НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Каталитическая изомеризация

Суть процесса изомеризации заключается в каталитическом преобразовании легких нормальных парафиновых углеводородов в соответствующие изомеризованные углеводороды.

Первые усовершенствования процесса изомеризации были сделаны для увеличения источника изобутана - сырья для производства алкильных соединений, высокооктанового компонента авиационного бензина. Первые промышленные установки такого типа были построены во время Второй мировой войны. Сырьем служил обычный бутан, извлекаемый из очищенного газа. Для нефтеперерабатывающих заводов, не имеющих установки каталитического крекинга, особый интерес представляет процесс изомеризации нормального бутана (известно, что газ каталитического крекинга довольно богат изобутаном): используется хлорид алюминия, активированный НС1 в мягких температурных условиях (90-120 °C), который в зоне реакции используется под повышенным давлением и служит катализатором процесса изомеризации.

Изомеризация нормального пентана и нормального гексана - сырья для высокооктанового бензина - в то время широко не проводилась.

После войны процесс изомеризации на некоторое время утратил свое значение из-за резкого падения спроса на авиационный бензин. Однако через несколько лет интерес к этому процессу вновь возродился. Это произошло потому, что требования к качеству автомобильного бензина становились все более жесткими. Каталитический риформер стал практически незаменимым компонентом для нефтеперерабатывающих заводов. Сырьем для этого процесса является бензин, отогнанныцй при температуре выше 62-85°C, а более легкая часть бензина прямой перегонки (хедер) остается на НПЗ в качестве компонента товарного бензина. Однако большая часть прямогонного бензина представляет собой низкооктановую бензиновую фракцию, а головной бензин обычно имеет лишь удовлетворительное октановое число. Так, бензин НК-85°C из ромашкинской нефти имеет октановое число всего 63,4 пункта. Путем изомеризации этой фракции можно повысить октановое число на 15-20 единиц за счет преобразования содержащихся в ней нормальных парафиновых углеводородов. Например, n-гексан (температура кипения 69 °C) имеет октановое число (моторный метод) 26, а его изомеры имеют следующие октановые числа:

Разработка и совершенствование катализаторов платиновой группы для риформинга также позволили использовать их в каталитических процессах изомеризации: начиная с 1956 года катализаторы изомеризации, как правило, строились с ориентацией на платиновый (а позднее палладиевый) катализатор.

Использование платиновых катализаторов повысило экономичность процесса и эффективность производства на соответствующих установках.

Назначение процесса, катализаторы, состав установки

Процесс каталитической изомеризации предназначен для получения высокооктановых компонентов бензина, а также сырья для нефтехимической промышленности. Сырьем являются н-бутан, легкие прямогонные фракции НК—62°С, рафинаты каталитического риформинга, н-пентан и н-гексан или их смеси, выделенные при фракционировании газов. Процесс проводят в среде водородсодержащего газа.

Основными катализаторами являются: катализатор Фриделя—Крафтса, сульфид вольфрама, бифункциональные, цеолитсодержащие с благородными металлами и комплексные. Наиболее распространены в настоящее время бифункциональные катализаторы, содержащие платину или палладий на кислотном носителе (оксид алюминия, цеолит).

Выход целевого продукта — изомеризата с октановым числом 88—92 (исследовательский метод) — составляет 93—97% (масс.); побочным продуктом процесса является сухой газ, используемый как топливный.

Установка изомеризации состоит из двух блоков — ректификации и изомеризации. В блоке ректификации сырье предварительно разделяется на пентановые и гексановые фракции, направляемые на изомеризацию, после которой проводится стабилизация полученного продукта и выделение из него товарных изопентана и изогексана. В блоке изомеризации получают изомеризаты.

Технологическая схема

Технологическая схема установки изомеризации фракции НК—62°С, содержащей 27,5% (масс.) изопентана, 44% (масс,) н-пентана и 26,2% (масс.) изогексанов, на алюмоплатиновом катализаторе, промотированном фтором.

Сырье (смесь исходной фракции и рециркулирующего пентанового изомеризата), а также насыщенный абсорбент из абсорбера 17 поступают на разделение в ректификационную колонну 8. Из колонны 8 сверху отделяется изопентановая фракция, подвергающаяся дальнейшей ректификации в бутановой колонне 5, а нижний продукт колонны 8 поступает в ректификационную пентановую колонну 9. Нижний продукт этой колонны направляется на разделение в изогексановую колонну 10. Отбираемая из колонны 9 сверху пентановая фракция, содержащая около 91% (масс.) н-пентана, смешивается с водородсодержащим газом, нагревается в теплообменнике 6 и далее через змеевики трубчатой печи 12 поступает в реактор изомеризации 11.

Продукты реакции охлаждаются в теплообменнике 6, холодильниках 7 и 3 и поступают в сепаратор 2. Циркулирующий газ из сепаратора направляется в адсорбер 14, а изомеризат после стабилизации в колонне 16 в смеси с сырьем направляется на ректификацию в колонну 8.

Для подавления кислотной функции катализатора свежий водород и циркулирующий газ предварительно подвергают осушке на цеолитах типа NaA в адсорбере 14. Концентрация водорода в циркулирующем газе составляет 80—85% (об.), расход водорода на процесс составляет 0,1—0,3% (масс.) на сырье. Катализатор регенерируют каждые 3—4 мес. путем выжига кокса.

Изопентан извлекается из газов стабилизации в абсорбере 17, на верх которого в качестве орошения подается часть циркулирующей гексановой фракции.

Основным продуктом установки является изопентановая фракция чистотой 95% (масс.). Октановое число исходного дистиллята после изомеризации пентановой фракции повышается с 79 до 90 (исследовательский метод). В общем случае октановое число легкой фракции можно повысить с помощью изомеризации на 15—20 единиц.

Технологический режим