नैफ़्था/कंडेनसेट एरोमेटाइज़ेशन उच्च ऑक्टेन संख्या वाले पेट्रोल उत्पादन उपकरण

विवरण

संक्षिप्त परिचय: नैफ़्था/संघनित पदार्थ से उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन का उत्पादन

उद्देश्य: उत्प्रेरक अपघटन के माध्यम से मुख्य रूप से कम-ऑक्टेन नैफ़्था या संघनित पदार्थ कच्चे माल को उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन मिश्रण घटकों में परिवर्तित करना।

प्रमुख कच्चे माल की विशेषताएं:

नैफ़्था: कच्चे तेल आसवन (वायुमंडलीय आसवन इकाई - ADU) या अन्य इकाइयों से प्राप्त एक हल्का आसवित भाग, आमतौर पर क्वथनांक परास ~30°C से 200°C। कम ऑक्टेन (RON 40-70)।

संघनित पदार्थ: प्राकृतिक गैस उत्पादन से अलग किए गए बहुत हल्के तरल हाइड्रोकार्बन। नैफ़्था के समान क्वथनांक परास लेकिन अक्सर हल्का, कम सघन (भारी घटकों की कमी) और अधिक पैराफिन/नैफ़्थेन्स भी शामिल हो सकते हैं। ऑक्टेन कम ही होता है।

कोर प्रक्रिया: उत्प्रेरक सुधार

इन कच्चे मालों से उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन के उत्पादन का आधार उत्प्रेरक सुधार इकाई (CRU) है। यह प्रक्रिया निम्न-ऑक्टेन हाइड्रोकार्बन को उच्च-ऑक्टेन घटकों में रासायनिक रूप से परिवर्तित करती है।

विशिष्ट प्रक्रिया प्रवाह

1. फीड पूर्व उपचार (आवश्यक):

उद्देश्य: महंगे प्लैटिनम-आधारित सुधार उत्प्रेरक को स्थायी रूप से विषाक्त बनाने वाले प्रदूषकों (गंधक, नाइट्रोजन, जल, धातुओं) को हटाना।

प्रक्रिया: हाइड्रोट्रीटमेंट (हाइड्रोडेसल्फराइजेशन - HDS)

चरण:

फीड को हाइड्रोजन-युक्त गैस (पुनः उपयोग गैस) के साथ मिलाया जाता है।

उच्च तापमान (300-400°C) और दबाव (20-50 बार) पर एक उत्प्रेरक (उदाहरण के लिए, CoMo/Al₂O₃) पर प्रवाहित किया जाता है।

गंधक यौगिकों (उदाहरण के लिए, मर्कैप्टन) को H₂S में परिवर्तित कर दिया जाता है।

नाइट्रोजन यौगिकों को NH₃ में परिवर्तित कर दिया जाता है।

ओलिफिन्स असंतृप्त होते हैं।

धातुएं फंस जाती हैं।

उत्पादन: बहुत कम सल्फर (<0.5 पीपीएम, अक्सर <0.1 पीपीएम) और नाइट्रोजन वाला उपचारित नैफ़्था/कंडेनसेट

2. उत्प्रेरक सुधार (कैटालिटिक रिफॉर्मिंग):

उद्देश्य: निम्न-ऑक्टेन वाले पैराफिन्स और नैफ़्थेन्स को उच्च-ऑक्टेन वाले एरोमैटिक्स और शाखान्वित पैराफिन्स (आइसोपैराफिन्स) में परिवर्तित करना।

मुख्य अभिक्रियाएं:

डीहाइड्रोजनीकरण: नैफ़्थेन्स -> एरोमैटिक्स + हाइड्रोजन (मुख्य उच्च-ऑक्टेन स्रोत)

आइसोमेराइजेशन: सीधी श्रृंखला वाले पैराफिन्स (n-पैराफिन्स) -> शाखायुक्त श्रृंखला वाले पैराफिन्स (i-पैराफिन्स)

डीहाइड्रोसाइक्लाइजेशन: पैराफिन्स -> नैफ़्थेन्स -> एरोमैटिक्स

हाइड्रोक्रैकिंग: (अवांछित, आपूर्ति की खपत) बड़े अणु -> छोटे अणु + गैस (C1-C4)

प्रक्रिया प्रकार:

अर्ध-पुनर्जननीय संशोधन (SRR): स्थिर उत्प्रेरक बिस्तर। उत्प्रेरक पुनर्जनन के लिए इकाई को नियतकालिक रूप से (प्रत्येक 6-24 महीने में) बंद कर दिया जाता है। उच्च दबाव (15-30 बार) पर संचालित होता है।

निरंतर उत्प्रेरक पुनर्जनन संशोधन (CCR): उत्प्रेरक अभिकर्मकों और एक अलग पुनर्जननकर्ता के बीच निरंतर परिसंचरण करता है। निम्न दबाव (3-10 बार) पर संचालित होता है, जिससे उच्च गंभीरता (उच्च ऑक्टेन, उच्च एरोमैटिक्स उत्पादन, अधिक हाइड्रोजन) संभव होती है। आधुनिक डिज़ाइन में सबसे अधिक उपयोग किया जाता है।

प्रतिबंध:

तापमान: 480-530°C

दबाव: 3-30 बार (प्रकार के आधार पर)

उत्प्रेरक: एल्यूमिना (Al₂O₃) पर समर्थित प्लैटिनम (Pt), अक्सर रेनियम (Re), टिन (Sn) या क्लोरीन (Cl) (द्वि- या बहु-धात्विक) जैसे प्रवर्धकों के साथ।

आउटपुट:

संशोधित उत्पाद: उच्च-ऑक्टेन तरल उत्पाद (RON 95-106)। एरोमैटिक्स (बेंजीन, टॉल्यूइन, ज़ाइलीन - BTX) और शाखान्वित पैराफिन में समृद्ध।

हाइड्रोजन-समृद्ध गैस: एक मूल्यवान उप-उत्पाद (हाइड्रोट्रीटर्स, हाइड्रोक्रैकर्स में उपयोग किया जाता है)।

LPG: हाइड्रोक्रैकिंग से हल्की गैसें (C1-C4)।

3. उत्पाद पृथक्करण:

उद्देश्य: रिफॉर्मेट उत्पाद को हल्की गैसों और हाइड्रोजन से अलग करना।

प्रक्रिया:

स्टेबिलाइज़र/डीब्यूटेनाइज़र: रिफॉर्मेट तरल से हल्के अंत (C4 और हल्की गैसें - LPG) को हटा देता है।

गैस रिकवरी यूनिट: हाइड्रोजन-युक्त गैस को हल्की हाइड्रोकार्बन गैसों (C1-C4) से अलग करता है। हाइड्रोजन को शुद्ध किया जाता है और रिफॉर्मर रिएक्टरों और हाइड्रोट्रीटर में पुनः चक्रित किया जाता है।

4. पृथक्करण (वैकल्पिक लेकिन सामान्य):

उद्देश्य: स्थिर रिफॉर्मेट को विशिष्ट क्वथन परास कट्स में विभाजित करना।

प्रक्रिया:

एक फ्रैक्शनेटर अलग करता है:

हल्का रिफॉर्मेट: निम्न क्वथन, उच्च-ऑक्टेन घटक (अक्सर बेंजीन/टॉल्यून में समृद्ध)। पर्यावरण नियमों के कारण गैसोलीन मिश्रण से पहले बेंजीन कमी उपचार की आवश्यकता हो सकती है।

भारी रिफॉर्मेट: उच्च क्वथन घटक (ज़ाइलीन और भारी एरोमेटिक्स में समृद्ध)।

प्रमुख उत्पाद:

रिफॉर्मेट: प्राथमिक उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन मिश्रण घटक (RON 95-106)। यह अंतिम गैसोलीन पूल के ऑक्टेन संख्या में काफी वृद्धि करता है।

महत्वपूर्ण विचार:

खिलाने की गुणवत्ता: संवेदनशील पुनर्योजन उत्प्रेरक की रक्षा के लिए पूर्व उपचार बिल्कुल महत्वपूर्ण है।

प्रक्रिया की गंभीरता: उच्च गंभीरता (तापमान, निम्न दबाव) ऑक्टेन और एरोमेटिक्स उत्पादन को बढ़ाती है, लेकिन उत्प्रेरक निष्क्रियता दर और गैस (LPG) उत्पादन (निम्न तरल उत्पादन) को भी बढ़ाती है।

उत्प्रेरक: प्लैटिनम-आधारित उत्प्रेरक जटिल अभिक्रियाओं के लिए आवश्यक हैं; निरंतर पुनर्जीवन (CCR) इष्टतम प्रदर्शन की अनुमति देता है।

हाइड्रोजन: एक प्रमुख मूल्यवान सह-उत्पाद, अन्य रिफाइनरी हाइड्रोप्रोसेसिंग इकाइयों के लिए महत्वपूर्ण।

बेंजीन प्रबंधन: पुनर्योजित में बेंजीन होती है। नियमों के अनुसार अक्सर अंतिम गैसोलीन में इसकी सांद्रता को कम करने की आवश्यकता होती है, कभी-कभी पोस्ट-रिफॉर्मर उपचार (उदाहरण के लिए, बेंजीन संतृप्ति, निष्कर्षण) या सावधानीपूर्वक मिश्रण की आवश्यकता होती है।

सारांश: नैफ़्था/कंडेनसेट से उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन का उत्पादन करने के लिए कठोर फीड पूर्व उपचार (हाइड्रोट्रीटिंग) के बाद उत्प्रेरक सुधार पर ध्यान केंद्रित करना होता है, जहां गर्मी और दबाव के तहत प्लैटिनम उत्प्रेरक अणुओं को उच्च-ऑक्टेन एरोमेटिक्स और शाखायुक्त पैराफिन में परिवर्तित कर देते हैं। पृथक्करण और अंशीकरण से रिफॉर्मेट, आवश्यक उच्च-ऑक्टेन मिश्रण घटक के साथ-साथ मूल्यवान हाइड्रोजन गैस प्राप्त होती है।

उत्पाद वितरण (नमूने के अनुसार परीक्षण करना आवश्यक है)

उत्पाद की प्रकृति

उच्च-ऑक्टेन पेट्रोल

नोट: उच्च ऑक्टेन संख्या वाले पेट्रोल में बेंजीन की सांद्रता ＞1%(अनुमान)

आम तरलीकृत गैस गुण

उत्प्रेरक गुण

उत्प्रेरक के मुख्य गुण

सामान्य प्रश्न

1. प्रश्न: नैफ्था और कंडेनसेट क्या हैं, और इनका उपयोग गैसोलीन के लिए क्यों किया जाता है?

उत्तर: नैफ्था कच्चे तेल के संसाधन से प्राप्त एक हल्का आसवित अंश है (आमतौर पर C5-C12 हाइड्रोकार्बन)। कंडेनसेट प्राकृतिक गैस उत्पादन से प्राप्त एक बहुत हल्का तरल हाइड्रोकार्बन मिश्रण (C5-C10+) है। ये दोनों गैसोलीन उत्पादन के लिए उत्कृष्ट कच्चा माल हैं क्योंकि इनमें उच्च-मूल्य वाले गैसोलीन घटकों में परिवर्तित किए जा सकने वाले उचित आणविक भार वाले हाइड्रोकार्बन होते हैं।

2. प्रश्न: नैफ्था और कंडेनसेट विशेष रूप से उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन बनाने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त क्यों हैं?

उत्तर: इनमें पर्याप्त मात्रा में पैराफिन्स (n-पैराफिन्स और आइसोपैराफिन्स), नैफ्थेन्स और एरोमैटिक्स होते हैं। सुधार जैसी उत्प्रेरक प्रक्रियाओं के माध्यम से, नैफ्थेन्स और पैराफिन्स को उच्च-ऑक्टेन एरोमैटिक्स (जैसे बेंजीन, टॉल्यूइन, ज़ाइलीन - BTX) और शाखान्वित आइसोपैराफिन्स में परिवर्तित किया जा सकता है, जो ऑक्टेन संख्या को काफी बढ़ा देते हैं।

3. प्रश्न: नैफ्था/कंडेनसेट को उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन में परिवर्तित करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्राथमिक प्रक्रिया क्या है?

उत्तर: संतुलन अभिक्रिया (कैटालिटिक रिफॉर्मिंग) मुख्य प्रक्रिया है। यह उच्च तापमान और मध्यम दबाव के अंतर्गत एक उत्प्रेरक (आमतौर पर प्लैटिनम-आधारित) का उपयोग करके अणुओं की व्यवस्था को फिर से करता है। मुख्य अभिक्रियाओं में नैफ़्थेन्स के डीहाइड्रोजनीकरण से सुगंधित पदार्थों का निर्माण, पैराफिन्स के समावयवीकरण (आइसोपैराफिन्स) में और पैराफिन्स के डीहाइड्रोसाइक्लाइजेशन से सुगंधित पदार्थों का निर्माण शामिल है - जिससे ऑक्टेन की मात्रा में काफी वृद्धि होती है (RON > 90)।

4. प्रश्न: क्या सभी नैफ़्था/संघनित पदार्थ सीधे रिफॉर्मर में चले जाते हैं?

उत्तर: आमतौर पर नहीं। पहले कच्चे माल को गंधक और नाइट्रोजन जैसी अशुद्धियों को हटाने के लिए हाइड्रोट्रीट किया जाता है, जो महंगे रिफॉर्मिंग उत्प्रेरक को नुकसान पहुंचाते हैं। रिफॉर्मिंग के लिए विशिष्ट नैफ़्था कट (उदाहरण के लिए, भारी नैफ़्था, ~90-200°C उबलते बिंदु की सीमा) को अधिक नैफ़्थेन सामग्री के कारण पसंद किया जाता है, जिससे अधिक सुगंधित पदार्थ प्राप्त होते हैं। हल्के संघनित कट को आइसोमेराइजेशन के लिए भेजा जा सकता है।

5. प्रश्न: रिफॉर्मिंग के अलावा, कौन सी अन्य प्रक्रियाएं शामिल हो सकती हैं?

उत्तर: समावयवीकरण (Isomerization): हल्के नैफ्था/संघनन भागों में निम्न-अष्टक वाले सीधी श्रृंखला वाले पैराफिन्स (n-पेंटेन, n-हेक्सेन) को उच्च-अष्टक वाले शाखान्वित समावयवों में परिवर्तित करता है।

एल्काइलेशन (Alkylation): हल्के ओलेफिन्स (FCC, कोकर्स से) को आइसोब्यूटेन के साथ संयोजित करके बहुत उच्च-अष्टक (RON 90-98) वाले शाखान्वित पैराफिन्स (एल्काइलेट) का निर्माण करता है, जिन्हें अक्सर पेट्रोल मिश्रण में मिलाया जाता है।

ब्लेंडिंग (Blending): रिफॉर्मेट (उच्च-अष्टक, उच्च-एरोमेटिक्स) को आइसोमरेट (मध्यम अष्टक, कम एरोमेटिक्स), एल्काइलेट (बहुत उच्च अष्टक), ऑक्सीजनेट्स (जैसे एथेनॉल) और संभवतः उपचारित FCC पेट्रोल के साथ मिलाकर अंतिम अष्टक (RON/MON) और विनिर्देशन आवश्यकताओं को पूरा किया जाता है।

6. प्रश्न: रिफॉर्मिंग अष्टक संख्या को बढ़ाती कैसे है?

उत्तर: रिफॉर्मिंग निम्न-अष्टक वाले घटकों को परिवर्तित करती है:

नैफ्थेन्स (उदाहरण के लिए, साइक्लोहेक्सेन): उच्च-अष्टक वाले एरोमेटिक्स (बेंजीन - RON ~99) में परिवर्तित।

पैराफिन्स: समावयवीकरण के माध्यम से उच्च-अष्टक वाले आइसोपैराफिन्स में, या डिहाइड्रोसाइक्लोजेशन के माध्यम से सीधे एरोमेटिक्स में परिवर्तित (उदाहरण के लिए, n-हेप्टेन RON 0 -> टॉल्यूइन RON ~120)।

इसके अलावा यह हाइड्रोजन गैस भी उत्पन्न करता है, जो एक मूल्यवान उप-उत्पाद है।

7. प्रश्न: उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन के लिए नैफ़्था/कंडेनसेट के उपयोग के मुख्य लाभ क्या हैं?

उत्तर: पर्याप्त कच्चा माल: कच्चे तेल और गैस उत्पादन का प्रमुख घटक।

उच्च उपज एवं गुणवत्ता: सुधारण (रिफॉर्मिंग) द्वारा उच्च-ऑक्टेन रिफॉर्मेट का कुशलतापूर्वक उत्पादन, जो उच्च-ऑक्टेन मिश्रण का प्रमुख घटक है।

लचीलापन: विभिन्न कटों को अनुकूलतम प्रक्रियाओं (सुधारण, समावयवीकरण) में मार्गान्तरित किया जा सकता है।

मूल्यवान सह-उत्पाद: सुधारण (रिफॉर्मिंग) डीसल्फराइज़ेशन इकाइयों (हाइड्रोट्रीटर्स, हाइड्रोक्रैकर्स) के लिए आवश्यक हाइड्रोजन का उत्पादन करता है।

8. प्रश्न: इन कच्चे मालों से उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन के उत्पादन में क्या प्रमुख चुनौतियाँ हैं?

उत्तर: कच्चे माल की गुणवत्ता: संरचना में परिवर्तनशीलता (नैफ़्थीन/पैराफिन अनुपात, अशुद्धियाँ) के कारण सावधानीपूर्वक चयन और पूर्व उपचार (हाइड्रोट्रीटिंग) की आवश्यकता होती है।

उत्प्रेरक की संवेदनशीलता: सुधारण (रिफॉर्मिंग) उत्प्रेरक महंगे होते हैं और विषाक्त पदार्थों (S, N, धातुओं, पानी) के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं।

सुगंधित/बेंजीन सीमाएं: पुन: आकार देने वाला पदार्थ सुगंधित पदार्थों और बेंजीन में उच्च होता है, जो कठोर पर्यावरण नियमों के अधीन होता है (बेंजीन संतृप्ति या निष्कर्षण की आवश्यकता होती है)।

प्रक्रिया की गंभीरता: उच्च गंभीरता वाली रीफॉर्मिंग ऑक्टेन को बढ़ाती है, लेकिन उत्प्रेरक निष्क्रियता (कोकिंग) को तेज करती है और तरल उत्पादन कम हो जाता है।

पूंजी और संचालन लागत: रीफॉर्मिंग और संबद्ध इकाइयां (हाइड्रोट्रीटर्स) काफी निवेश और संचालन व्यय का प्रतिनिधित्व करती हैं।