Роль процесса изомеризации в нефтепереработке и его сущность
Изомеризация – это превращение химического соединения в изомер путем перегруппировки атомов молекулы без изменения ее количественного и качественного состава.
Роль процесса изомеризации в современной нефтепереработке состоит в получении высокооктановых изомерных компонентов, сырья для нефтехимии, автобензина. Высокая эффективность изомеризации состоит в том, что в качестве сырья для ее осуществления применяются рафинаты каталитического риформинга и низкооктановые составляющие нефти. Изомеризация парафинов является обратимой реакцией, протекающей без изменения объема и с небольшим экзотермическим эффектом (до 8 кДж/моль). Таким образом термодинамическое равновесия процесса зависит только от температуры: низкие температуры будут препятствовать процессу образования разветвленных изомеров и получению высокооктановых соединений. Побочными реакциями процесса изомеризации являются дегидрирование, гидрокрекинг и коксообразование. Основными факторами процесса изомеризации являются:
- Катализаторы.
- Качество сырья.
- Температура.
- Давление.
В современных катализаторах для процесса изомеризации н-алканов используются палладий и платина в качестве металлической составляющей, а в качестве носителя применяют хлорированный или фторированный оксид алюминия. На российских предприятиях, занимающихся переработкой нефти, самыми распространенными катализаторами являются:
- Алюмоплатиновые, промотированные хлором. Данные катализаторы используются при температуре от 100 до 200 градусов по Цельсию (НИП-74 и НИП-66).
- Алюмоплатиновые фторированные. Данные катализаторы способствуют протеканию процесса изомеризации при температуре от 360 до 420 градусов по Цельсию (ИП-62).
- Металлоцелитные. Данные катализаторы предназначены для использования в процессе изомеризации при условии, что температура процесса находится в диапазоне от 230 до 380 градусов по Цельсию.
Очень часто в качестве сырья для процесса изомеризации используется бензин марки НК-62, а также бутановые, пентановые и гексановые узкие фракции. Скорость изомеризации алкана зависит от его молекулярной массы, например, скорость изомеризации гексана составляет 2,1, а пентана 1. Для увеличения селективности процесса изомеризации сырье может подвергаться вторичной перегонке для выделения узких фракций, которые затем изомеризуются отдельно, каждая при оптимальных условиях.
Температура процесса изомеризации определяется в зависимости от катализатора и исходного сырья. С увеличением температуры скорость процесса возрастает, но превышает равновесием предела. Так как дальнейшее повышение температуры становится причиной усиления реакций гидрокрекинга.
Давление не оказывает воздействия на равновесие процесса изомеризации, но влияет на кинетику побочных и целевых реакций. Увеличение давления уменьшает глубину изомеризации, но увеличивает селективность.
Установка изомеризации НК-62
Установка для изомеризации НК-62 состоит из двух блоков: ректификации и изомеризации. Технологическая схема данной установки изображена на рисунке ниже.
Рисунок 1. Установка изомеризации НК-62. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Насыщенный абсорбент из абсорбера (17) и сырье поступают в ректификационную колонну (8) для разделения. Из верхней части колонны отделяется изопентановая фракция, которая ректифицируется в бутановой колонне (5), а сырье из нижней части подвергается ректификации в пентановой колонне (9). Продукт с нижней части данной колонны направляется на разделение в изогексановую колонну. Продукт с верхней части колонны (в котором содержится 91 % н-пентана) смешивается с водородсодержащим газом, затем нагревается в теплообменнике (6) и через змеевик трубчатой печи (12) направляется в реактор изомеризации (11).
Продукты реакции подвергаются охлаждению в теплообменнике и холодильнике (7 и 3), после чего поступают в сепаратор (2). Циркулирующий газ отправляется в адсорбер (14), а изомеризат, после стабилизации в колонне (16), смешивается с сырьем и поступает в ректификационную колонну.
С целью подавления кислотной функции катализатора, циркулирующий газ и водород осушаются в адсорбере. Концентрация водорода в циркулирующем газе должна составлять 80-85 %. Катализатор регенерируется каждые 3-4 месяца посредством выжига кокса.
Основным продуктом, получаемым на установке, является изопентановая фракция, чистота которой составляет 95 %. Октановое число дистиллята, после завершения процесса изомеризации пентановой фракции, увеличивается с 79 до 90 %.
Дистиллят нефти – это продукт многостадийного разделения нефти на фракции с разными интервалами температуры кипения посредством дистилляции и ректификации.
