1

Szénhidrogén technológiaés katalízis

Hidrogénező reakciók és műveletek- 1

Kovács András, +36302114101, andras@kukk.hu, 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