Katalis Peningkatan Angka Oktan pada Unit Isomerisasi
Hidrogen-Satuan Yang Mengandung
Tiga sistem proses utama, parameter suhu, dan pemilihan katalis
✅ Katalis: alumina terklorinasi yang didukung platinum (tipe aluminium klorida)
Suhu reaksi: 120~175 derajat (saluran masuk reaktor), kenaikan suhu unggun 10-25 derajat
Tekanan: 2,8–3,8 MPa; kecepatan ruang cair per jam LHSV=1.0–3,0 jam⁻¹; rasio molar hidrogen hidrokarbon 0,1–0,5
Persyaratan bahan baku: dehidrasi ketat, desulfurisasi, dan denitrifikasi; air/belerang secara permanen akan meracuni situs asam klorin; suplementasi klorin terus menerus diperlukan selama pengoperasian
Berlaku: nafta ringan C₅/C₆, target RON tinggi (satu lintasan RON≈82–84, siklus hingga 87–93)
Fitur: Aktivitas tertinggi, tingkat konversi seimbang terbaik; sangat korosif, dilengkapi dengan sistem pembersihan alkali, pengoperasian dan pemeliharaan yang rumit
✅Katalis: Pt-memuat saringan molekul asam (tipe zeolit, bebas klorin-)
Suhu reaksi: 240-280 derajat
Tekanan: 2,0–3,2 MPa; LHSV=0.5–2,5 jam⁻¹; rasio hidrogen terhadap hidrokarbon 0,1–1,0
Toleransi bahan mentah lebih tinggi: sensitivitas terhadap belerang dan air jauh lebih rendah dibandingkan dengan katalis klorin-aluminium, tidak perlu menambahkan klorin
Berlaku: C₅/C₆, juga dapat digunakan untuk isomerisasi C₄butana; perangkat ini lebih sederhana, memiliki stabilitas yang baik, dan mudah untuk diregenerasi
Kekurangan: suhu tinggi, kesetimbangan terbatas, laju konversi lintasan tunggal lebih rendah daripada proses aluminium klorida suhu rendah, umumnya dilengkapi dengan fraksinasi produk + putaran sirkulasi n-alkana yang tidak terkonversi
✅Katalis: Saringan molekuler khusus/sistem aluminium klorida
Suhu reaksi: 160–210 derajat
Tekanan: 1,5–2,0 MPa; rasio hidrogen terhadap hidrokarbon 0,07–0,15
Tingkat konversi-lintasan tunggal adalah 50%–55%, dan menara deisobutana harus dipasang untuk mensirkulasikan n-butana yang tidak bereaksi kembali ke reaktor.
Hidrogen-Satuan Gratis
Empat kategori utama katalis isomerisasi bebas hidrogen-
Logam transisi-ZSM asam termodifikasi-5 zeolit (Zn-ZSM-5, Ga-ZSM-5, Ni-ZSM-5)
Dukungan: ZSM-5 (zeolit MFI); Komponen aktif: Zn, Ga, Ni (logam non-platinum)
Kondisi pengoperasian: 340–460 derajat, 0–1,2 MPa; sangat cocok dengan kebutuhan proses pelanggan
Karakteristik reaksi: Isomerisasi, aromatisasi, dan perengkahan ringan secara simultan; meningkatkan angka oktan bensin; menghasilkan propana dan butana (gas kering); hasil cair 82–90%; regenerasi hanya melibatkan N₂ dan udara untuk pembakaran kokas-off (tidak diperlukan reduksi hidrogen)
Nilai setara Rusia: KT-10, KT-17, KT-18 (Zn-Ce-ZSM-Al₂O₃); peningkatan nafta bebas hidrogen; angka oktan bensin mencapai 85–87 pada suhu 400 derajat
Mordenit termodifikasi (MOR) (Ni-MOR, Fe-MOR; Pt-gratis)
Dukungan: Mordenit (MOR); komponen aktif: Ni/Fe (bebas platinum-)
Kisaran suhu: 320–420 derajat; tekanan: 0,3–1,0 MPa
Karakteristik: Selektivitas isomerisasi lebih unggul dari ZSM-5; aktivitas aromatisasi rendah; rentan terhadap kokas pada suhu tinggi; konversi n-alkana sedang; regenerasi hanya melalui kalsinasi udara (pembakaran kokas); tidak diperlukan hidrogen
Asam super padat (bebas-platinum): SO₄²⁻/ZrO₂, SO₄²⁻/TiO₂-Al₂O₃
Dukungan: Zirkonia / Titania-oksida komposit alumina; tidak ada pemuatan Pt
Suhu: 300–400 derajat; tekanan: atmosfer hingga 1 MPa
Karakteristik: Kekuatan asam sangat tinggi; aktivitas isomerisasi yang baik; kekurangan: gugus sulfat rentan terhadap pencucian pada suhu tinggi; stabilitas air yang buruk; kokas yang cepat; regenerasi melalui kalsinasi udara saja; pengurangan hidrogen sangat dilarang
10-bentuk cincin-saringan molekuler selektif (Ni-SAPO-11, Ni-ZSM-22; bebas platinum)
Dukungan: SAPO-11 / ZSM-22; komponen aktif: Ni (tanpa Pt)
Suhu: 330–430 derajat; tekanan: 0,4–1,0 MPa
Karakteristik: Bentuk-isomerisasi selektif; selektivitas tinggi untuk alkana bercabang banyak; kekurangannya: konversi yang relatif rendah; pembentukan gas yang signifikan akibat retak; tingkat kokas yang tinggi; regenerasi melalui kalsinasi udara saja; tidak ada langkah hidrogen yang terlibat.
Bidang Penyulingan Minyak Bumi
Isomerisasi n-butana menjadi isobutana
Katalis berbasis-platinum (seperti sistem Pt/Al₂O₃-Cl) digunakan untuk mengubah n-butana menjadi isobutana, bahan baku utama untuk memproduksi komponen bensin-oktan tinggi (misalnya, metil tert-butil eter, MTBE). Di unit industri, bahan baku campuran C4 mengalami hidro-isomerisasi, memungkinkan kapasitas produksi 1-butena mencapai skala ratusan ton per hari.
Isomerisasi alkana C5–C6
Katalis superasam padat (seperti RISO-C atau Pt/SO₄²⁻-ZrO₂-Al₂O₃) digunakan untuk mengubah alkana rantai -lurus menjadi isomer bercabang. Misalnya, setelah isomerisasi nafta ringan (dari reformasi katalitik), tingkat isomerisasi C5 dan C6 masing-masing mencapai 70% dan 85%, sehingga meningkatkan Research Octane Number (RON) produk bensin menjadi di atas 85 dan mengoptimalkan kualitas bahan bakar secara signifikan.
Katalis Aromatisasi
Dibandingkan dengan reformasi teknologi, proses ini tidak dibatasi oleh potensi kandungan aromatik bahan baku; umumnya tidak memerlukan pra-fraksinasi atau pemurnian bahan mentah dan menawarkan penerapan yang luas. Bahan baku yang cocok untuk produksi aromatik melalui proses ini mencakup bensin koker, bensin langsung, kondensat ladang minyak, ujung lampu reformer (nafta di atasnya), rafinat reformer, bensin pirolisis, dan gas minyak cair (LPG) kaya olefin.
When using olefin-rich LPG (olefin content >50%) sebagai bahan baku, kandungan aromatik dalam produk cair mendekati 100%, sehingga menghilangkan kebutuhan ekstraksi aromatik; hasil aromatik single-pass melebihi 48,2%, dan hasil BTX melebihi 42,2%. Katalis ini menawarkan siklus pengoperasian sekali jalan lebih dari atau sama dengan 20 hari dan total masa pakai lebih dari atau sama dengan 3,0 tahun.
Saat menggunakan nafta sebagai bahan baku, hasil aromatik single-pass melebihi 35,0%, dan hasil BTX melebihi 32,0%; katalis menawarkan siklus operasi sekali jalan selama 20–30 hari dan total masa pakai lebih dari atau sama dengan 3,0 tahun.
Bahan bakar gas yang dihasilkan kaya akan hidrogen, yang dapat diperoleh kembali dan dimanfaatkan sebagai sumber hidrogen.
Fitur Teknis
① Suhu reaksi aromatisasi yang relatif rendah
Teknologi pembentukan dan modifikasi katalis yang canggih memungkinkan reaksi berlangsung pada suhu yang relatif rendah. Dalam aplikasi produksi aromatik, suhu reaksi 30 derajat –50 derajat lebih rendah dibandingkan teknologi pesaing, sehingga mengurangi konsumsi energi secara signifikan. Temperatur reaksi yang lebih rendah juga mengurangi kebutuhan kekuatan peralatan dan menghasilkan hasil gas kering yang lebih rendah.
② Teknologi suplementasi panas reaksi yang unik-
Aromatisasi nafta-khususnya dengan alkana-bahan baku kaya alkana-merupakan proses yang sangat endotermik. Penggunaan teknologi suplementasi panas-yang unik menghilangkan kebutuhan akan tungku pemanas perantara, sehingga mengurangi investasi modal dan konsumsi energi unit.
Katalis Aromatisasi untuk Peningkatan Angka Oktan
Aromatisasi melibatkan-dehidrogenasi suhu tinggi, siklisasi, dan transfer hidrogen; ini sebagian besar dilakukan tanpa adanya tambahan hidrogen, dan suhu pengoperasian jauh lebih tinggi dibandingkan suhu untuk isomerisasi. ZSM-5 (MFI) adalah pendukung utama, dikategorikan menjadi empat tipe utama berdasarkan logam modifikasinya:
Komponen aktif: Zn (1–3% berat); Unsur P atau tanah jarang dapat ditambahkan untuk mengatur keasaman dan menekan pembentukan kokas.
Kondisi reaksi: 500–550 derajat, tekanan atmosfer hingga 0,3 MPa, WHSV 0,4–1,2 jam⁻¹.
Mekanisme: Pusat Zn memfasilitasi dehidrogenasi, sedangkan situs asam zeolit mengkatalisasi siklisasi; transfer hidrogen adalah jalur dominan, menghasilkan sejumlah kecil H₂.
Bahan baku yang cocok: gas cair C4, C5, C5 retak, nafta ringan.
Nilai komersial: NKC-5, seri DLP, tipe LHA.
Karakteristik: Biaya rendah, selektivitas BTX bagus; pembentukan kokas yang cepat memerlukan regenerasi yang sering, sehingga menghasilkan masa pakai-single pass yang sangat singkat bila menggunakan bahan baku olefin.
Komponen aktif: Ga (0,5–2% berat)
Kondisi reaksi: 520–580 derajat, tekanan atmosfer
Mekanisme: Ga memiliki kemampuan dehidrogenasi yang lebih kuat; berlangsung melalui jalur dehidrogenasi langsung, menghasilkan lebih banyak hidrogen.
Proses: BP-UOP Cyclar; pembentuk M2 dalam negeri
Karakteristik: Hasil aromatik lebih tinggi dibandingkan dengan katalis berbasis Zn-; produksi gas kering yang lebih rendah; biaya lebih tinggi; sensitivitas yang lebih besar terhadap belerang.
Pt/Cl-Al₂O₃ (Reformasi katalitik; atmosfer kaya-hidrogen)
Kondisi: 480–530 derajat, 0,8–2,0 MPa; dioperasikan di atmosfer-yang kaya hidrogen.
Bahan baku: C6+ nafta; menghasilkan-bensin beroktan tinggi + BTX; ketahanan yang baik terhadap kokas, namun membutuhkan penambahan klorin dan menimbulkan risiko korosi.
Zeolit Pt/KL: reformasi bebas klorin-; cocok untuk aromatisasi n-heksana; sangat sensitif terhadap belerang; jarang digunakan pada skala industri besar.
⚠ Catatan: Reformasi katalitik ≠ aromatisasi hidrokarbon ringan. Reformasi beroperasi di atmosfer-yang kaya hidrogen, sedangkan sistem Zn/Ga-ZSM-5 yang disebutkan di atas adalah proses aromatisasi yang tidak-hidrogen-kaya; kedua sistem tidak dapat digunakan secara bergantian. 4. Sistem modifikasi lainnya (Mo, Ag, komposit tanah jarang)
Mo/HZSM-5: Methane aromatization, >700 derajat; hanya cocok untuk metana, bukan untuk LPG/C5.
Ag/ZSM-5: Dehidrogenasi ringan, selektivitas BTX sedang; aplikasi industri terbatas.
Langka-tanah + fosfor-Zn termodifikasi-ZSM-5: Promotor/aditif dan bukan katalis yang berdiri sendiri; digunakan untuk memperlambat pembentukan kokas dan memperpanjang durasi pengoperasian tunggal (misalnya, DLP-1 nano-ZSM-5).
Panduan pemilihan cepat
bahan baku LPG, C4/C5; anggaran terbatas; tekanan atmosfer, atmosfer non-hidrogen → Zn/ZSM-5 (NKC-5, DLP)
Mengupayakan hasil aromatik dan produksi bersama hidrogen yang lebih tinggi; tersedia pretreatment bahan baku yang memadai → Ga/ZSM-5 (Cyclar)
C6+ bahan baku nafta; hidrogen-unit berkemampuan; produk targetnya adalah-bensin beroktan tinggi → Pt-katalis pembentuk alumina terklorinasi
Methane feedstock → Mo/ZSM-5 (high temperature, >700 derajat)
Katalis untuk Produksi Bensin Melalui Aromatisasi Hidrokarbon Ringan
Menggunakan hidrokarbon ringan-seperti gas kering kilang, fraksi C4 pasca{1}}eterifikasi, nafta langsung, kondensat ladang minyak, atau bensin coker-sebagai bahan baku, proses ini menggunakan katalis khusus untuk menghasilkan komponen pencampuran bensin beroktan tinggi melalui beberapa langkah termasuk perengkahan, oligomerisasi, siklisasi, dan dehidrogenasi. Bensin yang ditingkatkan kualitasnya memiliki ciri kandungan olefin dan sulfur yang rendah serta nilai oktan yang tinggi, menjadikannya komponen campuran bersih yang sangat baik untuk memproduksi bensin otomotif yang memenuhi standar Kelas 92 dan 95.
Fitur Teknis
Prosesnya menggunakan beragam bahan baku dan menghasilkan-bensin berkualitas tinggi, dengan skema produk yang dapat disesuaikan secara fleksibel berdasarkan perubahan pasar. Bahan bakar gas kaya akan hidrogen, yang dapat diperoleh kembali dan dimanfaatkan sebagai sumber hidrogen. Unit industri memiliki skema aliran sederhana dan biaya investasi rendah, serta biaya operasional dan konsumsi energi rendah.
When using olefin-rich refinery dry gas or liquefied gas as feedstock: olefin conversion >95%; gasoline selectivity for olefins >90%; gasoline octane number (RON) >92; dan siklus pengoperasian tunggal katalis-Lebih dari atau sama dengan 45 hari.
Saat menggunakan nafta dengan potensi aromatik rendah (seperti rafinat format ulang, nafta-ringan, atau nafta berbasis batubara): angka oktan bensin (RON) adalah 85–92; hasil gas kering adalah 2–4%; katalis menunjukkan kemampuan beradaptasi yang kuat (mengurangi produk sulfur menjadi<10 ppm even with a feedstock sulfur content of 300 ppm); and the single-run cycle is 30–90 days, with a total catalyst lifespan of ≥3.0 years.
Dibandingkan dengan teknologi serupa:
① Katalis menunjukkan aktivitas dan selektivitas aromatik yang sangat baik.
② Katalis memiliki ketahanan yang kuat terhadap kokas, sehingga menghasilkan gas kering yang rendah.
③ Ini memelopori penggunaan proses operasi bertekanan:
---Menghilangkan kebutuhan akan kompresor kaya gas, sehingga mengurangi biaya peralatan dan biaya pengoperasian unit.④ Teknologi regenerasi katalis yang dioptimalkan
---Rasio gas regenerasi terhadap katalis (rasio volume gas yang bersirkulasi terhadap katalis) berkurang sebesar 20–30%; bagian regenerasi memerlukan investasi dan biaya operasional yang lebih rendah sekaligus mencapai efisiensi regenerasi yang tinggi.
Olefin-Memproduksi Katalis
Dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir, teknologi untuk memproduksi olefin melalui perengkahan katalitik hidrokarbon ringan menggabungkan keunggulan perengkahan uap dan perengkahan katalitik fluida (FCC). Hal ini membuka jalur proses baru yang sangat signifikan untuk konservasi energi dan pengurangan konsumsi di pabrik petrokimia, serta untuk memenuhi permintaan olefin ringan yang terus meningkat. Menggunakan bahan baku seperti hidrokarbon ringan-kaya C4–C8, nafta langsung, atau nafta berbahan dasar batubara, teknologi ini menggunakan katalis khusus untuk secara selektif mengubah komponen hidrokarbon ringan menjadi komponen pencampur etilen, propilena, dan bensin beroktan tinggi.
Fitur Teknis
Dibandingkan dengan perengkahan uap tradisional, teknologi perengkahan katalitik ini beroperasi pada suhu yang lebih rendah, mengkonsumsi lebih sedikit energi, menggunakan bahan baku yang lebih beragam, dan memungkinkan distribusi produk yang fleksibel. Dibandingkan dengan teknologi produksi olefin berbasis FCC-, teknologi ini mencapai kedalaman retak yang lebih besar dan hasil etilena dan propilena yang lebih tinggi. Selain itu, alur prosesnya sederhana, dan investasi yang dibutuhkan rendah.
Saat menggunakan gas cair C4 (dengan kandungan butena lebih besar dari atau sama dengan 60%) sebagai bahan baku, hasil gabungan etilen dan propilena melebihi 40%, sedangkan hasil bensin sekitar 15–20%.