Каталитический риформинг как способ получения бензина с улучшенными свойствами

Каталитический риформинг как способ получения бензина с улучшенными СВОЙСТВАМИ

Хатмуллина Диана Данисовна

магистрант

ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа

Каталитический риформинг бензинов является важнейшим процессом современной нефтепереработки и нефтехимии. Он служит для одновременного получения высокооктанового базового компонента автомобильных бензинов, ароматических углеводородов - сырья для нефтехимического синтеза - и водородосодержащего газа - технического водорода, используемого в гидрогенизационных процессах нефтепереработки.

 Каталитический риформинг  является в настоящее время  наиболее распространенным методом  каталитического облагораживания  прямогонных бензинов. Бензины - это самая легкая из жидких фракций нефти. Эту фракцию получают в числе других в процессе возгонки нефти с целью получения различных нефтепродуктов. Обычный углеводородный состав бензина - молекулы от C 5 до C 10 . Но бензины отличаются друг от друга, как по составу, так и по свойствам, ведь их получают не только как продукт первичной возгонки нефти. Бензин получают из попутного газа (газовый бензин) и из тяжелых фракций нефти (крекинг-бензин).

Газовый бензин - это продукт переработки попутного нефтяного газа, содержащий предельные углеводороды с числом атомов углерода не менее трех. Различают стабильный и нестабильный варианты газового бензина. Стабильный бывает двух марок - легкий (БЛ) и тяжелый (БТ), применяется в качестве сырья в нефтехимии, на заводах органического синтеза, а также для компаундирования автомобильного бензина (получения бензина с заданными свойствами путем его смешивания с другими бензинами).

Крекинг-бензин представляет собой продукт дополнительной переработки нефти. Обычная перегонка нефти дает всего 10-20% бензина. Для увеличения его количества более тяжелые или высококипящие фракции нагревают с целью разрыва больших молекул до размеров молекул, входящих в состав бензина. Это и называют крекингом. Крекинг мазута проводят при температуре 450-550°С. Благодаря крекингу можно получать из нефти до 70% бензина.

Пиролиз - это крекинг при температурах 700-800°С. Крекинг и пиролиз позволяют довести суммарный выход бензина до 85%. Бензины помимо автомобильной классификации по октановому числу имеют и другие свои разновидности и классификации, применяемые не только для производства моторного топлива, но и в промышленности, и даже в быту.

Как получают бензин заданной марки? Бензин различных марок - А-76, Н-80, Аи-92, Аи-95 и Аи-98 нефтеперерабатывающие заводы получают смешиванием компонентов, полученных в результате различных технологических процессов производства. Процесс компаундирования (смешивания) должен быть четко регламентирован, а продукт соответствовать ГОСТ, тогда на выходе получается бензин со стабильным и точным октановым числом.

Октановое число - показатель детонационных свойств моторного топлива. Бензин при этом сравнивается со смесью изооктана (условно принятого за 100 единиц) и нормального гептана (принятого за 0). Если октановое число бензина равно 95, то это означает, что он детонирует как смесь 95% изооктана и 5% гептана. Октановое число бензина после первичной перегонки нефти обычно не превышает 70. Для повышения качества низкосортных бензинов помимо компаундирования используют антидетонаторы (до 0,3%). К сожалению, до сих пор наиболее распространенной добавкой является тетраэтилсвинец Рb(C2H 5)4 в смеси с C2H5Вr. Но при их горении образуется летучий бромид свинца, выбрасываемый в атмосферу. Для снижения выбросов свинца и, как следствие, воздействия на здоровье человека и среду, сегодня все чаще применяют другие антидетонаторы. Наиболее известный из них - эфир метил-трет-бутиловый (МТБЭ), который имеет массу преимуществ и лишен главного недостатка - огромной токсичности, свойственной свинцу.

Получение бензина.

Из сырой нефти на нефтеперерабатывающих заводах получают так называемый прямогонные бензины (полуфабрикаты). После этого "тяжелые" фракции с температурой кипения от 80 до 100 °С направляются в установку каталитического риформинга и "облагораживаются" в водородной среде при температуре свыше 500 °С - так получают важнейший компонент для производства бензина с октановым числом 95. Легкие фракции отправляются на изомеризацию, в ходе которой октановое число повышается с 70 до 80. На следующем этапе компоненты закачиваются в смесительную станцию, в которой "готовится" товарное топливо.

Сырьем каталитического риформинга служат бензиновые фракции с началом кипения не ниже 60-62С, поскольку в самых легких фракциях бензина не содержатся углеводороды с шестью атомами углерода и присутствие легких фракций в сырье вызывает ненужное газообразование. Обычно риформингу подвергают фракцию, выкипающую в пределах 85-180С. Повышение конца кипения способствует коксообразованию и потому нежелательно. С повышением начала кипения растет выход бензина, так как более тяжелые нафтеновые и парафиновые углеводороды легче подвергаются ароматизации. Однако фракции с началом кипения 105 или 140С применяют обычно в тех случаях, когда более легкие фракции направляют на отдельную установку риформинга для получения индивидуальных ароматических углеводородов.

Решающее значение имеет углеводородный состав исходного бензина: чем больше сумма нафтеновых и ароматических углеводородов в бензине, тем селективнее процесс, т.е. тем больше выход катализата и соответственно меньше выход продукта побочных реакций гидрокрекинга - углеводородного газа.

Подготовка сырья риформинга включает ректификацию и гидроочистку. Ректификация используется для выделения определенных фракций бензинов в зависимости от назначения процесса. При гидроочистке из сырья удаляют примеси (сера, азот и др.), отравляющие катализаторы риформинга, а при переработке бензинов вторичного происхождения подвергают также гидрированию непредельные углеводороды.

Бензины являются сложной смесью жидких низкокипящих ароматических, нафтеновых, парафиновых и смешанных углеводородов с числом углеродных атомов от 4-5 до 9-10 со средней молекулярной массой около 100Д, выкипающей в пределах 35-200 градусов по Цельсию. Бензины -легковоспламеняющиеся бесцветные или слегка желтые (при отсутствии специальных добавок) жидкости. Бензины имеют высокую летучесть и температуры вспышки в пределах 20-40 градусов по Цельсию, застывания-ниже минус 60 градусов. Надежная, долговечная, эффективная и экономичная эта любого карбюраторного двигателя будет обеспечена только в том случае, если бензин удовлетворяет следующим требованиям:

- имеет высокие карбюрационные свойства, т.е. образует такую горючую смесь, которая обеспечивает легкий пуск двигателя и устойчивую работу при всех возможных режимах;

- не вызывает детонации двигателя (имеет достаточную детонационную стойкость);

- обеспечивает полное сгорание (не вызывает смоло- и нагарообразования на деталях двигателя);

- обладает высокой стабильностью, т.е. при длительном хранении, перекачках и транспортировке не претерпевает существенных изменений;

- при хранении не вызывает коррозии металлов резервуаров, баков, трубо- и топливопроводов, а при сгорании - деталей двигателей от действия продуктов сгорания (имеет высокие антикоррозионные свойства);

- теплота сгорания горючей смеси должна быть максимально возможной.

Основная тенденция современного автомобильного двигателестроения - повышение степени сжатия для улучшения технико-экономических и эксплуатационных показателей автомобиля. При повышении степени сжатия увеличивается литровая мощность и снижается удельный расход бензина. Однако увеличение степени сжатия требует применения бензина с улучшенной детонационной стойкостью.

Литература:

1. Кондрашева Н.К., Абдульминев К.Г., Кондрашев Д.О. «Процесс каталитического риформинга бензина» учебное пособие. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. С.5-14
2. Маслянский Г. Н. Каталитический риформинг бензинов / Г. Н. Маслянский − Санкт-Петербург: Химия , 1985. с. 167-173
3. В.Н.Можайко и др. "Спектральный анализ бензинов в потоке - новое в технологии риформинга" - "Химия и технология топлив и масел", 2-1993.
4. А.А.Яковлев, Т.В.Карманова "Влияние качества автомобильных бензинов на эффективность использования сырья" - "Химия и технология топлив и масел", 6-1984.