Каталитический риформинг

Каталитический риформинг является одним из важнейших процессов современной нефтепереработки и преследует две основные цели:

• Производство высокоооктановых компонентов бензина
• Получение легких ароматических углеводородов (в основном бензолов, толуолов и ксилолов)

Кроме этого, при каталитическом риформинге также образуется весьма полезный водородсодержащий газ, который используется для гидроочистки, гидрокрекинга и других гидрогенизационных процессов.

Предпосылки развития процесса

Предпосылки разработки и совершенствования процесса каталитического риформинга обусловлены следующими причинами:

• Погоня за повышением октанового числа бензинов, начавшаяся еще в 50-е года прошлого столетия
• Тенденция отказа от использования экологически вредных добавок, повышающих ОЧ (таких как тетраэтилсвинец)
• Рост спроса на ароматические углеводороды

Сырье

Основным сырьем каталитического риформинга являются следующие продукты первичной и вторичной переработки нефти:

• Прямогонная нафта (лигроиновая фракция) - основное сырье
• Дистилляты вторичного происхождения (бензины термического крекинга, гидрокрекинга и коксования)

Ниже приведено типичное изменение состава лигроиновой фракции в процессе каталитического риформинга:

Химизм процесса

В процессе каталитического крекинга происходит несколько типов химических реакций.

Одни из них полезные:

1. Парафины → изопрафины (реакция изомеризации)
2. Парафины → нафтены (реакция циклизации)
3. Нафтены → ароматика (реакция дегидрирования)

Другие - побочные:

1. Парафины и нафтены → углеводородные газы (крекинг)
2. Нафтены и ароматические углеводороды → углеводородные газы (деалкилирование)

Катализатор

В качестве катализатора в процессе каталитического риформинга используется платина (Pt), которую равномерно распределяют на матрице из оксида алюминия (Al₂O₃), промотированном хлором (иногда фтором), для усиления и регулирования кислотной функции. Платина катализирует процессы гидрирования-дегидрирования, а галоидированный оксид алюминия - реакции изомеризации, циклизации и крекинга.

Технологический процесс

Непосредственно процессу риформинга предшествует предварительная гидроочистка сырья. Она необходима для удаления примесей соединений серы, азота, кислорода, хлора и др., пагубно действующих на катализатор.

Наиболее распространенным способом приведения поступающего сырья в контакт с катализатором является процесс с неподвижным слоем катализатора, при котором углеводороды просачиваются сквозь слой катализатора, находящийся в реакторе.

Стандартная установка риформинга состоит из трех последовательно соединенных реакторов. Условия в этих реакторах несколько различаются, для наиболее эфективного протекания всех типов реакций. Давления в реакторах - 14 - 35 атм, температура - 480 - 520 °С. Варьируется также время время проведения реакции в каждом реакторе.

	Схематическое изображение стандартной установки каталитического риформинга

Сжатое и нагретое в специальной печи сырье в смеси с рециркулирующим водородсодержащим газом подается в первый реактор, просачивается сквозь слой катализатора и направляется опять же через печь во второй реактор.

Аналогичная процедура повторяется для второго и третьего реактора. Далее продукт попадает в холодильник, и большая его часть сжижается. При этом отделяется богатый водородом газ, который частично направляется на рециркуляцию, а частично - на установку газофракционирования. Постоянное высокое содержание водорода необходимо для того, чтобы атомы углерода не осаждались на катализаторе, а реагировали с водородом с образованием углеводородных газов.

После этого продукт попадает на колонну стабилизации (по сути дебутанизатор), где нижняя фракция, риформат (иногда называемый "катализат"), отделяется от углеводородных газов до бутана, которые в свою очередь также направляются на установку газофракционирования насыщенных газов.

При производстве ароматических углеводородов, в установку каталитического риформинга входит также блок экстракции ароматических углеводородов и блок четкой ректификации для фракционирования ароматического экстракта.

Регенерация катализатора

Естественно, что со временем активность катализатора снижается, что в свою очередь негативно сказывается на октановом числе образующегося риформата и его выходе.

Регенерацию катализатора проводят с помощью подачи горячего воздуха, который реагирует с углеродом, осаждающегося на поверхности катализатора, и превращает его в CO и CO₂.

Однако, со временем, под действием высоких температур, поры катализатора разрушаются. Поэтому через определенные промежутки времени реактор все же необходимо останавливать для замены катализатора.

В зависимости от способа проведения регенерации катализатора установки каталитического риформинга подразделяются на три типа:

• Полурегенеративные (переодические) - цикл составляет 1 - 3 года
• Циклические - цикл 5 - 40 суток, до 600 регенераций
• Непрерывной регенерации - до 500 регенераций

Выходы