Katalytisk reformering alternativ och praxis
artikel sammanfattning
raffinaderier över hela världen använder katalytisk reformering för att producera högoktan reformat för bensin blandning och högt värde aromater (bensen, toluen och xylen, BTX) för petrokemisk användning. Reformering är också en viktig källa till raffinaderibaserat väte.
Reformeringsverksamheten fortsätter att ifrågasättas i samband med sänkning av aromatiskt/benseninnehåll i bensinpoolen; den katalytiska reformeringsenheten är dock fortfarande en grundpelare i raffinaderiverksamheten. Den senaste tidens uppåtgående trend i vätebehandlingsbehov har lagt ännu mer tonvikt på reformatorvätgasproduktion. De viktigaste skillnaderna i teknik mellan de olika reformeringsprocesserna diskuteras i denna artikel och särskild uppmärksamhet ägnas åt kloridkontroll och korrosionshantering.
råmaterial
standardmatningen till en katalytisk reformeringsenhet (Cru) är vätebehandlad straight-run NAFTA (SRN), som vanligtvis innehåller C6 till C11-paraffiner, naftener och aromater. NAFTA från olika källor varierar mycket i sin lätthet att reformera. De flesta naftener reagerar snabbt och effektivt för att bilda aromater. Detta är den grundläggande reaktionen av reformering. Paraffiner är de svåraste föreningarna att omvandla. En rik NAFTA (lägre paraffin, högre naftenhalt) gör operationen mycket enklare och effektivare. De typer av NAFTA som används som foder till CRU kan påverka enhetens funktion, katalysatorns aktivitet och produktegenskaper. När katalytisk reformering används huvudsakligen för BTX-produktion, används vanligtvis en C6-C8-skärning (initiala och slutliga kokpunkter IBP-FBP 60-140 kcal C), rik på C6. För produktion av en högoktanig bensinpoolkomponent är en C7-C9-skärning (IBP-FBP 90-160 kcal C) det föredragna valet.1
Reformatbensenhalten kan minskas genom att minimera mängden bensen-och bensenprekursorer (cyklohexan och metylcyklopentan) i reformerfodret via prefraktionering. Alternativt kan bensen reduceras genom postfraktionering av reformatet och vidare bearbetning av ljusreformatet.
i ett raffinaderi där maximal produktion av mellandestillat är en prioritet får den tyngre delen av NAFTA som traditionellt dirigeras till en katalytisk reformator i stället skickas till fotogen-eller dieselpoolen, inom gränserna för flampunktsspecifikationen. I de flesta fall kommer en lättare CRU-matning att resultera i en ökad cykellängd för en semi-regenerativ (SR) enhet på grund av minskat koksmärke.
icke-straight-run NAFTA (t.ex. fluid katalytisk krackning (FCC) nafta eller visbreaker/coker NAFTA) kan också bearbetas i en CRU, men endast efter svår hydrering som involverar (di)-olefinmättnad, utöver den grundläggande naftahydrotreaterfunktionen för att avlägsna heterogena atomer (svavel och kväve). Deras högre endpoint och / eller högre paraffinhalt resulterar i en högre koks nedläggning. Cykliska och kontinuerliga katalysatorregeneratorer (CCR) kan i allmänhet bearbeta FCC-NAFTA med en högre matningsändpunkt så länge regeneratorns kapacitet finns för att bränna den ytterligare koks som produceras.2 upparbetningen av FCC-NAFTA är vanligtvis begränsad till den nedre oktan Mellersta snittet. Om endast avsvavling krävs är bearbetning av FCC-NAFTA i en selektiv hydrobehandlingsenhet den enklare lösningen.
fasta sängenheter vs CCR-reformatorer
den konventionella CRU-typen är Sr-reformeringsenheten med fast säng, som används för begränsad oktanförbättring. Enheten drivs vid högt tryck för att mildra kolbildning. När koluppsättningen ökar höjs reaktortemperaturerna för att uppnå måloktan på bekostnad av reformatutbyte. En cyklisk regenerativ process med ett svängreaktorsystem används för högre svårighetsgrad och oktanoperation. Med CCR-reformering (se figurerna 1 och 2)3,4 kan extremt höga svårighetsgrader erhållas utan frekventa avstängningar på grund av katalysatordeaktivering. Enheterna arbetar vid lågt tryck med tillhörande avkastningsfördelar med högre reformat-och väteutbyten.
beslutet att omvandla högtrycks SR katalytiska reformatorer till CCR-typ enheter hänger helt på ekonomi.5 vissa reformeringslicensgivare har utvecklat en hybridenhet genom att lägga till en CCR-reaktor och regenerator till en original SR-reformeringsenhet.4,6,7,8 typiska exempel visas i figurerna 3 och 4. Konverteringen kan kosta mindre än hälften av en ny CCR och ökar genomströmningen och/eller cykellängden.4
för vissa raffinaderier förblir en fullständig omvandling till CCR ekonomiskt attraktiv i förhållande till en hybridenhet, på grund av högre strömfaktor, lägre driftstryck och högre utbyten av väte och NAFTA.9 praktiskt taget alla nya reformeringsenheter är av CCR-design.
Reaktordesign
det finns tre typer av reaktorer som huvudsakligen används i reformeringsprocessen. Dessa är sfäriska, nedströms och radiella. När katalysatorn förbättrades genom åren kunde reaktortrycket minskas för att dra nytta av de ökade C5+ – och väteutbytena vid lägre arbetstryck. Vid lägre tryck blir tryckfallet genom reaktorn ett viktigt övervägande; därför använder mer moderna konstruktioner av reformeringsenheter reaktorer som är radiella flöde i design och kombinerar god flödesfördelning med lågt tryckfall.
den kombinerade matningen riktas från reaktorns inloppsmunstycke till så kallade kammusslor, som är långa, vertikala kanaler placerade längs hela reaktorns omkrets. Kammusslorna har hål eller, oftare dessa dagar, profil trådskärmar längs hela längden, genom vilken gas passerar radiellt in i den ringformiga katalysatorbädden och inåt till ett mittrör som samlar reaktorprodukterna och leder dem till reaktorutloppet. Lågt flöde bör undvikas, eftersom det kommer att resultera i accelererad koks nedläggning.
Reaktormetallurgi
Reaktorkärl i en SR CRU-tjänst är fristående artiklar och kan vara antingen varmt eller kallt skal, beroende på designpreferens. I kallskalkonstruktioner skyddar ett inre eldfast foder kärlväggen från exponering för processtemperaturen. I CCR-tjänst är reaktorerna alltid av hot-shell-designen och kan antingen placeras individuellt eller staplas för att bilda ett fackligt enda kärl.8 i en SR CRU är en kall vägg (kolstål med eldfast foder) med ett inre rostfritt stålfoder normen.
