Catalizador para aumentar el número de octano en unidades de isomerización
Unidad que contiene-hidrógeno
Tres sistemas de proceso principales, parámetros de temperatura y selección de catalizadores.
✅ Catalizador: alúmina clorada soportada en platino (tipo cloruro de aluminio)
Temperatura de reacción: 120~175 grados (entrada del reactor), aumento de la temperatura del lecho 10-25 grados
Presión: 2,8–3,8 MPa; velocidad espacial horaria del líquido LHSV=1.0–3,0 h⁻¹; relación molar de hidrocarburo de hidrógeno 0,1–0,5
Requisitos de materia prima: estricta deshidratación, desulfuración y desnitrificación; el agua/azufre envenenarán permanentemente los sitios con cloro ácido; Se requiere suplementación continua de cloro durante la operación.
Aplicable: nafta ligera C₅/C₆, objetivo de RON alto (una pasada RON≈82–84, ciclo hasta 87–93)
Características: Mayor actividad, tasa de conversión mejor equilibrada; altamente corrosivo, equipado con un sistema de limpieza alcalino, operación y mantenimiento complejos
✅Catalizador: tamiz molecular ácido cargado de Pt-(tipo zeolita, sin cloro-)
Temperatura de reacción: 240-280 grados
Presión: 2,0–3,2 MPa; LHSV=0.5–2,5 h⁻¹; Relación de hidrógeno a hidrocarburo 0,1–1,0
Mayor tolerancia a la materia prima: la sensibilidad al azufre y al agua es mucho menor que la del catalizador de cloro-aluminio, no es necesario complementar el cloro
Aplicable: C₅/C₆, también se puede utilizar para la isomerización de C₄butano; el dispositivo es más simple, tiene buena estabilidad y es fácil de regenerar
Desventajas: alta temperatura, equilibrio limitado, tasa de conversión de un solo paso-es menor que el proceso de cloruro de aluminio de baja-temperatura, generalmente equipado con fraccionamiento del producto + circuito de circulación de n-alcano no convertido
✅Catalizador: Sistema especial de tamiz molecular/cloruro de aluminio
Temperatura de reacción: 160–210 grados
Presión: 1,5–2,0 MPa; Relación hidrógeno/hidrocarburo 0,07–0,15
La tasa de conversión de un solo-paso es del 50 % al 55 %, y se debe instalar una torre de deisobutano para hacer circular el n-butano sin reaccionar de regreso al reactor.
Unidad libre de hidrógeno-
Cuatro categorías principales de catalizadores de isomerización libres de hidrógeno-
Zeolitas ZSM-5 ácidas de metal de transición-modificadas (Zn-ZSM-5, Ga-ZSM-5, Ni-ZSM-5)
Soporte: ZSM-5 (zeolita MFI); Componentes activos: Zn, Ga, Ni (metales distintos del platino)
Condiciones de funcionamiento: 340 a 460 grados, 0 a 1,2 MPa; Perfectamente adaptado a los requisitos del proceso del cliente.
Características de la reacción: Isomerización, aromatización y craqueo suave simultáneos; aumenta el octanaje de la gasolina; produce propano y butano (gas seco); rendimiento líquido del 82 al 90%; la regeneración implica solo N₂ y aire para quemar-coque (no se requiere reducción de hidrógeno)
Grados rusos equivalentes: KT-10, KT-17, KT-18 (Zn-Ce-ZSM-Al₂O₃); mejoramiento de nafta libre de hidrógeno; El octanaje de la gasolina alcanza 85-87 a 400 grados.
Mordenita modificada (MOR) (Ni-MOR, Fe-MOR; Pt-libre)
Soporte: Mordenita (MOR); Componentes activos: Ni/Fe (sin platino-)
Rango de temperatura: 320 a 420 grados; presión: 0,3–1,0 MPa
Características: Selectividad de isomerización superior a ZSM-5; baja actividad de aromatización; propenso a coquizarse a altas temperaturas; conversión moderada de n-alcanos; regeneración mediante calcinación con aire (quema de coque) únicamente; no se requiere hidrógeno
Superácidos sólidos (sin platino-): SO₄²⁻/ZrO₂, SO₄²⁻/TiO₂-Al₂O₃
Soporte: Óxido compuesto de circonio/titania-alúmina; sin carga de puntos
Temperatura: 300 a 400 grados; presión: atmosférica a 1 MPa
Características: Fuerza ácida muy alta; buena actividad de isomerización; desventajas: grupos sulfato propensos a lixiviarse a altas temperaturas; mala estabilidad del agua; coquización rápida; regeneración únicamente mediante calcinación con aire; Reducción de hidrógeno estrictamente prohibida.
10-forma de anillo-tamices moleculares selectivos (Ni-SAPO-11, Ni-ZSM-22; sin platino)
Soporte: SAPO-11 / ZSM-22; componente activo: Ni (sin Pt)
Temperatura: 330–430 grados; presión: 0,4–1,0 MPa
Características: Isomerización selectiva de forma-; alta selectividad para alcanos multi-ramificados; desventajas: conversión relativamente baja; formación significativa de gas debido al craqueo; alta tasa de coquización; regeneración únicamente mediante calcinación con aire; no hay paso de hidrógeno involucrado.
El campo de la refinación de petróleo
Isomerización de n-butano a isobutano
Los catalizadores a base de platino- (como el sistema Pt/Al₂O₃-Cl) se utilizan para convertir n-butano en isobutano, una materia prima clave para producir componentes de gasolina de alto-octano (por ejemplo, metil terc-éter butílico, MTBE). En las unidades industriales, las materias primas mixtas de C4 se someten a hidro-isomerización, lo que permite que las capacidades de producción de 1-buteno alcancen la escala de cientos de toneladas por día.
Isomerización de alcanos C5-C6
Se emplean catalizadores superácidos sólidos (como RISO-C o Pt/SO₄²⁻-ZrO₂-Al₂O₃) para convertir alcanos de cadena lineal-en isómeros ramificados. Por ejemplo, después de la isomerización de la nafta ligera (proveniente del reformado catalítico), las tasas de isomerización de C5 y C6 alcanzan el 70% y el 85% respectivamente, elevando el índice de octanaje de investigación (RON) del producto de gasolina a más de 85 y optimizando significativamente la calidad del combustible.
Catalizador de aromatización
En comparación con la tecnología de reformado, este proceso no está limitado por el contenido aromático potencial de la materia prima; generalmente no requiere pre-fraccionamiento ni refinamiento de la materia prima y ofrece una amplia gama de aplicabilidad. Las materias primas adecuadas para la producción de aromáticos a través de este proceso incluyen gasolina de coquización, gasolina de pura-destilación, condensado de yacimientos petrolíferos, fracciones livianas del reformador (nafta rematada), refinado del reformador, gasolina de pirólisis y gas licuado de petróleo (GLP) rico en olefinas-.
When using olefin-rich LPG (olefin content >50%) como materia prima, el contenido aromático en el producto líquido se acerca al 100%, eliminando la necesidad de extracción aromática; el rendimiento aromático-de un solo paso supera el 48,2 % y el rendimiento de BTX supera el 42,2 %. El catalizador ofrece un ciclo operativo de una sola pasada-mayor o igual a 20 días y una vida útil total mayor o igual a 3,0 años.
Cuando se utiliza nafta como materia prima, el rendimiento aromático-de un solo paso supera el 35,0 % y el rendimiento de BTX supera el 32,0 %; El catalizador ofrece un ciclo operativo de un solo paso-de 20 a 30 días y una vida útil total mayor o igual a 3,0 años.
El gas combustible generado es rico en hidrógeno, que puede recuperarse y utilizarse como fuente de hidrógeno.
Características técnicas
① Temperatura de reacción de aromatización relativamente baja
Las tecnologías avanzadas de configuración y modificación de catalizadores permiten que la reacción se desarrolle a temperaturas relativamente bajas. En aplicaciones de producción de aromáticos, la temperatura de reacción es entre 30 y 50 grados más baja que la de las tecnologías de la competencia, lo que reduce significativamente el consumo de energía. Las temperaturas de reacción más bajas también reducen los requisitos de resistencia del equipo y dan como resultado un menor rendimiento de gas seco.
② Tecnología única de suplementación con calor de reacción-
La aromatización de nafta-particularmente con materias primas ricas en alcanos--es un proceso altamente endotérmico. El uso de una tecnología única de complemento de calor-elimina la necesidad de hornos de calentamiento intermedios, lo que reduce tanto la inversión de capital como el consumo de energía unitario.
Catalizador de aromatización para mejorar el número de octano
La aromatización implica deshidrogenación, ciclación y transferencia de hidrógeno a alta-temperatura; se realiza principalmente en ausencia de hidrógeno añadido y las temperaturas de funcionamiento son mucho más altas que las de la isomerización. ZSM-5 (MFI) es el soporte predominante, categorizado en cuatro tipos principales según el metal modificador:
Componente activo: Zn (1–3% en peso); Se pueden agregar P o elementos de tierras raras para ajustar la acidez y suprimir la formación de coque.
Condiciones de reacción: 500 a 550 grados, presión atmosférica a 0,3 MPa, WHSV 0,4 a 1,2 h⁻¹.
Mecanismo: los centros de Zn facilitan la deshidrogenación, mientras que los sitios ácidos de zeolita catalizan la ciclación; la transferencia de hidrógeno es la vía dominante y produce pequeñas cantidades de H₂.
Materias primas adecuadas: gas licuado C4, C5, C5 craqueado, nafta ligera.
Grados comerciales: NKC-5, serie DLP, tipo LHA.
Características: Bajo costo, buena selectividad BTX; La rápida formación de coque requiere una regeneración frecuente, lo que da como resultado una vida útil muy corta en una sola pasada-cuando se utilizan materias primas olefínicas.
Componente activo: Ga (0,5–2 % en peso)
Condiciones de reacción: 520–580 grados, presión atmosférica
Mecanismo: Ga posee una mayor capacidad de deshidrogenación; procede a través de una vía de deshidrogenación directa, produciendo más hidrógeno.
Procesos: BP-UOP Cyclar; formación de M2 doméstica
Características: Mayor rendimiento de aromáticos en comparación con los catalizadores basados en Zn-; menor producción de gas seco; mayor costo; Mayor sensibilidad al azufre.
Pt/Cl-Al₂O₃ (reformado catalítico; atmósfera rica en hidrógeno-)
Condiciones: 480 a 530 grados, 0,8 a 2,0 MPa; operado en una atmósfera rica en hidrógeno-.
Materia prima: nafta C6+; produce gasolina de alto-octano + BTX; Buena resistencia a la coquización, pero requiere reposición de cloro y presenta riesgos de corrosión.
Zeolita Pt/KL: reformado sin cloro-; adecuado para aromatización de n-hexano; extremadamente sensible al azufre; rara vez se utiliza a gran escala industrial.
⚠ Nota: Reformado catalítico ≠ aromatización ligera de hidrocarburos. El reformado opera en una atmósfera rica en hidrógeno-, mientras que los sistemas Zn/Ga-ZSM-5 mencionados anteriormente son procesos de aromatización no ricos en -hidrógeno-; los dos sistemas no se pueden usar indistintamente. 4. Otros sistemas de modificación (Mo, Ag, compuestos de tierras raras)
Mo/HZSM-5: Methane aromatization, >700 grados; Apto sólo para metano, no para GLP/C5.
Ag/ZSM-5: deshidrogenación leve, selectividad moderada por BTX; Aplicación industrial limitada.
Tierras raras-+ fósforo-Zn-ZSM-5 modificado: promotor/aditivo en lugar de un catalizador independiente; se utiliza para retardar la formación de coque y extender la duración de una sola ejecución (p. ej., DLP-1 nano-ZSM-5).
Guía de selección rápida
GLP, materias primas C4/C5; presupuesto limitado; presión atmosférica, atmósfera sin -hidrógeno → Zn/ZSM-5 (NKC-5, DLP)
Buscando un mayor rendimiento de aromáticos y co-producción de hidrógeno; pretratamiento adecuado de materia prima disponible → Ga/ZSM-5 (Cyclar)
C6+ materia prima de nafta; unidad con capacidad de hidrógeno-; El producto objetivo es gasolina de alto-octano → Pt-catalizador de reformado de alúmina clorada.
Methane feedstock → Mo/ZSM-5 (high temperature, >700 grados)
Catalizador para la producción de gasolina mediante aromatización de hidrocarburos ligeros
Utilizando hidrocarburos ligeros-como gas seco de refinería, fracciones C4 post-eterificación, nafta-de primera destilación, condensado de yacimientos petrolíferos o gasolina de coquización-como materia prima, este proceso emplea catalizadores patentados para producir componentes de mezcla de gasolina de alto-octano a través de pasos que incluyen craqueo, oligomerización, ciclación y deshidrogenación. La gasolina mejorada resultante se caracteriza por un bajo contenido de olefinas y azufre y un alto octanaje, lo que la convierte en un excelente componente de mezcla limpia para producir gasolina para automóviles que cumpla con los estándares de grado 92 y 95.
Características técnicas
El proceso utiliza una amplia gama de materias primas y produce gasolina de alta-calidad, con esquemas de productos que se pueden ajustar de manera flexible según los cambios del mercado. El gas combustible es rico en hidrógeno, que puede recuperarse y utilizarse como fuente de hidrógeno. La unidad industrial presenta un esquema de flujo simple y bajos costos de inversión, así como bajos gastos de operación y consumo de energía.
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; y catalizador de ciclo único-ejecución mayor o igual a 45 días.
Cuando se utiliza nafta con bajo potencial aromático (como el refinado reformado, la nafta ligera-final o la nafta a base de carbón-): el índice de octano de la gasolina (RON) es de 85 a 92; el rendimiento de gas seco es del 2 al 4%; El catalizador demuestra una gran adaptabilidad (reduciendo el azufre del producto a<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.
En comparación con tecnologías similares:
① El catalizador exhibe una excelente actividad y selectividad aromática.
② El catalizador posee una fuerte resistencia a la coquización, lo que resulta en bajos rendimientos de gas seco.
③ Es pionero en el uso de un proceso de operación presurizada:
---Elimina la necesidad de un compresor de gas rico, reduciendo así los costos de equipo y los gastos operativos unitarios.④ Tecnología de regeneración de catalizador optimizada
---La relación de gas de regeneración a catalizador (relación de volumen de gas en circulación a catalizador) se reduce entre un 20% y un 30%; la sección de regeneración requiere menores costos de inversión y operación y al mismo tiempo logra una alta eficiencia de regeneración.
Catalizador productor de olefinas-
Desarrollada en los últimos años, la tecnología para producir olefinas mediante craqueo catalítico de hidrocarburos ligeros combina las ventajas del craqueo con vapor y del craqueo catalítico fluido (FCC). Abre una nueva ruta de proceso de gran importancia para la conservación de energía y la reducción del consumo en plantas petroquímicas, así como para satisfacer la creciente demanda de olefinas ligeras. Utilizando materias primas como hidrocarburos ligeros C4-C8 ricos en olefinas-, nafta-de primera depuración o nafta a base de carbón-, la tecnología emplea un catalizador patentado para convertir selectivamente los componentes de hidrocarburos ligeros en componentes de mezcla de etileno, propileno y gasolina de alto-octano.
Características técnicas
En comparación con el craqueo con vapor tradicional, esta tecnología de craqueo catalítico opera a temperaturas más bajas, consume menos energía, utiliza una gama más amplia de materias primas y permite una distribución flexible del producto. En comparación con las tecnologías de producción de olefinas basadas en FCC-, logra una mayor profundidad de craqueo y mayores rendimientos de etileno y propileno. Además, el flujo del proceso es sencillo y la inversión requerida es baja.
Cuando se utiliza gas licuado C4 (con un contenido de buteno mayor o igual al 60%) como materia prima, el rendimiento combinado de etileno y propileno supera el 40%, mientras que el rendimiento de gasolina es aproximadamente del 15 al 20%.