Реформінг - це процес, який стався в перетворенні вуглеводнів з простими ланцюгами у вуглеводні з розгалуженими ланцюгами або кільцями. Це реакція, яка спрямована на отримання палива з високим октановим числом з легких фракцій сирої нафти або продукту крекінгу. Серед цих продуктів можна виділити моторні бензини та вуглеводні, що утворюють ароматичне(і) кільце(а); зазвичай це BTX, який є сумішшю бензолу, толуолу та ксилолів. Риформінг бензину включає багато спеціальних реакцій: дегідрування нафтенів, дегідроциклізацію парафінів, гідродеалкілування алкіл-ароматичних вуглеводнів, гідрокрекінг та ізомеризацію парафінів. Процес риформінгу забезпечує відповідні витрати, необхідні для створення палива. У той же час процес виробляє газоподібний водень, який є цінним реагентом під час гідропроцесів, таких як гідрофінація або гідрокрекінг.
Октанове число
Показник, що використовує антидетонаційні властивості палива, що використовується для приводу двигунів внутрішнього згоряння з іскровим запалюванням, називається октановим числом. На практиці це умовно визначена стійкість палива до детонації двигуна, яка збільшила різке зростання швидкості горіння. Октанове число підраховується шляхом порівняння. Стійкість досліджуваного палива до детонаційного горіння порівнюють зі стійкістю стандартних сумішей, які утворюють н-гептан та ізооктан. Півною мірою це своєрідна шкала якості палива. Ізооктан показує найкращий клас, тобто палива з найбільш бажаним спалюванням, тому його октанове число дорівнює 100. Такий високий показник має мало палива зі 100%вмістом ізооктану або еквівалентні суміші. Між тим, н-гептан є протилежною точкою на шкалі, тому і ця сполука, і суміші, ідентичні за горінням, мають октанове число, рівня 0. Чудовим прикладом є найпопулярніший вид палива, який ми можемо знайти на автозаправних станціях. Паливо, позначене як Pb97, представляє собою не що інше, як суміш, що містить 97%ізооктану і 3%н-гептану. Це можуть бути й інші сполуки, але вони завжди повинні відповідати цим вуглеводням з точки зору легкості горіння і зберігати однакові пропорції в суміші. Так само бензин з індексом 95 містить 95%ізооктану і 5%н-гептана (або подібної речовини). Ось чому його називають 95-октановим або 98-октановим бензином.
Історія реформування
Починаючи з 1930-х років у промисловості застосовувалися методи реформування. Для отримання більш якісних бензинових і ароматичних сполук риформінг проводився при дуже високих температурах (510–590 о С) і під тиском 5–7 МПа. Паралельно розроблявся метод із застосуванням каталізаторів. У Німеччині вони розробили циклічно регенерований каталізатор з нерухомим шаром, що має форму оксиду молібдену, нанесеного на оксид алюмінію (MoO 3 /Al 2 O 3 ). У США вони використовували нерегенерований платиновий каталізатор із нерухомим шаром на основі оксиду алюмінію (Pt/Al 2 O 3 ). З 1952 року його роль у Сполучених Штатах перейняла новий каталізатор із нерухомим шаром: платина на алюмосилікатному носії (Pt/SiO 2 •Al 2 O 3 ), який перевершив свого попередника можливості динамічної регенерації. У 1955 році вони вперше застосували абсолютно нові підходи, які залучали рухливу фазу каталізатора Cr 2 O 3 /Al 2 O 3 , яка була піддана безперервній регенерації, і каталізатор MoO 3 /Al 2 O 3 у рідкому стані. система, також з безперервною регенерацією. У наступні роки були розроблені відповідні методи риформінгу, які включали нові біметалічні поліметалічні каталізатори, нанесені на носії. До них належать, зокрема, Pt-Re, Pt-Ir і Pt-Sn. Тільки такою комбінацією забезпечували бажану стабільність і вибірковість процесу.
Сировина, яка використовується при риформінгу
Безпосередньою сировиною в процесі риформінгу є низькооктанові хімічні сполуки, отримані шляхом дистиляції важкого бензину та інших сировини при температурі кипіння від 60 до 190 o C. Через обмеження вмісту бензолу в бензинах застосовувана сировинна речовина не повинна демонструвати наявність прекурсорів бензолу, таких як нафтен C 6 . Це означає, що температура кипіння відповідної сировини не повинна бути нижчою за 85 o C, якщо призначається виробництво наявних паливних композитів. До найбільш бажаних характеристик сировини також відводиться вміст ароматичних вуглеводнів менше 20%(об./об.), а загальне значення нафтенів і ароматичних речовин вище 60%(об./об.).
Процес реформування
Найважливішими параметрами, необхідними для початку процесу риформінгу, є висока температура і тиск. В даний час найбільш часто використовувані умови включають температуру 480-550 o C і тиск 0,7-3 МПа газу, багато води, і використання каталізаторів. Зазвичай вони містять 0,3–0,37%m/m платини, а також невеликі кількість ренію, іридію або германію, які є так названими біметалевими/поліметалевими каталізаторами. Бензинові і газові фракції, температура кипіння яких нижче 190 о С, як правило, піддаються попередньому гідроочистителю, що дозволяє видалити будь-які сполуки, що викликають дезактивацію каталізаторів. Високі температурні процеси та сучасні спеціальні каталізатори ініціюють ізомеризацію простих аліфатичних вуглеводневих ланцюгів до розгалужених ароматичних структур. Ізомеризація виникає в дегідратації вуглеводню, що міститься в сировині, з подальшою його хемосорбцією на металевих центрах. Це відбувається до утворення нафтенового вуглеводню, з якого відокремлюється вода з перетворенням у відповідний ароматичний вуглеводень, який піддається циклізації. Парафіни, присутні в сировині, можуть піддаватися повному гідрокрекінгу, тоді як олефіни (небажані при високих концентраціях) перетворюються на ізопарафіни шляхом гідроізомеризації. З цією формою можуть відбуватися подальші циклізації. Нафтени знаходяться у вигляді циклопентів і циклогексансів 18—50 %, чому переважають перші. Останні сполуки піддають дегідратації з утворенням ароматів. Як і більшість реакцій, що відбуваються під час реформінгу, це ендотермічний і оборотний процес. Циклопентані піддають повну дегідроциклізацію з утворенням ароматів. Дегідроциклізація алкілпентанів – це багатоступінчастий процес, який включає: дегідрування до циклоолефінів, ізомеризацію з п’яти-шестисегментних циклоолефінів, гідратування до нафтенів і дегідрування до ароматичних вуглеводнів. Прикладом такого циклу перетворення може бути ланцюг ал. метилциклопентан – метилциклопентен – циклогексен – циклогексан – бензол . Оскільки всі процеси (крім ізомеризації), що вивчаються під час риформінгу, є ендотермічними, підвищена температура та низький тиск сприятливо впливають на цю процедуру. Щоб запобігти відкладенню коксу риформінгу на каталізаторі, а також, його дезактивації, використовують підвищений тиск води.
Продукти реформінгу
Безпосередні продукти реформінгу включають сирій продуктінгу, октанове число якого зростає до прибл. 90 окремих сировини, а також скраплений нафтовий газ і водень. Для підвищення якості риформату його очищають шляхом промивання розчинником, в результаті чого утворюється сирій бензин. Це, у свою чергу, збагачується додаванням відповідних компонентів. Джерела: https://encyklopedia.pwn.pl/haslo/reforming;3966646.html https://www.naukowiec.org/wiedza/chemia/reforming-izomeryzacja-_1190.html З. Сарбак «Reforming katalityczny»