द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग

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पेट्रोलियम रिफाइनरी में एक विशिष्ट द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग इकाई।

द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग (फ्लुइड कैटेलिटिक क्रैकिंग) तेल के शोधन में उपयोग की जाने वाली एक महत्वपूर्ण रूपान्तरण की प्रक्रिया है, जो पेट्रोलियम अर्थात कच्चे तेल के उच्च-क्थनांक एवं उच्च-आणविक भार वाले हाइड्रोकार्बन (हाइड्रोजन और कार्बन से बने तत्व) अंशों को गैसोलीन, ओलेफिनिक गैसों और अन्य कच्चे तेल के उत्पादों में परिवर्तित करती है।[1][2][3] पेट्रोलियम हाइड्रोकार्बन का क्रैकिंग मूल रूप से थर्मल क्रैकिंग (कच्चे तेल में उपस्थित हाइड्रोकार्बन आणविक बंधनों को तोड़ने की प्रक्रिया) द्वारा किया गया था। अब वस्तुतः कैटेलिटिक क्रैकिंग द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है, जिससे उच्च ऑक्टेन श्रेणी गैसोलीन की अधिक मात्रा उत्पन्न होती है और अधिक कार्बन-कार्बन डबल बॉन्ड (अर्थात ओलेफिन) के साथ उप-उत्पाद गैसों का उत्पादन करता है, जो थर्मल क्रैकिंग द्वारा उत्पादित गैसों की तुलना में अधिक आर्थिक मूल्यवान होते हैं।

एफसीसी रूपांतरण प्रक्रिया के लिए फीडस्टॉक सामान्यतः भारी गैस तेल (एचजीओ) होता है, जो कि पेट्रोलियम (कच्चे तेल) का वह हिस्सा होता है जिसमें वायुमंडलीय दबाव पर प्रारंभिक क्थनांक 340 °C (644 °F) या उससे अधिक होता है और जिसका औसत आणविक भार लगभग 200 से 600 के बीच होता है। भारी गैस तेल को "भारी वैक्यूम गैस तेल" (HVGO) के नाम से भी जाना जाता है। द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग प्रक्रिया में, एचजीओ फीडस्टॉक को उच्च तापमान और मध्यम दबाव में गर्म किया जाता है और फिर उसे गर्म पाउडर कटैलिसीस के संपर्क में रखा जाता है। शॉर्ट-चेन अणुओं में तरल पदार्थ, जो तब वाष्प के रूप में एकत्र किए जाते हैं, हाइड्रोकार्बन के लंबी श्रृंखला के अणुओं को तोड़ देता है।

अर्थशास्त्र

तेल रिफाइनरियां गैसोलीन की बाजार की मांग और कच्चे तेल के निरंतर आसवन के परिणामस्वरूप भारी, उच्च क्थनांक वाले उत्पादों की अधिकता के बीच असंतुलन को सही करने के लिए द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग का उपयोग करती हैं।

2006 तक, एफसीसी इकाइयां पूरे विश्व में 400 कच्चे तेल के शोधन में परिचालन में थीं और उन शोधन केन्द्रों में परिष्कृत कच्चे तेल का लगभग एक-तिहाई उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन और ईंधन तेलों का उत्पादन करने के लिए एफसीसी में संसाधित किया जाता है।[2][4] 2007 के समय, संयुक्त राज्य अमेरिका में एफसीसी इकाइयों ने कुल [convert: needs a number] 530000 बैरल प्रति दिन फीडस्टॉक किया[5] और दुनिया भर में एफसीसी इकाइयों ने उस राशि का लगभग दोगुना शोधित किया।

ईएमईए में एफसीसी इकाइयां कम सामान्य हैं क्योंकि उन क्षेत्रों में डीजल और मिट्टी के तेल की उच्च मांग है, जो हाइड्रोकार्बन से संतुष्ट हो सकते हैं। अमेरिका में द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग अधिक सामान्य है क्योंकि गैसोलीन की मांग अधिक है।

प्रवाह आरेख और प्रक्रिया विवरण

आधुनिक एफसीसी इकाइयाँ सभी निरंतर प्रक्रियाएँ हैं, जो नियमित रख-रखाव के लिए निर्धारित विराम के बीच 3 से 5 वर्षों तक दिन में 24 घंटे संचालित होती हैं।

कई अलग-अलग मालिकाना प्रारूप हैं जिन्हें आधुनिक एफसीसी इकाइयों के लिए विकसित किया गया है। प्रत्येक प्रारूप एक लाइसेंस के तहत उपलब्ध है। जिसे किसी भी कच्चे तेल की शोधन उद्योग द्वारा प्रारूप का निर्माण करने वाले से खरीदा जाना चाहिए। जो किसी दिए गए प्रारूप के एफसीसी का निर्माण और संचालन करना चाहता है।

एक एफसीसी इकाई के लिए दो अलग-अलग विन्यास हैं: स्टैक्ड प्रकार जहां रिएक्टर और उत्प्रेरक पुनर्योजी दो अलग-अलग जहाजों में समाहित होते हैं। पुनर्योजी के साथ पुनर्योजी पोत के शीर्ष रिएक्टर के ऊपर इन जहाजों के बीच एक स्कर्ट के साथ पुनर्योजी ऑफ-गैस पाइपिंग को जोड़ने की अनुमति देता है , और अगल-बगल के प्रकार जहां रिएक्टर और उत्प्रेरक पुनर्योजी दो अलग-अलग जहाजों में हैं। स्टैक्ड कॉन्फ़िगरेशन रिफाइनरी क्षेत्र के कम भौतिक स्थान पर कब्जा करता है। ये प्रमुख FCC डिज़ाइनर और लाइसेंसकर्ता हैं:[1][3][4][6] साइड-बाय-साइड कॉन्फ़िगरेशन:

  • सीबी एंड आई
  • एक्सॉनमोबिल (ईएमआरई)
  • शेल ग्लोबल सॉल्यूशंस
  • एक्सेंस / स्टोन एंड वेबस्टर | स्टोन एंड वेबस्टर प्रोसेस टेक्नोलॉजी - वर्तमान में टेक्नीप के स्वामित्व में है
  • यूओपी एलएलसी - एक हनीवेल कंपनी

स्टैक्ड कॉन्फ़िगरेशन:

  • केलॉग ब्राउन एंड रूट (KBR)

प्रत्येक मालिकाना डिज़ाइन लाइसेंसकर्ता अद्वितीय विशेषताओं और लाभों का दावा करता है। प्रत्येक प्रक्रिया के सापेक्ष लाभों की पूरी चर्चा इस लेख के दायरे से बाहर है।

रिएक्टर और पुनर्योजी

रिएक्टर और पुनर्योजी को द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग इकाई का दिल माना जाता है। नीचे चित्र 1 में एक विशिष्ट आधुनिक FCC इकाई का योजनाबद्ध प्रवाह आरेख अगल-बगल के विन्यास पर आधारित है। लंबी-श्रृंखला वाले हाइड्रोकार्बन अणुओं से युक्त प्रीहीटेड हाई-बॉयलिंग पेट्रोलियम फीडस्टॉक को डिस्टिलेशन कॉलम के नीचे से रीसायकल स्लरी ऑयल के साथ जोड़ा जाता है और उत्प्रेरक रिसर में इंजेक्ट किया जाता है जहां इसे वाष्पीकृत किया जाता है और छोटे टुकड़ों में तोड़ दिया जाता है। संपर्क द्वारा वाष्प के अणु और पुनर्योजी से बहुत गर्म पाउडर उत्प्रेरक के साथ मिश्रण। सभी क्रैकिंग प्रतिक्रियाएं उत्प्रेरक रिसर में 2-4 सेकंड की अवधि के भीतर होती हैं। हाइड्रोकार्बन वाष्प पाउडर उत्प्रेरक को द्रवित करते हैं और हाइड्रोकार्बन वाष्प और उत्प्रेरक का मिश्रण लगभग 535 डिग्री सेल्सियस के तापमान और लगभग 1.72 बार (इकाई) के दबाव पर रिएक्टर में प्रवेश करने के लिए ऊपर की ओर बहता है।

रिएक्टर एक पोत है जिसमें फटे उत्पाद वाष्प हैं: (ए) रिएक्टर के भीतर दो-चरण चक्रवाती पृथक्करण के एक सेट के माध्यम से बहकर खर्च किए गए उत्प्रेरक से अलग हो जाते हैं और (बी) खर्च किए गए उत्प्रेरक एक भाप स्ट्रिपिंग अनुभाग के माध्यम से नीचे की ओर बहते हैं उत्प्रेरक पुनर्योजी में खर्च किए गए उत्प्रेरक के वापस आने से पहले किसी भी हाइड्रोकार्बन वाष्प को हटा दें। पुनर्योजी के लिए खर्च किए गए उत्प्रेरक के प्रवाह को खर्च किए गए उत्प्रेरक लाइन में एक स्लाइड वाल्व द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

चूंकि क्रैकिंग प्रतिक्रियाएं कुछ कार्बनयुक्त सामग्री (उत्प्रेरक कोक के रूप में संदर्भित) उत्पन्न करती हैं जो उत्प्रेरक पर जमा होती है और उत्प्रेरक प्रतिक्रियाशीलता को बहुत जल्दी कम कर देती है, उत्प्रेरक को पुनर्योजी में उड़ाए गए हवा के साथ जमा कोक को जलाने से पुन: उत्पन्न होता है। पुनर्योजी लगभग 715 डिग्री सेल्सियस के तापमान और लगभग 2.41 बार के दबाव पर काम करता है, इसलिए पुनर्योजी रिएक्टर की तुलना में लगभग 0.7 बार उच्च दबाव पर काम करता है। कोक का दहन एक्ज़ोथिर्मिक है और यह बड़ी मात्रा में गर्मी पैदा करता है जो आंशिक रूप से पुनर्जीवित उत्प्रेरक द्वारा अवशोषित होता है और फीडस्टॉक के वाष्पीकरण और उत्प्रेरक रिसर में होने वाली एंडोथर्मिक क्रैकिंग प्रतिक्रियाओं के लिए आवश्यक गर्मी प्रदान करता है। इस कारण से, FCC इकाइयों को अक्सर 'हीट बैलेंस्ड' कहा जाता है।

पुनर्योजी को छोड़कर गर्म उत्प्रेरक (लगभग 715 डिग्री सेल्सियस पर) एक उत्प्रेरक निकासी कुएं में प्रवाहित होता है जहां किसी भी प्रवेशित दहन ग्रिप गैसों को बाहर निकलने और ऊपरी भाग में पुनर्योजी में प्रवाहित करने की अनुमति दी जाती है। उत्प्रेरक रिसर के नीचे फीडस्टॉक इंजेक्शन बिंदु पर पुनर्जीवित उत्प्रेरक का प्रवाह पुनर्जीवित उत्प्रेरक लाइन में एक स्लाइड वाल्व द्वारा नियंत्रित होता है। गर्म ग्रिप गैस दो चरणों वाले चक्रवातों के कई सेटों से गुजरने के बाद पुनर्योजी से बाहर निकलती है जो ग्रिप गैस से प्रवेशित उत्प्रेरक को हटाते हैं।

पुनर्योजी और रिएक्टर के बीच परिसंचारी उत्प्रेरक की मात्रा लगभग 5 किलो प्रति किलो फीडस्टॉक है, जो लगभग 4.66 किलो प्रति लीटर फीडस्टॉक के बराबर है।[1][7] इस प्रकार, एक एफसीसी इकाई प्रसंस्करण 75,000 barrels per day (11,900 m3/d) उत्प्रेरक का प्रतिदिन लगभग 55,900 टन परिचालित करेगा।

चित्र 1: पेट्रोलियम रिफाइनरियों में प्रयुक्त द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग इकाई का एक योजनाबद्ध प्रवाह आरेख

मुख्य स्तंभ

प्रतिक्रिया उत्पाद वाष्प (535 डिग्री सेल्सियस पर और 1.72 बार का दबाव) रिएक्टर के शीर्ष से मुख्य स्तंभ के निचले हिस्से में प्रवाहित होता है (आमतौर पर मुख्य अंश के रूप में जाना जाता है जहां फ़ीड विभाजन होता है) जहां वे आसुत होते हैं फटा पेट्रोलियम नेफ्था, ईंधन तेल और निकास गैस के एफसीसी अंतिम उत्पाद। सल्फर यौगिकों को हटाने के लिए आगे की प्रक्रिया के बाद, फटा हुआ नेफ्था रिफाइनरी के मिश्रित गैसोलीन का एक उच्च-ऑक्टेन घटक बन जाता है।

मुख्य फ्रैक्शनेटर ऑफगैस को गैस रिकवरी यूनिट कहा जाता है, जहां इसे ब्यूटेन और ब्यूटाइलीन, प्रोपेन और प्रोपलीन, और कम आणविक भार गैसों (हाइड्रोजन, मीथेन, एथिलीन और ईथेन) में अलग किया जाता है। कुछ एफसीसी गैस रिकवरी इकाइयां कुछ ईथेन और एथिलीन को अलग भी कर सकती हैं।

हालांकि ऊपर दिए गए योजनाबद्ध प्रवाह आरेख में मुख्य फ्रैक्शनेटर को केवल एक साइडकट स्ट्रिपर और एक ईंधन तेल उत्पाद के रूप में दर्शाया गया है, कई एफसीसी मुख्य अंशकों में दो साइडकट स्ट्रिपर्स होते हैं और एक हल्का ईंधन तेल और एक भारी ईंधन तेल का उत्पादन करते हैं। इसी तरह, कई एफसीसी मुख्य फ्रैक्शनेटर एक हल्का फटा हुआ नेफ्था और एक भारी फटा हुआ नेफ्था उत्पन्न करते हैं। इस संदर्भ में हल्की और भारी शब्दावली उत्पाद के क्वथनांक रेंज को संदर्भित करती है, जिसमें हल्के उत्पादों में भारी उत्पादों की तुलना में कम क्वथनांक होता है।

मुख्य अंशक से नीचे के उत्पाद तेल में अवशिष्ट उत्प्रेरक कण होते हैं जिन्हें रिएक्टर के शीर्ष में चक्रवातों द्वारा पूरी तरह से हटाया नहीं गया था। इस कारण से, नीचे के उत्पाद तेल को घोल तेल कहा जाता है। उस घोल के तेल का एक हिस्सा गर्म प्रतिक्रिया उत्पाद वाष्प के प्रवेश बिंदु के ऊपर मुख्य अंश में वापस पुनर्नवीनीकरण किया जाता है ताकि प्रतिक्रिया उत्पाद वाष्प को ठंडा और आंशिक रूप से संघनित किया जा सके क्योंकि वे मुख्य अंश में प्रवेश करते हैं। घोल के शेष तेल को घोल सेटलर के माध्यम से पंप किया जाता है। घोल सेटलर के नीचे के तेल में अधिकांश घोल तेल उत्प्रेरक कण होते हैं और इसे FCC फीडस्टॉक तेल के साथ मिलाकर उत्प्रेरक रिसर में वापस पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। एक भारी ईंधन तेल सम्मिश्रण घटक के रूप में, या कार्बन ब्लैक फीडस्टॉक के रूप में, रिफाइनरी में कहीं और उपयोग के लिए स्पष्ट घोल तेल या डिकैंट तेल घोल सेटलर के ऊपर से निकाला जाता है।

पुनर्योजी ग्रिप गैस

एफसीसी डिजाइन की पसंद के आधार पर, खर्च किए गए उत्प्रेरक पर कोक के पुनर्योजी में दहन कार्बन डाइऑक्साइड का पूर्ण दहन हो भी सकता है और नहीं भी। CO2. दहन वायु प्रवाह को नियंत्रित किया जाता है ताकि प्रत्येक विशिष्ट FCC डिज़ाइन के लिए कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) से कार्बन डाइऑक्साइड का वांछित अनुपात प्रदान किया जा सके।[1][4]

चित्र 1 में दिखाए गए डिज़ाइन में, कोक को केवल आंशिक रूप से दहन किया गया है CO2. दहन ग्रिप गैस (सीओ युक्त और CO2) 715 डिग्री सेल्सियस पर और 2.41 बार के दबाव पर एक द्वितीयक उत्प्रेरक विभाजक के माध्यम से भेजा जाता है जिसमें ज़ुल्फ़ ट्यूबों से युक्त ज़ुल्फ़ गैस में 70 से 90 प्रतिशत कणों को हटाने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो पुनर्योजी को छोड़ देता है।[8] टर्बो-विस्तारक में ब्लेड को क्षरण क्षति को रोकने के लिए यह आवश्यक है कि ग्रिप गैस अगले मार्ग से गुजरती है।

टर्बो-विस्तारक के माध्यम से ग्रिप गैस का विस्तार पुनर्योजी के दहन वायु गैस कंप्रेसर को चलाने के लिए पर्याप्त शक्ति प्रदान करता है। विद्युत मोटर-जनरेटर | मोटर-जनरेटर विद्युत शक्ति का उपभोग या उत्पादन कर सकता है। यदि ग्रिप गैस का विस्तार एयर कंप्रेसर को चलाने के लिए पर्याप्त शक्ति प्रदान नहीं करता है, तो इलेक्ट्रिक मोटर-जनरेटर आवश्यक अतिरिक्त शक्ति प्रदान करता है। यदि ग्रिप गैस विस्तार हवा कंप्रेसर को चलाने के लिए आवश्यकता से अधिक शक्ति प्रदान करता है, तो इलेक्ट्रिक मोटर-जनरेटर अतिरिक्त शक्ति को विद्युत शक्ति में परिवर्तित करता है और इसे रिफाइनरी की विद्युत प्रणाली में निर्यात करता है।[3]

विस्तारित ग्रिप गैस को तब स्टीम-जनरेटिंग बॉयलर (सीओ बॉयलर के रूप में संदर्भित) के माध्यम से रूट किया जाता है, जहां रिफाइनरी में उपयोग के लिए भाप प्रदान करने के साथ-साथ किसी भी लागू पर्यावरण का अनुपालन करने के लिए ग्रिप गैस में कार्बन मोनोऑक्साइड को ईंधन के रूप में जलाया जाता है। कार्बन मोनोऑक्साइड उत्सर्जन पर नियामक सीमाएं।[3]

पार्टिकुलेट उत्सर्जन के संबंध में किसी भी लागू पर्यावरणीय नियमों का पालन करने के लिए अवशिष्ट पार्टिकुलेट मैटर को हटाने के लिए ग्रिप गैस को अंतत: इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर (ईएसपी) के माध्यम से संसाधित किया जाता है। ईएसपी ग्रिप गैस से 2 से 20 माइक्रोन के आकार के पार्टिकुलेट को हटाता है।[3]पार्टिकुलेट फिल्टर सिस्टम, जिन्हें फोर्थ स्टेज सेपरेटर्स (FSS) के रूप में जाना जाता है, को कभी-कभी पार्टिकुलेट उत्सर्जन सीमा को पूरा करने की आवश्यकता होती है। ये ईएसपी की जगह ले सकते हैं जब कण उत्सर्जन ही एकमात्र चिंता का विषय है।

ग्रिप गैस प्रसंस्करण प्रणाली में भाप टरबाइन (उपरोक्त आरेख में दिखाया गया है) का उपयोग एफसीसी इकाई के स्टार्ट-अप के दौरान पुनर्योजी के दहन वायु कंप्रेसर को चलाने के लिए किया जाता है जब तक कि उस कार्य को लेने के लिए पर्याप्त दहन ग्रिप गैस न हो।

कैटेलिटिक क्रैकिंग का तंत्र और उत्पाद

चित्र 2: पेट्रोलियम हाइड्रोकार्बन के उत्प्रेरक क्रैकिंग का आरेखीय उदाहरण

द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग प्रक्रिया बड़े हाइड्रोकार्बन को कार्बोकेशन में परिवर्तित करके तोड़ती है, जो असंख्य पुनर्व्यवस्था से गुजरती है।

चित्र 2 एक बहुत ही सरलीकृत योजनाबद्ध आरेख है जो उदाहरण देता है कि कैसे प्रक्रिया उच्च उबलते, सीधी-श्रृंखला वाले अल्केन (पैराफिन) हाइड्रोकार्बन को छोटी सीधी-श्रृंखला अल्केन्स के साथ-साथ शाखित-श्रृंखला अल्केन्स, शाखित एल्केन्स (ओलेफ़िन) और साइक्लोअल्केन्स (नेफ्थेन) में तोड़ती है। बड़े हाइड्रोकार्बन अणुओं के छोटे अणुओं में टूटने को अधिक तकनीकी रूप से कार्बनिक रसायनज्ञों द्वारा कार्बन-से-कार्बन बांडों के विखंडन के रूप में संदर्भित किया जाता है।

जैसा कि चित्र 2 में दर्शाया गया है, कुछ छोटे अल्केन्स तो टूट जाते हैं और छोटे एल्केन्स और ब्रांकेड एल्केन्स जैसे गैस एथिलीन, प्रोपलीन, ब्यूटाइलीन और आइसोब्यूटिलीन में परिवर्तित हो जाते हैं। वे ओलेफिनिक गैसें पेट्रोकेमिकल फीडस्टॉक्स के रूप में उपयोग के लिए मूल्यवान हैं। प्रोपलीन, ब्यूटिलीन और आइसोब्यूटिलीन भी कुछ पेट्रोलियम शोधन प्रक्रियाओं के लिए मूल्यवान फीडस्टॉक्स हैं जो उन्हें उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन सम्मिश्रण घटकों में परिवर्तित करते हैं।

जैसा कि चित्र 2 में भी दर्शाया गया है, बड़े अणुओं के प्रारंभिक टूटने से बनने वाले साइक्लोअल्केन्स (नेफ्थीन) बेंजीन, टोल्यूनि और ज़ाइलीन जैसे सुगंधित पदार्थों के लिए और अधिक सुगंधित होते हैं, जो गैसोलीन के क्वथनांक में उबालते हैं और अल्केन्स की तुलना में बहुत अधिक ऑक्टेन रेटिंग रखते हैं। .

क्रैकिंग प्रक्रिया में कार्बन भी उत्पन्न होता है जो उत्प्रेरक (उत्प्रेरक कोक) पर जमा हो जाता है। कच्चे या एफसीसी फ़ीड में कार्बन गठन की प्रवृत्ति या कार्बन की मात्रा को माइक्रो कार्बन अवशेष, कॉनराडसन कार्बन अवशेष, या रैम्सबॉटम कार्बन अवशेष जैसे तरीकों से मापा जाता है।[1][2][3][4]


उत्प्रेरक

गतिविधि के एक स्थिर स्तर को बनाए रखने के लिए FCC इकाइयाँ लगातार कुछ उत्प्रेरक को वापस लेती हैं और प्रतिस्थापित करती हैं। आधुनिक एफसीसी उत्प्रेरक 0.80 से 0.96 ग्राम/सेमी . के थोक घनत्व वाले महीन पाउडर होते हैं3 और कण आकार वितरण 10 से 150 माइक्रोन और औसत कण आकार 60 से 100 माइक्रोन के बीच है।[9][10] एफसीसी इकाई का डिजाइन और संचालन काफी हद तक उत्प्रेरक के रासायनिक और भौतिक गुणों पर निर्भर करता है। एफसीसी उत्प्रेरक के वांछनीय गुण हैं:

  • उच्च तापमान और भाप के लिए अच्छी स्थिरता
  • उच्च गतिविधि
  • बड़े ताकना आकार
  • दुर्घटना के लिए अच्छा प्रतिरोध
  • कम कोक उत्पादन
फौजसाइट में एल्युमिनोसिलिकेट पिंजरे की संरचना। वर्टिस पर एल्यूमीनियम या सिलिकॉन का कब्जा होता है, कनेक्टिंग स्ट्रट्स पर ऑक्साइड (O .) का कब्जा होता है2-) या हाइड्रॉक्साइड (OH .)-) केंद्र। फ़ौजेसाइट के विशेष संशोधन मजबूत ठोस एसिड होते हैं, जो उच्च तापमान पर एफसीसी इकाइयों में होने वाले सीसी बांडों की पुनर्व्यवस्था को प्रेरित करते हैं।

एक आधुनिक एफसीसी उत्प्रेरक में चार प्रमुख घटक होते हैं: क्रिस्टलीय जिओलाइट, मैट्रिक्स, बाइंडर और फिलर। जिओलाइट सक्रिय घटक है और इसमें उत्प्रेरक का वजन के हिसाब से लगभग 15% से 50% तक हो सकता है। फौजासाइट (उर्फ टाइप वाई) एफसीसी इकाइयों में इस्तेमाल किया जाने वाला जिओलाइट है। जिओलाइट मजबूत ठोस अम्ल (90% सल्फ्यूरिक एसिड के बराबर) होते हैं।[citation needed] एफसीसी उत्प्रेरक का एल्यूमिना मैट्रिक्स घटक भी उत्प्रेरक गतिविधि साइटों में योगदान देता है। बाइंडर और फिलर घटक उत्प्रेरक की शारीरिक शक्ति और अखंडता प्रदान करते हैं। बाइंडर आमतौर पर सिलिका सॉल होता है और फिलर आमतौर पर क्ले (काओलिन) होता है।[9][10]दुनिया भर में एफसीसी उत्प्रेरक के प्रमुख आपूर्तिकर्ता अल्बेमर्ले कॉर्पोरेशन, डब्ल्यूआर ग्रेस कंपनी और बीएएसएफ उत्प्रेरक (पूर्व में एंगेलहार्ड) हैं।

इतिहास

कैटेलिटिक क्रैकिंग का पहला व्यावसायिक उपयोग 1915 में हुआ जब गल्फ ऑयल के अल्मर एम. मैक्एफ़ी ने भारी पेट्रोलियम तेलों को उत्प्रेरित करने के लिए एल्युमिनियम क्लोराइड (1877 से ज्ञात एक फ्राइडल-क्राफ्ट्स रिएक्शन|फ्रिडेल-क्राफ्ट्स उत्प्रेरक) का उपयोग करके एक बैच प्रक्रिया विकसित की। हालांकि, उत्प्रेरक की निषेधात्मक लागत ने उस समय McAfee की प्रक्रिया के व्यापक उपयोग को रोक दिया।[2][11] 1922 में, यूजीन हाउड्री नामक फ्रांस के एक यांत्रिक इंजीनियर और ई.ए. प्रुधोमे नामक एक फ्रांसीसी फार्मासिस्ट ने लिग्नाइट कोयले को गैसोलीन में परिवर्तित करने के लिए एक उत्प्रेरक प्रक्रिया विकसित करने के लिए पेरिस के पास एक प्रयोगशाला की स्थापना की। फ्रांसीसी सरकार द्वारा समर्थित, उन्होंने 1929 में एक छोटा प्रदर्शन संयंत्र बनाया, जिसमें प्रति दिन लगभग 60 टन लिग्नाइट कोयले का प्रसंस्करण होता था। परिणामों ने संकेत दिया कि यह प्रक्रिया आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं थी और बाद में इसे बंद कर दिया गया था।[12][13][14] हाउड्री ने पाया था कि फुलर की पृथ्वी, एक मिट्टी का खनिज जिसमें एल्युमिनोसिलिकेट्स होते हैं, लिग्नाइट से प्राप्त तेल को गैसोलीन में बदल सकता है। फिर उन्होंने पेट्रोलियम तेलों के उत्प्रेरण का अध्ययन करना शुरू किया और वाष्पीकृत पेट्रोलियम तेल को गैसोलीन में परिवर्तित करने में कुछ सफलता प्राप्त की। 1930 में, वैक्यूम ऑयल कंपनी ने उन्हें संयुक्त राज्य अमेरिका आने के लिए आमंत्रित किया और उन्होंने अपनी प्रयोगशाला को पॉल्सबोरो, न्यू जर्सी, न्यू जर्सी में स्थानांतरित कर दिया।

1931 में, मोबिल | सोकोनी-वैक्यूम ऑयल कंपनी बनाने के लिए वैक्यूम ऑयल कंपनी का न्यूयॉर्क (सोकोनी) के स्टैंडर्ड ऑयल के साथ विलय हो गया। 1933 में, एक छोटी हौड्री इकाई संसाधित हुई 200 barrels per day (32 m3/d) पेट्रोलियम तेल का। 1930 के दशक की शुरुआत में आर्थिक मंदी के कारण, Socony-Vacuum अब Houdry के काम का समर्थन करने में सक्षम नहीं था और उसने उसे कहीं और मदद लेने की अनुमति दी।

1933 में, हौड्री और सोकोनी-वैक्यूम, हौड्री प्रक्रिया को विकसित करने में सन ऑयल कंपनी के साथ जुड़ गए। तीन साल बाद, 1936 में, सोकोनी-वैक्यूम ने न्यू जर्सी में अपनी पॉल्सबोरो रिफाइनरी में एक पुरानी थर्मल क्रैकिंग इकाई को हाउड्री प्रक्रिया का उपयोग करके उत्प्रेरक रूप से क्रैक करने के लिए एक छोटी प्रदर्शन इकाई में परिवर्तित कर दिया। 2,000 barrels per day (320 m3/d) पेट्रोलियम तेल का।

1937 में, सन ऑयल ने एक नई हौड्री इकाई प्रसंस्करण का संचालन शुरू किया 12,000 barrels per day (1,900 m3/d) पेंसिल्वेनिया में उनके मार्कस हुक, पेंसिल्वेनिया रिफाइनरी में। उस समय हाउड्री प्रक्रिया में उत्प्रेरक के एक निश्चित बिस्तर के साथ रिएक्टरों का इस्तेमाल किया गया था और यह एक अर्ध-बैच ऑपरेशन था जिसमें कई रिएक्टर शामिल थे, जिनमें से कुछ रिएक्टर प्रचालन में थे जबकि अन्य रिएक्टर उत्प्रेरक को पुन: उत्पन्न करने के विभिन्न चरणों में थे। मोटर-चालित वाल्वों का उपयोग रिएक्टरों को ऑनलाइन संचालन और ऑफ़लाइन पुनर्जनन के बीच स्विच करने के लिए किया गया था और एक साइकिल टाइमर ने स्विचिंग को प्रबंधित किया। थर्मल क्रैकिंग प्रक्रियाओं से लगभग 25 प्रतिशत की तुलना में क्रैक किए गए उत्पाद का लगभग 50 प्रतिशत गैसोलीन था।[12][13][15]

1938 तक, जब हाउड्री प्रक्रिया की सार्वजनिक रूप से घोषणा की गई, सोकोनी-वैक्यूम में आठ अतिरिक्त इकाइयां निर्माणाधीन थीं। अन्य कंपनियों को लाइसेंस देने की प्रक्रिया भी शुरू हुई और 1940 तक संचालन प्रसंस्करण में 14 हौड्री इकाइयाँ थीं 140,000 barrels per day (22,000 m3/d).

अगला प्रमुख कदम सेमी-बैच हौड्री प्रक्रिया के बजाय एक सतत प्रक्रिया विकसित करना था। उस कदम को थर्मोफोर कैटेलिटिक क्रैकिंग (टीसीसी) प्रक्रिया के रूप में जाना जाने वाली चलती-बिस्तर प्रक्रिया के आगमन के द्वारा कार्यान्वित किया गया था, जो उत्प्रेरक को पुनर्जनन भट्ठी से अलग रिएक्टर अनुभाग में स्थानांतरित करने के लिए एक बाल्टी कन्वेयर-लिफ्ट का उपयोग करता था। 1941 में सोकोनी-वैक्यूम की पॉल्सबोरो रिफाइनरी में एक छोटी अर्ध-व्यावसायिक प्रदर्शन टीसीसी इकाई का निर्माण किया गया था और सफलतापूर्वक संचालित किया गया था, उत्पादन 500 barrels per day (79 m3/d). फिर एक पूर्ण पैमाने पर वाणिज्यिक टीसीसी इकाई प्रसंस्करण 10,000 barrels per day (1,600 m3/d) मोबिल | सोकोनी-वैक्यूम से संबद्ध मैगनोलिया पेट्रोलियम कंपनी की टेक्सास रिफाइनरी के ब्यूमोंट में 1943 में परिचालन शुरू हुआ। 1945 में द्वितीय विश्व युद्ध के अंत तक, संचालन में टीसीसी इकाइयों की प्रसंस्करण क्षमता लगभग थी 300,000 barrels per day (48,000 m3/d).

ऐसा कहा जाता है कि सुपरमरीन के अधिक कुशल उच्च संपीड़न अनुपात इंजन के लिए ग्रेट ब्रिटेन और संयुक्त राज्य अमेरिका की वायु सेना द्वारा आवश्यक उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन की आपूर्ति करके द्वितीय विश्व युद्ध की जीत में हौड्री और टीसीसी इकाइयां एक प्रमुख कारक थीं। स्पिटफायर एंड द नॉर्थ अमेरिकन पी-51 मस्टैंग।[12][13][15]

द्वितीय विश्व युद्ध के तुरंत बाद के वर्षों में, हाउड्रिफ्लो प्रक्रिया और एयर-लिफ्ट टीसीसी प्रक्रिया को मूविंग-बेड थीम पर बेहतर बदलाव के रूप में विकसित किया गया था। हौड्री के फिक्स्ड-बेड रिएक्टरों की तरह, मूविंग-बेड डिज़ाइन रिएक्टर और पुनर्जनन वर्गों के बीच उत्प्रेरक को लगातार स्थानांतरित करने की एक विधि विकसित करके अच्छी इंजीनियरिंग के प्रमुख उदाहरण थे। पहली एयर-लिफ्ट टीसीसी इकाई ने अक्टूबर 1950 में ब्यूमोंट, टेक्सास रिफाइनरी में परिचालन शुरू किया।

इस द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग प्रक्रिया की पहली बार 1920 के दशक में न्यू जर्सी के स्टैंडर्ड ऑयल द्वारा जांच की गई थी, लेकिन 1929 से 1939 के आर्थिक अवसाद के वर्षों के दौरान इस पर शोध को छोड़ दिया गया था। 1938 में, जब हाउड्री की प्रक्रिया की सफलता स्पष्ट हो गई थी, स्टैंडर्ड ऑयल न्यू जर्सी ने परियोजना को फिर से शुरू किया, उम्मीद है कि हाउड्री के साथ प्रतिस्पर्धा में, जिसमें पांच तेल कंपनियां (न्यू जर्सी का मानक तेल, इंडियाना का मानक तेल, एंग्लो-ईरानी तेल, टेक्सास ऑयल और रॉयल डच शेल) शामिल हैं। इंजीनियरिंग-निर्माण कंपनियां (M. W. Kellogg Limited और UOP LLC) और एक जर्मन केमिकल कंपनी (IG Farben|I.G. Farben)। कंसोर्टियम को कैटेलिटिक रिसर्च एसोसिएट्स (सीआरए) कहा जाता था और इसका उद्देश्य एक कैटेलिटिक क्रैकिंग प्रक्रिया विकसित करना था जो हाउड्री के पेटेंट पर प्रभाव नहीं डालेगी।[12][13][15]

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी) के केमिकल इंजीनियरिंग प्रोफेसर वारेन के। लुईस और एडविन आर। गिलिलैंड ने सीआरए शोधकर्ताओं को सुझाव दिया कि एक पाउडर के माध्यम से कम वेग वाली गैस प्रवाह इसे एक समान तरीके से प्रवाहित करने के लिए पर्याप्त उठा सकती है। तरल। एक द्रवित बिस्तर के उस विचार पर ध्यान केंद्रित करते हुए, न्यू जर्सी (अब एक्सॉन-मोबिल कंपनी) के मानक तेल के शोधकर्ता डोनाल्ड कैंपबेल, होमर मार्टिन, एगर मर्फ्री और चार्ल्स टायसन ने पहली द्रवित उत्प्रेरक क्रैकिंग इकाई विकसित की। उनका यू.एस. पेटेंट नंबर 2,451,804, ठोस और गैसों से संपर्क करने का एक तरीका और उपकरण, उनके मील के पत्थर के आविष्कार का वर्णन करता है। उनके काम के आधार पर, एम.डब्ल्यू. केलॉग कंपनी ने न्यू जर्सी के स्टैंडर्ड ऑयल की लुइसियाना रिफाइनरी के बैटन रूज में एक बड़े पायलट प्लांट का निर्माण किया। मई 1940 में पायलट प्लांट का संचालन शुरू हुआ।

पायलट प्लांट की सफलता के आधार पर, पहले वाणिज्यिक द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग प्लांट (जिसे मॉडल I FCC के रूप में जाना जाता है) ने प्रसंस्करण शुरू किया 13,000 barrels per day (2,100 m3/d) सीआरए कंसोर्टियम के गठन के चार साल बाद और द्वितीय विश्व युद्ध के बीच में, 25 मई, 1942 को बैटन रूज रिफाइनरी में पेट्रोलियम तेल का। एक महीने से थोड़ा अधिक समय बाद, जुलाई 1942 में, इसे संसाधित किया जा रहा था 17,000 barrels per day (2,700 m3/d). 1963 में, उस पहली मॉडल I FCC इकाई को 21 वर्षों के संचालन के बाद बंद कर दिया गया था और बाद में इसे नष्ट कर दिया गया था।[12][13][15][16] मॉडल I FCC इकाई के संचालन शुरू होने के बाद से कई दशकों में, फिक्स्ड बेड हौड्री इकाइयों को बंद कर दिया गया है क्योंकि अधिकांश चलती बिस्तर इकाइयां (जैसे टीसीसी इकाइयां) हैं जबकि सैकड़ों एफसीसी इकाइयां बनाई गई हैं। उन दशकों के दौरान, कई बेहतर एफसीसी डिजाइन विकसित हुए हैं और क्रैकिंग उत्प्रेरक में काफी सुधार हुआ है, लेकिन आधुनिक एफसीसी इकाइयां अनिवार्य रूप से पहले मॉडल I एफसीसी इकाई के समान ही हैं।

यह भी देखें

  • क्रैकिंग (रसायन विज्ञान)

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 James H. Gary; Glenn E. Handwerk (2001). पेट्रोलियम रिफाइनिंग: प्रौद्योगिकी और अर्थशास्त्र (4th ed.). CRC Press. ISBN 0-8247-0482-7.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 James. G. Speight (2006). पेट्रोलियम की रसायन विज्ञान और प्रौद्योगिकी (4th ed.). CRC Press. ISBN 0-8493-9067-2.
  3. ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Reza Sadeghbeigi (2000). द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग हैंडबुक (2nd ed.). Gulf Publishing. ISBN 0-88415-289-8.
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 David S.J. Jones and Peter P. Pujado (Editors) (2006). पेट्रोलियम प्रसंस्करण की हैंडबुक (First ed.). Springer. ISBN 1-4020-2819-9. {{cite book}}: |author= has generic name (help)
  5. ↑ U.S. Downstream Processing of Fresh Feed Input by Catalytic Cracking Units Archived 2008-09-28 at the Wayback Machine (Energy Information Administration, U.S. Dept. of Energy)
  6. ↑ Editorial Staff (November 2002). "शोधन प्रक्रिया 2002". Hydrocarbon Processing: 108–112. ISSN 0887-0284.
  7. ↑ Fluid Catalytic Cracking
  8. ↑ Alex C. Hoffmann; Lewis E. Stein (2002). गैस चक्रवात और भंवर ट्यूब: सिद्धांत, डिजाइन और संचालन (1st ed.). Springer. ISBN 3-540-43326-0.
  9. ↑ 9.0 9.1 Jessica Elzea Kogel, Nikhil C. Trivedi, James M. Barber and Stanley T. Krukowsk (Editors) (2006). औद्योगिक खनिज और चट्टानें: वस्तुएं, बाजार और उपयोग (Seventh ed.). Society of Mining, Metallurgy and Exploration. ISBN 0-87335-233-5. {{cite book}}: |author= has generic name (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  10. ↑ 10.0 10.1 Wen-Ching Yang (2003). द्रवीकरण और द्रव कण प्रणाली की हैंडबुक. CRC Press. ISBN 0-8247-0259-X.
  11. ↑ Pioneer of Catalytic Cracking: Almer McAfee at Gulf Oil Archived 2008-04-18 at the Wayback Machine (North American Catalysis Society website)
  12. ↑ 12.0 12.1 12.2 12.3 12.4 Tim Palucka (Winter 2005). "द विजार्ड ऑफ ऑक्टेन: यूजीन हौड्री". Invention & Technology. 20 (3). Archived from the original on 2008-06-02. Retrieved 2008-05-10.
  13. ↑ 13.0 13.1 13.2 13.3 13.4 Amos A. Avidan, Michael Edwards and Hartley Owen (Mobil Research and Development) (January 8, 1990). "अभिनव सुधार एफसीसी के अतीत और भविष्य को उजागर करते हैं". Oil & Gas Journal. 88 (2).
  14. ↑ "उत्प्रेरक क्रैकिंग के लिए हौड्री प्रक्रिया". American Chemical Society. Archived from the original on January 12, 2013. Retrieved April 27, 2012.
  15. ↑ 15.0 15.1 15.2 15.3 Cite error: Invalid <ref> tag; no text was provided for refs named Houdry Process for Catalytic Cracking
  16. ↑ Eger Murphree and the Four Horsemen: FCC, Fluid Catalytic Cracking Archived 2008-04-18 at the Wayback Machine (North American Catalysis Society website)


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