16. Wykorzystanie węgla.

a) Energetyczne wykorzystanie węgla:

- gaz

- woda

- współspalanie biomasy

- OZE (odnawialne zasoby energii)

- węgiel brunatny

- węgiel kamienny

b) Chemiczna przeróbka węgla; koksowanie (wykorzystanie produktów), upłynnianie, zgazowanie

(rozwiązania technologiczne procesu zgazowania, kierunki wykorzystania gazu procesowego)

Koksowanie - produkty:

- 75-80% koks

- 20-25% surowy gaz koksowniczy: gaz koksowniczy (12-18%), benzol koksowniczy (1-1,5%),

amoniak (0,3%), smoła węglowa (3-4%).

Podstawową metodą przerobu smoły jest jej destylacja (atmosferyczna, atmosferyczno-próżniowa).

Produkuje się pak elektrodowy oraz oleje karbochemiczne. Ważniejsze produkty otrzymywanie z paku (60%) to:

- koks palny (produkcja elektrod, mas anodowych, wykładzin pieców)

- smoły preparowane (smoły dachowe, drogowe, hutnicze)

PROCES	Temp	Ciśni	PRODUKTY
ODGAZOWANIE - koksowanie - wytlewanie - szybkie wytlewanie (piroliza)	Temp °C 900-1100 500-600 600	MPa normalne normalne normalne	- koks,smoła węglowa,benzol, g.koksowniczy - półkoks, smoła wytlewna, g.wytlewny - koksik, smoła
EKSTRAKCJA Metoda Pott-Broche'a	380-450	10-15	Ekstrakt węglowy (przeznaczony do uwodorniania lub produkcji koksu elektrodowego)
UPŁYNNIANIEUwodornianie metodą BergiusaUwodornianie metodą H-Coal	300-350 420-450	6-25 15-18	Ropa węglowa
ZGAZOWANIE Metoda Lurgi (złoże stałe) Metoda Koppers-Totzka Metoda Winklera	800-900 1500-1900 800-1000	3 normalne normalne	Gazy nisko- lub średniokaloryczne Gazy syntezowe

ZGAZOWANIE:

→ wydzielanie wodoru → wodór

→ synteza paliw → paliwa silnikowe

→ synteza metanolu → metanol

→ turbiny gazowe → energia elektryczna

Zgazowanie - nadaje się każdy rodzaj węgla, wysoka wartość opałowa powyżej 22MJ/kg.

Kierunki wykorzystania gazu syntezowego:

Proces Fischera - Tropscha	180 - 240 ºC 300 - 350 ºC	0,5 - 5 MPa	Frakcje benzynowe, olej napędowy, woski
Proces Mobil (gaz syntezowy  metanol)	360 - 415 ºC	2 MPa	Frakcje benzynowe

Synteza Fischera-Tropscha (w skrócie synteza/reakcja F-T lub FTS) to katalityczna reakcja chemiczna tworzenia węglowodorów z mieszaniny tlenku węgla i wodoru, czyli tak zwanego gazu syntezowego. Celem syntezy F-T jest produkcja paliw płynnych. Jedną z zalet syntezy F-T jest możliwość wytwarzania paliwa wolnego od związków siarki i azotu a przez to czystszego dla środowiska naturalnego.

8. Węgiel

a) Procesy chemicznej przeróbki węgla.

Zgazowanie węgla

Uwodornienie węgla (upłynnianie): to destruktywne oddziaływanie na węgiel pod wpływem wysokiego ciśnienia i w obecności wodoru.

Sortowanie:- ma na celu podział węgla na klasy według wielkości ziaren i odbywa się ono na sitach o różnych wymiarach oczek. Liczba sortymentów zależy od potrzeb i właściwości węgla.

Zagazowanie

Odgazowanie lub sucha destylacja(pirogenizacja, piroliza):polega na ogrzaniu węgla do temperatury powyżej 5000C, w której węgiel rozkłada się na pozostałość stałą tj: półkoks, koks oraz na części lotne,z których wydzielają się frakcje ciekłe (smoła , benzole) i gazy palne. Mają tu miejsce następujące procesy:

- wytlewanie, czyli proces odgazowania odbywający się w niskiej temperaturze. Powstaje półkoks, który jest paliwem bezdymnym i łatwo palącym się, smoła wytlewna, zwana prasmołą mająca cechy ropy oraz gaz wytlewny.

- gazownictwo, czyli proces którego celem jest uzyskanie dużej ilości gazu opałowego o wartości opałowej co najmniej 5 MJ/m3. Oprócz gazu uzyskuje się koks gazowniczy o małej wytrzymałości mechanicznej, smołę pogazową, benzole i wodę pogazową zawierającą amoniak. Aktualnie gazownictwo w swej klasycznej postaci zanika.

- koksownictwo, czyli proces który ma na celu otrzymanie koksu

b) Zgazowanie węgla i kierunki wykorzystania gazu syntezowego (punkt 16 analogiczny)

Zgazowanie węgla, czyli półspalanie z dodatkiem pary wodnej, przy nadmuchu powietrza prowadzi do otrzymania gazu generatorowego, a przy zastosowaniu nadmuchu tlenowego - gazu syntezowego (CO + H2). Gaz syntezowy może być wykorzystywany do syntezy amoniaku, metanolu oraz węglowodorowych paliw płynnych (poprzez syntezę Fischera-Tropsch'a), syntetycznego gazu ziemnego. Gaz syntezowy może być także wykorzystany w elektroenergetyce w turbinach gazowych i wtórnie parowych, podnosząc sprawność przemiany węgla w energię elektryczną.

ZGAZOWANIE:

→ wydzielanie wodoru → wodór

→ synteza paliw → paliwa silnikowe

→ synteza metanolu → metanol

→ turbiny gazowe → energia elektryczna

Zgazowanie - nadaje się każdy rodzaj węgla, wysoka wartość opałowa powyżej 22MJ/kg

c) Produkty koksowania węgla (% wag.)

• koks - 70%-80%

• smoła - 2.5%-4.5%

• woda pogazowa - 3%-5%

• amoniak - 0.2%-0.4%

• benzol - 0.8%-1.4%

• gaz koksowniczy - 12%-18%

Koks - po rozsortowaniu jest głównym produktem zbytu.

Smoła oraz benzol są przerabiane w zakładach centralnych (obsługujących kilka koksowni) na wiele produktów węglopochodnych, zwłaszcza aromatycznych, stanowiących cenne surowce przemysłu organicznego. Składniki wody pogazowej i amoniak służą bezpośrednio w koksowni do wyrobu soli amonowych siarczanu lub fosforanu stosowanych jako nawozy sztuczne. Pozbawiona amoniaku woda pogazowa po odfelowaniu trafia do ścieków. (NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 Surowy gaz koksowniczy uwolniony od smoły, amoniaku, benzolu i naftalenu może być kierowany do ogrzewania pieców koksowniczych (ok. 50 %) reszta trafia do dyspozycji konsumentom komunalnym (po uprzednim oczyszczeniu tj. odsiarczenie).

9. Klasyfikacja procesów jednostkowych

W zależności od rodzaju dominującego zjawiska fizykochemicznego, procesy jednostkowe dzielimy na:

- mechaniczne (dynamiczne)takie jak np.: transport, magazynowanie, rozdrabnianie, sortowanie, flotacja, sedymentacja, mieszanie, filtracja, wirowanie, odpylanie itp.

- cieplne takie jak np.: ogrzewanie, chłodzenie, skraplanie, odparowywanie, zatężanie itp.

- dyfuzyjne takie jak np.: destylacja, rektyfikacja, absorpcja, adsorpcja, ekstrakcja, ługowanie, suszenie, nawilżanie, krystalizacja itp.

- reaktorowe (z reakcją chemiczną) takie jak np. utlenianie, estryfikacja, sulfonowanie itp.

Procesem jednostkowym nazywamy część procesu technologicznego, w którym dominuje jedno zjawisko fizykochemiczne. Proces jednostkowy zazwyczaj zachodzi w jednym aparacie.

Procjednostk	Substr	Prod gł	Prod
Utlenianie	Etylen tlen lub pow	Tlenek etylenu	CO2 H2O
Hydratacja	Tl. Etylenu woda	Glikol etylenowy	DEG TEG

11. Najlepsze dostępne techniki, zapobieganie i minimalizacja zanieczyszczeń na przykładzie procesów rafinacji frakcji ropy naftowej

Główne produkty końcowe zachowawczej przeróbki ropy naftowej W wyniku zachowawczej przeróbki ropy w rafineriach uzyskuje się następujące główne rodzaje produktów:

a) Paliwa do silników gaźnikowych (benzyny) uzyskiwane z destylatów z wieży atmosferycznej;

b) Paliwa do silników samo zapłonowych (oleje napędowe) uzyskiwane z destylatów ciężkich z wieży atmosferycznej i destylatów lekkich z wieży próżniowej.

c) Oleje opałowe uzyskiwane z pozostałości podestylacyjnej z wieży atmosferycznej - mazutu ) i innych wysokowrzących frakcji uzyskiwanych w procesach rafineryjnych.

d) Rozpuszczalniki(benzyny ekstrakcyjne, benzyny lakowe) uzyskiwane z lekkich i średnich destylatów z wieży atmosferycznej.

e) Produkty parafinowe (parafina stała, petrolatum, cerezyna) uzyskiwane przede wszystkim przez odparafinowanie destylatów z ropy typu parafinowego.

f) Oleje smarowe uzyskiwane z destylatów z wieży próżniowej. Ze względu na zastosowanie i

podobieństwo warunków pracy wyróżnia się następujące podstawowe rodzaje olejów:

 oleje maszynowe, stosowane do smarowania łożysk, ruchomych części maszyn itp.

 oleje silnikowe-samochodowe, traktorowe, dieslowskie i lotnicze,

 oleje smarowe o specjalnym przeznaczeniu -do turbin parowych i wodnych, do sprężarek, chłodziarek itp.

 oleje cylindrowe do maszyn parowych,

 oleje niesmarujące - np. olej transformatorowy.

g) Asfalty uzyskiwane z pozostałości podestylacyjnej z wieży próżniowej.

h) Gaz płynny (frakcja propanowo -butanowa) uzyskiwany z instalacji rozdziału gazów rafineryjnych.

Rafinacja produktów naftowych

Celem rafinacji jest oczyszczenie surowych produktów przeróbki zachowawczej i rozkładowej. Podczas rafinacji z surowych produktów przeróbki zachowawczej, która przebiegała w instalacji DRW i rozkładowej, usuwa się przede wszystkim związki siarki, składniki kwaśne i zasadowe, żywice, asfalteny, a w poszczególnych przypadkach także określone rodzaje węglowodorów, np. parafinę stałą. Do rafinacji stosuje się zarówno metody fizyczne - np. ekstrakcję selektywnymi rozpuszczalnikami, krystalizację lub sorpcję zanieczyszczeń na ziemiach aktywnych, jak i metody chemiczne - np. zobojętnianie zanieczyszczeń kwaśnych i zasadowych, uwodornianie, utlenianie.

Ważniejsze metody rafinacji:

a) Rafinacja ługowa - ma na celu usunięcie z produktów naftowych zanieczyszczeń o charakterze kwasowym takich jak np. siarkowodór, przez ich zobojętnianie wodnymi roztworami wodorotlenków. Powstające w wyniku zobojętniania sole przechodzą do warstwy wodnej. Ługowaniu poddaje się najczęściej surowe destylaty z wieży atmosferycznej, które nie tworzą z roztworami wodorotlenków emulsji trudnych do rozdzielenia. Ługowanie jest najpospolitszą metodą odsiarczania benzyn, w których większość zanieczyszczeń siarkowych stanowią związki o charakterze kwaśnym.

b) Rafinacja uwodorniająca - inaczej hydrorafinacja - jest skuteczną metodą usuwania z produktów naftowych związków siarki, azotu i tlenu. Hydrorafinacja polega na działaniu wodorem (pod ciśnieniem 20-70 at. I w temp. 300-500OC) wobec katalizatora kobaltowo - molibdenowego osadzonego na tlenku glinu jako nośniku. Źródłem wodoru do hydrorafinacji w rafineriach są instalacje reformingu. Podczas hydrorafinacji organiczne związki siarki ulegają rozkładowi na odpowiednie węglowodory i siarkowodór.

c) Odparafinowanie produktów naftowych - ma ono na celu usunięcie składników podwyższających temperaturę krzepnięcia olejów napędowych i smarowych, tzn. przede wszystkim długołańcuchowych alkanów, będących składnikami parafiny stałej. Do odparafinowania stosuje się krystalizację parafiny z roztworów rafinowanych produktów w lotnych rozpuszczalnikach. Jako rozpuszczalnik wykorzystuje się ciekły propan, benzynę, mieszaninę dwuchloroetanu z benzenem oraz mieszaniny benzenu i toluenu z ketonami - acetonem lub ketonem metyloetynowym.

d) Rafinacja olejów smarowych selektywnymi rozpuszczalnikami - ma na celu polepszenie jakości produktu przez usunięcie żywic, asfaltenów oraz węglowodorów aromatycznych i naftenowych o krótkich łańcuchach bocznych. Jako rozpuszczalnik selektywny stosuje się najczęściej furfurol (rzadziej fenol). Pierwszym stadium procesu jest ekstrakcja surowych olejów furfurolem, a po oddestylowaniu go z ekstraktu uzyskuje się oleje rafinowane o zmniejszonej gęstości i o lepszym, zwiększonym wskaźniku lepkości.

e) Oksydacja asfaltu - ma na celu podwyższenie temperatury mięknienia asfaltu surowego, tj. pozostałości podestylacyjnej z wieży próżniowej. Proces prowadzi się metodą okresową w zbiornikach mieszczących ok. 100 ton surowca w temperaturze 250-280OC. Po napełnieniu zbiornika surowcem o temp. 200OC tłoczy się do niego powietrze pod ciśnieniem ok. 1,5 at. Oksydacja jest procesem egzotermicznym i dla zapobieżenia nadmiernemu wzrostowi temperatury asfaltu (ponad wartość temperatury zapłonu, tj. ok. 280OC) w dalszych stadiach procesu do zbiornika doprowadza się parę wodną.

12. Problemy środowiskowe na przykładzie wybranych procesów technologicznych (przetwórstwo węgla) Zanieczyszczenie środowiska w wyniku emisji spalin i popiołów do atmosfery; Spalaniu węgla towarzyszy emisja pyłów i szkodliwych gazów. Największym zagrożeniem środowiska jest emisja dwutlenku siarki i tlenków azotu powodująca kwaśne deszcze, które niszczą życie w akwenach, dewastują olbrzymie obszary lasów i powodują korozję konstrukcji metalowych i niszczenie budynków. Polska zajmuje czołowe miejsce w Europie pod względem wielkości emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Głównymi przyczynami tak dużej emisji dwutlenku węgla są:

· produkcja energii elektrycznej i cieplnej niemal wyłącznie z węgla, który charakteryzuje się znacznie wyższymi współczynnikami emisji dwutlenku węgla w stosunku do gazu ziemnego i paliw ciekłych,

· nieefektywność systemu energetycznego i marnotrawstwo energii,

· struktura przemysłowa z dużym udziałem gałęzi najbardziej energochłonnych (przemysł wydobywczy i hutnictwo),

· duży udział ogrzewania indywidualnego zużywającego węgiel w sektorze mieszkaniowym.

Ze względu na to, że każde z zanieczyszczeń atmosfery ma określone źródło emisji i specyficzne metody jego zwalczania, to możemy je podzielić na:

· Pyłu;

· Dwutlenku siarki;

· Tlenków azotu (NO, NO2);

· Tlenków węgla (CO, CO2);

· Lotnych związków organicznych;

· Metali ciężkich.

Zanieczyszczenia te powstają w czasie procesów produkcyjnych, głównie przez spalanie węgla. Wydostając się z kominów fabrycznych, elektrowni, kotłowni lokalnych i pojedynczych budynków mieszkalnych rozchodzą się na zewnątrz w promieniu kilku a nawet kilkudziesięciu kilometrów w zależności od warunków terenowych.

Udział poszczególnych czynników w emisji szkodliwych gazów

Pyły powstają wszędzie tam, gdzie występuje tarcie, np. podczas ścierania jezdni i opon pojazdów mechanicznych. Powstawanie pyłów wiąże się z różnymi procesami produkcyjnymi jak: spalanie węgla kamiennego i brunatnego, produkcja cementu czy stali i metali nieżelaznych. Najpoważniejszym źródłem emisji pyłowych jest niewątpliwie przemysł paliwowo-energetyczny (ponad 50%), a zwłaszcza przemysł elektroenergetyczny i ciepłowniczy (46% wszystkich pyłów) oraz przemysł metalurgii żelaza i stali (9%). Negatywna działalność pyłów polega między innymi na:

· zamykaniu szparek oddechowych u roślin;

· ograniczaniu procesu fotosyntezy;

· powodowaniu licznych chorób układu oddechowego u człowieka i zwierząt, np. pylicy;

· wpływaniu na chemizm wody i gleb;

· toksycznym działaniu metali ciężkich na organizmy żywe.

W powietrzu miast jest wiele sadzy. Są to bardzo drobne cząstki węgla, które mają bardzo wielką powierzchnię w stosunku do masy. Pociąga to za sobą wielką aktywność i absorpcję różnych substancji ze środowiska. Cząsteczki sadzy niosą na sobie między innymi ciężkie węglowodory, wśród których nie brak rakotwórczych. Działanie pyłów jest zróżnicowane, gdyż z jednej strony rozpraszają światło słoneczne skierowane do Ziemi zwiększając albedo, co powoduje ochłodzenie, a z drugiej strony absorpcja i reemisja promieniowania podczerwonego działa odwrotnie, powodując wzrost temperatury powierzchni kuli ziemskiej.Wpływ pyłów na bilans cieplny Ziemi i na jej klimat jest tym większy, im większe jest ich stężenie w powietrzu atmosferycznym. Cząsteczki pyłów są ośrodkami skraplania się pary wodnej. Pyły mogą także wpływać na reakcje chemiczne odbywające się w atmosferze. Toksyczność pyłów zależy od średnicy ziaren, od składu chemicznego, a zwłaszcza od zawartości metali toksycznych, takich jak ołów, kadm, nikiel, miedź, cynk, chrom. Bardzo szkodliwy dla zdrowia jest tzw. pył zawiesinowy ze związkami Pb, Cd, Zn i węglowodorami wielopierścieniowymi. W wyniku całkowitego spalenia paliwa mineralnego w komorze paleniskowej kotła energetycznego powstają spaliny zawierające: dwutlenek węgla (CO 2 ), parę wodną (H 2O), azot (N2), dwutlenek siarki (SO2), trójtlenek siarki (SO3) oraz popiół. Ze składników tych toksycznymi są: SO2 , SO3 oraz częściowo popiół (pył) ze względu na zawartość w nim takich pierwiastków jak kadm, ołów, arsen. Przy wysokiej temperaturze w jądrze płomienia komory paleniskowej elektrowni zachodzi częściowe utlenienie azotu z powietrza i azotu z paliwa, a w jego wyniku tworzenie się tlenków azotu. Tlenki azotu (NOx) nawet w minimalnych stężeniach w powietrzu działają drażniąco na organy układu oddechowego, niszczą urządzenia i materiały, przyczyniają się do powstawania smogów, pogarszają widoczność i ograniczają nasłonecznienie powierzchni Ziemi. Są one szkodliwe dla organizmów żywych, co stawia je zaraz za dwutlenkiem siarki SO 2 , jako najgroźniejsze zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego. W przypadku niezupełnego spalania w komorze paleniskowej, powstaje: tlenek węgla CO, sadza oraz rakotwórczy benzo-a-piren. Związki chemiczne takie jak tlenki siarki i azotu, uwolnione w wyniku spalania paliw kopalnych i drewna, reagują z parą wodną zawartą w powietrzu. W wyniku tej reakcji powstają kwasy siarkowy i azotowy, które z wodą deszczową powracają na powierzchnię Ziemi - są to tzw. kwaśne deszcze. Chmury mogą przenieść taki deszcz daleko od miejsca jego powstania.

Kwaśne deszcze powodują:

· obumieranie wielkich połaci lasów (szczególnie wrażliwe są lasy iglaste - a zwłaszcza jodła) - najbardziej dotknięte tą klęską są lasy Europy Wschodniej

· wymarcie ryb w jeziorach (w Skandynawii deszcze znad Wielkiej Brytanii zabiły ryby w 80% tamtejszych jezior)

· niszczenie zabytkowych posągów i budowli kamiennych

· rdzewienie metalowych konstrukcji, mostów, ogrodzeń

· zatruwanie wody pitnej

· spadek wydajności rolnictwa

· choroby płuc osób mieszkających w okolicy, gdzie często padają kwaśne deszcze.

Procesowi spalania węgla towarzyszą również związki organiczne emitowane w gazach spalinowych, są one szczególnie uciążliwe z uwagi na ich toksyczność miedzy innymi kancerogenność i skutki mutagenne. Wśród tych związków występują wysokowrzące wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) jest benzo(a)piren. WWA występują w postaci zaadsorbowanej na cząsteczkach pyłów oraz w formie gazowej tworzą również sadzę w czasie spalania paliw kopalnianych do atmosfery są uwalniane również nitro-WWA. Zanieczyszczeniami pierwotnymi wywołanymi spalaniem węgla są węglowodory, tlenki azotu które są rakotwórcze, tlenek węgla i dwutlenek siarki są trujące. Dwutlenek siarki, tlenki azotu (głównie NO2)i węglowodory gromadzą się w atmosferze wchodzą w reakcję pod wpływem promieniowania słonecznego(powstaje smog). Oprócz ww związków toksycznych w wyniku spalania paliw powstaje CO2 , który nie jest związkiem toksycznym, ale powoduje efekt cieplarniany, na skutek, którego podnosi się temperatura Ziemi i następują zmiany klimatyczne. Gazem cieplarnianym jest także podtlenek azotu ( N2O), który długi czas zalega w atmosferze. Efektem pierwotnym zanieczyszczeń są zanieczyszczenia wtórne czyli smog, który jest efektem utleniania spalonych węglowodorów, zainicjowane przez wolne rodniki hydroksylowe. Kolejne to kwaśne deszcze (SO2, NOx) oczyszczają atmosferę ziemska z tych toksycznych związków. Natomiast niszczą lasy i uprawy roślin. Dowiedziono natomiast, że wypłukują z gleby magnez, niszczą budowle z kamienia wapiennego oraz skał. Kolejne to wzrost temperatury ziemi i dziura ozonowa, która przyczynia się do obecności silniejszego promieniowania ultrafioletowego napowierzchni ziemi.

Reforming

a) Surowiec i jego przygotowanie do reformingu

Surowcem do procesu jest benzyna o granicach wrzenia od 60-80°C do 160-190°C. W wyniku reformowania temperatura końca wrzenia wzrasta o około 15°C ponieważ węglowodory aromatyczne mają wyższe temperatury wrzenia. W wielu przypadkach stosowane są węższe frakcje, zwłaszcza gdy celem jest wytwarzanie węglowodorów aromatycznych a nie benzyny wysokooktanowej. Maksymalna dopuszczalna temperatura końca wrzenia surowca wynosi 204°C. Obecnie, w związku z ograniczaniem zawartości benzenu w benzynach, z wsadu na reforming usuwa się prekursory benzenu, zwłaszcza nafteny C6. Dlatego początek temperatury wrzenia wsadu jest obecnie powyżej 85oC - dla usunięcia wszystkich prekursorów należałoby stosować surowiec o początku wrzenia 104-110oC. Lekka benzyna, wrząca poniżej tej temperatury jest zwykle kierowana do procesu hydroizomeryzacji, jednak możliwość ta jest ograniczona ze względu dopuszczalną zawartością benzenu i heptanu we wsadzie na ten proces. Ilość benzenu powstającego w procesie reformowania zależy od temperatury i ciśnienia procesu. Surowiec do reformowania nie może zawierać olefin (starsze procesy prowadzone przy wyższym ciśnieniu dopuszczały zawartość olefin do 2 %). Siarka (i jej związki) są trucizną dla katalizatora reformingowego, dlatego surowce muszą być głęboko rafinowane. Kiedyś dopuszczano zawartość siarki do 10 ppm. Współczesne instalacje wymagają zawartości siarki poniżej 0,5 ppm a nawet poniżej 0,2 ppm, zawartość azotu poniżej 0,5 ppm. Surowce zawierające dużo węglowodorów parafinowych są mniej przydatne dla reformowania, wymagają wyższych temperatur pracy i częstszych regeneracji, dają mniejszą wydajność produktu o określonej liczbie oktanowej. Zawartość węglowodorów aromatycznych w surowcu wynosi około 20 % lub zwykle mniej. Dla określenia jakości surowca do reformowania przyjmuje się sumę N+2A gdzie N oznacza zawartość naftenów (% vol.) a A- węglowodorów aromatycznych; pożądane są surowce, które mają wartość N+2A powyżej 60. Główny składnik większości katalizatorów reformingu -platyna - jest wrażliwy na zatrucie siarką (siarkowodorem), amoniakiem oraz organicznymi związkami siarki i azotu. Dlatego surowiec reformingu musi być wcześniej poddany hydrorafinacji.

b) Przebieg procesu przemysłowego. Instalacje z ciągłą cyrkulacją i regeneracją katalizatora, instalacje z cykliczną regeneracją katalizatora Reformowanie prowadzi się w temp.480-525 st.C i pod ciśnieniem 0,7-3 MPa. Bardzo ważne jest utrzymanie intensywności cyrkulacji gazu wodorowego dobranej odpowiednio masowego natężenia dopływu surowca (benzyny). Zapobiega to zakoksowaniu i dezaktywacji katalizatora. W praktyce przemysłowej ostrość procesu reformingu ocenia się na podstawie dwóch parametrów: molowego stosunku wodoru do surowca (węglowodorów) i szybkości objętościowej. Ogólnie biorąc, ze względu na sposób przeprowadzania regeneracji można wyróżnić trzy rodzaje procesów: 1. semiregeneratywne 2. cykliczne 3. z ruchomym złożem Instalacje semiregeneratywne są okresowo zatrzymywane dla przeprowadzenia regeneracji katalizatora we wszystkich reaktorach. Takimi były pierwsze instalacje platformingu. Okresy między regeneracjami wynosiły od 6 miesięcy do roku. Pracowały one przy stosunkowo wysokim ciśnieniu do 3 a nawet 3,5 MPa. W Polsce były to stare reformingi w rafinerii w Płocku. Uzyskiwane liczby oktanowe w zasadzie były poniżej 100. Instalacje cykliczne Instalacje te oprócz reaktorów aktualnie wykorzystywanych w procesie, miały dodatkowy reaktor, tzw. swing reaktor, który mógł być włączany zamiast każdego z 3 - 4 reaktorów normalnych, gdy był on wyłączany na czas regeneracji. Jednostki te pracowały przy niższym ciśnieniu 0,7-1,5 MPa dzięki czemu można było uzyskać wyższe liczby oktanowe, ponad 100. Ale niskie ciśnienie powodowało znacznie szybsze zakoksowanie i regenerację trzeba było prowadzić co 5 do 14 dni. Częściej regenerowano reaktor ostatni niż pierwszy ponieważ w nim była wyższa średnia temperatura. W instalacjach cyklicznych wydajności wodoru i produktu ciekłego były bardziej stabilne. Katalizator wytrzymywał do 600 regeneracji. Instalacją tego rodzaju był stary reforming w rafinerii w Gdańsku.

Benzynę po wstępnej hydrorafinacji ogrzewa się w wymienniku 3a. Po zmieszaniu z obiegowym gazem wodorowym (ze sprężarki 7) wprowadza się ją do pieca rurowego 1a. Mieszanina jest ogrzewana w tym piecu do temp.480st.C i kierowana następnie do pierwszego reaktora reformingu. Aby zdążyły zajść wszystkie pożądane reakcje, niezbędne jest przeprowadzenie reagującej mieszaniny przez trzy szeregowo pracujące reaktory (2a,2b,2c). Pomiędzy reaktorami jest umieszczony piec 1b. Takie między stopniowe podgrzewanie jest konieczne ze względu na endotermiczność reakcji zachodzących w dwóch pierwszych reaktorach. W pierwszym reaktorze 2a przeważają reakcje odwodornienia naftenów do węglowodorów aromatycznych, w drugim 2b reakcja dehydrocyklizacji parafin, a w trzecim reakcje ich izomeryzacji.

b) Procesy wytwarzania węglowodorów olefinowych (piroliza olefinowa), surowce i warunki procesu, względny udział węglowodorów olefinowych.

Piroliza olefinowa stanowi proces polegający na degradacji cząsteczek wyższych węglowodorów pod wpływem temperatury 780-900oC i ciśnieniem 0,1 do 0,3 MPa. Proces pirolizy przeprowadza się w celu otrzymania nienasyconych węglowodorów alifatycznych (etylenu, propylenu, butenów i butadienu) cennych surowców w syntezie organicznej. Substrat wyjściowy w procesie pirolizy stanowić mogą różne produkty naftowe, najczęściej jednak są to ciężki benzyny i frakcje zbliżone do niej. Uzyskuje się głównie benzynę pirolityczna w wydajności ok. 25%, etylen ok. 28%, propylen ok.17%.W procesie pirolizy, przebiegającej w temperaturze znacznie wyższej aniżeli typowy proces krakowania dochodzi do bardzo głębokich przemian surowca. Zwiększenie temperatury prowadzi do zwiększenia wydajności etylenu, natomiast nieznaczne obniżenie temperatury procesu prowadzi do zwiększenia wydajności propylenu lub wyższych olefin. Górny pułap zakresu temperatury określany jest przez temperaturę prowadzącą do całkowitego rozkładu węglowodorów do składników prostych, jak metan, wodór i węgiel. Dla uniknięcia daleko posuniętych przemian, przejawiających się poprzez nadmierne wydzielanie koksu, stosuje się dodatek pary przegrzanej. Zabezpiecza ona przed wydzielaniem pierwiastkowego węgla już w chwili jego powstawania i w postaci gazowej jest odprowadzany poza środowisko reakcyjne. Dodatek pary wodnej wpływa również na korzystne ustalenie stanu równowagi reakcyjnej powstawania olefin w warunkach podwyższonego ciśnienia panującego w czasie ogrzewania surowca. Z punktu widzenia wydajności powstawania propylenu lub etylenu z odpowiednich parafin ogrzewanie surowca pod zwiększonym ciśnieniem jest niekorzystne. Prowadzi, bowiem do zwiększenia objętości mieszaniny reakcyjnej ulegającej rozpadowi termicznemu i odwodornieniu. Dlatego w praktyce stosuje się obniżone ciśnienie dla reakcji odwodornienia i rozdział poreakcyjnych gazów, a następnie ich skroplenie celem sprawniejszego transportu i magazynowania. Instalacje służące do otrzymywania olefin zbudowane są zazwyczaj jako ogrzewane reaktory, najczęściej w postaci pieców rurowych umożliwiających bardzo szybkie ogrzanie surowca do bardzo wysokiej temperatury. Czas pobytu mieszaniny w środowisku powinien być możliwie najkrótszy, tak, aby nie doprowadzić substratów do elementarnego rozkładu. W rzeczywistości wynosi około jednej sekundy. Opuszczające rektor gazy poreakcyjne są natychmiast chłodzone w celu uniknięcia rekcji wtórnych.

---