Каталізатор підвищення октанового числа в установках ізомеризації
Блок,-що містить водень
Три основні технологічні системи, температурні параметри та вибір каталізатора
✅ Каталізатор: хлорований оксид алюмінію на основі платини (типу хлориду алюмінію)
Температура реакції: 120 ~ 175 градусів (на вході в реактор), підвищення температури шару на 10-25 градусів
Тиск: 2,8–3,8 МПа; годинна об’ємна швидкість рідини LHSV=1.0–3,0 год⁻¹; водень вуглеводень молярне співвідношення 0,1–0,5
Вимоги до сировини: суворе зневоднення, десульфурація та денітрифікація; вода/сірка назавжди отруїть кислі сайти хлору; під час роботи необхідна постійна добавка хлору
Застосовується: легка нафта C₅/C₆, цільовий високий RON (один прохід RON≈82–84, цикл до 87–93)
Особливості: найвища активність, найкращий збалансований коефіцієнт конверсії; сильно корозійний, оснащений лужною системою очищення, складної експлуатації та обслуговування
✅Каталізатор: Pt-навантажене кислотне молекулярне сито (цеолітного типу,-без хлору)
Температура реакції: 240-280 градусів
Тиск: 2,0–3,2 МПа; LHSV=0.5–2,5 год⁻¹; відношення водню до вуглеводню 0,1–1,0
Вища стійкість до сировини: чутливість до сірки та води значно нижча, ніж у хлор{0}}алюмінієвого каталізатора, немає необхідності додавати хлор
Застосовується: C₅/C₆, також можна використовувати для ізомеризації C₄бутану; пристрій простіше, має добру стабільність і легко регенерується
Недоліки: висока температура, обмежена рівновага, швидкість конверсії за один-прохід нижча, ніж при низькотемпературному-процесі хлориду алюмінію, зазвичай оснащений фракціонуванням продукту + цикл циркуляції неконвертованого н-алкану
✅Каталізатор: спеціальне молекулярне сито/система хлориду алюмінію
Температура реакції: 160–210 град
Тиск: 1,5–2,0 МПа; відношення водню до вуглеводню 0,07–0,15
Коефіцієнт конверсії за один-прохід становить 50%–55%, і для циркуляції н-бутану, що не прореагував, назад у реактор, необхідно встановити деізобутанову вежу.
Одиниця-без водню
Чотири основні категорії безводневих-каталізаторів ізомеризації
Цеоліти ZSM-5, модифіковані кислотними -перехідними металами (Zn-ZSM-5, Ga-ZSM-5, Ni-ZSM-5)
Підтримка: ZSM-5 (цеоліт MFI); Активні компоненти: Zn, Ga, Ni (неплатинові метали)
Умови експлуатації: 340–460 градусів, 0–1,2 МПа; ідеально відповідає вимогам процесу клієнта
Характеристики реакції: одночасна ізомеризація, ароматизація та легкий крекінг; підвищує октанове число бензину; виробляє пропан і бутан (сухий газ); вихід рідини 82–90%; регенерація включає лише N₂ і повітря для спалювання-коксу (відновлення водню не потрібно)
Еквівалентні російські марки: КТ-10, КТ-17, КТ-18 (Zn-Ce-ZSM-Al₂O₃); безводневе покращення нафти; октанове число бензину досягає 85-87 при 400 градусах
Модифікований морденіт (MOR) (Ni-MOR, Fe-MOR; Pt-без вмісту)
Підтримка: Морденіт (MOR); активні компоненти: Ni/Fe (без-платини)
Діапазон температур: 320-420 градусів; тиск: 0,3–1,0 МПа
Характеристики: селективність ізомеризації вище ZSM-5; низька активність ароматизації; схильність до коксування при високих температурах; помірна конверсія н-алканів; регенерація тільки шляхом прожарювання на повітрі (випалювання коксу); водень не потрібен
Тверді суперкислоти (без-платини): SO₄²⁻/ZrO₂, SO₄²⁻/TiO₂-Al₂O₃
Підтримка: композитний оксид цирконію/титан-оксиду алюмінію; відсутність навантаження Pt
Температура: 300-400 градусів; тиск: атмосферний до 1 МПа
Характеристики: Дуже висока кислотна міцність; хороша ізомеризаційна активність; недоліки: сульфатні групи схильні до вимивання при високих температурах; погана водостійкість; швидке коксування; регенерація тільки за допомогою прожарювання на повітрі; відновлення воднем суворо заборонено
10-кільцеподібні-селективні молекулярні сита (Ni-SAPO-11, Ni-ZSM-22; без платини)
Опора: SAPO-11 / ZSM-22; активний компонент: Ni (без Pt)
Температура: 330-430 градусів; тиск: 0,4–1,0 МПа
Характеристики: форм{0}}селективна ізомеризація; висока селективність для багато-розгалужених алканів; недоліки: відносно низька конверсія; значне газоутворення внаслідок розтріскування; висока швидкість коксування; регенерація тільки за допомогою прожарювання на повітрі; без водневої стадії.
Сфера переробки нафти
Ізомеризація н-бутану в ізобутан
Каталізатори на основі-платини (такі як система Pt/Al₂O₃-Cl) використовуються для перетворення n-бутану в ізобутан, ключову сировину для виробництва компонентів бензину з високим-октановим числом (наприклад, метил-трет-бутилового ефіру, MTBE). У промислових установках змішана C4 сировина піддається гідро-ізомеризації, що дозволяє досягти потужностей виробництва 1-бутену в сотні тонн на день.
Ізомеризація С5–С6 алканів
Тверді надкислотні каталізатори (такі як RISO-C або Pt/SO₄²⁻-ZrO₂-Al₂O₃) використовуються для перетворення алканів з прямим-ланцюгом у ізомери з розгалуженим ланцюгом. Наприклад, після ізомеризації легкої нафти (в результаті каталітичного риформінгу) показники ізомеризації C5 і C6 досягають 70% і 85% відповідно, підвищуючи дослідницьке октанове число (RON) продукту бензину вище 85 і значно оптимізуючи якість палива.
Каталізатор ароматизації
У порівнянні з технологією риформінгу, цей процес не обмежується потенційним ароматичним вмістом вихідної сировини; зазвичай не вимагає попереднього-фракціонування чи очищення сировини та пропонує широкий спектр застосування. Сировина, придатна для виробництва ароматичних речовин за допомогою цього процесу, включає коксовий бензин, прямогонний-бензин, конденсат нафтових родовищ, легкі фракції риформінгу (нафта з верхньою фракцією), рафінат риформінгу, піролізний бензин і багатий на олефін-скраплений нафтовий газ (LPG).
When using olefin-rich LPG (olefin content >50%) як вихідної сировини, вміст ароматичних речовин у рідкому продукті наближається до 100%, усуваючи потребу в екстракції ароматичних речовин; при-вихід ароматичних речовин за один проход перевищує 48,2%, а вихід BTX перевищує 42,2%. Каталізатор пропонує-робочий цикл за один прохід тривалістю понад або дорівнює 20 дням і загальним терміном служби більше або дорівнює 3,0 рокам.
При використанні нафти як вихідної сировини вихід ароматичних-за один проход перевищує 35,0%, а вихід BTX перевищує 32,0%; каталізатор пропонує-робочий цикл за один прохід тривалістю 20–30 днів і загальний термін служби більше або дорівнює 3,0 рокам.
Утворений паливний газ багатий воднем, який можна відновити та використати як джерело водню.
Технічні характеристики
① Відносно низька температура реакції ароматизації
Удосконалені технології формування та модифікації каталізатора дозволяють реакції протікати при відносно низьких температурах. При виробництві ароматичних речовин температура реакції на 30–50 градусів нижча, ніж у конкуруючих технологій, що значно знижує споживання енергії. Нижчі температури реакції також знижують вимоги до міцності обладнання та призводять до меншого виходу сухого газу.
② Унікальна технологія реакційного{0}}додавання тепла
Ароматізація нафти-зокрема з -багатою алканами сировиною-є високоендотермічним процесом. Використання унікальної технології-додавання тепла усуває потребу в проміжних нагрівальних печах, тим самим зменшуючи як капітальні інвестиції, так і споживання енергії.
Каталізатор ароматизації для підвищення октанового числа
Ароматизація включає високотемпературне дегідрування, циклізацію та перенесення водню; вона здебільшого проводиться без додавання водню, а робочі температури набагато вищі, ніж для ізомеризації. ZSM-5 (MFI) є переважною опорою, яка класифікується на чотири основні типи на основі модифікуючого металу:
Активний компонент: Zn (1–3 мас.%); P або рідкоземельні елементи можуть бути додані для регулювання кислотності та придушення утворення коксу.
Умови реакції: 500–550 градусів, атмосферний тиск до 0,3 МПа, WHSV 0,4–1,2 год⁻¹.
Механізм: Zn-центри полегшують дегідрування, тоді як кислотні центри цеоліту каталізують циклізацію; Перенесення водню є домінуючим шляхом, утворюючи невелику кількість H₂.
Відповідна сировина: скраплений газ С4, С5, крекінг С5, легка нафта.
Товарні марки: НКЦ-5, серія DLP, тип LHA.
Характеристики: Низька вартість, хороша вибірковість BTX; Швидке утворення коксу вимагає частої регенерації, що призводить до дуже короткого терміну служби-за один проход при використанні олефінової сировини.
Активний компонент: Ga (0,5–2 мас.%)
Умови реакції: 520–580 градусів, атмосферний тиск
Механізм: Ga має більш сильну здатність до дегідрування; протікає шляхом прямого дегідрування, утворюючи більше водню.
Процеси: BP-UOP Cyclar; вітчизняні М2-утворюючі
Характеристики: вищий вихід ароматичних речовин порівняно з каталізаторами на основі Zn-; зниження вироблення сухого газу; більш висока вартість; підвищена чутливість до сірки.
Pt/Cl-Al₂O₃ (каталітичний риформінг; багата воднем-атмосфера)
Умови: 480–530 градусів, 0,8–2,0 МПа; працює в -багатій на водень атмосфері.
Вихідна сировина: C6+ нафта; виробляє високо{1}}октановий бензин + BTX; хороша стійкість до коксування, але вимагає поповнення хлором і створює ризик корозії.
Pt/KL цеоліт: без{0}}хлорний риформінг; підходить для ароматизації н-гексану; надзвичайно чутливі до сірки; рідко використовується у великих промислових масштабах.
⚠ Примітка: каталітичний риформінг ≠ легка вуглеводнева ароматизація. Реформінг відбувається в -багатій на водень атмосфері, тоді як системи Zn/Ga-ZSM-5, згадані вище, не є -водневими-процесами ароматизації; дві системи не можна використовувати як взаємозамінні. 4. Інші системи модифікації (Mo, Ag, рідкоземельні композити)
Mo/HZSM-5: Methane aromatization, >700 градусів; підходить тільки для метану, не для LPG/C5.
Ag/ZSM-5: м’яке дегідрування, помірна селективність BTX; обмежене промислове застосування.
Рідкоземельні-+фосфор-модифікований Zn-ZSM-5: промотор/добавка, а не окремий каталізатор; використовується для уповільнення утворення коксу та подовження тривалості-однократного циклу (наприклад, DLP-1 nano-ZSM-5).
Короткий посібник з вибору
LPG, С4/С5 сировина; обмежений бюджет; атмосферний тиск, не-воднева атмосфера → Zn/ZSM-5 (NKC-5, DLP)
Пошук вищого виходу ароматичних речовин і спільного -виробництва водню; доступна відповідна попередня обробка сировини → Ga/ZSM-5 (Cyclar)
C6+ сировина нафти; водневий-блок; цільовим продуктом є високо{2}}октановий бензин → Pt-хлорований оксид алюмінію каталізатор риформінгу
Methane feedstock → Mo/ZSM-5 (high temperature, >700 градусів)
Каталізатор для виробництва бензину шляхом ароматизації легких вуглеводнів
Використовуючи легкі вуглеводні-, такі як сухий газ нафтопереробного заводу, фракції C4 після-етерифікації, прямогонний-лігроїн, конденсат нафтових родовищ або коксовий бензин-як сировину, у цьому процесі використовуються запатентовані каталізатори для отримання компонентів високо-октанового бензину, змішуючи такі етапи, як крекінг, олігомеризація, циклізація та дегідрування. Отриманий оновлений бензин характеризується низьким вмістом олефінів і сірки та високим октановим числом, що робить його чудовим компонентом чистої суміші для виробництва автомобільного бензину, який відповідає стандартам Grade 92 і 95.
Технічні характеристики
У цьому процесі використовується широкий спектр сировини та забезпечується високоякісним -бензином зі схемами виробництва, які можна гнучко коригувати відповідно до змін ринку. Паливний газ багатий воднем, який можна відновити та використати як джерело водню. Промислова установка відрізняється простою технологічною схемою та низькими інвестиційними витратами, а також низькими експлуатаційними витратами та енергоспоживанням.
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; і одноразовий-цикл каталізатора Більше або дорівнює 45 дням.
У разі використання нафти з низьким ароматичним потенціалом (наприклад, рафінату риформінгу, легкої-нафти або вугільної-нафти): октанове число бензину (RON) становить 85–92; вихід сухого газу 2–4 %; каталізатор демонструє сильну адаптивність (відновлення вмісту сірки в продукті до<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.
У порівнянні з аналогічними технологіями:
① Каталізатор демонструє чудову активність і ароматичну селективність.
② Каталізатор має високу стійкість до коксування, що призводить до низького виходу сухого газу.
③ Це піонер у використанні процесу роботи під тиском:
---Усуває потребу в компресорі збагаченого газу, тим самим зменшуючи вартість обладнання та експлуатаційні витрати одиниці.④ Оптимізована технологія регенерації каталізатора
---Співвідношення регенераційного газу до каталізатора (об’ємне співвідношення циркулюючого газу до каталізатора) зменшується на 20–30%; секція регенерації вимагає менших інвестицій та експлуатаційних витрат при досягненні високої ефективності регенерації.
Каталізатор-утворення олефінів
Розроблена в останні роки технологія виробництва олефінів за допомогою каталітичного крекінгу легких вуглеводнів поєднує в собі переваги парового крекінгу та флюїдного каталітичного крекінгу (FCC). Це відкриває новий технологічний шлях, який має велике значення для енергозбереження та скорочення споживання на нафтохімічних підприємствах, а також для задоволення зростаючого попиту на легкі олефіни. Використовуючи таку сировину, як багаті на олефіни-C4–C8 легкі вуглеводні, прямогонну-нафту або-нафту на основі вугілля, технологія використовує власний каталізатор для вибіркового перетворення легких вуглеводневих компонентів на етилен, пропілен і компоненти суміші з високо-октановим числом бензину.
Технічні характеристики
Порівняно з традиційним паровим крекінгом, ця технологія каталітичного крекінгу працює при нижчих температурах, споживає менше енергії, використовує ширший діапазон сировини та забезпечує гнучкий розподіл продукту. Порівняно з технологіями виробництва олефінів на основі FCC-, він забезпечує більшу глибину крекінгу та вищі виходи етилену та пропілену. Крім того, процес простий, а необхідні інвестиції невисокі.
При використанні в якості сировини зрідженого газу С4 (з вмістом бутена більше або рівним 60%) сумарний вихід етилену і пропілену перевищує 40%, а вихід бензину становить приблизно 15-20%.