Изомеризация — превращение химического соединения в изомер, перегруппировка атомов в молекуле вещества без изменения её качественного и количественного состава[1]. Процесс изомеризации используется в органической химии, в том числе в производстве топлив и в пищевом производстве.
Описание
Технологии изомеризации:
- каталитическая[2];
- термическая[3].
Изомеризация в нефтепереработке
Процесс изомеризации направлен на получение высокооктановых компонентов товарного бензина из низко октановых фракций нефти путём структурного изменения углеродного скелета. Источником детонации в двигателях внутреннего сгорания является образование свободных радикалов по цепному механизму. Нормальные неразветвленные алканы при горении образуют наиболее активные первичные радикалы, чем вторичные или третичные радикалы при горении разветвленных алканов с изостроением. Поэтому чем разветвленнее молекула, тем выше её детонационная стойкость, октановое число.
Описание процесса и принципиальная схема (недоступная ссылка)
Таблица октановых чисел некоторых алканов.
На сегодняшний день изомеризация возможна только легких алканов бутана, пентана и гексана. Это фракция нефти с пределами выкипания 28-70°С называется легкая нафта, петролейный эфир, газовый бензин. Проводятся серьёзные исследования возможности изомеризации более тяжелых алканов[4].
В нефтеперерабатывающей промышленности реализовано две технологические схемы изомеризации алканов: 1. Однопроходная 2. С рециклом.
Однопроходная изомеризация позволяет повысить октановое число И.М. фракции с 70 до 83 пунктов.
Смесь углеводородов до и после однопроходной изомеризации.
| КОМПОНЕНТЫ (% ОБ.) И ИОЧ СМЕСИ
|
СЫРЬЁ
|
ПРОДУКТ
|
| изопентан
|
10,3
|
26,9
|
| нормальный пентан
|
24,8
|
8,4
|
| изогексан
|
23,2
|
47,8
|
| нормальный гексан
|
25,6
|
5,7
|
| циклические у/в
|
5,6
|
11,2
|
| бензол
|
10,5
|
0
|
| Октановое число И.М.
|
69
|
83
|
Изомеризация с рециклом позволяет повысить октановое число фракции с 70 до 92 пунктов, за счет выделения из смеси низкооктановых компонентов и возвращение их на рециркуляцию.
Возможные схемы организации процесса: 1. Схема с рециклом малоразветвленных гексанов. 2. Схема с деизопентанизацией сырья и рециклом малоразветвленных гексанов. 3. Схема с рециклом н-пентана и малоразветвленных гексанов.
Условия процесса:
Давление — 2−3 МПа;
Температура в реакторе — 380−410°С;
Кратность циркуляции ВСГ[5] — >500 нм³/м³;
В настоящее время разработано три типа промышленных процессов изомеризации[6]:
- высокотемпературная изомеризация (360—440 °С) на алюмоплатиновых фторированных катализаторах;
- среднетемпературная изомеризация (250—300 °С) на цеолитных катализаторах;
- низкотемпературная изомеризация на оксиде алюминия, промотированном хлором (120—180 °С) и на сульфатированных оксидах металлов (120—180 °С).
Наиболее перспективными, по мнению многих авторов, являются сульфатированные оксидные катализаторы[6][7][8]. Изготовители катализаторов изомеризации — компании UOP, Axens, Shell, Akzo NobeI, Sud-Chemie, Нефтехим. Основными разработчиками на Российском рынке хлорированных катализаторов являются фирмы UOP (США) c технологией Penex, Axens (Франция); цеолитных катализаторов — немецкая фирма Sud-Chemie, оксидных сульфатированных катализаторов — UOP (США) с технологией Par-Isom и российская фирма НПП Нефтехим с технологией Изомалк-2[9].
Примечания
Литература
Ссылки
