接触分解に必要なもの

クラッキングとは何か？

クラッキングとは、1つの試料（主に高分子化合物）を熱エネルギーのみで複数の他の物質（主に低分子化合物）に変換する化学プロセスを指す。これは、触媒を使用せずに高圧高温を使用するか、触媒の存在下で低温高圧を使用することによって達成される。分解は、接触分解、熱分解、水蒸気分解に分類される。

石油化学製品の製造工程では、石油留出物（石油ガスを含む）中の長鎖炭化水素をエチレンやプロピレンなどの短鎖炭化水素に分解するために、より高い温度（700℃～800℃、時には1000℃まで）が使われる。

流動接触分解（FCC）とは？

FCCは最も一般的な接触分解プロセスであり、石油精製において最も重要な転換プロセスの一つである。石油（原油）の高沸点、高分子量の炭化水素留分をガソリン、オレフィンガス、その他の石油製品に転換する。

加熱されたフィードは加熱された触媒と混合され、反応器に注入され、触媒はフィードと自由に混合される。フィードが分解すると、コークスが触媒上に堆積し、触媒は徐々に失活する。分解された生成物は反応器の上部で引き抜かれ、分留器に送られる。失活した触媒は反応器の下部から引き抜かれ、再生器に送られ、そこで熱と空気を注入してコークスを燃焼させる。その後、浄化された（再生された）触媒が反応器に戻され、サイクルが繰り返される。

触媒は反応器と再生器のループを数秒のうちに非常に高速で移動するため、触媒ループの多くの内面は腐食を防ぐためにセラミックでコーティングされていなければならない。再生器内の触媒上のコークスの燃焼熱は、反応器内で行われる分離反応に必要な熱の大部分を供給するため、反応器と再生器の間で熱的にバランスがとれていなければならない。再生器で触媒コークスを燃焼させると、一酸化炭素と二酸化炭素の混合ガスとSOxが発生する。このガスの流れは、COボイラーと回収ガスコンプレッサーに通され、エネルギーの一部が回収された後、触媒の微粉が除去され、大気に排出される。

接触分解に使用される触媒とは？

現代のクラッキングでは、触媒としてゼオライトが使用される。これは複雑なアルミノケイ酸塩で、負に帯電したアルミニウム、ケイ素、酸素原子の大きな格子である。もちろん、ナトリウムイオンのようなプラスイオンとも関係している。

には2つの電子サイトがあり、アルカンから水素を取り除いて炭素に結合させることができる。これにより炭素原子はプラスに帯電する。このようなイオンは炭素イオン（またはカルボカチオン）と呼ばれる。これらが再結合して、さまざまな反応生成物が生じる。

触媒クラッカーは、流動床、移動床、固定床の3つの基本タイプに分けられる。タイプ名は使用される触媒床を表す。FCC装置では、触媒は細かく分割された粉末である。触媒が空気や炭化水素の蒸気によって流動化または "フラッフィング "されると、触媒は流体のように振る舞い、パイプやバルブを通って移動することができる。ムービングベッド触媒クラッカーの触媒は、ビーズまたはペレットの形をしている。プロセスのある部分から別の部分へ触媒を移動させるには、機械装置が必要である。新しいプラントでは、触媒をある場所から別の場所に移動させるために、空気（リフトエア）または触媒再生からの燃焼ガスが使用される。FCCと移動床分解では、触媒は反応とは別のゾーンで再生される。触媒は何らかの方法で反応器から再生ゾーンに移動させなければならない。固定床設計では、触媒は移動しない。装置は、触媒床を含む一連の反応容器で構成される。これらの反応器の中には、オンラインで分解炭化水素を製造するものもあれば、オフラインで触媒を再生するものもある。

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