Цели и история каталитического риформинга
Каталитический риформинг – это процесс переработки лигроиновых и бензиновых фракций нефти для получения ароматических углеводородов и бензинов высокого качества.
Дегидрирование нафтенов с образованием ароматических соединений, при использовании платины или никеля, при температуре 300 градусов по Цельсию, было открыто в 1911 году Зелинским. Уже в 1936 году Камушер и Молдавский наблюдали такой же процесс при температуре 470 градусов по Цельсию на оксиде хрома в качестве катализатора. Ароматизацию алканов наблюдал Платэ при температуре 310 градусов по Цельсию, используя в качестве катализатора платину. Первый раз каталитический риформинг на предприятии был применен в 1939 году, как катализатор использовались оксиды алюминия и хрома. Всего через 10 лет было предложено новое поколе катализаторов (платина и оксид алюминия) компанией UOP, которой руководил Хэнзел. В 1969 году компания Chevron получила патент биметаллический катализатор для риформинга. В качестве второго металла использовались иридий, олово или рений, что способствует увеличению стабильности катализатора и снижению рабочему давлению в реакторе. В 1971 году UOP разработала и соорудила первую установку для каталитического риформинга, с функцией непрерывной регенерации катализатора. Данное изобретение позволяет значительно снизить использование водорода. Сейчас на предприятиях используются установки как с непрерывной регенерацией, так и установки с неподвижным слоем катализатора.
К основным химическим реакциям, которые являются целевыми в процессе риформинга относятся:
- Дегидроциклизация алканов в ароматические углеводороды (ароматизация).
- Дегидрирование нафтеновых углеводородов в ароматические.
- Изомеризация н-алканов в изолканы.
- Изомеризация пятичленных циклоалканов в производные циклогексана.
К побочным реакциям каталитического риформинга относятся гидрокрекинг алканов и дегидрирование алканов в алкены.
Основными целями каталитического риформинга являются:
- Получение водородосодержащего газа, который используется в процессах гидрокрекинга, гидроочистки, изомеризации и т.п.
- Получение аренов (ароматические углеводороды).
- Увеличение октанового числа бензинов, с целью получения высокооктанового бензина.
Типы установок каталитического риформинга бензинов
Развитие процесса каталитического риформинга обусловлена ростом спроса на ароматические углеводороды, а также ростом октановых чисел товарных бензинов и отказа от использования тетраэтилсвинца. Сейчас каталитический риформинг занимает лидирующую позицию в области нефтепереработки.
Октановое число – это показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива, которое используется в двигателях внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием.
Оформление каталитического риформинга определяется по способу регенерации катализатора. Значительное большинство установок для каталитического риформинга описывается тремя технологиями: процесс непрерывной регенерации катализатора, полурегенеративный и циклический процессы. На территории Российской Федерации практически все установки для каталитического риформинга функционируют в полурегенеративном варианте (за исключением установок в Омске, Нижнем Новгороде и Уфе). Межрегенерационный цикл составляет от 1 до 3 лет.
Работа по полурегенеративному варианту осуществляется под давлением от 1,3 до 3 МПа, температуре от 480 до 530 градусов по Цельсию. Октановое число при данном процессе может достигать 94 – 100, а выход риформата составляет до 88%.
Циклический тип каталитического риформинга используется в основном на предприятиях Соединенных Штатов Америки. Условия проведения такого процесса: температура от 505 до 550 градусов по Цельсию, а давление 0,9-2,1 МПа. Конечное октановое число при данной технологии находится в диапазоне от 95 до 103. Межрегенерационный цикл составляет от 5 до 40 суток. Катализатор таких установок выдерживает до 600 обработок. К циклическому варианту относятся ультраформинг компании Amon Oil Ko (приблизительно 150 установок) и пауэрформинг Exxon (около 100 установок).
Третий тип технологии каталитического риформинга – процесс с непрерывной регенерацией катализатор. Данная технология самая эффективная, так как позволяет осуществлять процесс в комфортных условиях (давление 0,35-0,9 МПа, температура до 550 градусов по Цельсию) и без остановки на регенерацию, итоговое октановое число после такого процесса составляет 102-104. В настоящее время в Российской Федерации функционируют 163 установки по лицензии UOP и 56 установок по лицензии Французского института нефти.
