Хімія і методи переробки нафти, енциклопедія Навколосвіт
ХІМІЯ І МЕТОДИ ПЕРЕРОБКИ НАФТИ
Риформинг - це процес перетворення лінійних і нециклічних вуглеводнів в бензолоподобние ароматичні молекули. Ароматичні вуглеводні мають більш високе октанове число, ніж молекули інших вуглеводнів, і тому вони краще для виробництва сучасного високооктанового бензину.
При термічному риформінгу, як і при каталітичному крекінгу, основна мета полягає в перетворенні низькооктанових бензинових компонентів в більш високооктанові. Процес зазвичай застосовується до парафіновим фракціям прямий перегонки, киплячим в межах 95-205 ° С. Більш легкі фракції рідко підходять для таких перетворень.
Існують два основних види риформінгу - термічний і каталітичний. У першому відповідні фракції первинної перегонки нафти перетворюються в високооктановий бензин тільки під впливом високої температури; у другому перетворення вихідного продукту відбувається при одночасній дії як високої температури, так і каталізаторів. Більш старий і менш ефективний термічний риформінг використовується подекуди досі, але в розвинених країнах майже всі установки термічного риформінгу замінені на установки каталітичного риформінгу.
Якщо бензин є кращим продуктом, то майже весь риформинг здійснюється на платинових каталізаторах, нанесених на алюмінійоксідний або алюмосилікатний носій.
Реакції, в результаті яких при каталітичному риформінгу підвищується октанове число, включають:
1) дегидрирование нафтенов і їх перетворення у відповідні ароматичні сполуки;
2) перетворення лінійних парафінових вуглеводнів в їх розгалужені ізомери;
3) гідрокрекінг важких парафінових вуглеводнів в легені високооктанові фракції;
4) утворення ароматичних вуглеводнів з важких парафінових шляхом відщеплення водню.
Більшість багатих воднем газів, що виділяються в цих установках, використовуються при гідрокрекінгу і т.п.
ІНШІ ПРОЦЕСИ ВИРОБНИЦТВА БЕНЗИНУ
Крім крекінгу і риформінгу існує кілька інших важливих процесів виробництва бензину. Першим з них, який став економічно вигідним в промислових масштабах, був процес полімеризації, який дозволив отримати рідкі бензинові фракції з олефінів, присутніх в крекінг-газах.
Полімеризація.
Полімеризація пропілену - олефина, що містить три атома вуглецю, і бутилену - олефина з чотирма атомами вуглецю в молекулі дає рідкий продукт, який кипить в тих же межах, що і бензин, і має октанове число від 80 до 82. Нафтопереробні заводи, які використовують процеси полімеризації , зазвичай працюють на фракціях крекінг-газів, що містять олефіни з трьома і чотирма атомами вуглецю.
Алкилирование.
У цьому процесі изобутан і газоподібні олефіни реагують під дією каталізаторів і утворюють рідкі ізопарафінов, що мають октанове число, близьке до такого у изооктана. Замість полімеризації изобутилена в ізооктен і потім гідрогенізації його в ізооктан, в даному процесі изобутан реагує з ізобутіленом і утворюється безпосередньо ізооктан.
Всі процеси алкилирования для виробництва моторних палив виробляються з використанням в якості каталізаторів або сірчаної, або фтороводородной кислоти при температурі спочатку 0-15 ° C, а потім 20-40 ° С.
Ізомеризація.
Інший важливий шлях отримання високооктанового сировини для додавання в моторне паливо - це процес ізомеризації з використанням хлориду алюмінію та інших подібних каталізаторів.
Ізомеризація використовується для підвищення октанового числа природного бензину і нафтенов з прямолінійними ланцюгами. Поліпшення антидетонаційних властивостей відбувається в результаті перетворення нормальних пентана і гексану в ізопентан і ізогексан. Процеси ізомеризації набувають важливого значення, особливо в тих країнах, де каталітичний крекінг з метою підвищення виходу бензину проводиться у відносно незначних обсягах. При додатковому етилування, тобто введенні тетраетилсвинцю, ізомери мають октанові числа від 94 до 107 (в даний час від цього способу відмовилися через токсичності утворюються летючих алкілсвінцових з'єднань, що забруднюють природне середовище).
гідрокрекінгу
Ранні роботи по отриманню рідкого палива з вугілля шляхом гідрування під високим тиском (процес Бергуса) проводилися головним чином в Німеччині з використанням вельми сильних каталізаторів, таких, як оксиди молібдену, які або нечутливі до присутності сірки, або в значній мірі зберігають свою активність після минулої сульфатізаціі. Для цього були необхідні наступні параметри: тиск до 280 атм, температура ок. 450 ° С і каталізатор.
Тиску, що використовуються в сучасних процесах гідрокрекінгу, складають від приблизно 70 атм для перетворення сирої нафти в зріджений нафтовий газ (LP-газ) до більш ніж 175 атм, коли відбуваються повне коксування і з високим виходом перетворення парообразной нафти в бензин і реактивне паливо. Процеси проводять з нерухомими шарами (рідше в киплячому шарі) каталізатора. Процес в киплячому шарі застосовується виключно для нафтових залишків - мазуту, гудрону. В інших процесах також використовувалися залишкове паливо, але в основному - висококиплячі нафтові фракції, а крім того, легкокипящие і среднедістіллятних прямогонні фракції. Каталізаторами в цих процесах служать сульфідірованние нікель-алюмінієві, кобальт-молібден-алюмінієві, вольфрамові матеріали і благородні метали, такі, як платина і паладій, на алюмосилікатної основі.
Там, де гідрокрекінг поєднується з каталітичним крекингом і коксуванням, не менше 75-80% сировини перетворюється в бензин і реактивне паливо. Вироблення бензину і реактивних палив може легко змінюватися в залежності від сезонних потреб. При високому витраті водню вихід продукції на 20-30% вище, ніж кількість сировини, що завантажується в установку. З деякими каталізаторами установка працює ефективно від двох до трьох років без регенерації.
Необхідність зменшення забруднення повітря в промислових районах США, Західної Європи і Японії обумовлює значне збільшення використання процесів гідрування для десульфатізаціі дистилятів і залишкових палив. Процеси гідрокрекінгу, призначені головним чином для видалення сірки при невисоких вимогах до виходу продукції, відомі як «гідроочищення».
Газоподібні легкі фракції насамперед проходять через вакуумну установку для скраплення, потім отриманий на цій стадії газойль проходить десульфуризацію гідроочищення, перш ніж знову змішується з деякими вакуумними залишками і іншими низькосірчисті легкими фракціями сирої нафти.
ОЧИЩЕННЯ ЛЕГЕНІВ ПРОДУКТІВ
Гидроочистка в даний час - найбільш поширений метод гідрогенізації олефінів і підвищення якості легких продуктів за рахунок видалення сірки та інших домішок. З економічних причин, а також через проблеми, пов'язаних з домішками повітря і води, застосовуються і інші методи, наприклад використання сульфіду свинцю в якості каталізатора в регенеративних розчинниках і попереднє рафінування із застосуванням високовольтних електропечей для кращого відділення очищає реагенту від одержуваного продукту.