Выделение высших и низших парафинов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Одним из процессов риформинга получившим широкое распространение в химической технологии - это процесс платформинга. Цель этого процесса: переработка бензино-лигроиновых фракций прямой гонки, проводимый на платиновом катализаторе в присутствии водорода, то есть получение высокооктанового бензина с наименьшим содержанием ароматических углеводородов и серы. Наиболее распространенным компонентом бензинов является смесь низкокипящих углеводородов с различными пределами выкипания. Сам процесс платформинга проводится при сильном разбавлении реагирующей смеси водородом. Катализатором процесса платформига является платина. Помимо него есть также второстепенные катализаторы, отличающийся определенными свойствами.

Существуют много разных технологических схем, установок платформинга, при изучении которых мы узнаем намного больше и глубже весь процесс, и вообще роль технологии платформинга в химической инженерии.

1. Платформинг

Сырьем для установки платформинга является широкая фракция лигроина прямой перегонки с концом кипения 205 градусов, предварительно обессеренная, с содержанием серы после очистки не более 0,02% (по весу). Обессеривание осуществляется с помощью процесса горячей контактной очистки, однако для удаления серы, если оно необходимо, может быть использован любой метод, чаще всего применяется десульфирование в присутствии водорода.

В колонне предварительного фракционирования, сырье для платформинга прежде всего освобождается от пятичленных нафтенов. Головная фракция поступает в стабилизатор легкого бензина, но бензин получается более высококтановым с содержанием ароматических углеводородов до 70%. Бензины платфоминга широко используют в качестве базовых при изготовлении товарных высокооктановых бензинов, причем не только дистиллят платформинга, но и его отдельные фракции, оставшиеся после извлечения индивидуальных ароматических углеводородов.

Для улучшения тех или иных характеристик базовых бензинов применяют высокооктановые компоненты. Некоторые высокооктановые компоненты получают в результате таких процессов как алкилирование, изомеризация, полимеризация и стоимость их, как правило больше чем стоимость базовых бензинов. Наиболее распространенным компонентом бензинов является смесь низкокипящих углеводородов с различными пределами выкипания. Широкую фракцию низкокипящих углеводородов называют газовым бензином, более узкие фракции с преобладанием того или иного углерода именуют по названию преобладающего углеводорода. Для приготовления товарных автобензинов используют низкокипящие углеводороды, выделенные из продуктов прямой перегонки или вторичных процессов. Детонационная стойкость смеси различных компонентов не является аддитивным свойством: октановое число компонента в смеси может отличаться от октанового числа этого компонента в чистом виде. Каждый компонент имеет свою смесительную характеристику или, как принято называть октановое число смешения, причем для данного компонента оно непостоянно и зависит от массы введенного компонента, состава базового бензина и присутствия других компонентов. Октановые числа смешения газовых бензинов, бензинов прямой перегонки из парафинистого и смешанного сырья некоторых технически чистых углеводородо-визостроения обычно близки к их октановым числам в чистом виде. Бензиновые фракции каталитических процессов и продукты алкилирования, полимеризации и изомеризации имеют октановые числа смешения несколько выше, чем в чистом виде. Октановые числа смешения бензола, толуола и ксилолов ниже, чем их октановые числа в чистом виде. Алкилированные бензолы с разветвленной боковой цепью имеют октановые числа смешения более высокие, чем в чистом виде. Октановое число смешения высокооктанового компонента обычно тем выше, чем ниже октановое число базового топлива.

При подборе компонентов для приготовления товарных автомобильных бензинов необходимо обеспечить равномерность распределения октанового числа по фракциям бензина.

2. Процессы платформинга

Процесс платформинга проводится при сильном разбавлении реагирующей смеси водородом. Кроме того, платина активно сорбирует водород,и следовательно, адсорбционный коэффициент водорода больше адсорбционных коэффициентов других веществ. Процесс платформинг фирмы Universal oil Products используют для получения высокооктанового компонента моторных бензинов и индивидуальных ароматических углеводородов. В качестве катализаторов применяют алюмоплатиновые катализаторы от R-7 до R-12 (промотированные фтором) и биметаллические катализаторы R-16, R-20, R-22, R-32, R-50, R-60 (промотированные хлором), отличающиеся повышенной стабильностью.

Рис. 1

Процесс платформинга, разработанный Юниверсал ойл продактс компани, был первым процессом риформинга лигроина, в котором платиновый катализатор успешно применялся для получения продуктов с высокой октановой характеристикой. Если платформинг проводится при температуре 480 - 510 С при давлении от 15 до 30 at, то в результате получают бензол, толуол, ксилол. При давлении около 50 ат получаются бензины с октановым числом без этиловой жидкости около 98, а с добавкой этиловой жидкости выше 100 единиц. Бензины платформинга отличаются стабильностью, малым содержанием серы - благодаря гидрированию олефинов и серосодержащих соединений. ?Бензин платформинга отличается ничтожным содержанием серы, свободен от непредельных, очень чувствителен к ТЭС. Выход бензина составляет 83 - 88 % на сырье.Однако платформинг имеет следующие недостатки: высокая стоимость и повышенная чувствительность катализатора к присутствующим в сырье сернистым, азотистым и металлоорганическим соединениям, что требует предварительной гидроочистки.

Установка платформинга состоит из трех блоков: 1) предварительная гидроочистка бензина: 2) платформинг гидроочищенного бензина (гидрогенизата); 3) стабилизация бензина платформинга.

Бензин платформинга широко используют в качестве базовых при изготовлении товарных высокооктановых бензинов, причем не только дистиллят платформинга, но и его отдельные фракции, оставшиеся после извлечения индивидуальных ароматических углеводородов.

Продукты платформинга поступают на выделение ароматических углеводородов в секцию селективной экстракции. Деароматизованный рафинат выводится и может быть использован в качестве сырья для пиролиза, а ароматический экстракт поступает на четкую ректификацию. На установке четкой ректификации выделяют товарные нефтехимические бензол и толуол, а ксилольная фракция, представляющая собой смесь ксилолов с этилбензолом, направляется на ректификацию для выделения о-ксилола и этилбензола. Из оставшейся смеси м - и п-ксилолов путем фракционной кристаллизации выделяют n - ксилол. Ксилол для увеличения выхода n - ксилола подвергается изомеризации.

3. Катализаторы платформинга

Процесс платформинга осуществляется на платиновом катализаторе. Носителем платины служит обычно активированный уголь, причем содержание платины не превышает 1 % по весу. В этом процессе водород, выделяющийся при реакциях дегидрогенизации, почти полностью гидрирует углистые вещества, образующиеся в процессе и способные отлагаться на катализаторе. Благодаря этому катализатор длительное время сохраняет активность, и пробег установки может достигать 170 - 220 суток и даже более. Гидрирующая и изомеризующая функции катализаторов во многих отношениях независимы друг от друга. Тем не менее совместное действие этих двух факторов препятствует осаждению продуктов коксообразования на поверхности контактной массы. Кокс осаждается главным образом на поверхности Al2O3, в то время как Pt является катализатором гидрогенизации кокса и коксообразующих веществ.

Продолжительность рабочего периода катализатора составляет несколько месяцев.

Процесс платформинга осуществляется на платиновом катализаторе. Носителем платины служит обычно активированный уголь, причем содержание платины не превышает 1 % по весу. В этом процессе водород, выделяющийся при реакциях дегидрогенизации, почти полностью гидрирует углистые вещества, образующиеся в процессе и способные отлагаться на катализаторе. Благодаря этому катализатор длительное время сохраняет активность, и пробег установки. Процесс платформинга осуществляется на платиновом катализаторе. Носителем платины служит обычно активированный уголь, причем содержание платины не превышает 1 % по весу. В этом процессе водород, выделяющийся при реакциях дегидрогенизации, почти полностью гидрирует углистые вещества, образующиеся в процессе и способные отлагаться на катализаторе. Благодаря этому катализатор длительное время сохраняет активность, и пробег установки может достигать 170 - 220 суток и даже более.

Катализаторы платформинга являются бифункциональными - они обладают кислотной и гидрирующей-дегидрирующей активностью.

Катализаторы платформинга получают методом пропитки оксидно-алюминиевого носителя водным раствором платинохлористо-водородной кислоты. В качестве носителя используют таблетки у - А12О3 размером 2 8X5 мм. Катализатор имеет два вида активных центров: 1) дегидрирующие центры на мелкодисперсной платине, содержащейся на носителе в количестве 0,3 - 1 % (масс.); 2) центры, изомеризующие и проводящие группу кислотно-основных реакций, ведущих к ароматизации.

Катализаторы платформинга обычно готовят на основе фторированного оксида алюминия, так как небольшие количества фтора удерживаются катализатором лучше, чем такие же количества других галогенов. Поэтому и катализаторы высокотемпературной изомеризации были приготовлены на основе фторированного оксида алюминия. По существу, они представляют собой те же катализаторы платформинга, но состав и режим их работы уточнен для наиболее селективного получения изомеров. Катализаторы платформинга получают методом пропитки оксидно-алюминиевого носителя водным раствором платинохлористо-водородной кислоты. В качестве носителя используют таблетки у - А12О3 размером 28 X 5 мм. Катализатор имеет два вида активных центров: 1) дегидрирующие центры на мелкодисперсной платине, содержащейся на носителе в количестве 0 3 - 1 % (масс.); 2) центры, изомеризующие и проводящие группу кислотно-основных реакций, ведущих к ароматизации.

4. Установка платформинга

Установка платформинга состоит из трех блоков: 1) предварительная гидроочистка бензина: 2) платформинг гидроочищенного бензина (гидрогенизата); 3) стабилизация бензина платформинга.

Если на установке получают индивидуальные ароматические углеводороды, то в ее состав также включается еще и блок выделения ароматических углеводородов.

Технологическая схема. Технологическая схема установки для получения высокооктанового бензина приводится на рис. 2.

Рис. 2

Исходное сырье подается насосом Н-1 на смещение с циркулирующим газом гидроочистки и избыточным водородом риформинга. Полученная газо-сырьевая смесь после нагрева в теплообменнике Т-1 и в печи П-1 поступает в реактор гидроочистки Р-1. Далее смесь газа и гидроочищенного бензина отдает свое тепло в кипятильнике Т-3, теплообменнике Т-1, холодильнике Х-1 и направляется в сепаратор высокого давления гидроочистки С-1, где газ отделяется от гидрогенизата. В водородсодержащем газе содержится сероводород, выделяющейся при гидроочистке. Из сепаратора газ поступает в колонну К-3, где сероводород отмывается 15% раствором моноэтаноламина.

Очищенный газ разделяется на 2 неравные части: большая - циркуляционный газ гидроочистки - поступает на прием циркуляционного компрессора ПК-1 и вновь смешивается с сырьем, меньшая - избыточный водород -выводится с установки. Жидкая фаза в сепараторе С-1 содержит гидроочищенный бензин с растворенными в нем сероводородом, углеводородным газом и водой. Поэтому гидрогенизат поступает через теплообменник Т-2 в отпарную колонну К-1, где происходит отпарка газа, воды и сероводорода от бензина за счет тепла потока из реактора Р-1, подводимого в кипятильниках Т-3. Стабильный гидрогенизат с низа колонны К-1 проходит теплообменник Т-2 и насосом Н-2 направляется на смешение с циркулирующим водородом блока платформинга.

Смесь бензина и газа нагревается в теплообменнике Т-4 и в первой секции печи П-2, а затем последовательно проходит реактор Р-2, вторую секцию печи П-2, реактор Р-3, третью секцию печи П-2 и реактор Р-4.

Продукт риформинга из реактора Р-4 направляется в теплообменнике Т-4 и холодильник Х-2, охлаждается и поступает в сепаратор высокого давления платформинга С-3, где происходит разделение газа и бензина. Газ поступает на прием компрессора ПК-2.

Большая часть его возвращается на смешение с гидрогенизатом, а избыточный водород платформинга направляется в блок гидроочистки.

Жидкий продукт из сепаратора С-3 попадает в сепаратор низкого давления С-4, где из платформата выделяется растворенный углеводородный газ.

Окончательно платформат стабилизируется в колоннах К-4 и К-5.Углеводородный газ гидроочистки и риформинга из сепараторов С-2 и С-4 смешивается и подается во фракционирующий абсорбер К-4.

Наиболее распространенным компонентом бензинов является смесь низкокипящих углеводородов с различными пределами выкипания.

Широкую фракцию низкокипящих углеводородов называют газовым бензином, более узкие фракции с преобладанием того или иного углеводорода именуют по названию преобладающего углеводорода.

Для приготовления товарных автомобильных бензинов используют низкокипящие углеводороды, выделенные из продуктов прямой перегонки или вторичных процессов, а также не вступившие в реакции при процессах алкилирования или полимеризации (отработанные бутан -бутеновая, пентан- пентеновая фракции и др.).

Технологическая схема платформинга

Рис. 3

Перед теплообменником 10 сырье смешивается с циркулирующим водородом, а затем подогревается в теплообменнике 10 и в трубчатой печи 6. Платформинг осуществляют в реакторах 7,8 и 9 адиабатического типа. Ввиду высокой эндотермичности процесса приходится подогревать реакционную массу из аппаратов 7 и 8 в печи 6.В последнем реакторе 9 платформинг завершается. Тепло горячих газов используют в теплообменнике 10 для подогрева смеси, идущей на риформинг, а затем охлаждают газы в холодильнике 11. Полученный конденсат отделяется от водорода в сепараторе 13 и направляется на стабилизацию.

Водород (с примесью низших парафинов) из сепаратора 13 разделяют на три потока. Один циркуляционным компрессором 12 подают на смешение с очищенной нефтяной фракцией, направляемой на риформинг, другой смешивают с исходной фракцией и подают на гидроочистку, а остальное выводят. Стабилизация жидкого продукта риформинга заключается в отгонке низших углеводородов, растворившихся в нем при повышенном давлении. Конденсат из сепаратора 13 подогревается в теплообменнике 17 и поступает в стабилизационную колонну 14. Там низшие углеводороды отгоняются, их пары конденсируются в конденсаторе 15, и конденсат стекает в емкость 16. Часть его подают на верхнюю тарелку колонны в качестве флегмы, а остальное количество отводят с установки в виде сжиженного газа. Стабилизованный продукт из куба колонны 14 отдает тепло конденсату в теплообменнике 17 и направляется на дальнейшую переработку.

платформинг бензин риформинг нефтехимия

5. Роль платформинга в нефтехимии

Существует ряд промышленных процессов риформинга, отличающихся друг от друга используемыми катализаторами, температурой, давлением, методами регенерации и состоянием катализатора. Наибольшее распространение получил так называемый платформинг - каталитический процесс переработки бензино-лигроиновых фракций прямой гонки, проводимый на платиновом катализаторе в присутствии водорода.

В случае разделения широких фракций продуктов каталитического риформинга выделенная смесь ароматических углеводородов затем разделяется на бензол, толуол и ксилольную фракцию, которая подвергается дальнейшему разделению. Бензин подвергается каталитическому риформингу (платформингу). Продукты платформинга поступают на выделение ароматических углеводородов в секцию селективной экстракции. Деароматизованный рафинат выводится и может быть использован в качестве сырья для пиролиза, а ароматический экстракт поступает на четкую ректификацию. На установке четкой ректификации выделяют товарные нефтехимические бензол и толуол, а ксилольная фракция, представляющая собой смесь ксилолов с этилбензолом, направляется на ректификацию для выделения о-ксилола и этилбензола. Из оставшейся смеси м- и п-ксилолов путем фракционной кристаллизации выделяют п-ксилол. М- Ксилол для увеличения выхода п-ксилола подвергается изомеризации. Рафинаты платформинга, полученные после выделения ароматических углеводородов, состоят в основном из смеси парафинов изо и нормального строения. При жестких режимах платформинг (вследствие изомеризующего действия катализатора) изопарафинов в смеси содержится не менее 50 - 60 вес. %. В связи с более высокой термической стойкостью рафинатов, по сравнению с прямогонным бензином, их пиролиз проводится при температуре и 25-50 градусов выше. В результате повышается выход метана, несколько снижается выход олефинов и увеличивается количество кокса. Последнее обстоятельство создает большие трудности для работы трубчатых печей. Поэтому рафинаты платформинга подвергают пиролизу в смеси с прямогонным бензином.

Заключение

Платформинг, один из видов каталитической переработки нефтепродуктов, применяемый для получения высокооктановых компонентов автобензинов и ароматических углеводородов.

Катализатором платформинга является платина (0 3 - 0 5 вес), используемая в виде неподвижного слоя, с кислотной и гидрирующей-дегидрирующей (на мелкодисперсной платине) активностью. При температуре 500 С и давлении до 3 МПа (15 - 30 атм), в результате платформинга производится бензол, толуол и ксилол.

При низком давлении происходит большее образование ароматических углеводородов, вследствие чего снижается содержание непревращенных циклоалканов в конечных продуктах.

При давлении около 50 атм производятся бензины с октановым числом 98, а с добавкой этиловой жидкости более 100 ед.

Бензины платформинга отличает стабильность и малосернистость - благодаря гидрированию олефинов и серасодержащих соединений.

Выход бензина составляет 83 - 88 % на сырье.Бензины платформинга нередко являются базовыми при производстве товарных бензинов с высоким октановым числом.

При этом используют не только дистиллят платформинга, но и его отдельные, оставшиеся после извлечения индивидуальных ароматиков фракции.

Платформинг осуществляют в трех реакторах адиабатического типа. В последнем реакторе платформинг завершается.

Полученный конденсат отделяется от водорода в сепараторе и направляется на стабилизацию.

Список использованной литературы

1. Черный И.Р. Производство мономеров и сырья для нефтехимического синтеза.

2. Эрих В.Н. Химия и технология нефти и газа.

3. Гойхрах И.М. Химия и технология искусственного жидкого топлива и газа Издание 2.

4. Паушкин Я.М. Технология нефтехимического синтеза Часть 1.

5. Владимиров А.И. Установки каталитического риформинга.

6. Магарил Р.З. Теоретические основы химических процессов переработки нефти.

Размещено на Allbest.ru