Реферат на тему:
Каталітичні процеси нафтопереробки
На установках переробки нафти використовується ряд каталітичних
процесів у присутності воденьвміщуючого газу (ВВГ), їх називають
гідрогенізаційними. Крім того в склад нафтопереробних підприємств
вводяться виробництва органічних продуктів, де також використовуються
каталітичні процеси алкіювання, полімерізації та інші. Ці процеси
відносяться до нафтохімічних. Вони не розглядаються в данній дисципліні.
Каталітичний ріформінг
Хімічна модель процесу
Каталітичний ріформінг-це дуже складний каталітичний процес, при якому
йдуть реакції різних типів та склад бензинової фракції глибоко
змінюється.
В першу чергу треба поміняти склад сировини-бензинові фракції, які є
складними сумішами вуглеводневих Н+П+А (парафіни, нафтени, ароматика) з
С6-С10. каталізатори-Pt, біметаличні (Pt+Re), поліметаличні (Pt+Re+Ir,
Ge, In, Pb).Зміст Pt 0,3-0,05%, Re 0,3-0,4%.
Каталізатор має два види каталітичних активних центрів.
-дегідріруючий-гідруючи центри на Pt (М)
-ізомерізуючий та розщіпляючий на Al2O3 (носій) (К)
Схема реакцій-основні реакції ароматизації та ізомерізації нафтенів.
Дегідрогенізація (основна реакція)
+ 3 Н2
СН3 СН3
+3Н2
Н3С -Н2 Н3С -Н2
-Н2
+Н2
+Н2 +Н2
2. Дегідроциклізація парафінів (теж основна).
С6Н14 +4Н2
3.Ізомерізація парафінів ( одна з основних)
Створюються малорозветвлені ізомери вуглеводнів з великим октановим
числом.
С6Н14(СН3-СН-СН2-СН2-СН3
н-гексан ( ізо-пентан
СН2
Паралельно йде група реакцій гідрокрекінгу парафінових та нафтенових
вуглеводневих та створюються менші ммолекули.
С8Н18+Н2 С3Н8+С5Н12 та т.д.
н-октан пропан пентан
2С4Н10
Схожі на них реакції гідрогомолізу, при котрих створюються газоподібні
продукти ( метан) та розмикаються нафтенові кільця
С8Н18+Н2 С7Н16+СН4
Н3С
+Н2 С6Н14
н-гексан
Крім того йдуть і інші реакції за рахунок двох фракцій
каталізвтору-коксостворення та розпад гетероорганічних сполук.
Відносні швидкості реакцій
С6
С7 (H, кДж/моль
Дігідрогенізація нафтенів 100 120
+221
Ізомерізація парафінів 10 13
-4,6
Ізомерізація нафтенів 10 13
-15,6
Дегідроциклізація нафтенів 5 3
-43,9
Гідрокрекінг парафінів 3 4
-56,4
Дегідроциклізація парафінів 1 4
+260
Перетворення вугглеводнів
Алкани вступають у реакції ізомерізації, дегідроциклізації,
гідрокрекінгу, гідрогомолізу.
Ізомерізація по карбкатіоному механізму. Швидкість зростає зі
збільшенням молекулярної маси.
Дегідроциклізація-механізм каталітичного процесу не встановлено
остаточно. Експериментально показано, що ароматизація йде по трьом
напрямкам-дегідрірування до триєнів з наступною циклізацією в цикл з
шости атомів; циклізація у цикл С5 без дегідрірування, а
дегідріруються далі створені цикли і дегідрірування, і циклізація у
цикл С5 далі дегідрірування чи ізомерізація створенних циклів.
Якщо в алкані 530(С) помітно зменшується селективність і
створюються легкі продукти (гази) в помітної кількості.
Тиск. Помітно впливає на вихід продуктів парціальний тиск водню.
Зменшення парціального тиску водню зменшує швидкість реакцій
гідрокрекінгу та кількість продуктів з низькою молекулярною масою
(вуглеводних газів). З іншого боку, при цьому підвищується рівноважний
вихід аренів за рахунок зменшення рівноваги реакції вправа. Так, при
зменшенні тиску, а разом і парціального тиску водня, збільшується
глибина ароматизації, тобто вихід каталізату з високим ОЧ: при
2,5МПа-38,3;%, при 1,5МПа-47,7%(510(С), водню з 1,7% до 2,1%, а також
збільшуються селективність.
Ефект зменшення тиску тим помітніший, чим вище ОЧ каталізату: ОЧ 78 при
зміні Р з 2,5МПа до 1,5МПа різниця вихіду каталізату на 2,1%, ОЧ
96-різниця 4,8%. Але для подавлення коксостворювання на каталізаторі
потрібен високий парціальний тиск Н2. тому, при меншому тиску
концентрація Н2 більша 1,5МПа(85%, 2,5МПа(80%. Нові каталізатори, як
правило, працюють при меншому тиску.
Кратність циркуляції ВСГ (t) (мольне співвідношення Н2:сировина)-М
К*С*Мс
М= 4,46*10-4 ((((
(с
С-зміст Н2 у ВСГ (%об)
Мс- мольна маса сировини, (с –густкість сировини, кг/м3 .
Використовують К=500-1600нм3/м3*с (М=2,7-7,6). Зменшеня К з 1600 до 500
приведе до зменшення парціальног тиску Н2 на 0,2МПа, але значному (в2,6
рази) збільшенню парціального тиску сировини. Внаслідок чого
підвищується закоксованість каталізатору та вихід легких продуктів
(газів) на 1-2%.
Об‘ємнашвидкість подачі сировини.
Цей показник зв’язан з якістю каталізатору (його активністю).
Використовують 1,5-2ч-1. При збільшенні зростає вихід стабільного, але
зменшується вихід ароматичних сполук та Н2 і падає ОЧ.
Технологічна схема. Реактори ріформінгу з стаціонарним каталізатором,
компресори
У схемах використовуються реактори адіабатичного типу з одним шаром
каталізатору. Використовують реактори двох типів з аксіальним та
радіальним вводом сировини. У реакторі з радіальним вводом значно менше
гідравлічний опір, ніж у реакторів з аксіальним вводом при інших рівних
умовах. На радіальні реактори переходять при інтенсифікації схеми. В
аксіальних реакторах сировина проходить через канал, котрий утворюється
між стінкоюреактора та шаром каталізатору за рахунок корозії, обходя
каталізатор і цей канал буде збільшуватись. А у реакторі з радіальним
вводом таке не відбувається.
КР проводять у три стадії, на 3-тій стадії два паралельних реактора. У
схемі використовуються різні теплообмінни апарати, компресори для
подачі циркуляційного ВСГ, насоси.
Особливості технологічного розрахунку схеми КР
В схемі використовуються: хімічний процес (в реакторах), поділення
потоків у сепараторах, процеси теплопередачі у теплообмінювачах
трубчатої печі, холодильниках.
Розрахунки хімічних процесів використовують по макрокінетичним
закономірностям, які визначають вихіди продуктів в залежності від умов
проведення процеса. Розрахунки сепарації виконують по закономірностям
одноразового випаровування і, таким чином, знаходять склад та кількість
потоків газу та рідини в залежності від температури та тиску у
сепарації.
Технологічне устаткування установ каталітичного ріформінгу розраховують
по типовим методам з літератури по нафтопереробці.
Тривалість роботи каталізатора (розрахункова) 6-15місяців, тобто
0,5-1рік. Потім потрібна регенерація-випалювання коксу. В установах з
нерухомим каталізатором припиняється подача ВСГ та сировини (при
t=200-250(С) та скидається тиск ( на факел), потім проводиться евакуація
газів з системи вакуум-насосом та система продувається інертним газом
(азотом) до зміста водню в продувчому газіЛIТЕРАТУРА
Технологические расчеты установок переработки нефти: Учебн. пособие
для вузов / Танатаров М.А., Ахметшина М.И., Фасхутдинова Р.А. и др. /
Под ред. М.А.Танатарова. -М.: Химия, 1987. -352 с.
Химия нефти и газа: Учебн. пособие для вузов / А.И. Богомолов, А.А.
Гайле, В.В. Громова и др./Под ред. В.А. Проскурякова, А.Е. Драбкина -Л.:
Химия,1989.-424 с.
Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа./Под ред.
Б.И. Бондаренко.-М.: Химия,1983.-128 с.
Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа.Ч.1.-М.:Химия,1975
Смидович Е.В. Технология переработки нефти.Ч.2.-М.:Химия,1980.-328с
Справочник нефтепеработчика. В 2-х томах./Под ред. С.К.Огородникова.
-Л.:Химия, 1978.
Рудин М.Г. Карманный справочник нефтепереработчика.-Л.:Химия,1989.
Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки. / Под ред.
Е.Н. Судакова.- М.:Химия, 1979.
Сарданишвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии
переработки нефти и газа.-М.:Химия,1980.-256 с.
н алкани
алкілциклогексани
ізоалкани
алкілциклопентани
Продукти полімерізації
газ
арени
Поліциклічні високовуглеводні сполуки
Р2
Р1
Р3
Р4а
Р4
С
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
