Применение цеолитсодержащего катализатора в процессе каталитического риформинга

АННОТАЦИЯ

В настоящее время наиболее используемым методом облагораживания прямогонных бензинов является процесс каталитического риформинга. Практически на каждом НПЗ имеется установки каталитического риформинга [3]. Доля риформата в приготовлении товарного бензина  составляет: 20-25% в США, 30-40 в Западной Европе и 45-50 в РФ [6].

Катализатор каталитического риформинга является основной процесса, благодаря чему осуществляется реакция, в связи с этим основным направлением исследований является разработка новых типов катализаторов [5].

В статье произведен литературный обзор последних тенденций развития каталитической системы процесса каталитического риформинга в том числе применения цеолитсодержащих катализаторов.

ABSTRACT

Currently, the most used method of refining straight-run gasolines is the catalytic reforming process. Almost every refinery has catalytic reforming units [3]. The share of reformate in the preparation of commercial gasoline is: 20–25% in the USA, 30–40 in Western Europe and 45–50 in the Russian Federation [6].

The catalytic reforming catalyst is the main process, due to which the reaction is carried out, in this regard, the main focus of research is the development of new types of catalysts [5].

The article provides a literary review of the latest development trends of the catalytic system of the catalytic reforming process, including the use of zeolite-containing catalysts.

Ключевые слова: каталитический риформинг, катализатор, платина, бензин, цеолит.

Keywords: catalytic reforming, catalyst, platinum, gasoline, zeolite.

Каталитический риформинг является одним из важнейших процессов современной нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Каталитический риформинг имеет два основных предназначения: 1) производство ароматических углеводородов – бензола, толуола и ксилолов,  2) производство высокооктановых компонентов автомобильных бензинов. Также не менее важным продуктом процесса каталитического риформинга является водородсодержащий газ, с высоким содержанием водорода, который используется в гидрогенизационных процессах. Основная часть установок каталитического риформинга на российских НПЗ построены по проектам института ООО «ЛЕНГИПРОНЕФТЕХИМ», введенные в эксплуатацию в 60-е и 70-е годы [10].

Суммарная мощность процесса риформинга в мире по последним данным составляет около 14 млн. баррелей в сутки (600 млн. тонн в год), из них 2/3 эксплуатируются по бензиновому варианту для производства высокооктанового компонента автобензина и 1/3 – по ароматическому варианту для производства индивидуальных ароматических углеводородов [7].

В настоящее время на НПЗ России эксплуатируется 51 установка каталитического риформинга общей мощностью порядка 30 млн. тонн в год, из которых 45 установок с общей мощностью 27 млн. тонн в год работают по бензиновому варианту и 6 установок по ароматическому варианту (3 млн. тонн в год) [7].

В нашей стране развитие технологии риформинга реализуется по трем направлениям.

Направление № 1 — оптимизация технологических условий проведения процесса с целью повышения его жесткости и выхода целевых продуктов.

Направление № 2 — модернизация существующих катализаторов и разработка абсолютно новый катализаторов.

Направление № 3 — улучшение технологической схемы установок с целью увеличения октанового числа, не снижая выходов целевых продуктов, а также уменьшение содержания ароматических углеводородов в риформате [1].

Основная часть установок каталитического риформинга в России была построена еще в советские годы. Вследствие большего срока службы данных установок, реконструкция и модернизация существующих установок требует больших капиталовложений, более экономичным вариантом в настоящее время является разработка и внедрение новых катализаторов.

В процессе каталитического риформинга используют бифункциональные катализаторы. В начале промышленного освоения процесса каталитического риформинга, в основном, применялись окисные катализаторы или алюмомолибденовые катализаторы. Позднее были внедрены платиновые катализаторы, что дало толчок в развитии процесса каталитического риформинга. Высокая стоимость платины предопределила низкое содержание платины в катализаторе и последующее создание в 1968 году платинорениевых катализаторов, в таких типах катализатора содержание платины составляет от 0,3 до 0,7 масс. % [2; 11]. Со временем происходит снижение активности катализатора, связано это с отложением кокса на поверхности катализатора, а также из-за уменьшения дисперсности платины, так как идет накопление ядов, которые невозможно удалить. Для восстановления активности применяют процесс регенерации, но даже после регенерации катализатор не восстанавливает своей полной активности, что в результате со временем требует замены катализатора.

Особенностью рассмотрения применения цеолитсодержащих катализаторов является то, что применение данного вида катализатора в процессе каталитического риформинга позволит снизить температуру проведения процесса. Температура процесса влияет на активность катализатора, что в свою очередь определяет продолжительность межрегенерационного срока его применения. Короткий межрегенерационный срок характеризуется частыми остановками процесса и, соответственно, прекращением выпуска продукции, а также увеличением затрат на регенерацию катализатора [4].

Каталитическая система с использованием цеолитсодержащего катализатора для низкотемпературного риформинга представлена в работе [9]. Авторами была изобретена каталитическая система включающая три последовательно соединенных реактора, первый содержит катализатор имеющий в своем составе цеолит структуры AEL, второй и третий реакторы содержат катализатор с цеолитом структуры LTL. Состав используемых катализаторов представлен в таблице 1.

Таблица 1.

Состав катализаторов

Параметры процесса с использованием каталитической системы разработанной авторами [9], представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Параметры проведения эксперимента

Технический результат заключается в повышении выхода целевого продукта и улучшении его состава при более низкой температуре процесса.

Еще одним примером использования цеолитсодержащего катализатора является Сургутский завод стабилизации газового конденсата, в секции риформинга комбинированной установки ЛКС 35-64 используется платино-эрионитный катализатор СГ-ЗП-М (производитель НПФ «ОЛКАТ»).

По соседству на заводе имеется установка риформинга фирмы «Петрофак», загруженная платинорениевым катализатором КР-108У. Обе установки используют одно и то же сырье. Сравнение работы представлено в таблице 4 [8].

Таблица 4.

Сравнение результатов проведения процесса на катализаторе СГ-ЗП-М и КР-108У

Процесс на платиноэрионитном катализаторе выгодно отличается по условиям – большей объёмной скоростью и более низкой температурой. При этом наблюдается больший выход стабильного риформата (92% против 85%) того же качества, чем при использовании платинорениевого катализатора КР-108У.

Таким образом, результаты проведенного литературного обзора показали возможность использования цеолитсодержащих катализаторов при более мягких условиях без ущерба для селективности процесса каталитического риформинга.

Список литературы:
1. Белый А.С., Кирьянов Д.И., Удрас И.Е., Затолокина Е.В. Современное состояние, перспективы развития процесса и катализаторов риформинга бензиновых фракций нефти // Нефтегазопереработа. Нефтехимия. – 2015. - №8 – С.3.
2. Георгиева Э.Ю., Панькин А.Н., Мяло В.А. Современные технологии в каталитическом риформинге // Научно-практический электронный журнал Аллея Науки. – 2017. - №7 – С.3-4.
3. Дударева А.А., Смольникова Т.В., Давлетшина А.З. Гидродинамические процессы в реакторах каталитического риформинга // Химические технологии и продукты. – 2017. - №2. – С.31.
4. Ермулин А.А., Дронов С.В. Влияние температуры на активность катализатора процесса каталитического риформинга // Сборник тезисов VIII научно-технической конференции «Неделя Науки-2018». – 2018. – С.105.
5. Имашев У.Б., Тюрин А.А., Удалова Е.А. Особенности развития процесса каталитического риформинга в России // Башкирский химический журнал. – 2009. - №4 – С.185.
6. Капустин В.М. Технология производства автомобильных бензинов. М.: Химия, 2015. – С.254.
7. Кирьянов Д.И., Смоликов М.Д., Голинский Д.В., Белопухов Е.А.,
1. Затолокина Е.В., Удрас И.Е, Белый А.С. История развития и современное состояние процесса каталитического риформинга в России // Российский химический журнал. – 2018. - №1-2 – С. 14-15.
8. Михайловский А.А., Терентьева Н.А., Гараева Н.С. Применение эрионитного катализатора для снижения содержания бензола в катализатах риформинга и возможности его применения на топливно-энергетических комплексах Татарстана // Вестник технологического университета. – 2017. - №2 – С.62-63
9. Патент РФ № 2670108С1, 18.10.2018.
Каталитическая система для низкотемпературного риформинга бензиновых фракций и способ его осуществления с применением каталитической системы // Патент России № 2670108С1. 2018. Бюл. № 29. / Фадеев В.В., Абрамова А.В., Хемчян Л.Л. [и др.].
10. Пиянзин Р.Д. Оптимизация и перевод блока стабилизации установки каталитического риформинга на одноколонную схему // Современные технологии в науке и образовании. – 2016. – Том 3 – С.154.
11. Хатмуллина Д. Д. Катализаторы риформинга // Молодой ученый. 2014. - №1- С.136.