크 래 킹(cracking)

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크 래 킹(cracking)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.크래킹(craking)
1. 크래킹(craking)
2. 열분해법
3. 정유
4. 촉매분해법
5. 크래킹의 반응

2.리 포 밍(Reforming)
1. 접촉개질법
2. 리포밍의 반응
3. 옥탄가

본문내용

이소파라핀의 생성 :
R-CH2-CH2-CH3 -----> R-CH-CH3
│
CH3
이미 설명한 바와 같이 열분해법에서는 (1)식의 반응이 주로 일어나고 다른 반응은 거의일어나지 않는다. 그러나 접촉분해법에서는 촉매로 인하여 (2)식이나 (3)식의 반응도 일어난다. 또한 나프텐계 탄화수소는 다음식과 같은 절단 즉 , 탈알킬화 반응이 일어난다. CH2-CH2-CH1
CH2=CH-CH3
----->
＋
Propyl cyclohexane
리 포 밍(Reforming)
━━━━━━━━━━
옥탄가가 낮은 나프타성을 변화시켜 고옥탄가의 가솔린으로 개질하는 방법을 리포밍이라고 하며, 이렇게 하여 얻은 가솔린을 개질가솔린이라고 한다.
리포밍에는 촉매를 사용하는 접촉개질법과 촉매를 사용하지 않는 열 개질법이 있다. 그러나 열 개질법은 경질올레핀의 생성이 많으므로 가스의 이용면에서 주목되나, 접촉개질법에 비하면 가솔린의 수율이 낮고 개질가솔린의 옥탄가가 낮으며 안정성도 떨어지므로 접촉개질이 발전한 금일에는 특수한 경우를 제외하고는 사용되지 않고 있다.
1. 접촉개질법
접촉개질법에는 여러 종류가 있으나, 그 과반수는 UOP에서 1949년에 개발하였고 그 후개량된 Platforming process에가 있다. 이외에 Houndry사의 Houndriforming process, ERE사의 Powerforming process 등이 비교적 많이 채용되고 있다.
이 방법들은 모두 고정상식으로 Pt-alumina 계의 촉매가 사용되고 있다. Cr 또는 Mo계의 산화물 촉매를 사용하는 고정상식 혹은 이동상식의 접촉개질법도 있으나 Powerforming process가 출현한 후로는 거의 신설되고 있지 않다. 이 밖에 Mo 이나 alumina를 촉매로 하여 수소 존재하에서 반응시키는 Houndriforming process와, 예비반응탑을 가지고 촉매를 재생하여 항상 신선한 촉매로 반응시켜 고옥탄가의 가솔린을 얻는 Ultraforming process 등이 있다. 그림은 Platforming process 의 공정이다. 이 방법은 전처리로서 원료인 경질나프타를 unifiner 라고 불리우는 수침탈황장치를 동과시킨다. 여기서 탈황된 나프타는 수침와 1:8(몰비)정도로 혼합된후 가열로에서 가열되어, 제1, 제2, 제3의 반응탑을 그림과 같이 순차적으로 통과하면서 개질된다. 반응온도는 500 전후, 압력은 15-50㎏/㎠로하고 LHSV는 1-4로 운전한다. 촉매는 사용일수가 많아짐에 따라 반응온도는 약간 높게 하고, 압력은 점차 낮게 한다. 생성물은 고압가스 분리조에서 수소를 제거한 다음, 스테빌라이저에서 탄화수소와 개질가솔린으로 분리한다. 고압분리된 수소는 순환하여 사용한다. 표에 나프타의 접촉개질예를 표시하였다.
원 료
A
B
원료 나프타의 성분
비중(15 /4 )
파라핀(VOL%)
방향족(VOL%)
옥탄가(research)
0.742
85
3
10.3
0.71
-
9
33.0
개질 가솔린의 성분
C5이상의 가솔린(VOL%)
C5이상의 가솔린비중(15 /4 )
방향족(VOL%)
옥탄가(research)
68.2
0.794
59.2
99.8
80.5
0.795
53.5
97.2
2. 리포밍의 반응
열 개질법에서는 고분자의 탄화수소가 절단되어 저분자의 탄화수소를 생성하는 것이 주반응이므로, 올레핀분이 많은 가솔린을 생성함과 동시에 다량의 가스를 발생하고, 올레핀의 중합에 의한 고비점화합물의 생성이 수반되는 단점이 있었다.
3. 옥탄가
가솔린 기관의 압축비를 너무 높히면 연료가 이상연소하여 실린더내의 가스압력이 급격히 변화하므로 실린더나 발브가 진동하여 흡사 망치로 때리는것과 같은 심한 소리를 내게 되며 엔진의 효율이 나빠지고 출력이 저하하는 현상을 일으키는데, 이것을 노킹현상이라고 하며, 노킹현상을 일으키기 어려운 성질은 안티노크성이라고 한다. 옥탄가는 가솔린의 안티노크성을 표시하는 하나의 척도이다.
일반적으로 옥탄가는 이소옥탄의 옥탄가를 100으로 하고, n-헵탄의 옥탄가를 0으로 하여, 시료연료(가솔린)와 동일한 안티노크성을 가지는 표준연료중의 이소옥탄의 vol%로 표시한다.
옥탄가에는 측정법에 따라 research법 옥탄가와 motor법 옥탄가보다 큰 값을 표시한다.
research법은 자동차가솔린의 저속시와 가속시의 안티노크성의 표시를 목적으로 하며, motor법은 자동차가솔린의 고속시의 안티노크성의 표시를 목적으로 한다. 이밖에 항공가솔린의 비행시의 안티노크성을 표시하는 것을 목적으로하는 항공법옥탄가와 항공기의 이륙시등과 같이 과결시의 옥탄가의 표시를 목적으로 하는 과결법옥탄가등이 있다. 또한 표준시험용엔진을 붙인 진용차를 달리게 하여 시행시의 옥탄가를 측정하느 방법도 있다.
n-파란핀에서는 탄소수가 증가할수록 옥탄가가 저하한다. C7에서 옥탄가는 0으로 되므로 C8이상은 측정할수 없다.
이소파라핀에서는 메틸측쇄가 많이 들어갈수록 특히 중앙부에 집중할수록 옥탄가는 크게 된다. n-올레핀은 대응하는 n-파라핀과 이소파라핀의 중간정도의 값을 갖는다. 나프텐계 탄화수소는 동일한 탄소수의 방향족 탄화수소보다 작은 옥탄가를 가지나 n-파라핀보다는 큰 값을 갖는다. 또한 6원경보다 5원경나프텐의 옥탄가가 크다. 그리고 벤젠경에 매틸기가 많이 들어가 있는 것이 옥탄가가 크다. 벤젠경에 2개의 메틸기가 들어 있을 경우에는 p>m>o의 순으로 된다. 즉 분산적으로 메틸기가 존재할 때 옥탄가가 크게 된다.
가솔린의 안티노크성을 증가시키기 위하여 소량의 첨가제를 가할 때가 있다. 이것을 안티노크제라고 하며, 테트라에틸납, 테트라메틸납이 이용되고 있다. 이들은 유독한 물질이지만 성능상 이들과 대치할만한 것이 아직 없다. 테트라알킬납의 첨가효과는 탄화수소의 종류에 따라 다르다. 이 효과를 lead effect라고 하며, 파라핀이 최대이고, 그 다음이 나프텐이고 방향족이 가장 크다. 또한 석유중에 황화합물이 있으면 일반적으로 lead effect는 감퇴한다. 자동차 가솔린의 겨우 테트라알킬납의 첨가에 의한 독성으로 인해 선진국에서는 점차 규제되고 있다. 금후 무해한 안티노크제의 개발이 크게 기대된다.

키워드

크 래 킹cracking,   열분해법,   촉매분해법,   수소화분해,   리 포 밍Reforming,   접촉개질법