МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный
технологический институт
(технический университет)»
СПБГТИ (ТУ)
Кафедра:
Технология нефте-и углехимических
производств
Факультет 2
Курс
4
Группа
2403
РЕФЕРАТ
Тема: «Реактора каталитического
риформинга»
Студент_________________Реджепов А.
С.
Преподаватель___________Сыроежко
А. М.
Оценка за реферат___________________________
Санкт-Петербург
2013г
Содержание
Введение
I. Реакторы каталитического
риформинга
2.1) назначение процесса
риформинга
2.2) принцип действия
2.3) устройство реактора
II. Эксплуатация реактора
3.1) подготовка к пуску реактора
3.2) требования к эксплуатации
реактора
Список литературы
Список литературы
Введение.
Любые химические продукты
получают в последовательно соединенных
между собой транспортными приспособлениями
аппаратах различной конструкции и разного
назначения. Среди аппаратов технологической
системы можно всегда выделить вспомогательные,
в которых осуществляются подготовительные
операции — измельчение, растворение,
осушка или увлажнение, нагрев или охлаждение,
промывка и т. п., а также аппараты, в которых
происходит собственно химическое превращение,
т. е. основная технологическая операция
для данного цеха или его отделения. Такие
аппараты называют реакторами.
Таким образом, химическим реактором
называется аппарат, в котором осуществляются
химико-технологические процессы, сочетающие
химические реакции с массопереносом
(диффузией).
Например, в печном отделении
сернокислотного цеха реактором является
печь обжига серы или колчедана; в контактном
отделении контактный аппарат и т. д.
Вспомогательные аппараты обычно
расположены в технологической схеме
как до реактора, так и после него. Основное
назначение аппаратов, предшествующих
реактору, заключается в подготовке сырья
к реакции, а аппаратов, расположенных
за реактором, — разделении продуктов
реакции, концентрировании их или очистки
от вредных примесей.
Иногда и вспомогательные операции
(подогрев, измельчение, растворение, испарение,
конденсация и т. п.), и собственно химическое
превращение могут происходить в одном
и том же аппарате.
Правильность выбора конструкции
реактора, материала, из которого он изготовлен,
совершенство средств автоматизации,
удобство и надежность в эксплуатации
в значительной степени определяют эффективность
всего технологического процесса.
Многообразие химических и
физических явлений, лежащих в основе
разнохарактерных технологических процессов,
выдвигает самые различные требования
к химическим реакторам. Однако все без
исключения реакторы должны удовлетворять
следующим основным требованиям: 1) обеспечивать
большую производительность; 2) давать
возможно более высокую степень превращения
при максимальной селективности процесса;
3) иметь малые энергетические затраты
на транспортировку и перемешивание реагентов;
4) быть достаточно простыми в устройстве
и дешевыми, для чего при изготовлении
реакторов необходимо использовать черные
металлы, недорогие изделия силикатной
промышленности, недефицитные пластмассы
и т. п.; 5) наиболее полно использовать
теплоту экзотермических реакций и теплоту,
подводимую извне, для осуществления эндотермических
процессов; 6) быть надежными в работе,
по возможности наиболее полно механизированными
и обеспечивать автоматическое регулирование
процесса.
Однако перечисленные требования
носят часто противоречивый характер.
Например, увеличение степени превращения
приводит к снижению производительности
аппарата, а высокие механизация и автоматизация
— к его удорожанию. Поэтому необходимо
обеспечить такую совокупность выполнения
требований, которая бы привела к наивысшей
экономической эффективности работы реактора.
Для этого учитывается вклад каждого из
показателей в общий экономический эффект
работы аппарата.
II. Реакторы каталитического
риформинга.
2.1. Назначение процесса.
В настоящее время каталитический
риформинг стал одним из ведущих процессов
нефтеперерабатывающей и нефтехимической
промышленности. С его помощью удается
улучшать качество бензиновых фракций
и получать ароматические углеводороды,
особенно из сернистых и высокосернистых
нефтей. В последнее время были разработаны
процессы каталитического риформинга
для получения топливного газа из легких
углеводородов. Возможность выработки
столь разнообразных продуктов привела
к использованию в качестве сырья не только
бензиновых фракций прямой перегонки
нефти, но и других нефтепродуктов.
2.2. Принцип действия
Процесс каталитического риформинга
осуществляют при сравнительно высокой
температуре и среднем давлении, в среде
водородсодержащего газа. Каталитический
риформинг проходит в среде газа с большим
содержанием водорода (70—80 объемн. %). Это
позволяет повысить температуру процесса,
не допуская глубокого распада углеводородов
и значительного коксообразования. В результате
увеличиваются скорость дегидрирования
нафтеновых углеводородов и скорости
дегидроциклизации и изомеризации парафиновых
углеводородов. В зависимости от назначения
процесса, режима и катализатора в значительных
пределах изменяются выход и качество
получаемых продуктов. Однако общим для
большинства систем каталитического риформинга
является образование ароматических углеводородов
и водородсодержащего газа.
Назначение процесса каталитического
риформинга, а также требования, предъявляемые
к целевому продукту, требуют гибкой в
эксплуатации установки. Необходимое
качество продукта достигается путем
подбора сырья, катализатора и технологического
режима.
Получаемый в процессе каталитического
риформинга водородсодержащий газ значительно
дешевле специально получаемого водорода;
его используют в других процессах нефтепереработки,
таких, как гидроочистка и гидрокрекинг.
При каталитическом риформинге сырья
со значительным содержанием серы или
бензинов вторичного происхождения, в
которых есть непредельные углеводороды,
катализатор быстро отравляется. Поэтому
такое сырье перед каталитическим риформингом
целесообразно подвергать гидроочистке.
Это способствует большей продолжительности
работы катализатора без регенерации
и улучшает технико-экономические показатели
работы установки.
Сырье и продукты каталитического
риформинга.
В качестве сырья для каталитического
риформинга обычно используют бензиновые
фракции первичной перегонки нефтей. Пределы
выкипания этих фракций колеблются в широком
интервале — от 60 до 210°С. Для получения
ароматических углеводородов в большей
части используют фракции, выкипающие
при 60— 105 или при 60—140°С, а для получения
высокооктановых автомобильных бензинов
— фракции 85—180 °С. Иногда широкую фракцию,
выделяемую на установке первичной перегонки
нефти, дополнительно разгоняют на более
узкие фракции на установках вторичной
перегонки.
зависимость октанового числа бензина
от его выхода при каталитическом риформинге
различных фракций (62—140, 85—140 и 105—140°С),
полученных при первичной перегонке сернистых
нефтей. С утяжелением сырья в пределах
85— 140 °С уменьшается содержание ароматических
углеводородов и несколько снижается
октановое число бензинов. Важно подчеркнуть,
что между выходом бензина при риформинге
и его октановым числом существует определенная
зависимость — с повышением октанового
числа (независимо от метода определения)
выход бензина уменьшается. Эта же зависимость
подтверждается данными приведенными
на рис. 2 и 3. Сопоставление результатов
рифор-минга фракций 85—140 °С (при 20 ат)
и 140—180 °С (при 40 ат) с результатами риформинга
широкой фракции 85—180 °С при 20 ат показывает,
что в случае риформинга фракции 85—180
°С выход бензина с октановым числом 95
(по исследовательскому методу) возрастает
на 2—2,5%.
Однако раздельный риформинг
бензиновых фракций имеет некоторые преимущества:
большая продолжительность работы катализатора
без регенерации, лучшая маневренность
в работе и т. д. Поэтому выбор того или
иного варианта получения высокооктанового
бензина определяется с учетом конкретных
условий работы нефтеперерабатывающего
завода. Весьма важно учитывать возможность
и целесообразность получения ароматических
углеводородов.
Продукты каталитического
риформинга.
В процессе каталитического
риформинга образуются газы и жидкие продукты
(риформат). Риформат можно использовать
как высокооктановый компонент автомобильных
и авиационных бензинов или направлять
на выделение ароматических углеводородов,
а газ, образующийся при риформинге, подвергают
разделению.
Высвобождаемый при этом водород
частично используют для пополнения потерь
циркулирующего водородсодержащего газа
и для гидроочистки исходного сырья (если
она есть), но большую же часть водорода
с установки выводят.
Такой водород значительно
дешевле специально получаемого. Именно
этим объясняется его широкое применение
в процессах, потребляющих водород, особенно
при гидроочистке нефтяных дистиллятов..
Кроме водородсодержащего газа
из газов каталитического риформинга
выделяют сухой газ (C1—С2 или С1—С3) и сжиженные
газы (Сз—С4); в результате
получают стабильный дебутанизированный
бензин.
В ряде случаев на установке
(в стабилизационной ее секции) получают
стабильный бензин с заданным давлением
насыщенных паров. Это имеет значение
для производства высокооктановых компонентов
автомобильного или авиационного бензина.
Для получения товарных автомобильных
бензинов бензин риформинга смешивают
с другими компонентами (компаундируют).
Смешение вызвано тем, что бензины каталитического
риформинга содержат 60—70% ароматических
углеводородов и имеют утяжеленный состав,
поэтому в чистом виде они непригодны
для использования. В качестве компаундирующих
компонентов могут применяться легкие
бензиновые фракции (н. к. 62 °С) прямой перегонки
нефти, изомеризаты и алкилаты.
Промышленные катализаторы
риформинга.
В промышленности применяются
следующие катализаторы: платиновые (носители—
окись алюминия, промотированная фтором
или хлором, алюмосиликат, цеолит и др.);
палладиевые (носители те же, что и для
платины); сернистый вольфрамоникелевый;
окисный алюмомолиб-деновый (~ 10% окиси
молибдена на окиси алюминия); алюмо-хромовый
(32% окиси хрома и 68% окиси алюминия); алюмо-кобальтмолибденовый
(молибдат кобальта на носителе — окиси
алюминия, стабилизированной кремнеземом).
Наиболее широкое применение нашли алюмоплатиновые
катализаторы. В последнее время в состав
катализаторов с платиной и палладием
стали вводить редкоземельные элементы.
Некоторое распространение получили также
цеолитсодержащие катализаторы.
Требования к катализаторам.
Катализаторы риформинга должны обладать
высокой активностью в реакциях ароматизации;
достаточной активностью в реакциях изомеризации
парафинов; умеренной или низкой активностью
в реакциях гидрокрекинга; высокой селективностью
(показателем которой может служить выход
риформата при заданном октановом числе
или заданном выходе ароматических углеводородов);
высокой активностью гидрирования продуктов
уплотнения; термической устойчивостью
и возможностью восстановления активности
путем регенерации непосредственно в
реакторах; устойчивостью к действию сернистых
и азотистых соединений, кислорода, влаги,
солей тяжелых металлов и других примесей;
стабильностью (способностью сохранять
первоначальную активность в течение
продолжительного срока работы); невысокой
стоимостью.
Классификация промышленных
процессов. Промышленные процессы каталитического
риформинга часто подразделяют на процессы
на платиновых катализаторах и на катализаторах,
не содержащих драгоценный металл.
Процессы каталитического риформинга
можно классифицировать и по способу регенерации
катализатора: без регенерации и с регенерацией.
Регенеративные процессы в свою очередь
можно разделить на процессы с непрерывной
и периодической регенерацией катализатора;
при такой классификации процессы характеризуются
еще и состоянием катализатора. Неподвижный
(стационарный) слой характерен для процессов
с периодической регенерацией, а движущийся
— для процессов с непрерывной регенерацией.
Процессы с периодической регенерацией
подразделяются на процессы с межрегенерационным
периодом более 50 и менее 50 дней.
Режим работы установок.
Перед каталитическим риформингом
сырье подвергают гидроочистке рециркулирующим
водородсодержащим газом. После гидроочистки
продукты поступают в отпарную колонну
3. С верха ее выводятся сероводород и водяные
пары, а с низа — гидрогенизат. Гидрогенизат
вместе с рециркулирующим водородсодержащим
газом нагревается в змеевиках печи 5 и
поступает в реакторы 6 каталитического
риформинга. Продукты, выходящие из зоны
реакции, охлаждаются и разделяются в
сепараторе 2 на газовую и жидкую фазы.
Жидкие продукты фракционируют с целью
получения компонента автомобильного
бензина с заданным давлением насыщенных
паров или других продуктов (например,
сжиженного нефтяного газа, ароматических
углеводородов и т. д.). Богатый водородом
газ направляют на рециркуляцию, а избыток
его выводят из системы и используют в
других процессах.
Рассмотрим влияние давления,
температуры и других факторов на результаты
каталитического риформинга.
Давление. Высокое давление
способствует более_длительной работе
катализатора; частично это происходит
вследствие того, что закоксовывание катализатора
(в особенности платины) и чувствительность
его к отравлению сернистыми и другими
ядами значительно уменьшаются с повышением
давления. Повышение давления увеличивает
скорость реакций гидрокрекинга и деалкилирования,
при этом равновесие сдвигается в сторону
образования парафинов. Снижение рабочего,
а следовательно, и парциального давления
водорода способствует увеличению степени
ароматизации парафиновых и нафтеновых
углеводородов.
Реакторы установок каталитического
риформинга.
В реакторах установок каталитического
риформинга осуществляется превращение
исходных бензиновых фракций, содержащих
нафтеновые и парафиновые углеводороды
нормального строения, в продукты, богатые
ароматическими углеводородами и высокооктановыми
изопарафинами.