Каталитический риформинг в нефтепереработке¶

Каталитический риформинг — это технологический процесс переработки нефтяных фракций, предназначенный для повышения октанового числа бензинов и получения ароматических углеводородов. Процесс протекает при повышенных температурах (обычно 480–540 °C) и давлении водорода (1–4 МПа) в присутствии платиносодержащих катализаторов. Основные продукты — высокооктановый компонент автомобильного бензина (риформат) и водородсодержащий газ, используемый в других процессах нефтепереработки.

¶История и развитие

Процесс риформинга известен с конца XIX века, однако промышленное значение он приобрёл в середине XX столетия. Первые установки термического риформинга появились в 1930-х годах, но низкое качество продукта ограничивало их применение. Перелом наступил в 1949 году, когда американская компания UOP внедрила платформинговый процесс — каталитический риформинг на платиновом катализаторе. В 1950–1960-х годах технология распространилась по всему миру, а позднее были разработаны биметаллические катализаторы (платина с рением, иридием, оловом), повысившие стабильность и выход целевых продуктов.

¶Химические основы

В основе процесса лежат несколько типов реакций:

• Дегидрирование нафтенов — превращение циклогексана и его производных в ароматические углеводороды; наиболее желательная и быстрая реакция.
• Дегидроциклизация парафинов — образование ароматики из алканов нормального строения.
• Изомеризация — перестройка углеродного скелета с повышением октанового числа.
• Гидрокрекинг — расщепление тяжёлых молекул, побочный процесс, снижающий выход риформата.
• Коксообразование — нежелательное отложение углерода на катализаторе, требующее регенерации.

Соотношение этих реакций зависит от сырья, катализатора и параметров режима.

¶Сырьё и катализаторы

Сырьём служат прямогонные бензиновые фракции, выкипающие в пределах 85–180 °C. Предварительно их очищают от сернистых, азотистых соединений и воды, отравляющих катализатор.

Катализаторы делятся на два основных типа:

Носителем обычно служит хлорированный оксид алюминия, обеспечивающий кислотные функции.

¶Технологические схемы

Применяются три основные конфигурации установок:

• Полурегенеративный риформинг — реакторы периодически отключают для регенерации катализатора; межрегенерационный период составляет от нескольких месяцев до года.
• Циклический риформинг — один из реакторов выводится на регенерацию без остановки всей установки.
• Непрерывный риформинг — катализатор перемещается между реактором и регенератором, что обеспечивает стабильно высокий выход продукта.

¶Продукты и применение

Основной продукт — риформат с октановым числом 95–105 (по исследовательскому методу). Его смешивают с другими компонентами для получения товарных бензинов. Побочно образуется водородсодержащий газ (60–90 % водорода), направляемый на гидроочистку и гидрокрекинг. Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы) извлекаются как сырьё для нефтехимии.

¶Значение и ограничения

Каталитический риформинг — ключевой процесс современного нефтеперерабатывающего завода, обеспечивающий баланс между производством высокооктановых бензинов и потребностями нефтехимии в ароматике. К ограничениям относят образование бензола — канцерогена, содержание которого в топливе жёстко регламентируется, а также высокую энергоёмкость и потребность в дорогостоящих катализаторах.