1 Теоретическая часть
1.1 Технология процесса риформинга
Каталитический риформинг – процесс, предназначенный для повышения детонационной стойкости и октанового числа бензинов, а также для получения различных ароматических углеводородов.
Промышленная цель каталитического риформинга заключается во взаимодействии активного катализатора, содержащего платину с сырьем. Именно поэтому процесс получил название платформинг. Каталитический риформинг является современным и широко применяем процессом в настоящее время.
Повышение октанового числа бензина, получение водородсодержащего газа (ВСГ) для различных нефтехимических процессов (гидроочистка, изомеризация, гидрокрекинг и др.), являются основными задачами риформинга.
При проведении риформинга, в реакторе происходит множество химических превращений. Процесс дегидрирования шестичленных нафтенов проходит достаточно быстро и без образования побочных продуктов реакций, а скорость ароматизации циклопентана гораздо ниже. Дегидроциклизация парафинов является одной из самых медленных реакций ароматизации. В итоге, параллельно с нежелательными реакциями гидрокрекинга образуются как низко-, так и высокомолекулярные углеводороды, а вместе с ними и кокс, который образуется на поверхности катализатора и влияет на срок его службы.
Реакции дегидрирования и дегидроциклизации проходят с поглощением тепла, реакции изомеризации имеют тепловой эффект, близкий к нулю, а процесс гидрокрекинга протекает с выделением тепла. Согласно принципу Ле-Шателье, равновесная глубина ароматизации увеличивается с повышением температуры и понижением парциального давления водорода. Процесс риформинга вынуждено осуществляют при повышенных давлениях для подавления реакций коксообразования, а снижение равновесной глубины ароматизации компенсируется увеличением температуры.
Процесс каталитического риформинга происходит на бифункциональных катализаторах, а позже на полиметаллических катализаторах, которые обладают повышенной стабильностью, селективностью и активностью. Процесс каталитического риформинга сделало значительный шаг вперед. Полифункциональные катализаторы сочетают в себе кислотную и гидрирующую-дегидрирующую функции. Реакции гидрирования и дегидрирования происходят на металлических центрах платины или платины, промотированной добавками рения, иридия, олова, галлия, германия и др., тонким слоем нанесенные на носителе. Кислотную функцию в промышленных катализаторах используют выполняет носитель, в качестве которого используют оксид алюминия.
Прямогонные бензиновые фракции нефти, газовые конденсаты и бензины вторичного происхождения, которые получают с помощью термической или термокаталитической переработки нефтепродуктов, а также из продуктов переработки углей и сланцев являются сырьем каталитического риформинга. В зависимости от необходимого результата процесса, выбирается фракционный состав сырья. Если главной целью процесса является получение индивидуальных ароматических углеводородов, то для получения бензола, толуола и ксилолов используют соответственно фракции, которые содержат углеводороды С6 (62 - 85? С), С7 (85 - 105? С), С8 (105 - 140? С). Если риформинг проводят, чтобы получить высокооктановый бензин, то сырьём обычно служит фракция 85 - 180? С, которая соответствует углеводородам С7 – С10.
Перед процессом риформинга сырье подготавливают, отправляя на гидроочистку и ректификацию. При гидроочистке из сырья удаляется вредные примеси (сера, азот и др.), которые способны отравить катализаторы риформинга. При переработке вторичных бензинов, подвергают также гидрированию и непредельные углеводороды. Ректификация необходима, чтобы выделить определенные бензиновые фракции.
Из-за того, что процесс протекает с поглощением тепла, его осуществление происходит в цепочке из трёх-четырёх реакторов с промежуточным подогревом сырья. В первом реакторе достаточно сильно протекает эндотермическая реакция дегидрирования нафтенов. В последнем реакторе – происходят преимущественно эндотермические реакции дегидроциклизации и достаточно интенсивно экзотермические реакции гидрокрекинга парафинов. Из-за этого в первом реакторе преобладает самый высокий перепад температур (30 – 50 ?С), а в последнем наименьший перепад температур сырья на входе и выходе из него. Высокий перепад температур в главных реакторах можно понизить, если уменьшить время контактирования сырья с катализатором, а именно объём катализатора в них. Именно поэтому на промышленных установках риформинга первый реактор имеет самый маленький объём катализатора, последний – самый большой. Например, для трёхреакторного блока распределение объёма катализатора по ступеням от 1:2:4 до 1:3:7 (учитывая химический состав вещества и цель процесса).
Из-за того, что происходит понижение парциального давления водорода, увеличивается интенсивность и глубина ароматизации сырья, а также повышается селективность превращений парафиновых углеводородов. При уменьшении давления, происходит торможение реакций гидрокрекинга и реакции ароматизации протекают при более благоприятных условиях.
Исходя из того, что концентрация водорода в циркулирующем водородсодержащем газе изменяется в достаточно широких пределах – от 64,5 до 90 % об., а также молекулярная масса сырья зависит от фракционных составов или химических свойств вещества, одним из лучшим вариантом будет использовать мольное отношение водород : сырьё. Данное отношение в достаточной мере увеличивает скорость дезактивации катализатора, что увеличивает межрегенерационный пробег установки. Однако из-за этого сильно возрастают энергозатраты, повышение гидравлического сопротивления и объём трубопроводов и аппаратов. В таком случае этот параметр выбирают, учитывая стабильность катализатора, качество сырья и продуктов, межрегенерационного цикла и жёсткости процесса.
При использовании на установках со стационарным слоем полиметаллические катализаторы, мольное отношение водород : сырьё будет равно 5 – 6, что обеспечивает длительность межрегенерационного цикла до одного года. На установках с непрерывной регенерацией катализатора это отношение поддерживается на уровне 4 – 5.
Весь текст будет доступен после покупки
