Katalüütiline reformimine on sajandipikkuse ajalooga progressiivne tehnoloogia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Õli kasulikud omadused on inimkonnale teada olnud juba ammusest ajast. Seda kasutatakse kütuse ja tooraine saamiseks sünteetiliste kiudude ja plastide tootmiseks. Samal ajal on inimkond alati püüdnud fossiilkütuste töötlemisest saadavat kasu maksimeerida. Üks neist meetoditest oli katalüütiline reformimine, protsess, mille tulemusel saadi kvaliteetsed bensiinid ja aromaatsed süsivesinikud.

See õli rafineerimise meetod leiutati juba 1911. aastal ja alates 1939. aastast on seda tehnoloogiat kasutatud tööstuslikus mastaabis. Sellest ajast alates on fossiilkütuste destilleerimise meetodit pidev alt täiustatud. Tänapäeval on see üks keerukamaid ja tõhusamaid viise kõrge oktaanarvuga bensiini tootmiseks.

Kütuse destilleerimine

Katalüütiline reformimine on kuueliikmeliste nafteenide dehüdrogeenimise protsess (vesinikmolekuli eemaldamine orgaanilistest ühenditest) nikli ja mõneteised plaatinarühma metallid kõrgel temperatuuril, mis viib aromaatsete ühendite moodustumiseni. Teisisõnu, see on protsess, mis võimaldab saada kõrge oktaanarvuga toodet – reformaati – madala kvaliteediga toorainest – otsedestillatsiooniga bensiinist.

Peamine põhjus, miks reformimine on nii lai alt levinud, on mure keskkonna pärast. Enne seda kasutati kõrge oktaanarvuga bensiini tootmiseks pliipõhiseid dekoputusvastaseid aineid. Peaaegu ei tekita reformimisel tekkivaid heitmeid.

Saadud tooted

Seda tehnoloogiat kasutades on võimalik ekstraheerida kõige väärtuslikumat naftakeemia toorainet – benseeni, tolueeni, aromaatseid süsivesinikke. Tänapäeval on katalüütiline reformimine protsess, mille käigus toodetakse maailmas kuni 480 miljonit tonni naftakeemiat aastas.

Tootmistsükli peamine lõpptoode on vormindamine – bensiin oktaanarvuga 93–102.

Samal ajal tekivad parafiinsed kõrvalsaadused ja 90% vesinikgaas, mis on puhtaim kui muude meetoditega saadud.

Teine katalüütilise reformimisega kaasnev toode on koks. See ladestub katalüsaatorite pinnale, vähendab oluliselt nende aktiivsust. Nad üritavad selle arvu vähendada.

Katalüütilise reformimise tehnoloogia

Sirtejooksubensiin, madala oktaanarvuga kütus, toimib katalüütilise reformimise lähteainena. Kogu protsess viiakse läbi 3-4 reaktoris, millel on fikseeritud katalüsaatorikiht. Reaktorid on omavahel ühendatud torude abil keeruka mitmekambrilise süsteemiga ja üleminekuprodukti kuumutamisega.

Katalüütilise reformimise katalüsaatorid on kandja – alumiiniumoksiid (A1203), mis on segatud plaatinakristallidega. Reaktorites, mille temperatuur on 480–520 °C ja rõhk 1,2–4 MPa, muundatakse tooraine kõrge oktaanarvuga isoparafiiniks ja aromaatseteks ühenditeks.

Väga sageli võetakse tehnoloogiasse protsessi stabiilsuse suurendamiseks kasutusele kallimad metallid (reenium, germaanium, iriidium), aga ka halogeenid – kloor ja fluor.

Katalüütilise reformimise tüübid

Seni on leiutatud palju meetodeid kõrge oktaanarvuga bensiini ja aromaatsete süsivesinike tootmiseks katalüütilise reformimise reaktsioonide kaudu. Iga välisfirma hoiab oma tootmismeetodit saladuses. Kuid need kõik põhinevad kolmel põhimeetodil:

1. Nafta reformimine toimub samaaegselt kolmes või neljas reaktoris pidev alt. Selle olemus seisneb selles, et protsessi katalüsaator arendab kõigepe alt täielikult välja oma potentsiaali, misjärel reaktorid peatatakse, kuni kiirendi omadused taastavad.
2. Pidev reaktsioon 2-3 paigalduses – reaktiivi taastatakse perioodiliselt igas süsteemis selle tootmise ajal. Samal ajal protsess ei peatu ja regeneratiivreaktor asendatakse "ujuva", täiendava reaktoriga.

Suurimtootlikkust saab saavutada pideva reaktsiooniga, kasutades regenereerimisseadmeid ja reaktoreid. Katalüsaator asetatakse selle omaduste halvenedes regenereerimiskambrisse ja selle asemele tuleb "hiljuti redutseeritud reaktiiv", toimub alumiinium-plaatina ühendite ringlus.

Põhiprobleem

Peamine reformimisega kaasnev probleem on suure koguse koksi moodustumine, mis vähendab alumiiniumoksiid-plaatina materjalide katalüütilist võimet. Selle probleemi lahenduseks on koksi lademete põletamine reageerivate elementide pinnal hapniku-inertse segu abil temperatuuril 300-500 kraadi Celsiuse järgi. Seda protsessi teadusringkondades nimetatakse regeneratsiooniks.

Katalüütilist elementi on võimatu täielikult taastada. Kasutamisel vananeb see pöördumatult, misjärel saadetakse spetsiaalsetesse tehastesse, kus sellest ekstraheeritakse plaatinat ja muid kalleid metalle.

Katalüütilised reformijad

Seda looduslike kütuste töötlemise meetodit kasutavad erinevat tüüpi paigaldised. Kui nimetada mõned neist:

• Selectoforming. Siin ühendab reformer katalüütilise dehüdrogeenimise protsessi selektiivse hüdrokrakkimisega.
• Platforming. Sellel on 3 reaktorit ja katalüsaatorite tööaeg on 6–12 kuud.
• Ultravormimine. Üks esimesi "ujuva" reaktoriga seadmeid, mis viib läbi reaktiivi redutseerimise.
• Isoplus. Sesttoote saamiseks ühendatakse reformimise ja termilise krakkimise protsessid.

Põhja-Ameerikas on kõige levinum naftareformeerimine – siin töödeldakse aastas kuni 180 miljonit tonni looduslikku kütust. Teisel kohal on Euroopa riigid - nende osakaal on umbes 93 miljonit tonni. Venemaa lõpetab esikolmiku ligikaudu 50 miljoni tonnise nafta aastatoodanguga.