Каталітичний риформінг - це прогресивна технологія з віковою історією

Корисні властивості нафти відомі людству з незапам'ятних часів. Вона використовується для отримання палива та сировини для виробництва синтетичних волокон і пластмас. При цьому людство завжди прагнуло максимізувати отримувану вигоду від переробки викопного палива. Одним з таких способів став каталітичний риформінг – процес, який дав початок високоякісних бензинів і ароматичних вуглеводнів. Даний спосіб переробки нафти був винайдений в далекому 1911 році, а починаючи з 1939 року, технологія застосовується в промисловому масштабі. З тих пір метод перегонки природного палива постійно вдосконалювався. На сьогоднішній день він являє собою один з найбільш складних і ефективних способів одержання бензину з високим октановим числом.

Перегонка палива

Каталітичний риформінг – це процес дегідрування (відщеплення молекули водню від органічних сполук) шестичленних фосфоровмісних нафтенів у присутності нікелю та деяких інших металів платинової групи при високій температурі, що веде до утворення ароматичних сполук. Інакше кажучи, це процес, який дозволяє отримувати високооктановий продукт – риформат – з низькоякісної сировини – прямогонного бензину. Основна причина, завдяки якій настільки широке поширення отримав риформінг, – це турбота про довкілля. До цього з метою отримати бензин з високим октановим числом застосовувалися антидетонатори на основі свинцю. При риформінгу викиди практично відсутні.

Одержувані продукти

Застосуванням цієї технології вдається добути найбільш цінне нафтохімічну сировину – бензол, толуол, ароматичні вуглеводні. Сьогодні каталітичний риформінг – це процес, за допомогою якого отримують до 480 млн тонн нафтохімічних виробів на рік по всьому світу. Головним кінцевим продуктом виробничого циклу є риформат – бензин з октановим числом 93-102. Одночасно з цим виникають побічні продукти – парафінові вуглеводні, а також 90% водневий газ, який є найбільш чистим, ніж одержуваний іншими способами. Іншим продуктом, супроводжуючим каталітичний риформінг, є кокс. Він, осідаючи на поверхні каталізаторів, істотно знижує їх активність. Його кількість намагаються знизити.

Технологія каталітичного риформінгу

В якості сировини для каталітичного риформінгу виступає прямогонний бензин – на паливо з низьким октановим числом. Весь процес здійснюється в 3-4 реакторах, які мають нерухомий шар каталізатора. Реактори з'єднуються між собою трубами зі складною багатокамерній системою і підігрівом перехідного продукту. Каталізатори каталітичного риформінгу являють собою носій – окис алюмінію (А1203) з вкрапленнями кристалів платини. В реакторах при температурі 480-520 °С і тиску від 12 до 4 Мпа сировина перетворюється на високооктанові изопарафиновие та ароматичні сполуки. Дуже часто для підвищення стабільності процесу в технології впроваджують більш дорогі метали (реній, германій, іридій), а також галогени – хлор і фтор.

Види каталітичного риформінгу

На сьогоднішній день винайдено безліч способів одержання високооктанового бензину й ароматичних вуглеводнів за допомогою реакцій каталітичного риформінгу. Кожна закордонна компанія зберігає в секреті власний метод виробництва. Однак всі вони базуються на трьох основних методах:

Риформінг нафти, що проводиться одночасно в трьох-чотирьох реакторах безперервно. Його суть полягає в тому, що каталізатор процесу спочатку повністю вичерпує свій потенціал, після чого реактори зупиняються до тих пір, поки прискорювач не відновить свої властивості.

Безперервна реакція в 2-3 установках – реагент періодично відновлюється в кожній системі по мірі своєї виробітку. При цьому процес не зупиняється, а регенеруючий реактор замінюється «плаваючим», додатковим.

Найбільшої продуктивності вдається досягти при тривалому протіканні реакції з застосуванням регенеруючих установок та реакторів. Каталізатор, у міру погіршення своїх властивостей, поміщається в регенеруючу камеру, а на його місце приходить «нещодавно відновився реагент», відбувається циркуляція алюмоплатинових сполук.

Основна проблема

Головна проблема, яка супроводжує риформінг, – це утворення великої кількість коксу, що знижує каталітичні здібності алюмоплатинових матеріалів. Вирішення цієї проблеми полягає у випалюванні коксових відкладень на поверхні реагуючих елементів за допомогою киснево-інертної суміші при температурі 300-500 градусів за Цельсієм. Даний процес в науковому середовищі називається регенерацією. Повністю відновити каталітичний елемент неможливо. По мірі експлуатації він безповоротно старіє, після чого відправляється на спеціальні фабрики, де з нього витягують платину та інші дорогі метали.

Реактори каталітичного риформінгу

Даний метод переробки природного палива здійснюється різними видами установок. Назвемо кілька з них:

Selectoforming. Тут установка риформінгу поєднує процес каталітичного дегідрування з виборчим гідрокрекінгом.

Platforming. Має у своєму складі 3 реактора, а час роботи каталізаторів становить від 6 до 12 місяців.

Ultraforming. Одна з перших установок з «плаваючим» реактором, який проводить процес відновлення реагенту.

Isoplus. Для отримання продукту комбінуються процеси риформінгу і термічного крекінгу.

Найбільше поширення риформінг нафти отримав в Північній Америці – тут щорічно переробляє до 180 млн тонн природного палива. На другому місці стоять країни Європи – на їх частку доводиться порядку 93 млн тонн. Замикає трійку лідерів Росія з щорічної виробленням близько 50 млн тонн нафти.