Katalizator zwiększający liczbę oktanową w jednostkach izomeryzacji
Jednostka zawierająca wodór-
Trzy główne systemy procesowe, parametry temperaturowe i dobór katalizatora
✅ Katalizator: chlorowany tlenek glinu na nośniku platyny (typ chlorku glinu)
Temperatura reakcji: 120 ~ 175 stopni (wlot reaktora), wzrost temperatury złoża o 10-25 stopni
Ciśnienie: 2,8–3,8 MPa; godzinowa prędkość przestrzenna cieczy LHSV=1.0–3,0 h⁻¹; stosunek molowy wodoru i węglowodoru 0,1–0,5
Wymagania dotyczące surowców: ścisłe odwodnienie, odsiarczanie i denitryfikacja; woda/siarka trwale zatruwa miejsca z kwaśnym chlorem; Podczas pracy wymagane jest ciągłe uzupełnianie chloru
Dotyczy: lekkiej benzyny C₅/C₆, docelowy wysoki RON (jedno przejście RON≈82–84, cykl do 87–93)
Cechy: Najwyższa aktywność, najlepiej zrównoważony współczynnik konwersji; wysoce korozyjny, wyposażony w alkaliczny system czyszczenia, złożoną obsługę i konserwację
✅Katalizator: kwaśne sito molekularne-obciążone Pt (typu zeolitu,-bez chloru)
Temperatura reakcji: 240-280 stopni
Ciśnienie: 2,0–3,2 MPa; LHSV=0.5–2,5 godz.⁻¹; stosunek wodoru do węglowodoru 0,1–1,0
Wyższa tolerancja surowca: wrażliwość na siarkę i wodę jest znacznie niższa niż w przypadku katalizatora chlorowego-aluminiowego, nie ma potrzeby uzupełniania chloru
Dotyczy: C₅/C₆, może być również stosowany do izomeryzacji C₄butanu; urządzenie jest prostsze, ma dobrą stabilność i jest łatwe w regeneracji
Wady: wysoka temperatura, ograniczona równowaga, jednoprzebiegowy współczynnik konwersji jest niższy niż w przypadku nisko-temperaturowej metody z chlorkiem glinu, zazwyczaj wyposażonej w frakcjonowanie produktu + pętlę cyrkulacyjną nieprzereagowanego n-alkanu
✅Katalizator: Specjalny układ sit molekularnych/chlorku glinu
Temperatura reakcji: 160–210 stopni
Ciśnienie: 1,5–2,0 MPa; stosunek wodoru do węglowodoru 0,07–0,15
Współczynnik konwersji-w jednym przejściu wynosi 50–55% i należy zainstalować wieżę deizobutanu, aby zapewnić cyrkulację nieprzereagowanego n-butanu z powrotem do reaktora.
Jednostka wolna od wodoru-
Cztery główne kategorie-wolnych od wodoru katalizatorów izomeryzacji
Metale przejściowe-modyfikowane kwaśne zeolity ZSM-5 (Zn-ZSM-5, Ga-ZSM-5, Ni-ZSM-5)
Wsparcie: ZSM-5 (zeolit MFI); Składniki aktywne: Zn, Ga, Ni (metale nieplatynowe)
Warunki pracy: 340–460 stopni, 0–1,2 MPa; idealnie dopasowane do wymagań procesowych Klienta
Charakterystyka reakcji: Jednoczesna izomeryzacja, aromatyzacja i łagodne krakowanie; zwiększa liczbę oktanową benzyny; produkuje propan i butan (suchy gaz); wydajność cieczy 82–90%; regeneracja obejmuje wyłącznie N₂ i powietrze do spalenia koksu-(nie jest wymagana redukcja wodorem)
Równoważne gatunki rosyjskie: KT-10, KT-17, KT-18 (Zn-Ce-ZSM-Al₂O₃); uszlachetnianie benzyny bezwodorowej; liczba oktanowa benzyny osiąga 85–87 w temperaturze 400 stopni
Zmodyfikowany mordenit (MOR) (Ni-MOR, Fe-MOR; Pt-wolny)
Wsparcie: Mordenit (MOR); składniki aktywne: Ni/Fe (-bez platyny)
Zakres temperatur: 320–420 stopni; ciśnienie: 0,3–1,0 MPa
Charakterystyka: Selektywność izomeryzacji lepsza niż ZSM-5; niska aktywność aromatyzująca; skłonny do koksowania w wysokich temperaturach; umiarkowana konwersja n-alkanów; regeneracja wyłącznie poprzez kalcynację powietrzną (wypalanie koksu); nie wymaga wodoru
Stałe superkwasy (-bez platyny): SO₄²⁻/ZrO₂, SO₄²⁻/TiO₂-Al₂O₃
Podpora: tlenek tlenku cyrkonu/tytanu-; brak ładowania Pt
Temperatura: 300–400 stopni; ciśnienie: atmosferyczne do 1 MPa
Charakterystyka: Bardzo wysoka moc kwasu; dobra aktywność izomeryzacji; wady: grupy siarczanowe podatne na wymywanie w wysokich temperaturach; słaba stabilność wody; szybkie koksowanie; regeneracja wyłącznie poprzez kalcynację powietrzną; redukcja wodoru surowo zabroniona
10-kształt pierścienia-selektywne sita molekularne (Ni-SAPO-11, Ni-ZSM-22; nie zawierają platyny)
Wsparcie: SAPO-11 / ZSM-22; składnik aktywny: Ni (bez Pt)
Temperatura: 330–430 stopni; ciśnienie: 0,4–1,0 MPa
Charakterystyka: selektywna izomeryzacja-kształtu; wysoka selektywność w przypadku wielo-rozgałęzionych alkanów; wady: stosunkowo niska konwersja; znaczne tworzenie się gazu w wyniku pękania; wysoki stopień koksowania; regeneracja wyłącznie poprzez kalcynację powietrzną; nie wymaga etapu wodorowego.
Pole rafinacji ropy naftowej
Izomeryzacja n-butanu do izobutanu
Katalizatory na bazie platyny- (takie jak układ Pt/Al₂O₃-Cl) służą do przekształcania n-butanu w izobutan, kluczowy surowiec do produkcji wysoko-oktanowych komponentów benzyny (np. eteru metylowo-tert-butylowego, MTBE). W jednostkach przemysłowych mieszane surowce C4 poddawane są hydro-izomeryzacji, dzięki czemu zdolności produkcyjne 1-butenu sięgają setek ton dziennie.
Izomeryzacja alkanów C5–C6
Stałe katalizatory superkwasowe (takie jak RISO-C lub Pt/SO₄²⁻-ZrO₂-Al₂O₃) stosuje się do przekształcania alkanów o prostym-łańcuchu w rozgałęzione izomery. Na przykład po izomeryzacji lekkiej benzyny ciężkiej (z reformingu katalitycznego) współczynniki izomeryzacji C5 i C6 osiągają odpowiednio 70% i 85%, podnosząc liczbę oktanową badawczą benzyny produktowej (RON) do ponad 85 i znacząco optymalizując jakość paliwa.
Katalizator aromatyzujący
W porównaniu z technologią reformingu proces ten nie jest ograniczony potencjalną zawartością aromatów w surowcu; generalnie nie wymaga wstępnego-frakcjonowania ani rafinacji surowca i oferuje szeroki zakres zastosowań. Surowce odpowiednie do produkcji aromatów w tym procesie obejmują benzynę koksowniczą,-prostą benzynę, kondensat z pól naftowych, lekkie frakcje z reformingu (topowa benzyna ciężka), rafinat z reformingu, benzynę pirolityczną i bogaty w olefiny-gaz płynny (LPG).
When using olefin-rich LPG (olefin content >50%) jako surowca, zawartość aromatów w płynnym produkcie zbliża się do 100%, eliminując potrzebę ekstrakcji aromatów; wydajność-aromatycznego pojedynczego przejścia przekracza 48,2%, a wydajność BTX przekracza 42,2%. Katalizator oferuje cykl operacyjny-w jednym przejściu wynoszący co najmniej 20 dni i całkowity okres użytkowania wynoszący co najmniej 3,0 lata.
W przypadku stosowania benzyny ciężkiej jako surowca wydajność-aromatu w jednym przejściu przekracza 35,0%, a wydajność BTX przekracza 32,0%; katalizator zapewnia cykl operacyjny-w jednym przejściu trwający 20–30 dni i całkowity okres użytkowania wynoszący co najmniej 3,0 lata.
Wytwarzany gaz paliwowy jest bogaty w wodór, który można odzyskać i wykorzystać jako źródło wodoru.
Cechy techniczne
① Stosunkowo niska temperatura reakcji aromatyzacji
Zaawansowane technologie kształtowania i modyfikacji katalizatora umożliwiają przebieg reakcji w stosunkowo niskich temperaturach. W zastosowaniach związanych z produkcją aromatów temperatura reakcji jest o 30–50 stopni niższa niż w przypadku konkurencyjnych technologii, co znacznie zmniejsza zużycie energii. Niższe temperatury reakcji zmniejszają również wymagania dotyczące wytrzymałości sprzętu i powodują niższą wydajność suchego gazu.
② Unikalna technologia-suplementacji ciepła reakcji
Aromatyzacja benzyny ciężkiej,-szczególnie w przypadku surowców-bogatych w alkany-jest procesem wysoce endotermicznym. Zastosowanie unikalnej technologii-uzupełniania ciepła eliminuje potrzebę stosowania pośrednich pieców do ogrzewania, zmniejszając w ten sposób zarówno inwestycje kapitałowe, jak i jednostkowe zużycie energii.
Katalizator aromatyzujący do zwiększania liczby oktanowej
Aromatyzacja obejmuje-odwodornienie w wysokiej temperaturze, cyklizację i przeniesienie wodoru; prowadzi się ją przeważnie bez dodatku wodoru, a temperatury robocze są znacznie wyższe niż w przypadku izomeryzacji. Dominującym podłożem jest ZSM-5 (MFI), podzielony na cztery główne typy w zależności od metalu modyfikującego:
Składnik aktywny: Zn (1–3% wag.); Można dodać pierwiastki P lub pierwiastki ziem rzadkich w celu regulacji kwasowości i powstrzymania tworzenia się koksu.
Warunki reakcji: 500–550 stopni, ciśnienie atmosferyczne do 0,3 MPa, WHSV 0,4–1,2 h⁻¹.
Mechanizm: Centra Zn ułatwiają odwodornienie, podczas gdy miejsca kwasowe zeolitu katalizują cyklizację; Dominującym szlakiem jest transfer wodoru, w wyniku którego powstają niewielkie ilości H₂.
Odpowiednie surowce: gaz skroplony C4, C5, krakowana C5, lekka benzyna ciężka.
Gatunki handlowe: NKC-5, seria DLP, typ LHA.
Charakterystyka: Niski koszt, dobra selektywność BTX; szybkie tworzenie się koksu wymaga częstej regeneracji, co skutkuje bardzo krótkim-czasem życia w jednym przejściu w przypadku stosowania surowców olefinowych.
Składnik aktywny: Ga (0,5–2% wag.)
Warunki reakcji: 520–580 stopni, ciśnienie atmosferyczne
Mechanizm: Ga ma większą zdolność odwodornienia; przebiega drogą bezpośredniego odwodornienia, w wyniku czego powstaje więcej wodoru.
Procesy: BP-UOP Cykliczne; domowe formowanie M2
Charakterystyka: Wyższa wydajność aromatów w porównaniu z katalizatorami na bazie Zn-; niższa produkcja suchego gazu; wyższy koszt; większa wrażliwość na siarkę.
Pt/Cl-Al₂O₃ (reforming katalityczny; atmosfera bogata w wodór-)
Warunki: 480–530 stopni, 0,8–2,0 MPa; eksploatowane w atmosferze-bogatej w wodór.
Surowiec: C6+ benzyna ciężka; produkuje benzynę wysoko-oktanową + BTX; dobra odporność na koksowanie, ale wymaga uzupełniania chloru i stwarza ryzyko korozji.
Zeolit Pt/KL:-wolny reforming chloru; nadaje się do aromatyzacji n-heksanu; wyjątkowo wrażliwy na siarkę; rzadko stosowany na dużą skalę przemysłową.
⚠ Uwaga: Reforming katalityczny ≠ lekka aromatyzacja węglowodorów. Reformowanie odbywa się w atmosferze-bogatej w wodór, podczas gdy wspomniane powyżej systemy Zn/Ga-ZSM-5 nie są procesami aromatyzacji niezawierającymi-wodoru-; tych dwóch systemów nie można używać zamiennie. 4. Inne systemy modyfikacji (Mo, Ag, kompozyty ziem rzadkich)
Mo/HZSM-5: Methane aromatization, >700 stopni; nadaje się tylko do metanu, nie do LPG/C5.
Ag/ZSM-5: Łagodne odwodornienie, umiarkowana selektywność BTX; ograniczone zastosowanie przemysłowe.
-Ziemia rzadka + fosfor-modyfikowany Zn-ZSM-5: raczej promotor/dodatek niż samodzielny katalizator; stosowany do opóźniania tworzenia koksu i wydłużania-czasu pojedynczego cyklu (np. DLP-1 nano-ZSM-5).
Szybki przewodnik wyboru
surowce LPG, C4/C5; ograniczony budżet; ciśnienie atmosferyczne, atmosfera bez-wodoru → Zn/ZSM-5 (NKC-5, DLP)
Dążenie do wyższej wydajności aromatów i współprodukcji-wodoru; dostępna odpowiednia obróbka wstępna surowca → Ga/ZSM-5 (Cyclar)
surowiec C6+ nafta; jednostka obsługująca wodór-; docelowym produktem jest benzyna wysoko-oktanowa → Pt-katalizator reformingu z chlorowanym tlenkiem glinu
Methane feedstock → Mo/ZSM-5 (high temperature, >700 stopni)
Katalizator do produkcji benzyny poprzez lekką aromatyzację węglowodorów
Wykorzystując jako surowce lekkie węglowodory-takie jak suchy gaz rafineryjny, frakcje C4 po-poeteryfikacji, prostą-naftę surową, kondensat z pól naftowych lub benzynę koksowniczą-. W procesie tym wykorzystuje się opatentowane katalizatory do produkcji wysoko-oktanowych składników mieszanki benzyny na etapach obejmujących kraking, oligomeryzację, cyklizację i odwodornienie. Powstała udoskonalona benzyna charakteryzuje się niską zawartością olefin i siarki oraz wysoką liczbą oktanową, co czyni ją doskonałym, czystym komponentem do produkcji benzyny samochodowej spełniającej normy klasy 92 i 95.
Cechy techniczne
W procesie tym wykorzystuje się szeroką gamę surowców, w wyniku czego uzyskuje się benzynę-wysokiej jakości, a schematy produktów można elastycznie dostosowywać w zależności od zmian rynkowych. Gaz paliwowy jest bogaty w wodór, który można odzyskać i wykorzystać jako źródło wodoru. Jednostka przemysłowa charakteryzuje się prostym schematem przepływu i niskimi kosztami inwestycyjnymi, a także niskimi kosztami eksploatacji i zużyciem energii.
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; i pojedynczy cykl-katalizatora. Co najmniej 45 dni.
W przypadku stosowania benzyny ciężkiej o niskim potencjale aromatycznym (takiej jak rafinat z reformingu, lekka-benzyna ciężka lub benzyna-na bazie węgla): liczba oktanowa benzyny (RON) wynosi 85–92; wydajność suchego gazu wynosi 2–4%; katalizator wykazuje silne zdolności adaptacyjne (redukujące siarkę produktu do<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.
W porównaniu do podobnych technologii:
① Katalizator wykazuje doskonałą aktywność i selektywność aromatów.
② Katalizator posiada dużą odporność na koksowanie, co skutkuje niską wydajnością suchego gazu.
③ Jest pionierem w zastosowaniu procesu działania pod ciśnieniem:
---Eliminuje potrzebę stosowania sprężarki bogatej w gaz, zmniejszając w ten sposób koszty sprzętu i jednostkowe wydatki operacyjne.④ Zoptymalizowana technologia regeneracji katalizatora
---Stosunek gazu regeneracyjnego do katalizatora (stosunek objętości gazu krążącego do katalizatora) jest zmniejszony o 20–30%; sekcja regeneracji wymaga niższych kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych przy jednoczesnym osiągnięciu wysokiej efektywności regeneracji.
Katalizator do produkcji olefin-
Opracowana w ostatnich latach technologia wytwarzania olefin poprzez kraking katalityczny lekkich węglowodorów łączy w sobie zalety zarówno krakingu parowego, jak i płynnego krakingu katalitycznego (FCC). Otwiera nową ścieżkę procesu, która ma ogromne znaczenie dla oszczędzania i zmniejszania zużycia energii w zakładach petrochemicznych, a także dla zaspokojenia rosnącego zapotrzebowania na lekkie olefiny. Wykorzystując surowce, takie jak bogate w olefiny-lekkie węglowodory C4–C8, prosta-benzyna ciężka lub benzyna-na bazie węgla, w technologii wykorzystuje się zastrzeżony katalizator do selektywnego przekształcania lekkich składników węglowodorowych w etylen, propylen i składniki mieszanki-wysokooktanowej benzyny.
Cechy techniczne
W porównaniu z tradycyjnym krakingiem parowym, ta technologia krakingu katalitycznego działa w niższych temperaturach, zużywa mniej energii, wykorzystuje szerszą gamę surowców i pozwala na elastyczną dystrybucję produktu. W porównaniu z technologiami produkcji olefin-opartymi na FCC, pozwala ona uzyskać większą głębokość pękania i wyższą wydajność etylenu i propylenu. Ponadto przebieg procesu jest prosty, a wymagane inwestycje niewielkie.
W przypadku stosowania jako surowca gazu skroplonego C4 (o zawartości butenu większej lub równej 60%) łączna wydajność etylenu i propylenu przekracza 40%, podczas gdy wydajność benzyny wynosi około 15–20%.