Katalytische reformeringsopties en-praktijken
samenvatting van het artikel
raffinaderijen in de hele wereld maken gebruik van katalytische reformering voor de productie van een hoog octaangehalte voor het mengen van benzine en hoogwaardige aromaten (benzeen, tolueen en xyleen, BTX) voor petrochemisch gebruik. Reforming is ook een belangrijke bron van waterstof op basis van raffinaderijen.
de Reformeringsactiviteiten worden nog steeds ter discussie gesteld in de context van de verlaging van het gehalte aan aromatische/benzeen in de benzinepool; de katalytische reformeringseenheid is echter nog steeds een steunpilaar van de raffinageactiviteiten. De recente opwaartse trend in de waterbehandelingsbehoeften heeft nog meer nadruk gelegd op een hervormende waterstofproductie. In dit artikel worden de belangrijkste technologische verschillen tussen de verschillende reformingprocessen besproken en wordt bijzondere aandacht besteed aan chloridecontrole en corrosiebeheersing.
grondstof
de standaardtoevoer naar een katalytische reformeringseenheid (CRU) is waterstofbehandelde direct door fractionering verkregen NAFTA (SRN), die doorgaans C6 via C11-paraffinen, – naftenen en-aromaten bevat. NAFTA uit verschillende bronnen varieert sterk in zijn gemak van reforming. De meeste naftenen reageren snel en efficiënt om aromaten te vormen. Dit is de fundamentele reactie van de hervorming. Paraffinen zijn de moeilijkste verbindingen om te zetten. Een rijke NAFTA (lager paraffinegehalte, hoger nafteengehalte) maakt de werking veel eenvoudiger en efficiënter. De soorten NAFTA die als grondstof voor de CRU worden gebruikt, kunnen van invloed zijn op de werking van de eenheid, de activiteit van de katalysator en de producteigenschappen. Wanneer katalytische reforming voornamelijk wordt gebruikt voor BTX-productie, wordt meestal een C6-C8-cut (begin-en eindkookpunt IBP-FBP 60-140°C) gebruikt, rijk aan C6. Voor de productie van een benzinemotorcomponent met een hoog octaangehalte is een C7-C9 cut (IBP-FBP 90-160°C) de voorkeur.1
het gehalte aan Reformaatbenzeen kan worden verminderd door de hoeveelheid benzeen en benzeenprecursoren (cyclohexaan en methylcyclopentaan) in de reformatorvoeding tot een minimum te beperken via voorfractionering. Als alternatief kan het benzeen worden verminderd door post-fractionering van het reformaat en verdere verwerking van het licht reformaat.
in een raffinaderij waar het maximaliseren van de productie van middendestillaat een prioriteit is, mag het zwaardere deel van de NAFTA dat traditioneel naar een katalytische reformator wordt geleid, in plaats daarvan naar de kerosine-of dieselreservoir worden gestuurd, binnen de grenzen van de vlampuntspecificatie. In de meeste gevallen zal een lichtere CRU-voeding resulteren in een verhoogde cycluslengte voor een semi-regeneratieve (SR) eenheid als gevolg van verminderde cokes maken.
niet-direct door fractionering verkregen NAFTA (bijvoorbeeld FCC-NAFTA of visbreaker/coker-NAFTA) kunnen ook in een CRU worden verwerkt, maar alleen na een strenge hydrobehandeling met (di) – olefine-verzadiging, naast de basisfunctie van de hydrobehandelaar van NAFTA voor het verwijderen van heterogene atomen (zwavel en stikstof). Hun hogere eindpunt en / of hoger paraffinegehalte resulteert in een hogere cokeslaydown. Cyclische en continue katalysatorregeneratoren (CCR) zijn over het algemeen in staat om FCC-NAFTA met een hoger voedingseindpunt te verwerken zolang de regeneratorcapaciteit bestaat om de extra geproduceerde cokes te verbranden.2 de opwerking van FCC-NAFTA is doorgaans beperkt tot de middensnede van het onderste octaangetal. Indien alleen ontzwaveling vereist is, is de verwerking van de FCC-NAFTA in een selectieve waterstofbehandelingsinstallatie de meest eenvoudige oplossing.
vaste bed – eenheden vs CCR-reformers
het conventionele CRU-type is de SR vaste bed-reformeringseenheid, die wordt gebruikt voor beperkte octaanverbetering. De unit wordt onder hoge druk gebruikt om de koolstofvorming te beperken. Naarmate de koolstofafzetting toeneemt, worden de reactortemperaturen verhoogd om het beoogde octaangehalte te bereiken ten koste van de reformaatopbrengst. Een cyclisch regeneratief proces met een swing reactor systeem wordt gebruikt voor hogere ernst en octaan werking. Met CCR-reforming (zie figuren 1 en 2)3,4 zijn extreem hoge ernstgraden mogelijk zonder frequente uitschakeling als gevolg van deactivering van de katalysator. De eenheden werken bij een lage druk met de bijbehorende opbrengst voordelen van hogere reformate en waterstof opbrengsten.
het besluit om SR – katalytische reformatoren onder hoge druk om te zetten in eenheden van het CCR-type hangt volledig af van de economie.5 Sommige reforming licentiegevers hebben een hybride eenheid ontwikkeld, door een CCR reactor en regenerator toe te voegen aan een originele SR reforming eenheid.4,6,7,8 typische voorbeelden zijn weergegeven in de figuren 3 en 4. De conversie kan minder dan de helft kosten van een nieuwe CCR en verhoogt de doorvoer en / of cycluslengte.4
voor sommige raffinaderijen blijft een volledige omzetting in CCR economisch aantrekkelijk ten opzichte van een hybride eenheid, vanwege de hogere on-stream factor, lagere bedrijfsdruk en hogere opbrengsten aan waterstof en NAFTA.9 vrijwel alle nieuwe reforming units zijn van het CCR-ontwerp.
Reactorontwerp
er zijn drie typen reactoren die voornamelijk worden gebruikt bij het reformeringsproces. Deze zijn bolvormig, downflow en radiaal. Naarmate de katalysator in de loop der jaren verbeterde, kon de reactordruk worden verminderd om te profiteren van de verhoogde C5+ – en waterstofopbrengst bij lagere bedrijfsdruk. Bij lagere druk wordt de drukdaling door de reactor een belangrijke overweging; daarom gebruiken modernere ontwerpen van reformeringseenheden reactoren die radiale stroom in ontwerp zijn en een goede stroomverdeling combineren met een lage drukval.
de gecombineerde toevoer wordt vanuit het inlaatmondstuk van de reactor naar zogenaamde sint-jakobsschelpen geleid, die lange, verticale kanalen zijn die langs de gehele omtrek van de reactor zijn geplaatst. De sint-jakobsschelpen hebben gaten of, meer in het algemeen tegenwoordig, profieldraadschermen over de gehele lengte, waardoor het gas radiaal in het ringvormige katalysatorbed stroomt en naar binnen naar een centrale buis die de reactorproducten verzamelt en naar de uitgang van de reactor leidt. Een laag debiet dient te worden vermeden, omdat dit zal resulteren in een versnelde cokeslaydown.
Reactormetallurgie
reactorvaten in een SR CRU-dienst zijn op zichzelf staande onderdelen en kunnen, afhankelijk van de ontwerpvoorkeur, zowel warm als koud zijn. In koude-shell ontwerpen, een interne vuurvaste voering beschermt de wand van het vat tegen blootstelling aan de procestemperatuur. In de CCR-dienst zijn de reactoren steevast van hot-shell-ontwerp en kunnen zij afzonderlijk worden gepositioneerd of worden gestapeld om een enkel compartiment te vormen.8 in een SR CRU is een koude wand (koolstofstaal met vuurvaste voering) met een binnenvoering van roestvrij staal de norm.
