A katalitikus reformálás egy évszázados múltra visszatekintő, progresszív technológia

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Az olaj hasznos tulajdonságait az emberiség időtlen idők óta ismeri. Szintetikus szálak és műanyagok előállításához üzemanyag és nyersanyagok előállítására használják. Ugyanakkor az emberiség mindig is a fosszilis tüzelőanyagok feldolgozásából származó előnyök maximalizálására törekedett. Az egyik ilyen módszer a katalitikus reformálás volt, amely folyamat kiváló minőségű benzineket és aromás szénhidrogéneket eredményezett.

Az olajfinomításnak ezt a módszerét 1911-ben találták fel, és 1939 óta használják ipari méretekben a technológiát. Azóta a fosszilis tüzelőanyagok lepárlásának módszerét folyamatosan fejlesztették. Ma ez az egyik legösszetettebb és leghatékonyabb módja a magas oktánszámú benzin előállításának.

Üzemanyag lepárlás

A katalitikus reformálás a hattagú naftének dehidrogénezési folyamata (a hidrogénmolekula eltávolítása a szerves vegyületekből) nikkel és néhánymás platinacsoportú fémek magas hőmérsékleten, ami aromás vegyületek képződéséhez vezet. Más szóval, ez egy olyan eljárás, amely lehetővé teszi magas oktánszámú termék - reformát - előállítását alacsony minőségű nyersanyagokból - közvetlen lepárlású benzinből.

A fő ok, amiért a reformok olyan széles körben elterjedtek, a környezet iránti aggodalom. Ezt megelőzően ólomalapú kopogásgátló szereket használtak a magas oktánszámú benzin előállításához. Szinte nincs kibocsátás a reformálásból.

Beérkezett termékek

Ezzel a technológiával a legértékesebb petrolkémiai nyersanyagok - benzol, toluol, aromás szénhidrogének - kinyerhetők. Ma a katalitikus reformálás olyan folyamat, amely évente akár 480 millió tonna petrolkémiai terméket állít elő világszerte.

A gyártási ciklus fő végterméke az újraformázás – 93-102 oktánszámú benzin.

Ugyanakkor paraffinos melléktermékek keletkeznek, valamint 90%-ban hidrogéngáz, ami a legtisztább, mint más módszerekkel.

A katalitikus reformálást kísérő másik termék a koksz. Lerakódik a katalizátorok felületére, jelentősen csökkenti azok aktivitását. Megpróbálják csökkenteni a számát.

Katalitikus reformálási technológia

Az egyenes lefolyású benzin, egy alacsony oktánszámú üzemanyag, a katalitikus reformálás alapanyagaként működik. Az egész folyamatot 3-4 reaktorban hajtják végre, amelyek fix katalizátorágyasak. A reaktorokat bonyolult többkamrás rendszerrel és az átmeneti termék fűtésével rendelkező csövek kötik össze.

A katalitikus reformáláshoz használt katalizátorok egy hordozó – alumínium-oxid (A1203) – platinakristályokkal tarkítva. A 480-520 °C hőmérsékletű és 1,2-4 MPa nyomású reaktorokban a nyersanyag magas oktánszámú izoparaffinná és aromás vegyületekké alakul.

A folyamat stabilitásának növelése érdekében nagyon gyakran drágább fémeket (rénium, germánium, irídium), valamint halogéneket - klórt és fluort - vezetnek be a technológiába.

Katalitikus reformálás típusai

A mai napig számos módszert találtak fel magas oktánszámú benzin és aromás szénhidrogének katalitikus reformálási reakciókkal történő előállítására. Minden külföldi cég titokban tartja a saját gyártási módszerét. Mindazonáltal mindegyik három fő módszeren alapul:

1. Olajreformálás egyidejűleg három-négy reaktorban, folyamatosan. Lényege abban rejlik, hogy a folyamat katalizátora először teljesen kifejleszti a potenciálját, majd a reaktorokat leállítják, amíg a gyorsító vissza nem állítja tulajdonságait.
2. Folyamatos reakció 2-3 telepítésben – a reagenst rendszeres időközönként helyreállítják minden rendszerben az előállítás során. Ugyanakkor a folyamat nem áll le, és a regeneratív reaktort egy "lebegő", további reaktor váltja fel.

Legnagyobba termelékenység folyamatos reakcióval érhető el, regeneráló egységek és reaktorok alkalmazásával. A katalizátort, ahogy romlik a tulajdonságai, egy regeneráló kamrába helyezik, és egy „nemrég redukált reagens” kerül a helyére, megtörténik az alumínium-platina vegyületek keringése.

Fő probléma

A reformálást kísérő fő probléma a nagy mennyiségű koksz képződése, ami csökkenti az alumínium-oxid-platina anyagok katalitikus képességét. A probléma megoldása a reakcióba lépő elemek felületén a kokszlerakódások elégetése oxigén-inert keverékkel 300-500 Celsius fokos hőmérsékleten. Ezt a folyamatot a tudományos közösségben regenerációnak nevezik.

A katalitikus elem teljes helyreállítása lehetetlen. Használata során helyrehozhatatlanul öregszik, majd speciális gyárakba kerül, ahol platinát és egyéb drága fémeket vonnak ki belőle.

Katalitikus Reformátorok

Ezt a természetes tüzelőanyag-feldolgozási módszert különféle típusú berendezések végzik. Hogy néhányat említsünk ezek közül:

• Kiválasztás. Itt a reformer a katalitikus dehidrogénezési eljárást a szelektív hidrokrakkolással kombinálja.
• Platformozás. 3 reaktora van, a katalizátorok működési ideje 6-12 hónap.
• Ultraformálás. Az egyik első olyan „lebegő” reaktorral felszerelt telepítés, amely a reagens csökkentését végzi.
• Isoplus. Merta termék előállításához a reformálás és a termikus krakkolás folyamatát kombinálják.

A legelterjedtebb olajreformálás Észak-Amerikában történt – itt évente akár 180 millió tonna természetes tüzelőanyagot dolgoznak fel. A második helyen Európa országai állnak - mintegy 93 millió tonnát tesznek ki. Oroszország mintegy 50 millió tonna éves olajtermeléssel zárja az első hármat.