1
Szénhidrogén technológiaés katalízis
Hidrogénező reakciók és műveletek- 1
Kovács András, +36302114101, [email protected], FII, 2. em 6.
2
A hidrogénezés jelentőségeA hidrogénezés jelentősége
3
1930
4
Sabatier: ki volt? Paul Sabatier 1854-1941 Nobel díj: 1912 Grignard –dal megosztvaNyomnyi Ni katalizátor jelenlétében CO2+4H2CH4+2H2O
F. Bergius, Nobel díj 1913-ban: szén hidrogénezése (Pott-Broch, vagy IG-Farben eljárás: finom szemcsés szenet olajba diszpergáltak,500°C-on, 200-300 bar nyomáson hidrogéneztek
50-es, 60-as évek50-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?Hidrogénező technológiák, mit miért?
11
ALAPANYAG HIDROGÉNEZÉS HIDROKRAKK
Könnyű benzin (d/k) Reformáló aa LPG
Petróleum (d/k) Jet üzemanyag Könnyű benzin
Gázolaj (d/k) Gázolaj Könnyű benzin
Pakura Kenőolaj Benzin, gázolaj, FCC aa
Vákuum gázolaj (d/k) Kenőolaj, FCC aa Kenőolaj, Benzin, gázolaj, FCC, petchem aa
Kenőolajfrakció (d/k) Kenőolaj, FCC aa Kenőolaj, Benzin, gázolaj, FCC, petchem aa
Aszfalmentesített olaj Kenőolaj, FCC aa Kenőolaj, Benzin, gázolaj, FCC, petchem aa
13
A telítetlen vegyükletek telítése
14
Heteroatomok hidrogénezése: a kéntartalom eloszlása
15
16
17
18
19
20P:20-55 bar, T: 315-345 C, dt=+20-25C, H2:AA: 250-350:1 Nm3/m3
21
HDSHDS
21
22
23
24
25
26
27
28
HDI (HDI (Chevron, 1993Chevron, 1993))
28
29
30
HDS/HDW (HDS/HDW (1972, BP, Mobil1972, BP, Mobil))
30
31
32
33
34
TermékekTermékek: jó hidegtulajdonságú gázolaj: jó hidegtulajdonságú gázolaj++benzin(nP:21,4%,iP:24,2, cP:6.9%, O:43.2%,Ar:2.8%)benzin(nP:21,4%,iP:24,2, cP:6.9%, O:43.2%,Ar:2.8%)
34
Dermedésoint, oC
Reaktor t, oC
dp:-45oC
35
36
37
Kénvegyületek az FCC benzinben: tiolok, tiofének, alkil-tiofének,tetra-hydro-tiofén, tio-fenol. Benztiofén, a tiofének GC eredményei:
38
A kénvegyületek variációja FCC benzinben
39
Heteroatommentersítés erőteljes hidrogénezéssel:
40
41
42
Co-Mo/Al2O3 hidrogenolízis, kis hidrogénfogyás, kis telítési aktivitás Ni-Mo/Al2O3 erőteljes hidrogénezés, telítés
43
Asa: amorf alumínium-szilikát
44
45
46
47
48
49
50
51
52
Hidrogén Hidrogén Hidrogén igény: +5-10%/év 1995 utánBenzin Ar-tartalom csökken, Reformáló
hidrogénforrás csökkenMaradt: parciális oxidáció, elektrolízis, metánbontás
CH4+H2O3H2+CO (Ni kat, 850-900oC, 30 bar)
CO+H2O3H2+CO2 (Fe kat, 350-400 oC)
H2O:CH4 2-3 sztöch: koksz kisebb, konverzió jobb
CaHb+a/2O2b/2H2+aCO (1150-1450oC, 50-90 bar
Költség: földgáz<szén<biomassza<víz53
Hidrogén-költségHidrogén-költség
54
CO2 seq. Hatásfok,% Beruh,£/GJ/év
Működés, £/GJ
emisszió
Földgáz I 65-90 9 3-7 jelentős
reformálás N 4-10 kicsi
Maradék PO I 75-86 14-16 5-9 jelentős
N 7-12 kicsi
Szén PO I 45-50 20-23 7-12 jelentős
N 9-14 kicsi
Biomassza PO N 65 6-11 Kicsi
Biomassza P 6-11 0
Metán P 4-7 Kicsi
Elektrolízis 63-80 8-16 7-16 ?
PO: parciális oxidáció, P: pirolízis
55
56
Kérdések?Hozzászólások?Megjegyzések?
Köszönöm a figyelmet, az anyagot a Kankalinra feltöltetem