Hydrogenační rafinace

Katalytická hydrogenační rafinace je nejčastěji používaným způsobem rafinace ropných frakcí používaných pro výrobu automobilových paliv. Její význam stále vzrůstá v souvislosti s legislativním tlakem na snižování obsahu síry a aromátů v palivech. Pro tento typ rafinace se často používá také termín hydrodesulfurace (HDS). Při hydrodesulfuraci, jejímž hlavním cílem je odstranění síry ze sirných sloučenin, probíhá také hydrodenitrogenace, tj. odstraňování dusíku ze sloučenin obsahujících dusík, deoxidace, tj. odstraňování kyslíku ze sloučenin obsahujících kyslík, a hydrogenace olefinů, pokud jsou v surovině přítomny. Rafinací heterosloučenin vzniká sulfan, amoniak a voda. Sulfan a amoniak se v Clausových jednotkách přeměňují na síru, resp. dusík. Síra se dále využívá v chemickém průmyslu.

Vedle klasické hydrogenační rafinace se rozlišuje selektivní hydrorafinace, která se používá k odstranění jen některých rafinací odstranitelných složek. Selektivní hydrorafinace (hydrogenace) se používá např. k odstranění dienů a acetylenů z pyrolýzního benzinu při zachování obsahu alkenů, nebo k odstranění sirných sloučenin ze středních benzinů z FCC při zachování obsahu alkenů.

Hydrorafinace se nejčastěji provádí v reaktorech s pevným ložem. Surovina se smíchá s vodíkem, předehřeje se reakčními produkty, v peci se zahřeje na reakční teplotu a vede se do reaktoru, ve kterém proběhnou hydrorafinační reakce. Z reakčních produktů se po ochlazení a snížení tlaku v separátoru uvolní vodíkový plyn. Vodíkový plyn se vede do absorbéru, kde se z něj vypere sulfan a další kyselé plyny.

Schéma hydrogenační rafinace benzinu
Schéma hydrogenační rafinace benzinu
(1 - nástřikové čerpadlo, 2 - trubková pec, 3 - hydrorafinační reaktor, 4 - separátor vodíku,
5 - absorbér, 6 - regenerátor, 7 - frakční kolona, 8 - vodíkový kompresor,
AR I - absorpční roztok, AR II - absorpční roztok se sulfanem)

Absorpční roztok, který se v desorbéru zbaví sulfanu, se použije znovu na vypírku sulfanu. Vodíkový plyn se doplní čerstvým vodíkem, zkomprimuje se a vrací se do reaktoru. Část vodíkového plynu se z procesu odvádí, protože se tento plyn při každém průchodu reaktorem ředí metanem a etanem, které vznikají v důsledku odsiřování a krakování suroviny. Kapalné produkty ze separátoru se vedou do frakční (stabilizační) kolony, kde se odsířený produkt zbaví uhlovodíkových plynů (hlavně C3 a C4 uhlovodíky) a zbytků sulfanu.

Výtěžek odsířeného produktu je při hydrogenační rafinaci 94 - 99 % hm. Ztráta suroviny v důsledku vzniku C1 - C4 uhlovodíků činí, v závislosti na reakčních podmínkách a vlastnostech suroviny, 1 - 5 % hm. Ke vzniku plynných uhlovodíků dochází jednak v důsledku odstranění heteroatomů z heterosloučenin (např. bod varu butan-1-thiolu je 98,5 °C, bod varu butanu, který vznikne jeho odšířením je 0 °C), jednak v důsledku nežádoucího krakování uhlovodíků obsažených v surovině. Část hmoty suroviny odpovídající množství odstraněných heteroatomů se odstraní v podobě sulfanu, amoniaku a vody. Pro hydrogenační rafinaci se používají bifunkční katalyzátory. Kombinace sulfidů kobaltu, molybdenu, wolframu a niklu poskytuje hydrogenační aktivitu katalyzátoru, štěpení probíhá na nosiči, na kterém jsou sulfidy kovů naneseny. Jako nosič se používá hlavně alumina, která má relativně malou krakovací aktivitu.

Podmínky hydrogenační rafinace závisí hlavně na složení suroviny podrobené rafinaci a požadavcích na kvalitu produktů. Čím těžší surovina se rafinuje, tj. čím má destilační rozmezí posunuté k vyšší teplotě, tím ostřejší reakční podmínky (vyšší reakční teplota, větší tlak, menší reakční rychlost) se musí na její rafinaci použít. S rostoucí teplotou varu frakce se totiž zvětšuje jednak množství heteroatomů, které frakce obsahuje, a jednak větší část těchto heteroatomů je vázána v obtížně odbouratelných aromatických sloučeninách (dibenzothiofeny, benzonaftothiofeny apod.).

Typické reakční podmínky desulfurace ropných frakcí
Typické reakční podmínky desulfurace ropných frakcí

Kontakty


fiogf49gjkf0d
Vysoká škola
chemicko-technologická
Technická 5
166 28 Praha 6 - Dejvice

Ústav technologie ropy a alternativních paliv
Ing. Daniel Maxa, Ph.D.
daniel.maxa@vscht.cz
Odborný garant

fiogf49gjkf0d
Odborným garantem tohoto portálu je Česká národní rada světové rady pro ropu (WPC). Česká národní rada reprezentuje Českou republiku ve Světové radě pro ropu.

WPC


Světová rada pro ropu (World Petroleum Council – WPC) je mezinárodní nevládní organizace, jejíž cílem je prosazování využití vědeckého pokroku, přenosu technologií a posuzování ekonomických, finančních, environmentálních a sociálních vlivů na využívání ropy. Více informací...

Odběr novinek


Přihlásit k odběru novinek
Partner projektu

PARAMO, a.s.

PARAMO, a.s.

fiogf49gjkf0d
PARAMO, a.s., Pardubice je tradiční výrobce paliv, automobilových olejů, obráběcích, technologických a konzervačních prostředků, plastických maziv, asfaltových izolačních výrobků a silničních asfaltů. Fúzí s KORAMO Kolín, společnost Paramo posílila svou pozici na domácím i zahraničních trzích. Paramo realizuje obchodní činnost v rámci skupiny Unipetrol. Více informací...