Reformering är en process som består i att kolväten med enkla kedjor omvandlas till kolväten med grenade kedjor eller ringar. Det är en reaktion som vanligtvis syftar till att producera bränsle med ett högt oktantal från lätta fraktioner av råolja eller krackningsprodukter. Bland dessa produkter kan vi urskilja motorbensin och kolväten som innehåller aromatiska ring(ar); det är vanligtvis BTX, som är en blandning av bensen, toluen och xylener. Reformeringen av bensin medför många speciella reaktioner: dehydrering av naftener, dehydrocyklisering av paraffiner, hydrodealkylering av alkylaromatiska kolväten, hydrokrackning och paraffinisomerisering. Reformeringsprocessen levererar lämpliga ingredienser som krävs för att komponera bränslen. Samtidigt producerar processen vätgas som är ett värdefullt reagens under hydroprocesser som hydroraffinering eller hydrokrackning.
Oktantal
Indikatorn som definierar antidetonationsegenskaperna hos bränslet som används för att driva förbränningsmotorer med gnisttändning kallas oktantal. I praktiken är det ett konventionellt bestämt motstånd hos bränslet mot motorknackningar, vilket innebär en abrupt ökning av förbränningshastigheten. Oktantalet räknas upp genom jämförelse. Det testade bränslets motståndskraft mot detonationsförbränning jämförs med motståndet som visas av standardblandningar som innehåller n-heptan och isooktan. Till viss del är det en sorts bränslekvalitetsskala. Isooktan speglar de bästa klasserna, det vill säga bränslena med den mest önskvärda förbränningen, så dess oktantal är 100. Endast bränslen med 100 %halt av isooktan, eller motsvarande blandningar, har så hög hastighet. Samtidigt är n-heptan den motsatta punkten på skalan, så att både förening och blandningar som är identiska vad gäller förbränning har ett oktantal lika med 0. Ett bra exempel är de mest populära bränslena som vi kan hitta på bensinstationer. Bränslet betecknat som Pb97 är inget annat än en blandning som innehåller 97 %isooktan och 3 %n-heptan. Det kan också vara andra föreningar, men de måste alltid motsvara dessa kolväten när det gäller lätt förbränning och bibehålla samma proportioner i blandningen. På samma sätt innehåller bensinen med index 95 95 %isooktan och 5 %n-heptan (eller liknande ämne). Det är därför den kallas 95-oktanig eller 98-oktanig bensin.
Reformens historia
Reformeringsmetoder har tillämpats i branschen sedan 1930-talet. För att få en bättre kvalitet på bensin och aromatiska föreningar utfördes reformering vid mycket höga temperaturer (510–590 o C) och under ett tryck på 5–7 MPa. Samtidigt utvecklades en metod med katalysatorer. I Tyskland utvecklade de en cykliskt regenererad katalysator med fast bädd i form av molybdenoxid satt på aluminiumoxid (MoO 3 /Al 2 O 3 ). I USA använde de en icke-regenererad platinakatalysator med fast bädd inställd på aluminiumoxid (Pt/Al 2 O 3 ). Sedan 1952 har dess roll i USA tagits över av en ny fastbäddskatalysator: platina på en aluminiumsilikatbärare (Pt/SiO 2 •Al 2 O 3 ), som utklassade sin föregångare med möjligheten till periodisk regenerering. 1955 använde de för första gången helt nya tillvägagångssätt som involverade den mobila fasen av katalysatorn Cr 2 O 3 /Al 2 O 3 , som utsattes för kontinuerlig regenerering, och katalysatorn MoO 3 / Al 2 O 3 i en fluidal system, även med kontinuerlig regenerering. Under följande år utvecklades relaterade reformeringsmetoder som inkluderade de nya bimetalliska polymetalliska katalysatorerna som applicerades på bärare. Dessa inkluderade särskilt Pt-Re, Pt-Ir och Pt-Sn. Endast sådana kombinationer säkerställde den önskade stabiliteten och selektiviteten för processen.
Råvaror som används vid reformering
Direkta råvaror i reformeringsprocesserna är lågoktaniga kemiska föreningar som erhållits genom destillation av tung bensin och andra råvaror med kokpunkter från 60 till 190 o C. På grund av restriktionerna relaterade till innehållet av bensen i bensin, är den applicerade råvaran material bör inte visa närvaro av bensenprekursorer såsom naften C6. Detta innebär att kokpunkten för den aktuella råvaran inte bör vara lägre än 85 o C om målet är att producera potentiella bränslekompositer. De mest önskvärda egenskaperna hos råvaror inkluderar också att halten av aromatiska kolväten är lägre än 20%(v/v), och att det sammanlagda värdet av naftener och aromer är högre än 60%(v/v).
Reformprocessen
De viktigaste parametrarna som krävs för att initiera reformeringsprocessen är hög temperatur och tryck. För närvarande är de vanligaste förhållandena en temperatur på 480–550 o C och ett tryck på 0,7–3 MPa av en väterik gas, och användningen av katalysatorer. Dessa innehåller vanligtvis 0,3–0,37 %m/m platina samt små mängder rhenium, iridium eller germanium, som är de så kallade bimetalliska/polymetalliska katalysatorerna. Bensin- och fotogenfraktionerna vars kokpunkt är lägre än 190 o C utsätts vanligtvis för preliminär hydroraffinering, vilket gör det möjligt att avlägsna alla föreningar som gör att katalysatorerna deaktiveras. Höga processtemperaturer och moderna specialiserade katalysatorer initierar isomeriseringen av enkla, alifatiska kolvätekedjor till grenade aromatiska strukturer. Isomerisering innebär uttorkning av det kolväte som finns i råvaran, följt av dess kemisorption på metalliska centra. Detta resulterar i bildandet av naftenkolväte, från vilket väte separeras, med omvandling till lämpligt aromatiskt kolväte som genomgår cyklisering. Paraffiner som finns i råmaterialet kan genomgå långsam hydrokrackning, medan olefiner (oönskade vid höga koncentrationer) omvandlas till isoparaffiner genom hydroisomerisering. Från den formen kan efterföljande cykliseringar inträffa. Naftener finns i form av cyklopentaner och cyklohexaner i 18–50 %, med de förstnämnda som råder. De senare föreningarna uttorkas för att producera aromer. Som med de flesta reaktioner som inträffar under reformering är det en endoterm och reversibel process. Cyklopentaner genomgår fullständig dehydrocyklisering med produktion av aromer. Dehydrocykliseringen av alkylpentaner är en process i flera steg som inkluderar: dehydrering till cykloolefiner, isomerisering från fem- till sexsegmentscykloolefiner, hydrering till naftener och dehydrering till aromatiska kolväten. Ett exempel på en sådan cykel av transformationer kan vara kedjan al. metylcyklopentan – metylcyklopenten – cyklohexen – cyklohexan – bensen. Eftersom alla processer (förutom isomerisering) som utförs under reformering är endotermiska, påverkar en ökad temperatur och lågt tryck detta förfarande positivt. För att förhindra avsättning av reformeringskoks på katalysatorn, och därmed dess deaktivering, används ett ökat vätetryck.
Reformens produkter
De omedelbara produkterna av reformering inkluderar ett råreformat vars oktantal växer till ca. 90 i förhållande till råvaran, samt flytande petroleumgas och väte. För att förbättra kvaliteten på reformat renas det genom att tvätta med ett lösningsmedel, vilket resulterar i bildning av råbensin. Detta berikas i sin tur genom att lägga till lämpliga komponenter. Källor: https://encyklopedia.pwn.pl/haslo/reforming;3966646.html https://www.naukowiec.org/wiedza/chemia/reforming-izomeryzacja-_1190.html Z. Sarbak "Reforming katalityczny"