Katalizator za povečanje oktanskega števila v izomerizacijskih enotah
Enota,-ki vsebuje vodik
Trije glavni procesni sistemi, temperaturni parametri in izbira katalizatorja
✅ Katalizator: s platino podprt klorirani aluminijev oksid (tip aluminijevega klorida)
Reakcijska temperatura: 120 ~ 175 stopinj (vhod v reaktor), dvig temperature postelje 10-25 stopinj
Tlak: 2,8–3,8 MPa; urna prostorska hitrost tekočine LHSV=1.0–3,0 h⁻¹; molsko razmerje vodikovih ogljikovodikov 0,1–0,5
Zahteve glede surovin: stroga dehidracija, razžveplanje in denitrifikacija; voda/žveplo bo trajno zastrupil kisla klorova mesta; med delovanjem je potrebno stalno dodajanje klora
Veljavno: lahka nafta C₅/C₆, ciljno visoko RON (en prehod RON≈82–84, cikel do 87–93)
Lastnosti: Najvišja aktivnost, najboljša uravnotežena stopnja konverzije; zelo jedka, opremljena z alkalnim čistilnim sistemom, zapleteno delovanje in vzdrževanje
✅Katalizator: Pt-kislo molekularno sito (vrsta zeolita, brez-klora)
Reakcijska temperatura: 240-280 stopinj
Tlak: 2,0–3,2 MPa; LHSV=0.5–2,5 h⁻¹; razmerje med vodikom in ogljikovodikom 0,1–1,0
Višja toleranca na surovine: občutljivost na žveplo in vodo je precej nižja kot pri klor-aluminijevem katalizatorju, ni potrebe po dodajanju klora
Uporabno: C₅/C₆, lahko se uporablja tudi za izomerizacijo C₄butana; naprava je preprostejša, ima dobro stabilnost in jo je enostavno regenerirati
Slabosti: visoka temperatura, omejeno ravnovesje, stopnja pretvorbe z enim-prehodom je nižja kot pri nizko{1}}temperaturnem procesu aluminijevega klorida, na splošno opremljen s frakcioniranjem produkta + nepretvorjeno krožno zanko n-alkana
✅Katalizator: sistem posebnega molekularnega sita/aluminijevega klorida
Reakcijska temperatura: 160–210 stopinj
Tlak: 1,5–2,0 MPa; razmerje med vodikom in ogljikovodikom 0,07–0,15
En-stopnja pretvorbe je 50 %–55 %, za kroženje nezreagiranega n-butana nazaj v reaktor pa je treba namestiti stolp za deizobutan.
Enota-brez vodika
Štiri glavne kategorije izomerizacijskih-katalizatorjev brez vodika
Prehodne kovine-modificirani kisli ZSM-5 zeoliti (Zn-ZSM-5, Ga-ZSM-5, Ni-ZSM-5)
Podpora: ZSM-5 (MFI zeolit); Aktivne komponente: Zn, Ga, Ni (neplatinaste kovine)
Pogoji delovanja: 340–460 stopinj, 0–1,2 MPa; popolnoma usklajen z zahtevami strankinega procesa
Reakcijske lastnosti: sočasna izomerizacija, aromatizacija in blago krekiranje; poveča oktansko število bencina; proizvaja propan in butan (suh plin); tekoči izkoristek 82–90 %; regeneracija vključuje samo N₂ in zrak za izgorevanje-koksa (ni potrebna redukcija vodika)
Enakovredne ruske stopnje: KT-10, KT-17, KT-18 (Zn-Ce-ZSM-Al₂O3); nadgradnja nafte brez vodika; oktansko število bencina doseže 85–87 pri 400 stopinjah
Modificirani mordenit (MOR) (Ni-MOR, Fe-MOR; brez Pt-)
Podpora: Mordenit (MOR); aktivne komponente: Ni/Fe (brez -platine)
Temperaturno območje: 320–420 stopinj; tlak: 0,3–1,0 MPa
Značilnosti: selektivnost izomerizacije je boljša od ZSM-5; nizka aktivnost aromatizacije; nagnjeni k koksanju pri visokih temperaturah; zmerna pretvorba n-alkanov; samo regeneracija s kalcinacijo zraka (izgorevanje koksa); vodik ni potreben
Trdne superkisline (brez-platine): SO₄²⁻/ZrO₂, SO₄²⁻/TiO₂-Al₂O₃
Podpora: cirkonij/titanijev -aluminijev oksid kompozit; brez obremenitve Pt
Temperatura: 300–400 stopinj; tlak: atmosferski do 1 MPa
Značilnosti: Zelo visoka kislinska moč; dobra aktivnost izomerizacije; slabosti: sulfatne skupine, nagnjene k izpiranju pri visokih temperaturah; slaba stabilnost vode; hitro koksanje; regeneracija samo s kalcinacijo zraka; redukcija vodika strogo prepovedana
10-oblika-selektivna molekularna sita (Ni-SAPO-11, Ni-ZSM-22; brez platine)
Podpora: SAPO-11 / ZSM-22; aktivna komponenta: Ni (brez Pt)
Temperatura: 330–430 stopinj; tlak: 0,4–1,0 MPa
Značilnosti: selektivna-izomerizacija oblike; visoka selektivnost za več-razvejane alkane; slabosti: relativno nizka konverzija; znatno nastajanje plina zaradi razpok; visoka stopnja koksanja; regeneracija samo s kalcinacijo zraka; brez vodikove stopnje.
Področje rafiniranja nafte
Izomerizacija n-butana v izobutan
Katalizatorji na osnovi-platine (kot je sistem Pt/Al₂O₃-Cl) se uporabljajo za pretvorbo n-butana v izobutan, ključno surovino za proizvodnjo visoko-oktanskih komponent bencina (npr. metil terc-butil eter, MTBE). V industrijskih enotah so mešane C4 surovine podvržene hidro-izomerizaciji, kar omogoča, da proizvodne zmogljivosti 1-butena dosežejo obseg več sto ton na dan.
Izomerizacija C5–C6 alkanov
Trdni superkislinski katalizatorji (kot je RISO-C ali Pt/SO₄²⁻-ZrO₂-Al₂O₃) se uporabljajo za pretvorbo ravno{3}}alkanov v razvejane izomere. Na primer, po izomerizaciji lahke nafte (iz katalitskega reforminga) stopnji izomerizacije C5 in C6 dosežeta 70 % oziroma 85 %, kar dvigne raziskovalno oktansko število (RON) produkta bencina nad 85 in znatno optimizira kakovost goriva.
Aromatizacijski katalizator
V primerjavi s tehnologijo reforminga ta postopek ni omejen s potencialno vsebnostjo aromatov v surovine; na splošno ne zahteva pred-frakcioniranja ali rafiniranja surovin in ponuja široko paleto uporabnosti. Surovine, primerne za proizvodnjo aromatov s tem postopkom, vključujejo koksni bencin, bencin iz neposredne -steklenine, kondenzat iz naftnih polj, lahke frakcije reformerja (nafta z vrhom), rafinat reformerja, pirolizni bencin in utekočinjen naftni plin (LPG), -bogat z olefini.
When using olefin-rich LPG (olefin content >50 %) kot surovine se vsebnost aromatov v tekočem produktu približa 100 %, kar odpravlja potrebo po ekstrakciji aromatov; aromatski izkoristek z enim-prehodom presega 48,2 %, izkoristek BTX pa presega 42,2 %. Katalizator ponuja-delovni cikel z enim prehodom, ki je večji ali enak 20 dni, in skupno življenjsko dobo, ki je večja ali enaka 3,0 leta.
Pri uporabi nafte kot surovine doseže-izkoristek aromatov pri enem prehodu 35,0 %, izkoristek BTX pa 32,0 %; katalizator ponuja 20–30-dnevni delovni cikel z enim-prehodom in skupno življenjsko dobo, ki je večja ali enaka 3,0 leta.
Nastali gorivni plin je bogat z vodikom, ki ga je mogoče obnoviti in uporabiti kot vir vodika.
Tehnične lastnosti
① Relativno nizka temperatura reakcije aromatizacije
Napredne tehnologije oblikovanja in modifikacije katalizatorjev omogočajo, da reakcija poteka pri relativno nizkih temperaturah. V aplikacijah za proizvodnjo aromatov je reakcijska temperatura 30 stopinj –50 stopinj nižja kot pri konkurenčnih tehnologijah, kar znatno zmanjša porabo energije. Nižje reakcijske temperature tudi zmanjšajo zahteve glede moči opreme in povzročijo nižji izkoristek suhega plina.
② Edinstvena tehnologija dopolnjevanja-reaktivne toplote
Aromatizacija nafte-zlasti z alkani-bogate surovine-je zelo endotermni proces. Uporaba edinstvene tehnologije-dodajanja toplote odpravlja potrebo po vmesnih grelnih pečeh, s čimer se zmanjšata kapitalska naložba in poraba energije na enoto.
Aromatizacijski katalizator za izboljšanje oktanskega števila
Aromatizacija vključuje visoko{0}}dehidrogenacijo, ciklizacijo in prenos vodika; večinoma se izvaja brez dodanega vodika, delovne temperature pa so veliko višje od tistih za izomerizacijo. ZSM-5 (MFI) je prevladujoča podpora, razvrščena v štiri glavne vrste glede na modifikacijsko kovino:
Aktivna sestavina: Zn (1–3 mas. %); P ali redke zemeljske elemente je mogoče dodati za uravnavanje kislosti in zaviranje tvorbe koksa.
Reakcijski pogoji: 500–550 stopinj, atmosferski tlak do 0,3 MPa, WHSV 0,4–1,2 h⁻¹.
Mehanizem: Zn centri olajšajo dehidrogenacijo, medtem ko zeolitna kislinska mesta katalizirajo ciklizacijo; Prenos vodika je prevladujoča pot, ki daje majhne količine H₂.
Primerne surovine: C4 utekočinjeni plin, C5, krekirani C5, lahka nafta.
Komercialne stopnje: NKC-5, serija DLP, tip LHA.
Značilnosti: nizki stroški, dobra selektivnost BTX; hitra tvorba koksa zahteva pogosto regeneracijo, kar ima za posledico zelo kratko življenjsko dobo-prehoda pri uporabi olefinskih surovin.
Aktivna komponenta: Ga (0,5–2 mas.%)
Reakcijski pogoji: 520–580 stopinj, atmosferski tlak
Mehanizem: Ga ima močnejšo sposobnost dehidrogenacije; poteka po poti neposredne dehidrogenacije, pri čemer nastane več vodika.
Procesi: BP-UOP Cyclar; domače M2-tvorjenje
Značilnosti: večji izkoristek aromatov v primerjavi s katalizatorji na osnovi Zn-; manjša proizvodnja suhega plina; višji stroški; večja občutljivost na žveplo.
Pt/Cl-Al₂O3 (katalitsko reformiranje; atmosfera, -bogata z vodikom)
Pogoji: 480–530 stopinj, 0,8–2,0 MPa; deloval v atmosferi-bogati z vodikom.
Surovina: C6+ nafta; proizvaja visoko{1}}oktanski bencin + BTX; dobra odpornost proti koksanju, vendar zahteva dodajanje klora in predstavlja tveganje korozije.
Pt/KL zeolit: reformiranje-brez klora; primeren za aromatizacijo n-heksana; izjemno občutljiv na žveplo; redko uporablja v velikem industrijskem obsegu.
⚠ Opomba: katalitično reformiranje ≠ aromatizacija lahkih ogljikovodikov. Reforming poteka v atmosferi, bogati z vodikom, medtem ko zgoraj omenjeni sistemi Zn/Ga-ZSM-5 niso procesi aromatizacije, bogati z -vodikom-; obeh sistemov ni mogoče uporabljati zamenljivo. 4. Drugi sistemi modifikacije (Mo, Ag, kompoziti redkih zemelj)
Mo/HZSM-5: Methane aromatization, >700 stopinj; primeren samo za metan, ne za LPG/C5.
Ag/ZSM-5: blaga dehidrogenacija, zmerna selektivnost BTX; omejena industrijska uporaba.
Redka{0}}zemlja +{2}}fosfor, modificiran Zn-ZSM-5: promotor/aditiv namesto samostojnega katalizatorja; uporablja se za zaviranje tvorbe koksa in podaljšanje trajanja enega-pogona (npr. DLP-1 nano-ZSM-5).
Vodnik za hitro izbiro
LPG, surovine C4/C5; omejen proračun; atmosferski tlak, ne-vodikova atmosfera → Zn/ZSM-5 (NKC-5, DLP)
Iskanje večjega izkoristka aromatov in so-proizvodnje vodika; na voljo ustrezna predobdelava surovine → Ga/ZSM-5 (Cyclar)
C6+ surovina za nafto; enota, ki podpira-vodik; ciljni produkt je visoko{2}}oktanski bencin → Pt-klorirani aluminijev oksid reforming katalizator
Methane feedstock → Mo/ZSM-5 (high temperature, >700 stopinj)
Katalizator za proizvodnjo bencina z aromatizacijo lahkih ogljikovodikov
Z uporabo lahkih ogljikovodikov-, kot so suhi plin iz rafinerije, frakcije C4 po-eterifikaciji, bencinska-direktna{3}}nafta, kondenzat iz naftnih polj ali koksarni bencin-kot surovina, ta postopek uporablja lastniške katalizatorje za proizvodnjo visoko-oktanskih komponent bencina, ki se mešajo skozi korake, vključno s krekingom, oligomerizacijo, ciklizacijo in dehidrogenacijo. Nastali nadgrajeni bencin odlikujejo nizka vsebnost olefinov in žvepla ter visoko oktansko število, zaradi česar je odlična čista mešalna komponenta za proizvodnjo avtomobilskega bencina, ki ustreza standardom Grade 92 in 95.
Tehnične lastnosti
Postopek uporablja široko paleto surovin in daje visoko{0}}kakovosten bencin s shemami izdelkov, ki jih je mogoče prilagodljivo prilagajati glede na tržne spremembe. Gorivni plin je bogat z vodikom, ki ga je mogoče pridobiti in uporabiti kot vir vodika. Industrijsko enoto odlikuje preprosta pretočna shema in nizki investicijski stroški ter nizki obratovalni stroški in poraba energije.
When using olefin-rich refinery dry gas or liquefied gas as feedstock: olefin conversion >95%; gasoline selectivity for olefins >90%; gasoline octane number (RON) >92; in cikel enojnega-zagona katalizatorja Večji ali enak 45 dni.
Pri uporabi nafte z nizkim aromatskim potencialom (kot je reformirani rafinat, lahka-nafta ali-nafta na osnovi premoga): oktansko število bencina (RON) je 85–92; izkoristek suhega plina je 2–4 %; katalizator kaže močno prilagodljivost (zmanjšanje žvepla v produktu na<10 ppm even with a feedstock sulfur content of 300 ppm); and the single-run cycle is 30–90 days, with a total catalyst lifespan of ≥3.0 years.
V primerjavi s podobnimi tehnologijami:
① Katalizator kaže odlično aktivnost in selektivnost aromatov.
② Katalizator ima močno odpornost proti koksanju, kar ima za posledico nizek izkoristek suhega plina.
③ Je pionir v uporabi postopka delovanja pod tlakom:
---Odpravlja potrebo po kompresorju z bogatim plinom, s čimer se zmanjšajo stroški opreme in operativni stroški na enoto.④ Optimizirana tehnologija regeneracije katalizatorja
---Razmerje med regeneracijskim plinom in katalizatorjem (volumensko razmerje med krožečim plinom in katalizatorjem) se zmanjša za 20–30 %; regeneracijski del zahteva nižje investicijske in obratovalne stroške ob doseganju visoke učinkovitosti regeneracije.
Katalizator-za proizvodnjo olefinov
Tehnologija za proizvodnjo olefinov s katalitičnim krekingom lahkih ogljikovodikov, razvita v zadnjih letih, združuje prednosti parnega krekinga in fluidnega katalitskega krekinga (FCC). Odpira novo procesno pot, ki je zelo pomembna za varčevanje z energijo in zmanjšanje porabe v petrokemičnih obratih, pa tudi za zadovoljevanje naraščajočega povpraševanja po lahkih olefinih. Z uporabo surovin, kot so lahki ogljikovodiki C4–C8, bogati z olefini-, direktna-nafta ali nafta-na osnovi premoga, tehnologija uporablja lastniški katalizator za selektivno pretvorbo komponent lahkih ogljikovodikov v etilen, propilen in komponente za mešanje visoko-oktanskega bencina.
Tehnične lastnosti
V primerjavi s tradicionalnim parnim krekingom ta tehnologija katalitskega krekinga deluje pri nižjih temperaturah, porabi manj energije, uporablja širši nabor surovin in omogoča prilagodljivo distribucijo izdelkov. V primerjavi s tehnologijami za proizvodnjo olefinov, ki temeljijo na FCC-, dosega večjo globino krekinga in višje izkoristke etilena in propilena. Poleg tega je potek postopka preprost, potrebna naložba pa nizka.
Pri uporabi utekočinjenega plina C4 (z vsebnostjo butena več kot ali enako 60 %) kot surovino skupni izkoristek etilena in propilena presega 40 %, medtem ko je izkoristek bencina približno 15–20 %.