НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Процесс «Изомалк-2» НПП «Нефтехим»

Технология Изомалк-2 - это новейшая разработка в области изомеризации легкой нафты. Технология характеризуется применением катализатора СИ-2, который позволяет вести процесс при низких температурах 130-170°C, термодинамически благоприятных для изомеризации парафиновых углеводородов.

В России катализаторы CI-2 успешно используются на таких НПЗ, как Уфанефтехим, Ново-Уфимский и Омский НПЗ, ОАО "РНПК", ООО "ПО Киришинефтеоргсинтез", ОАО "Славнефть-ЯНОС" и ПАО "Саратовский НПЗ".

Катализаторы процесса

Технология изомеризации "Изомалк-2" базируется на сернооксидном катализаторе СИ-2, который позволяет вести процесс в термодинамически благоприятном диапазоне низких температур (120-180°С) для изомеризации парафиновых углеводородов и обладает высокой устойчивостью к отравлению катализатора (водой, серой и азотом).

Катализатор изомеризации СИ-2 характеризуется следующими особенностями:

• Активность изомеризации значительно выше, чем у катализаторов на основе цеолита, и не уступает катализаторам на основе хлора.
• Он устойчив к отравлению катализатора, активность восстанавливается даже в присутствии кратковременных примесей до 100 ppm воды и 5 ppm серы.
• Не требуются кислотные реагенты, что устраняет необходимость в оборудовании для очистки выхлопных газов.
• Высокий выход изомеров - 97-99%.
• Срок службы катализатора составляет 10-12 лет.

Октановое число изомеров, получаемых по технологии "Изомалк-2", в основном определяется вариантами технологической схемы.

Различные варианты технологической схемы

Технология "Изомалк-2" позволяет перерабатывать пентанексановые фракции, содержащие значительное количество бензола (до 5-8%) и углеводородов до 10%. Однако в этих случаях требуются специальные технические решения.

Октановое число изоконцентратов, получаемых по технологии Изомалк-2, зависит от выбора варианта технической схемы. Другие рабочие характеристики остаются неизменными:

• минимальный срок регенерации 4 года;
• максимальный срок регенерации 8 лет
• срок службы катализатора 10 лет;
• выход изоконцентрата 98-99% (по массе);
• выход может быть снижен только при концентрации углеводородов С₇ 3% и выше.

Схема «Изомалк-2» - «за проход» (на рисунке выше) отличается более низкими капитальными и эксплуатационными затратами. Эта схема предназначена для получения изокомпонент с ОЧИМ от 81 до 85 пунктов, исходя из состава сырья/при выходе не менее 98 % (масс.)

Схема «Изомалк-2» – с потоком рецикла н-пентана (ДИП+ДП) применима для переработки сырья, содержащего 50–70 % пентанов. Благодаря рециклу н-пентана октановое число изокомпонента получается повысить ОЧИМ до 86–88 пунктов, при этом выход изомеризованного компонента составляет более 98 % (мас.).

Схема позволяет организовывать отдельный вывод изопентановой фракции в количестве, которое соответствует содержанию пентанов в сырьевом потоке установки изомеризации.

Схема «Изомалк-2» - с рецикловым потоком малоразветвленных гексанов (ДИГ) даёт возможность увеличить октановое число получаемого изокомпонента благодаря возврату малоразветвленных гексанов в струтуру сырьевого потока реакторного блока.

По сравнению с вариантом «за проход» схема предусматривает дополнительную колонну деизогексанизации и позволяет получать изокомпонента с RON 87-88 пунктов. Установка деизогексанизатора считается оптимальным технологическим решением, чтобы перерабатывать сырьё с содержанием гексанов 50-70 % и значительным содержанием примесей углеводородов С₇₊ и бензола.

Схема «Изомалк-2» с деизопентанизацией сырьевого потока и возвратом слаборазветвленных гексанов (ДИП+ДИГ) получена за счёт дооборудования схемы установки изомеризации колонной деизопентанизатором сырья, которая даёт возможность снизить поток на реакторный блок и повысить степень конверсии пентана в изопентан.

Октановое число изомеризата составляет 89-90 пунктов. Эта конфигурация установки по степени технических решений считается одной из наиболее оптимальных.

Технология изомеризации на катализаторе СИ-2 делает экономически выгодными варианты с возвратом на повторную конверсию низкооктановых изомеров и выпуском изомеризата с октановым числом до 89-91 пунктов по исследовательскому методу.

Сравнительная характеристика технологии «Изомалк-2» за проход и с применением рецикла приведена в таблице ниже:

Использование технологии «Изомалк-2» с использованием рецикла делает возможным существенный прирост октанового числа изомеризата.

Сырье процесса

Поскольку тепловой эффект реакции изомеризации С₄ выше, чем реакций С₅ и С₆, большее количество бутана может увеличить разницу температур в слое катализатора. Кроме того, высокое содержание бутана (> 2 мас. %) может привести к сокращению времени контакта углеводородов С₅ и С₆ с катализатором и снижению октанового числа продукта изомеризации.

При высоком содержании углеводородов C₇₊ (>2 мас.%) происходят реакции водородного крекинга, которые нагревают слой катализатора и нарушают термодинамическое равновесие углеводородных изомеров C₅H₁₂- и C₆H₁₄-, что приводит к снижению октанового числа и стабильного выхода изомеров.

Увеличение содержания бензола в сырье для изомеризации (выше 2,5 % масс.) приводит к увеличению расхода водорода (0,08 % масс. H₂ на 1 % масс. бензола) и сильному нагреву слоя катализатора (тепловой эффект около 10 °C для 1 % масс. бензола в сырье). Поэтому увеличение содержания бензола в сырье должно сопровождаться увеличением подачи свежего водорода и обязательным охлаждением потока между реакторами.

Другая причина снижения глубины проходной изомеризации также связана с увеличением содержания нафтеновых углеводородов в сырье. Это связано с ингибирующим действием нафтеновых углеводородов на реакцию изомеризации парафина.

Несоблюдение требований к составу сырья приводит к снижению октанового числа стабилизированных изомеров.

Продукты

Данные таблицы выше наглядно демонстрируют, что самый весомый вклад в октановое число смешения изомеризата вносит фракция изопентана.