Потребность в изопентане, как сырье для производства синтетических каучуков постоянно увеличивается. Кроме того, в связи с принятием нового технического регламента, ужесточающего экологические требования к автомобильным бензинам, включая ограничения по уровню давления насыщенных паров, содержанию ароматических соединений и бензола, увеличивается потребность в изопентане, как компоненте бензина. По этим причинам возникает необходимость строительства новых установок изомеризации.
На сегодняшнем посту мы объясним те более легкие течения, которые начинаются с того, что мы уже прокомментировали недавно в этом блоге. Эта колонка является частью нефтеперерабатывающего завода, это большая головоломка, в которой каждая деталь выполняет функцию, чтобы в конечном итоге получить все продукты самого высокого качества.
Более легкая жидкая фракция, полученная при перегонке нефти, представляет собой прямое дистилляционное нафту. Эта нафта имеет низкое октановое число и не достигает показателя 95 или 98, который наши бензины имеют на станциях технического обслуживания. Поэтому он должен быть преобразован путем обработки процессов, которые повышают октановое число. Это процессы каталитического риформинга и изомеризации, которые превращают химические соединения с низким октановым числом, такие как парафины и нафтены, в другие с более высоким октановым числом.
В настоящее время, процессы изомеризации освоены менее чем половиной крупных российских заводов и согласно прогнозам, рынок изомеризации в России однозначно будет расти в ближайшие годы.
Следует отметить, что процесс изомеризации для России является одним из самых рентабельных и легко встраиваемых в технологическую цепочку способов получения высокооктановых компонентов бензинов.
К полученным таким токам мы называем их реформированной нафтой и изомеризацией, и в определенной пропорции они готовы к добавлению в смесь бензина. Другим компонентом является алкилат. Он получается процессом, называемым алкилированием, и состоит из соединения двух небольших молекул, таких как бутан, для получения более крупного изооктана, который является компонентом с хорошим октановым числом, чтобы образовать часть бензина.
Чтобы завершить формулировку, как показано на диаграмме, все еще есть много других компонентов и, конечно, биотопливо, но мы оставим это для следующего поста. Практическая работа № 21. В настоящее время существует несколько лицензированных процессов риформинга, в которых используются катализаторы на основе платины для получения ароматических соединений, а также высокооктановой нафты. В отличие от каталитического крекинга, целью риформинга является не растрескивание корма, а перестройка его молекул с образованием продукта с более высоким октаном.
Внедрение установок изомеризации ведется по двум направлениям - создание нового производства, либо реконструкция установок риформинга бензинов. В связи с этим при строительстве установки изомеризации возникает сложная проблема выбора из многообразия реакторных схем и катализаторов.
Один из вариантов аппаратурного оформления процесса изомеризации – проведение процесса в сложной совмещённой колонне реакционно-ректификационного типа.
Октановое число нафты, производимое в других единицах нефтеперерабатывающего завода, практически не изменяется, поэтому октановое число, используемое в риформинге нафты, является важным параметром для экономики нефтеперерабатывающего завода. Увеличение октанового числа риформинга уменьшает количество октановых строителей, необходимых для достижения октана в пуле.
Однако по мере увеличения октанового реформинга объем реформинга уменьшается, и требуется больше строителей, чтобы избежать уменьшения объема в бассейне нафты. Роль каталитического риформинга на нефтеперерабатывающем заводе. Каталитический риформинг является одним из основных производств нафты на нефтеперерабатывающем заводе. Он может вырабатывать 37% по массе от общего количества нафты. Каталитическую установку риформинга подают из литейной установки тяжелой нафты, которая в основном образована углеводородами С7-С.
Аналитический обзор
Процесс изомеризации пентановой фракции
Важнейшее направление использования процесса каталитической изомеризации - получение высокооктановых компонентов бензина. Сырьем в общем случае могут являться легкие прямогонные фракции н.к.-62°С, рафинаты каталитического риформинга, н-пентан и н-гексан или их смеси, выделенные при фракционировании газов. В результате процесса получается изомеризат – высокооктановый компонент бензина, октановое число по исследовательскому методу (ИОЧ) – 78-92, выход продукта – 95-98%.
Удаление С6 из корма реформинга, поскольку он образует бензол, который считается канцерогенным. Типичным примером единицы такого типа, ориентированной на производство ароматических соединений, является тот, который существует на Сан-Лоренцо-НПЗ. Соответственно, процесс каталитического риформинга может работать в двух режимах: режим высокой степени тяжести для производства преимущественно ароматического и в режиме средней тяжести для получения высокооктановой нафты.
Общая информация В старом паровом риформинге обычно используются три реактора с неподвижным слоем последовательно. В первых двух случаях преобладают реакции эндотермического дегидрирования, что требует использования промежуточных печей для нагрева отходящего потока до желаемой температуры на входе для следующего реактора. Когда катализатор дезактивируется, реакции экзотермического гидрокрекинга возрастают, а требования к повторному нагреву снижаются. В конечном реакторе реакции гидрокрекинга являются значительными, и при дезактивации катализатора может наблюдаться небольшое повышение температуры.
Ещё одно направление использования процесса изомеризации пентана - получение сырья нефтехимической промышленности. В частности изопентан широко применяется в синтезе изопренового каучука.
Установка изомеризации пентана состоит из двух основных блоков - ректификации и изомеризации. В блок ректификации подаётся сырьё и фракция после блока изомеризации, назначение блока - подготовка сырья, разделение на фракции, выделение товарного изопентана. Вблоке изомеризации происходит непосредственно процесс изомеризации – превращение нормального пентана в изопентан. Схема процесса изомеризации пентана представлена на рисунке 1.
В процессе с неподвижным слоем желательно в какой-то момент цикла удалить реакторы из эксплуатации и регенерировать катализатор. Регенерация состоит из сжигания коксовых отложений и химической обработки катализатора. В некоторый момент времени катализатор должен быть полностью заменен. В последние годы были разработаны и внедрены процессы непрерывного каталитического реформинга. Преимущества непрерывного каталитического реформинга очевидны. Во-первых, на реакторе никогда не заканчивается регенерация катализатора.
Во-вторых, поддерживая активность катализатора всегда высоким, распределение продуктов в риформере остается постоянным. В неустойчивых процессах активность катализатора уменьшается в течение всего цикла регенерации, и температура должна быть увеличена для поддержания желаемых свойств риформинга. По мере повышения температуры выход и производство легких углеводородов и кокса увеличивается. Реформирующие катализаторы подвергаются отравлению сероводородом и другим соединениям серы, азота и кислорода.
К-1 – колонна-деизопентанизатор; К-2 – колонна-стабилизатор; К-3 – колонна-депентанизатор; Р-1,Р-2 – реакторы изомеризации; О-1,О-2,О-3 – осушители водорода; П-1 – печь; С-1 – сепаратор, КР-1 – компрессор ВСГ
Рисунок 1 – Традиционная схема процесса изомеризации пентана
Катализаторы применяемые для проведения процесса изомеризации
В настоящее время в мировой нефтепереработке используется три технологии изомеризации легких бензиновых фракций, отличающихся типом применяемых катализаторов - цеолитных, хлорированных алюмооксидных и сульфатированных оксидных .
Поэтому подачу нафты необходимо предварительно обработать в ходе промежуточной операции гидроочистки для удаления таких примесей перед риформингом. Большая часть заряда риформинга представляет собой девственную нафту из единицы атмосферной дистилляции, однако другие нафты с подходящими точками кипения могут быть приняты после гидроочистки для удаления ядов из катализатора и для насыщения нежелательных олефиновых материалов.
Процесс реформирования нафты является очень важным фактором прибыльности нефтеперерабатывающего завода. Описание процесса Полурегенераторный процесс неподвижного слоя. Типичный технологический лист трехэтажного риформинг-установки, также известный как полурегенеративный процесс с неподвижным слоем, показан на следующем рисунке.
Цеолитные катализаторы, благодаря относительной устойчивости к действию серы и воды получили достаточно широкое применение в нефтепереработке. Но наряду с этим цеолитные катализаторы обладают существенным недостатком - они способны работать в температурной области 250-300°С, в которой термодинамика реакций изомеризации парафиновых углеводородов неблагоприятна для образования высокоразветвленных изомеров. Поэтому октановое число изомеризата пентан-гексановой фракции может составлять не более 78-79 пунктов по исследовательскому методу. Кроме этого, недостаточно высокая концентрация в изомеризате высокооктановых изомеров делает неконкурентноспособными схемы с рециклом низкооктановых изомеров .
В этом процессе устройство должно быть выведено из эксплуатации, когда катализатор реактора нуждается в регенерации для восстановления его уровня активности. Циклический вариант процесса реформинга включает в себя дополнительный «качающийся или качающийся» реактор. В качающемся реакторе имеются соединения, которые позволяют подключать линию к любому из других реакторов, когда этот реактор регенерируется. Это означает, что устройство не нужно удалять из эксплуатации во время регенерации катализатора.
Это обеспечивает гибкость для селективной регенерации реактора, который испытывает наибольшее снижение своей активности. Предварительно обработанную нафту объединяют с рециркулирующим газом и предварительно нагревают путем обмена с выходящим из реактора потоком. Объединенная подача доводится до желаемой температуры входа в реактор 1 в первичной печи.
Хлорированные алюмооксидные катализаторы получили более широкое применение в нефтепереработке. Это обусловлено тем, что их рабочий температурный диапазон составляет 100-150°С и, соответственно, глубина изомеризации и октановое число изомеризата существенно увеличиваются. Октановое число изомеризата "за проход" составляет 82-84 пункта по исследовательскому методу, а схемы с рециклом низкооктановых изомеров позволяют получать изокомпонент с октановым числом от 86 до 92 пунктов . Но, наряду с этим, технология на базе высокохлорированных катализаторов имеет серьезные недостатки:
Отходящий поток из реактора 1 повторно нагревают до желаемой температуры в промежуточной печи и подают в реактор. Когда катализатор дезактивируется, падение температуры во всех реакторах уменьшается, поэтому реакции экзотермического гидрокрекинга становятся более важными. Исторически, нефтеперерабатывающие заводы контролировали падение температуры реакторов для отслеживания активности катализатора. Выходящий поток из конечного реактора охлаждают путем обмена с объединенным питанием реактора 1, а затем с помощью воздушного охладителя.
Катализаторы отличаются исключительно высокой чувствительностью к действию микропримесей серы, азота и воды. Содержание микропримесей в сырье должно быть менее 0,1 ppm, для чего требуются специальные адсорбционные блоки доочистки гидрогенизата. Проскоки микропримесей приводят к безвозвратной потере активности катализаторов.
Холодный сток отделяют и его жидкости направляют в стабилизирующую колонну. Пары в сепараторе разделены, и из системы удаляется обогащенный водородом продувочный поток. Неочищенный водородный поток используется в подогревательном котле-регенераторе и в других операциях гидроочистки нефтеперерабатывающего завода. Стабилизационная колонна удаляет нормальные бутан и более легкие материалы из жидкого сепаратора. Поток, богатый пропаном и бутанами, восстанавливается в головном аккумуляторе колонны. Газ в этом аккумуляторе представляет собой смесь компонентов, от водорода до бутанов.
Для компенсации потери хлора в катализаторе требуется постоянная подача в реакторный блок хлорорганического соединения и установка щелочного скруббера для удаления хлористого водорода из продуктов реакции. На установке появляются щелочные отходы, требующие утилизации.
В связи с изложенными выше недостатками хлорированных алюмооксидных катализаторов, исследования по разработке новых эффективных катализаторов изомеризации постоянно продолжались. Основным направлением исследований являлся поиск таких катализаторов, которые могли бы эффективно работать при низких температурах, и одновременно были бы устойчивыми к действию каталитических ядов.
Как правило, обе конденсаторные продукты отправляются на установку для добычи газа для дальнейшей переработки. Нижним продуктом колонны является стабилизированный риформинг. Этот поток является по существу материалом С5 и является оптимальным для использования в смешении нафты. Непрерывный процесс каталитического риформинга. На следующем рисунке показана схема непрерывного процесса каталитического риформинга. Следует отметить, что в этом устройстве катализатор циркулирует через реакторы и посылается на стадию регенерации циклическим образом.
В результате были разработаны катализаторы на основе сульфатированного оксида циркония. Технологии на базе таких катализаторов позволяют перерабатывать как пентан-гексановые фракции, так и фракции содержащие значительные количества бензола и углеводородов С 7 . Рабочий температурный диапазон составляет 130-170°С, при этом они обладают высокой устойчивостью к действию каталитических ядов.
Подобно реакторам с неподвижным слоем, большинство эндотермических реакций происходят в первых реакторах, однако из-за лучшей общей активности катализатора реакции гидрокрекинга снижаются во всех реакторах по сравнению с реакторами в процессе неподвижного слоя. Используются две конструкции непрерывного реактора.
Типичные условия эксплуатации и контроль. Девственная нафта из сырой дистилляции является основным источником риформинга нафты. Диапазон кипения питательной нафты контролируется в соответствии с желаемым реформированным продуктом. Предпочтительно минимизировать углеводороды, имеющие менее 6 атомов углерода в сырье, поскольку они должны гидроформироваться в газообразные легкие углеводороды и снижать способность обрабатывать лучшие сырьевые материалы для реформинга. Поэтому легкая нафта из атмосферной дистилляции обычно разделяется, и только тяжелая часть направляется в риформинг.
Таблица 1 - Сравнение различных типов катализаторов изомеризации
|
Тип катализатора |
Pt/цеолит |
Pt/Al 2 O 3 -Cl |
Pt/ZrO 2 -SO 4 |
|
Рабочая температура, °С Поэтому необходимо разрешить увеличение конечной точки, когда ректификация, образованная из сырой нефти, перегоняется. В целом, чем выше конечная точка реформированной нафты, тем выше конечная точка риформинга и тем выше осадки кокса на катализаторе. Некоторые нефтеперерабатывающие заводы могут дополнительно уменьшить конечную точку, чтобы продлить срок службы катализатора в реакторах. На нефтеперерабатывающих заводах часто существуют отдельные реформаторы для различных операций. Если температура повышается, октановый рейтинг реформинга улучшается, а объем реформинга уменьшается. По мере увеличения температуры выход легких жидких углеводородов и газов увеличивается, как и осадки кокса в катализаторе. Взаимосвязь между выходом продуктов и октановым числом риформинга показана на рис. Необязательно, температура на входе в реактор может быть построена вместо октана в процессе риформинга. | |||
|
Давление, МПа | |||
|
Удельная объемная скорость, ч -1 | |||
|
Требования к содержанию примесей в сырье: | |||
|
Вода, ppm | |||
|
Сера, ppm | |||
|
Азот, ppm | |||
|
Октановое число изомеризата (И. М.) | |||
|
- "за проход" | |||
|
С рециклом С 6 | |||
|
С рециклом С 6 и C 5 | |||
|
С деизопентанизацией сырья и рециклом С 6 |
В данной работе рассматриваются реакции изомеризации пентана на катализаторах типа Ptна сульфатированном оксиде циркония (Pt/Zr/SO 4).
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт металлургии и химической технологии им. С.Б. Леонова
Кафедра химической технологии
РЕФЕРАТ по дисциплине
Технология переработки нефти и газа
Изомеризация
Выполнил студент группы ОХПм-15 Е.М. Городнянская
Проверил О.В. Белозерова
Иркутск 2015
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Применение изомеризации
Изомеризация углеводородов
Виды изомеризации
Катализаторы изомеризации
Основные параметры процесса
изомеризация велер углеводород катализатор
Введение
Изомеризация - превращение одного изомера в другой. Изомеризация приводит к получению соединения с иным расположением атомов или групп, но при этом не происходит изменение состава и молекулярной массы соединения. В литературе изомеризацию часто называют перегруппировкой, в некоторых случаях, в соответствии с традицией, это именные реакции .
Исторически одним из первых принципиально важных примеров изомеризации было превращение неорганического вещества цианата аммония в органическое соединение мочевину, открытое в 1828 году немецким химиком Ф. Вёлером:
В наше время изомеризация широко используется в промышленности. Так, насыщенные углеводороды нормального строения при действии на них хлорида алюминия AlCl3 превращаются в углеводороды изостроения (например, бутан - в изобутан):
Эти превращения происходят при переработке нефтепродуктов и приводят, в частности, к получению бензинов с высоким октановым число .
Большая ценность процесса изомеризации заключается в том, что в качестве сырья используются низкооктановые компоненты - фракция н. к. - 62 °С и рафинаты каталитического риформинга. В этом сырье содержится в основном пентановая и гексановая фракции. Это сырье, а также фракции С 5 и С 6 , получаемые с ГФУ, и ЦГФУ, изомеризуются в среде водорода в присутствии катализатора. Получают углеводороды со сравнительно высоким октановым числом изостроения. При изомеризации пентановой фракции получают продукт с более высоким октановым числом. Изомеризация н-пентана представляет интерес не только для нефтеперерабатывающей, но и для нефтехимической промышленности, так как изопентан дегидрированием можно превратить в изопрен - сырье для каучука. Таким образом, изомеризация может служить как для производства высокооктановых бензинов, так и для получения ценных синтетических каучуков.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Применение изомеризации
Переработка нефтяных продуктов (пиролиз, крекинг) обычно сопровождается изомеризацией линейных углеводородов в соединения с разветвленной цепью, которые имеют более высокое октановое число. Из продукта изомеризации хлорированного бутена получают бензостойкий каучук хлоропрен:
Перегруппировку Бекмана применяют для промышленного синтеза капролактама, из которого получают поликапролактам (капрон):
Бензидиновую перегруппировку используют для получения соединений, применяемых в производстве азокрасителей.
Реакция Арбузова позволяет получать соединения со связью С-Р, на основе которых производят пестициды :
Изомеризация углеводородов
Изомеризация углеводородов возможна благодаря такому явлению как изомерия. Изомерия - это явление, которое заключается в существовании нескольких соединений с одинаковыми молекулярной массой, количественным и качественным составом, но различающимися физическими и химическими свойствами. Такие соединения называют изомерами. Например, существует 5 основных изомеров гексана, 3 конформационных изомера циклогексана, не считая метилциклопентана, 17 изомеров гексена. У октана насчитывается 18 изомеров, а у тетрадекана -- уже 1818.
Впервые термин « изомерия» введен в органическую химию Берцелиусом в 1830 году. Это явление впервые объяснил А.М. Бутлеров. Первая монография «Об изомерии органических соединений» В.В. Марковникова опубликована в 1865 году. Изомеризация циклоалканов изучалась В.В. Марковниковым, Н.М. Кижнером и Н.Д. Зелинским в конце XIX века. Впервые реакция изомеризации алкилароматических углеводородов описана Фриделем и Крафтсом (1882 г.), а каталитическая изомеризация бутиленов -- в начале XX века В.Н. Ипатьевым. Каталитическая изомеризация бутана описана Неницеску и Драганом (1933 г.), а также Б.Л. Молдавским.
Реакции изомеризации углеводородов в присутствии кислотных катализаторов протекают по карбоний-ионному механизму. Рассмотрим изомеризацию н-бутана. Для инициирования реакции достаточно присутствия в сырье следов олефинов. Протон катализатора образует с олефином карбоний-ион:
Карбоний-ион вступает во взаимодействие с молекулой н-бутана, в результате чего происходит образование нового карбоний-иона из н-бутана:
Третичный карбоний-ион может образовываться и через стадию промежуточного циклического углеводорода:
Циклический углеводород разрывается по связи между метиленовыми группами, и к освободившейся связи присоединяется - протон:
Образовавшийся тем или другим путем третичный карбоний-ион продолжает цепную реакцию с новыми молекулами н-бутана; при этом получается изобутан:
Виды изомеризации
В настоящее время разработано три типа промышленных процессов изомеризации:
Высокотемпературная изомеризация (360-440 °С) на алюмоплатиновых фторированных катализаторах;
Среднетемпературная изомеризация (250-300 °С) на цеолитных катализаторах;
Низкотемпературная изомеризация на оксиде алюминия, промотированный хлором (120-180 °С) и на сульфатированных оксидах металлов (180-210 ° С)
Катализаторы изомеризации
Катализаторы изомеризации можно разделить на пять основных групп:
1. катализаторы Фриделя - Крафтса;
2. сульфид вольфрама;
3. бифункциональные катализаторы;
4. синтетические цеолиты с благородными металлами (включая добавки редкоземельных металлов);
5. комплексные катализаторы (комбинирование бифункциональных и цеолитсодержащих катализаторов с катализаторами Фриделя - Крафтса).
Катализаторы Фриделя-Крафтса в большинстве случаев содержат безводный хлористый алюминий (иногда с треххлористой сурьмой) в виде комплекса с углеводородами, активированного хлористым водородом. Изомеризацию с использованием катализаторов Фриделя - Крафтса можно осуществлять при 20 ат и 40 - 120 °С и даже при 24-50 °С (катализаторы на основе хлористого брома). Недостатками катализаторов Фриделя-Крафтса являются чрезмерная их реакционная способность, которая приводит к плохой селективности, большая коррозионность и увеличение интенсивности побочных реакций, значительно возрастающих по мере использования сырья с большим молекулярным весом.
Сульфид вольфрама из сульфидных катализаторов оказался наиболее активным и избирательным при умеренных температурах реакции (около 400 °С). Для обеспечения стабильной работы катализатора в системе необходимо поддерживать давление не ниже 40 ат. Применение водорода, несмотря на то что он тормозит реакцию изомеризации на сульфиде вольфрама, необходимо, так как он препятствует закоксовыванию катализатора.
Бифункциональные катализаторы относятся к типу катализаторов риформинга - это платина или палладий на окиси алюминия. Однако иногда в качестве носителя берут алюмосиликат или смесь алюминия и окиси бора. Эти катализаторы обладают достаточной селективностью для изомеризации парафиновых углеводородов С 5 -С 6 , что отличает их от катализаторов Фриделя-Крафтса, но активность их очень низкая, поэтому приходится повышать температуру.
Синтетические цеолиты с благородными металлами - платиной или палладием, а также с добавками редкоземельных металлов основаны на применении кристаллических алюмосиликатов - цеолитов. Эти катализаторы очень активны при изомеризации н -пентана и н -гексана. Платина или палладий, нанесенные на цеолит типа Y, позволяют вести процесс изомеризации при 315-343 °С, т.е. примерно на 150 °С ниже, чем при использовании окиси алюминия в качестве носителя. Применение же платины позволяет поддерживать такую же активность катализатора при еще более низкой температуре (260 °С).
Комплексные катализаторы сочетают преимущества бифункциональных и цеолитсодержэщих катализаторов (которые часто называют катализаторами гидроизомеризации) с достоинствами катализаторов Фриделя - Крафтса, позволяющих проводить процесс при более низких температурах. Комплексные катализаторы можно использовать при 90-200 °С. С их помощью достигаются почти равновесные выходы изопентанов и изогексанов. Входящий в состав комплексных катализаторов хлористый алюминий гигроскопичен; рано или поздно он гидролизуется, а образовавшаяся гидроокись алюминия осаждается внутри пор катализатора, уменьшая их объем и затрудняя регенерацию. В связи с этим комплексные катализаторы не нашли применения в процессах изомеризации, осуществляемых на нефтеперерабатывающих заводах. Лучше для изомеризации использовать цеолитсодержащие бифункциональные катализаторы.
Основные параметры процесса
Влияние олефинов на изомеризацию
Присутствие следов олефинов необходимо для протекания изомеризации. К этому открытию пришли Пайнс и Уекке в результате обширных исследований в области изомеризации парафиновых углеводородов. В таблице1 приведены закономерности, наблюдавшиеся в случае изомеризации н-бутана при 100 0 С и продолжительности реакции 12 часов. Без добавки олефина никакой реакции не происходило .
Таблица 1
Влияние олефинов на изомеризацию н-бутана, катализируемую AlCl 3 - HCl
Влияние температуры на изомеризацию
С повышением температуры интенсивность изомеризации возрастает, но до определенного предела. Дальнейшее повышение температуры приводит к усилению реакций гидрокрекинга с образованием легких углеводородов. Гидрокрекинг сопровождается увеличением расхода водорода; в продуктах реакции содержатся преимущественно компоненты нормального строения. С повышением температуры изомеризации н-пентана от 350 до 375°С выход изопентана возрастает более чем в 1,5 раза. Однако дальнейшее повышение температуры-до 400°С приводит квозрастанию реакций гидрокрекинга и снижению выхода изопентана.
Влияние давления. Теоретически давление не должно оказывать влияния на выход продуктов изомеризации н-пентана, так как реакция протекает без изменения объема реакционной смеси. Однако по некоторым данным с уменьшением давления в интервале от 30 ат до атмосферного выход изопентана возрастает. Наиболее отчетливо это проявляется при пониженных температурах. По мере повышения температуры влияние давления на реакцию ослабевает. При атмосферном давлении изомеризация практически не идет - происходит интенсивный крекинг. Отмечается, что продолжительная работа катализатора при пониженном давлении (15 ат) заметно снижает его активность вследствие отложений кокса; при давлении же 30 ат через 110 ч работы активность катализатора остается на прежнем уровне.
Влияние серы, воды и ароматических углеводородов. Лишь вредких случаях прямогонные пентан-гексановые фракции направляют на изомеризацию без предварительного обессеривания. Из некоторых видов сырья серу можно удалять относительно дешевыми способами, например щелочной или адсорбционной очисткой на молекулярных ситах. Вода, как и сера, является каталитическим ядом, поэтому в технологических схемах и на промышленных установках предусматривают осушку сырья перед изомеризацией. Если в сырье содержатся ароматические углеводороды (в частности, бензол), их можно предварительно выделить одним из имеющихся методов. Однако это не обязательно, так как при изомеризации они гидрируются с образованием циклогексана.
Актуальность установок изомеризации легких бензиновых фракций
Процесс изомеризации является одним из самых рентабельных способов получения высокооктановых компонентов бензинов с улучшенными экологическими свойствами. Актуальность установок изомеризации также возросла с введением новых сверхжестких ограничений на экологические свойства автомобильных бензинов, включая ограничение по фракционному составу, содержанию ароматических соединений и бензола. Установки изомеризации позволяют получить топливо с характеристиками, отвечающими жестким стандартам ЕВРО-4 и ЕВРО-5. Интенсивное наращивание мощностей процесса изомеризации осуществляется за счет реконструкции существующих и строительства новых установок. Одновременно проводятся модернизация и интенсификация действующих установок изомеризации под процессы с рециркуляцией непревращенных нормальных парафинов. Сырьём изомеризации являются легкие бензиновые фракции с концом кипения от 62 °С до 85 °C. Повышение октанового числа достигается за счёт увеличения доли изопарафинов. Процесс осуществляется, как правило, в одном или двух реакторах при температуре, в зависимости от применяемой технологии, от 110 до 380 °C и давлении до 35 атм .
Технология процесса изомеризации
Технологическая схема установки изомеризации представлена на рис.1.
Установка изомеризации состоит из двух блоков -- ректификации и изомеризации. Блок ректификации предназначен для выделения из смеси сырья и изомеризата товарных продуктов -- изопентановой и изогексановой фракций, удаления из сырья углеводородов С 4 и ниже, подготовки к переработке сырья секции изомеризации -- пентановой фракции. В блоке изомеризации осуществляется превращение пентана в изопентан.
Поступающее в блок ректификации свежее сырье смешивается со стабильным изомеризатом. Смесь разделяется в изопентановой колонне 3 на верхний продукт -- смесь изопентана и бутана и нижний продукт -- смесь н-пентана и гексанов. В колонне 11 ректификат колонны 3 делится на бутаны и изопентан. В колонне 17 остаток колонны 3 разделяется на н-пентановую фракцию, направляемую в блок изомеризации, и смесь гексанов, подаваемую в колонну 23. В 23 проводится разделение смеси гексанов на изогексан и
н-гексан.
Конденсация и охлаждение верхних продуктов ректификационных колонн осуществляется в воздушных конденсаторах-холодильниках; теплота в нижнюю часть колонн подводится через кипятильники, обогреваемые паром.
Пентановая фракция, поступающая на блок изомеризации, забирается насосом 29 и подается на смешение с водородсодержащим газом. Смесь сырья и водородсодержащего газа нагревается в теплообменнике 30 и печи 31 до температуры реакции и поступает в реактор 32, где в присутствии алюмоплатинового катализатора происходит реакция изомеризации.
Газо-продуктовая смесь, выходящая из реактора, охлаждается в теплообменниках и холодильниках, после чего направляется на разделение в продуктовый сепаратор 35. Из 35 выходит циркулирующий водородсодержащий газ, который смешивается со свежим водородсодержащим газом, подвергается осушке цеолитами в адсорбере 46 и подается во всасывающую линию циркуляционного компрессора 47. Сжатый водородсодержащий газ смешивается с сырьем.
Нестабильный изомеризат из 35 нагревается до 85--90 °С в теплообменнике 36 и поступает в стабилизационную колонну 37. С верха 37 уходит жирный газ, с низа -- стабильный изомеризат, который направляется на блок ректификации.
Катализатор изомеризации периодически -- 1 раз в 5--6 мес. подвергается окислительной регенерации. Регенерация катализатора проводится так же, как на установках риформинга.
1, 6, 10, 14, 16, 20, 22--26, 28, 29, 40 -- насосы; 2 -- подогреватель; 3, 11, 17, 23, 37 -- колонны; 4, 12, IS, 24, 38 -- конденсаторы-холодильники; 5, 13, 19, 25, 39-- емкости; 7, 15, 21, 27, 41 -- кипятильники; 8, 9, 30, 36 -- теплообменники; 31 -- печь; 32 --реактор; 33, 34, 42--45 -- Холодильники; 35 -- сепаратор; 46 -- адсорбер; 47 -- компрессор; I -- сырьё; II -- свежий водородсодержащий газ; III -- бутаны; IV -- изопентан; V - изогексан; VI -- гексан; VII -- углеводородный газ.
Рис. 1 Технологическая схема процесса изомеризации
Размещено на http://www.allbest.ru/
Список использованных источников
1. Реакции и методы исследования органических соединений. М., 1954.
2. Олехнович Л.П. Многообразие строения и форм молекул органических соединений. Соросовский Образовательный Журнал. 1997, № 2.
3. Энциклопедический словарь юного химика/Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. 2-е изд., испр. М.: Педагогика, 1990. 320 с.
4. http://chem21.info/info/657497/.
5. http://nefthim.ru/node/protsess-izomerizatsii.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Цель изомеризационных процессов в нефтепереработке - улучшение антидетонационных свойств авиационных и автомобильных бензинов. Сырье для процесса изомеризации. Механизм изомеризации, катализаторы и основные параметры. Технологический расчет аппарата.
курсовая работа , добавлен 26.09.2013
Описание процесса изомеризации. Гидрирование олефиновых углеводородов. Разрыв колец у нафтеновых углеводородов и их изомеризация. Гидрокрекинг парафиновых углеводородов. Яды, которые вызывают отравление катализатора. Тепловые эффекты химический реакций.
дипломная работа , добавлен 25.04.2015
Разработка проекта функциональной схемы автоматизации узла изомеризации пентана в изопентан. Характеристика технологического процесса повышения октанового числа природного бензина и нафтенов: выбор параметров контроля, регулирования, блокировки и защиты.
курсовая работа , добавлен 05.04.2011
Проблемы переработки нефти. Организационная структура нефтепереработки в России. Региональное распределение нефтеперерабатывающих предприятий. Задачи в области создания катализаторов (крекинга, риформинга, гидропереработки, изомеризации, алкилирования).
учебное пособие , добавлен 14.12.2012
Научная деятельность исследуемого предприятия. Схема установки для измерения каталитической активности в реакции изомеризации н-гексана. Влияние природы металлической компоненты в катализаторе на активность в реакции гидроизомеризации н-гексана.
отчет по практике , добавлен 25.11.2014
Направления применения углеводородов, их потребительские качества. Внедрение технологии глубокой переработки углеводородов, их применение как холодильных агентов, рабочего тела датчиков элементарных частиц, для пропитки тары и упаковочных материалов.
доклад , добавлен 07.07.2015
Описание химического процесса и изучение современных конструкций технологических схем получения нейтрального сульфоната аммония. Производственный расчет печи и горения. Физические параметры перекачиваемой жидкости и построение схемы насосной установки.
дипломная работа , добавлен 20.12.2012
Описание процесса переработки нефти: атмосферная перегонка, вакуумная дистиляция, каталитический риформинг, изомеризация. Эффективный фонд времени и годовой производительности оборудования. Определение выхода продукта по технологическим установкам.
курсовая работа , добавлен 22.01.2015
Характеристика процесса замедленного коксования; его назначение. Химизм газофазного термолиза различных классов углеводородов. Термические превращения высокомолекулярных компонентов нефти в жидкой фазе. Устройство и принцип работы шатровых печей.
курсовая работа , добавлен 14.04.2014
Осажденные контактные массы, катализаторы на основе природных глин, цеолитов, ионообменных смол, цеолитные и природные катализаторы, их активация. Органические, плавленые и скелетные контактные массы. Катализаторы на носителях, получаемые пропиткой.
