Теоретические основы и пути интенсификации процесса
.pdf
1
|
36 |
27 |
14 |
|
35
|
2 |
сырье + H |
2 |
|
|
31 |
|
31 |
|
13 |
35 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
7 |
5 |
|
|
|
|
8 |
6 |
|
|
|
|
4 |
17 |
|
|||
|
|
||||
11 |
12 |
11 |
зона 1 |
||
|
|||||
|
29 |
|
|
|
26 |
|
|
|
|
|
|
25 |
24 |
|
28 |
|
|
9 |
|
|
18 |
зона 2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
19 |
|
20 |
|
|
|
|
|
21 |
|
|
|
30 |
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
зона 3 |
|
5 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23 |
|
|
|
|
|
22 |
|
|
|
|
33 |
|
|
|
34 |
|
34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
Рис. 12. Упрощенная блок-схема реактора с движущимся слоем катализатора:
1 – реактор; 2 – вход реакционной смеси; 3 – корпус реактора; 4 – пространство, распределяющее жидкость; 5 – экран; 6 – движущийся слой; 7 – внешний экран; 8 – 10 – кольцевые пространства – коллекторы газа; 11, 12 – разделители; 13 – 15 – выходы газопродуктовой смеси;
16 – 25 –перегородки; 26, 27 – входы газопродуктовой смеси; 28 – разделительное пространство; 29, 30 – центральные трубы; 31 – входные отверстия для катализатора; 32, 33 – верхняя и нижняя крышки; 34 – отверстия для выгрузки катализатора; 35, 36 – нагреватели
Авторы утверждают, что применение сферических реакторов аксиального типа более эффективно, чем применение сферических реакторов с радиальным вводом сырья. В реакторах аксиального типа лучше распределяется сырьевой поток, а также возможно применение мембран.
Консорциум « Н е д р а »
36
Авторы статей [70, 71] предлагают использовать мембранные реакторы с неподвижным и псевдоожиженным слоем катализатора.
Использование селективной проницаемой мембраны, основой которой является палладий с добавлением второго металла, позволяет выводить водород из зоны реакции, и таким образом сдвигать равновесие в сторону получения продуктов риформинга. Кроме того, данная технология позволяет получать чистый водород.
Возможно также использование совмещенных рекуперативных реакторов для реализации процесса каталитического риформинга, в
которых тепло от экзотермической реакции гидрирования нитробензола в анилин используется для подогрева реакционной смеси риформинга [72].
Таким образом, проблема оптимизации процесса каталитического риформинга с целью увеличения выхода целевого продукта более чем актуальна в России, где доля риформата в общем объеме бензинового фонда превышает 50%. Очевидно, что для повышения эффективности процесса риформинга необходим комплексный подход. Одновременно с внедрением новых высокоэффективных катализаторов необходимо совершенствовать технологическую схему и аппаратурное оформление процесса, конструкцию реакторов.
Выводы
Нефтегазовый комплекс играет важнейшую роль в экономике России. На его долю приходится более 16% ВВП страны, четвертая часть налоговых и таможенных поступлений в бюджеты и более трети валютной выручки. Производственная база нефтепереработки РФ представлена 27 крупными нефтеперерабатывающими заводами суммарной мощностью по сырью около 300 млн. т/год. Кроме того, на 67
небольших НПЗ перерабатывается 11,5 млн. т/год нефти и 8,2 млн. т/год газового конденсата.
Несмотря на высокий объем переработки, на сегодняшний день по основным показателям отрасль значительно отстает от уровня развитых стран. Большинство российских НПЗ можно охарактеризовать:
−высокой степенью износа основных фондов (до 80%);
−использование устаревших, энергоемких и экономически несовершенных технологий;
−низкой долей деструктивных углубляющих процессов в технологической схеме переработки нефти;
Консорциум « Н е д р а »
37
−низким уровнем конверсии нефтяного сырья.
В настоящий момент для решения этих проблем осуществляется модернизация действующих и строительство новых НПЗ.
Важнейшим элементом модернизации является правильный выбор технологии, реализация которой обеспечит достижение требуемых показателей.
В отечественной нефтепереработке мощности процесса каталитического риформинга относительно других современных процессов получения высокооктановых бензинов и ароматических углеводородов развиты более удовлетворительно. На отдельных НПЗ мощности риформирования бензинов достигают 17 – 24% к мощности первичной переработки, на некоторых - 9 – 12% и ряде НПЗ - 6 – 8%; в среднем по России этот показатель составляет 11,3%.
Несколько большая доля процесса риформинга (12,6% к первичной перегонке) характеризует структуру нефтепереработки Западной Европы; в США эта доля равна 18,6%.
Однако если в США современные установки с непрерывной регенерацией высокоэффективных катализаторов составляют общую мощность до 5,6% к мощности первичной переработки, в Западной Европе — 3,7%, то в России — это всего 0,7% [33].
В целом же в мировой и отечественной нефтепереработке каталитический риформинг играет важную роль в производстве высокооктановых автомобильных бензинов и ароматических углеводородов.
Библиографический список
1Соколов В.З., Харлампович Г.Д. Производство и использование ароматических углеводородов. М.: Химия, 1980. 336 с.
2Бреслер Л., Фоли Т. Улучшение экономики производства ароматических углеводородов // Материалы Конференции UOP по Нефтепереработке и Нефтехимии. Москва, 2011.
3Сулимов А.Д. Производство ароматических углеводородов из нефтяного сырья. М.: Химия, 1975. 304 с.
4Гайле А.А., Сомов В.Е., Варшавский О.М. Ароматические углеводороды: выделение, применение, рынок. СПб.: Химиздат, 2000.
544 с.
Консорциум « Н е д р а »
38
5Капустин В.М., Гуреев А.А. Технология переработки нефти. В 2 ч. Ч. 2. Деструктивные процессы. М.: КолосС, 2007. 334 с.
6Мановян А.К. Технология переработки природных энергоносителей. М.: Химия, КолосС, 2004. 456 с.
7Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / Под ред. Ахметова С.А. СПб.: Недра, 2006.
868 с.
8Маслянский Г.Н., Шапиро Р.Н. Каталитический риформинг бензинов: Химия и технология. Л.: Химия, 1985. 224 с.
9Сулимов А.Д. Каталитический риформинг бензинов. М.: Химия, 1973. 152 с.
10Глазов Г.И., Сидорин В.П. Каталитический риформинг и экстракция ароматических углеводородов. М.: Химия, 1981. 188 с.
11Абдульминев К.Г. Становление и развитие процесса каталитического риформинга. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. 117 с.
12Кравцов А.В. и др. Компьютерное прогнозирование работы промышленных катализаторов процессов риформинга и изомеризации углеводородов бензиновой фракции. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. 129 с.
13Гейтс Б., Кетцир Дж., Шуйт Г. Химия каталитических процессов. Пер. с англ. М.: Мир, 1981. 551 с.
14Андерсон Дж. Структура металлических катализаторов. Пер. с англ. М.: Мир, 1978. 482 с.
15Саттерфилд Ч. Практический курс гетерогенного катализа. Пер. с англ. М.: Мир, 1981. 520 с.
16Antos G.J., Aitani A.M. Catalytic naphtha reforming. NY: Marcel Dekker, Inc., 2004. 602 p.
17Кондрашева Н.К., Кондрашев Д.О., Абдульминев К.Г. Технологические расчеты и теория каталитического риформинга бензина. Уфа: ООО «Монография», 2008. 160 с.
18Промышленные установки каталитического риформинга / Под ред. Ластовкина Г.А. Л.: Химия, 1984. 231 с.
19Гофф П. Современные катализаторы для риформинга // Нефтегазовые технологии. 2010. №3. С. 93 – 96.
20Островский Н.М. Кинетика дезактивации катализаторов. Математические модели и их применение. М.: Наука, 2001. 334 с.
21Буянов Р.А. Закоксовывание катализаторов. Новосибирск: Наука, 1983. 206 с.
22Чесноков В.В., Буянов Р.А., Пахомов Н.А., Зайковский В.И. // Кинетика и катализ. 1991. Т. 32. С. 1494 – 1499.
Консорциум « Н е д р а »
|
39 |
23 |
Реутова О.А., Захаров Э.В. Кинетическая модель механизма компенсированного распада углеводородов на платине // Вестник |
Омского университета. 1999. №4. С. 47 – 50. |
|
24 |
Oudar J., Wise H. Deactivation and Poisoning of Catalyst. NY: Marcel Dekker, Inc., 1985. 327 p. |
25 |
Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: Учебник для вузов. / Скобло А.И. и др. М.: ООО «Недра − |
Бизнесцентр», 2000. 677 с. |
|
26 |
Ластовкин Г.А., Радченко Е.Д., Рудин М.Г. Справочник нефтепереработчика. Л.: Химия, 1986. 649 с. |
27 |
Meyers R.A. Handbook of petroleum refining processes. NY: McGraw-Hill, 2004. 900 p. |
28 |
Баннов П.Г. Процессы переработки нефти: В 3 т. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2000. Т. 1. 224 с. |
29 |
Зарубежные каталитические процессы нефтепереработки, нефтехимии и переработки газов: Справочник / Под ред. Дуплянкина |
В.К. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. 244 с. |
|
30 |
Левинтер М.Е., Ахметов С.А. Глубокая переработка нефти. М.: Химия, 1992. 224 с. |
31 |
Domergue B., le Goff P.-Y., Ross J. Octanizing reformer options // Petroleum technology quarterly. 2006. Q1. P. 67 – 73. |
32 |
Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. 672 с. |
33 |
Абрамин А.Л. Совершенствование промышленных процессов риформинга бензинов с движущимся слоем катализатора методом |
математического моделирования. Дис. … канд. техн. наук. Томск, 2010. 158 с. |
|
34 |
Гынгазова М.С. Моделирование работы реакторов процесса риформинга бензинов с непрерывной регенерацией катализатора с |
учетом коксообразования. Дис. … канд. техн. наук. Томск, 2011. 163 с. |
|
35 |
Технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу |
для реактивных двигателей и топочному мазуту», 27 февраля 2008 г. |
|
36 |
Левощенко А.С., Абдульминев К.Г., Ахметов А.Ф., Морозов А.Н. Перспективные процессы снижения содержания бензола в |
риформате // Нефтепереработка и нефтехимия. 2009. №5. С. 8 – 9.
Консорциум « Н е д р а »
40
37Гаврилов Н.В., Дуров О.В. Получение экологически чистых бензинов, соответствующих евростандартам // Химия и технология топлив и масел. 2008. №6. С. 9 – 13.
38Палмер Е.Р., Као С.Х., Танг Д.Р. Варианты снижения содержания бензола в бензине // Нефтегазовые технологии. 2008. №10. С. 96 – 102.
39Мнушкина О.И., Касьянов А.А., Самойлов Н.А. Оптимизация технологической схемы риформинга // Химия и технология топлив и масел. 2006. №3. С. 18 – 22.
40Елшин А.И. Технология получения высокооктановых бензинов, соответствующих европейским стандартам, на базе риформатов //
Мир нефтепродуктов. 2007. №7. С. 26 – 29.
41 Пат. 2130962 Российская Федерация, МПК 7 C10G65/08, C10G69/02. Способ снижения содержания бензола в бензиновых фракциях / Травер К., Курти Ф., Сарразен П.; патентообладатель Энститю Франсэ Дю Петроль. № 94045134/04; заявл. 28.12.1994; опубл.
27.05.1995.
42 Пат. 1746701 Российская Федерация, МПК 6 C10G59/02. Способ получения высокооктанового бензина / Шапиро Р.Н., Краев Ю.Л.; заявитель Научно-производственное объединение по разработке и внедрению нефтехимических процессов «Леннефтехим». № 4784852/04; заявл. 23.01.1990; опубл. 27.09.1999.
43Ахметов А.Ф., Абдульминев К.Г., Сайфуллин Н.Р., Соловьев А.С., Абдуллахи Х.М. Производство ароматических углеводородов и высокооктановых бензинов фракционированием катализатов риформинга // Башкирский химический журнал. 2000. Т. 7, №2. С. 47 – 50.
44Пат. 2113453 Российская Федерация, МПК 6 C10G63/02, C10G57/00, C10G53/04. Способ получения низкооктановых и высокооктановых бензинов и бензола из катализатов риформинга широких бензиновых фракций / Сомов В.Е., Лаптев Н.В., Залищевский Г.Д. и др.; патентообладатель ООО «Производственное объединение «Киришинефтеоргсинтез». № 97114330/04; заявл. 20.08.1997; опубл.
20.06.1998.
Консорциум « Н е д р а »
41
45Пат. 2177024 Российская Федерация, МПК 7 C10G21/20, C10G21/28. Способ одновременного получения экологически чистого реактивного топлива и ароматического растворителя / Сомов В.Е., Гайле А.А., Залищевский Г.Д., Семенов Л.В. и др.; патентообладатель
ООО«Производственное объединение «Киришинефтеоргсинтез». № 2000121205/04; заявл. 07.08.2000; опубл. 20.12.2001.
46Пат. 2099390 Российская Федерация, МПК 6 C10G63/02. Способ получения высокооктанового бензина / Крылов В.А., Аликин А.Г., Камлык А.С., Веселкин В.А., Безворотный П.В.; патентообладатель ОАО «ЛУКОЙЛ – Пермнефтеоргсинтез». № 96108768/04; заявл. 30.04.1996; опубл. 20.12.1997.
47Соловьев А.С. Технология получения компонента бензинов с пониженным содержанием бензола и ароматических углеводородов
C9+ на основе риформинга. Дис. … канд. техн. наук. Уфа, 2003. 134 с.
48Мириманян А.А., Вихман А.Г., Мкртычев А.А., Марышев В.Б., Боруцкий П.Н., Можайко В.Н. О снижении содержания бензола в бензинах и риформатах // Нефтепереработка и нефтехимия. 2006. №8. С. 11 – 14.
49Мириманян А.А., Хавкин В.А., Левинбук М.И., Яловой С.В., Мкртычев А.А. Совершенствование производства автомобильных бензинов с пониженным содержанием бензола на ОАО «Саратовский НПЗ» // Технологии нефти и газа. 2006. №3. С. 3 – 9.
50Марышев В.Б., Можайко В.Н., Сорокин И.И. Удаление бензола из продуктов риформинга. Катализатор и процесс гидроизомеризации бензола // Нефтепереработка и нефтехимия. 2005. №9. С. 9 – 10.
51Ахметов А.Ф. Разработка комбинированной технологии производства высокооктановых неэтилированных бензинов и ароматических углеводородов. Дис. … д-ра техн. наук. Уфа, 1986. 335 с.
52Абдульминев К.Г. Разработка и внедрение новых топливно-нефтехимических схем переработки бензиновых фракций. Дис. … д-ра техн. наук. Уфа, 1997. 344 с.
53Кондрашев Д.О., Ахметов А.Ф. Оптимизация процесса каталитического риформинга бензинов путем применения блока межступенчатой ректификации риформата // Нефтегазовое дело. 2006.
54Кондрашев Д.О., Ахметов А.Ф. Совместное применение технологии межступенчатой ректификации риформата и процесса РЕГИЗ для получения компонентов бензинов с улучшенными экологическими свойствами // Нефтегазовое дело. 2006.
Консорциум « Н е д р а »
vk.com/id446425943
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
42
55Можайко В.Н., Бортов В.Ю., Максимов И.Ю. Снижение давления на блоке риформинга установки Л-35-11/300 Туапсинского НПЗ // Нефтепереработка и нефтехимия. 1997. №1. С. 12 – 18.
56Елшин А.И., Сердюк Ф.И., Кукс И.В. и др. Реконструкция установки риформинга со снижением рабочего давления // Химия и технология топлив и масел. 2001. №4. С. 16 – 17.
57Усакова Н.А., Мельников В.Б., Демина Л.В. и др. Технология получения высокооктанового компонента автомобильных бензинов на установках каталитического риформинга // Нефтепереработка и нефтехимия. 1999. №5. С. 17 – 19.
58Белоусова Ю.С., Белоусов А.Е., Осадченко А.И., Ясьян Ю.П. Использование прямогонной бензиновой фракции в процессе производства высокооктанового автомобильного бензина // Нефтепереработка и нефтехимия. 2009. №3. С. 10 – 13.
59Рассадин В.Г., Дуров О.В., Славин В.Н. и др. Особенности каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора // Химия и технология топлив и масел. 2007. №5. С. 8 – 12.
60Форпост сибирской переработки // Нефть и капитал. 2004. №3. С. 48 – 51.
61Сомов В.Е. Вместе к новым рубежам развития бизнеса // Нефтепереработка и нефтехимия. 2007. №1. С. 3 – 5.
62Гилсдорф Н.Л. Реконструкция установок риформинга со стационарным слоем катализатора под процесс ЮОПи CCR-
Платформинг (с непрерывной регенерацией катализатора) // Нефтепереработка и нефтехимия. 1994. №7. С. 3 – 10.
63Жарков Б.Б., Шапиро Р.Н., Краев Ю.Л., Федоров А.П. Разработка процесса каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора // Нефтепереработка и нефтехимия. 1999. №8. С. 4 – 8.
64Кирьянов Д.И., Смоликов М.Д., Пашков В.В. и др. Современное состояние процесса каталитического риформинга бензиновых фракций. Опыт производства и промышленной эксплуатации катализаторов риформинга серии ПР // Российский химический журнал. 2007.
Т. 51, №4. С. 60 – 68.
65 Луговской А.И., Логинов С.А., Ващенко П.М., Макеев С.А. Опыт модернизации установок риформинга // Химия и технология топлив и масел. 2000. №5. С. 21 – 23.
Консорциум « Н е д р а »
43
66Костенко А.В., Кравцов А.В., Иванчина Э.Д., Ивашкина Е.Н. Оптимизация внутренних устройств реакторов риформинга с использованием нестационарной кинетической модели // Нефтепереработка и нефтехимия. 2007. №1. С. 18 – 22.
67Пат. 4102776 США, МПК C10G35/12, B01J8/12. Moving beg contacting process and apparatus / Stone R.D.; патентообладатель UOP LLC. US 05/783,923; заявл. 01.04.1977; опубл. 25.07.1978.
68Iranshahi D., Pourazadi E., Paymooni K. et al. Modeling of an axial flow, spherical packed-bed reactor for naphtha reforming process in the presence of the catalyst deactivation // International journal of hydrogen energy. 2010. №35. P. 12784 – 12799.
69Iranshahi D., Rahimpour M.R., Asgari A. A novel dynamic radial-flow, spherical-bed reactor concept for naphtha reforming in the presence of catalyst deactivation // International journal of hydrogen energy. 2010. №35. P. 6261 – 6275.
70Khosravanipour A.M., Rahimpour M.R. A membrane catalytic bed concept for naphtha reforming in the presence of catalyst deactivation // Chemical engineering and processing. 2009. №48. P. 683 – 694.
71Rahimpour M.R. Enhancement of hydrogen production in a novel fluidized-bed membrane reactor for naphtha reforming // International journal of hydrogen energy. 2009. №34. P. 2235 – 2251.
72Iranshahi D., Bahmanpour A.M., Pourazadi E., Rahimpour M.R. Mathematical modeling of a multi-stage naphtha reforming process using novel thermally coupled recuperative reactors to enhance aromatic production // International journal of hydrogen energy. 2010. №35. P. 10984 –
10993.
Консорциум « Н е д р а »