Меню Рубрики

Установка изомеризации что это такое

Установка каталитической изомеризации

Назначение процесса

Повышений октанового числа (ОЧ) фракций С5 – С6 за счет превращения парафинов (нормального строения) в их изомеры с более высоким ОЧ.

Установка изомеризации предназначена для производства высокооктанового компонента автомобильного бензина методом изомеризации гидроочищенных фракций с блока гидроочистки, не вовлекаемых в процесс каталитического риформинга и снижающих октановое число бензинов.

В России установок каталитической изомеризации крайне мало.

Рис. 1 – Общий вид установки каталитической изомеризации

Сырье

На НПЗ при получении высокооктанового компонента для установки изомеризации используют легкие прямогонные фракции.

Блок гидроочистки

В нем за счет удаления влаги, серистых, азотистых, металлоорганических соединений повышается качество фракций.

Бензиновая фракция НК с температурой 70 С поступает в емкость прямого питания. После чего с помощью насоса передается на смешение с водородсодержащим газом.

Межтрубное пространство теплообменников. Осуществляет подогрев газо-сырьевой смеси с помощью встречного потока газо – продуктовой смеси до температуры 180 С.

Здесь происходит окончательный нагрев смеси.

Реактор

В реакторе при давлении 35 кгс/см 2 и температурой 280-360 С на поверхности катализатора проходит процесс гидроочистки. Происходит реакция гидрогенизации, в ходе которой соединяются сера, азот и кислород. В результате получается:

Трубное пространство кипятильника. Сюда газо-продуктовая смесь поступает из реактора и обеспечивает теплом колонну для отпарки углеводородных газов, влаги и сероводорода.

Рис. 4 – реакция гидрогенизации

Теплообменники и воздушные холодильники, водяные холодильники. В этих отсеках смесь охлаждается до температуры 40 С.

Сепаратор

После охлаждения газо – продуктовая смесь разделяется в сепараторе. Водород содержащий газ уходит на блок циркулирующего ВСГ, либо в заводскую газовую сеть низкого давления.

Рис. 5 – Продуктовая смесь разделяется в сепараторе

Нестабильный гидрогенизат из сепаратора направляется в теплообменник, где с помощью тепла от гидроочищенной фракции, приобретает температуру 100 0 С. После чего перемещается в отпарную колонну.

Распределение в колонне осуществляется в три точки: на 15, 17 и 19 тарелку. Здесь происходит отпарка воды, сероводорода и углеводородных газов.

Далее в воздушном холодильнике происходит охлаждение и конденсация. С температурой 40 С продукт собирается в рефлюксной емкости. Жидкие углеводороды подаются в колонну в качестве орошения. Газ же перемещается в топливную сеть завода.

Блок изомеризации

Гидроочищенная фракция МК-70 С выводится с низа колонны, отдавая часть тепла гидрогенизату в теплообменнике. На блок изомеризации фракция попадает с помощью насоса для получения высокооктанового компонента автобензина с помощью изомеризации.

Стабильный гидрогенизат соединяется с ВСГ.

Газосырьевая смесь, проходя через теплообменники нагревается до температуры 100-120 С и далее поступает в печь, где приобретает температуру реакции 130-170 С. При этом давление не должно быть ниже 27 кгс/см 2 , затем перемещается в три последовательно работающих реактора.

Рис. 8 – Три последовательно работающих реактора

В реакторе на катализаторе происходит изомеризация. Этот процесс происходит в слое платинового катализатора на циркониевом носителе.

Далее смесь направляется в трубное пространство ребойлера колонны, после чего происходит отдача тепла газосырьевой смеси в теплообменниках. Проходя через параллельно работающие аппараты воздушного охлаждения и водяного холодильника, температура опускается до 40 С.

Из холодильника происходит перемещение потока в сепаратор высокого давления, где тот разделяется на водородосодержащий газ и нестабильный изомеризат.

Водородосодержащий газ с верха сепаратора перемещается на блок осушки циркулирующего ВСГ. Нестабильный изомеризат в теплообменниках нагревается, с помощью стабильного изомеризатора, до температуры 110 С.

Через ребойлер , обогреваемый газо-продуктовой смесью выходящей из реактора, происходит подвод тепла в колонну.

Верхний продукт, пройдя через охладители, поступает в рефлексную емкость. А углеводородный газ направляется в заводскую топливную сеть.

Жидкая головка стабилизации возвращается в колонну на орошение.

С низа колоны стабильный изомеризат имея температуру 145 С и давление до 12,4 кгс/см 2 поступают в теплообменники, где нагревает нестабильный изомеризат.

Захоложенный в холодильниках изомеризат, через фильтры выводится с установки.

Блок осушки ВСГ

Водородсодержащий газ с сепараторов блока гидроочистки и изомеризации переходит на осушку в абсорбер осушителя, где происходит осушка при t 40-45 С и давлении 26 кгс/см 2 на цеолитах NaX.

ВСГ проходит осушитель снизу вверх, для качественного удаления влаги.

источник

Изомеризация бензиновых фракций

Процесс соединения линейных углеводородов в соединения с разветвленной цепью, которые имеют более высокое октановое число

Читайте также:  Установка поилки для бройлеров

ИА Neftegaz.RU. Изомеризация бензиновых фракций — это процесс соединения линейных углеводородов в соединения с разветвленной цепью, которые имеют более высокое октановое число.

Говоря простым языком химиков-технологов, процесс изомеризации бензина предполагает предполагает превращение низкооктановых фракций нефти с использованием катализаторов в высокооктановый коммерческий бензин.

Обычно сопровождает процессы переработки нефтяных продуктов (пиролиз, крекинг).

Изомеризация приводит к получению соединения с иным расположением атомов или групп, но при этом не происходит изменение состава и молекулярной массы соединения.

Изомеризация бензиновых фракций позволяет уменьшить содержания ароматических углеводородов при сохранении высокого октанового числа.

Установка изомеризации позволяет извлекать из состава бензинов низкооктановые легкие фракции, производя изомеризат, который, в свою очередь, позволяет увеличить выход автомобильных бензинов из перерабатываемой нефти с повышенным октановым числом, с одновременным уменьшением содержания ароматических углеводородов, бензола и олефинов.

Технологический процесс изомеризации предполагает использование катализатора с определенными каталитическими, физико-химическими и устойчивыми к действию каталитических ядов характеристиками.

Родоначальник нынешних установок изомеризации бензиновых фракций — компания UOP, ныне дочка Honeywell, разработала их еще в 1960 х гг.

Особо не вдаваясь в технологию производства, отметим, что уникальность технологии — в сочетании процессов изомеризации и селективной жидкофазной адсорбции на молекулярных ситах, что позволяет за счет увеличения конверсии н-парафинов повысить антидетонационные характеристики легкого прямогонного бензина.

Преимущества изомеризация бензиновых фракций:

  • относительная дешевизна по сравнению с другими технологиями;
  • смешивание изомеризата с другими компонентами товарных бензинов;
  • возможность понижать содержание в них вредных веществ до уровня соответствия требованиям техрегламента к классу Евро-3 и Евро-4;
  • углубление техпроцесса переработки нефтяных продуктов на НПЗ путем использования легкой прямогонной фракции, которая ранее реализовывалась как сырье для НХЗ, в товарную, более доростоящую продукцию — бензин.

В однопроходной схеме процесса изомеризации, легкая прямогонная фракция смешивается с водородсодержащим газом.

Смесь нагревается и поступает в 1 й реактор, где происходит насыщение бензола и частичная изомеризация.

Поток, выходящий из 1 го реактора, охлаждается и поступает во 2 й реактор для завершения реакции изомеризации до уровня близкого к химическому равновесию.

Газопродуктовая смесь, выходящая из 2 го реактора, охлаждается и направляется в сепаратор, где отделяется водородсодержащий газ.

Данный газ смешивается со свежим водородом и через осушители рециркулируется для смешения с сырьем.

Нестабильный изомеризат из сепаратора нагревается и подается в колонну-стабилизатор.

Верхние пары колонны-стабилизатора охлаждаются и поступают в рефлюксную емкость.

Жидкие углеводороды рефлюксной емкости возвращаются в колонну в качестве рефлюкса, а несконденсированные легкие углеводороды выводятся из системы в качестве нефтяного углеводородного газа.

С куба колонны-стабилизатора выводится стабильный изомеризат, который после охлаждения направляется на компаундирование бензинов.

Сочетание процессов Репех (изомеризации) и Molex (селективной жидкофазной адсорбции на молекулярных ситах) фирмы UOP позволяет за счет увеличения конверсии н-парафинов повысить антидетонационные характеристики легкого прямогонного бензина.

Процесс ТИП также представляет собой комбинированную технологию, сочетающую процессы изомеризации, выделения и рециркуляции н-парафинов.

Добиться этого можно путем смешивания риформата (процесс компаундирования бензинов) с высокооктановым компонентом, практически лишенным ароматики.

Процесс изомеризации в данной технологической цепочке является одним из самых легко встраиваемых звеньев для получения высокооктановых компонентов бензинов.

Сырьем для него главным образом служат легкие фракции прямогонных, газовых бензинов, а также бензинов риформинга и гидрокрекинга, имеющие низкое октановое число — от 69 до 85 пунктов.

В процессе изомеризации нафты получают так называемый изомеризат, октановое число которого в результате увеличивается и находится в интервале 85-90 пунктов, причем выход продукта из сырья очень высокий и составляет 98%.

Установка изомеризации бензиновых фракций должна быть встроена в общую технологическую схему переработки нефтяных продуктов.

источник

Изомеризация C5-C6 фракций

Изомеризация пентана. Процесс и катализаторы пентан-гексановых фракций

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 (процессы изомеризации пентана).

Процесс изомеризации направлен на получение высокооктановых компонентов товарного бензина из низкооктановых фракций нефти путем структурного изменения углеродного скелета.

Читайте также:  Установка ворда с флешки

Историческая справка

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 возможны благодаря изомерии, т. е. явлению, заключающемуся 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.

Известны два основных вида изомерии: структурная и пространственная (стереоизомерия).

Применительно к углеводородам выделяются следующие виды изомеризации. Простейшим примером изомеризации углеродного скелета может служить превращение н-бутана в изобутан или м-ксилола в п-ксилол.

Частным случаем изомеризации углеродного скелета является кольчато-цепная изомеризация, например пропилена в циклопропан или метилциклопентана в циклогексан. Изомеризация бутена-1 в цис-бутен-2 может служить примером изомеризации положения двойной связи между атомами углерода. Превращение цис-бутена-2 в транс-бутен-2 иллюстрирует пример геометрической (пространственной или конфигурационной) изомеризации. К этому типу изомеризации можно отнести превращение цис-1,2-диметилциклопентана в транс-1,2-диметилциклопентан. Одним из случаев пространственной изомерии является наличие стереоизомеров, называемых также оптическими, т. е. по-разному вращающих плоскость поляризованного света, например 3-метилгексан. Даже н-алканы, строение молекул которых не является линейным, а «зигзагообразным», могут существовать также в виде поворотных (конформационных) изомеров. Конформационная изомеризация происходит в результате вращения в молекуле атомов (групп атомов) вокруг простых (ординарных С—С-связей). Так, например, н-бутан имеет 4 конформационных изомера, из которых энергетически наиболее устойчивой является трансоидная форма.

Реакции изомеризации широко используются для получения дефицитных изомеров как низших, так и высших парафинов (изоалканов).

Разветвленные парафины С5–С6 имеют высокие октановые числа и являются хорошими компонентами автомобильных бензинов.

Изопентан и изобутан являются ценным сырьем для получения синтетических каучуков. Изобутан используется также для получения алкилбензина, высокооктановых эфиров, наиболее распространенным из которых является метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ).

Изомеризация высших алканов (пентана) способствует снижению температуры застывания дизельного топлива, моторных масел.

Для процесса изомеризации пентана характерны следующие типы реакций:

  • изомеризация парафинов;
  • размыкание колец нафтеновых соединений;
  • изомеризация нафтенов;
  • насыщение бензола;
  • гидрокрекинг;
  • трансалкилирование нафтенов.

Реакции изомеризации парафиновых углеводородов являются равновесными и проходят без изменения объема, поэтому термодинамическое равновесие зависит только от температуры:
низкая температура благоприятствует образованию более разветвленных изопарафиновых углеводородов, однако, с повышением температуры скорость изомеризации возрастает.
Кроме реакций изомеризации парафинов, протекают несколько других важных реакций.

В процессе изомеризации бензинов реакция размыкания колец ускоряется при повышении температуры. Для типичных условий в реакторе установки изомеризации, глубина превращения при размыкании нафтеновых колец с образованием парафиновых углеводородов составляет около 20÷40%.

Нафтеновые углеводороды – метилциклопентан и циклогексан находятся в равновесии.

При увеличении температуры равновесие смещается в сторону образования метилциклопентана.

Реакция гидрирования бензола протекает очень быстро и при очень низких температурах, с выделением тепла. Количество выделяющегося при протекании этой реакции тепла ограничивает содержание бензола в сырье, поступающем на установку. В сырье, подаваемом в реакторный блок изомеризации, должно содержаться не более 1% вес.бензола.

Реакция гидрокрекинга является побочной реакцией. Степень превращения при гидрокрекинге зависит от качества сырья и жесткости эксплуатационного технологического режима. Молекулы с большим количеством атомов углерода, такие как С7, легче подвергаются гидрокрекингу по сравнению с молекулами с меньшим количеством атомов углерода. Парафины С5÷С6 также в некоторой степени подвергаются гидрокрекингу. В результате реакций гидрокрекинга образуются метан, этан, пропан и бутан.

На протекание процесса изомеризации бензинов влияют следующие параметры:

  • температура;
  • давление;
  • объемная скорость подачи сырья;
  • мольное соотношение водород/сырье и кратность циркуляции ВСГ;
  • активность катализатора;
  • состав сырья и содержание в сырье примесей.

АКТУАЛЬНОСТЬ УСТАНОВОК ИЗОМЕРИЗАЦИИ ЛЕГКИХ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ

Читайте также:  Установка geberit aquaclean 8000

Процесс изомеризации пентана 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.

Установка изомеризации представляет собой технологическую систему, состоящую из взаимосвязанных технологическими потоками блоков:

  • блок подготовки сырья(как правило, включает гидроочистку сырья, стабилизацию гидрогенизата в отпарной колонне, а также может включать адсорбционную очистку сырья на молекулярных ситах);
  • блок четкой ректификации сырья изомеризации и/или полученного изомеризата;
  • блок изомеризации(как правило, включает непосредственно реакторный блок и узел осушки циркулирующего газа);
  • блок стабилизации полученного изомеризата.

Процесс гидроочистки – каталитический процесс, протекающий в среде водородсодержащего газа с использованием специально подобранного катализатора. Целью процесса предварительной гидроочистки сырья для установки изомеризации пентана является удаление из него веществ, дезактивирующих катализатор. К этим веществам относятся: соединения серы, кислорода и азота; металлорганические соединения, содержащие мышьяк, медь и др., а также непредельные соединения.

Иногда установки риформинга и установки изомеризации объединяют в единый комплекс по производству высокооктановых бензинов. Технологическая схема конкретной установки изомеризации будет зависеть непосредственно от типа катализатора изомеризации, планируемого к загрузке в реакторный блок.

Цеолитные катализаторы проявляют активность при более высоких температурах по сравнению с катализаторами других типов, и как следствие – низкие октановые числа изомеризата (76-78 по исследовательскому методу). Однако они обладают высокой устойчивостью к отравляющим примесям в сырье и способностью к полной регенерации в реакторе установки. В технологической схеме данного процесса предусматриваются огневые подогреватели для нагрева газо-сырьевой смеси до температуры реакции. Требуется достаточно высокое отношение водорода к углеводородному сырью (наряду с изомеризацией водород тратиться на деароматизацию сырья), поэтому необходим компрессор для подачи циркулирующего ВСГ и сепаратор для отделения ВСГ (рис.1).

Рисунок 1. Схема процесса изомеризации пентана на цеолитных катализаторах

Катализаторы на основе хлорированной окиси алюминия

Катализаторы на основе хлорированной окиси алюминия наиболее активны и обеспечивают высокий выход и октановое число изомеризата. Следует отметить, что в ходе изомеризации такие катализаторы теряют хлор, в результате активность снижается. Поэтому, предусматривается введение в сырье хлорсодержащих соединений (обычно CCl4) для поддержания высокой активности катализатора, после чего необходима щелочная промывка от органического хлора в специальных скубберах. Существенным недостатком является то, что данный тип катализатора очень чувствителен к каталитическим ядам (кислородсодержащие соединения, вода, азот, сера, металлы) и требует очень тщательной подготовки сырья (рис.2). Хлорированные катализаторы не регенерируются, а срок их службы составляет 3-5 лет.

Рисунок 2. Схема процесса изомеризации на хлорированных катализаторах с рециклом пентанов и гексанов

Катализаторы на основе сульфатированных оксидов металлов

Катализаторы, содержащие сульфатированные оксиды металлов (оксидные катализаторы), в последние годы получили повышенный интерес, так как они сочетают в себе высокую активность и устойчивы к действию каталитических ядов, способны к регенерации. Так же как и для цеолитных катализаторов, существует необходимость в компрессоре для подачи циркулирующего ВСГ (рис.3), однако отсутствует потребность в подаче хлора, адсорбционной осушке сырья и защелачивании УВ газов. Оксидные катализаторы характеризуются способностью к регенерации и длительным сроком службы.

Рисунок 3. Схема процесса изомеризации пентана на оксидных катализаторах с рециклом пентанов и гексанов

Информация в данном разделе «Изомеризация пентана» приведена исключительно в справочных целях. Информацию о продукции и услугах ООО «НПП Нефтехим» Вы найдете в разделах « Разработки » и « Услуги ».

источник