Сторінка
4

Каталітичні процеси нафтопереробки

Для кожної реакції даєм кінетичне рівняння, тому кінетичну модель скласти можливо.

Для схеми 2

dNн для r1, r-1, r2, r-2

¾ ¾¾ = (r1 -r-1)+(r-2-r2) Nj

dV r1=ki ¾¾

NH2

dNп

¾ ¾¾¾ = (r2-r-2)+r3 Nп

dV r3=k3 ¾¾ Pобщ

∑N

dNa

¾ ¾¾¾ = r-1-r1

dV

Такі моделі використовують при моделюванні процесу та його розрахунках за допомогою ЕОМ. Але в проектуванні та технологічних розробках ширше використовують макрокінетичні залежності параметрів процесу від окремих факторів 9 тип каталізатору, температура, тиск, склад та подача сировини, склад та подача ВСГ).

Наведені ентальпії реакцій показують, що основні реакції дегідрогенізації нафтенів та дегідроциклізації парафінів є ендотермічними, інші реакції-екзотермічні, але процес ріформінгу йде як ендотермічний з поглинанням тепла. Кожна зворотня реакція при певних умовах має рівноважний вихід, який може змінюватись при зміні технологічних параметрів. Так, підвищенний тиск негативно впливає на рівноважну ступень перетворення за основними реакціями, які йдуть з створенням водню та, навпаки, збільшує кількість продуктів, що створюються за рахунок гідрокрекінгу. Таким чином, термодинамічно вигідний зменшенний тиск, але при цьому зменшуються концентрації реагентів у газовій фазі і значно знижується швидкість процесу. Нові більш активні каталізатори дозволили знизити тиск з 4-5МПа до 1,5-2,5МПа при тих же об’ємних подачах сировини.

Макрокінетика процесу ріформінгу

Сировина-прямогонні бензинові фракції, котрі попередньо очищають від сполук сірки, з встановленним вмістом азоту, гомогенів, металів, олефінів та води (Sb, Pb, Cu-до 1*10-3 мг/кг, Cl2 до0,2мг/кг,N до 1мг/кг, води до 10мг/кг,S до20 АП56, до 10 АП60, до1 КР).

Найбільший вихід каталізату з високим ОЧ з фракції 85-180°С так з вузьких фракцій 120-140°С, 140-180°С. На показники процесу негативно впливає зміст фракцій НК-85°С, а також навпаки, зменшення висококипящих фракцій 120-140°С та 140-180°С, за рахунок помітного впливу побочних реакцій:

Сировина фр. НК-180°С фр.85-180 С°

Густкість, кг/м3 727 739

Вихід каталізатору ОЧ=92 84% 88%

на КР104

Вихід Н2 1,8-2,0%

Температура.

Процес проводять при 480-530°С. Кількість ароматичних сполук з нафтенів вже при 470°С близько до максімуму, а з парафінів навпаки при 470°С-11,5%, при 510°С-22,1%, тобто збільшується в 2 рази.

Сумарний вихід ароматичних сполук 470°С-34,5%, 490°С-42,4%, 510°С-47,4%.

В жорстких умовах (t>530°С) помітно зменшується селективність і створюються легкі продукти (гази) в помітної кількості.

Тиск. Помітно впливає на вихід продуктів парціальний тиск водню. Зменшення парціального тиску водню зменшує швидкість реакцій гідрокрекінгу та кількість продуктів з низькою молекулярною масою (вуглеводних газів). З іншого боку, при цьому підвищується рівноважний вихід аренів за рахунок зменшення рівноваги реакції вправа. Так, при зменшенні тиску, а разом і парціального тиску водня, збільшується глибина ароматизації, тобто вихід каталізату з високим ОЧ: при 2,5МПа-38,3;%, при 1,5МПа-47,7%(510°С), водню з 1,7% до 2,1%, а також збільшуються селективність.

Ефект зменшення тиску тим помітніший, чим вище ОЧ каталізату: ОЧ 78 при зміні Р з 2,5МПа до 1,5МПа різниця вихіду каталізату на 2,1%, ОЧ 96-різниця 4,8%. Але для подавлення коксостворювання на каталізаторі потрібен високий парціальний тиск Н2. тому, при меншому тиску концентрація Н2 більша 1,5МПа»85%, 2,5МПа»80%. Нові каталізатори, як правило, працюють при меншому тиску.

Кратність циркуляції ВСГ (t) (мольне співвідношення Н2:сировина)-М

К*С*Мс

М= 4,46*10-4 ¾¾¾¾

rс

С-зміст Н2 у ВСГ (%об)

Мс- мольна маса сировини, rс –густкість сировини, кг/м3 .

Використовують К=500-1600нм3/м3*с (М=2,7-7,6). Зменшеня К з 1600 до 500 приведе до зменшення парціальног тиску Н2 на 0,2МПа, але значному (в2,6 рази) збільшенню парціального тиску сировини. Внаслідок чого підвищується закоксованість каталізатору та вихід легких продуктів (газів) на 1-2%.

Об‘ємнашвидкість подачі сировини.

Цей показник зв’язан з якістю каталізатору (його активністю). Використовують 1,5-2ч-1. При збільшенні зростає вихід стабільного, але зменшується вихід ароматичних сполук та Н2 і падає ОЧ.

Технологічна схема. Реактори ріформінгу з стаціонарним каталізатором, компресори

У схемах використовуються реактори адіабатичного типу з одним шаром каталізатору. Використовують реактори двох типів з аксіальним та радіальним вводом сировини. У реакторі з радіальним вводом значно менше гідравлічний опір, ніж у реакторів з аксіальним вводом при інших рівних умовах. На радіальні реактори переходять при інтенсифікації схеми. В аксіальних реакторах сировина проходить через канал, котрий утворюється між стінкоюреактора та шаром каталізатору за рахунок корозії, обходя каталізатор і цей канал буде збільшуватись. А у реакторі з радіальним вводом таке не відбувається.