Автор работы: d***********@yandex.ru, 27 Ноября 2011 в 22:24, доклад
В настоящее время большое внимание уделяется проблемам экологии. Это оказывает влияние на характеристики выпускаемой продукции, в частности на марки бензинов.
Требования к автомобильным бензинам в США и Западной Европе значительно жестче, чем в России.
Ужесточение за последние годы экологических требований к качеству товарных автомобильных бензинов и дизельному топливу обусловило прогрессивные изменения их компонентного и углеводородного составов, а также норм на отдельные показатели качества.
Каталитический
риформинг
Выполнил:_____________________
группа _______№ зач. книжки__________________
Преподаватель:________________
(Фамилия И. О.)
Должность_____________________
(уч. степень, уч. звание)
Подпись:______________________
Санкт-Петербург
2011
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ
РИФОРМИНГ.
ВВЕДЕНИЕ
В
настоящее время большое
Требования к автомобильным бензинам в США и Западной Европе значительно жестче, чем в России.
Ужесточение за последние годы экологических требований к качеству товарных автомобильных бензинов и дизельному топливу обусловило прогрессивные изменения их компонентного и углеводородного составов, а также норм на отдельные показатели качества.
Для достижения требований мировых стандартов по антидетонационным свойствам и экологическим характеристикам, а также для обеспечения конкурентоспособности российских автомобильных бензинов на мировых рынках необходимо, прежде всего существенно снизить содержание олефиновых и ароматических углеводородов, повысить октановые характеристики, ввести в состав бензинов кислородсодержащие добавки.
Каталитический
риформинг является основным процессом
для получения высокооктановых
компонентов автомобильных
2.
Назначение каталитического
риформинга
Риформинг - (от англ. Reforming - переделывать, улучшать) промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти. При этом молекулы углеводородов в основном не расщепляются, а преобразуются.
Основным
назначением каталитического
-
превращение низкооктановых
- превращение узких или широких бензиновых фракций, получаемых при переработке любых нефтей или газового конденсата, в катализат, из которого тем или иным методом выделяют ароматические углеводороды, в основном бензол, толуол, этилбензол и изомеры ксилола.
На протяжении последних тридцати лет процесс каталитического риформинга является одним из важнейших процессов большинства нефтеперерабатывающих заводов, являясь основным производителем базового компонента высокооктановых автомобильных бензинов и ароматических углеводородов. Это связано со многими причинами, в частности - это приемлемый химический состав: содержат около 1% олефиновых и 2-5% нафтеновых углеводородов, в основном замещенных циклопентанов. Алкановые углеводороды состоят в основном из пентанов, гексанов и в значительно меньшей степени из гептанов с высоким отношением изокомпонентов к компонентам нормального строения. Алкановые С8 и выше практически отсутствуют в составе риформата.
Ароматические компоненты в бензине представлены в основном углеводородами С7-С9. С повышением пределов выкипания фракции катализата содержание ароматических углеводородов в ней быстро возрастает. Состав ароматических углеводородов С8 в катализате риформинга мало зависит от состава сырья и условий процесса: содержание этилбензола, о-, м- и n-ксилола составляет соответственно (в % масс): 13-20, 15-25, 40-45 и 18-20. Термодинамически равновесная смесь при 800 К содержит этилбензола, о-, м- и n-ксилола соответственно 10,8; 22,8; 45,8 и 20,6% (масс.).
Бензины
риформинга содержат 60—70% ароматических
углеводородов и имеют
Таким
образом, бензины риформинга характеризуется
высокой химической стабильностью
и высокими октановыми числами. Недостатком
их является высокое содержание ароматических
углеводородов, поэтому для получения
экологически чистых товарных бензинов
необходимо изменение технологии их приготовления,
то есть нужно снижать суммарное количество
ароматических углеводородов и в том числе
бензола, при этом не снижая октановое
число.
3
Основные технологические
параметры процесса.
Особенность
процесса риформирования состоит в том,
что основные реакции риформинга сопровождаются
значительным увеличением объемов и протекают,
как правило, с интенсивным поглощением
тепла. Так, при реакции дегидрогенизации
нафтенов объем продуктов реакции увеличивается
в четыре раза (выделяются три моля водорода)
и поглощается теплоты 221 Дж/моль, при реакции
дегидроциклизации парафинов объем возрастает
в пять раз и поглощается 260 кДж/моль. Указанные
особенности оказывают существенное влияние
на конструктивное оформление и их необходимо
учитывать при выборе технологических
параметров процесса. Основными технологическими
параметрами, в значительной степени определяющими
процесс каталитического риформинга и
характеристики получаемых продуктов,
являются качество сырья, температура,
давление, объемная скорость подачи сырья
и кратность циркуляции водородсодержащего
газа. Однако в эксплуатационных условиях
основным регулируемым параметром является
температура на входе в реактор. Давление,
скорость подачи сырья и кратность циркулирующего
газа обычно поддерживаются постоянными,
оптимальными для переработки данного
сырья. Изменением температуры процесса
компенсируют потери активности катализатора,
обеспечивая тем самым приемлемую глубину
ароматизации сырья и требуемое качество
риформинг-бензина (величину октанового
числа).
4. Сырье процесса каталитического риформинга.
В качестве сырья для каталитического риформинга обычно используют бензиновые фракции первичной перегонки нефтей. Пределы выкипания этих фракций колеблются в широком интервале— от 60 до 210°С. Для получения ароматических углеводородов в большей части используют фракции, выкипающие при 60— 105 или при 60—140°С, а для получения высокооктановых автомобильных бензинов — фракции 85—180 °С. Иногда широкую фракцию, выделяемую на установке первичной перегонки нефти, дополнительно разгоняют на более узкие фракции на установках вторичной перегонки.
Совершенствование катализаторов и оптимизация условий процесса риформинга позволяют практически из любого сырья получать высокооктановые бензины и ароматические углеводороды. Однако, выходы целевых продуктов, а следовательно, и технико-экономические показатели процесса существенно зависят от качества сырья.
Фракция 62 - 85°С содержит 77,6% масс, парафиновых и только 20,2% масс, нафтеновых углеводородов. Фракции 85 - 105°С и 105 - 150°С содержат соответственно 48,2 и 52,4% масс, парафиновых и 46.3 и 38,2% масс, нафтеновых углеводородов.
Повышение конца кипения способствует коксообразованию и потому нежелательно. С повышением начала кипения растет выход бензина, так как более тяжелые нафтеновые и парафиновые углеводороды легче подвергаются ароматизации. Однако фракции с началом кипения 105 или 140°С применяют обычно в тех случаях, когда более легкие фракции направляют на отдельную установку риформинга для получения индивидуальных ароматических углеводородов.
Решающее значение имеет углеводородный состав исходного бензина: чем больше сумма нафтеновых и ароматических углеводородов в бензине, тем селективнее процесс, т.е. тем больше выход катализата и соответственно меньше выход продукта побочных реакций гидрокрекинга - углеводородного газа.
Подготовка сырья риформинга включает ректификацию и гидроочистку. Ректификация используется для выделения определенных фракций бензинов в зависимости от назначения процесса. При гидроочистке из сырья удаляют примеси (сера, азот и др.), отравляющие катализаторы риформинга, а при переработке бензинов вторичного происхождения подвергают также гидрированию непредельные углеводороды.
5. Продукты каталитического риформинга
В процессе каталитического риформинга
образуются газы и жидкие продукты (риформат).
Риформат можно использовать как высокооктановый
компонент автомобильных и авиационных
бензинов или направлять на выделение
ароматических углеводородов, а газ, образующийся
при риформинге, подвергают разделению.Высвобождаемый
при этом водород частично используют
для пополнения потерь циркулирующего
водородсодержащего газа и для гидроочистки
исходного сырья (если она есть), но большую
же часть водорода с установки выводят.Такой
водород значительно дешевле специально
получаемого. Именно этим объясняется
его широкое применение в процессах, потребляющих
водород, особенно при гидроочистке нефтяных
дистиллятов.Кроме водородсодержащего
газа из газов каталитического риформинга
выделяют сухой газ (C1—С2 или
С1—С3) и сжиженные газы
(Сз—С4); в результате получают стабильный
дебутанизированный бензин. В ряде случаев
на установке (в стабилизационной ее секции)
получают стабильный бензин с заданным
давлением насыщенных паров. Это имеет
значение для производства высокооктановых
компонентов автомобильного или авиационного
бензина. Для получения товарных автомобильных
бензинов бензин риформинга смешивают
с другими компонентами (компаундируют).
Смешение вызвано тем, что бензины каталитического
риформинга содержат 60—70% ароматических
углеводородов и имеют утяжеленный состав,
поэтому в чистом виде они непригодны
для использования. В качестве компаундирующих
компонентов могут применяться легкие
бензиновые фракции (н. к. 62 °С) прямой перегонки
нефти, изомеризаты и алкилаты. Поэтому
для увеличения производства высокооктановых
топлив на основе бензинов риформинга
необходимо расширять производства высокооктановых
изопарафиновых компонентов.
6.
Влияние давления и
кратности подачи водорода
Давление - основной, наряду с температурой, регулируемый параметр, оказывающий существенное влияние на выход и качество продуктов.
При
прочих идентичных параметрах с повышением
парциального давления водорода снижается
как термодинамически, так и кинетически
возможная глубина ароматизации сырья
и понижается селективность превращений
парафиновых углеводородов, поскольку
увеличение давления благоприятствует
реакциям гидрокрекинга и тормозит реакции
ароматизации парафинов (см. таблицу 1.2).
Таблица
1.2 - Влияние давления на выход и
качество продуктов риформирования
гидроочищенной фракции 85-180 °С*
Давление, МПа | Выход
катализата, %масс. |
Содержание ароматических, у/в %масс. | Октановое число ИМ |
1,2 | 87,7 | 65,2 | 96 |
1,5 | 87,0 | 64,4 | 95 |
1,8 | 86,0 | 64,0 | 93,5 |
2,0 | 85,7 | 62,1 | 92,5 |
*
температура 490°С, объемная скорость
1,5 ч-1, катализатор КР-104
В состав сырья, направляемого на установки каталитического риформинга, входят пяти- и шестичленные нафтеновые углеводороды, нормальные и изопарафиновые, а также ароматические углеводороды. Реакции дегидрирования шестичленных и дегидроизомеризации пятичленных нафтеновых углеводородов сопровождаются выделением трех молей, а дегидроциклизация алканов - четырех молей водорода, т. е. - с увеличением объема. Согласно правилу Ле-Шателье, повышение общего давления в реакционной зоне и кратности подачи водорода должно препятствовать ароматизации этих групп углеводородов.