Лекція №13

13.1 Каталітичний риформінг

Процес каталітичного риформінгу служить для підвищення детонаційної стійкості (октанового числа) бензинів і одержання ароматичних вуглеводнів, головним чином, бензолу, толуолу і ксилолів.

Суть процесу риформінгу полягає в тому, що сировина змішується з водневмісним газом, нагрівається до температури біля 500ºС і у вигляді парів проходить через шар каталізатора. Під дією температури і каталізатора відбувається зміна хімічної структури молекул сировини.

Процес каталітичного риформінгу включає три основні типи реакцій перетворення вуглеводнів: ароматизацію, ізомеризацію і гідрокрекінг. Найбільш важливими є реакції, які призводять до утворення ароматичних вуглеводнів.

Сировина і одержувані продукти

Сировиною каталітичного риформінгу є бензинові фракції прямої перегонки нафти, а також бензинові фракції вторинного походження: коксування, гідрокрекінгу, термокрекінгу. Для одержання високооктанового бензину найчастіше використовують широку бензинову фракцію 85-180°С, а для одержання індивідуальних ароматичних вуглеводнів: бензолу - фракцію 62-85°С, толуолу - фрак­цію 85-105 °С, ксилолів та етилбензолу - фракцію 105-140°С. Основною вимогою до сировини каталітичного риформінгу є мінімальна кількість сірки ≤(1...5)·10^-4 %мас. і азоту ≤110^-4 % мас. Тому сировину перед риформінгом направляють попередньо на гідроочищення.

Продуктами установки каталітичного риформінгу є вуглеводневий газ, головка стабілізації, водневмісний газ і каталізат (реформат).

Вуглеводневий газ С₁ — С₂ використовують як паливо для заводських печей. Головка стабілізації містить насичені вуглеводні пропан і бутани. її направляють на розділення (ГФУ) або відванта­жують безпосередньо з установки як зріджений газ для комунально-побутового споживання та газобалонних двигунів.

Каталізат риформінгу - це бензинова фракція з октановим числом 85—88 за моторним методом (95...97 за дослідним методом) містить 50...70 % ароматичних вуглеводнів. Каталізат використовують як базовий компонент автомобільних і авіаційних бензинів. При одержанні індивідуальних ароматичних вуглеводнів їх виділяють з каталізату методом екстракції.

Водневмісний газ (ВВГ) містить 75…90% об. водню і вуглеводні С₁ – С₄. ВВГ частково використовують для поповнення втрат водневмісного газу на установці риформінгу, а основну його частину направляють на установки гідроочистки, гідрокрекінгу, ізомеризації та гідродеалкілювання нафтопродуктів.

Каталізатори

Промислові процеси каталітичного риформінгу проводять на біфункціональних каталізаторах, що складаються з активного носія γ – Аl₂О₃, який має кислотні функції та нанесених на нього одного чи декількох активних елементів (Pt, Re, Pd, Ge, тощо) з гідруючо–дегідруючими властивостями. Активність носія підсилюють шляхом підведення до його поверхні галогеновмісних сполук (НСІ, НВг). Вміст гідруючих компонентів на поверхні носія складає 0,5...0,8% мас.

Регенерацію каталізаторів риформінгу здійснюють випалюванням коксу з наступним окислювальним хлоруванням каталізатора.

Параметри, що впливають на процеси

Промисловий процес риформінгу проводять у середовищі водневмісного газу (70...90% об.) при таких умовах: температура – 470...520°С, тиск – 1,5...4,0 МПа, об'ємна швидкість подачі сировини - 1,0.. .2,0 год^-1, кратність циркуляції ВВГ - 900... 1500 м³/м³.

Основними параметрами, які впливають на показники роботи установки каталітичного риформінгу є наступні: якість сировини, температура сировини на вході в реактори, об'ємна швидкість подачі сировини, тиск і кратність циркуляції ВВГ.

На промислових установках риформінгу контролюють перепад температури по висоті реактора, перепад тиску на каталізаторі і температуру стінок реактора.