Инструменты пользователя

Инструменты сайта


courses:refining:каталитический_риформинг

Различия

Здесь показаны различия между выбранной ревизией и текущей версией данной страницы.

Ссылка на это сравнение

courses:refining:каталитический_риформинг [19.05.2016 12:19] (текущий)
wikicat создано
Строка 1: Строка 1:
 +====== Каталитический риформинг ======
  
 +**Каталитический риформинг** является в настоящее время неотъемлемым элементом нефтеперерабатывающего завода. Основное назначение процесса - получение высокооктанового компонента товарных автомобильных топлив из низкооктановых утяжеленных бензинов за счет их ароматизации,​ ((Смидович,​ Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов : учебник для вузов по специальности «Химическая технология переработки нефти и газа» / Е. В. Смидович. - 4-е изд., стереотип.,​ перепечатка с третьего издания 1980 г. - Москва : Альянс,​ 2011. - 328 с.)) а также получение ароматических углеводородов,​ главным образом,​ бензола,​ толуола и ксилолов. Большое значение имеет побочный продукт процесса – водородсодержащий газ, который широко используется в процессах гидроочистки нефтяных дистиллятов. ((Справочник нефтепереработчика:​ Справочник/​Под ред. Г. А. Ластовкина,​ Е. Д. Радченко и М. Г. Рудина. - Л.: Химия, 1986. - 648 с.)) \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​установка_риформинга_лукойл.jpg?​400|}} ((http://​www.sapr.ru/​article.aspx?​id=16358&​iid=768)) \\
 +//​Общий вид установки риформинга//​ \\
 +
 +В процессе каталитического риформинга температуры кипения веществ меняются очень незначительно. Изменение касается,​ в основном,​ химического состава. \\
 +
 +Сырьем для каталитического риформинга является,​ в основном,​ прямогонная нафта и реже дистилляты вторичного происхождения,​ например,​ бензин термического крекинга,​ коксования и гидрокрекинга. Эти фракции обычно содержат высокие концентрации парафинов и нафтенов. В процессе каталитического риформинга многие из этих компонентов превращаются в ароматические соединения,​ которые имеют гораздо более высокие октановые числа.\\
 +
 +При этом происходят в основном следующие полезные химические реакции:​ \\
 +
 +  - Парафины превращаются в изопарафины (реакция изомеризации).
 +  - Парафины превращаются в нафтены (реакция циклизации).
 +  - Нафтены превращаются в ароматику (реакция дегидрирования).
 +
 +Протекают также некоторые побочные реакции:​ \\
 +
 +  - Часть парафинов и нафтенов подвергается крекингу,​ превращаясь при этом в углеводородные газы.
 +  - Часть нафтенов и ароматических углеводородов теряет боковые цепи, которые при этом также превращаются в углеводородные газы.((Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. — 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп-Бизнес»,​ 2004. — 224 с: ил. — (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).)) \\
 +
 +Самый важный момент,​ который следует запомнить,​ — это то, что парафины и нафтены превращаются в ароматические соединения и некоторые изомеры,​ как показано на следующем рисунке. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​реакции_риформинга_леффлер.jpg?​700|}} \\
 +
 +Для осуществления этих сложных превращений нужен необычный катализатор,​ который состоит из оксида алюминия (Al<​sub>​2</​sub>​O<​sub>​3</​sub>​),​ силикагеля (SiO<​sub>​2</​sub>​) и платины (Pt). Такие катализаторы называются бифункциональными. Они сочетают кислотную и гидрирующую-дегидрирующую функции. Реакции гидрирования и дегидрирования протекают на металлических центрах платины или платины,​ промотированной добавками рения, иридия,​ олова, галлия,​ германия и др., тонко диспергированных на носителе. Кислотную функцию в промышленных катализаторах риформинга выполняет носитель,​ в качестве которого используют оксид алюминия. Для усиления и регулирования кислотной функции носителя в состав катализатора вводят галоген:​ фтор или хлор. В настоящее время применяют только хлорсодержащие катализаторы. ((Ахметов С. А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов,​ Т. П. Сериков,​ И. Р. Кузеев,​ М. И. Баязитов;​ Под ред. С. А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006. — 868 с.; ил.)) \\
 +
 +Процесс каталитического риформинга на платиновом катализаторе часто называют платформингом. ((Смидович,​ Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов : учебник для вузов по специальности «Химическая технология переработки нефти и газа» / Е. В. Смидович. - 4-е изд., стереотип.,​ перепечатка с третьего издания 1980 г. - Москва : Альянс,​ 2011. - 328 с.)) Платины требуется не так уж мало (на несколько миллионов долларов для одной риформинг-установки),​ поэтому катализатор заслуживает большого внимания. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​катализатор_риформинга.jpg?​300|}} {{:​courses:​refining:​катализаторы_риформинга2.jpg?​400|}} \\
 +
 +Существует несколько способов приведения углеводородного сырья в контакт с катализатором. Для начала рассмотрим вариант,​ который называется процесс с неподвижным слоем катализатора,​ так как в этом случае углеводороды просачиваются сквозь слой катализатора,​ находящийся в реакторе. \\
 +
 +===== Установки каталитического риформинга со стационарным слоем катализатора =====
 +
 +Установки каталитического риформинга всех типов включают следующие блоки: гидроочистки сырья, очистки водородсодержащего газа, реакторный,​ сепарации газа и стабилизации катализата. ((Ахметов С. А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов,​ Т. П. Сериков,​ И. Р. Кузеев,​ М. И. Баязитов;​ Под ред. С. А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006. — 868 с.; ил.)) \\
 +
 +Для наиболее эффективного протекания каждой из указанных реакций требуются разные условия работы установки,​ то есть разные давления,​ температуры и продолжительности пребывания сырья в реакторе. Поэтому используют несколько последовательных реактора (три реактора на рисунке ниже), и каждый из них выполняет свою работу. Чем выше концентрация нафтенов в сырье и, следовательно,​ чем значительнее затраты тепла, тем на большее число зон следует разделить реакторный блок, чтобы повысить среднюю температуру реакции ((Смидович,​ Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов : учебник для вузов по специальности «Химическая технология переработки нефти и газа» / Е. В. Смидович. - 4-е изд., стереотип.,​ перепечатка с третьего издания 1980 г. - Москва : Альянс,​ 2011. - 328 с.)). Давление в реакторах — 200—500 psi (14—35 атм), а температура - 480-520°С (900—975°F). Реакторы часто имеют характерную сферическую форму. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​кат_риформинг_-_леффлер.jpg?​500|}} \\
 +
 +Гидроочищенное и осушенное сырье сжимают до определенного давления,​ нагревают и подают в первый реактор,​ где оно просачивается сквозь слой катализатора и выходит из нижней части реактора. Эта процедура повторяется еще дважды в двух последующих реакторах.((Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. — 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп-Бизнес»,​ 2004. — 224 с: ил. — (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).)) \\
 +
 +Таким образом,​ основными реакционными аппаратами установок (или секций) каталитического риформинга с периодической регенерацией катализатора являются адиабатические реакторы шахтного типа со стационарным слоем катализатора. \\
 +
 +Поступающий в реактор газофазный поток сырья и водорода пропускают по периферийным перфорированным желобам через слой катализатора к центральной трубе и затем выводят из аппарата. \\
 +
 +Катализатор располагают в виде одного слоя с равномерной плотностью засыпки. Верхнюю часть снабжают тарелкой,​ предотвращающей прямое попадание потока сырья в слой катализатора. В центре устанавливают перфорированную трубу, обтянутую сеткой. Нижнюю часть реактора заполняют фарфоровыми шарами. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​реактор_риформинга.jpg?​250|}} \\
 +//​Реактор риформинга://​ \\
 +//1 — распределитель;​ 2 — штуцер для термопары;​ 3 — днище верхнее;​ 4 — кожух; 5 — корпус;​ 6 — тарелка;​ 7 — футеровка;​ 8 — желоб; 9 — катализатор;​ 10 — труба центральная;​ 11 — пояс опорный;​ 12 — опора; 13 — днище нижнее;​ 14 — шары фарфоровые;​ I — ввод сырья; II — вывод продукта;​ II — вывод катализатора//​((Ахметов С. А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов,​ Т. П. Сериков,​ И. Р. Кузеев,​ М. И. Баязитов;​ Под ред. С. А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006. — 868 с.; ил.)) \\
 +
 +После вывода из реактора продукт пропускают через холодильник,​ где большая его часть сжижается. Сжижение нужно для того, чтобы отделить богатый водородом газ и направить его на рециркуляцию. Это довольно важный момент,​ которому стоит посвятить несколько слов. \\
 +
 +Водород является важным побочным продуктом каталитического риформинга. Взгляните еще раз на химические реакции. Большинство из них сопровождается выделением водорода,​ потому что в ароматических углеводородах его меньше,​ чем в парафинах или нафтенах. Но водород здесь же и потребляется. Его нужно подмешивать к сырью, чтобы в реакторах постоянно сохранялась его высокая концентрация. В этом случае атомы углерода не осаждаются на катализаторе,​ как при каталитическом крекинге. Вместо этого углерод реагирует с водородом с образованием углеводородных газов. \\
 +
 +Вернемся к оборудованию. Поток водорода частично направляется на установку газофракционирования,​ а частично возвращается в процесс. Жидкий продукт из нижней части сепаратора направляется на разделение в колонну стабилизации,​ которая является не чем иным, как дебутанизатором (бутановой колонной). Нижняя фракция,​ риформат (или катализат) отделяется в этой колонне от углеводородных газов (до бутана),​ которые поднимаются вверх и направляются на ГФУ насыщенного газа.((Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. — 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп-Бизнес»,​ 2004. — 224 с: ил. — (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).)) \\
 +
 +==== Регенерация ====
 +
 +Через некоторое время работы установки активность катализатора падает. Это приводит к снижению октанового числа риформата и уменьшению его выхода на единицу объема сырья. К каталитическим ядам, снижающим скорости реакций риформинга и вызывающим закоксовывание катализатора,​ относятся сернистые соединения,​ превращающиеся в условиях риформинга в сероводород,​ соединения азота, переходящие во время риформинга в аммиак,​ металлорганические соединения свинца,​ меди, мышьяка,​ которые гидрируются до металлов и откладываются на поверхности катализатора. Также сильным каталитическим ядом для платины является оксид углерода.((Справочник нефтепереработчика:​ Справочник/​Под ред. Г. А. Ластовкина,​ Е. Д. Радченко и М. Г. Рудина. - Л.: Химия, 1986. - 648 с.)) \\
 +
 +Раньше установки риформинга останавливали для регенерации катализатора,​ но затем был разработан непрерывный режим, который осуществляется за счет добавления еще одного реактора. В любой момент времени три реактора находятся в работе,​ а четвертый — в режиме регенерации катализатора. Регенерация осуществляется путем подачи горячего воздуха (на приведенном ниже видео производится подача азота с некоторым количеством кислорода),​ который удаляет с поверхности катализатора углерод,​ превращая его в соответствующие монооксид и диоксид (путем выжига кокса). Для восстановления катализатора реактор нужно выводить из процесса всего на 30 часов; таким образом,​ процесс почти всегда ведется со свежим катализатором. \\
 +
 +{{youtube>​Xzu4guDLrbU?​medium}}
 +
 +Несмотря на постоянную регенерацию,​ через определенный промежуток времени активность катализатора все же падает. При высоких температурах регенерации поры катализатора разрушаются. В результате раз в несколько лет процесс приходится останавливать для замены катализатора. \\
 +
 +===== Установки каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора =====
 +
 +Установки со стационарным слоем катализатор рассчитаны на рабочее давление 4,0-1,5 МПа. При снижении рабочего давления с одновременным повышением глубины превращения сырья более экономичны **установки с непрерывной регенерацией катализатора**. На таких установках четыре реактора риформинга расположены друг над другом и связаны между собой системами переточных труб малого диаметра. Шариковый катализатор диаметром 1,6 мм свободно перетекает из реактора в реактор под действием силы тяжести. Из реактора четвертой ступени через систему затворов с шаровыми клапанами катализатор поступает в питатель (дозатор) пневмотранспорта и азотом подается в бункер-накопитель узла регенерации. Регенератор представляет собой аппарат с радиальным потоком реакционных газов, разделенный на три технологические зоны.6 в верхней производится выжиг кокса, в средней — окислительное хлорирования катализатора,​ в нижней зоне катализатор прокаливают в токе сухого воздуха. Разобщение зон — гидравлическое. Катализатор проходит все зоны под действием силы тяжести. Из регенератора через систему затворов катализатор поступает в питатель пневмотранспорта и водосодержащим газом подается в бункер-накопитель,​ расположенный над реактором риформинга первой ступени. Процесс регенерации автоматизирован. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​риформинг_с_непрерывной_регенерацией.jpg?​200|}} \\
 +//​Схема циркуляции катализатора установки риформинга с непрерывной регенерацией://​ \\
 +//1 - реакторы;​ 2 - разгрузочное устройство;​ 3 - затворный бункер;​ 4 - питатель;​ 5 - бункер закоксованного катализатора;​ 6 - регенератор;​ 7 - бункер отрегенерированного катализатора;//​ \\
 +//I - пневмотранспорт закоксованного катализатора;​ II - пневмотранспорт отрегенерированного катализатора;​ III - подача транспортного газа.//​((Справочник нефтепереработчика:​ Справочник/​Под ред. Г. А. Ластовкина,​ Е. Д. Радченко и М. Г. Рудина. - Л.: Химия, 1986. - 648 с.)) \\
 +
 +**Вывод:​** \\
 +
 +Таким образом,​ каталитический риформинг является важным процессом превращения бензинов с низким октановым числом в продукт с высоким октановым числом,​ который может быть использован как компонент автомобильного бензина. Групповой состав сырья смещается от парафинов и нафтенов в сторону ароматики и, таким образом,​ появляется возможность использовать высокие октановые числа ароматики. К сожалению,​ чем выше октановое число риформата,​ тем ниже его выход и тем больше образуется газов. \\
 +
 +{{youtube>​1Qhk1JmMzQE?​medium}} \\
 +
 +
 +
 +===== Словарь =====
 +
 +|адиабатический реактор |adiabatic reactor |
 +|ароматизация |aromatization |
 +|ароматические углеводороды |aromatic hydrocarbons,​ aromatics |
 +|бифункциональный катализатор |bifunctional catalyst |
 +|выжиг кокса |coke burn-off |
 +|гидрирование |hydrogenation |
 +|закоксовывание катализатора |catalyst coking |
 +|каталитический риформинг |catalytic reforming |
 +|каталитический яд |catalytic poison |
 +|неподвижный слой катализатора |fixed-bed catalyst|
 +|непрерывная регенерация катализатора |continuous catalyst regeneration |
 +|рабочее давление |operating pressure |
 +|разгрузочное устройство |unloading device |
 +|термопара |termocouple |
 +|футеровка |lining |
 +|штуцер |nozzle |
 +
 +
 +[[dsp:​blogpage|Назад в блог]]
 +
 +{{tag>​Тема}}
 +
 +~~DISCUSSION|Комментарии переводчиков~~
courses/refining/каталитический_риформинг.txt · Последние изменения: 19.05.2016 12:19 — wikicat