Катализаторы процесса каталитического риформинга

Размещено на http://www.allbest.ru/

КАТАЛИЗАТОРЫ ПРОЦЕССА КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА

Шуранова П.К.

Аннотация

каталитический риформинг сырье химический

Статья посвящена современному состоянию исследований, разработок и усовершенствований катализаторов процесса каталитического риформинга. Помимо этого, в статье рассматриваются физико-химические основы, сырье и продукция процесса каталитического риформинга, показана роль этого процесса в нефтепереработке. С каждым годом на нефтеперерабатывающих заводах увеличивается количество мощностей установок каталитического риформинга, - это связано с необходимостью производства высокооктанового автобензина.

Ключевые слова: каталитический риформинг, катализаторы, бензиновая фракция, высокооктановый бензин, нефтехимическая промышленность, ароматические углеводороды, нефтепереработка.

Annotation

The article is devoted to the current state of research, development and improvement of catalysts for the catalytic reforming process. In addition, the article discusses the physico-chemical bases, raw materials and products of the catalytic reforming process, and shows the role of this process in oil refining. Every year, the number of capacities of catalytic reforming plants at oil refineries increases, due to the need to produce high-octane gasoline.

Key words: catalytic reforming, catalysts, gasoline fraction, high-octane gasoline, petrochemical industry, aromatic hydrocarbons, oil refining.

Основная часть

Каталитический риформинг является одним из важнейших процессов современной нефтепереработки и нефтехимии. Предназначен для повышения детонационной стойкости бензинов, для получения индивидуальных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилола) и водорода, который обеспечивает процессы гидроочистки нефтяных продуктов и другие гидрогенизационные процессы [1].

В качестве сырья используется прямогонный бензин установки атмосферно-вакуумной перегонки, помимо этого используют бензины вторичных процессов - гидрокрекинга, каталитического крекинга, коксования и термического крекинга. Процесс осуществляется при высоких температурах (от 450 °С до 550 °С) и высоких давлениях (от 2 МПа до 3,5 МПа) [2].

Целевыми в процессах каталитического риформинга являются реакции образования ароматических углеводородов за счет дегидрирования шестичленных циклоалканов, гидродеалкилирование алкилбензолов, дегидроизомеризации циклопентанов, дегидроциклизации (ароматизации) парафиновых углеводородов, изомеризация нафтенов и парафинов, и др. [3]. Помимо целевых реакций, протекают нежелательные реакции гидрокрекинга с образованием низко- и высокомолекулярных углеводородов, реакции конденсации приводят к образованию продуктов уплотнение - кокса, откладывающегося на поверхности катализатора, вследствие чего происходит его дезактивирование.

Процесс каталитического риформинга с каждым годом становится более актуальным и востребованным, так как увеличивается потребность в высокооктановом бензине и в сырье для нефтехимической промышленности (ароматические соединения). Непосредственно, автоматизация и улучшение технологий процесса риформинга претерпевают все больше изменений.

С целью улучшения технико-экономических показателей процесса каталитического риформинга бензиновых фракций предлагаются несколько условий [4]:

1) замена катализатора на более новый, более активный и селективный;

2) совершенствование технологического оформления установки каталитического риформинга;

3) переход на технологию с непрерывной регенерацией катализатора

4) оптимизация реакторных устройств для более полного использования всего объема катализатора

Для получения качественного высокооктанового бензина и сырья нефтехимической промышленности требуется использовать эффективный и надежный катализатор [5]. Основными критериями для оценки катализаторов служат: объемная скорость подачи сырья, выход стабильного риформата, октановое число продукта или выход ароматических углеводородов, содержание легких фракций в риформате, выход и состав газа, срок службы катализатора.

В промышленной практике процесс каталитического риформинга чаще осуществляется на бифункциональных катализаторах, которые сочетают в себе кислотную и гидрирующую-дегидрирующую функцию.

Дегидрирующую функцию в катализаторе обычно выполняют металлы VIII группы Периодической системы элементов Д. И. Менделеева - Pt, Ni, Pd. Наибольшие дегидрирующие свойства - у платины (Pt). Ее функция состоит в ускорении дегидрирования, что способствует образованию аренов, непрерывному гидрированию и частичному удалению промежуточных продуктов реакций, которые ведут к образованию кокса. Помимо этого, платина замедляет образование кокса на его поверхности. Содержание платины в катализаторе обычно составляет от 0,3 % до 0,6 %. При меньшем содержании платины происходит снижение устойчивости катализаторов против ядов, а при большем - идет усиление реакций деметилирования, а также реакций, ведущих к раскрытию кольца циклоалканов [6].

Кислотной функцией обладает носитель катализатора - оксид алюминия. Наиболее широко в качестве носителя используются термостабильный оксид алюминия типа у-ЛЪОз. Носитель должен иметь высокую степень чистоты, так как примеси (Na, Fe, Pd, Cu, As и другие) снижают каталитическую активность платины. Кислотные совйства катализатора определяют крекирующую и изомеризующую активность. Для усиления этих свойств катализатора в его состав вводят галоген (CI, F). Хлор применяют чаще, одним из его преимуществ в сравнении с фтором является то, что он в меньшей степени способствует реакциям крекинга [6].

Катализаторы риформинга можно разделить на моно-, би- и полиметаллические.

В монометаллических алюмоплатиновых катализаторах риформинга содержание платины составляет от 0,3 % до 0,8 % масс. Очень важно, чтобы платина была достаточно хорошо диспергирована на поверхности носителя. С увеличением дисперсности платины повышается активность катализатора.

К биметаллическим катализаторам относят платино-рениевые и платино-иридиевые, содержащие от 0,3 % до 0,4 % масс. платины и примерно столько же Re и Ir. Рений или иридий образуют с платиной биметаллический сплав, точнее кластер, который препятствует рекристаллизации - укрупнению кристаллов платины при длительной эксплуатации процесса.

Полиметаллические кластерные катализаторы обладают стабильностью биметаллических, но характеризуются повышенной активностью, лучшей селективностью и обеспечивают более высокий выход риформата.

В настоящее время отечественной промышленностью вырабатываются три типа катализаторов риформинга:

- монометаллические (АП-56 и АП-64);

- биметаллические (КР-101 и КР-102);

- полиметаллические (КР-104, КР-106, КР-108 и платино-эрионитовый СГ-ЗП).

Таким образом, в статье приведены характеристика существующих катализаторы и критерии для оценки качества катализатора. Представлены основные и побочные реакции, сырье, продукция и параметры процесса каталитического риформинга, а также рассмотрены способы модернизации и усовершенствования процесса.

Использованные источники

1. Ахметов С. А. 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. СПб.: Недра, 2006. 868 с.

2. Мейерс Р.А. Основные процессы нефтепереработки. Справочник: пер. с англ. 3-го изд. / Р.А. Мейерс; под ред. О.Ф. Глаголевой, О.П. Лыкова. СПб.: ЦОП «Профессия», 2011. 944 с.

3. Капустин В.М. Технология переработки нефти. Ч. 2. Деструктивные процессы: учеб. Пособие для студентов высш. учеб. заведений / В.М. Капустин, А.А. Гуреевю. М.: КолосС, 2008. 334 с.

4. Молотов К.В. Повышение эффективности работы реакторов риформинга большой единичной мощности с применением информационно-моделирующих комплексов: дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: 05.17.08/ К. В. Молотов. Томск, 2012. 137 с.

5 Попов, И. В. Усовершенствование технологического оформления установки каталитического риформинга бензиновых фракций / И. В. Попов, Ю. Л. Зотов, С. Н. Волобоев // MODERN HIGH TECHNOLOGIES. 2013. № 1: Хим. науки. С. 124

6 Кондрашева, Н. К. Технологические расчеты и теория каталитического риформинга бензина: учеб. пособие / Н. К. Кондрашева, Д. О. Кондрашев, К. Г. Абдульминев; под ред. Н. К. Кондрашевой. Уфа: ООО «Монография», 2008. 160 с.

Размещено на Allbest.ru