- •В. Р. Зайлалова учебное пособие по курсу «химия нефти и газа»
- •Введение
- •1. Происхождение нефти
- •2. Элементарный состав нефти
- •3. Фракционный состав нефти
- •3.1. Детонационная стойкость горючего
- •3.2. Переработка углеводородного сырья
- •3.2.1. Переработка каменного угля
- •3.2.2. Перспективы развития энергетики
- •4. Групповой углеводородный состав нефти. Классификация нефти
- •5. Молекулярный вес
- •6. Физические свойства нефти
- •6.1. Плотность
- •6.2. Вязкость
- •6.3. Температурные переходы и агрегатные превращения
- •6.4. Тепловые свойства
- •6.5. Оптические свойства
- •6.6. Электрические свойства
- •7. Фазовое равновесие в системе «нефть — газ»
- •8. Классификация углеводородов
- •8.1. Предельные (насыщенные) углеводороды. Алканы (парафины)
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.2. Предельные углеводороды. Циклоалканы
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.3. Непредельные (ненасыщенные) углеводороды. Алкены (этиленовые углеводороды)
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.4. Непредельные углеводороды. Алкадиены
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.5. Непредельные углеводороды. Алкины (ацетиленовые углеводороды)
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.6. Ароматические углеводороды. Бензол и его гомологи
- •Химические свойства
- •Свойства бензола
- •Свойства гомологов бензола
- •Способы получения
- •9. Неуглеводородные соединения нефти
- •9.1. Кислородные соединения
- •Азотистые соединения
- •Сернистые соединения
- •10. Смолистые вещества
- •11. Минеральные компоненты нефти
- •12. Методы выделения компонентов
- •12.1. Перегонка
- •12.2 Азеотропная и экстрактивная ректификация, экстракция, абсорбция
- •И селективность растворителей при 60°с
- •12.3. Адсорбция
- •12.4. Кристаллизация
- •12.5. Диффузионные методы разделения углеводородов
- •13. Природные и попутные газы. Применение газа
- •13.1 Природные газы
- •Попутные (нефтяные) газы
- •Применение газа
- •Термические превращения углеводородов нефти
- •14.1. Термодинамика процесса
- •14.2. Кинетика и механизм процесса
- •Энергия связи с—с, кДж/моль: 335; 322; 314; 310; 314; 322; 335
- •14.3. Термические превращения углеводородов в газовой фазе
- •Превращения алканов
- •14.3.2. Превращения циклоалканов
- •14.3.3. Превращения алкенов
- •Суммарную реакцию можно записать уравнением:
- •14.3.4. Превращения алкадиенов и алкинов
- •14.3.5. Превращения аренов
- •15. Термокаталитические превращения
- •15.1. Механизм действия катализаторов окислительно-восстановительного типа
- •15.2. Кислотный катализ
- •15.3. Реакции карбкатионов
- •15.4. Каталитический крекинг
- •15.4.1. Превращения алканов
- •15.4.2. Превращение циклоалканов
- •15.4.3. Превращение алкенов
- •15.4.4. Превращение аренов
- •15.4.5. Катализаторы каталитического крекинга
- •15.4.6. Каталитический крекинг в промышленности
- •15.5. Каталитический риформинг
- •15.5.1. Химические основы процесса
- •15.5.2. Катализаторы риформинга
- •15.5.3. Каталитический риформинг в промышленности
- •16. Гидрогенизация в нефтепереработке
- •16.1. Классификация процессов
- •16.2. Классификация каталитических реакций с водородом
- •16.3. Термодинамика и катализаторы гидрирования
- •Список литературы
- •Содержание
15.5.3. Каталитический риформинг в промышленности
Риформинг в промышленности используется для повышения октанового числа бензиновых фракций и для получения аренов, являющихся ценным сырьем нефтехимического синтеза.
Процесс осуществляется в среде водородсодержащего газа [70–90% (об.) Н2, остальное — низшие углеводороды] при следующих условиях: температура 480–540°С, давление 2–4 МПа, объемная скорость подачи сырья 1–3 ч-1, отношение количества циркулирующего водородсодержащего газа к сырью 600–1800 м3/м3.
В качестве сырья для каталитического риформинга обычно используются бензиновые фракции первичной перегонки нефти. Фракционный состав сырья риформинга определяется целевым продуктом процесса. Если целью процесса является получение индивидуальных аренов, то для получения бензола, толуола и ксилолов используют соответственно фракции, содержащие углеводороды С6 (62–85°С), С7 (85–105°С) и С8 (105–140°С). Если процесс проводится с целью получения высокооктанового бензина, то в качестве сырья используют фракцию 85–180°С, соответствующую углеводородам С7—С9.
Основными продуктами риформинга являются водородсодержащий газ и жидкая фракция — риформат. Водород используют частично для восполнения потерь циркулирующего водородсодержащего газа. Большую часть водорода направляют на установки гидрокрекинга и гидроочистки нефтепродуктов. Выход технического водорода с концентрацией 90% (об.) в процессе риформинга на платиновом катализаторе составляет 0,7–1,5% (об.). Из водородсодержащего газа при стабилизации выделяют также сухой газ (C1—C2 или C1—С3) и сжиженные газы (С3—C4).
Риформат используют как высокооктановый компонент автомобильных бензинов (октановое число 85 по моторному методу или 95 по исследовательскому) или направляют на выделение аренов.
Бензин каталитического риформинга содержит 50–60% (масс.) аренов, около 30% (масс.) алканов, 10–15% (масс.) циклоалканов и меньше 2% (масс.) непредельных соединений. Алканы представлены в основном фракцией C5—С6 с высоким отношением изоструктур к нормальным. Из аренов преобладают С7—С9. Бензин каталитического риформинга из-за высокого содержания аренов, приводящего к повышенному нагарообразованию, не может в чистом виде использоваться в качестве топлива для автомобилей и подвергается компаундированию.
Из бензинов каталитического риформинга можно выделить индивидуальные арены: бензол, толуол, этилбензол, все изомеры ксилолов, нафталин, псевдокумол и некоторые другие продукты, используемые в органическом синтезе. Из аренов наибольшее значение в качестве нефтехимических продуктов приобрели, как известно, бензол, о- и n-ксилолы, тогда как толуол и м-ксилол производятся в масштабах, значительно превышающих существующую потребность. Поэтому в настоящее время наряду с попытками получения ценных продуктов на основе толуола и м-ксилола успешно развиваются процессы их деалкилирования, диспропорционирования и изомеризации.
16. Гидрогенизация в нефтепереработке
16.1. Классификация процессов
Гидрогенизационные процессы нашли широкое применение в нефтепереработке и нефтехимии. Они используются для получения стабильных высокооктановых бензинов, улучшения качества дизельных и котельных топлив, а также смазочных масел. В нефтехимической промышленности с помощью реакций гидрирования получают циклогексан и его производные, многие амины, спирты и ряд других мономеров.
Быстрое развитие гидрогенизационных процессов в последние годы объясняется повышением требований к качеству товарных нефтепродуктов, значительным снижением стоимости производства водорода и созданием высокоэффективных катализаторов.
Гидрогенизационные процессы в нефтепереработке развиваются в двух направлениях: гидроочистки нефтяных фракций и деструктивного гидрирования тяжелых дистиллятов и нефтяных остатков (гидрокрекинг, гидродеалкилирование).
При гидроочистке происходят деструкция гетероатомных соединений, содержащихся в сырье, и насыщение водородом продуктов разложения с выделением сероводорода, аммиака и воды. Гидрокрекинг приводит к расщеплению компонентов сырья с одновременным насыщением образующихся осколков водородом. Гидродеалкилирование — это процесс отщепления боковых цепей в алкилзамещенных аренах с образованием незамещенных аренов и алканов.