Катализдік реформалау – ғасырлық тарихы бар прогрессивті технология

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Мұнайдың пайдалы қасиеттері адамзатқа ежелден белгілі. Ол синтетикалық талшықтар мен пластмассаларды өндіру үшін отын мен шикізат алуға қолданылады. Сонымен бірге адамзат әрқашан қазба отындарын өңдеуден түсетін пайданы барынша арттыруға ұмтылды. Осы әдістердің бірі каталитикалық риформинг болды, бұл процесс жоғары сапалы бензиндер мен хош иісті көмірсутектерді алуға мүмкіндік берді.

Мұнай өңдеудің бұл әдісі сонау 1911 жылы ойлап табылған, ал 1939 жылдан бастап технология өнеркәсіптік ауқымда қолданыла бастады. Содан бері қазба отындарын айдау әдісі үнемі жетілдірілуде. Бүгінде ол жоғары октанды бензин өндірудің ең күрделі және тиімді әдістерінің бірі болып табылады.

Отын айдау

Катализдік риформинг – никель мен кейбір заттардың қатысуымен алты мүшелі нафтендерді дегидрлеу (органикалық қосылыстардан сутегі молекуласын алу) процесіароматты қосылыстардың пайда болуына әкелетін жоғары температурада платина тобының басқа металдары. Басқаша айтқанда, бұл төмен сапалы шикізаттан – тікелей айдалатын бензиннен жоғары октанды өнім – реформат алуға мүмкіндік беретін процесс.

Реформаның кең таралуының басты себебі – қоршаған ортаға деген қамқорлық. Бұған дейін жоғары октанды бензин алу үшін қорғасын негізіндегі соққыға қарсы агенттер пайдаланылды. Реформадан шығарындылар дерлік жоқ.

Алынған өнімдер

Бұл технологияны пайдалана отырып, ең құнды мұнай-химия шикізатын – бензол, толуол, ароматты көмірсутектерді алуға болады. Бүгінде каталитикалық риформинг – бұл бүкіл әлем бойынша жылына 480 миллион тоннаға дейін мұнай-химия өнімдерін өндіретін процесс.

Өндірістік циклдің негізгі түпкі өнімі реформат болып табылады - октан саны 93-102 болатын бензин.

Сонымен бірге парафинді қосалқы өнімдер, сонымен қатар 90% сутегі газы түзіледі, бұл басқа әдістермен алынғанға қарағанда ең таза болып табылады.

Катализдік риформингпен бірге жүретін тағы бір өнім - кокс. Ол катализаторлардың бетіне шөгеді, олардың белсенділігін айтарлықтай төмендетеді. Олар оның санын азайтуға тырысуда.

Каталитикалық риформинг технологиясы

Тікелей жүретін бензин, октан саны төмен жанармай каталитикалық риформинг үшін шикізат ретінде әрекет етеді. Бүкіл процесс катализатордың тұрақты қабаты бар 3-4 реакторда жүргізіледі. Реакторлар күрделі көп камералы жүйесі және өтпелі өнімді жылытуы бар құбырлар арқылы өзара байланысқан.

Катализдік риформингке арналған катализаторлар платина кристалдарымен араласқан алюминий тотығы (A1203) болып табылады. 480-520 °С температурада және 1,2-ден 4 МПа қысымға дейінгі реакторларда шикізат жоғары октанды изопарафинге және ароматты қосылыстарға айналады.

Өте жиі технологиялық тұрақтылықты арттыру үшін қымбатырақ металдар (рений, германий, иридий), сондай-ақ галогендер – хлор және фтор технологияға енгізіледі.

Катализдік риформинг түрлері

Бүгінгі күнге дейін каталитикалық риформинг реакциялары арқылы жоғары октанды бензин мен ароматты көмірсутектерді алудың көптеген әдістері ойлап табылды. Әрбір шетелдік компания өзінің өндіріс әдісін құпия сақтайды. Дегенмен, олардың барлығы үш негізгі әдіске негізделген:

1. Мұнай риформингі бір уақытта үш немесе төрт реакторда үздіксіз жүргізілді. Оның мәні мынада: процесс катализаторы алдымен өзінің әлеуетін толықтай дамытады, содан кейін реакторлар үдеткіш өзінің қасиеттерін қалпына келтіргенше тоқтатылады.
2. 2-3 қондырғыда үздіксіз реакция - реагент өндірілген сайын әрбір жүйеде мерзімді түрде қалпына келтіріледі. Бұл ретте процесс тоқтамайды, ал регенеративті реактор «қалқымалы», қосымшамен ауыстырылады.

Ең кереметөнімділікке регенерациялық қондырғылар мен реакторларды қолдану арқылы үздіксіз реакция арқылы қол жеткізуге болады. Катализатор, оның қасиеттері нашарлағанда, регенерациялау камерасына орналастырылады және оның орнына «жақында төмендетілген реагент» келеді, алюминий-платина қосылыстарының айналымы жүреді.

Негізгі мәселе

Реформингпен бірге жүретін негізгі мәселе алюминий-платина материалдарының каталитикалық қабілетін төмендететін көп мөлшерде кокстың түзілуі болып табылады. Бұл мәселені шешу 300-500 градус Цельсий температурасында оттегі-инертті қоспаны қолдану арқылы әрекеттесетін элементтердің бетіндегі кокс шөгінділерін жағу болып табылады. Ғылыми ортада бұл процесс регенерация деп аталады.

Катализдік элементті толығымен қалпына келтіру мүмкін емес. Қолданылған сайын ол қалпына келмейтін қартаяды, содан кейін ол арнайы зауыттарға жіберіледі, одан платина және басқа да қымбат металдар алынады.

Каталитикалық реформаторлар

Табиғи отынды өңдеудің бұл әдісі әр түрлі қондырғылармен жүзеге асырылады. Олардың бірнешеуін атасақ:

• Пішімдеуді таңдау. Мұнда реформатор каталитикалық дегидрлеу процесін таңдамалы гидрокрекингпен біріктіреді.
• Платформалау. Оның 3 реакторы бар, катализаторлардың жұмыс істеу уақыты 6 айдан 12 айға дейін.
• Ультраформалау. Реагентті қалпына келтіру процесін жүзеге асыратын «қалқымалы» реакторы бар алғашқы қондырғылардың бірі.
• Изоплюс. Үшінөнімді алу үшін риформинг және термиялық крекинг процестері біріктіріледі.

Ең кең таралған мұнай реформасы Солтүстік Америкада болды - мұнда жыл сайын 180 миллион тоннаға дейін табиғи отын өңделеді. Екінші орында Еуропа елдері - олардың үлесіне шамамен 93 миллион тонна келеді. Жыл сайын шамамен 50 миллион тонна мұнай өндірумен Ресей алғашқы үштікті аяқтады.