Каталитический риформинг бензинов

Схема Омского НПЗ по установкам и производствам
АТ-9
КПА
АВТ-6
АВТ-7
АВТ-8
АВТ-10
ФСБ
Висбрекинг КТ-1/1
С-200 КТ-1/1
43-103
С-001(ВБ) КТ-1/1
ГФУ
АГФУ
25-12
РОСК
Л-35/11-1000
Л-35/11-600
Л-24/6
Л-24/7
Л-24/9
36/1,3-1,3,4
37/1-4,5
39/1,6,8-2,4,5
21-10/3м
УПНК
19/3
Бензины
Газы
Ароматика
Керосин
Диз топл.
Масла
Кот.топл
Битум
Кокс
УПС
Катализаторное п-во
Сульфонатные
присадки
Литиевые смазки

Общие сведения
Повышение детонационной стойкости;
Получение ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов) – сырья нефтехимии;
Получение дешевого водородсодержащего газа для использования в других процессах.
Назначение процесса
Детонационная стойкость – способность топлива обеспечивать работу двигателей без характерных металлических стуков, вызванных образованием ударных волн при нерегулируемом самовоспламенении бензина в камере сгорания.
Октановое число – показатель детонационной стойкости

Общие сведения
Моторный (ОЧМ) – жесткий режим (частота вращения коленчатого вала 900 об/мин)
Исследовательский (ОЧИ) – мягкий режим (частота вращения коленчатого вала 600 об/мин)
Октановое число – условный показатель равный объемной процентной концентрации изооктана (2,2,4-триметилпентана) в его смеси с н-гептаном, которая в условиях стандартных испытаний проявляет такую же детонационную стойкость как и испытуемый нефтепродукт.
Определение октанового числа проводят на типовой лабораторной установке, представляющей собой одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания.
Методы определения октанового числа :

Общие сведения
Октановые числа углеводородов
Октановое число повышается с увеличением степени разветвленности и снижением молекулярной массы

Общие сведения
Прямогонные бензины
Бензины вторичных процессов
Фракционный состав сырья выбирается в зависимости от целевого назначения процесса.
Сырье

Термины и определения
Бензин – фракция нефти, а также товарный продукт, выкипающий в основном в температурном интервале от 30-215°С.
Фракция – часть нефти, выделенная из нее ректификацией или простой перегонкой.Фракция характеризуется определенными границами температур кипения содержащихся в ней компонентов.
Первичная переработка нефти – обессоливание нефти и разделение на фракции.
Вторичная переработка нефти – каталитические и термические процессы переработки нефти (гидроочистка, крекинг, гидрокрекинг, риформинг, изомеризация).
ВСГ – водородсодержащий газ. Используется в гидрогенизационных процессах (гидроочистка, гидрокрекинг) для проведения целевых реакций и поддержания над катализатором необходимого для предотвраащения быстрого накопления кокса давления водорода.

Целевые реакции риформинга
Дегидрирование шестичленных нафтенов:
Дегидроциклизация парафиновых углеводородов:
Изомеризация:

Процесс каталитического риформинга осуществляется на бифункциональных катализаторах, обладающих кислотными и металлическими центрами.
Активный носитель (γ-оксид алюминия, алюмосиликат) обладает кислотными центрами, на которых проходят реакции изомеризации, гидрокрекинг.
Платина, тонко диспергированная на поверхности носителя, обладает гидрирующими-дегидрирующими свойствами.
Активность носителя усиливается при подаче к его поверхности галогена (хлор или фтор в виде кислот)
Катализаторы

Характеристика отечественных промышленных катализаторов риформинга
Примечание. Удельная поверхность не менее 200 м2/г, общий объем пор не менее 0,65 см2/г, размеры таблеток: диаметр — 1,3…3 мм, длина — 3…9 мм.

Температура. Температуру на входе в реакторы риформинга устанавливают в начале реакционного цикла на уровне, обеспечивающем заданное качество риформата — октановое число или концентрацию ароматических углеводородов. Обычно начальная температура лежит в пределах 480…500 °С и лишь при работе в жестких условиях составляет 510 °С. Повышение температуры приводит к увеличению скоростей всех реакций, в том числе и скорости коксообразования
Давление. Основной, наряду с температурой, регулируемый параметр, оказывающий существенное влияние на выход и качество продуктов риформинга. При прочих идентичных параметрах с понижением парциального давления водорода возрастает как термодинамически, так и кинетически возможная глубина ароматизации сырья и, что особенно важно, повышается селективность превращений парафиновых углеводородов, поскольку снижение давления благоприятствует протеканию реакций ароматизации и тормозит реакции гидрокрекинга.
Кратность циркуляции водородсодержащего газа. Этот параметр определяется как отношение объема циркулирующего водородсодержащего газа (ВСГ), приведенного к нормальным условиям (0,4; 0,1 МПа), к объему сырья, проходящего через реакторы в единицу времени (м3/м3).
Управляющие параметры

Технология процесса
1940г – Первая промышленная установка каталитического риформинга (гидроформинг).

С периодической регенерацией
(стационарный слой катализатора).
Регенерация осуществляется одновременно во всех реакторах, т.е. происходит остановка процесса риформинга.
С короткими межрегенеративными циклами (стационарный слой катализатора)
Регенерация осуществляется в одном из реакторов, а вместо него подключается дополнительный реактор.
С непрерывной регенерацией
(движущийся слой катализатора).
Катализатор проходит 4, расположенных друг над другом реактора риформинга и поступает в регенератор.
Технология процесса
Классификация установок риформинга

Гидроочистка сырья – удаление (гидрирование) веществ, дезактивирующих катализаторы риформинга (соединения серы, азота, металлорганические соединения и т.д.).
Очистка ВСГ от соединений серы, азота и т.д.
Реакторный блок
Сепарация газа
Стабилизация катализата – удаление низкокипящих компонентов (УВ газов) методом ректификации.
Технология процесса
Состав установки риформинга

I – гидроочищенное сырье; II – ВСГ; III – стабильный катализат; IV – сухой газ; V – головная фракция. П1 – печь, Р1-3 – реакторы риформинга; Р4 – адсорбер; С1 – сепаратор высокого давления; С2 – сепаратор низкого давления;
К1 – ракционирующий адсорбер; П2 – печь; К2 – колонна стабилизации; С3 – приемник.
Технология процесса
Технологическая схема установки каталитического риформинга со стационарным слоем катализатора

Технологическая схема установки каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора
1 — бункер закоксованного катализатора; 2 — бункер регенерированного катализатора; 3 — шлюз; 4 — дозатор; 5 — разгрузочное устройство;
I — гидроочищенное сырье; II — ВСГ; III — риформат на стабилизацию

Распределение объема катализатора: от 1:2:4 до 1:3:7
(в зависимости от состава сырья и назначения процесса)
Технология процесса
Аппаратурное оформление
Ароматизация Крекинг
Дегидрирование
Изомеризация

Реактор с аксиальным вводом сырья
Технология процесса
Реактор с радиальным вводом сырья
Радиальные реакторы обеспечивают значительно меньшее гидравлическое сопротивление, по сравнению с аксиальным.
Поток движется сверху вниз
Поток движется
от периферии к центру

Список литературы
Ахметов С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа:Гилем, 2002. 672 с.
Смидович Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов. – М.:ИД Альянс, 2011. – 328 с.
Баннов П. Г. Процессы переработки нефти. – М: ЦНИИТЭнефтехим, 2000. – 224 с.
Подвинцев И. Б. Нефтепереработка. Практический вводный курс: Учебное пособие/И. Б. Подвинцев – Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2011. – 120 с.

Вопросы
Для какой цели применяется данный процесс?
Какие целевые реакции протекают в данном процессе?
Какие катализаторы применяются в данном процессе?
Перечислите основные технологические параметры процесса?
Требования к сырью процесса?
Требования к получаемому продукту?