hợp từ Zeolite tự nhiên
(faujastite).
Có khoảng 40 loại Zeolite tự nhiên và 150 loại Zeolite tổng hợp đã được biết. Nhưng
chỉ một số Zeolite tổng hợp là được ứng dụng.
Những kiểu Zeolite được ứng dụng trong xúc tác FCC là Kiểu X, Kiểu Y và ZSM-5.
Zeolite X và Y có cùng cấu trúc tinh thể

Kiểu X có SAR thấp hơn kiểu Y.
Kiểu X có độ bền nhiệt và thủy nhiệt thấp hơn Y (do có nhiều Na hơn).
Hiện nay phần lớn xúc tác FCC sử dụng Zeolite kiểu Y.
ZSM-5 là 1 loại Zeolite đa năng, làm tăng hiệu suất thu Olefin và tăng chỉ số octane
của xăng.
1.1.3.Các kiểu Zeolite :
Đến cuối những năm 1970, Zeolite được trao đổi ion với các ion đất hiếm. Các thành
phần đất hiếm như Lathanum, Cerium được dùng để thay thế Na trong tinh thể. Quá
trình này làm tăng hoạt tính và độ bền thủy nhiệt của xúc tác.
Yêu cầu giảm Pb trong xăng từ năm 1986 đặt ra vấn đề tăng chỉ số octane của xăng
FCC. Xúc tác mới yêu cầu tách bớt Al ra khỏi mạng Zeolite. Điều này làm tăng SAR,
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
15
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
giảm UCS, và cũng làm giảm hàm lượng Na trong Zeolite. Những thay đổi này làm
tăng khả năng tạo olefin. Loại Zeolite thiếu Al này gọi là Zeolite siêu bền(UltraStable
Y : USY). Bởi độ bền cao hơn nhiều so với Zeolite Y truyền thống.
1.1.4. Tính chất Zeolite :
Tính chất của Zeolite đóng vai trò đáng kể trong tính chất chung của xúc tác. Hiểu
những tính chất này giúp tăng khả năng tiên đoán sự thay đổi của xúc tác khi sự hoạt
động của TB thay đổi.
Trong thiết bị phản ứng và thiết bị tái sinh, Zeolite hoạt động ở điều kiện rất khắc
nghiệt, có thể dẫn đến sự thay đổi về thành phần hóa học và cấu trúc của Zeolite. Vd :
Ở thiết bị tái sinh, zeolite chịu quá trình nhiệt và thủy nhiệt. Còn trong thiết bị phản
ứng, Zeolite bị nhiễm bẩn V, Na, v.v…
Zeolite được đánh giá thông qua nhiều tính chất như : độ mạnh, kiểu, số lượng và sự
phân bố của các tâm acid; bề mặt riêng, phân bố kích thước lỗ rỗng, v.v… Nhưng 3
thông số quan trong nhất là :
• UCS

• Hàm lượng KL đất hiếm
• Hàm lượng Na.
1.1.4.1.UCS
Định nghĩa UCS : UCS là khoảng cách lặp lại giữa 2 ô tinh thể.
UCS là đại lượng đặc trưng cho số tâm nhôm*, hay số tâm acid của 1 ô cơ bản.
N
Al
=111*(UCS-24.215)
N
Si
=192-N
Al
Khi UCS giảm thì số nguyên tử Al càng thấp, các tâm acid càng ở xa nhau.
Độ mạnh của tâm acid được xác định bằng khoảng không gian riêng để hoạt động của
một tâm acid.
Nếu các tâm acid ở quá gần nhau sẽ giảm độ bền của cấu trúc Zeolite.
Sự phân bố các tâm acid là một yếu tố ảnh hưởng cơ bản đến hoạt tính và tính chọn
lọc của Zeolite.
Ví dụ : Một Zeolite có UCS thấp ⇒ ít tâm acid trên 1 ô. Các tâm acid đã ít, lại cách
xa nhau nên tránh được phản ứng Chuyển hydro, do đó làm tăng chỉ số Octane của
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
16
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
xăng cũng như tăng hiệu suất thu sản phẩm C
3
vàcác sản phẩm nhẹ hơn.(Sự tăng chỉ
số Octane này là do nồng độ cao của Olefin trong xăng).
Zeolite USY có UCS thấp có hoạt tính kém hơn loại REY truyền thống. Tuy nhiên,
Zeolitecó UCS thấp có khả năng giữ được hoạt tính dưới điều kiện hoạt động khắc

nghiệt của quá trình, do đó còn được gọi là UltraStable Y
Zeolite mới sản xuất có UCS khá cao trong khoảng 24.5 đến 24.75 A. Môi trường
nhiệt và thủy nhiệt trong thiết bị tái sinh đã rút các nhóm alumina (AlO
2
) làm giảm
UCS.
1.1.4.2.Hàm lượng KL đất hiếm
KL đất hiếm (Rare earth) đóng vai trò cầu nối để bền các nguyên tử Al trong cấu trúc
Zeolite. Nó ngăn không cho các nguyên tử Al bị tách ra khi xúc tác gặp hơi nước
nhiệt độ cao trong thiết bị tái sinh.
Zeolite đã được trao đổi ion đất hiếm hoàn toàn, khi hoạt động ổn định có UCS cao,
trong khi loại không trao đổi đất hiếm có UCS rất nhỏ.
RE làm tăng hoạt tính của Zeolite và độ chọn lọc sản phẩm xăng, nhưng làm giảm
octane. Nguyên nhân là sự liên kết của RE giúp giữ vững các tâm acid ở gần nhau,
làm tăng phản ứng chuyển Hydro. Hơn nữa, RE làm tăng tính bền nhiệt và thủy nhiệt
của Zeolite. Để tăng hoạt tính của Zeolite USY, các nhà sản xuất xúc tác thường thêm
1 ít RE vào Zeolite.
1.1.4.3.Hàm lượng Na:
Na đến từ quá trình sản xuất Zeolite cũng như từ nguyên liệu FCC mang vào. Xúc tác
mới phải có hàm lượng Na càng thấp càng tốt.
Na làm giảm độ bền thủy nhiệt của Zeolite. Nó cũng phản ứng với các tâm acid của
Zeolite, làm giảm hoạt tính của xúc tác. Trong thiết bị tái sinh, ion Na có khả năng di
chuyển cơ động, nó sẽ trung hòa các tâm acid mạnh nhất.
Đối với loại Zeolite đã tách bớt Al có UCS thấp, Na có thể gây hiệu ứng bất lợi lên
chỉ số Octane của xăng. Octane giảm do xúc tác bị mất các tâm acid.
Các nhà sản xuất xúc tác FCC có thể sản xuất xúc tác với hàm lượng Na thấp hơn
0.2%KL.
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
17

Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
Hàm lượng của Na thường được ghi dưới dạng %Na/toàn bộ xúc tác. Muốn chính xác
phải so sánh hàm lượng Na/Zeolite. Vì các xúc tác FCC có hàm lượng Zeolite khác
nhau.
1.2.Chất mang (Matrix):
Chất mang được sử dụng là oxyt nhôm. Chất mang cũng có hoạt tính, tuy nhiên
không có tính chọn lọc cao như Zeolite.
Chất mang đóng vai trò đáng kể trong chất lượng của xúc tác. Các lỗ rỗng của Zeolite
quá nhỏ, không thể cho các phẩn tử HC lớn khuếch tán vào. Một chất mang hiệu quả
phải có khả năng cho phép khuếch tán HC vào và ra khỏi xúc tác.
Các phản ứng cracking sơ cấp xảy ra trên chất mang. Tâm acid trên chất mang không
có tính lựa chọn cao như Zeolite, nhưng có khả năng Crack các phân tử lớn, những
phân tử không có khả năng thâm nhập vào các lỗ rỗng của Zeolite. Sản phẩm là các
phân tử nhỏ hơn sẽ có khả năng chui vào các lỗ rỗng của Zeolite.
Chất mang có thể đóng vai trò bẫy các nguyên tử V và các phân tử mang N có tính
kiềm. Những chất này có khả năng làm ngộ độc Zeolite. Như vậy một trong những ưu
điểm của chất mang là làm giữ cho Zeolite không bị mất hoạt tính sớm do những tạp
chất.
1.3.Chất độn và chất kết dính :
Chất độn là loại đất sét thểm vào xúc tác để làm loãng hoạt tính của nó. Cao lanh
thường được sử dụng làm chất độn của xúc tác FCC. Ngoài ra, cao lanh còn được sử
dụng làm bộ khung để phát triển các tinh thể Zeolite ở trên nó.
Chất kết dính giúp gắn kết Zeolite, chất mang và chất độn với nhau.
Chức năng của chất độn và chất kết dính là đảm bảo tính bền vật lý của xúc tác, đảm
bảo môi trường khuếch tán nhiệt
1.4.Tóm lại :
Zeolite ảnh hưởng đến hoạt tính, độ chọn lọc và chất lượng sản phẩm.
Chất mang làm tăng khả năng Cracking phân đoạn nặng, chống ngộ độc V và N base.
Nhưng nếu chất mang chứa các lỗ có kích thước quá nhỏ có thể làm giảm tác dụng
của quá trình Stripping và tăng sản phẩm H

2
do có mặt Nickel.
Chất độn và chất kết dính giúp bảo đảm ổn định vật lý và độ bền cơ học.
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
18
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
Xúc tác NaphtaMax
Ưu điểm : Năng cao hiệu suất thu sản phẩm lỏng, chuyển hóa rất sâu các sản
phẩm đáy mà không kéo theo sự tạo thêm coke và sản phẩm khí.
Xúc tác của hãng EngelHard, dựa trên nền công nghệ FACT(Fuel Active Catalyst
Technology), thiết kế cho quá trình Cracking SCT (Short Contact Time).
Kết hợp công nghệ với về Matrix : DMS (Distribution Matrix Structure) với Zeolite
PyroChem-Plus để đạt được độ rỗng xốp tối ưu và hoạt tính cao cho hệ thống SCT.
• Tăng hàm lượng Zeolite.
• Tăng hoạt tính của Matrix.
• Tăng hàm lượng của RE.
Nhưng công nghệ mới về Matrix đóng vai trò quan trọng nhất để tăng khả năng
Cracking sản phẩm đáy nhanh, có chọn lọc.
Trong công nghệ SCT, thời gian tiếp xúc ngắn nên công đoạn khuyếch tán chất phản
ứng váo lỗ rỗng đóng vai trò quan trọng. Tối ưu hóa cấu trúc xốp của xúc tác chủ yếu
giải quyết vấn đề này.
Vai trò của Matrix như đã nói ở trên để cracking các phân tử lớn. Công nghệ truyền
thống thiết kế để các phân tử lớn bị bẽ gãy ở Matrix, sau đó tiếp tục bẽ gãy ở Zeolite.
Tuy nhiên, phản ứng bẽ gãy ở Matrix sinh ra nhiều sản phẩm khí và coke.
Công nghệ DMS cho phép phân tán đều các tinh thể Zeolite ngay trên bề mặt xúc tác.
Các phân tử nguyên liệu được phân tán đều trên các tâm Pre-cracking phía bên ngoài
của Zeolite.
Phản ứng precracking xảy ra ngay trên Zeolite. Tính chọn lọc sản phẩm lỏng của
Zeolite tốt hơn.

Sản phẩm sau Precracking sẽ không tốn nhiều thời gian để khuyếch tán vào lỗ xốp
của Zeolite vì nó ở ngay cạnh đó. Do đó giảm thời gian khuếch tán.
2. Một số sản phẩm cho giai đoạn FCC của Albemarle:
• Action: nhóm cúc tác sử dụng công nghệ zeolite mới nhất là ADZT-100. Action:
ADZT-100 là một cải tiến mới nhằm cải tiến chỉ số octane cho LPG. Ngoài ra, các
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
19
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
chất xúc tác động ưu tiên thực hiện C4s thay vì C3s. Các tỷ lệ tương ứng với từng
bước giúp tăng C4/C3.
• Ruby: dùng cho giai đoạn chế biến gasoil chân không với các tính năng: hoạt tính xúc
tác cao hơn, cải tạo phần đáy tốt hơn, tính chọn lọc gasoline và chỉ số octan cao hơn,
Tăng cường LPG olefinicity, chọn lọc than cốc tốt hơn và giảm khí khô.
• Sapphire: dùng cho nhu cầu tối đa hóa sự chuyển đổi phần đáy với tính năng chọc
lọc coke tốt và khả năng ảnh hưởng cao với các tính năng cân bằng coke và chọn lọc
khí, chuyển đổi xuất sắc phần đáy, khả năng ảnh hưởng cao và đề kháng với các chất
ô nhiễm
• Emerald : đáp ứng các mục tiêu như tối đa gasoline từng phần, octane tối đa và chỉ
số octane tối đa. Với các tính năng: Tăng cường khả năng ảnh hưởng , Chuyển đổi tối
đa phần đáy , Thiết kế để đáp ứng yêu cầu sản phẩm đá
• Opal: gồm ADM ADM 20 và 60 được phát triển từ công nghệ ® Filtrol. Cho Kết
quả cracking phần đáy tuyệt vời với lượng cốc rất thấp. Tính năng chọn lọc cực tốt
gasoline và có sức kháng các chất đầu độc.
• Amber chứa ADM-20 để chuyển đổi thành phần đáy cao nhất của phần nặng, khả
năng ảnh hưởng cao nhất, khả năng chịu Vanadi lớn nhất với lượng xúc tác thêm vào
ít nhất, cân bằng tỉ lệ zeolite-to- matrix.
• Coral sử dụng phát minh của Catalyst Assembly technology Jade dùng cho giai đoạn
xử lý gasoil chân không với hàm lượng kim loại từ trung bình đến cao (10.000 đến
20.000 ppm tổng số kim loại chất gây đầu độc).

3. FCC Catalysts của Basf
Dựa trên công nghệ Distributed Matrix Structures (DMS) đã tạo ra những sản phẩm
nhằm tối đa hóa gasoline, công nghệ mới Proximal Stable Matrix and Zeolite (Prox-
SMZ) tối đa hóa phần chưng cất cho giai đoạn FCC thành phần. Hai nền tảng này
được Basf kết hợp để tạo nên xúc tác đa chức năng MSRC( Multi-stage reaction
catalyst). Công nghệ này giúp đạt giá trị cao nhất. Nó có thể áp dụng cho xử lí nguyên
liệu nặng hơn hoặc tối đa sản phẩm mong muốn trong quá trình FCC đơn vị.
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
20
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
Vacuum Gas Oil (VGO)
Distributed Matrix Structures
(DMS) Platform
• NaphthaMax
®
• NaphthaMax
®
II
• NaphthaMax
®
III
• PetroMax
™
Proximal Stable Matrix and
Zeolite (Prox-SMZ) Platform
• HDXtra
Resid
Distributed Matrix Structures
(DMS) Platform

• Endurance
®
• Flex-Tec
™
• Defender
™
• PetroMax
™
Proximal Stable Matrix and
Zeolite (Prox-SMZ) Platform
• Stamina
™
Canadian Oil Sands
Distributed Matrix Structures
(DMS) Platform
• BituPro
Distributed Matrix Structures (DMS) là công nghệ nổi bật với kích thước tinh thể 14-
50nm của một tổng hợp silica-alumina. Ổn định Silica: Silicate-stabilitizad Y-AL
2
O
3

cũng tồn tại khi các tinh thể DMS nhỏ.
4. FCC catalyst của Grace:
Hai hệ xúc tác mới nhất của Grace có mặt trên thị trường với thương hiệu là
ALCYON (TM) chất xúc tác tối đa hóa số lượng nhiên liệu dùng cho nhiên liệu động
cơ như xăng và diesel . Nó còn tối đa hóa các giai đoạn chế biến, giảm tối đa các phản
ứng phụ do đó hạn chế các công đoạn hoạt động của nhà máy lọc dầu. Dòng sản phẩm
này đã được trao giải phát minh của năm do Daily Record bầu chọn tháng 9-2010.
Vào tháng Giêng, Grace được Frost & Sullivan 2009 Công nghệ Bắc Mỹ, trao giải

phát minh cho xúc tác MIDAS
(R)
-300 FCC catalyst. Xúc tác này giúp diesel đạt tiêu
chuẩn về hàm lượng lưu huỳnh thấp . Xúc tác MIDAS
(R)
300 cracking phần đáy và
chuyển thành light cycle oil (LCO) và chuyển đến bồn chế biến diesel.
Hiện nay Grace, Albermarle và Basf là ba nhà cung cấp xúc tác cho giai đoạn FCC
đứng đầu thế giới, chiếm hơn 80% thị phần.
IV. Xúc tác cho quá trình HYDROCRACKING:
Hydrocracking là một quá trình xúc tác hóa học trong chế biến dầu khí nhằm chuyển đổi các
thành phần hydrocacbon nhiệt sôi cao trong dầu mỏ thành các thành phần có sản phẩm có giá
trị như xăng , dầu hỏa , nhiên liệu máy bay và dầu diesel. Quá trình này diễn ra trong điều kiện giàu
hydro ở ở áp suất 32 MPa, tốc độ thể tích đến 1,5 giờ-1, bội tuần hoàn đến 1.800 m3/m3 nguyên liệu, nhiệt độ
đến 430
o
C trong bậc nhất và 480
o
C trong bậc hai nhiệt độ (260-425 ° C ) và áp suất (35-200 bar .)
Nguyên liệu dầu vào rất đa dạng:
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
21
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
N
g
uy
ê
n


li
ệ
u

S
ả
n

ph
ẩ
m

N
a
ph
t
e
n

P
h
â
n

đo
ạ
n

C
3

,

C
4

K
e
r
o
z
e
n

N
a
ph
t
e
n

G
a
s
o
il

(c
r
a
c

k
i
ng

)

N
a
ph
t
e
n
,

k
e
r
o
z
e
n
.

D
i
s
t
ill
a
r


V
D
,

D
A
O
.

N
a
ph
t
e
n
,

k
e
ro
z
e
n
,

g
a
s
o

il
,

d
ầ
u

gố
c
,

ngu
y
ê
n

li
ệ
u

c
ho

c
r
a
c
k
i
ng

.
Thành phần của xúc tác hydrocracking bao gồm: oxit vô cơ, zeolite (thường là
zeolite _Y ), thành phần hydro.
Các công ty nổi bật là Albemarle, Uop, Axen, Zeolyst, Airliquide, Airproduct,
Criterion
Sản phẩm của Albemarle:
( điều kiện nhẹ)
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
Product name Size/shape Composition Characteristic(s)
KC 2301 1.5E, 2E NiMo zeolitic High activity distillate selective
KC 2601 1.5E, 3E NiMo zeolitic High activity distillate selective
KC 2602 1.5E, 3E CoMo zeolitic High activity distillate selective
KF 1014 1.5E, 3E NiMo amorphous Moderate activity distillate selective
KF 1015 1.5E, 3E NiMo amorphous Moderate activity distillate selective
KF 1022 1.5E CoMo amorphous Moderate activity distillate selective
KF 1023 1.5E NiMo amorphous Moderate activity distillate selective
KF 1025 1.5E, 3E NiMo amorphous Moderate activity distillate selective
22
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
Sản phẩm của Criterion:
Catalyst Type/Applications Description
DN-3300 Ni/Mo Hydrotreating Catalyst
CENTINEL GOLD technology: Highly active and stable pretreat catalyst
used to treat a wide range of feedstock types.
DN-3120 Ni/Mo Hydrotreating Catalyst
Based on Criterion's CENTINEL Technology. Provides excellent
denitrogenation and polynuclear aromatic
saturation in a wide range of gas oil type feedstocks.
DN-3120 Ni/Mo Hydrotreating Catalyst

Based on Criterion's CENTINEL Technology. Most-active Hydrocracking
Preteat catalyst available today.
Zeolyst Z-
2513
Base Metal Hydrocracking/Mild-
Hydrocracking Catalyst
High cracking activity. Z-2513 is designed for hydrocrackers that
produce middle-distillates from heavy feedstocks.
Zeolyst Z-
3723
Base Metal Hydrocracking
Catalyst
High activity flexible middle distillate selective hydrocracking catalyst
with significantly improved hydrogenation and sulfur removal activity.
Zeolyst Z-
3733
Base Metal Hydrocracking
Catalyst
Flexible naphtha/distillate selective, high activity hydrocracking catalyst.
Zeolyst Z-
503
Base Metal Hydrocracking/Mild-
Hydrocracking Catalyst
Very high Middle Distillates Selective Hydrocracking/Mild Hydrocracking
catalyst. Widely applied in stacked-beds configuration in Hydrocracker
Pretreat applications.
Zeolyst Z-
513
Base Metal Hydrocracking/Mild-
Hydrocracking Catalyst

Very high Middle Distillates Selective Hydrocracking/Mild Hydrocracking
catalyst.
Zeolyst Z-
5723
Base Metal Hydrocracking
Catalyst
Distillate selective high activity hydrocracking catalyst. Designed to
produce a high yield of kerosene and gas oil and a superior quality
bottoms product for FCC feed.
Zeolyst Z-
603
Base Metal Hydrocracking
Catalyst
Middle Distillate Selective; Widely used in Heavy-feed service.
Zeolyst Z-
623
Base Metal Hydrocracking
Catalyst
Middle Distillate Selective; Widely used in Heavy-feed service.
Zeolyst Z-
673
Base Metal Hydrocracking
Catalyst
Diesel/Kero/Jet selctive. High nitrogen tolerance; High Stability. Used in
heavy feed service.
Zeolyst Z-
723
Base Metal Hydrocracking
Catalyst
Flexible Naphtha/Kero/Diesel Selectivity. High activity; high stability;

Low gas make; heavy feed service.
Zeolyst Z-
733
Base Metal Hydrocracking
Catalyst
Flexible Naphtha/Kero/Diesel Selectivity. High activity; high stability;
Low gas make; heavy feed service.
Zeolyst Z-
743
Noble Metal Hydrocracking
Catalyst
Kero/Naphtha selective Noble Metal Catalyst.
Zeolyst Z-
753
Base Metal Hydrocracking
Catalyst
High Naphtha selectivity; High-activity; High stability; Low gas make;
low hydrogen consumption; excellent naphtha quality.
Zeolyst Z-
773
Noble Metal Hydrocracking
Catalyst
Naphtha Selective Noble Metal Catalyst.
Zeolyst Z-
803
Base Metal Hydrocracking
Catalyst
Naphtha/Kero selective; Heavy feed service; Low gas make; high
activity.
Zeolyst Z-

863
Base Metal Hydrocracking
Catalyst
Naphtha Selective; Very High Nitrogen Tolerance; Very High Stability;
Widely used in top-beds of Hydrocrackers.
V. Xúc tác cho quá trình khác:
1. Xúc tác sử dụng cho quá trình Reforming sử dụng lưỡng kim:
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
23
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
UOP (Mỹ) Bán tái sinh: R-56, R-62, R-72
Tái sinh liên tục (CCR): R-132, R-134
IFP (Pháp) Bán tái sinh: RG-102, RG-104, RG- 482
CCR: CR- 201
Criterion (Mỹ) Bán tái sinh: PR- 8, PR- 28
CCR: PS- 20, PS- 40
Exxon KX-120, KX-130, KX-190, KX-200
Amoco PHF-5, PRHP-30, PRHP-35, PRHP-50, PRHP-58
Engelhard (Mỹ) RD- 150, E- 501, E- 601
IMP (Mexico) RNA- 1, RNA- 2, RNA- 4, RNA- 4M
Liên xô (cũ) AΠ- 56, AΠ- 64, KP-108, KP-110
2. Xúc tác cho quá trình hydro hóa :
Sản phẩm của PGM:
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
Feed Catalyst
Type
Process Type Product
Phenol Pd/Al

2
O
3
Hydrogenation Cyclohexanone
Acetylene Pd/Al
2
O
3
C
2
Front End / Tail End
Hydrogenation
Ethylene
Methyl Acetylene /
Propadiene
Pd/Al
2
O
3
C
3
Selective
Hydrogenation
Propylene
Butadiene Pd/Al
2
O
3
C
4

Selective
Hydrogenation /
Hydroisomerisation
But-1-ene /
But-2-ene
Pygas Pd/Al
2
O
3
1st Stage Pygas
Hydrogenation
Hydrogenated Pygas
Polyalphaolefins /
Polyinternal Olefins
Pd/Al
2
O
3
Hydrogenation Hydrogenated
Polyalphaolefins /
Polyinternal Olefins
Phenylacetylene Pd/special Hydrogenation Styrene
24
Một số xúc tác thương mại trong chế biến dầu khí
Sản phẩm của Cri:
AX 744 Aromatics Hydrogenation
AX 745 Aromatics Hydrogenation
AX 746 Olefins and Aromatics Hydrogenation
HC 1023 Benzene Hydrogenation
HC 1025 Benzene Hydrogenation

HR 845
Prime-G+® SHU of FCC Naphtha (diolefins and light
sulfur removal)
LD 143 Sweetening of LPG, Gasoline & Kerosene
LD 145
Cracked Gasoline Diolefins & Olefins Selective
Hydrogenation
LD 267 R Butadiene Hydrogenation with 1-Butene Isomerization
LD 269 Butadiene Hydrogenation with 1-Butene Isomerization
LD 271 Butadiene Hydrogenation with Maximum 1-Butene Yield
LD 273 C3 cut Hydrogenation with Maximum Propylene Yield
LD 277 Raw C4 cut Acetylenes Selective Hydrogenation
LD 2773 FCC C4 cut or Phenylacetylene Selective Hydrogenation
LD 341 Pyrolysis Gasoline Diolefins Selective Hydrogenation
LD 365 Pyrolysis Gasoline Diolefins Selective Hydrogenation
LT 279 C2 and C3 cut Selective Hydrogenation
IV. Lựa chọn xúc tác :
Nói chung mỗi nhà sản xuất có công nghệ và điểm mạnh khác nhau, tùy theo nguồn
nhiên liệu, phương pháp để chọn xúc tác thích hợp. Thông thường mỗi hãng đưa ra
một dãy sản phẩm cho nhiều giai đoạn xử lý, chúng hỗ trợ và tương thích với nhau để
cho ra sản phẩm tốt nhất. Ngoài ra phải tính đến mục tiêu của nhà máy lọc dầu :
• Sản xuất tối thiểu thành phần 350
o
C+.
• Tối đa các sản phẩm lỏng.
• Tối đa sản phẩm xăng.
• Đạt chỉ số octane của xăng cao nhất.
• Tối đa olefine trong gaz.
Mặt khác xúc tác phải phù hợp với công nghệ chế biến; mỗi nhà máy, bên thiết kế
thiết bị đưa ra một số xúc tác của nhà cung cấp phù hợp nhất để lựa chọn. Ví dụ như

UOP trong giai thường đưa gợi ý xúc tác của mình vào thiết kế thiết bị cho giai đoạn
reforming xúc tác.
GVHD: Nguyễn Hữu Lương
SVTH : Quách Thị Mộng Huyền
25