Различия

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

@@ 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~~

Инструменты пользователя

Инструменты сайта

Различия

Инструменты страницы