4.4.2. Каталитический риформинг

Каталитический риформинг является одним из важнейших процессов современного НПЗ, который обеспечивает производство высокооктанового бензина, индивидуальных ароматических углеводородов и водородсодержащего газа (ВСГ). Наибольший прирост мощностей риформинга по регионам мира отмечается для стран Западной Европы и США.

384

Ведущее место среди лицензиаров процесса каталитического риформинга за рубежом является фирма ЮОП, по лицензиям которой во всем мире построены свыше 600 установок (фирменное название процесса - платформинг), и Французский институт нефти (ФИН) (фирменное название процессов облагораживания бензина - октанайзинг и аромайзинг).

Применяемые в настоящее время процессы по технологическим особенностям регенерации катализатора разделяют на три типа:

  • - полурегенеративные (со стационарным слоем катализатора и его периодической регенерацией с длительными межрегенерационными периодами);
  • - циклические (со стационарным слоем катализатора и его непрерывной регенерацией с помощью резервного реактора);
  • - регенеративные (с движущимся слоем катализатора и его непрерывной регенерацией).

В настоящее время зарубежные нефтепереработчики ориентируются на внедрение установок с непрерывной регенерацией катализатора. Удельный вес этой технологии в США составляет около 20%, в Западной Европе - 27%; при этом 87% установок риформинга в мире, введенных за последние 20 лет, приходится на процесс с непрерывной регенерацией.

С помощью каталитического риформинга низкооктановые прямогонные бензиновые фракции за счет дегидрогенизации шестичленных нафтеновых и дегидроциклизации нормальных парафиновых углеводородов превращаются в высокоароматизированные продукты. Применяемые катализаторы способствуют превращению пятичленных нафтенов в шестичленные с последующим дегидрированием до ароматических соединений и изомеризации легких н-парафинов. В зависимости от качества сырья, жесткости режима и типа используемого катализатора в процессе риформинга могут иметь место различные реакции (табл. 4.30).

Интенсификация технологических режимов процесса каталитического риформинга. Оптимизация существующих установок риформинга предусматривает повышение эффективности эксплуатации, увеличение выходов и отбора продуктов и максимально возможное использование мощности имеющегося оборудования. Реконструкция и оптимизация работы установок риформинга может быть осуществлена в три этапа:

  • - переход на более активные и стабильные катализаторы, модификация реакторов и усовершенствование методов эксплуатации установок;

385

Таблица 4,30

Обобщенная схема превращения углеводородов o в процессе риформинга

Наименование реакций Катализатор Температура Давление
Дегидрирование нафтенов М Высокая Низкое
Изомеризация нафтенов К Низкая -
Изомеризация парафинов К Низкая -
Дегидроциклизация парафинов М/К Высокая Низкое
Гидрокрекинг К Высокая Высокое
Деметилирование М Высокая Высокое
Ароматическое деалкилирование М/К Высокая Высокое

Примечание:М - металлический; К - кислотный. Низкие температуры способствуют высоким соотношениям изо/н-углеводороды; скорость изомеризации увеличивается с ростом температуры.

- реконструкция существующей установки с оптимизацией рабочего давления и мощности. Основой реконструкции является сохранение максимального количества существующего оборудования, минимальные капитальные затраты и сроки простоя установки;

- реконструкция сепарационной системы риформинга для обеспечения полного отбора компонентов бензина. В качестве наилучшего средства обеспечения полного отбора риформата С5+ фирма ЮОП предлагает систему Recovery Plus System.

Центральным элементом установки процесса риформинга является катализаторная система. Расчетные параметры работы установки (давление, температура, кратность циркуляции водорода и объемная скорость), теоретические выходы продуктов и межрегенерационный пробег определяются с учетом активности, стабильности и типа катализатора.

В производственных условиях достаточно хорошо исследован катализатор R-56 фирмы ЮОП, которая является ведущей в мире по производству катализаторов на основе платины. R-56 - это оптимизированный, "асимметричный" платиново-рениевый катализатор, разработанный на базе катализатора R-50. По данным фирмы ЮОП он характеризуется более высокими активностью и способностью к удерживанию хлора, обеспечивает более чем в 2,5 раза большую продолжительность пробега и стабильный выход продуктов.

Наилучшие результаты работы катализатор R-56 показывает также в сравнении с монометаллическим (R-11) и биметаллическим (R-16G) катализаторами предыдущего поколения (табл. 4.31).

Проведено сравнение основных показателей работы установки риформинга ЛЧ-35-11/1000 на катализаторе R-56 с показателями

386

Таблица 4.31

Эксплуатационные характеристики катализаторо

Наименование R-11 R-16G R-56
Начало пробега Конец пробега Начало пробега Конец пробега Начало пробега Конец пробега
Давление в реакторе, МПа 2,25 2,25 2,25
Давление в сепараторе, МПа 2,0 2,0 2,0
Октановое число, и. м. 94 98 98
Температура на входе в реактор, °С 508 527 518 537 503 522
Выход продуктов реакции на свежее сырье, % масс.:            
С5+ 84,4 80,2 81,1 80,0 81,1 80,7
Н2 1,98 1,68 1,88 1,73 1,88 1,80
Межрегенерационный пробег, месяцев 3 3,4 >18
Концентрация водорода в циркуляционном газе, % масс. 78,9 71,1 72,8 70,2 72,8 71,5

при работе на катализаторе КР (табл. 4.32). Установлено, что используемый катализатор в течение более трех лет эксплуатации работал без регенерации, обладал высокой активностью, обеспечивая получение платформата с высокими октановыми характеристиками при более низкой температуре в реакторе.

Катализатор R-56 обладает большей активностью по сравнению с предыдущим поколением платино-рениевых катализаторов с равным содержанием платины и рения (R-16G). Длительность межрегенерационного пробега катализатора повышается более чем в 6 раз (при октановом числе риформата 98) по сравнению с биметаллическими катализаторами предыдущего поколения. Кроме того, повышенная стабильность R-56 позволяет эксплуатировать установку риформинга при более низком отношении водород/сырье. Испытания показали стабильную непрерывную работу установки за период более 900 дней.

На качество продукции процесса риформинга влияет давление (табл. 4.33).

Кроме того, уменьшение давления может привести к дополнительному производству водорода. Например, за счет дополнительного водорода, получаемого при снижении рабочего давления на 0,75 МПа, увеличивается экономическая эффективность производства вследствие сокращения закупок водорода стоимостью до 1,5 млн. $ в год.

387

Таблица 4.32

Сравнительные данные работы установки ЛЧ-35-1000 на катализаторах типа КР и R-S6

Наименование КР R-56
Цикл работы катализатора (межрегенерационный период) С регенерацией Без регенерации 3 года
Максимальное и среднее октановое число риформата, и. м. 94.5/92.2 97.0/94.7
Выход риформата, % масс, (в начале цикла) 85,5 84,1
Содержание водорода в рециркулирующем газе, % мольн. 85-80 80,6
Соотношение водород/углеводороды, моль/моль 6 7,70
Среднее давление в реакторе, МПа 1,4 1,46
Средневзвешенная температура на входе в реактор, °С 499-505 482-495
Расход сырья, м3/ч 155 130
Качество сырья: н. к.-к. к., °С 90-172 95-171
нафтеновые углеводороды, % масс. 36,1 35,04
ароматические углеводороды, % масс. 8,9 7,58
сера, млн-1 1,0 0,4

Таблица 4.33

Влияние снижения рабочего давления в реакторном блоке установки платформинга на выход риформата и водорода

Наименование Давление (вход в последний реактор), МПа (изб.)
2,25 1,8 1,5
Риформат
Выход С5+, % масс.:      
из расчета на выходящий из реактора поток 81,1 82,6 83,0
из расчета на кубовый продукт стабилизатора 80,0 81,2 81,0
Дополнительно произведенный риформат, т /год База 9356 14300
Водород
Из расчета на выходящий из реактора поток, нм3 Н23 сырья 154,5 173,4 187
Продуктовый водородсодержащий газ, нм3 Н23 сырья 153,0 172,5 186
Чистота водорода, % об. 73,7 76,2 77,0
Дополнительно произведенный водород, нм3·106/год База 20,8 36,0

388

Процесс с непрерывной регенерацией катализатора. Фирма ЮОП производит установки риформинга с регенеративной технологией второго поколения, работающие при более низком давлении на высокоактивном катализаторе с пониженным содержанием платины.

В результате снижения давления на установках второго поколения существенно возросла селективность процесса за счет снижения скорости реакций деалкилирования ароматических соединений с большим молекулярным весом (С9 и выше), конечным продуктом которых в основном является бензол. Вследствие этого выход риформата и ценных его составляющих толуола и ксилола увеличивается соответственно до 25 и 30% при одновременном снижении доли бензола. Содержание бензола в составе риформата сокращается значительно: по сравнению с риформатом, получаемым на установках первого поколения, - на 4,9% об., а по сравнению с риформатом полурегенеративных установок - на 19,5% об.

Это очень важно в условиях жесткого ограничения содержания этого экологически вредного соединения в составе моторных топлив.

На рис. 4.1 представлен вариант схемы риформинга на активном платиновом катализаторе (платформинг) с малым содержанием платины.

Содержание бензола в составе риформата сокращается, что очень важно в условиях жесткого ограничения содержания этого экологически вредного соединения в составе моторных топлив. Кроме того, наблюдается увеличение выхода водорода на установках платформинга.

Вариант модернизации установок каталитического риформинга, сочетающий полурегенеративный и регенеративный тип технологии, рекламируется под названием дьюэлформинг. Этот вариант модернизации осуществляется с минимальными потерями времени и максимальным использованием существующего оборудования с целью сокращения капитальных затрат. В данном варианте сохраняются в неизменном виде два существующих реактора и циркуляционный компрессор, а также устанавливается новый третий реактор, предназначенный для работы в регенеративном режиме, благодаря которому достигаются максимальные значения октанового числа.

Вопросы:

  • В чем заключается химизм процесса риформинга углеводородных фракций?
  • В чем проявляются особенности процесса каталитического риформинга нефтяных фракций с регенерацией катализатора?

389

Рис. 4.1. Процесс платформинга ЮОП с непрерывной регенерацией с двухступенчатым реконтактом встречного потока: 1 - реактор; 2 -печь; 3 - теплообменник комбинированного сырья; 4 - сепаратор; 5 - емкость реконтакта; 6 - дебутанизатор; 7 - ресивер; 8 -- секция конвекции
Рис. 4.1. Процесс платформинга ЮОП с непрерывной регенерацией с двухступенчатым реконтактом встречного потока: 1 - реактор; 2 -печь; 3 - теплообменник комбинированного сырья; 4 - сепаратор; 5 - емкость реконтакта; 6 - дебутанизатор; 7 - ресивер; 8 -- секция конвекции

390

  • Как давление и температура влияют на качество продуктов риформинга?
  • Какие качественные характеристики имеют бензины риформинга?
  • За счет чего улучшаются экологические свойства бензинов риформинга?
  • В чем состоят преимущества катализатора риформинга R-56?
  • Укажите основные тенденции современного развития процессов риформинга.

392



Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved