Научная статья на тему 'Совершенствование промышленного процесса каталитического риформинга бензина путем применения технологии межступенчатого разделения риформата'

Совершенствование промышленного процесса каталитического риформинга бензина путем применения технологии межступенчатого разделения риформата Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
1279
293
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АВТОМОБИЛЬНЫЕ БЕНЗИНЫ / РИФОРМАТ / КАТАЛИТИЧЕСКИЙ РИФОРМИНГ / AUTOMOBILE PETROL / REFORMATE / CATALYTIC REFORMING

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Кондрашев Д. О., Ахметов А. Ф.

Предлагается технология риформинга с блоком межступенчатого разделения риформата, позволяющая заметно улучшить селективность процесса, увеличить выход риформата (на 8-9 % мас. на сырье) и снизить загрузку дорогостоящего платиносодержащего катализатора в реакторах на 20-25 %.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Кондрашев Д. О., Ахметов А. Ф.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PERFECTION OF INDUSTRIAL PROCESS OF PETROL CATALYTIC REFORMING BY APPLICATION OF TECHNOLOGY OF INTERSTEP DIVISION OF REFORMATE

The offered technology of reforming with the block of interstep division of reformate is allows to improve of process selectivity, to increase of reformate yield (by 8-9 % mas. on raw material) and to lower loading of the expensive platinum containing catalyst in reactors on 20-25 %.

Текст научной работы на тему «Совершенствование промышленного процесса каталитического риформинга бензина путем применения технологии межступенчатого разделения риформата»

УДК 665.639.6:665.639.7

Д. О. Кондрашев, А. Ф. Ахметов

Совершенствование промышленного процесса каталитического риформинга бензина путем применения технологии межступенчатого разделения риформата

Уфимский государственный нефтяной технический университет 450062, Уфа, ул.Космонавтов, 1; тел./факс: (3472)43-15-35

Предлагается технология риформинга с блоком межступенчатого разделения риформата, позволяющая заметно улучшить селективность процесса, увеличить выход риформата (на 8—9 % мас. на сырье) и снизить загрузку дорогостоящего платиносодержащего катализатора в реакторах на 20—25 %.

Ключевые слова: автомобильные бензины, риформат, каталитический риформинг

Постоянный рост потребления высокооктановых автомобильных бензинов во всем мире ставит перед нефтепереработчиками серьезную задачу оптимизации процесса каталитического риформинга бензина с целью увеличения ресурсов высокооктанового риформата. Данная проблема более чем актуальна в России, где доля риформатов в общем объеме бензинового фонда превышает 50% об 1.

Совершенствование каталитического ри-форминга идет по нескольким основным направлениям, включающим разработку более активных и селективных катализаторов, модернизацию промышленного оборудования и оптимизацию технологического режима процесса. На сегодняшний день процесс улучшения каталитических свойств широко применяемых платиносодержащих катализаторов ри-форминга практически достиг своего предела: современные промышленные катализаторы риформинга содержат незначительные количества платины, составляющие доли процента, при этом обеспечивая существенный выход риформата (до 90% мас. на сырье) с высокими октановыми числами (96-100 пунктов по моторному методу) в условиях пониженных давлений водорода 2-3.

Модернизация реакторного оборудования и оптимизация режимных параметров установок каталитического риформинга бензина привели к появлению процессов, осуществляемых в высокоэффективных реакторах с движущимся слоем (процесс ЮОПИ) и с непрерывной регенерацией катализатора (технология Французского института нефти) при парциальных давлениях водорода, сниженных более чем в 3

раза по сравнению с более ранними процессами каталитического риформинга, применяемыми вплоть до 1980-х гг. 2. Тем не менее, даже осуществление данных мероприятий по совершенствованию каталитического риформинга бензинов является недостаточным, так как несмотря на заметное снижение давления водорода в системе и, как следствие, повышение выхода и степени ароматизации жидкого ри-формата, в последнем реакторе риформинга все еще происходит значительный гидрокрекинг сравнительно высокооктановых пентано-вых и гексановых углеводородов 4-9, что влечет за собой нежелательные потери катализата по выходу (до 8—9 % мас. на сырье). Кроме того, пониженные давления водорода, с одной стороны снижающие долю реакций гидрокрекинга углеводородов бензиновой фракции и, следовательно, увеличивающие выход жидкого продукта, с другой стороны препятствуют гидрокрекингу низкооктановых алканов нормального и слаборазветвленного строения с числом атомов углерода 7 и более. В итоге, риформат на выходе из последнего реактора установки каталитического риформинга бензина может содержать до 5—7 % парафинов С7-С8 и около 3—4 % алканов С9-С10, не подвергшихся каталитическим превращениям в ходе процесса и ухудшающих антидетонационные свойства риформата как компонента товарного автобензина (табл.).

Таблица

Содержание низкооктановых алканов С7-С10 в риформатах процессов каталитического риформинга бензинов при разных рабочих давлениях в реакторе

Группа алканов Содержание, % мае.

Давление 3-4 МПа Давление до 1 МПа

Су-С8 2-3 5-7

С9-С10 1-2 3-4

Данные табл. 1 наглядно демонстрируют увеличение содержания низкооктановых алка-нов С7-С10 в катализатах риформинга при переходе от процессов, эксплуатируемых под давлениями порядка 3-4 МПа (характерных для НПЗ 15-20-летней давности) к современ-

Дата поступления 16.06.06 138 Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. №> 4

ным процессам с рабочим давлением на уровне 1 МПа и ниже.

Очевидно, что снижение концентрации данной группы алкановых углеводородов в бензинах современного каталитического ри-форминга является желательной, однако, трудновыполнимой задачей, особенно, в условиях традиционных схем осуществления процесса. Так, увеличение жесткости риформинга путем поднятия температуры в реакторах, призванное повысить конверсию С7—С10, интенсифицирует гидрокрекинг в последнем реакторе сравнительно высокооктановых алканов С5— Сб, образующихся в ходе процесса и составляющих основу головной фракции риформата. Помимо существенных потерь пентан-гексано-вой фракции (8—9 % мас. на сырье риформинга), рост температуры в реакторах вызывает повышенное закоксовывание катализатора, что весьма нежелательно в условиях пониженных давлений водорода, применяемых на сегодняшний день в каталитическом риформин-ге. Следовательно, необходимо использование такой технологии риформинга бензина, которая бы позволила увеличить селективность его реакций в плане уменьшения доли гидрокрекинга ценных пентановых и гексановых углеводородов в последнем реакторе и одновременного увеличения конверсии низкооктановых алканов С7—С10 нормального и слаборазветвлен-ного строения для повышения выхода и улучшения антидетонационных свойств риформата.

Принципы разработки подобной технологии были заложены А. Ф. Ахметовым и нашли свое развитие в его кандидатской и докторской диссертациях 4'5, а позже и в работах К. Г. Абдульминева 6'9. Однако, данные технологии, применимые к условиям промышленного риформинга 15—20-летней давности, в настоящее время должны быть подвергнуты тщательной ревизии с целью их адаптирования к современным процессам, характеризуемым существенно пониженными давлениями водорода, как упоминалось выше.

Суть усовершенствованной технологии каталитического риформинга бензина, предложенной авторами, заключается в осуществлении процесса ступенчатого риформинга, при котором сырьевая бензиновая фракция 85—180 оС на первой ступени подвергается традиционному каталитическому реформированию в нескольких последовательно расположенных реакторах, а затем на второй ступени полученный катализат разделяется на 3 фракции таким образом, чтобы максимально извлечь алканы С5—С6 (фракция НК-85оС) из сырья последне-

го реактора риформинга (II ступень процесса), в котором протекает их интенсивный гидрокрекинг, а также направить на дальнейшую конверсию в реактор II ступени низкооктановые парафины С7—С9 (фракция 85—150 оС).

«Хвостовая» фракция 150 оС-КК риформата I ступени, по подтвержденным в лаборатории данным, представляет собой 98,5—99 %-ный концентрат аренов, который, согласно проведенным исследованиям, не подвергается существенным изменениям в последнем реакторе каталитического риформинга (реакторе II ступени), так как в условиях пониженных давлений водорода современных процессов ри-форминга (~10 атм) и относительно низкой концентрации алканов С9—С10 (1—1,5 % мас.) в указанной фракции, гидрокрекинг данных углеводородов протекает не столь интенсивно (конверсия находится на уровне 20—30 %), как на установках старого типа, эксплуатируемых под гораздо большими рабочими давлениями. Кроме того, предлагаемое отделение нижней фракции 150 оС-КК от риформата I ступени позволяет снизить коксообразование в реакторе риформинга II ступени засчет снижения содержания тяжелых ароматических углеводородов в его сырьевой фракции 85—150 оС.

Интересно, что общая конверсия алканов С7-С10 в составе фракции 85—150 оС, в том числе их ароматизация, возрастает по сравнению с аналогичным показателем фракции 85 оС-КК при реформировании в последнем реакторе (относительный рост содержания арома-тики во фракции 85—150 оС составил 4—5 % в зависимости от используемой температуры процесса), что также подтверждает положительный эффект от удаления утяжеленной сильноароматизованной фракции 150 оС-КК из сырья риформинга II ступени.

Повышение степени ароматизации рифор-мата фракции 85—150 оС при осуществлении предлагаемой технологии ступенчатого рифор-минга немаловажно, так как дает возможность компенсировать наблюдаемое падение октанового числа (~1—1,5 пункта) фракции 150 оС-КК, не подвергаемой риформингу II ступени, по сравнению с продуктом риформинга аналогичной фракции, входящей в состав сырья последнего реактора традиционного процесса. Более того, вышеупомянутый прирост содержания ароматических углеводородов в риформа-те фракции 85—150 оС, полученном на II ступени ступенчатого риформинга, не только компенсирует незначительное снижение октановой характеристики фракции 150 оС-КК, направляемой непосредственно на компаунди-

Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. №> 4

139

рование бензина после первой стадии процесса, но и увеличивает суммарный показатель октан-тонн предлагаемой технологии (на 2—3 пункта).

Помимо заметного улучшения селективности процесса и увеличения выхода риформата (на 8—9 % мас. на сырье), рассматриваемая схема осуществления каталитического рифор-минга позволяет снизить загрузку дорогостоящего платиносодержащего катализатора в последнем реакторе на 50—55 %, что в пересчете на общую загрузку по процессу означает снижение количества используемого катализатора на 20—25 %. Данное обстоятельство ощутимо увеличивает экономический эффект от применения предлагаемой технологии.

Анализ современного состояния бензинового производства России и полученных экспериментальных результатов позволяет авторам рекомендовать данную технологию ступенчатого риформинга бензина к внедрению на современных нефтеперерабатывающих предприятиях с целью повышения ресурсов высокооктановых компонентов автомобильных бензинов и получения высококачественных неэтилированных товарных бензинов.

Литература

1. Сборник материалов VI международного форума «Топливно-энергетический комплекс России».— Санкт-Петербург, 2006.— С.71.

2. Гуреев А.А., Азев В.С. Автомобильные бензины. Свойства и применение: Учебное пособие для вузов.— М.: Нефть и газ, 1996.— 444 с.

3. Усакова Н.А., Емельянов В.Е., Демина Л.В. // Нефтепереработка и нефтехимия.— 1999.— №1.- С. 14.

4. Ахметов А.Ф. Разработка комбинированной технологии производства высокооктановых неэтилированных бензинов и ароматических углеводородов: Дис. ... докт. техн. наук. — Уфа, 1986.- 335 с.

5. Ахметов А.Ф. Разработка и исследование комбинированного процесса риформинга бензиновых фракций: Дис. канд. техн. наук.— Уфа, 1975.— 156 с.

6. Абдульминев К.Г. Разработка и внедрение новых топливнонефтехимических схем переработки бензиновых фракций: Дис. докт. техн. наук. — Уфа, 1997. — 344 с.

7. Ахметов А. Ф., Сайфуллин Н. Р., Абдульминев К. Г., Навалихин П. Г. // Нефтепереработка и нефтехимия.— №7.— С. 42.

8. Ахметов А.Ф. Производство неэтилированных бензинов. / А.Ф.Ахметов, М.А.Танатаров и др.— М., 1981.— 77 с.

9. Танатаров М.А. Топливно-химическая переработка бензиновых фракций. / М.А.Танатаров, А.Ф.Ахметов, В.Ю.Георгиевский, К.Г.Абдуль-минев.— М., 1990.— 67 с.

140

Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. 4

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.