Промышленные процессы изомеризации

Изомеризации подвергают н-пентан и обогащенную н-гексаном фракцию, выкипающую в пределах 62−72?С. Фракцию можно выделить при перегонке нефти и продуктов риформинга, а также из продуктов ГФУ и ЦГФУ. Изомеризацию н-пентана лучше проводить с рециркуляцией не прореагировавшего н-пентана, а гексановой фракции — без рециркуляции. Взятая для изомеризации гексановая фракция была обогащена н-гексаном. Это достигалось отгоном 40 вес. % от гексанового рафината (отгон имел октановое число 75 по моторному методу). Оставшаяся часть рафината, выкипающая в пределах 62−72?С и обогащенная н-гексаном, шла на изомеризацию. Процесс шел интенсивно, в полном соответствии с кинетическими расчетами, из которых следует, что в реакцию лучше всего вступает сырье, обогащенное нормальными парафиновыми углеводородами. Показатели процесса Пенекс при изомеризации разного сырья — фракций С 5, С 5-С 6 и С 6.

Выход изомеризата колеблется от 93 до 99% от сырья: чем тяжелее сырье, тем меньше выход. Последний дополнительно снижается, если процесс проводить с рециркуляцией. Как видно из приведенных в таблице данных, октановое число (по исследовательскому методу без ТЭС) снижается в изомеризате с 90 при использовании в качестве сырья фракции С 5 до 74,4 при изомеризации фракции С 6 (без рециркуляции). Аналогичное положение наблюдается и после этилирования изомеризатов, соответственное снижение с 102,7 до 93,8.

В процессе Пенекс (лучшем из процессов изомеризации парафиновых углеводородов, разработанных в США) используется в качестве катализатора платина, нанесенная на фторированную окись алюминия. Процесс ведут при умеренных давлениях и температурах в среде водорода, что обеспечивает более длительную работу катализатора. Выходы жидких продуктов довольно высоки. Водорода требуется немного; его можно получить с установок риформинга.

Основные параметры процесса Пенекс для различного сырья следующие:

Остаток из этой колонны подается в реактор. Продукт реакции после стабилизации разделяют на фракции С 5 и С 6. Первую возвращают в изопентановую колонну для выделения образовавшегося изопентана, а вторую добавляют непосредственно к готовому продукту процесса — изомеризат.

При изомеризации бутана сера вызывает обратимое отравление катализатора. Ее действие проявляется в снижении степени изомеризации при неизменных условиях процесса. Однако после перехода на обессеренное сырье первоначальная активность катализатора восстанавивается. Незначительное количество серы требует соответствующего изменения размеров реактора или незначительного изменения температуры процесса. Влияние серы при изомеризации фракции С 5-С 6 такое же, как и при изомеризации бутана. Однако содержание серы при переработке такой фракции должно быть ниже, чем для бутана. Поэтому пентан-гексановые фракции при содержании в них серы более 0,03% необходимо подвергать гидрообессериванию, щелочной или адсорбционной очистке.

Рециркуляция способствует повышению октановых чисел. Работа с рециркуляцией и включение в процесс секции по разделению ароматических углеводородов позволяют превратить гексаны в высокооктановые изомеры, а нафтеновые углеводороды в бензол; общий продукт, если не выделять бензол, имеет октановое число выше 100 (по исследовательскому методу, с 0,8 мл ТЭС на 1 л).

Эксплуатация установок изомеризации. Эксплуатация установок изомеризации имеет много общего с эксплуатацией установок каталитического риформинга. Большинство процессов, получивших распространение, проводят в паровой фазе и при довольно высоких температурах. Это, а также значительная стоимость фракционирующей секции установки, сдерживает широкое промышленное внедрение процесса. Внедрению должно способствовать улучшение технико-экономических показателей. Для решения этой задачи необходимо продолжать поиски путей удешевления и совершенствования ректификации, а также разработки новых катализаторов, обладающих более высокой изомеризующей активностью.

По мере роста требований, предъявляемых к качеству автомобильных бензинов, и увеличения производства изопреновых синтетических каучуков изомеризация, несомненно, получит дальнейшее развитие в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Этому будет также способствовать дальнейшее изучение потенциальных возможностей вовлечения в процесс не только парафинов, но и других углеводородов.