Transcript 2013_CH_ipari_technológia_és_katalízis-hidrogénezés-1

Szénhidrogén technológia
és katalízis
Hidrogénező reakciók és műveletek1
Kovács András, +36302114101, [email protected], FII, 2. em 6.
1
2
A hidrogénezés jelentősége
1930
3
Sabatier: ki volt? Paul Sabatier 1854-1941 Nobel díj: 1912 Grignard –
dal megosztva
Nyomnyi Ni katalizátor jelenlétében CO2+4H2CH4+2H2O
F. Bergius, Nobel díj 1913-ban: szén hidrogénezése (Pott-Broch, vagy
IG-Farben eljárás: finom szemcsés szenet olajba diszpergáltak,500°Con, 200-300 bar nyomáson hidrogéneztek
4
50-es, 60-as évek
Nelson: az egyetlen hatékony hidrogénezés az
olajiparban a benzinek, desztillátumok és a60-as
évektől kezdődően a maradékok kénmentesítése olyan
körülmények között, hogy az aromás szerkezetet ne
telítsék. Ezek az üzemek az 50-es évektől épültek,
annak alapján, hogy a reformáló üzemek jelentős
hidrogént termeltek. A 60-as évektől a destruktív
hidrogénezés (hidrokrakk, szigorú hidrogénezés..)
lépett be. A 80-as évek a minőségjavításról, a 90-es
évektől a szigorodó környezetvédelmi előírások
motiválta fejlesztésekről szóltak.
5
6
7
8
9
10
Hidrogénező technológiák, mit miért?
ALAPANYAG
Könnyű benzin (d/k)
Petróleum (d/k)
HIDROGÉNEZÉS
HIDROKRAKK
Reformáló aa
LPG
Jet üzemanyag
Könnyű benzin
Gázolaj (d/k)
Gázolaj
Pakura
Kenőolaj
Vákuum gázolaj (d/k) Kenőolaj, FCC aa
Kenőolajfrakció (d/k) Kenőolaj, FCC aa
Aszfalmentesített olaj Kenőolaj, FCC aa
Könnyű benzin
Benzin, gázolaj, FCC aa
Kenőolaj, Benzin, gázolaj,
FCC, petchem aa
Kenőolaj, Benzin, gázolaj,
FCC, petchem aa
Kenőolaj, Benzin, gázolaj,
FCC, petchem aa
11
A telítetlen vegyükletek telítése
13
Heteroatomok hidrogénezése: a kéntartalom eloszlása
14
15
16
17
18
19
P:20-55 bar, T: 315-345 C, dt=+20-25C, H2:AA: 250-350:1 Nm320/m3
HDS
21
22
23
24
25
26
27
HDI (Chevron, 1993)
28
29
HDS/HDW (1972, BP, Mobil)
30
31
32
33
Termékek: jó hidegtulajdonságú gázolaj+
benzin(nP:21,4%,iP:24,2, cP:6.9%, O:43.2%,Ar:2.8%)
0
Dermedésoint, oC
Ddp:-45oC
-10
-20
D
-30
-40
-50
Reaktor t, oC
-60
335
340
345
350
355
360
365
370
375
380
34
35
36
Kénvegyületek az FCC benzinben: tiolok, tiofének, alkil-tiofének,tetrahydro-tiofén, tio-fenol. Benztiofén, a tiofének GC eredményei:
37
A kénvegyületek variációja FCC benzinben
38
Heteroatommentersítés erőteljes hidrogénezéssel:
39
40
41
Co-Mo/Al2O3 hidrogenolízis, kis hidrogénfogyás, kis telítési aktivitás
Ni-Mo/Al2O3 erőteljes hidrogénezés, telítés
42
Asa: amorf alumínium-szilikát
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
Hidrogén

Hidrogén igény: +5-10%/év 1995 után
 Benzin Ar-tartalom csökken, Reformáló
hidrogénforrás csökken
 Maradt: parciális oxidáció, elektrolízis, metánbontás
CH4+H2O3H2+CO (Ni kat, 850-900oC, 30 bar)
CO+H2O3H2+CO2 (Fe kat, 350-400 oC)
H2O:CH4 2-3 sztöch: koksz kisebb, konverzió jobb
CaHb+a/2O2b/2H2+aCO (1150-1450oC, 50-90 bar
 Költség: földgáz<szén<biomassza<víz
53
Hidrogén-költség
CO2 seq.
Hatásfok,%
Beruh,£/GJ/é Működés,
v
£/GJ
emisszió
Földgáz
I
65-90
9
3-7
jelentős
reformálás
N
4-10
kicsi
Maradék PO
I
5-9
jelentős
7-12
kicsi
7-12
jelentős
9-14
kicsi
6-11
Kicsi
Biomassza P
6-11
0
Metán P
4-7
Kicsi
7-16
?
75-86
14-16
N
Szén PO
I
45-50
20-23
N
Biomassza PO N
Elektrolízis
PO: parciális
65
63-80
oxidáció,
P: pirolízis
8-16
54
55
Kérdések?
Hozzászólások?
Megjegyzések?
Köszönöm a figyelmet, az anyagot a Kankalinra feltöltetem
56