عامل محفز لزيادة رقم الأوكتان في وحدات الأيزومرية
الهيدروجين-وحدة تحتوي على
ثلاثة أنظمة معالجة رئيسية، ومعلمات درجة الحرارة، واختيار المحفز
✅ المحفز: الألومينا المكلورة المدعومة بالبلاتينيوم (نوع كلوريد الألومنيوم)
درجة حرارة التفاعل: 120~175 درجة (مدخل المفاعل)، ارتفاع درجة حرارة السرير 10-25 درجة
الضغط: 2.8-3.8 ميجا باسكال؛ السرعة الفضائية السائلة في الساعة LHSV=1.0–3.0 h⁻¹; النسبة المولية للهيدروجين والهيدروكربون 0.1-0.5
متطلبات المواد الخام: الجفاف الصارم، وإزالة الكبريت، ونزع النتروجين؛ سوف يؤدي الماء/الكبريت إلى تسميم مواقع الكلور الحمضية بشكل دائم؛ مطلوب مكملات الكلور المستمرة أثناء التشغيل
ينطبق: C₅/C₆ النفتا الخفيفة، الهدف RON العالي (تمريرة واحدة RON≈82–84، دورة تصل إلى 87–93)
الميزات: أعلى نشاط وأفضل معدل تحويل متوازن. شديدة التآكل، ومجهزة بنظام تنظيف قلوي، وتشغيل وصيانة معقدة
✅المحفز: منخل جزيئي حمضي محمّل Pt- (نوع الزيوليت، خالي من الكلور-)
درجة حرارة التفاعل: 240-280 درجة
الضغط: 2.0-3.2 ميجا باسكال؛ LHSV=0.5–2.5 ساعة⁻¹; نسبة الهيدروجين إلى الهيدروكربون 0.1-1.0
تحمل أعلى للمواد الخام: الحساسية للكبريت والماء أقل بكثير من حساسية الكلور-محفز الألومنيوم، لا حاجة لمكملات الكلور
ينطبق: C₅/C₆، يمكن استخدامه أيضًا في أيزومرة C₄بيوتان؛ الجهاز أبسط ويتمتع بثبات جيد وسهل التجديد
العيوب: درجة حرارة عالية، توازن محدود، -معدل تحويل تمرير فردي أقل من -عملية كلوريد الألومنيوم ذات درجة الحرارة المنخفضة، مجهزة عمومًا بتجزئة المنتج + n-حلقة تدوير ألكان غير محولة
✅المحفز: منخل جزيئي خاص/نظام كلوريد الألومنيوم
درجة حرارة التفاعل: 160-210 درجة
الضغط: 1.5-2.0 ميجا باسكال؛ نسبة الهيدروجين إلى الهيدروكربون 0.07-0.15
معدل تحويل المرور الفردي- هو 50%-55%، ويجب تركيب برج ديسوبيوتان لتدوير البوتان غير المتفاعل - مرة أخرى إلى المفاعل.
الهيدروجين-الوحدة الحرة
أربع فئات رئيسية من محفزات الأيزومرة الحرة للهيدروجين-.
الفلز الانتقالي -ZSM الحمضي المعدل-5 زيوليت (Zn-ZSM-5، Ga-ZSM-5، Ni-ZSM-5)
الدعم: ZSM-5 (زيوليت MFI)؛ المكونات النشطة: Zn، Ga، Ni (معادن غير البلاتين)
ظروف التشغيل: 340-460 درجة، 0-1.2 ميجاباسكال؛ مطابقة تمامًا لمتطلبات عملية العميل
خصائص التفاعل: الأيزومرة المتزامنة، والأرومة، والتكسير الخفيف؛ يزيد من رقم الأوكتان للبنزين. تنتج البروبان والبيوتان (الغاز الجاف)؛ العائد السائل 82-90%؛ يتضمن التجديد فقط N₂ والهواء اللازم لحرق فحم الكوك-(لا يلزم تقليل الهيدروجين)
الدرجات الروسية المكافئة: KT-10، KT-17، KT-18 (Zn-Ce-ZSM-Al₂O₃)؛ ترقية النفتا الخالية من الهيدروجين؛ يصل رقم الأوكتان للبنزين إلى 85-87 عند درجة 400
موردينيت معدل (MOR) (Ni-MOR، Fe-MOR؛ Pt-مجاني)
الدعم: موردينيت (MOR)؛ المكونات النشطة: Ni/Fe (بلاتينيوم-مجاني)
نطاق درجة الحرارة: 320-420 درجة؛ الضغط: 0.3-1.0 ميجا باسكال
الخصائص: انتقائية الأيزومرية متفوقة على ZSM-5; نشاط أرومات منخفض عرضة لفحم الكوك في درجات حرارة عالية. معتدل - تحويل ألكان؛ التجديد عن طريق تكليس الهواء (حرق فحم الكوك) فقط؛ لا الهيدروجين المطلوبة
الأحماض الفائقة الصلبة (خالية من البلاتين-): SO₄²⁻/ZrO₂، SO₄²⁻/TiO₂-Al₂O₃
الدعم: زركونيا / تيتانيا-أكسيد الألومينا المركب؛ لا يوجد تحميل حزب العمال
درجة الحرارة: 300-400 درجة؛ الضغط: جوي إلى 1 ميجاباسكال
الخصائص: قوة حمض عالية جدًا؛ نشاط الأيزومرة الجيد العيوب: مجموعات الكبريتات عرضة للترشيح عند درجات حرارة عالية؛ ضعف استقرار المياه. فحم الكوك السريع التجديد عن طريق التكليس بالهواء فقط؛ تخفيض الهيدروجين ممنوع منعا باتا
10-شكل حلقي-مناخل جزيئية انتقائية (Ni-SAPO-11، Ni-ZSM-22؛ خالية من البلاتين)
الدعم: سابو-11 / زسم-22؛ العنصر النشط: ني (لا يوجد حزب العمال)
درجة الحرارة: 330-430 درجة؛ الضغط: 0.4-1.0 ميجا باسكال
الخصائص: الشكل-الأيزومرة الانتقائية؛ انتقائية عالية للألكانات المتعددة-المتفرعة؛ العيوب: تحويل منخفض نسبيا؛ تكوين غاز كبير بسبب التكسير. ارتفاع معدل فحم الكوك. التجديد عن طريق التكليس بالهواء فقط؛ لا توجد خطوة الهيدروجين المعنية.
مجال تكرير البترول
أيزومرة n-بيوتان إلى أيزوبيوتان
يتم استخدام المحفزات المعتمدة على البلاتين- (مثل نظام Pt/Al₂O₃-Cl) لتحويل n-بيوتان إلى أيزوبيوتان، وهو مادة خام رئيسية لإنتاج مكونات بنزين عالية الأوكتان- (على سبيل المثال، ميثيل ثالثي-بيوتيل إيثر، MTBE). في الوحدات الصناعية، تخضع المواد الخام C4 المختلطة إلى الأيزومرية المائية، مما يسمح بقدرات إنتاج 1-بوتين للوصول إلى حجم مئات الأطنان يوميًا.
إيزومرة الألكانات C5 – C6
يتم استخدام المحفزات الصلبة فائقة الحموضة (مثل RISO-C أو Pt/SO₄²⁻-ZrO₂-Al₂O₃) لتحويل ألكانات السلسلة المستقيمة- إلى أيزومرات متفرعة. على سبيل المثال، بعد أيزومرة النفتا الخفيفة (من الإصلاح الحفزي)، تصل معدلات الأيزومرة C5 وC6 إلى 70% و85% على التوالي، مما يرفع رقم الأوكتان البحثي (RON) للبنزين المنتج إلى أعلى من 85 ويحسن جودة الوقود بشكل كبير.
محفز أرمتة
بالمقارنة مع تكنولوجيا الإصلاح، فإن هذه العملية لا تقتصر على المحتوى العطري المحتمل للمادة الأولية؛ فهي بشكل عام لا تتطلب -تجزئة أولية أو تكريرًا للمواد الخام وتوفر نطاقًا واسعًا من قابلية التطبيق. تشتمل المواد الأولية المناسبة للإنتاج العطري عبر هذه العملية على بنزين كوكر، والبنزين المباشر-، ومكثفات حقول النفط، والأطراف الخفيفة الإصلاحية (النفثا المغطاة)، والرافينات الإصلاحية، وبنزين الانحلال الحراري، والأوليفين-غاز البترول المسال الغني (LPG).
When using olefin-rich LPG (olefin content >50%) كمواد خام، يقترب المحتوى العطري في المنتج السائل من 100%، مما يلغي الحاجة إلى الاستخلاص العطري؛ يتجاوز العائد العطري -المرور الواحد 48.2%، ويتجاوز العائد BTX 42.2%. يقدم المحفز دورة تشغيل واحدة-تبلغ أكبر من أو تساوي 20 يومًا وعمر خدمة إجمالي أكبر من أو يساوي 3.0 سنوات.
عند استخدام النافتا كمادة وسيطة، يتجاوز العائد العطري-المرور الفردي 35.0%، ويتجاوز إنتاج BTX 32.0%؛ يوفر المحفز دورة تشغيل واحدة-تتراوح من 20 إلى 30 يومًا وعمر خدمة إجمالي أكبر من أو يساوي 3.0 سنوات.
إن غاز الوقود الناتج غني بالهيدروجين، والذي يمكن استعادته واستخدامه كمصدر للهيدروجين.
الميزات التقنية
① درجة حرارة تفاعل الأرومات منخفضة نسبيًا
تتيح تقنيات تشكيل وتعديل المحفزات المتقدمة استمرار التفاعل عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا. في تطبيقات الإنتاج العطري، تكون درجة حرارة التفاعل أقل بـ 30 درجة -50 درجة من تلك الخاصة بالتقنيات المنافسة، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة. تؤدي درجات حرارة التفاعل المنخفضة أيضًا إلى تقليل متطلبات قوة المعدات وتؤدي إلى انخفاض إنتاج الغاز الجاف.
② تكنولوجيا مكملات حرارة التفاعل-الفريدة
تعد أرتمة النافتا-خاصة مع الألكانات-المواد الخام الغنية-عملية ماصة للحرارة بدرجة كبيرة. إن استخدام تكنولوجيا مكملات الحرارة- الفريدة يلغي الحاجة إلى أفران تسخين متوسطة، وبالتالي يقلل من استثمار رأس المال واستهلاك الوحدة من الطاقة.
محفز أرمتة لتعزيز رقم الأوكتان
تشتمل عملية التنطير على-إزالة الهيدروجين عند درجة حرارة عالية، والتدوير، ونقل الهيدروجين؛ يتم إجراؤها في الغالب في غياب الهيدروجين المضاف، وتكون درجات حرارة التشغيل أعلى بكثير من درجات الأيزومرية. ZSM-5 (MFI) هو الدعم السائد، ويتم تصنيفه إلى أربعة أنواع رئيسية بناءً على المعدن المعدل:
العنصر النشط: الزنك (1-3٪ بالوزن)؛ يمكن إضافة عناصر P أو عناصر أرضية نادرة لضبط الحموضة وقمع تكوين فحم الكوك.
ظروف التفاعل: 500-550 درجة، الضغط الجوي إلى 0.3 ميجا باسكال، WHSV 0.4-1.2 ساعة⁻¹.
الآلية: تسهل مراكز الزنك نزع الهيدروجين، بينما تحفز مواقع حمض الزيوليت عملية التدوير؛ يعتبر نقل الهيدروجين هو المسار السائد، مما ينتج عنه كميات صغيرة من H₂.
المواد الأولية المناسبة: الغاز المسال C4، C5، C5 المتصدع، النفتا الخفيفة.
الدرجات التجارية: NKC-5، سلسلة DLP، نوع LHA.
الخصائص: تكلفة منخفضة، انتقائية جيدة لـ BTX؛ يتطلب تكوين فحم الكوك السريع تجديدًا متكررًا، مما يؤدي إلى فترة عمرية قصيرة جدًا-لتمرير واحد عند استخدام مواد التغذية الأوليفينية.
العنصر النشط: الجا (0.5-2٪ بالوزن)
ظروف التفاعل: 520-580 درجة، الضغط الجوي
الآلية: يمتلك Ga قدرة أقوى على إزالة الهيدروجين؛ تتم عبر مسار نزع الهيدروجين المباشر، مما ينتج عنه المزيد من الهيدروجين.
العمليات: BP-UOP Cyclar؛ تشكيل M2 المحلي
الخصائص: إنتاجية أعلى من المواد العطرية مقارنةً بالمحفزات القائمة على الزنك-؛ انخفاض إنتاج الغاز الجاف؛ تكلفة أعلى حساسية أكبر للكبريت.
Pt/Cl-Al₂O₃ (الإصلاح التحفيزي؛ الغلاف الجوي الغني بالهيدروجين-)
الظروف: 480-530 درجة، 0.8-2.0 ميجاباسكال؛ تعمل في جو غني بالهيدروجين-.
المواد الأولية: C6+ نافثا؛ تنتج بنزين عالي الأوكتان-+ BTX؛ مقاومة جيدة لفحم الكوك، ولكنها تتطلب تجديد الكلور وتشكل مخاطر التآكل.
زيوليت Pt/KL: الكلور-إصلاح حر؛ مناسبة لتنكيه الهكسان -؛ حساسة للغاية للكبريت. نادرا ما تستخدم على نطاق صناعي واسع.
⚠ ملاحظة: الإصلاح التحفيزي ≠ نكهات الهيدروكربون الخفيفة. تعمل عملية الإصلاح في جو غني بالهيدروجين-، في حين أن أنظمة Zn/Ga-ZSM-5 المذكورة أعلاه ليست -عمليات أروماتة غنية بالهيدروجين-؛ لا يمكن استخدام النظامين بالتبادل. 4. أنظمة تعديل أخرى (Mo، Ag، مركبات الأرض النادرة)
Mo/HZSM-5: Methane aromatization, >700 درجة؛ مناسب فقط للميثان، وليس لغاز البترول المسال/C5.
Ag/ZSM-5: نزع هيدروجين خفيف وانتقائية BTX معتدلة؛ تطبيق صناعي محدود.
نادر-تراب + فوسفور-زنك معدل-ZSM-5: محفز/مضاف بدلاً من محفز مستقل؛ يستخدم لتأخير تكوين فحم الكوك وتمديد مدة التشغيل الفردية- (على سبيل المثال، DLP-1 nano-ZSM-5).
دليل الاختيار السريع
غاز البترول المسال، والمواد الأولية C4/C5؛ ميزانية محدودة الضغط الجوي، جو غير هيدروجيني ← Zn/ZSM-5 (NKC-5, DLP)
السعي للحصول على إنتاجية أعلى من المواد العطرية والإنتاج المشترك للهيدروجين-؛ تتوفر معالجة مسبقة كافية للمواد الأولية → Ga/ZSM-5 (Cyclar)
C6+ مادة خام النفتا؛ وحدة الهيدروجين - القادرة؛ المنتج المستهدف هو -بنزين عالي الأوكتان → Pt-محفز إصلاح الألومينا المكلورة
Methane feedstock → Mo/ZSM-5 (high temperature, >700 درجة)
محفز لإنتاج البنزين عن طريق أرمتة الهيدروكربونات الخفيفة
باستخدام الهيدروكربونات الخفيفة-مثل الغاز الجاف للتكرير، أو-أجزاء C4 بعد التثير، أو النفتا-التشغيل المباشر، أو مكثفات حقول النفط، أو بنزين كوكر-كمواد وسيطة، تستخدم هذه العملية محفزات خاصة لإنتاج -مكونات مزج بنزين أوكتان عالية من خلال خطوات تشمل التكسير، ومعالجة القلة، والتدوير، وإزالة الهيدروجين. ويتميز البنزين المطور الناتج بمحتوى منخفض من الأولفين والكبريت وتصنيف أوكتان مرتفع، مما يجعله مكون مزج نظيف ممتاز لإنتاج بنزين السيارات الذي يلبي معايير الدرجة 92 و95.
الميزات التقنية
تستخدم هذه العملية نطاقًا واسعًا من المواد الأولية وتنتج بنزينًا{0}عالي الجودة، مع مخططات منتجات يمكن تعديلها بمرونة بناءً على تغيرات السوق. غاز الوقود غني بالهيدروجين، والذي يمكن استعادته واستخدامه كمصدر للهيدروجين. وتتميز الوحدة الصناعية بمخطط تدفق بسيط وتكاليف استثمارية منخفضة، فضلا عن انخفاض نفقات التشغيل واستهلاك الطاقة.
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؛ ودورة التشغيل الفردية للمحفز- أكبر من أو تساوي 45 يومًا.
عند استخدام النافتا ذات الإمكانات العطرية المنخفضة (مثل الرافينات المعاد تشكيلها، أو النافتا الخفيفة-، أو النافتا المعتمدة على الفحم-): رقم أوكتان البنزين (RON) هو 85–92؛ إنتاجية الغاز الجاف هي 2-4%؛ يُظهر المحفز قدرة قوية على التكيف (تقليل كبريت المنتج إلى<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.
مقارنة بالتقنيات المماثلة:
① يُظهر المحفز نشاطًا ممتازًا وانتقائية عطريات.
② يمتلك المحفز مقاومة قوية للتكويك، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاج الغاز الجاف.
③ إنها رائدة في استخدام عملية التشغيل المضغوطة:
---يلغي الحاجة إلى ضاغط غني بالغاز، وبالتالي تقليل تكاليف المعدات ونفقات تشغيل الوحدة. ④ تكنولوجيا تجديد المحفز المحسنة
---تقل نسبة غاز التجديد إلى المحفز (نسبة حجم الغاز المتداول إلى المحفز) بنسبة 20-30%؛ يتطلب قسم التجديد انخفاض تكاليف الاستثمار والتشغيل مع تحقيق كفاءة تجديد عالية.
الأوليفين-محفز الإنتاج
تم تطوير تكنولوجيا إنتاج الأوليفينات عن طريق التكسير التحفيزي للهيدروكربونات الخفيفة في السنوات الأخيرة، وهي تجمع بين مزايا كل من التكسير البخاري والتكسير التحفيزي للسوائل (FCC). فهو يفتح طريقًا جديدًا للعمليات له أهمية كبيرة في الحفاظ على الطاقة وخفض الاستهلاك في مصانع البتروكيماويات، فضلاً عن تلبية الطلب المتزايد على الأوليفينات الخفيفة. باستخدام المواد الأولية مثل الأوليفين-الهيدروكربونات الخفيفة C4–C8 الغنية، أو النفتا المباشرة-، أو النفتا القائمة على الفحم-، تستخدم التكنولوجيا محفزًا خاصًا لتحويل مكونات الهيدروكربون الخفيفة بشكل انتقائي إلى مكونات مزج الإيثيلين والبروبيلين والبنزين عالي الأوكتان-.
الميزات التقنية
بالمقارنة مع التكسير البخاري التقليدي، تعمل تقنية التكسير التحفيزي هذه في درجات حرارة منخفضة، وتستهلك طاقة أقل، وتستخدم نطاقًا أوسع من المواد الأولية، وتسمح بتوزيع المنتجات بشكل مرن. بالمقارنة مع تقنيات إنتاج الأوليفين المعتمدة على لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC)، فإنها تحقق عمق تكسير أكبر وإنتاجية أعلى من الإيثيلين والبروبيلين. بالإضافة إلى ذلك، فإن تدفق العملية بسيط، والاستثمار المطلوب منخفض.
عند استخدام الغاز المسال C4 (الذي يحتوي على نسبة بيوتين أكبر من أو يساوي 60%) كمادة وسيطة، فإن إجمالي إنتاج الإيثيلين والبروبيلين يتجاوز 40%، في حين أن إنتاج البنزين يبلغ حوالي 15-20%.