טיהור קטליטי עומד כטכנולוגיה אבן הפינה של נפט מודרני, המאפשר ייצור של דלקים ביצועים גבוהים ו lubricants כי לעמוד בסטנדרטים סביבתיים ותפעוליים מחמירים יותר ויותר. על ידי הסרת או המרת שעווה ארוך שרשרת ארוך שרשרת משברירי שמן גולמי, תהליך זה מבטיח כי סיימו מוצרים באופן אמין בטמפרטורות נמוכות, קובעבועות, לציית למסגרות רגולטוריות גלובליות כמו גם לפתח את תפקיד דלק קריטי יותר ויותר.

« הבנת Wx ב- Crude Oil

שמן Crude הוא תערובת מורכבת של פחמימנים, כולל פרפין, תנומות, וארוומטיקה (בין אלה, FLT:0n-paraffinsFLT:1 - שכבותight-chain alkanes עם משקולות מולקולריות גבוהה - המהווים את שבריר השעווה.

תוכן Wax משתנה באופן נרחב על ידי מקור גס. אור, גסות שעווה מאזורים כמו המזרח התיכון עשויים להכיל שברים משמעותיים n-paraffin, בעוד גסים כבדים יותר יש לעתים קרובות רמות אספלטן גבוהות יותר.מקררים חייבים להתאים את הגישה המתפתלת שלהם לקומפוזיציה הספציפית של הזנהטוק ואת המפרטים הרצויים של המוצר.

הכימיה של קטליטית Dewaxing

קטליטית דה-ונקסינג מסתמכת על שתי תגובות כימיות עיקריות: FLT:0 (hydrocracking) 1 ו-FLT:2isomerizations (FLT 3: 3) שניהם מתרחשים על פני אתרי זרז חומציים, בדרך כלל על זאוליט או סיליקה-אלמינה תומך, בנוכחות מימן.

המונחים: Wax Molecules

הידרוקרינג שוברת צינורות ארוכים לתוך פחמימנים קלים יותר, קלים יותר.התגובה צורכת מימן ומייצרת פרפרנים קטנים יותר, האנדו-פרפין, וכמה גזים (מתאן, וואטן, propane) בעוד יעיל בהורדת נקודת השחייה, הידרוקיצה מוגזמת יכולה להפחית את התשואה של שברירי ביניים רצויים ולהגדיל את גזי כוח הבקרה בזהירות וממקסימה את זמן כדי להפחית את המוצרים הנוזליים.

אימגום: A Less Destructive Route

[ה]החזרות של אימגרשים ישר-שרשרת לתוך המומרים מעוכבים ללא ירידה משמעותית במשקל המולקולרי.פרפר פרפרנים יש נקודות נמסות נמוכות יותר ולא להתגשם בקלות, שיפור תכונות זרימה קרות תוך שמירה על תשואה גבוהה יותר של חומר הליטורג המקורי.FLT:0Catalysts עם סלקטיביות גבוהה של 1 - לעתים קרובות משפר את הניבות אציליות כמו מתכות או אפילנטיות על אפילפטימיות של אינדקסים.

בפועל, רוב יחידות הפחתת הקטריות המסחריות פועלות במשטר הידרוקלקציינג משולב - תהליך ההאצה וחומרת העיצוב והתהליך מכוונים להשגת נקודת לשפוך היעד או נקודת סינון קר (CFPP) תוך צמצום אובדן התשואות.

המונחים: key Process Parameters

טמפרטורה ולחץ

פענוח קטליטי מתרחש בדרך כלל בטמפרטורות בין 300 מעלות צלזיוס ו 370 מעלות צלזיוס ולחצים חלקיים מימן של 20-70 בר. טמפרטורות גבוהות יותר מגבירות את שיעורי התגובה אבל גם לטובת הידרוקרינג על פני האיזוריזציה, המוביל ליותר גז ותשואות נוזליות נמוכות יותר. לחץ נמוך יותר להפחית את זמינות מימן, להפחית את יציבות הזרז ואת הפחתת היווצרות coccerating.

Space Velocity ו- Hydrogen Flow

מהירות חלל נוזלית (LHSV) - היחס של נפח הזין לנפח זרז לשעה - טווחי צמיגים מ-0.5 עד 2.0 hcioFLT:0.1FLT:11FLT:1 מהירויות שטח נמוכות יותר מאפשרות זמן תגובה יותר, שיפור המרה שעווה אך עלייה משמעותית ביחסי הידרו-ל-ל-ל-hydrocarbon נשמרים סביב 500- Nm3 / 3m כדי להבטיח תגובה נאותה של מימן ולוודא שיפור יעיל.

Catalyst Selection

בחירת Catalyst היא אחד המשתנים העיצוב החשובים ביותר. זרזים מודרניים משלבים פונקציה מימניזציה (נובל או מתכות בסיס) עם תמיכה חומצית. Zeolites כגון ZSM-5, ZSM-22, ZSM-23 נפוצים בשל המבנים הנקטיביים בצורתם-selective כי מעדיף סדק או הוא להפוך מגבלות לינאריות תוך השארת מחזוריות ומולקולות נוקשות יחסית למתכת-sososoactsosososososoected, כאשר הם צוברים חומרים מחוסנים כבדים יותר.

סוגים של Catalysts המשמשים Catalytic Dewaxing

Zolite-based Catalysts

(הופנה מהדף ⁇ ) הם טיפולים גבישיים עם מיקרו-פוחיות אחידות (הצורה שלהם סלקטיבית היא מפתח: pres כי הם רק גדולים מספיק עבור n-paraffins כדי להיכנס לאגור מולקולות ארוומטיות או תנומה אתניות (FLT:0ZSM-5FLT:1, עם מבנה גלימה 10-זוכר שלה (approx5 nm), משמש באופן נרחב עבור דיזל:2 ליטר חום פתוח (Fal)

Metal-Loaded Catalysts

(ב) כדי לשפר את פעילות המימן, zeolites מוזנחים עם מתכות (FLT:0PlatinumFLT:1 ו-FLT:2palladiumFLT 3) מועדים לבחירה גבוהה כי הם מקדמים שפך מימן ולהפחית היווצרות של שטף משקל (Pzeolative) עבור שטף כבד יותר עם תוכן sulfur, מתכות כגון: 4Falluser;

חומרים ⁇

עבור מאוד שעווה או מזון כבד, מגבלות דיפוזיה במיקרו-פוחיות יכול להפחית את היעילות.חומרים Meso ⁇ כמו MCM-41 או SBA-15, עם קוטרים של 2-10 nm, לאפשר למולקולות שעווה גדולות יותר להיכנס להגיב לעתים קרובות, חומרים אלה הם פונקציונליים עם zeolite תחומים או חלקיקים מתכת לשלב צורה לבחירה עם שדה נגישות משופרת, עדיין יישומים מסחריים.

כיצד Catalytic Dewaxing Meets דלק סטנדרטי

(ב) תקנים של דלק ברחבי העולם - כגון FLT:0ASTM D975FLT 1 עבור דיזל, FLT:2ASTM D165503FLT 3 עבור דלק סילון, ואת ה-FLT:4 אירופה EN 59003FLT:5 - כלומר מגבלות מחמירות על תכונות זרימה קרות, צפיפות, תוכן ulfur, ומספר ויזואלי (Cetane) תומך ישירות בהיבטים אחרים של איכות קר וזרימה.

נקודת מפנה

נקודת השחייה היא הטמפרטורה הנמוכה ביותר שבה דלק עדיין זורם. Catalytic dewaxing מוריד את נקודת השפך על ידי צמצום הריכוז של n-paraffins מגובה גבוה.לדוגמה, דיזל טיפוסי ללא טיפול עם נקודת לשפוך של +10 ° C יכול להיות dewaxed - 15 מעלות צלזיוס או נמוך יותר, עמידה במפרטים של לשפוך צורך מכתיב את חומרת פעולת dewax.

המונחים: CFPP

CFPP מודד את הטמפרטורה שבה גבישי שעווה מתחילים לתקע מסנן סטנדרטי.זה אינדיקטור מציאותי יותר של אופרות טמפרטורות נמוכות מאשר לשפוך נקודה לבד. קטליטית dewaxing לא רק מפחיתה תוכן הכולל שעווה אבל גם משנה את המרומולוגיה גבישית - מרופדים מצופים בצורת גבישים קטנים יותר, פחות מזהמים העוברים באמצעות מסננים יותר בקלות.

נקודת ענן

נקודת ענן היא הטמפרטורה שבה שעווה ראשונה הופכת להיות גלויה כמו האז. עבור דלק סילון, נקודת ענן חייבת להיות נמוכה מאוד (בדרך כלל מתחת -47 מעלות צלזיוס עבור Jet A-1). ⁇ קטליטי יכול להשיג נקודות ענן אולטרה-נמוכות אלה, במיוחד כאשר בשילוב עם הידרופטציה כדי להסיר זיהומים אשר לקדם חנק.

בדידות והכחשה

בעוד ש dewaxing בעיקר מטרות זרימה קר, הסרת צינורות שרשרת ארוך משפיע גם על מולטי צפיפות. הידרוקracking להפחית את ההיקף על ידי שובר מולקולות ארוכות, אשר יכול להוריד את מדד הפנים של הדלק. Isomerization שומר יותר של המשקל המולקולרי המקורי, שמירה על תכונות טוב יותר של סטיות.

יתרונות על שיטות כוונון

Solvent Dewaxing לעומת Catalytic Dewaxing

פתור מסורתי dewaxing משתמש סלנטים אורגניים (למשל, מתיל ethyl ketone-toluene תערובתs) כדי לפזר שעווה מוצק גבישי שעווה מוצק על ידי קירור.הפרדה פיזית זו היא אנרגיה רגישה, דורש כמויות גדולות של פותר, ומייצרת שעווה מוצקה על ידי תוצר לוואי כי יש לטפל או למכור.

  • (ב) ⁇ :0) סלקטיביות גבוהה יותר: המרה כימית של 1FLT במקום הפרדה פיזית נותנת שליטה על תכונות המוצר.
  • (ב) יש צורך בצריכת אנרגיה:0) ל-Lower Energyצריכה:FLT:1 אין קירור או לולאות התאוששות מופרכות, צמצום עלויות התפעול.
  • (FLT:0) תשואות גבוהות יותר: FLT:1 המוצר הנוזלי של dewaxing קטליטי קרוב יותר לקומפוזיציה מימן המקורי, עם ירידה בנפח נמוך יותר.
  • (ב) אין טיפול דחוף: 1FLT מבטל אש, בריאות וסיכון סביבתי הקשור לשימוש נרחב.
  • (FLT:0) ,Flexible Productates: FIRLT:1) על ידי התאמת זרז ותנאים, יחידה אחת יכולה לייצר דיזל, דלק סילון, או מניות בסיס סיכה.

מסיבות אלה, רוב הזיקוקים החדשים ופרויקטים מחוסנים לטובת שיתוק של קטליטי על פני פענוח מופרעת, במיוחד כאשר שמנים בסיס טהור יותר או דיזל אולטרה-נמוך נדרש.

יתרונות סביבתיים וכלכליים

(התעתקת הקטליטית תורמת לדלקים נקיים על ידי מתן פליטות מנוע נמוך יותר.דלקים עם תכונות זרימה קרות משופרות מאפשרים למנועי להתחיל ולפעול ביעילות בטמפרטורות נמוכות, צמצום של התלקחות בלתי שלמות ופליטות חלקיקים.בנוסף, על ידי הפקת דלקים עם מספרים גבוהים יותר (באמצעות אטומיזציה), קטליטית דהונקס מפלסת ישירות חנקות חנקן (NOLTFrea:0x) וחומר פליטה 1 LTx) ו-Fulatetexic.

מנקודת מבט כלכלית, סטיות קטליטיות מגבירות גמישות.מקררים יכולים לעבד מגוון רחב יותר של שמנים גולמיים ולהתאים את תפוקת המוצר כדי לענות על הביקוש עונתי (למשל, חורף לעומת ציוני דיזל קיץ) התהליך גם מקטין את הצורך בתוספים יקרים כמו לשפוך מדכאי נקודה, אשר לעתים קרובות נדרשים כאשר מפרטי זרימה קר הם הדוקים.

יישומים תעשייתיים ומחקרי מקרים

(הזמינים הגדולים בעולם אימצו את הדלפק הקטליטי לצריכת הדלק וההפצה של ה- lubricant. לדוגמה, FLT:0ExxonMobilFLT:1) משתמש בטכנולוגיית זרז קניינית במספר הזיקוקים שלה לייצור פרמליות ודלק סילון.

מחקר מקרה טיפוסי כולל זיכוך אירופי שעבר מ-Funnt dewaxing ל- Catalytic dewaxing עבור מאגר דיזל שלה.היחידה החדשה, באמצעות זרז הפלטינה, הפחית את ה-CPP מ -5 ° C ל -2C, בעוד הגדלת התשואות על ידי 4% וקיצוץ בעלויות התפעוליות ב-25%. תקופת ההחזר ההשקעה הייתה מתחת ל- 2 שנים בגלל חיסכון באנרגיה, פתרון, ותוסף.

פיתוח עתידי ב Catalytic Dewaxing

המחקר ממשיך להתמקד בסלקטיביות וביציבות של zeolite מבנים חדשים, כגון SSZ-32 ו- ITQ-39, מציעים אפילו נקבוביות מכונן צורה שיכולה לסכן מולקולות שעווה עם סדקים מינימליים.Bmetallic ו-ITQ-39, אשר אינם ניתנים להפחתה של עלויות ללא ביצוע מקרי הקרבה של אינטגרציה נוספת: "Factoacting" עם מחסנים חד-חמצני, הוא צמצום של זרז יחיד, ו-" (Factoacterative) עם זרז יחיד של זרז מתכת חד-חמצני.

צמחי מרפא המבוססים על ביולוגית - כגון שמנים צמחיים הידרו-טיפוליים (HVO) ו- Fisher-Tropsch שעווהes - דורשים גם מחיקה קטליטית כדי לעמוד בסטנדרטים של דלק.זרמים הפרציניים האלה הם שעווה מאוד, ומערכות זרז ייעודיות מפותחות כדי למקסם את האיזור תוך הימנעות מפעולת זרז מחמצן או מעקב.

לבסוף, ההתקדמות ב-FLT:0) תהליך השליטה על תהליך דיגיטלי (FLT:1) ו-FLT:2 בזמן אמת ניתוח אנליטי FLT 3 מאפשר לחדד את פעולות הדה-וינג באופן דינמי.מודלים של למידת מכונות יכולים לחזות נקודה ו-FPP מהנתונים של ספקטרוסקופיה כמעט-מקרוב-infrared, המאפשר התאמה מיידית של טמפרטורה או זרימת מימן.

מסקנה

טיהור קטליטי הוא תהליך מתוחכם, מאוד הסתגלות המאפשר לחדד את הביקוש הגובר של העולם לדלקים נקיים, ביצועים גבוהים. על ידי המרת פחמימנים שעווה לתוך אטמימים ידידותיים לזרמים ושבריריים קלים יותר, זה מספק זרם קר חיוני ותכונות של הדבקה תוך שמירה על תשואה גבוהה ועלויות נמוכות.

(ב) לקריאה נוספת, עיין ב-FLT:0.U.S. Energy Administration for a Review of refining Process, or review theFLT:2AS D975 Specation for דיזל דלקsFLT 3, כדי להבין את ההקשר הרגולטורי. Catalyst ספקים כמו FLT:4AlbemarleFLT:5 מציעים תיעוד טכני מפורט על זרזי מסחר.