Katalysator zur Erhöhung der Oktanzahl in Isomerisierungseinheiten
Wasserstoff-enthaltende Einheit
Drei Hauptprozesssysteme, Temperaturparameter und Katalysatorauswahl
✅ Katalysator: platingestütztes chloriertes Aluminiumoxid (Typ Aluminiumchlorid)
Reaktionstemperatur: 120–175 Grad (Reaktoreinlass), Betttemperaturanstieg 10–25 Grad
Druck: 2,8–3,8 MPa; stündliche Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit LHSV=1.0–3,0 h⁻¹; Molverhältnis von Wasserstoff-Kohlenwasserstoffen 0,1–0,5
Rohstoffanforderungen: strikte Dehydrierung, Entschwefelung und Denitrifikation; Wasser/Schwefel vergiftet saure Chlorstandorte dauerhaft; Während des Betriebs ist eine kontinuierliche Chlorergänzung erforderlich
Anwendbar: leichtes C₅/C₆-Naphtha, angestrebter hoher ROZ (ein Durchgang ROZ≈82–84, Zyklus bis 87–93)
Merkmale: Höchste Aktivität, beste ausgewogene Conversion-Rate; stark korrosiv, ausgestattet mit einem alkalischen Reinigungssystem, komplexe Bedienung und Wartung
✅Katalysator: Pt-beladenes saures Molekularsieb (Zeolithtyp, chlor-frei)
Reaktionstemperatur: 240–280 Grad
Druck: 2,0–3,2 MPa; LHSV=0.5–2,5 h⁻¹; Wasserstoff-Kohlenwasserstoff-Verhältnis 0,1–1,0
Höhere Rohstofftoleranz: Die Empfindlichkeit gegenüber Schwefel und Wasser ist viel geringer als die von Chlor. -Aluminiumkatalysator, keine Zugabe von Chlor erforderlich
Anwendbar: C₅/C₆, kann auch für die C₄-Butan-Isomerisierung verwendet werden; Das Gerät ist einfacher, weist eine gute Stabilität auf und lässt sich leicht regenerieren
Nachteile: hohe Temperatur, begrenztes Gleichgewicht, die Umwandlungsrate in einem Durchgang ist niedriger als bei dem Verfahren mit Aluminiumchlorid bei niedriger Temperatur, im Allgemeinen ausgestattet mit Produktfraktionierung + Zirkulationsschleife für nicht umgewandeltes n{3}}Alkan
✅Katalysator: Spezielles Molekularsieb/Aluminiumchlorid-System
Reaktionstemperatur: 160–210 Grad
Druck: 1,5–2,0 MPa; Wasserstoff-Kohlenwasserstoff-Verhältnis 0,07–0,15
Die Umwandlungsrate bei einem Durchgang beträgt 50–55 %, und es muss ein Deisobutanturm installiert werden, um nicht umgesetztes n-Butan zurück zum Reaktor zu zirkulieren.
Wasserstoff-Freie Einheit
Vier Hauptkategorien wasserstofffreier Isomerisierungskatalysatoren
Übergangsmetall-modifizierte saure ZSM-5-Zeolithe (Zn-ZSM-5, Ga-ZSM-5, Ni-ZSM-5)
Träger: ZSM-5 (MFI-Zeolith); Aktive Komponenten: Zn, Ga, Ni (Nicht-Platin-Metalle)
Betriebsbedingungen: 340–460 Grad, 0–1,2 MPa; perfekt auf die Prozessanforderungen des Kunden abgestimmt
Reaktionsmerkmale: Gleichzeitige Isomerisierung, Aromatisierung und mildes Cracken; erhöht die Oktanzahl von Benzin; produziert Propan und Butan (trockenes Gas); Flüssigkeitsausbeute 82–90 %; Bei der Regeneration sind nur N₂ und Luft zur Koksverbrennung erforderlich (keine Wasserstoffreduktion erforderlich)
Äquivalente russische Sorten: KT-10, KT-17, KT-18 (Zn-Ce-ZSM-Al₂O₃); wasserstofffreie Naphtha-Aufbereitung; Die Oktanzahl von Benzin erreicht 85–87 bei 400 Grad
Modifizierter Mordenit (MOR) (Ni-MOR, Fe-MOR; Pt-frei)
Unterstützung: Mordenit (MOR); aktive Komponenten: Ni/Fe (Platin-frei)
Temperaturbereich: 320–420 Grad; Druck: 0,3–1,0 MPa
Eigenschaften: Isomerisierungsselektivität besser als ZSM-5; geringe Aromatisierungsaktivität; neigt bei hohen Temperaturen zur Verkokung; mäßige n-Alkan-Umwandlung; Regeneration ausschließlich durch Luftkalzinierung (Koksverbrennung); kein Wasserstoff erforderlich
Feste Supersäuren (platin-frei): SO₄²⁻/ZrO₂, SO₄²⁻/TiO₂-Al₂O₃
Träger: Zirkonoxid/Titanoxid-Aluminiumoxid-Verbundoxid; keine Pt-Beladung
Temperatur: 300–400 Grad; Druck: atmosphärisch bis 1 MPa
Eigenschaften: Sehr hohe Säurestärke; gute Isomerisierungsaktivität; Nachteile: Sulfatgruppen neigen bei hohen Temperaturen zum Auslaugen; schlechte Wasserstabilität; schnelle Verkokung; Regeneration nur durch Luftkalzinierung; Wasserstoffreduktion ist strengstens verboten
10-ringförmige-selektive Molekularsiebe (Ni-SAPO-11, Ni-ZSM-22; platinfrei)
Unterstützung: SAPO-11 / ZSM-22; aktive Komponente: Ni (kein Pt)
Temperatur: 330–430 Grad; Druck: 0,4–1,0 MPa
Eigenschaften: Form-selektive Isomerisierung; hohe Selektivität für mehrfach-verzweigte Alkane; Nachteile: relativ geringe Umwandlung; erhebliche Gasbildung durch Cracken; hohe Verkokungsrate; Regeneration nur durch Luftkalzinierung; kein Wasserstoffschritt erforderlich.
Das Gebiet der Erdölraffinierung
Isomerisierung von n-Butan zu Isobutan
Katalysatoren auf Platin--Basis (wie das Pt/Al₂O₃-Cl-System) werden zur Umwandlung von n-Butan in Isobutan verwendet, einem wichtigen Ausgangsstoff für die Herstellung von Benzinkomponenten mit hoher -Oktanzahl (z. B. Methyl-tert-butylether, MTBE). In Industrieanlagen werden gemischte C4-Rohstoffe einer Hydro-isomerisierung unterzogen, wodurch 1-Buten-Produktionskapazitäten Hunderte von Tonnen pro Tag erreichen können.
Isomerisierung von C5–C6-Alkanen
Feste Supersäurekatalysatoren (wie RISO-C oder Pt/SO₄²⁻-ZrO₂-Al₂O₃) werden eingesetzt, um geradkettige -Alkane in verzweigte Isomere umzuwandeln. Nach der Isomerisierung von leichtem Naphtha (aus der katalytischen Reformierung) erreichen die C5- und C6-Isomerisierungsraten beispielsweise 70 % bzw. 85 %, was die Research-Oktanzahl (ROZ) des Produktbenzins auf über 85 erhöht und die Kraftstoffqualität deutlich optimiert.
Aromatisierungskatalysator
Im Vergleich zur Reformierungstechnologie ist dieser Prozess nicht durch den potenziellen Aromatengehalt des Ausgangsmaterials eingeschränkt; Es erfordert im Allgemeinen keine Vorfraktionierung oder Raffinierung des Rohmaterials und bietet ein breites Anwendungsspektrum. Zu den Rohstoffen, die für die Aromatenproduktion über dieses Verfahren geeignet sind, gehören Coker-Benzin, Straight-{2}Run-Benzin, Ölfeldkondensat, Reformer-Leichtsieder (Top-Naphtha), Reformer-Raffinat, Pyrolysebenzin und olefinreiches Flüssiggas (LPG).
When using olefin-rich LPG (olefin content >50 %) als Ausgangsmaterial, der Aromatengehalt im flüssigen Produkt nähert sich 100 %, wodurch die Notwendigkeit einer Aromatenextraktion entfällt; Die Aromatenausbeute in einem Durchgang übersteigt 48,2 % und die BTX-Ausbeute übersteigt 42,2 %. Der Katalysator bietet einen Single-Pass-Betriebszyklus von mindestens 20 Tagen und eine Gesamtlebensdauer von mindestens 3,0 Jahren.
Bei der Verwendung von Naphtha als Ausgangsmaterial übersteigt die Aromatenausbeute in einem einzigen Durchgang 35,0 % und die BTX-Ausbeute über 32,0 %; Der Katalysator bietet einen Single-Pass-Betriebszyklus von 20–30 Tagen und eine Gesamtlebensdauer von mindestens 3,0 Jahren.
Das erzeugte Brenngas ist reich an Wasserstoff, der zurückgewonnen und als Wasserstoffquelle genutzt werden kann.
Technische Merkmale
① Relativ niedrige Aromatisierungsreaktionstemperatur
Fortschrittliche Technologien zur Katalysatorformung und -modifizierung ermöglichen den Ablauf der Reaktion bei relativ niedrigen Temperaturen. Bei Anwendungen zur Aromatenproduktion ist die Reaktionstemperatur 30 bis 50 Grad niedriger als bei konkurrierenden Technologien, was den Energieverbrauch erheblich senkt. Niedrigere Reaktionstemperaturen verringern auch die Anforderungen an die Festigkeit der Ausrüstung und führen zu einer geringeren Trockengasausbeute.
② Einzigartige Reaktionswärme--Ergänzungstechnologie
Die Aromatisierung von Naphtha ist-besonders mit Alkan-reichen Ausgangsmaterialien-ein stark endothermer Prozess. Der Einsatz einer einzigartigen Wärmeergänzungstechnologie macht Zwischenheizöfen überflüssig und reduziert dadurch sowohl die Kapitalinvestitionen als auch den Energieverbrauch der Einheiten.
Aromatisierungskatalysator zur Erhöhung der Oktanzahl
Die Aromatisierung umfasst Dehydrierung, Zyklisierung und Wasserstoffübertragung bei hoher Temperatur. Sie wird meist ohne zugesetzten Wasserstoff durchgeführt und die Betriebstemperaturen liegen weit über denen der Isomerisierung. ZSM-5 (MFI) ist der vorherrschende Träger, der je nach modifizierendem Metall in vier Haupttypen eingeteilt wird:
Aktiver Bestandteil: Zn (1–3 Gew.-%); P oder Seltenerdelemente können hinzugefügt werden, um den Säuregehalt anzupassen und die Koksbildung zu unterdrücken.
Reaktionsbedingungen: 500–550 Grad, Atmosphärendruck bis 0,3 MPa, WHSV 0,4–1,2 h⁻¹.
Mechanismus: Zn-Zentren erleichtern die Dehydrierung, während Zeolith-Säurezentren die Cyclisierung katalysieren; Der Wasserstofftransfer ist der vorherrschende Weg und führt zu geringen Mengen an H₂.
Geeignete Rohstoffe: C4-Flüssiggas, C5, gekracktes C5, leichtes Naphtha.
Kommerzielle Qualitäten: NKC-5, DLP-Serie, LHA-Typ.
Eigenschaften: Geringe Kosten, gute BTX-Selektivität; Eine schnelle Koksbildung erfordert eine häufige Regeneration, was bei der Verwendung olefinischer Ausgangsmaterialien zu einer sehr kurzen Lebensdauer in einem Durchgang führt.
Aktiver Bestandteil: Ga (0,5–2 Gew.-%)
Reaktionsbedingungen: 520–580 Grad, Atmosphärendruck
Mechanismus: Ga besitzt eine stärkere Dehydrierungsfähigkeit; verläuft über einen direkten Dehydrierungsweg und liefert mehr Wasserstoff.
Prozesse: BP-UOP Cyclar; inländische M2-bildend
Eigenschaften: Höhere Aromatenausbeute im Vergleich zu Katalysatoren auf Zn--Basis; geringere Trockengasproduktion; höhere Kosten; größere Empfindlichkeit gegenüber Schwefel.
Pt/Cl-Al₂O₃ (katalytische Reformierung; wasserstoffreiche Atmosphäre)
Bedingungen: 480–530 Grad, 0,8–2,0 MPa; in einer wasserstoff-reichen Atmosphäre betrieben.
Rohstoff: C6+-Naphtha; produziert hochoktaniges Benzin + BTX; gute Beständigkeit gegen Verkokung, erfordert jedoch eine Chlornachfüllung und birgt Korrosionsrisiken.
Pt/KL-Zeolith: Chlor-freie Reformierung; geeignet für die Aromatisierung mit n-Hexan; extrem empfindlich gegenüber Schwefel; werden selten großindustriell eingesetzt.
⚠ Hinweis: Katalytische Reformierung ≠ leichte Kohlenwasserstoffaromatisierung. Die Reformierung erfolgt in einer wasserstoff-reichen Atmosphäre, wohingegen es sich bei den oben genannten Zn/Ga-ZSM-5-Systemen um nicht-wasserstoff-reiche Aromatisierungsprozesse handelt; die beiden Systeme können nicht austauschbar verwendet werden. 4. Andere Modifikationssysteme (Mo, Ag, Seltenerd-Verbundwerkstoffe)
Mo/HZSM-5: Methane aromatization, >700 Grad; Nur für Methan geeignet, nicht für LPG/C5.
Ag/ZSM-5: Milde Dehydrierung, mäßige BTX-Selektivität; begrenzte industrielle Anwendung.
Seltene-Erde + Phosphor-modifiziertes Zn-ZSM-5: Promotor/Additiv statt eigenständiger Katalysator; Wird verwendet, um die Koksbildung zu verzögern und die Dauer eines Einzellaufs zu verlängern (z. B. DLP-1 nano-ZSM-5).
Kurzanleitung zur Auswahl
LPG, C4/C5-Rohstoffe; begrenztes Budget; Atmosphärendruck, Nicht-Wasserstoffatmosphäre → Zn/ZSM-5 (NKC-5, DLP)
Streben nach höherer Aromatenausbeute und Wasserstoff-Ko-produktion; ausreichende Vorbehandlung des Ausgangsmaterials verfügbar → Ga/ZSM-5 (Cyclar)
C6+-Naphtha-Ausgangsmaterial; wasserstoff-fähige Einheit; Das Zielprodukt ist Benzin mit hoher Oktanzahl → Pt-chlorierter Aluminiumoxid-Reformierungskatalysator
Methane feedstock → Mo/ZSM-5 (high temperature, >700 Grad)
Katalysator für die Benzinproduktion durch leichte Kohlenwasserstoffaromatisierung
Unter Verwendung leichter Kohlenwasserstoffe-wie Raffinerie-Trockengas, C4-Fraktionen nach-Veretherung, Straight-{3}run-Naphtha, Ölfeldkondensat oder Kokereibenzin-als Ausgangsmaterial verwendet dieser Prozess proprietäre Katalysatoren, um hochoktanige Benzinmischungskomponenten durch Schritte wie Cracken, Oligomerisierung, Cyclisierung und Dehydrierung herzustellen. Das resultierende verbesserte Benzin zeichnet sich durch einen niedrigen Olefin- und Schwefelgehalt und eine hohe Oktanzahl aus, was es zu einer hervorragenden sauberen Mischkomponente für die Herstellung von Autobenzin macht, das den Standards der Klassen 92 und 95 entspricht.
Technische Merkmale
Der Prozess nutzt ein breites Spektrum an Rohstoffen und liefert hochwertiges Benzin mit Produktschemata, die je nach Marktveränderungen flexibel angepasst werden können. Das Brenngas ist reich an Wasserstoff, der zurückgewonnen und als Wasserstoffquelle genutzt werden kann. Die Industrieanlage zeichnet sich durch ein einfaches Strömungsschema und niedrige Investitionskosten sowie geringe Betriebskosten und Energieverbrauch aus.
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; und Katalysator-Einzel--Laufzyklus Größer als oder gleich 45 Tage.
Bei Verwendung von Naphtha mit geringem Aromatenpotenzial (z. B. Reformatraffinat, Leichtnaphtha oder Naphtha auf Kohlebasis): Die Oktanzahl (ROZ) des Benzins beträgt 85–92; Die Trockengasausbeute beträgt 2–4 %; Der Katalysator zeigt eine starke Anpassungsfähigkeit (Reduzierung des Schwefelgehalts im Produkt).<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.
Im Vergleich zu ähnlichen Technologien:
① Der Katalysator weist eine hervorragende Aktivität und Aromatenselektivität auf.
② Der Katalysator weist eine hohe Verkokungsbeständigkeit auf, was zu geringen Trockengasausbeuten führt.
③ Es ist Vorreiter bei der Verwendung eines Druckbetriebsverfahrens:
---Macht einen Fettgaskompressor überflüssig und reduziert dadurch die Gerätekosten und die Betriebskosten der Einheit.④ Optimierte Katalysatorregenerationstechnologie
-- – Das Regenerationsgas-zu-Katalysator-Verhältnis (Volumenverhältnis von zirkulierendem Gas zu Katalysator) wird um 20–30 % reduziert; Der Regenerationsbereich erfordert geringere Investitions- und Betriebskosten bei gleichzeitig hoher Regenerationseffizienz.
Olefin-Katalysator herstellen
Die in den letzten Jahren entwickelte Technologie zur Herstellung von Olefinen durch katalytisches Cracken leichter Kohlenwasserstoffe vereint die Vorteile von Steamcracken und Fluid Catalytic Cracking (FCC). Es eröffnet einen neuen Prozessweg, der für die Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung in petrochemischen Anlagen sowie für die Deckung des wachsenden Bedarfs an leichten Olefinen von großer Bedeutung ist. Unter Verwendung von Rohstoffen wie olefin-reichen C4–C8-Leichtkohlenwasserstoffen, Straight-{5}}Run-Naphtha oder Kohle--Naphtha verwendet die Technologie einen proprietären Katalysator, um leichte Kohlenwasserstoffkomponenten selektiv in Ethylen, Propylen und Benzinmischungskomponenten mit hoher Oktanzahl umzuwandeln.
Technische Merkmale
Im Vergleich zum herkömmlichen Dampfcracken arbeitet diese katalytische Cracktechnologie bei niedrigeren Temperaturen, verbraucht weniger Energie, nutzt ein breiteres Spektrum an Rohstoffen und ermöglicht eine flexible Produktverteilung. Im Vergleich zu FCC--basierten Olefinproduktionstechnologien werden eine größere Cracktiefe und höhere Ausbeuten an Ethylen und Propylen erreicht. Darüber hinaus ist der Prozessablauf einfach und die erforderliche Investition gering.
Bei der Verwendung von C4-Flüssiggas (mit einem Butengehalt von mehr als oder gleich 60 %) als Ausgangsmaterial beträgt die kombinierte Ausbeute an Ethylen und Propylen mehr als 40 %, während die Benzinausbeute etwa 15–20 % beträgt.