Каталитический риформинг - это прогрессивная технология с вековой историей

Полезные свойства нефти известны человечеству с незапамятных времен. Она используется для получения топлива и сырья для производства синтетических волокон и пластмасс. При этом человечество всегда стремилось максимизировать получаемую выгоду от переработки ископаемого топлива. Одним из таких способов стал каталитический риформинг – процесс, давший начало высококачественным бензинам и ароматическим углеводородам.

Данный способ переработки нефти был изобретен в далеком 1911 году, а начиная с 1939 года технология применяется в промышленном масштабе. С тех пор метод перегонки природного топлива постоянно совершенствовался. На сегодняшний день он представляет собой один из самых сложных и эффективных способов получения бензина с высоким октановым числом.

Перегонка топлива

Каталитический риформинг – это процесс дегидрирования (отщепления молекулы водорода от органических соединений) шестичленных нафтенов в присутствии никеля и некоторых других металлов платиновой группы при высокой температуре, который ведет к образованию ароматических соединений. Иначе говоря, это процесс, который позволяет получать высокооктановый продукт – риформат – из низкокачественного сырья – прямогонных бензинов.

Основная причина, благодаря которой столь широкое распространение получил риформинг, – это забота об окружающей среде. До этого с целью получить бензин с высоким октановым числом применялись антидетонаторы на основе свинца. При риформинге выбросы практически отсутствуют.

Получаемые продукты

Применением этой технологии удается добыть наиболее ценное нефтехимическое сырье – бензол, толуол, ароматические углеводороды. Сегодня каталитический риформинг – это процесс, с помощью которого получают до 480 млн тонн нефтехимических изделий в год по всему миру.

Главным конечным продуктом производственного цикла является риформат – бензин с октановым числом 93-102.

Одновременно с этим возникают побочные продукты – парафиновые углеводороды, а также 90% водородный газ, который является наиболее чистым, нежели получаемый другими способами.

Другим продуктом, сопровождающим каталитический риформинг, является кокс. Он, осаждаясь на поверхности катализаторов, существенно снижает их активность. Его количество стараются снизить.

Технология каталитического риформинга

В качестве сырья для каталитического риформинга выступает прямогонный бензин – топливо с низким октановым числом. Весь процесс осуществляется в 3-4 реакторах, которые имеют неподвижный слой катализатора. Реакторы соединяются между собой трубами со сложной многокамерной системой и подогревом переходного продукта.

Катализаторы каталитического риформинга представляют собой носитель – окись алюминия (А1203) с вкраплениями кристаллов платины. В реакторах при температуре 480-520 °С и давлении от 1,2 до 4 Мпа сырье превращается в высокооктановые изопарафиновые и ароматические соединения.

Очень часто для повышения стабильности процесса в технологии внедряют более дорогие металлы (рений, германий, иридий), а также галогены – хлор и фтор.

Виды каталитического риформинга

На сегодняшний день изобретено множество способов получения высокооктанового бензина и ароматических углеводородов посредством реакций каталитического риформинга. Каждая зарубежная компания хранит в секрете собственный метод производства. Однако все они основаны на трех основных методах:

1. Риформинг нефти, проводимый одновременно в трех-четырех реакторах непрерывно. Его суть состоит в том, что катализатор процесса сначала полностью вырабатывает свой потенциал, после чего реакторы останавливаются до тех пор, пока ускоритель не восстановит свои свойства.
2. Непрерывная реакция в 2-3 установках – реагент периодически восстанавливается в каждой системе по мере своей выработки. При этом процесс не останавливается, а регенерирующий реактор заменяется «плавающим», дополнительным.

Наибольшей производительности удается достичь при непрерывном протекании реакции с применением регенерирующих установок и реакторов. Катализатор, по мере ухудшения своих свойств, помещается в регенерирующую камеру, а на его место приходит «недавно восстановившийся реагент», происходит циркуляция алюмоплатиновых соединений.

Основная проблема

Главная проблема, которая сопровождает риформинг, – это образование большого количество кокса, снижающего каталитические способности алюмоплатиновых материалов. Решение этой проблемы заключается в выжигании коксовых отложений на поверхности реагирующих элементов при помощи кислородно-инертной смеси при температуре 300-500 градусов по Цельсию. Данный процесс в научной среде называется регенерацией.

Полностью восстановить каталитический элемент невозможно. По мере эксплуатации он безвозвратно стареет, после чего отправляется на специальные фабрики, где из него извлекают платину и другие дорогостоящие металлы.

Реакторы каталитического риформинга

Данный метод переработки природного топлива осуществляется различными видами установок. Назовем несколько из них:

• Selectoforming. Здесь установка риформинга сочетает процесс каталитического дегидрирования с избирательным гидрокрекингом.
• Platforming. Имеет в своем составе 3 реактора, а время работы катализаторов составляет от 6 до 12 месяцев.
• Ultraforming. Одна из первых установок с «плавающим» реактором, который проводит процесс восстановления реагента.
• Isoplus. Для получения продукта комбинируются процессы риформинга и термического крекинга.

Наибольшее распространение риформинг нефти получил в Северной Америке – здесь ежегодно перерабатывает до 180 млн тонн природного топлива. На втором месте стоят страны Европы – на их долю приходится порядке 93 млн тонн. Замыкает тройку лидеров Россия с ежегодной выработкой около 50 млн тонн нефти.