Szénhidrogén technológia és katalízis Dekompozíciós katalizátorok, folyamatok és műveletek

1. Szénhidrogén technológia és katalízis Dekompozíciós katalizátorok, folyamatok és műveletek avagy molekulák újratervezése Kovács András, +36302114101, andras@kukk.hu, FII, 2. em 6.

2. EU finomítóiszerkezet, 2010nincsolyantermékcsalád, amelyben ne lennedekompozícióskomponens

3. Dekompozíciósfolyamatok: krakkolás, hidrokrakkolás Hidrogénezés: katalitikusheteroatommentesítés Katalitikuskrakk: szénhidrogénekeltörésecarbénium ion intermedierképződésével (FCC: fluid katalitikuskrakk) Hidrokrakk: szénhidrogénekeltörésecarbénium ion intermedierképződésévelerőteljeshidrogénezőreakciókkalkísérve Katalitikusviaszmentesítés: rövidegyenesszénláncúalkánláncokkrakkolása, erőteljeshidrogénezőreakciókkalkísérve Katalitikusparciálisoxidáció: járműbeszereltüzemanyagreformáló-üzemanyagcellához Katalitikuspirolízis: FCC alkalmazásabiomasszaanyagokhoz, katalitikusoxigénmentesítés Katalitikuskokszolás o-

4. De, petrolkémia: o-X parciálisoxidáció, oX: orto-xilol, o-TO: orto-toloulaldehide, PH: ftalid, PA:ftálsavanhidrid, Kat: V2O5/TiO2, 0.044kg oX/Nm3lev, lev: 4 Nm3, 380-400 oC,l.2.6mx2.5cm (1.3 l) reaktorban

5. De, 2: Miértüzemanyagcella, miérthidrogén? • Cohn-rahivatkozva a hidrogénüzemanyagbaadagoláselőnyei: (evidensek): • Jobboktánszám • Nagyobbmotorteljesítmény • Kisebb, de hatékonyabbmotorok • Ultratisztaégés • A motor hatásfokaakár 30%-kal is javítható

6. Katalitikuskrakkolás Katalizátor mérgezési szám 1000(Fe+4V+Cu+14Ni) Friss: 75 Egyensúlyi: 150 Mérgezett: 750-1500

7. Paraffin, nafténolefin, könnyű paraffin Olefinek a legreakcióképesebbek, ezen belül is az i-olefinek. Mindkét irányba! A poláros anyagok praktikusan teljesen elbomlanak A mono-aromások gyűrűig bomlanak A többgyűrűsök többgyűrűig bomlanak

8. FCC alapanyagelőkezelés Sötétolaj-desztilláció

9. SARA

11. Alapanyagésalapanyagelőkészítés Photoshop? Gépelés? De korrekt következtetés!

13. Miért szorulnak ki a termikus eljárások (kokszolás/viszkozitástörés)

15. Others Bitumen Fuel oil Chem.o.p. Base oil Jet Gasoline Naphtha LPG Koksz+3.4% fűtőolaj: -13.6% gázolaj: +5% Benzin: +1.6% K.benzin: +1.6% 15

18. Veba (Bergius-Pier technológianehézmaradékolajokésszénátalakításárakönnyűolajokká). 200 bar nyomás!

20. Katalitikuskrakkolástechnikái Álló ágyas: elavult, ma már nincs Houdry: zeolitok alkalmas karbénium ionképző, a ráégett koksz leégetésével regenerálható katalizátorok. Több párhuzamos reaktor Mozgó ágyas (Thermofor, 50-es évek) : egymásra helyezett reaktor, regenrátor, a leégetett katalizátort felliftezték, elavult, a benzin hozamot 15%-kal javította. ma már nincs Fluid ágyas

21. Katalitikuskrakk fluid ágyban

22. Gázok: 15-20% Benzin:20-50% Gázolaj: 10-40% T: 480-550oC, P: 1-3 bar, t:10 s, C:O:4-7:1

23. Csökkentett koksz, jobbított hozam, kvázi nagyobb kat:aa

25. Technológiaiparaméterek

26. Technológiaiparaméterek

27. Jellemzők, zeolitfejlesztés Dízelesítés: Jobb szerkezetú katalizátor Gázolaj forráspontú anyagok háztartása Hatékonyabb hidrogénező technológiák Szintetikus dízel komponens

28. Szempontokbenzin Nagyobb Si/Al, kisebb cellaméret Kevesebb Na Kevesebb ritkaföldfém Mátrix hatás Oktánszámjavító ZSM5 Nagyobb riser hőmérséklet Kisebb előmelegítés Nagyobb aromástartalom Alapanyag forrpont beállítás

29. Szempontokgázolaj (go.) Dízelesítés, 2020 után az USA-ban is benzin , go. Ésszerű párlatgazdálkodás, nem krakkoljuk, ami go. komponens, precíz desztilláció, LCO hidorgénezési kapacitások növelése Katalizátorfejlesztés Szintetikus technológiák beillesztése Technológiai paraméterek, hőháztartás (koksz)

30. Mikro/mezo/makro pórusok eloszlásának változtatásával: Mikropórus dominancia: nagymolekula nem fér be, termék adszorbeálódik: új mezopórus szerkezet (Rivet)

31. Készítsünkkatalizátort Keverjünk össze nátrium-szilikátot, nátrium-aluminátot és NaOH-ot, kristályosítsuk Mossuk, szűrjük, szárítjuk Cseréljük le a többségben jelen lévő Na-iont Adjunk hozzá vázanyagot Szárítsuk kalcináljuk

33. Maradékfeldolgozás, Uniflex (UOP)(Canmet)

35. hydrodewaxing

37. Iso-dewaxing

38. HDS/HDW (1972, BP, Mobil)

39. HDI (Chevron, 1993)

40. Termékek: jóhidegtulajdonságúgázolaj+benzin(nP:21,4%,iP:24,2, cP:6.9%, O:43.2%,Ar:2.8%) Dermedésoint, oC Ddp:-45oC Reaktor t, oC

41. katalizátor Si-Al zeolit (Si: 4 vegyérték, Al: 3vegyérték, kell egy kation): MX/n[(Al2O3)x(SiO2)y]wH2O Elvileg egyszerű: vízüveg+oldott alumínium, gélesítés, kristályosítás (80-100 óra), szűrés, mosás, szárítás, ioncsere, kalcinálás, formázás, stb Bronsted proton donor, Lewis: proton acceptor

43. katalitikusreformálás Cél: ON Desztillációs benzin: RON:40-60, Ar%:10-15 Reformált benzin: RON:90-100, Ar%: 65-75

44. reakciók-katalizátorok Alapkatalizátor: hidrogénező-dehidrogénezőkatalizátor (Pt)(többfémes: Pt+Rh, Pt+Sn/Ge/Pb,…)+izomerizáló-hidrokrakkolósavasalumináthordozó (módosítva ZSM5, stb) Alapreakciók: Dehidrogénezés: (alkil-)ciklohexán (alkil-)benzollá Gyűrűzűródás: Alkánok (alkil-)ciklohexánná, ennekdehidrogénezése (alkil-)benzollá (dehidrociklizálás) Izomerizálás: Alkánoki-alkánná, alkil-ciklopentánok, alkil-ciklohexánná, dehidrogénezése (alkil-)benzollá (dehidroizomerizálás) Hidrokrakkolás: alkánok, izoalkánok, alkil-ciklopentánok, alkil-ciklohexánok, alkil-benzolokdealkilálása, könnyűgázokleválása, kokszképződés Eredmény: aromásokban, i-alkánok, hidrogén KatalizátorJellemzés: aktivitás- (c=f(t), szelektivitás – Don, xiC5, stabilitás,

45. Reakciómechanizmus kétfémes modell :molekulák több aktív centrumra adszorbeálüdnak egyidőben, kialakul feszültség a kötésekben, csökken az átalakuláshoz szükséges energia mértéke A Pt: hidrogénez-dehidrogénez (, A savas centrumon keletkező karbénium ion hidrokrakkol és itomerizál

46. Pt:Rh Rh/Sn.. Pt:Al2O3 Al2O3 (+)

47. Technológia, reakciók Meghatározó: Endoterm jelleg (hidrokrakk, gyűrű- Nyitá,sdezalkilálás, stb. exoterm) Koksz-Pt Kiegyenlítés: promotorok Pt: H+ Pt: H+ Pt/H+

50. Kedvező: kis nyomás: konverzió, nagy nyomás: koksz visszaszorítás Kedvező: meleg: konverzió, hidegebb: katalizátor stabilitás 1 cC6 konverzió 1 bar 5 bar 10 bar 25 bar H2/CH 0 520oC 300oC Kedvező: kis hidrogén felesleg: konverzió, nagy felesleg: koksz visszaszorítás Kedvező/kedvezőtlen : Pt/Al2O3 arány