Catalizator pentru creșterea numărului de octane în unități de izomerizare
Unitate care conține-hidrogen
Trei sisteme de proces principale, parametrii de temperatură și selecția catalizatorului
✅ Catalizator: alumină clorurată pe suport de platină (tip clorură de aluminiu)
Temperatura de reacție: 120 ~ 175 grade (admisie în reactor), creșterea temperaturii patului cu 10-25 grade
Presiune: 2,8–3,8 MPa; viteza spațială orară a lichidului LHSV=1.0–3,0 h⁻¹; hidrogen hidrocarbură raport molar 0,1–0,5
Cerințe de materie primă: deshidratare strictă, desulfurare și denitrificare; apa/sulful va otrăvi permanent locurile de clor acid; este necesară suplimentarea continuă cu clor în timpul funcționării
Aplicabil: nafta ușoară C₅/C₆, RON țintă ridicat (o trecere RON≈82–84, ciclu până la 87–93)
Caracteristici: cea mai mare activitate, cea mai bună rată de conversie echilibrată; foarte coroziv, echipat cu un sistem de curățare alcalină, funcționare și întreținere complexă
✅Catalizator: sită moleculară acidă încărcată cu Pt-(tip zeolit, fără-clor)
Temperatura de reacție: 240-280 grade
Presiune: 2,0–3,2 MPa; LHSV=0.5–2,5 h⁻¹; raportul hidrogen/hidrocarbură 0,1–1,0
Toleranță mai mare la materie primă: sensibilitatea la sulf și apă este mult mai mică decât cea a catalizatorului de clor-aluminiu, nu este nevoie să se suplimenteze clor
Aplicabil: C₅/C₆, poate fi folosit și pentru izomerizarea C₄butanului; dispozitivul este mai simplu, are stabilitate bună și este ușor de regenerat
Dezavantaje: temperatură ridicată, echilibru limitat, rata de conversie cu o singură trecere-este mai mică decât procesul cu clorură de aluminiu cu temperatură joasă-, echipat în general cu fracţionare a produsului + buclă de circulaţie n-alcană neconvertită
✅Catalizator: sistem special de sită moleculară/clorură de aluminiu
Temperatura de reacție: 160-210 grade
Presiune: 1,5–2,0 MPa; raportul hidrogen/hidrocarburi 0,07–0,15
Rata de conversie-o singură trecere este de 50%–55% și trebuie instalat un turn de deizobutan pentru a circula n-butanul nereacționat înapoi în reactor.
Unitate fără -hidrogen
Patru categorii majore de catalizatori de izomerizare-fără hidrogen
Metalul de tranziție-ZSM acid modificat-5 zeoliți (Zn-ZSM-5, Ga-ZSM-5, Ni-ZSM-5)
Suport: ZSM-5 (zeolit MFI); Componente active: Zn, Ga, Ni (metale fără platină)
Condiții de funcționare: 340–460 grade, 0–1,2 MPa; se potrivesc perfect cu cerințele procesului clientului
Caracteristicile reacției: izomerizare, aromatizare și crăpare ușoară simultană; crește cifra octanică a benzinei; produce propan și butan (gaz uscat); randament lichid de 82–90%; regenerarea implică numai N₂ și aer pentru arderea cocsului-(nu este necesară reducerea hidrogenului)
Note echivalente rusești: KT-10, KT-17, KT{-18 (Zn{-Ce-ZSM-Al₂O₃); îmbunătățirea naftei fără hidrogen; Cifra octanică a benzinei ajunge la 85-87 la 400 de grade
Mordenită modificată (MOR) (Ni-MOR, Fe{-MOR; Pt-liber)
Suport: Mordenite (MOR); componente active: Ni/Fe (fără-platină)
Interval de temperatură: 320-420 grade; presiune: 0,3–1,0 MPa
Caracteristici: selectivitate de izomerizare superioară ZSM-5; activitate de aromatizare scăzută; predispus la cocsificare la temperaturi ridicate; conversie moderată n-alcan; regenerare numai prin calcinare cu aer (arderea cocsului); nu este necesar hidrogen
Superacizi solizi (fără-platină): SO₄²⁻/ZrO₂, SO₄²⁻/TiO₂-Al₂O₃
Suport: oxid compozit de zirconiu/titania-alumină; fără încărcare Pt
Temperatura: 300-400 grade; presiune: atmosferică până la 1 MPa
Caracteristici: Rezistență acidă foarte mare; activitate bună de izomerizare; dezavantaje: grupări sulfat predispuse la levigare la temperaturi ridicate; stabilitate slabă a apei; cocsificare rapidă; regenerare numai prin calcinare cu aer; reducerea hidrogenului este strict interzisă
Site moleculare selective cu 10-forma de inel- (Ni{-SAPO{-11, Ni-ZSM-22; fără platină)
Suport: SAPO-11 / ZSM-22; componentă activă: Ni (fără Pt)
Temperatura: 330–430 grade; presiune: 0,4–1,0 MPa
Caracteristici: Izomerizare selectivă de formă-; selectivitate ridicată pentru alcanii multi-ramificati; dezavantaje: conversie relativ scăzută; formare semnificativă de gaz din cauza fisurarii; rata mare de cocsificare; regenerare numai prin calcinare cu aer; nicio etapă de hidrogen implicată.
Domeniul de rafinare a petrolului
Izomerizarea n-butanului în izobutan
Catalizatorii pe bază de platină- (cum ar fi sistemul Pt/Al₂O₃-Cl) sunt utilizați pentru a transforma n-butanul în izobutan, o materie primă cheie pentru producerea de componente de benzină cu-octani mari (de exemplu, metil tert-butil eter, MTBE). În unitățile industriale, materiile prime mixte C4 suferă hidro-izomerizare, permițând capacităților de producție de 1-butenă să atingă o scară de sute de tone pe zi.
Izomerizarea alcanilor C5-C6
Catalizatorii superacizi solizi (cum ar fi RISO-C sau Pt/SO₄²⁻-ZrO₂{-Al₂O₃) sunt folosiți pentru a transforma alcanii cu catenă liniară-în izomeri ramificati. De exemplu, în urma izomerizării naftei ușoare (din reformarea catalitică), ratele de izomerizare C5 și C6 ajung la 70% și, respectiv, 85%, ridicând Cifra octanică de cercetare (RON) al produsului benzină la peste 85 și optimizând semnificativ calitatea combustibilului.
Catalizator de aromatizare
În comparație cu tehnologia de reformare, acest proces nu este limitat de conținutul potențial aromatic al materiei prime; în general, nu necesită pre-fracționare sau rafinare a materiei prime și oferă o gamă largă de aplicabilitate. Materiile prime potrivite pentru producerea de aromate prin acest proces includ benzina de cocsare, benzina de curgere directă, condens pentru zăcămintele petroliere, capete luminoase pentru reformator (nafta cu vârf), rafinat pentru reformator, benzină de piroliză și gaz petrolier lichefiat (GPL) bogat în olefine-.
When using olefin-rich LPG (olefin content >50%) ca materie primă, conținutul aromatic din produsul lichid se apropie de 100%, eliminând necesitatea extracției aromatice; randamentul aromatic cu o singură trecere depășește 48,2%, iar randamentul BTX depășește 42,2%. Catalizatorul oferă un ciclu de operare cu o singură trecere mai mare sau egală cu 20 de zile și o durată de viață totală mai mare sau egală cu 3,0 ani.
Când se utilizează nafta ca materie primă, randamentul aromatic cu o singură trecere{0}}depășește 35,0%, iar randamentul BTX depășește 32,0%; catalizatorul oferă un ciclu de operare cu o singură trecere de 20–30 de zile și o durată de viață totală mai mare sau egală cu 3,0 ani.
Gazul combustibil generat este bogat în hidrogen, care poate fi recuperat și utilizat ca sursă de hidrogen.
Caracteristici tehnice
① Temperatura de reacție de aromatizare relativ scăzută
Tehnologiile avansate de modelare și modificare a catalizatorului permit reacției să se desfășoare la temperaturi relativ scăzute. În aplicațiile de producție aromatică, temperatura de reacție este cu 30 de grade –50 de grade mai mică decât cea a tehnologiilor concurente, reducând semnificativ consumul de energie. Temperaturile de reacție mai scăzute reduc, de asemenea, cerințele de rezistență a echipamentului și au ca rezultat un randament mai scăzut de gaz uscat.
② Tehnologie unică de reacție-de suplimentare a căldurii
Aromatizarea naftei-în special cu materii prime bogate în alcani--este un proces extrem de endotermic. Utilizarea unei tehnologii unice de suplimentare a căldurii-elimină necesitatea cuptoarelor intermediare de încălzire, reducând astfel atât investițiile de capital, cât și consumul unitar de energie.
Catalizator de aromatizare pentru creșterea numărului octan
Aromatizarea implică-dehidrogenare la temperatură ridicată, ciclizare și transfer de hidrogen; se desfășoară în principal în absența hidrogenului adăugat, iar temperaturile de funcționare sunt mult mai mari decât cele pentru izomerizare. ZSM-5 (MFI) este suportul predominant, clasificat în patru tipuri principale pe baza metalului modificator:
Componentă activă: Zn (1–3% în greutate); Pot fi adăugate elemente P sau pământuri rare pentru a ajusta aciditatea și pentru a suprima formarea de cocs.
Condiții de reacție: 500–550 de grade, presiunea atmosferică până la 0,3 MPa, WHSV 0,4–1,2 h⁻¹.
Mecanism: Centrii de Zn facilitează dehidrogenarea, în timp ce situsurile de acid zeolitic catalizează ciclizarea; transferul de hidrogen este calea dominantă, producând cantități mici de H₂.
Materiile prime adecvate: gaz lichefiat C4, C5, C5 cracat, nafta ușoară.
Clase comerciale: NKC-5, seria DLP, tip LHA.
Caracteristici: Cost redus, selectivitate BTX bună; formarea rapidă a cocsului necesită o regenerare frecventă, ceea ce duce la o durată de viață foarte scurtă cu o singură trecere{0}}la utilizarea materiilor prime olefinice.
Componentă activă: Ga (0,5–2% în greutate
Condiții de reacție: 520–580 grade, presiune atmosferică
Mecanism: Ga posedă o capacitate mai puternică de dehidrogenare; procedează printr-o cale de dehidrogenare directă, producând mai mult hidrogen.
Procese: BP-UOP Cyclar; domestic M2-forming
Caracteristici: randament mai mare de aromatice în comparație cu catalizatorii pe bază de Zn{0}; scăderea producției de gaz uscat; cost mai mare; sensibilitate mai mare la sulf.
Pt/Cl-Al₂O₃ (reformare catalitică; atmosferă bogată-hidrogen)
Condiții: 480–530 grade, 0,8–2,0 MPa; operate într-o atmosferă-bogătă în hidrogen.
Materii prime: nafta C6+; produce benzină-hictanică + BTX; rezistență bună la cocsificare, dar necesită completarea cu clor și prezintă riscuri de coroziune.
Zeolit Pt/KL: reformare-fără clor; potrivit pentru aromatizarea n-hexanului; extrem de sensibil la sulf; rar folosit la scară industrială mare.
⚠ Notă: Reformare catalitică ≠ aromatizare uşoară cu hidrocarburi. Reformarea funcționează într-o atmosferă bogată în hidrogen-, în timp ce sistemele Zn/Ga-ZSM-5 menționate mai sus sunt procese de aromatizare ne-hidrogen-; cele două sisteme nu pot fi utilizate în mod interschimbabil. 4. Alte sisteme de modificare (Mo, Ag, compozite cu pământuri rare)
Mo/HZSM-5: Methane aromatization, >700 de grade; potrivit doar pentru metan, nu pentru GPL/C5.
Ag/ZSM-5: Dehidrogenare ușoară, selectivitate BTX moderată; aplicație industrială limitată.
-Pământ rar + fosfor-Zn-ZSM-modificat-5: promotor/aditiv mai degrabă decât un catalizator independent; folosit pentru a întârzia formarea cocsului și a extinde durata unei singure-execuții (de exemplu, DLP-1 nano-ZSM-5).
Ghid de selecție rapidă
GPL, materii prime C4/C5; buget limitat; presiune atmosferică, atmosferă fără-hidrogen → Zn/ZSM-5 (NKC-5, DLP)
Căutând un randament mai mare de aromatice și coproducție de hidrogen; pretratare adecvată a materiei prime disponibile → Ga/ZSM-5 (Cyclar)
C6+ materie primă de naftă; unitate capabilă-hidrogenului; produsul țintă este benzină cu-high octanism → Pt-catalizator de reformare a aluminei clorurate
Methane feedstock → Mo/ZSM-5 (high temperature, >700 de grade)
Catalizator pentru producția de benzină prin aromatizare ușoară a hidrocarburilor
Folosind hidrocarburi ușoare-cum ar fi gaz uscat de rafinărie, fracții C4 post-eterificare, naftă cu curgere directă-, condens de zăcăminte sau benzină de cocs-ca materie primă, acest proces folosește catalizatori proprietari pentru a produce-octanizare înaltă, inclusiv componente de amestecare a benzinei, oligomeri, crăpare, ciclizare și amestecare în etape. dehidrogenare. Benzina îmbunătățită rezultată este caracterizată printr-un conținut scăzut de olefine și sulf și un nivel octanic ridicat, ceea ce o face o componentă excelentă de amestecare curată pentru producerea de benzină pentru automobile care îndeplinește standardele de gradul 92 și 95.
Caracteristici tehnice
Procesul utilizează o gamă largă de materii prime și produce benzină de{0}}înaltă calitate, cu scheme de produse care pot fi ajustate în mod flexibil în funcție de schimbările pieței. Gazul combustibil este bogat în hidrogen, care poate fi recuperat și utilizat ca sursă de hidrogen. Unitatea industrială are o schemă simplă de flux și costuri de investiții reduse, precum și cheltuieli de exploatare și consum de energie reduse.
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; și catalizator unic-ciclu de rulare Mai mare sau egal cu 45 de zile.
Când se utilizează nafta cu potențial aromatic scăzut (cum ar fi rafinat reformat, nafta ușor-terminală sau nafta-pe bază de cărbune): indicele octanic al benzinei (RON) este 85–92; randamentul de gaz uscat este de 2–4%; catalizatorul demonstrează o adaptabilitate puternică (reducerea sulfului produs la<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.
Comparativ cu tehnologii similare:
① Catalizatorul prezintă activitate excelentă și selectivitate pentru aromatice.
② Catalizatorul are o rezistență puternică la cocsificare, rezultând randamente scăzute de gaz uscat.
③ Este pionierat în utilizarea unui proces de operare sub presiune:
---Elimină necesitatea unui compresor cu gaz bogat, reducând astfel costurile echipamentelor și cheltuielile de operare unitară.④ Tehnologie optimizată de regenerare a catalizatorului
---Raportul gaz de regenerare la catalizator (raportul de volum al gazului circulant la catalizator) este redus cu 20–30%; secțiunea de regenerare necesită investiții și costuri de exploatare mai mici, obținând în același timp o eficiență ridicată de regenerare.
Catalizator de producere-de olefine
Dezvoltată în ultimii ani, tehnologia de producere a olefinelor prin cracarea catalitică a hidrocarburilor ușoare combină avantajele cracării cu abur și cracarea catalitică fluidă (FCC). Deschide o nouă rută de proces care este foarte semnificativă pentru conservarea energiei și reducerea consumului în uzinele petrochimice, precum și pentru satisfacerea cererii tot mai mari de olefine ușoare. Folosind materii prime, cum ar fi hidrocarburi ușoare C4-C8 bogate în olefine-, nafta cu curgere directă{-sau nafta pe bază de-cărbune, tehnologia folosește un catalizator brevetat pentru a converti selectiv componentele de hidrocarburi ușoare în etilenă, propilenă și componente cu amestec de benzină cu-high octan.
Caracteristici tehnice
În comparație cu cracarea cu abur tradițională, această tehnologie de cracare catalitică funcționează la temperaturi mai scăzute, consumă mai puțină energie, utilizează o gamă mai largă de materii prime și permite distribuția flexibilă a produselor. În comparație cu tehnologiile de producție de olefine bazate pe FCC-, aceasta atinge o adâncime mai mare de fisurare și randamente mai mari de etilenă și propilenă. În plus, fluxul procesului este simplu, iar investiția necesară este redusă.
Când se utilizează gaz lichefiat C4 (cu un conținut de butenă mai mare sau egal cu 60%) ca materie primă, randamentul combinat de etilenă și propilenă depășește 40%, în timp ce randamentul de benzină este de aproximativ 15-20%.