Katalizinis reformavimas yra pažangi technologija, turinti šimtmetį

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Naudingos aliejaus savybės žmonijai žinomos nuo neatmenamų laikų. Jis naudojamas kurui ir žaliavoms sintetinio pluošto ir plastiko gamybai gauti. Tuo pačiu metu žmonija visada siekė maksimaliai padidinti iškastinio kuro perdirbimo naudą. Vienas iš šių metodų buvo katalizinis riformingas – procesas, kurio metu gaunami aukštos kokybės benzinai ir aromatiniai angliavandeniliai.

Šis naftos perdirbimo būdas buvo išrastas dar 1911 m., o nuo 1939 m. ši technologija buvo naudojama pramoniniu mastu. Nuo tada iškastinio kuro distiliavimo būdas buvo nuolat tobulinamas. Šiandien jis yra vienas sudėtingiausių ir efektyviausių būdų gaminti didelio oktaninio skaičiaus benziną.

Degalų distiliavimas

Katalizinis riformingas yra šešių narių naftenų dehidrinimo (vandenilio molekulės pašalinimo iš organinių junginių) procesas, dalyvaujant nikeliui ir kai kuriemskiti platinos grupės metalai aukštoje temperatūroje, dėl ko susidaro aromatiniai junginiai. Kitaip tariant, tai yra procesas, leidžiantis gauti didelio oktaninio skaičiaus produktą – reformatą – iš žemos kokybės žaliavų – tiesioginio distiliavimo benzino.

Pagrindinė priežastis, kodėl reformos tapo tokios plačiai paplitusios, yra rūpestis aplinka. Prieš tai didelio oktaninio skaičiaus benzinui gaminti buvo naudojamos švino turinčios antidetonacinės medžiagos. Reformuojant beveik nėra išmetamų teršalų.

Gauti produktai

Naudojant šią technologiją, galima išgauti vertingiausias naftos chemijos žaliavas – benzeną, tolueną, aromatinius angliavandenilius. Šiandien katalizinis riformingas yra procesas, kurio metu visame pasaulyje per metus pagaminama iki 480 mln. tonų naftos chemijos produktų.

Pagrindinis galutinis gamybos ciklo produktas yra performatuotas – benzinas, kurio oktaninis skaičius yra 93–102.

Tuo pačiu metu susidaro parafininiai šalutiniai produktai, taip pat 90 % vandenilio dujų, kurios yra gryniausios, nei gaunamos kitais metodais.

Kitas produktas, lydimas katalizinio riformingo, yra koksas. Jis nusėda ant katalizatorių paviršiaus, žymiai sumažina jų aktyvumą. Jie bando sumažinti jo skaičių.

Katalizinio riformingo technologija

Tiesiai varomas benzinas, mažo oktaninio skaičiaus degalai, veikia kaip katalizinio riformingo žaliava. Visas procesas vyksta 3-4 reaktoriuose, kurie turi fiksuotą katalizatoriaus sluoksnį. Reaktoriai yra tarpusavyje sujungti vamzdžiais su sudėtinga kelių kamerų sistema ir pereinamojo produkto šildymu.

Katalizinio riformingo katalizatoriai yra nešiklis – aliuminio oksidas (A1203), įsiterpęs su platinos kristalais. 480–520 °C temperatūros ir 1,2–4 MPa slėgio reaktoriuose žaliava paverčiama didelio oktaninio skaičiaus izoparafinu ir aromatiniais junginiais.

Labai dažnai, siekiant padidinti proceso stabilumą, į technologiją įtraukiami brangesni metalai (renis, germanis, iridis), taip pat halogenai – chloras ir fluoras.

Katalizinio riformingo tipai

Iki šiol buvo išrasta daug metodų, kaip gaminti didelio oktaninio skaičiaus benziną ir aromatinius angliavandenilius taikant katalizinio riformingo reakcijas. Kiekviena užsienio įmonė savo gamybos metodą laiko paslaptyje. Tačiau jie visi pagrįsti trimis pagrindiniais metodais:

1. Naftos reformavimas vienu metu vykdomas trijuose ar keturiuose reaktoriuose nuolat. Jo esmė slypi tame, kad proceso katalizatorius pirmiausia visiškai išnaudoja savo potencialą, o po to reaktoriai sustabdomi, kol greitintuvas atkuria savo savybes.
2. Nuolatinė reakcija 2–3 įrenginiuose – reagentas periodiškai atkuriamas kiekvienoje sistemoje jį gaminant. Tuo pačiu metu procesas nesustoja, o regeneracinis reaktorius pakeičiamas „plūduriuojančiu“, papildomu.

Geriausiasproduktyvumą galima pasiekti nuolat reaguojant naudojant regeneravimo įrenginius ir reaktorius. Katalizatorius, blogėjant jo savybėms, dedamas į regeneravimo kamerą, o vietoj jo atsiranda „neseniai sumažintas reagentas“, vyksta aliuminio-platinos junginių cirkuliacija.

Pagrindinė problema

Pagrindinė problema, susijusi su reformavimu, yra didelio kiekio kokso susidarymas, dėl kurio sumažėja aliuminio oksido ir platinos medžiagų katalizinis gebėjimas. Šios problemos sprendimas yra sudeginti kokso nuosėdas ant reaguojančių elementų paviršiaus naudojant deguonies inertišką mišinį 300-500 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Šis procesas mokslo bendruomenėje vadinamas regeneracija.

Katalizinio elemento visiškai atkurti neįmanoma. Naudojamas jis negrįžtamai sensta, po to siunčiamas į specialias gamyklas, kur iš jo išgaunama platina ir kiti brangūs metalai.

Kataliziniai reformatoriai

Šis natūralaus kuro apdorojimo būdas taikomas įvairių tipų įrenginiuose. Keletas iš jų:

• Pasirinkimo formavimas. Čia riformeris sujungia katalizinį dehidrinimo procesą su selektyviu hidrokrekingu.
• Platformavimas. Jame yra 3 reaktoriai, o katalizatorių veikimo laikas yra nuo 6 iki 12 mėnesių.
• Ultraformavimas. Vienas iš pirmųjų įrenginių su „plaukiojančiu“reaktoriumi, kuris atlieka reagento mažinimo procesą.
• Isoplus. Dėlnorint gauti produktą, sujungiami riformingo ir terminio krekingo procesai.

Šiaurės Amerikoje plačiausiai paplitęs naftos reformavimas – čia kasmet apdorojama iki 180 mln. tonų natūralaus kuro. Antroje vietoje yra Europos šalys – joms tenka apie 93 mln. Rusija baigia trejetuką ir kasmet pagamina apie 50 mln. tonų naftos.