Каталитический риформинг. Кат риформинг. Установка каталитического риформинга

• Название: Установка каталитического риформинга
• Анкор: Каталитический риформинг
• Дата: 08.03.2022
• Размер: 457.03 Kb.
• Имя файла: Кат риформинг.docx
• Тип: Документы; #386719

Установка каталитического риформинга

Назначение

Процесс каталитического риформинга предназначен для получения ценного высокооктанового ароматического компонента автобензинов – риформата. Кроме того, в процессе риформинга образуется значительное количество ВСГ (Водосодержащий газ), необходимого для процессов гидроочистки, изомеризации, гидрокрекинга.

Основными целями риформинга являются:

- повышение октанового числа бензинов с целью получения неэтилированного высокооктанового бензина

- получение ароматических углеводородов (аренов)

- получение ВСГ для процессов гидроочистки, гидрокрекинга, изомеризации и т. д.

Октановое число

Компоненты бензина в результате каталитического риформинга имеют октановые числа (ОЧ):

1) 94 – по исследовательскому методу

2) 84 – по моторному методу

Сырье и продукты

В качестве сырья процесса риформинга обычно выступают прямогонные бензиновые фракции 85-180 с установок АВТ. Фракции 62-105 поступают на установку риформинга с выделением индивидуальных углеводородов – бензола, толуола, ксилолов.

В качестве сырья используют прямогонные бензиновые фракции, приведенные в Таблице 1



Продукты:

1) Катализат – высокооктановый компонент товарных бензинов

2) Концентраты для производства индивидуальных ароматических углеводородов

3) Водородсодержащий газ – газ с содержанием H2=75-90% для процессов гидроочистки, гидрокре­кинга, изомеризации, гидродеалкилирования.

4) Углеводородный газ — содержит в основном CH4 и C2H6, служит топливом печей на НПЗ


Реакции риформинга

Целевые реакции

Дегидрирование нафтеновых углеводородов в ароматические:

С6H12 → C6H6 + 3H2 + 221 кДж/моль

Изомеризация пятичленных циклоалканов в производные циклогексана:

С5H9-СН3 → C6H12 — 15,9 кДж/моль

Изомеризация н-алканов в изоалканы:

n-С6H14 → i-C6H14 — 5,8 кДж/моль

Дегидроциклизация алканов в ароматические углеводороды (ароматизация):

С6H14 → C6H6 + 4H2 + 265 кДж/моль

Побочные реакции

Дегидрирование алканов в алкены:

С6H14 → C6H12 + H2 + 130 кДж/моль

Гидрокрекинг алканов:

n-С9H20 + H2 → i-C4H10 + i-С5H12

Типы установок риформинга

В зависимости от технологии установки каталитического ри­форминга подразделяются по способу осуществления окис­лительной регенерации катализатора на:

- установки со стационарным слоем катализатора, где регенерация про­водится 1-2 раза в год и связана с остановкой производ­ства (почти все установки РФ);

- установки с движущимся слоем катализатора, где реге­нерация проводится в специальном аппарате

Установки состоят из 2-х блоков – гидроочистки и, непосредственно, блока риформинга.


Блок гидроочистки

Предварительный подогрев сырья

Сырье из резервуара поступает на прием насосов и с давлением 5 кгс/см2 поступает на блок гидроочистки.

Сырье подается на узел для смешения с ВСГ (водородсодержащим газом) и далее поступает в теплообменники для предварительного подогрева теплом ГПС (газопродуктовой смеси) из реакторов гидроочистки. Затем сырье нагревается в печи до более высокой температуры (до 290 – 350 °С).

Нагретое сырье подается в последовательно расположенные реакторы гидроочистки. Реакция гидроочистки сырья протекает на алюмо-кобальт-молибденовом катализаторе в присутствии водорода при давлении до 40 кгс/см2.



Предварительная гидроочистка сырья необходима для удаления примесей, которые могут привести к преждевременному износу катализатора в реакторах риформинга. К таким примесям можно отнести:

- Сернистые

- Азотистые

- Кислородсодержащие соединения

- Содержащие металлы и галогены

- Непредельные углеводороды

- Вода
Сепаратор блока гидроочистки

После реакторов, полученная смесь отдает свое тепло вновь поступающему сырью в теплообменниках и подается в сепаратор с температурой 45 °С. В сепараторе отделяют ВСГ и после подогрева теплом стабильного гидрогенизата в теплообменниках до 200 – 220°С направляют в отпарную колонну.

Отпарная колонна

В колонне из нестабильного получают стабильный гидрогенизат путем отпаривания:

1) Растворенного УВГ газа

2)Сероводорода

3)Воды


Блок каталитического риформинга

Стабильный гидрогенизат после отпарной колонны с температурой 100 °С смешивается с водородом, подогревается в теплообменниках до 395 °С, а затем в печи.

Катализаторы риформинга

Процессы каталитического риформинга осуществляются в присутствии бифункциональных катализаторов — платины, чистой или с добавками рения, иридия, галлия, германия, олова, нанесённой на активный оксид алюминия с добавкой хлора. Платина выполняет гидрирующие-дегидрирующие функции, она тонко диспергированна на поверхности носителя, другие металлы поддерживают дисперсное состояние платины. Носитель — активный оксид алюминия обладает Бренстедовскими и Льюисовскими кислотными центрами, на которых протекают карбонийионные реакции: изомеризация нафтеновых колец, гидрокрекинг парафинов и частичная изомеризация низкомолекулярных парафинов и олефинов. Температура процесса 480—520 °C, давление 15-35 кгс/см². Следует отметить, что большое содержание ароматических углеводородов в бензине плохо сказывается на эксплуатационных и экологических показателях топлива. Повышается нагарообразование и выбросы канцерогенных веществ. Особенно это касается бензола, при сгорании которого образуется бензпирен — сильнейший канцероген. Для нефтехимии риформинг — один из главных процессов. Например, сырьём для полистирола является стирол — продукт риформинга. Также одним из продуктов процесса риформинга является пара-ксилол. В промышленности селективным каталитическим окислением п-ксилола получают терефталевую кислоту, из которой, в дальнейшем, производится полиэтилентерефталат (ПЭТФ, PET), наиболее широкоизвестный в быту, как материал, из которого изготавливаются пластиковые бутылки для различных напитков.

Катализатор риформинга представляет собой полиметаллические экструдаты – гранулы цилиндрической формы.

Давление

Выбор рабочего давления в значительной мере определяет характер технологического процесса. Понижение давления и уменьшение парциального давления водорода, с одной стороны, способствует повышению степени ароматизации нафтеновых и парафиновых углеводородов, с другой – вызывает резкое коксообразование на катализаторе, что приводит к быстрому падению его активности.

Возможность закоксовывания полиметаллического катализатора и отравления его сернистыми соединениями уменьшается с повышением давления. Таким образом, при выборе рабочего давления необходимо руководствоваться наиболее экономичными условиями проведения процесса. Оптимальное давление в реакторах со стационарным слоем катализатора при проведении процесса риформинга 21-33 кгс/см2, для реакторов с непрерывной регенерацией катализатора – 6-10 кгс/см2.

Давление в реакторах риформинга создается при помощи компрессора циркулирующего ВСГ, а также насосов, подающих сырье на смешение с ВСГ.

Реакторный блок риформинга

Нагретое сырье в печи направляют в реакторы каталитического риформинга. Смесь, в виде парогазового потока, попадает в первый реактор через верхнюю его часть и равномерно распределяется.

Реакции на катализаторах риформинга протекают при температуре 470-520 °С и при поддержании давления до 38 кгс/см2 (на выходе из реакторов 18 – 28 кгс/см2).

В реакторе происходит взаимодействие между потоком сырья и катализатором.

Сырье проходит через слой катализатора, вступая с ним в реакцию и выходит через нижний штуцер первого реактора. Затем подогревается в печи и направляется во второй, потом снова нагревается в печи и поступает в третий.

Процесс прохождения через реакторы осуществляется ступенчато с дополнительным подогревом потока в секциях печи между реакторами. Необходимость подогрева вызвана поглощением большого количества тепла в ходе реакций риформинга.

Сепаратор риформинга

После этого, прореагировавшая смесь направляется в сепаратор для отделения водорода. Часть водородсодержащего газа с верха сепаратора отправляется на прием компрессоров и далее на смешение с сырьем. Избыток ВСГ выводится на установку КЦА для выделения чистого водорода.

Колонна стабилизации

Поток с температурой 100 – 150 °С направляется в колонну. Пары с верха колонны охлаждаются, частично конденсируются и поступают в рефлюксную емкость. С верха емкости выходят углеводородные газы (С1-С3), снизу – головная фракция рифоминга (С3-С4). Часть головной фракции направляется в колонну в качестве орошения. Стабильный катализат выходит снизу колонны, охлаждается, после чего поступает в товарно-сырьевой цех в качестве высокооктанового компонента автобензинов.

М атериальный баланс

Достоинства и недостатки

Достоинства

1) Получение качественного высокооктанового компонента автобензинов, ВСГ для процессов гидрогенизации

2) Простота аппаратурного оформления процесса

Недостатки

1) Наличие в продуктах легких углеводородных газов (С1-С4) вследствие реакций крекинга углеводородов.

2) Значительная стоимость платиносодержащих катализаторов и их высокая чувствительность к каталитическим ядам

3) Невысокая вариативность по перерабатываемому сырью из-за риска увеличения содержания бензола в катализате.

4) Необходимость периодической регенерации для установок со стационарным слоем катализатора.
Существующие установки



Из таблицы следует, что в настоящее время на НПЗ России эксплуатируется 51 установка риформинга суммарной мощностью около 30 млн. тонн в год, из них:

- 45 установок по бензиновому варианту (мощность 27 млн. тонн в год)

- 6 по ароматическому варианту (3 млн. тонн в год).

Из 45 установок по бензиновому варианту

- 40 эксплуатируется по технологии с неподвижным слоем и периодической регенерацией катализатора (проекты ОАО «Ленгипронефтехим»),

- 4 по технологии с движущимся слоем и непрерывной регенерацией катализатора (лицензия UOP, процесс CCR)

- 1 по комбинированной технологии (лицензия Axens, процесс Dualforming).

Относительная мощность установок по данным технологиям составляет 82, 14 и 4 %, соответственно.

Из шести установок по ароматическому варианту:

- 2 эксплуатируются по технологии CCR,

- 4- по технологии с неподвижным слоем (проекты ОАО «Ленгипронефтехим»).
Следует отметить, что большинство установок введено в эксплуатацию в 60-80 годы прошлого века, при этом в постсоветский период построено восемь новых установок, из них четыре – по технологии CCR (Ярославль, Омск, Нижний Новгород и Новокуйбышевск), три по проекту ОАО «Ленгипронефтехим» (Комсомольск, Сургут и Волгоград) и одна по технологии Dualforming (Уфа). Все новые установки эксплуатируются по бензиновому варианту при пониженном давлении процесса (0,35-1,5 МПа). Кроме того, большинство старых установок были модернизированы с понижением давления процесса от 3,5-4,0 до 1,3-2,2 МПа, что позволило увеличить октановое число риформата до 95 ИМ и выше, а также увеличить его выход на 2-5 % мас.