Katalytisk reformeringsmuligheder og-praksis
Artikeloversigt
raffinaderier i hele verden anvender katalytisk reformering til fremstilling af højoktanreformat til blanding af brændstof og aromater af høj værdi til petrokemisk brug. Reformering er også en vigtig kilde til raffinaderibaseret brint.
Reformoperationer udfordres fortsat i forbindelse med sænkning af indholdet af aromatiske bensinpuljer; den katalytiske reformeringsenhed er dog stadig en grundpille i raffinaderioperationer. Den seneste opadgående tendens i hydrobehandlingsbehov har lagt endnu mere vægt på reformator brintproduktion. De vigtigste forskelle i teknologi blandt de forskellige reformeringsprocesser diskuteres i denne artikel, og der lægges særlig vægt på kloridkontrol og korrosionsstyring.
råmateriale
standardtilførslen til en katalytisk reformeringsenhed (CRU) er hydrogenbehandlet straight-run naphtha (SRN), der typisk indeholder C6 til og med C11 paraffiner, naphthener og aromater. Naphtha fra forskellige kilder varierer meget i sin lette reformering. De fleste naphthener reagerer hurtigt og effektivt for at danne aromater. Dette er den grundlæggende reaktion ved reformering. Paraffiner er de sværeste forbindelser at omdanne. En rig naphtha (lavere paraffin, højere naphthenindhold) gør operationen meget lettere og mere effektiv. De typer naphtha, der anvendes som foder til CRU ‘ en, kan påvirke enhedens funktion, katalysatorens aktivitet og produktegenskaber. Når katalytisk reformering hovedsagelig anvendes til produktion af C6-C8-snit (indledende og endelige kogepunkter IBP-FBP 60-140 liter C), rig på C6, anvendes normalt. Til fremstilling af en højoktan bensinpuljekomponent er en C7-C9-udskæring (IBP-FBP 90-160 liter C) det foretrukne valg.1
indholdet af reformat kan reduceres ved at minimere mængden af prækursorer (cycloheksan og methylcyclopentan) i reformatorfoderet via præfraktionering. Alternativt kan bensene reduceres ved post-fraktionering af reformatet og yderligere behandling af lysreformatet.
i et raffinaderi, hvor maksimering af den midterste destillatproduktion er en prioritet, kan den tungere del af naphthaen, der traditionelt føres til en katalytisk reformeringsenhed, i stedet sendes til petroleum eller dieselpuljen inden for flashpunktsspecifikationsgrænser. I de fleste tilfælde vil et lettere CRU-foder resultere i en øget cykluslængde for en semi-regenerativ (SR) enhed på grund af nedsat koksfremstilling.
ikke-straight-run naphtha (for eksempel væskekatalytisk krakning (FCC) naphtha eller visbreaker/coker naphtha) kan også behandles i en CRU, men kun efter alvorlig hydrobehandling, der involverer (di)-olefinmætning, ud over den basale naphtha hydrotreater-funktionalitet til fjernelse af heterogene atomer (svovl og nitrogen). Deres højere endepunkt og/eller højere paraffinindhold resulterer i en højere koks-nedlæggelse. Cyklisk og kontinuerlig katalysatorregenerering (CCR) reformatorer er generelt i stand til at behandle FCC naphtha med et højere fødeendepunkt, så længe regeneratorkapacitet eksisterer for at forbrænde den ekstra koks, der produceres.2 oparbejdningen af FCC naphtha er typisk begrænset til den nedre oktan midterste snit. Hvis afsvovling kun er påkrævet, er behandling af FCC naphtha i en selektiv hydrobehandlingsenhed den mere enkle løsning.
enheder med fast seng vs CCR-reformatorer
den konventionelle CRU-type er sr-reformeringsenheden med fast seng, som bruges til begrænset oktanforbedring. Enheden drives ved højt tryk for at afbøde kulstofdannelse. Efterhånden som kulstofudlægningen stiger, hæves reaktortemperaturerne for at nå måloktanen på bekostning af reformatudbyttet. En cyklisk regenerativ proces med et svingreaktorsystem anvendes til højere sværhedsgrad og oktanoperation. Med CCR-reformering (se figur 1 og 2)3,4 kan der opnås ekstremt høje sværhedsgrader uden hyppige nedlukninger på grund af katalysatoraktivering. Enhederne fungerer ved et lavt tryk med de tilhørende udbyttefordele ved højere reformat-og brintudbytter.
beslutningen om at konvertere højtryks – SR-katalytiske reformatorer til CCR-enheder afhænger helt af økonomi.5 Nogle reformerende licensgivere har udviklet en hybrid enhed ved at tilføje en CCR-reaktor og regenerator til en original SR-reformeringsenhed.4,6,7,8 typiske eksempler er vist i figur 3 og 4. Konverteringen kan koste mindre end halvdelen af en ny CCR og øger gennemstrømningen og/eller cykluslængden.4
for nogle raffinaderier er en fuldstændig konvertering til CCR fortsat økonomisk attraktiv i forhold til en hybridenhed på grund af den højere on-stream-faktor, lavere driftstryk og højere udbytter af hydrogen og naphtha.9 stort set alle nye reformeringsenheder er af CCR-designet.
Reaktordesign
der er tre typer reaktorer, der overvejende er i brug i reformeringsprocessen. Disse er sfæriske, nedstrøms og radiale. Efterhånden som katalysatoren blev forbedret gennem årene, kunne reaktortrykket reduceres for at drage fordel af de øgede C5+ – og brintudbytter ved lavere driftstryk. Ved lavere tryk bliver trykfaldet gennem reaktoren en vigtig overvejelse; derfor anvender mere moderne design af reformeringsenheder reaktorer, der er radialstrøm i design og kombinerer god strømningsfordeling med lavt trykfald.
det kombinerede foder ledes fra reaktorindløbsdysen ind i såkaldte kammuslinger, som er lange, lodrette kanaler placeret langs hele reaktorens omkreds. Kammuslinger har huller eller, mere almindeligt i disse dage, profiltrådskærme langs hele længden, gennem hvilken gas passerer radialt ind i det ringformede katalysatorleje og indad til et centerrør, der samler reaktorprodukterne og leder dem til reaktorudløbet. Lav strømning bør undgås, da det vil resultere i accelereret kokslægning.
Reaktormetallurgi
Reaktorbeholdere i en SR CRU-tjeneste er enkeltstående genstande og kan enten være varme eller kolde skaller, afhængigt af designpræference. I koldskaldesign beskytter en intern ildfast foring beholdervæggen mod udsættelse for procestemperaturen. I CCR-service er reaktorerne altid af hot-shell-designet og kan enten placeres individuelt eller stables for at danne en opdelt enkelt beholder.8 i en SR CRU er en kold væg (kulstofstål med ildfast foring) med en indvendig foring i rustfrit stål normen.
