Изомеризация

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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[править | править код]

Технологии изомеризации:

  • каталитическая[2];
  • термическая[3].

Изомеризация в нефтепереработке[править | править код]

Процесс изомеризации направлен на получение высокооктановых компонентов товарного бензина из низкооктановых 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.

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[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[править | править код]

  1. Реакция изомеризации или перегруппировки. Органическая химия: веб-учебник, 1998—2019. Дата обращения: 20 сентября 2019. Архивировано 26 сентября 2019 года.
  2. Каталитическая изомеризация. Справочник химика 21. Дата обращения: 20 сентября 2019. Архивировано 20 сентября 2019 года.
  3. Изомеризация термическая. Справочник химика 21. Дата обращения: 20 сентября 2019. Архивировано 20 сентября 2019 года.
  4. Изомеризация гептана (недоступная ссылка)
  5. Ахметов, 2007, с. 230.
  6. 1 2 Ясакова Е. А., Ситдикова А. В. развития процесса изомеризации в России и за рубежом (недоступная ссылка). — Нефтегазовое дело, 2010. — 19с.
  7. Сравнение катализаторов изомеризации Архивная копия от 3 февраля 2014 на Wayback Machine
  8. № 100 заседания Правления Ассоциации нефтепереработчиков и нефтехимиков Архивная копия от 13 мая 2013 на Wayback Machine
  9. Компьютерное прогнозирование работы промышленных катализаторов Архивная копия от 15 февраля 2017 на Wayback Machine. — Изд-во Томского политехнического ун-та, 2010. — С. 101−110

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]