Разработка способов снижения содержания бензола в продуктах каталитического риформинга

• Автор: Цветков, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ БЕНЗИНОВ

1.1 Современные требования к качеству автомобильных бензинов

1.2 Современные технологии производства компонентов автомобильных бензинов

1.2.1 Процесс каталитического крекинга

1.2.2 Процесс каталитического риформинга

1.3 Основные методы снижения содержания бензола в катализате риформинга

1.4 Современные технологии переработки бензолсодержащих фракций процесса риформинга

1.5 Постановка задач исследований

2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Стандартные методы исследования
2.2 Физическое моделирование процессов
2.2.1 Методика испытаний катализаторов гидрирования
2.3 Объекты исследования
2.3.1 Катализаторы гидрирования и гидроизомеризации
2.3.2 Сырье гидрирования
2.3.3 Процесс каталитического риформинга
2.3.4 Процесс ректификации катализата риформинга
2.4 Математическое моделирование и оптимизация технологических процессов
2.4.1 Моделирование работы ректификационного оборудования
2.4.2 Компаундирование автомобильных бензинов
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ БЕНЗОЛА В КАТАЛИЗАТЕ РИФОРМИНГА

3.1 Влияние параметров процесса риформинга и состава сырья на содержание бензола в катализате
3.2 Разработка эффективных решений разделения катализата риформинга методом ректификации
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ГИДРОКАТАЛИТИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ БЕНЗОЛСОДЕРЖАЩИХ ФРАКЦИЙ КАТАЛИЗАТА РИФОРМИНГА
4.1 Лабораторные исследования процесса гидрирования (гидроизомеризации) бензола на катализаторах Р^Яе/АрОз, П/цеолит, Р^БОУАгОз
4.2 Исследование процесса гидрирования (гидроизомеризации) бензола в промышленных условиях установки среднетемпературной изомеризации парафинов С5-С
4.3 Разработка технологии последовательной гидроконверсии бензолсодержащих фракций на двухслойной загрузке катализаторов [Р1-Ре/АрОз] + [РРуеолит]
5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ БЕНЗИНОВ ОАО «АНХК» С ВОВЛЕЧЕНИЕМ ПРОДУКТОВ ГИДРОКАТАЛИТИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ БЕНЗОЛСОДЕРЖАЩИХ ФРАКЦИЙ
5.1 Изучение антидетонационной эффективности циклопарафинов с базовыми компонентами автобензинов ОАО «АНХК»
5.2 Моделирование процессов смешения с использованием методов линейного программирования
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Современные требования к качеству автомобильных бензинов жестко регламентируют содержание бензола, являющегося канцерогенным соединением, а также источником образования высокотоксичных продуктов неполного окисления его в двигателях внутреннего сгорания. Основным источником поступления бензола в автобензины является катализат риформинга, его доля в общем пуле может достигать 50-80 %.
Известные в настоящее время способы снижения содержания бензола путем предварительного фракционирования сырья либо продукта риформинга, кроме снижения объема производства автомобильных бензинов, влекут за собой образование дополнительного количества некондиционных продуктов: низкооктановой прямогонной фракции и бензолсодержащей фракции с концентрацией бензола до 30-40 % (масс.). При этом возникают проблемы дальнейшего использования указанных некондиционных продуктов в границах НПЗ, а также ухудшения эксплуатационных свойств автобензинов.
В связи с этим актуальным является вопрос исследования причин образования бензола в промышленных условиях процесса каталитического риформинга для последующей разработки эффективных способов его снижения. Способы могут включать совместную оптимизацию показателей процесса риформинга, процесса ректификации сырья риформинга и катализата, а также гидро-каталитическуго конверсию бензолсодержащих фракций с использованием бифункциональных платиносодержащих катализаторов на носителях типа оксид алюминия, цеолит или сульфатированный диоксид циркония.
С точки зрения обеспечения экологических требований к качеству современных автомобильных бензинов актуальным становится вопрос разработки и оптимального применения энергоэффективных, инновационных технологических решений, направленных на снижение содержания бензола в продуктах каталитического риформинга.

Температура, К Изменение свободной энергии, ккал/моль
Стадия 1 Стадия 2 Стадия 3 Прямое гидрирование (стадия 4)
296,16 13,2 -17,9 -18,7 -23,
400 15,7 -14,8 -15,2 -14,
550 19,6 -10,2 -9,4 0,
700 23,5 -5,5 -4,4 13,
1000 31,3 4,2 6,5 42,
Представленные данные показывают, что для гидрирования благоприятные низкие температуры. Во всем интервале изученных температур селективное гидрирование до циклогексадиена термодинамически невозможно; эта ступень должна немедленно компенсироваться следующими, энергетически выгодными ступенями. В соответствии с этим диены не были найдены в составе продуктов гидрирования бензола, тогда как небольшие количества циклогексе-на в отдельных случаях были обнаружены. В работе [73] циклоалкены были обнаружены при гидрировании ароматических углеводородов на рутениевых и родиевых катализаторах, в меньшем количестве на — никелевых.
Исследование влияния давления на гидрирование бензола при постоянной температуре и различных молярных отношениях водорода к сырью показало, что по мере увеличения молекулярного веса ароматических углеводородов равновесная глубина их гидрирования при одной и той же температуре уменьшается [74]. Высокая степень гидрирования моноциклических ароматических углеводородов может быть достигнута снижением температуры и повышением общего давления при сравнительно невысоком содержании водорода в циркулирующем газе или снижением давления при увеличении молярного отношения водорода к сырью.
Приведенные в [75, 76] данные показывают, что различные оксиды, цеолиты и активированный уголь являются эффективными акцепторами-носителями при переносе водорода. Также отмечается тенденция увеличения атомного отношения H/Pt с температурой адсорбции, особенно для Pt/АЬОз. При разбавлении катализатора Pt/АЬОз оксидом алюминия в соотношении от 1:3 до 1:50 скорость гидрирования бензола при 100-250°С может возрастать в