Redigerer Katalytisk reforming (avsnitt)

==Kjemi==

Før reaksjonskjemien til de katalytiske reformingprosessene som blir brukt i petroleumraffinerier blir diskutert, vil typisk nafta bli brukt som utgangsstoff for katalytisk reforming bli diskutert.

===Typiske naftautgangsstoffer===

Et oljeraffineri omfatter mange [[operasjon]]er og [[prosess (kjemisk)|prosess]]er. Den første operasjonen i et raffineri er [[destillasjon]] av [[råolje]]n som blir raffinert. Det flytende destillatet er kalt nafta og vil bli en viktig komponent av raffineriets bensinprodukter etter at det er videre prosessert i en [[katalytisk hydrodesvoveler]] for å fjerne [[svovel]]-holdige hydrokarboner og en katalytisk reformer for å reformere dets hydrokarbonmolekyl til mer komplekse molekyler med et høyere oktantall. Nafta er en blanding av svært mange ulike hydrokarbonforbindelser. Bestanddelene har [[kokepunkt]]er mellom 35&nbsp;°C og 200&nbsp;°C, og det inneholder [[parafin]], [[naften]] (sykliske parafiner) og [[aromatisk]]e hydrokarboner fra disse som inneholder 4 [[karbon]]atomer til de som inneholder 10 eller 11 karbonatomer.

Nafta fra råoljedestillasjon blir ofte videredestillert for å produsere en "lett" nafta som inneholder mest (men ikke bare) hydrokarboner med 6 eller færre karbonatomer og en "tung" nafta som inneholder mest (men ikke bare) hydrokarboner med mer enn 6 karbonatomer. Tungnafta har et startkokepunkt på 140 til 150&nbsp;°C og sluttkokepunkt på 190 til 205&nbsp;°C. Nafta fra destillering av råolje er referert til som "straight-run"-nafta.

Det er straight-run tung nafta som vanligvis prosesseres i en katalytisk reformer fordi lett nafta har molekyl med 6 eller færre karbonatomer som, når reformed, har tendens til å cracke til butan og hydrokarboner med lavere molekylvekt som ikke er brukbare tilhøyoktan bensinkomponenter. Dessuten har molekylet med 6 karbonatomer en tendens til å danne aromater som er uønsket fordi offentlige miljøbestemmelser i mange land begrenser mengden av aromater (spesielt [[benzen]]) som bensin kan inneholde.<ref>[http://www.ec.gc.ca/CEPARegistry/regulations/detailReg.cfm?intReg=1 Canadian regulations on benzene in gasoline]  {{Wayback|url=http://www.ec.gc.ca/CEPARegistry/regulations/detailReg.cfm?intReg=1 |date=20041012052626 }}</ref><ref>[http://www.ukpia.com/industry_issues/environment_air_quality_health_safety/benzene_in_petrol.aspx United Kingdom regulations on benzene in gasoline]   {{Wayback|url=http://www.ukpia.com/industry_issues/environment_air_quality_health_safety/benzene_in_petrol.aspx |date=20061123043249 }}</ref><ref>[http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2006/03/01/AR2006030102113.html USA regulations on benzene in gasoline]</ref>

Det må bemerkes at det er mange typer petroleumfelter og hver råolje har unik sammensetning eller [[Crude oil assay|"assay"]]. Dessuten prosesserer ikke alle raffinerier samme råolje og hvert raffineri produserer sin egen straight-run-nafta med sitt eget unike start- og sluttkokepunkt. Nafta er en generisk term snarere enn en spesifikk term.

Tabellen under lister noen typiske straight-run-tungnafta utgangsstoffer for katalytisk reforming, fra ulike typer av råolje. En ser at de varierer betydelig i innhold av parafiner, naftener og aromater:

{| class="wikitable"
|+ Typisk tung nafta utgangsstoffer
|-
! Råolje navn <math>\Rightarrow</math><br />Location <math>\Rightarrow</math> 
! Barrow Island<br />Australia<ref>{{Kilde www |url=http://www.santos.com/library/barrow_crude.pdf |tittel=Barrow Island crude oil assay |besøksdato=2008-01-31 |arkiv-dato=2008-03-09 |arkiv-url=https://web.archive.org/web/20080309155147/http://www.santos.com/library/barrow_crude.pdf |url-status=død }}</ref>
! Mutineer-Exeter<br />Australia<ref>{{Kilde www |url=http://www.santos.com/library/refining_characteristics.pdf |tittel=Mutineer-Exeter crude oil assay |besøksdato=2008-01-31 |arkiv-dato=2008-03-09 |arkiv-url=https://web.archive.org/web/20080309155150/http://www.santos.com/library/refining_characteristics.pdf |url-status=død }}</ref>
! CPC Blend<br />Kazakhstan<ref>{{Kilde www |url=http://crudemarketing.chevron.com/overview.asp?cpc |tittel=CPC Blend crude oil assay |besøksdato=2008-01-31 |arkiv-dato=2011-07-22 |arkiv-url=https://web.archive.org/web/20110722000149/http://crudemarketing.chevron.com/assay/cpc_summary.pdf |url-status=yes }}</ref>
! Draugen<br />Nordsjøen<ref>[http://www.statoil.com/STATOILCOM/crude/svg02659.nsf/UNID/C9AC3EF9CE76B0DFC1256B5600528D6D/$FILE/Dra4kv02.pdf Draugen crude oil assay]   {{Wayback|url=http://www.statoil.com/STATOILCOM/crude/svg02659.nsf/UNID/C9AC3EF9CE76B0DFC1256B5600528D6D/%24FILE/Dra4kv02.pdf |date=20071128055711 }}</ref>
|-
| Initial kokepunkt, °C ||align=center|149||align=center|140||align=center|149||align=center|150
|- 
| Final kokepunkt, °C ||align=center|204||align=center|190||align=center|204||align=center|180 
|-
| Parafiner, liquid volume % ||align=center|46||align=center|62||align=center|57||align=center|38
|-
| Naftener, liquid volume % ||align=center|42||align=center|32||align=center|27||align=center|45
|-
| Aromater, liquid volume % ||align=center|12||align=center|6||align=center|16||align=center|17
|}

Noen raffinerinaftaer omfatter [[olefin]]er, som naftaer fra [[cracking]] og [[coking]] prosesser brukt i mange raffinerier. Noen raffinerier kan også [[hydrodesvovelisering|desvovle]] og katalytisk reforme disse naftaer. Men for det meste, er katalytisk reforming hovedsakelig brukt på straight-run tungnafta, som disse i tabellen over, fra destillering av råolje.

===Reaksjonskjemi===

Det er ganske mange kjemiske reaksjoner som foregår i den katalytiske reformingprosessen, og alle med bruk av katalysator og høyt [[partialtrykk]] av hydrogen. Avhengig av type eller versjon av katalytisk reforming og ønsket reaksjonskompleksitet, varierer reaksjonsforholdene fra temperaturer på 495 til 525&nbsp;°C og fra trykk på 5 til 45 [[atmosfære|atm]].<ref>[http://www.osha.gov/dts/osta/otm/otm_iv/otm_iv_2.html#3 OSHA   Technical Manual, Section IV, Chapter 2, ''Petroleum refining Processes''] (A publication of the [[Occupational Safety and Health Administration]])</ref>

Vanlig brukt katalytisk reforming katalysatorer inneholder [[edle metaller]] som platina og/eller rhenium, som er svært sårbare for [[katalysatorforgiftning]] av svovel- og [[nitrogen]]forbindelser. Derfor blir alltid nafta utgangsstoff pre-prosessert i en [[hydrodesvovling]]enhet som fjerner både svovel og nitrogenforbindelser.

De fire viktigste katalytiskreformingreaksjoner er:<ref name=Gary>{{cite book|author=Gary, J.H. and Handwerk, G.E.|title=Petroleum Refining Technology and Economics|edition=2nd Edition|publisher=Marcel Dekker, Inc|year=1984|id=ISBN 0-8247-7150-8}}</ref>

:1: [[Dehydrogenering]] av naftener for å omdanne dem til aromater. F. eks. reaksjon av metylsykloheksan (en naften) til [[toluen]] (en aromat), som vist under:

[[Fil:CatReformerEq1.png|center|200px]]

:2: [[Isomerisering]] av normal parafiner til [[isoparafin]]er som f. eks. i reaksjon av normal [[oktan]] til 2,5-Dimetylheksan (en isoparafin), som vist under:

[[Fil:CatReformerEq3.PNG|center]]

:3: Dehydrogenering og [[aromatisering]] av parafiner til aromater (ofte kalt dehydrosyklisering) som f. eks. i reaksjon av [[Heptan|normalheptan]] til toluen, som vist under:

[[Fil:Dehydrocyclization reaction of heptane to toluene.svg|center|300px]]

:4: [[Hydrocracking]] av parafiner til mindre molekyl som f. eks. cracking av normalheptan til [[isopentan]] og etan, som vist under:

[[Fil:CatReformerEq4.png|center]]

Hydrocracking av parafiner er bare en av de ovennevnte fire vanligste reformingreaksjoner som forbruker hydrogen. Isomerisering av normalparafiner verken forbruker eller produserer hydrogen. Men både dehydrogenering av naftener og dehydrosyklisering av parafiner  produserer hydrogen. Netto produksjon av hydrogen i katalytisk reforming av petroleumnafta varierer fra 50 til 200 [[kubikkmeter]] hydrogengass (0&nbsp;°C og 1 atm) per kubikkmeter flytende nafta utgangsstoff.<ref>[http://www.freepatentsonline.com/5011805.html US Patent 5011805, ''Dehydrogenation, dehydrocyclization og reforming catalyst''] (Inventor: Ralph Dessau, Assignee: Mobil Oil Corporation)</ref> 
I mange petroleumraffinerier forsyner netto hydrogen produsert i katalytisk reforming en betydelig andel av hydrogen brukt andre steder i raffineriet (for eksempel i hydrodesvoveliseringsprosesser).