Понятие детонационной стойкости и октанового числа. Риформинг. Крекинг

Лекция 1.

Понятие детонационной стойкости и октанового числа. Кислородсодержащие высокооктановые добавки, их достоинства и недостатки. Предложите для внедрения принципиальную технологическую схему синтеза высокооктановой добавки - этилтретамилового эфира. Приведите уравнения основных и побочных реакций и условия их проведения

Детонационная стойкость является основным показателем качества бензинов. Она характеризует способность бензина сгорать в двигателе от искры без детонации. Детонацией называется такой режим работы двигателя, при котором часть топлива самовоспламеняется и в результате давление в двигателе нарастает не плавно, а скачками, нарушая работу двигателя. Мерой детонационной стойкости является октановое число, которое измеряется в сотой шкале. За нуль шкалы принята детонационная стойкость н-гептана. За 100% принята детонационная стойкость изооктана, а точнее 2,2,4 – триметилпентана. Таким образом, ОЧ – показатель детонационной стойкости бензина, численно равный процентному содержанию изооктана в эталонной смеси с н-гептаном, которая по детонационной стойкости эквивалентна испытуемому бензину.

В качестве кислородсодержащих высокооктановых добавок используют простые эфиры и спирты.

Основной промышленный метод производства смешанных эфиров – алкилирование спирта олефинами. Промышленными продуктами являются этанол и изоамилены, поэтому основная реакция: этанол + изоамилен = этилтретамиловый эфир.

Кроме того, возможны побочные реакции: Этанол = диэтиловый эфир, изоамилены = димеризация и полимеризация.

Катализаторами этерификации являются катализаторы кислотного типа. Наиболее удобно использовать сульфокатиониты, поскольку нет необходимости очищать реакционную массу от кислот.

Реакцию проводим в жидкой фазе. Исходя из требований термодинамики, понижение температуры способствует увеличению выхода. Поэтому принимаем температуру в реакторе порядка 60-70С, а давление принимаем такое, чтобы изоамилены были в жидкой фазе. Также принимаем избыток этанола, что бы избежать полимеризации изоамиленов. Таким образом, технологическая схема выглядит следующим образом: Теплообменник – реактор (с охлаждением, к/т) – колонна выделения легких продуктов – колонна выделения товарного продукта.

Лекция 2.

Риформинг. Назначение процесса. Катализаторы риформинга. Какие возможны реакторные схемы риформинга. Объясните принцип их работы. Как изменяется температура в ходе процесса в зависимости от времени работы катализатора и от технологической схемы. Приведите уравнения протекающих реакций

Основным назначение kt риформинга до настоящего времени остается повышение детонационной стойкости моторных топлив, однако не меньшее значение имеет и применение этого процесса для получения ароматических у/в – бензола, толуола и ксилолов.

В качестве катализаторов используют бифункциональные катализаторы, представляющие собой металлы платиновой группы, нанесенные на окись алюминия и промотированные галогеном. Катализаторы бывают монметалическими (платина на оксиде алюминия) и полиметалическими.

Полиметаллические kt риформинга наряду с Pt содержат несколько других металлов. Используемые для промотирования металлы можно разделить на 2 группы. К первой из них относятся иридий, рений, хорошо известные как kt гидро- и дегидрогенизации и гидрогенализа. Другая, более обширная группа промоторов, включает металлы, которые практически не активны в указанных реакциях. Такими металлами являются медь, кадмий, германий, олово, свинец и др. Большей частью также системы содержат, наряду с платиной, еще два элемента, из которых один принадлежит к первой группе, а другой – ко второй. Так, если Al – Ptkt промотируют репием, то в kt вводят еще один из следующих металлов: Cu, Ag, кадмий, цинк, индий, редкоземельные элементы – лантан, церий, неодим и др.

В качестве кислотного промотора в полиметаллических kt используется только хлор, массовое содержание его в kt 0,8-1,1%.

Технологически процесс осуществляется с неподвижным или движущимся слоем катализатора. При неподвижном слое сырье направляют в каскад из 3 адиабатических реакторов. На установке с движущемся слоем катализатора используют три реактора, выполненных в виде единой конструкции и расположенных один над другим.

В любом варианте исполнения отношение объемов катализатора в секциях составляет 1/2/4. Это связано с тем, что соотношение скоростей дегидрирования, изомеризации и дегидроциклизации составляет 4/2/1.

Основные реакции риформинга.

Основой процесса служат три типа реакций. Наиболее важны реакции, приводящие к образованию Ar у/в.

1. Дегидрирование шестичленных нафтенов:

2. Дегидроизомеризация пятичленных нафтенов:

3. Ароматизация (дегидроциклизация) парафинов:

Другой тип реакций, характерных для риформинга – изомеризация. Наряду с изомеризацией 5-ти членных и 6-ти членных на