Katalysator voor het verhogen van het octaangetal in isomerisatie-eenheden
Waterstof-Bevattende eenheid
Drie reguliere processystemen, temperatuurparameters en katalysatorselectie
✅ Katalysator: platina-ondersteund gechloreerd aluminiumoxide (type aluminiumchloride)
Reactietemperatuur: 120 ~ 175 graden (reactorinlaat), bedtemperatuurstijging 10-25 graden
Druk: 2,8–3,8 MPa; ruimtesnelheid per uur van vloeistof LHSV=1.0–3,0 h⁻¹; molaire verhouding waterstofkoolwaterstof 0,1–0,5
Grondstofvereisten: strikte dehydratie, ontzwaveling en denitrificatie; water/zwavel zal zure chloorlocaties permanent vergiftigen; Tijdens bedrijf is continue chloorsuppletie vereist
Toepasbaar: C₅/C₆ lichte nafta, doel hoge RON (één doorgang RON≈82–84, cyclus tot 87–93)
Kenmerken: Hoogste activiteit, best uitgebalanceerde conversieratio; zeer corrosief, uitgerust met een alkalisch reinigingssysteem, complexe bediening en onderhoud
✅Katalysator: Pt-geladen zure moleculaire zeef (zeoliettype, chloor-vrij)
Reactietemperatuur: 240-280 graden
Druk: 2,0–3,2 MPa; LHSV=0.5–2,5 uur⁻¹; waterstof/koolwaterstofverhouding 0,1–1,0
Hogere tolerantie voor grondstoffen: de gevoeligheid voor zwavel en water is veel lager dan die van chloor-aluminiumkatalysator, er is geen noodzaak om chloor aan te vullen
Toepasbaar: C₅/C₆, kan ook worden gebruikt voor isomerisatie van C₄butaan; het apparaat is eenvoudiger, heeft een goede stabiliteit en is gemakkelijk te regenereren
Nadelen: hoge temperatuur, beperkt evenwicht, single{0}} conversiepercentage is lager dan lage- temperatuuraluminiumchlorideproces, meestal uitgerust met productfractionering + niet-geconverteerde n-alkaancirculatielus
✅Katalysator: speciaal moleculair zeef-/aluminiumchloridesysteem
Reactietemperatuur: 160-210 graden
Druk: 1,5–2,0 MPa; waterstof-koolwaterstofverhouding 0,07–0,15
Het single{0}} conversiepercentage bedraagt 50%–55% en er moet een deisobutaantoren worden geïnstalleerd om niet-gereageerd n-butaan terug naar de reactor te laten circuleren.
Waterstof-Gratis eenheid
Vier belangrijke categorieën waterstof-vrije isomerisatiekatalysatoren
Overgangsmetaal-gemodificeerd zuur ZSM-5 zeolieten (Zn-ZSM-5, Ga-ZSM-5, Ni-ZSM-5)
Ondersteuning: ZSM-5 (MFI-zeoliet); Actieve componenten: Zn, Ga, Ni (niet-platinametalen)
Bedrijfsomstandigheden: 340–460 graden, 0–1,2 MPa; perfect afgestemd op de procesvereisten van de klant
Reactiekarakteristieken: Gelijktijdige isomerisatie, aromatisering en milde kraken; verhoogt het octaangetal van benzine; produceert propaan en butaan (droog gas); vloeistofopbrengst van 82-90%; bij de regeneratie zijn alleen N₂ en lucht betrokken om de cokesverbranding-uit te schakelen (geen waterstofreductie vereist)
Equivalente Russische kwaliteiten: KT-10, KT-17, KT-18 (Zn-Ce-ZSM-Al₂O₃); waterstofvrije nafta-opwaardering; het octaangetal van benzine bereikt 85-87 bij 400 graden
Gemodificeerde mordeniet (MOR) (Ni-MOR, Fe-MOR; Pt-vrij)
Ondersteuning: Mordeniet (MOR); actieve componenten: Ni/Fe (platina-vrij)
Temperatuurbereik: 320-420 graden; druk: 0,3–1,0 MPa
Kenmerken: Isomerisatieselectiviteit superieur aan ZSM-5; lage aromatiseringsactiviteit; gevoelig voor verkooksing bij hoge temperaturen; matige n-alkaanconversie; regeneratie uitsluitend via luchtcalcinatie (afbranden van cokes); geen waterstof nodig
Vaste superzuren (platina-vrij): SO₄²⁻/ZrO₂, SO₄²⁻/TiO₂-Al₂O₃
Ondersteuning: Zirkoniumoxide / Titania-aluminiumoxide composietoxide; geen Pt-lading
Temperatuur: 300-400 graden; druk: atmosferisch tot 1 MPa
Kenmerken: Zeer hoge zuursterkte; goede isomerisatieactiviteit; nadelen: sulfaatgroepen die gevoelig zijn voor uitloging bij hoge temperaturen; slechte waterstabiliteit; snelle verkooksing; regeneratie uitsluitend via luchtcalcinatie; waterstofreductie ten strengste verboden
10-ringvorm-selectieve moleculaire zeven (Ni-SAPO-11, Ni-ZSM-22; platinavrij)
Ondersteuning: SAPO-11 / ZSM-22; actieve component: Ni (geen Pt)
Temperatuur: 330-430 graden; druk: 0,4–1,0 MPa
Kenmerken: Vorm-selectieve isomerisatie; hoge selectiviteit voor meer-vertakte alkanen; nadelen: relatief lage conversie; aanzienlijke gasvorming als gevolg van kraken; hoge mate van verkooksing; regeneratie uitsluitend via luchtcalcinatie; er komt geen waterstofstap bij kijken.
Het gebied van aardolieraffinage
Isomerisatie van n-butaan tot isobutaan
Katalysatoren op basis van platina- (zoals het Pt/Al₂O₃-Cl-systeem) worden gebruikt om n-butaan om te zetten in isobutaan, een belangrijke grondstof voor de productie van benzinecomponenten met een hoog-octaangehalte (bijvoorbeeld methyl-tert-butylether, MTBE). In industriële eenheden ondergaan gemengde C4-grondstoffen hydro-isomerisatie, waardoor de productiecapaciteit van 1-buteen een omvang van honderden tonnen per dag kan bereiken.
Isomerisatie van C5-C6-alkanen
Vaste superzuurkatalysatoren (zoals RISO-C of Pt/SO₄²⁻-ZrO₂-Al₂O₃) worden gebruikt om alkanen met een rechte- keten om te zetten in vertakte isomeren. Na de isomerisatie van lichte nafta (uit katalytisch reformeren) bereiken de isomerisatiesnelheden van C5 en C6 bijvoorbeeld respectievelijk 70% en 85%, waardoor het Research Octaangetal (RON) van de productbenzine tot boven de 85 stijgt en de brandstofkwaliteit aanzienlijk wordt geoptimaliseerd.
Aromatisatiekatalysator
Vergeleken met reformtechnologie wordt dit proces niet beperkt door het potentiële aromatische gehalte van de grondstof; het vereist over het algemeen geen voor-fractionering of raffinage van de grondstof en biedt een breed scala aan toepasbaarheid. Grondstoffen die geschikt zijn voor de productie van aromaten via dit proces zijn onder meer verkooksingsbenzine, directe-benzine, olieveldcondensaat, reformer light-ends (afgetopte nafta), reformerraffinaat, pyrolysebenzine en alkeen-rijk vloeibaar petroleumgas (LPG).
When using olefin-rich LPG (olefin content >50%) als grondstof, het aromatengehalte in het vloeibare product benadert 100%, waardoor de noodzaak voor aromatische extractie wordt geëlimineerd; de single- aromatenopbrengst overschrijdt 48,2%, en de BTX-opbrengst overschrijdt 42,2%. De katalysator biedt een enkele- bedrijfscyclus van groter dan of gelijk aan 20 dagen en een totale levensduur van groter dan of gelijk aan 3,0 jaar.
Wanneer nafta als grondstof wordt gebruikt, overschrijdt de single{0}} aromatenopbrengst de 35,0%, en de BTX-opbrengst overschrijdt 32,0%; de katalysator biedt een enkele- bedrijfscyclus van 20-30 dagen en een totale levensduur van groter dan of gelijk aan 3,0 jaar.
Het gegenereerde brandstofgas is rijk aan waterstof, dat kan worden teruggewonnen en gebruikt als waterstofbron.
Technische kenmerken
① Relatief lage aromatisatiereactietemperatuur
Geavanceerde technologieën voor het vormen en modificeren van katalysatoren maken het mogelijk dat de reactie bij relatief lage temperaturen verloopt. Bij aromatische productietoepassingen is de reactietemperatuur 30 tot 50 graden lager dan die van concurrerende technologieën, waardoor het energieverbruik aanzienlijk wordt verminderd. Lagere reactietemperaturen verminderen ook de sterktevereisten van de apparatuur en resulteren in een lagere droge gasopbrengst.
② Unieke reactiewarmte-suppletietechnologie
Naftararomatisering-vooral met alkaan-rijke grondstoffen-is een zeer endotherm proces. Het gebruik van unieke technologie voor warmteaanvulling elimineert de noodzaak voor tussenverwarmingsovens, waardoor zowel de kapitaalinvestering als het energieverbruik per eenheid worden verminderd.
Aromatisatiekatalysator voor verbetering van het octaangetal
Aromatisering omvat dehydrogenering bij hoge- temperatuur, cyclisatie en waterstofoverdracht; het wordt meestal uitgevoerd in afwezigheid van toegevoegde waterstof, en de bedrijfstemperaturen zijn veel hoger dan die voor isomerisatie. ZSM-5 (MFI) is de overheersende ondersteuning, onderverdeeld in vier hoofdtypen op basis van het modificerende metaal:
Actief bestanddeel: Zn (1–3 gew.%); Er kunnen P- of zeldzame aardelementen worden toegevoegd om de zuurgraad aan te passen en de vorming van cokes te onderdrukken.
Reactieomstandigheden: 500–550 graden, atmosferische druk tot 0,3 MPa, WHSV 0,4–1,2 h⁻¹.
Mechanisme: Zn-centra vergemakkelijken dehydrogenering, terwijl zeolietzuurplaatsen de cyclisatie katalyseren; waterstofoverdracht is de dominante route en levert kleine hoeveelheden H₂ op.
Geschikte grondstoffen: C4 vloeibaar gas, C5, gekraakt C5, lichte nafta.
Commerciële kwaliteiten: NKC-5, DLP-serie, LHA-type.
Kenmerken: Lage kosten, goede BTX-selectiviteit; snelle cokesvorming maakt frequente regeneratie noodzakelijk, wat resulteert in een zeer korte levensduur van één enkele{0}}passage bij gebruik van olefinische grondstoffen.
Actief bestanddeel: Ga (0,5–2 gew.%)
Reactieomstandigheden: 520–580 graden, atmosferische druk
Mechanisme: Ga bezit een sterker dehydrogeneringsvermogen; verloopt via een directe dehydrogeneringsroute, waardoor meer waterstof ontstaat.
Processen: BP-UOP Cyclar; binnenlandse M2-vorming
Kenmerken: Hogere opbrengst aan aromaten vergeleken met op Zn- gebaseerde katalysatoren; lagere productie van droog gas; hogere kosten; grotere gevoeligheid voor zwavel.
Pt/Cl-Al₂O₃ (katalytisch reformeren; waterstof-rijke atmosfeer)
Condities: 480–530 graden, 0,8–2,0 MPa; geëxploiteerd in een waterstof-rijke atmosfeer.
Grondstof: C6+ nafta; produceert benzine met een hoog-octaangehalte + BTX; goede weerstand tegen verkooksing, maar vereist aanvulling van chloor en brengt corrosierisico's met zich mee.
Pt/KL-zeoliet: Chloor-vrije reforming; geschikt voor n-hexaanaromatisering; extreem gevoelig voor zwavel; zelden gebruikt op grote industriële schaal.
⚠ Opmerking: Katalytisch reformeren ≠ aromatisering van lichte koolwaterstoffen. Reforming vindt plaats in een waterstof-rijke atmosfeer, terwijl de hierboven genoemde Zn/Ga-ZSM-5-systemen niet-waterstof-rijke aromatiseringsprocessen zijn; de twee systemen kunnen niet door elkaar worden gebruikt.. 4. Andere modificatiesystemen (Mo, Ag, zeldzame aardcomposieten)
Mo/HZSM-5: Methane aromatization, >700 graden; alleen geschikt voor methaan, niet voor LPG/C5.
Ag/ZSM-5: milde dehydrogenering, matige BTX-selectiviteit; beperkte industriële toepassing.
Zeldzame-aarde + fosfor-gemodificeerd Zn-ZSM-5: promotor/additief in plaats van een op zichzelf staande katalysator; gebruikt om cokesvorming te vertragen en de duur van één enkele run- te verlengen (bijv. DLP-1 nano-ZSM-5).
Snelle selectiegids
LPG, C4/C5-grondstoffen; beperkt budget; atmosferische druk, niet-waterstofatmosfeer → Zn/ZSM-5 (NKC-5, DLP)
Zoeken naar een hogere opbrengst aan aromaten en co-waterstofproductie; adequate voorbehandeling van grondstoffen beschikbaar → Ga/ZSM-5 (Cyclar)
C6+ nafta-grondstof; waterstof-eenheid; doelproduct is benzine met een hoog-octaangehalte → Pt-gechloreerde reformeringskatalysator voor aluminiumoxide
Methane feedstock → Mo/ZSM-5 (high temperature, >700 graden)
Katalysator voor de productie van benzine via aromatisering van lichte koolwaterstoffen
Door gebruik te maken van lichte koolwaterstoffen-zoals droog gas uit de raffinaderij, post-veretherde C4-fracties, directe-nafta, olieveldcondensaat of verkooksingsbenzine-als grondstof, maakt dit proces gebruik van gepatenteerde katalysatoren om benzinemengcomponenten met een hoog-octaangehalte te produceren via stappen als kraken, oligomerisatie, cyclisatie en dehydrogenering. De resulterende verbeterde benzine wordt gekenmerkt door een laag olefine- en zwavelgehalte en een hoog octaangetal, waardoor het een uitstekende schone mengcomponent is voor de productie van autobenzine die voldoet aan de normen van klasse 92 en 95.
Technische kenmerken
Bij het proces wordt gebruik gemaakt van een breed scala aan grondstoffen en wordt benzine van hoge-kwaliteit verkregen, met productschema's die flexibel kunnen worden aangepast op basis van marktveranderingen. Het brandstofgas is rijk aan waterstof, dat kan worden teruggewonnen en gebruikt als waterstofbron. De industriële unit kenmerkt zich door een eenvoudig stroomschema en lage investeringskosten, evenals lage bedrijfskosten en energieverbruik.
When using olefin-rich refinery dry gas or liquefied gas as feedstock: olefin conversion >95%; gasoline selectivity for olefins >90%; gasoline octane number (RON) >92; en katalysator enkele-cyclus langer dan of gelijk aan 45 dagen.
Bij gebruik van nafta met een laag aromatisch potentieel (zoals reformaatraffinaat, lichte{0}}eindnafta of op steenkool-gebaseerde nafta): het benzine-octaangetal (RON) is 85–92; De opbrengst aan droog gas is 2 à 4%; de katalysator vertoont een sterk aanpassingsvermogen (reductie van productzwavel tot<10 ppm even with a feedstock sulfur content of 300 ppm); and the single-run cycle is 30–90 days, with a total catalyst lifespan of ≥3.0 years.
Vergeleken met vergelijkbare technologieën:
① De katalysator vertoont een uitstekende activiteit en selectiviteit voor aromaten.
② De katalysator heeft een sterke weerstand tegen verkooksing, wat resulteert in lage droge gasopbrengsten.
③ Het is een pionier in het gebruik van een proces onder druk:
---Elimineert de behoefte aan een compressor met rijk gas, waardoor de apparatuurkosten en de bedrijfskosten van de unit worden verlaagd.④ Geoptimaliseerde katalysatorregeneratietechnologie
---De verhouding van regeneratiegas tot katalysator (volumeverhouding van circulerend gas tot katalysator) wordt met 20-30% verlaagd; het regeneratiegedeelte vereist lagere investerings- en bedrijfskosten terwijl een hoge regeneratie-efficiëntie wordt bereikt.
Olefin-Productiekatalysator
De technologie voor de productie van olefinen via katalytisch kraken van lichte koolwaterstoffen, die de afgelopen jaren is ontwikkeld, combineert de voordelen van zowel stoomkraken als fluïdumkatalytisch kraken (FCC). Het opent een nieuwe procesroute die van groot belang is voor energiebesparing en verbruiksreductie in petrochemische fabrieken, maar ook voor het voldoen aan de groeiende vraag naar lichte olefinen. Door gebruik te maken van grondstoffen zoals olefinen-rijke C4-C8 lichte koolwaterstoffen, directe- nafta of nafta op steenkool-basis, maakt de technologie gebruik van een bedrijfseigen katalysator om lichte koolwaterstofcomponenten selectief om te zetten in ethyleen, propyleen en benzinemengcomponenten met een hoog- octaangehalte.
Technische kenmerken
Vergeleken met traditioneel stoomkraken werkt deze katalytische kraaktechnologie bij lagere temperaturen, verbruikt minder energie, maakt gebruik van een breder scala aan grondstoffen en maakt een flexibele productdistributie mogelijk. Vergeleken met op de FCC-gebaseerde olefineproductietechnologieën wordt een grotere scheurdiepte en hogere opbrengsten aan ethyleen en propyleen bereikt. Bovendien is de processtroom eenvoudig en zijn de benodigde investeringen laag.
Bij gebruik van vloeibaar gemaakt C4-gas (met een buteengehalte van meer dan of gelijk aan 60%) als grondstof, bedraagt de gecombineerde opbrengst aan ethyleen en propyleen meer dan 40%, terwijl de benzineopbrengst ongeveer 15-20% bedraagt.