Установки каталитического риформинга со стационарным слоем катализатора

Установки каталитического риформинга всех типов включают следующие блоки:[1]

1. Гидроочистки сырья

2. Очистки ВСГ

3. Реакторный блок

4. Блок сепарации газа и стабилизации катализата

В промышленности эксплуатируют реактора с корпусами, изготовленные из биметалла типа 12 ХМ+0,8 Х 18Н10Т, или защитным торкрет-бетонным покрытием.

Рассмотрим реактора только со стационарным слоем катализатора, т.к. установки с непрерывной регенерации на территории СНГ редкость из-за дороговизны (80 млн. долларов США).[]

Цилиндрический реактор с аксиальным вводом сырья (рис )

В зависимости от гидродинамических условий движения газосырьевой смеси они могут быть с нисходящими или восходящими потоками.

Реактор включает общие для реакторов детали: корпус, днища, штуцеры для ввода и вывода сырья, слой катализатора и фарфоровых шариков, многозонные термопары, футеровочный слой, опорное кольцо, люки для выгрузки катализатора и очистки.[21]

Цилиндрический реактор с радиальным вводом сырья (рис.)

Основное конструктивное различие состоит в том, что в реакционных аппаратах газосырьевая смесь проходит через слой катализатора в радиальном направлении. Также внутри установлен перфорированный стакан из легированной стали, внутренняя поверхность которого покрыта двумя слоями легированной сетки. В стакан загружается катализатор в виде сплошного слоя с равномерной плотностью засыпки. По периферии внутренней стенки корпуса реактора расположены скаллопы – вертикальные полуэллиптические перфорированные желоба – раздаточные газораспределители.

Преимущества радиального ввода перед аксиальным в меньшем перепаде давления и большей площадью контакта с катализатором.

Рис. – Реактор установки каталитического риформинга с аксиальным вводом сырья.

Рис – Реактор каталитического риформинга с радиальным вводом сырья.

На некоторых установках каталитического риформинга применяются реакторы сферической формы с аксиальным направлением потока. Данное конструктивное оформление реактора позволяет создавать в аппарате равномерное распределение газосырьевой смеси в нем, создает небольшое гидравлическое сопротивление потоку, значительно сокращает толщину стенок аппарата, что соответственно уменьшает расход металла.

Однако в связи со сложностью изготовления таких аппаратов, а также ограниченностью их размеров реакторы подобного типа не нашли применения на отечественных установках каталитического риформинга [24].

Рис – Сферический реактор каталитического риформинга.

Перспективы процесса

Усовершенствование методов управления работой установок риформинга в мировой научной и промышленной практике проводится по трем направлениям:

• Создание новых по конструкции реакторов и по гидродинамическому режиму работы реакторов установок;

• Разработка новых типов катализаторов – полиметаллических и носителей к ним типа оксидов алюминия, цеолитов, особенно, высококремнеземных, смеси цеолитов и оксидов алюминия и т.д.:

• Создание математических моделей процесса риформинга на основе изучения закономерностей, определяющих химическую кинетику, термодинамику, физикохимические основы процессов риформинга в промышленных условиях. Изучение углеводородного состава и свойств бензиновых фракций, обеспечивающих производство высокооктановых товаров бензинов с пониженным (менее 1 % масс.) содержанием в них бензола. Создание технологии производства товарных бензинов, качество которых соответствует стандартам ЕВРО 4-5.

Как известно, существуют три основных типа риформинга, это риформинг с непрерывной регенерацией катализатора, с периодической регенерацией и, так называемый, циклический процесс, когда в дополнение к основным реакторам в технологическую схему входит дополнительный реактор, который поочередно заменяет один из действующих реакторов для регенерации последнего. Большинство существующих риформингов являются периодического действия. [23]

В настоящее время среди отечественных разработок одним из самых современных воплощений в промышленности процесса каталитического является установка ЛФ-35/21-1000 мощностью 1 млн. т сырья в год в ОАО “ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез”. Здесь используется технология непрерывной регенерации катализатора.[25]

Таблица – Региональное размещение мощностей каталитического риформинга в зависимости от типа процесса (по состоянию на 2004 г.)

Регион	Общая мощность риформинга (1000 барр./день)	Распределение по типу процесса, %
		Периодический	Непре- рывный	Циклический	Другой тип
Северная Америка	4075	46,4	26,8	22,2	4,6
Западная Европа	2135	54,0	31,5	11,0	3,5
Азия	2000	42,4	44,8	1,6	11,2
Восточная Европа	1430	86,4	11,0	1,1	1,5
Средний Восток	570	63,0	23,1	7,2	6,7
Южная Америка	400	80,4	9,3	0,6	3,5
Африка	390	81,9	0,0	1,8	16,3
Общая доля:	11000	56,8	26,9	11,1	5,2

Как видно из данных по Восточной Европе, в России основным является риформинг с периодической регенерацией катализатора. Это связано с тем, что проекты отечественных установок риформинга с непрерывной регенерацией катализатора, появились только в последнее время и выполнены они по иностранной лицензии.

Практически полное отсутствие в России установок риформинга циклического действия обуславливает общий недостаток информации по нему в отечественных технических литературных источниках. В то же время данный процесс обладает рядом существенных преимуществ, например, возможность вовлечения более широкой сырьевой фракции в процесс риформинга и уменьшения соотношения водород:сырье.[22]

Таким образом, на современном этапе исследований и разработок в области процесса каталитического риформинга все большее развитие получает катализатор процесса, методы его регенерации, а также технология восстановления платины и других дорогостоящих элементов из отработанного катализатора. Непосредственно технология процесса в большей степени и автоматизация – в меньшей на данный момент не претерпевают основательных изменений.[22]