Установка каталитического риформинга

Shekhmatova A. D.

Student, Kazan National Research

Technological University, Russia, Kazan

Student, Kazan National Research

Technological University, Russia, Kazan

Khamatshin A.D.

Student, Kazan National Research

Technological University, Russia, Kazan

Valeeva G.M.

Student, Kazan National Research Technological University, Russia, Kazan Gatin T.R.

Student, Kazan National Research Technological University, Russia, Kazan Aksyonov K.G.

Student, Kazan National Research Technological University, Russia, Kazan Stolyarov D.P.

Student, Kazan National Research Technological University, Russia, Kazan

CATALYTIC REFORMING INSTALLATION

Каталитический риформинг бензиновых фракций нефти является базовым процессом современной нефтепереработки и предназначен для производства высокооктанового компонента автобензина, индивидуальных ароматических углеводородов, а также водорода. По своей сути процесс не влияет на показатели и глубину переработки нефти, но при этом определяет качество автобензинов. Процесс каталитического риформинга используется в мировой нефтепереработке более 50 лет, его мощности в структуре мирового нефтеперерабатывающего комплекса составляют 11,8  % от первичной перегонки нефти, а в России — 11,3 %, т.е. вся прямогонная бензиновая фракция 85—180 °С подвергается риформингу [1, 2].

Основой процесса каталитического риформинга бензинов являются реакции, приводящие к образованию ароматических углеводородов. Это реакции дегидрирования шестичленных и дегидроизомеризации пятичленных нафтеновых углеводородов, дегидроциклизация парафиновых углеводородов. Кроме того, второй по значимости в процессе каталитического риформинга является реакция изомеризации углеводородов.

Наряду с изомеризацией пятичленных и шестичленных нафтенов изомеризации подвергаются парафиновые и ароматические углеводороды. Существенную роль в процессе играют реакции гидрокрекинга парафинов, сопровождающиеся газообразованием. При каталитическом риформинге протекают также реакции раскрытия пятичленного кольца нафтенов с образованием соответствующих парафиновых углеводородов [3].

Эффективность процесса обеспечивается технологическими условиями его протекания и использованием селективных катализаторов. Катализаторами риформинга являются небольшие кристаллы платины или платиновых сплавов, нанесенные на пористый промотированный оксид алюминия. Эти катализаторы считаются бифункциональными, поскольку активную роль играют как металлический, так и оксидный компоненты. Для риформинга характерно протекание реакции через ряд элементарных стадий. На металлических центрах катализатора идут реакции дегидрированиягидрирования, гидрогенолиза и частично дегидроциклизации. Оксидный компонент катализирует ряд реакций, к числу которых относятся реакции изомеризации, гидрокрекинга и частично дегидроциклизация [4].

Термодинамически благоприятные условия протекания целевых реакций находятся в области низких давлений и высоких температур. В зависимости от применяемой технологии давление в реакторах с загруженным катализатором составляет 0,35—2,0 МПа, температура 470—550 °С, объемная скорость подачи сырья 1,2—2,0 ч–1, кратность циркуляции водородсодержащего газа 500—1500 н. м3 /м3 сырья (соответствует мольному соотношению водород/сырье, равному 3—8). Следует подчеркнуть, что основные реакции протекают с поглощением большого количества тепла и требуется подогрев газопродуктовой смеси после каждого реактора (всего 3—4 реактора) путем ее пропускания через секцию печи.

Сырьем для установок риформинга являются прямогонные бензиновые фракции нефти, а также бензины вторичного происхождения (продукты процессов гидроочистки дизельных и керосиновых фракций, гидрокрекинга, коксования и др.). Основными характеристиками, определяющими качество сырья, являются фракционный и углеводородный состав, а также остаточное содержание примесей.

Для производства компонента автобензина в качестве сырья используют фракции 85—180 или 105—180 °С, а для производства ароматических углеводородов используют узкие фракции, пределы выкипания которых определяются температурой кипения углеводородов (62—85, 85—105 и 105— 140 °С), превращающихся соответственно в бензол, толуол и ксилолы.

Другой важной характеристикой качества сырья является углеводородный состав. В сырье процесса риформинга присутствуют алканы, циклоалканы и арены, а также следы непредельных углеводородов. Соотношение этих углеводородов зависит от качества исходной нефти. Тем не менее в большинстве случаев углеводородный состав характеризуется следующими интервалами, мас.%: алканы — 45—65; циклоалканы — 25—45; арены — 5— 15; непредельные углеводороды — не более 0,5. Такие примеси, как сера, азот и некоторые элементы (медь, свинец, мышьяк), являются каталитическими ядами, и их содержание должно быть жестко ограничено [1].

Основной недостаток риформата — высокое содержание ароматических углеводородов (60—80 мас.%), в том числе бензола до 5—6 мас.%. Кроме того, риформат имеет низкое давление насыщенных паров (40—50 кПа), а в некоторых случаях (d режиме повышенной жесткости проведения процесса) имеет температуру конца кипения, превышающую предельно допустимую для автобензинов. Вырабатываемые в процессе риформинга индивидуальные арены (бензол, толуол, о- и п-ксилолы) являются сырьем для нефтехимической и химической промышленности, а водород используется в процессах гидрооблагораживания бензиновых, керосиновых и дизельных фракций нефти.