Установка каталитического риформинга прямогонных бензиновых фракций

Применение биметаллических  катализаторов позволило снизить  давление в реакторе риформинга (с 3,5 до 2,0-1,5 МПа) и увеличить выход бензина с октановым числом по исследовательскому методу до 95 пунктов примерно на 6 %. Полиметаллические кластерные катализаторы обладают стабильностью биметаллических, но характеризуются повышенной активностью, лучшей селективностью и обеспечивают более высокий выход риформата. Срок их службы составляет 6-7 лет. Успешная эксплуатация полиметаллических катализаторов возможна лишь при выполнении определенных условий:

• содержание серы в сырье риформинга не должно превышать 1÷10-4% мас., что требует глубокого гидрооблагораживания сырья в блоке предварительной гидроочистки;
• содержание влаги в циркулирующем газе не должно превышать 2-3÷10-3% мольных;
• пуск установки на свежем и регенерированном катализаторе требует использования в качестве инертного газа чистого азота (полученного, например, ректификацией жидкого воздуха);
• для восстановления катализатора предпочтительно использование электролитического водорода.

Для усиления кислотной функции  носителя (Al₂O₃) используют хлор (в большинстве случаев) или фтор. Их содержание составляет 0,4-2,0% мас.

В настоящёе время в  РФ вырабатываются три типа катализаторов  риформинга: монометаллические (АП–56 и АП–64), биметаллические (КР–101 и КР–102) и полиметаллические (КР–104, КР–106, КР–108 и платиноэрионитовый СГ–ЗП).

7. Влияние факторов на процесс.

В процессе каталитического  риформинга важную роль играют температура, давление и объемная скорость подачи сырья. Влияние этих параметров принципиально то же, что и при каталитическом крекинге, но особое значение имеет выбор рабочего давления, так как оно в значительной мере определяет технологию и результаты процесса. Целесообразно повышать температуру от первого реактора к последнему: в результате снижается роль реакции гидрокрекинга в первых реакторах. Кроме того, общая глубина ароматизации зависит от правильного распределения катализатора между реакторами. Соотношение это обычно составляет 1 : 2-3 : 4-6; чем больше парафиновых углеводородов в сырье, тем больше катализатора приходится размещать в последнем реакторе.

Повышение давления препятствует быстрому отравлению катализатора; частично это происходит вследствие того, что  закоксовывание катализатора и чувствительность к отравлению вредными примесями с повышением давления значительно уменьшаются. В результате уменьшается выход водорода, жидких продуктов процесса и содержание в них ароматических углеводородов; одновременно увеличивается выход газов. При снижении давления резко увеличивается скорость закоксовывания катализатора, а следовательно, сокращается paбочий цикл установки, поэтому для промышленной реализации процесса при пониженном давлении с межрегенерационным периодом 6-9 месяцев нужны усовершенствованные платиновые катализаторы риформинга – би- или полиметаллические. Применение биметаллических катализаторов, в первую очередь платинорениевых, медленнее закоксовывающихся и хорошо регенерирующихся, позволило проводить процесс под давлением 1,5-2 МПа с периодической регенерацией. Таким образом, снижение давления позволяет при меньших температурах получать более высокие выходы катализата и водорода, а также увеличить содержание водорода в циркулирующем газе. Проведение риформинга на полиметаллическом катализаторе при 1,5 МПа по сравнению с катализатором АП-64 при 3,5 МПа позволило снизить температуру риформинга на 20 °С, повысить выход катализата на 9 и водорода на 1% (масс.) и одновременно увеличить концентрацию водорода в циркулирующем в системе газе почти на 11% (об.).

С повышением температуры  в процессе каталитического риформинга при прочих равных условиях уменьшаются выход стабильного катализата и содержание водорода в циркулирующем водородсодержащем газе, повышаются содержание ароматических углеводородов в катализате и его октановое число, а также отложение кокса на катализаторе. Кроме того, возрастает выход более легких углеводородов – пропана, бутана и изо-бутана (очевидно, вследствие усиления реакций гидрокрекинга углеводородов, как содержащихся в сырье, так и вновь образующихся в процессе риформинга).

Однако с повышением температуры  увеличивается и закоксовывание катализатора. Таким образом, температуру каталитического риформинга следует подбирать в сочетании с другими параметрами процесса; следует также обращать внимание на качество сырья и катализатора.

С повышением объемной скорости подачи сырья увеличиваются выход  стабильного продукта и содержание водорода в циркулирующем газе, снижается  выход водорода, легких углеводородов  и, что особенно важно, ароматических  углеводородов. Таким образом, ресурсы  ароматических углеводородов при  каталитическом риформинге снижаются, а выход бензина, хотя и увеличивается, но октановое число его становится меньше; давление насыщенных паров бензина и содержание в нем ароматических углеводородов и фракций, выкипающих до 100 °С, также уменьшаются.

Соотношение циркулирующего водородсодержащего газа и сырья  можно регулировать в широких  пределах. Нижний предел определяется минимально допустимым количеством  газа, подаваемого для поддержания  заданного парциального давления водорода; верхний – мощностью газокомпрессорного оборудования. Увеличение соотношения  водородсодержащий газ : сырье проявляется в двух противоположных направлениях. С одной стороны, повышение парциального давления водорода подавляет реакции дегидрирования, но с другой стороны, увеличение количества газа, циркулирующего через реактор, уменьшает падение в них температуры; в результате средняя температура катализатора и скорость протекания реакций увеличиваются.

Жесткость процесса обычно оценивают  значением октанового числа продукта: чем оно выше, тем жестче режим.

Из рассмотренных факторов наибольшее влияние на результаты риформинга оказывают давление и температура. В процессе работы даже при выдерживании заданного режима и переработке сырья постоянного состава активность катализатора постепенно снижается. Поэтому для получения продуктов нужного качества в намеченных количествах приходится по мере снижения активности катализатора вначале повышать температуру в реакторах, а затем проводить регенерацию катализатора.

8. Мощность установки.

Мощность  установки – 1 млн. т в год по сырью.

9. Материальный баланс.

В вышеприведённой таблице  представлены для сравнения данные по материальному балансу и качествам продуктов установок каталитического риформинга с периодической и непрерывной регенерацией катализатора.

Как видно, на установках со стационарным слоем катализатора при  снижении давления с 3,0 до 1,5 МПа выход  катализата с октановым числом 95 увеличился с 74,4 до 84,9 %, а выход водорода - с 1,0 до 1,9 %. На установке же каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора при давлении 0,8 МПа выход катализата с октановым числом 100 достигает 83,5, а выход водорода - 2,8%.

10. Расходные показатели процесса.

Расходные показатели (на 1 т сырья):

Пар водяной, Гкал 0,15-0,19 
Электроэнергия, кВт·ч  20-30 
Вода оборотная, м3  3-10 
Катализатор, кг  0,01-0,03