Изомеризация

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Изомеризация — превращение химического соединения в изомер. Процесс изомеризации направлен на получение высокооктановых компонентов товарного бензина из низкооктановых фракций нефти путем 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 разветвление молекула, тем выше её детонационная стойкость, октановое число.

Описание процесса и принципиальная схема

Таблица октановых чисел некоторых алканов.

Алкан октановое число И.М.
нормальный пентан 61,8
изопентан 93
нормальный гексан 24,8
2,2-диметилбутан 91,8

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 [1]. В нефтеперерабатывающей промышленности реализовано две технологические схем 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 повысит 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 [2] - >500 нм³/м³; В настоящее время разработано три типа промышленных процессов изомеризации [3]:

― 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, [4] [3] [5] являются сульфатированные оксидные катализаторы. 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 [6].

  1. Изомеризация гептана
  2. С. А. Ахметов Лекции по технологии глубокой переработки нефти в моторные топлива: Учебное пособие. — СПб.: Недра, 2007. — 312 с., смотреть страницу 230
  3. 1 2 Ясакова Е.А., Ситдикова А.В. Тенденции развития процесса изомеризации в России и за рубежом. Нефтегазовое дело, 2010. 19с.
  4. Сравнение катализаторов изомеризации
  5. №100 заседания Правления Ассоциации нефтепереработчиков и нефтехимиков
  6. Компьютерное прогнозирование работы промышленных катализаторов. Изд-во Томского политехнического ун-та. 2010. См. стр. 101-110