Меню Рубрики

Установка изомеризации легких фракций бензинов

Изомеризация бензиновых фракций

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

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.

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.

Читайте также:  Установка петель на мебельные дверки

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

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

Изомеризация легких бензиновых фракций — перспективный способ повышения качества автомобильных бензинов Текст научной статьи по специальности « Прочие сельскохозяйственные науки»

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Мозговой И. В., Давидан Г. М., Нелин А. Г., Олейник Л. Н., Скутин Е. Д.

Представлен анализ мирового производства высокооктановых неароматизованных компонентов автомобильных бензинов. Показано, что российская нефтепереработка существенно отстает от ведущих нефтеперерабатывающих стран по этому показателю, и выявлены причины такого отставания. Отмечены положительные тенденции развития российской нефтепереработки в производстве высокооктановых неароматизованных компонентов автомобильных бензинов, в частности бензина-изомеризата

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Мозговой И. В., Давидан Г. М., Нелин А. Г., Олейник Л. Н., Скутин Е. Д.

Текст научной работы на тему «Изомеризация легких бензиновых фракций — перспективный способ повышения качества автомобильных бензинов»

Г. М. ДАВИДЛН А. Г. НЕЛИН Л. Н. ОЛЕЙНИК Е. Д. СКУТИН

Омский государственный технический университет

ЛЕГКИХ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ — ПЕРСПЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ БЕНЗИНОВ

Представлен анализ мирового производства высокооктановых неароматизованных компонентов автомобильных бензинов. Показано, что российская нефтепереработка существенно отстает от ведущих нефтеперерабатывающих стран по этому показателю, и выявлены причины такого отставания. Отмечены положительные тенденции развития российской нефтепереработки в производстве высокооктановых неароматизованных компонентов автомобильных бензинов, в частности бензина-изомеризата.

Имеющиеся прогнозы развития автомобильного транспорта показывают, что доминирующая роль нефтяных топлив сохранится в ближайшие 10-15 лет, несмотря на нарастающее применение альтернативных энергоносителей. Доля бензина в мировом балансе топлива, используемом на автотранспорте, к 2020 году составит не менее 50 % [ 1 ].

Ассортимент и качество применяемых моторных топлив определяется в основном структурой автомобильного парка. Совершенствование автомобильных двигателей постоянно диктует новые требования к качеству топлив. Прогресс в области производства автомобильных бензинов в последние 15 лет заключается в повышении их антидетонационной стойкости при ужесточении требований к экологическим показателям.

Все законодательные инициативы в конечном итоге направлены на снижение токсичности транспортных средств и поэтому особенно жестко регламентируют экологические показатели качества топлив [2], представленные в табл. 1 .

В 2005 г. в Европе были введены нормы Евро-4 и рассматриваются нормы Евро-5, переход на которые планируется с 2008 г. Динамика изменения экологических норм, регулирующих выбросы автотранспортными средствами в Европе и России, представлена в табл. 2. Из нее, в частности, видно, что сроки введения новых экологических требований к автомобильному парку в России отстают от европейских на четыре-шесть лет.

Нынешний парк российских легковых автомобилей включает 24 млн. ед., и их количество увеличива-

Современные требования к автомобильным бензинам

Показатели Россия ЕЭС (ЕЫ -228)

ГОСТ 2084-77 ГОСТ Р 51105-97 Евро-2 Евро-3 (с 2000 г.) Евро-4 (с 2005 г).

Максимальное содержание. %. бен зола 5,0 5,0 1,0 1,0

серы 0,1 0,05 0,05 150 ррш 30 ррт

ароматических углеводородов 55 55 42 30

Фракционный состав, ‘С до 100 С перегоняется, %. не менее 40 — 46 46

до ¡50 С перегоняется, %, не менее — — 75 75

до 160 С перегоняется, %. не менее 85 — —

Давление насыщенных паров, кПа, не более — 35 (100 «) 60 60

Наличие моющих присадок — обязательно

‘ Норма комплекса методов квалификационной оценки.

В зависимости от класса испаряемости.

Сроки применения экологически* Правил НЭК ООН

Норма Автомобили Автомобильный бензин

Западпая Европа Россия Западная Европа Россия

Евро-2 1996 2002 (легковые) 2000 (грузовые) 1994-1995 (EN 228:1993) 1997 (ГОСТ Р 51105)

Читайте также:  Установка видеоглазка sititek simple ii

Евро-3 2000 2004-2005 (проект) 2000 (EN 228:1999) 2002 (ГОСТ Р 51866)

Евро-4 2005 не определен 2005 (EN 228:2004) 2005 (TV 38.401-58-350-2005)

Компонентный состав суммарного бензинового фонда, % об.

Компоненты США Западная Европа Россия

Бензин каталитического крекинга 35.5 — 36.1 27,1 9,6 — 20,0

Бензин-риформат 34.0 — 34,6 46.9 • 48,2 52,8 — 54.1

Бензин-алкилат 11,2 — 13,3 5,0 — 5,9 0,3

Бензин-изомеризат 4,4 5,0 1.5

Кислородсодержащие соединения 2,1 — 3,6 1,8 — 2,0 0,2

Прочие 1,0 0.4 9,2 — 6.1 29,9 — 18.2

ется на 0,9— 1 млн. ед. в год. Несмотря на высокие темпы роста автопарка, 50 % автомобилей имеют возраст свыше 10 лет, 31 % — от пяти до 10 лет и только 19 % — менее пяти лет.

В последние годы в автомобильном парке страны заметно растет доля машин, удовлетворяющих требования Евро-З/Евро-4. Однако их эксплуатация требует применения топливных моющих присадок, поскольку эффективность работы современных двигателей очень чувствительна к образованию отложений в системе топливоподачи или камере сгорания. В связи с этим возникает необходимость организации промышленного производства бензинов, отвечающих требованиям Евро-4. ОАО «ВНИИНП» разработало ТУ 38.401 -58-350-2005 на бензины для автомобилей класса Евро-4. Но потребность в таких бензинах, учитывая и имеющиеся автомобили с нормами выбросов Евро-3, составляет сегодня менее 1 % от общего производства (не более 300 тыс. т в год), чте вполне обеспечивается имеющимися мощностями российских нефтеперерабатывающих заводов.

Анализ структуры автомобильного парка страны и технических возможностей отечественной нефтепереработки показывает, что сегодня в России целесообразно производить и реализовывать следующий ассортимент автомобильных бензинов:

— «Супер Евро-98/4» и «Премиум Евро-95/4» по ТУ 38.401-58-350-2005;

— «Премиум-95», «Регуляр-92»и «Нормаль-80» по ГОСТу Р51105-97.

Производить автомобильные бензины по ГОСТу Р51866-2002 в настоящее время нецелесообразно — они не востребованы ни внутренним, ни внешним рынком.

Индекс российского производства нефтепродуктов в 2006 г. составил 106,3 % по сравнению с соответствующим периодом предыдущего года. Такая положительная динамика объясняется ростом спроса на нефтепродукты и повышением привлекательности внутренней нефтепереработки, как отмечают в Минэкономразвития. Доля переработки нефти по отношению к объему ее добычи увеличилась до 45,6 % (в январе —ноябре 2005 г. 44,1 %)■ В данный период

произведено автомобильного бензина 31,2 млн. т (106,8 % к соответствующему периоду 2005 года). Однако если по уровню добычи углеводородов Россия выходит на первое место в мире, то по объемам переработки нефти страна (данные агентства «Инфо-ТЭК-КОНСАЛТ») занимает только третье место после США и Японии. Выход автобензинов на отечественных НПЗ в среднем составляет 15,7 % на нефть, дизельного топлива 28,4 %. В странах Евросоюза эти показатели составляют более 20 и 35 % соответственно. Таким образом, по мощности российские заводы относятся к числу крупнейших в мире, а по эффективности и качеству переработки нефти — к наиболее отсталым. И в этом, но мнению экспертов, кроется серьезная угроза экономической безопасности, поскольку Россия остается «сырьевым придатком», экспортируя преимущественно сырую нефть, хотя динамика цен на продукты высоких стадий обработки более устойчива.

Базовыми процессами для производства бензинов в настоящее время являются каталитический крекинг и каталитический риформинг [2, 3]. Формирование структуры мирового бензинового фонда ведущих нефтеперерабатывающих стран характеризуют данные табл. 3.

Доминирование процессов каткрекинга и рифор-минга обусловливает повышенное содержание в товарных бензинах ароматических углеводородов, вредных для организма человека и окружающей среды. Поэтому в условиях ужесточения требований к экологической чистоте бензинов (табл. 1) возрастает значение процессов алкилирования и изомеризации п-парафинов для производства неароматизо-ванных высокооктановых компонентов топлива. Эти бензины выгодно отличаются от бензинов каткрекинга и риформинга отсутствием ароматических и непредельных углеводородов. Так, например, бен-зин-алкилат имеет октановое число 94 — 97 по исследовательскому методу и низкое давление насыщенных паров по Рейду (27,6 кПа) [4].

Изомеризация парафиновых углеводородов С,— С0 (фракция н. к. — 70 «С) является одним из наиболее рентабельных способов получения высокооктановых

Свойства типичных видов сырья процесса изомеризации

прямогонные газовые риформинга гидрокрекинга рафинат риформинга

Пределы кипения, «С С, — 71 Cs — 77 С, — 82 С, — 80 С, — 77

Содержание, % л-парафины 45 — 50 35 — 45 25 — 30 5-15 30 — 40

нафтены 7-10 7-10 2-3 И — 13 15 — 35

бензол 2 1 8 отсутств. отсутств.

Октановое число (ИМ) 69 — 71 70 — 75 75 — 80 80 — 85 65 — 70

Процессы изомеризации углеводородных фракций

UOP/пенекс Shell/хайзомер UOP/TIP BP/Lsom

Температура, «С 120 — 200 260 — 370 260 — 370 90 — 100

Давление, МПа 2,1 — 7 1,4 — 3,5 1,4 — 3,5 2-3

Объемная скорость подачи сырья, ч

Катализатор Pt/AljO-, Pt/цеолит Pt/цеолит Pt/Al,03

Соотношение Н2/ сырье 1:(1 — 4) 1:4 1:4 1: 3

Октановое число (ИМ) 84 84 90 84

Удельные кап. вложения долл./т 14,3 10,7 24 7,5

Удельные энергозатраты на 1 м3 сырья: электроэнергии, кВт ч 10,6 11,9 19,5 8,17

топливо, тыс. ккал 219 79 86 15,2

Выход продуктов в процессах «пенекс» за один проход и с рециркуляцией

Показатели Сырье гидроочищенное За один проход Пенекс-молекс

Содержание, % об.: л-С5 24,4 9,7 0,6

2,2-диметилпентан 0,9 13,4 14,9

компонентов бензинов с улучшенными экологическими свойствами [5]. В качестве сырья процесса могут быть использованы разнообразные бензиновые фракции. В табл. 4 приведены свойства бензиновых фракций различных процессов нефтепереработки, пригодных для производства бензина-изомеризата.

На начало XXI века в мире производилось около 50 млн. т. бензина-изомеризата, из которых на долю России приходилось около 1 млн. т. Ведущими зарубежными фирмами-лицензиарами процесса изомеризации являются «Union Oil Products» (UOP), British Petroleum (BP), Shell, Kellog и др. (табл. 5).

Большинство действующих, строящихся и проектируемых установок изомеризации основано на использовании процессов «пенекс» и «Т1Р» фирмы UOP [6]. Сочетание процессов «пенекс» (изомеризации) и «молекс» (селективной жидкофазной адсорбции на молекулярных ситах) фирмы UOP позволяет за счет увеличения конверсии л-парафинов повысить антидетонационные характеристики легкого прямогонного бензина (табл. 6).

Для выбора оптимальной схемы изомеризации углеводородов фракции С5 — С6 фирма UOP провела сопоставительный анализ вариантов процесса «пе-

Показатели процессов изомеризации бутана

Показатели UOP British Petroleum НПО «Леннефтехим»

Катализатор Pt на хлорированном А],0.,

Температура процесса. °С нет данных 150 — 200 180 — 200

Давление, МПа нет данных до 3,8 до 3,8

Объемная скорость подачи сырья, ч» 1 — 3 1 — 3 1 — 3

Соотношение Н2: сырье, моль/моль нет данных 0,1 — 0,5 1 — 2

Выход изобутана. % масс, за один проход равновесный др 56 50

на превращенное сырье до 100 97 96,5

Срок службы катализатора, мес. 12 24 24

некс» для различных видов сырья (разное соотношение углеводородов С5 и С6) с октановым числом продукта. Сделан вывод, что внедрение систем с рециркуляцией делает установку более дорогостоящей, но октановое число изомеризата при этом значительно повышается. В качестве сырья процесс «пенекс» может использовать прямогонные фракции, содержащие углеводороды С5 и С6, но должна быть предусмотрена гидроочистка и осушка сырья. Процесс «пенекс» позволяет получать из сырья с ОЧ = 69 (ИМ) продукт с ОЧ = 83 —84 в чистом виде без рециркуляции, с ОЧ = 86 — с рециркуляцией л-пентана и с ОЧ = 89 — с рециркуляцией л-пентана и п-гексана.

В процессе «бутамер» фирмы UOP с целью получения изобутана проводится изомеризация л-бутана на алюмоплатиновом хлорированном катализаторе в газовой фазе при давлении водорода на неподвижном слое катализатора при температуре 150 — 200 «С. За один проход выход изобутана составляет более 50 %. Селективность катализатора достигает 97 %. Соответственно низок расход водорода. Практическое отсутствие побочных реакций обеспечивает низкое коксообразование, допускает поддержание невысокого соотношения водород/сырье при длительном сроке службы катализатора.

В настоящее время имеется значительное количество установок типа «бутамер» фирмы UOP, причем примерно треть из них входит в состав установок фтористо-водородного алкилирования. В табл. 7 представлены сравнительные данные показателей процесса изомеризации бутана зарубежных и отечественных установок.

Читайте также:  Установка пенопласта на приору

Процесс изомеризации применяется сегодня на шести российских предприятиях нефтепереработки, каждому из которых строительство установок обошлось приблизительно в $20 млн. В 2006 году было предусмотрено введение установки изомеризации мощностью 440 тыс. тонн в год на ОАО «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез».

На ООО«ПО Киришинефтеоргсинтез» в 2006 году уже проведено внедрение низкотемпературного процесса изомеризации легких бензиновых фракций переводом установки риформинга Л-35-11/300 на процесс «Изомалк-2» |7]. Для решения этой задачи специалистами завода был проведен анализ лучших мировых достижений в этой области. Выбор был сделан в пользу технологии низкотемпературной изомеризации «Изомалк-2» на катализаторе СИ-2, разработчиком которой является ОАО НПП «Нефте-хим» (г. Краснодар).

Следует отметить, что по активности и селективности катализатор СИ-2 превосходит зарубежные катализаторы изомеризации, проявляет устойчи-

вость к воздействию микропримесей влаги, азота, серы и хлора, а также не требует дополнительного блока осушки сырья. Кроме того, по сравнению с зарубежными аналогами стоимость поставки катализатора значительно ниже, поскольку извлечение платины из отработанных и изготовление новых катализаторов производится в России.

Полученный прирост октанового числа изомеризата по сравнению с сырьем колеблется в пределах 13-15 пунктов в зависимости от содержания изомеров в сырье, а октановое число стабильного изомеризата составляет 82-84 пункта по моторному методу, или 84-86 по исследовательскому методу. Это позволило предприятию с 1 декабря приступить к производству автомобильных бензинов, соответствующих стандарту Евро-4: марок «Регуляр Евро-92/4» и «Премиум Евро-95/4», в соответствии с требованиями технических условий, вступившими в действие в прошлом году. В связи с этим прекращен выпуск автомобильных бензинов марок А-92 (АИ-92), А-96 (АИ-96), производившихся по ТУ 2003 г.

По объему производства бензинов Омский НПЗ считается безусловным лидером среди российских предприятий отрасли. В2001 году наОАО «Сибнефть-ОНПЗ» была введена в строй установка сернокислотного алкилирования мощностью 300 тыс. тонн, а в 2005 году — установка каталитического риформинга мощностью до 900 тыс. тонн в год платформата — компонента неэтилированного высокооктанового бензина. Это позволило предприятию выйти на первое место в стране по объему производства автобензинов (в 2006 году более 3 млн. тонн) и довести долю высокооктановых бензинов в общем объеме их производства до рекордных 61,5%.

Однако, по мнению руководства завода, сейчас следует развивать направление по производству высококачественных бензинов, для чего планируется строительство блока изомеризации на базе законсервированной установки каталитического риформинга Л35/11-600. К тендеру на проектирование предполагается привлечь как минимум две структуры: американскую фирму «Union Oil Products» (UOP) и краснодарское ОАО НПП «Нефтехим», которые считаются мировым и отечественным лидерами по разработке установок изомеризации и производству катализаторов для них. К строительству нового блока планируется приступить в 2007 году. Новые бензиновые компоненты (изомеризат и изопен-тан) увеличат долю высокооктановых бензинов в общем объеме выпускаемой продукции, а также улучшат их качество и экологические характеристики. По окончании строительства прирост производства высокооктановых бензинов может составить до 600

тыс. тонн в год, или 20 % от общего объема производства бензинов.

Доступность сырьевого резерва в виде легких бензиновых фракций на установках риформинга, расположенных в удаленных районах, также может стимулировать расширение объема производства бензина-изомеризата. Анализ технологического процесса на примере установки ЛП 35-11/40 ОАО НК «Роснефтъ-Пурнефтегаз» показал [8], что уменьшение содержания бензола в стабильном катализате его разбавлением прямогонной фракцией н.к.-62 °С, октановое число которой не превышает 69 пунктов, значительно снижает и октановое число готовой продукции. Предлагаемое введение блока изомеризации фракции н.к.-62 °С повысит ее октановое число до 82 пунктов при полном отсутствии бензола.

Процесс изомеризации н-гептана и легких бензиновых фракций предлагается проводить по отечественной технологии ВНИИНефтехима на хлорированном алюмоплатиновом катализаторе ИП-62. Этот катализатор соответствует современным технологическим требованиям и позволяет проводить процесс при сравнительно низких температурах (100 — 200 «С). Для повышения выхода целевого продукта предусматривается рециркуляция основной массы нормальных парафинов и изопарафинов с малораз-ветвленной структурой. При этом сырье и водородсо-держащий газ должны быть очищены от гетероато-мов и воды,

Реакции изомеризации алканов являются равновесными, протекают практически без изменения объема и с небольшим выделением тепла (2 — 20 кДж/моль). Образованию изоалканов благоприятствуют низкие температуры, однако процесс может сопровождаться рядом побочных реакций, среди которых следует отметить крекинг и диспропорциони-рование. Для подавления подобных реакций и поддержания активности катализатора процесс следует проводить в среде водорода при давлении 2 — 4 МПа и циркуляции ВСГ.

Скорость изомеризации л-парафинов значительно возрастает с увеличением их молекулярной массы. На сульфиде вольфрама при 340 «С, например, скорость изомеризации п-пентана в 2,1 раза меньше, чем л-гексана, и в 4,2 меньше, чем л-октана [9], Отсюда следует, что изомеризацию целесообразно проводить селективно, т. е. для легких бензиновых фракций при более жестком режиме, чем для утяжеленных фракций.

С помощью паке та прикладных программ НУБУЙ фирмы Нурго1ес11 проведено моделирование стационарного режима процесса изомеризации в адиабатическом реакторе идеального вытеснения [8]. Для всех катализаторов зависимость скорости реакции изомеризации от парциального давления носит экстремальный характер при достижении определенной концентрации водорода на поверхности катализатора. Величина и положение максимума зависят от типа катализатора, температуры и молекулярной массы углеводорода. Экономические оценки показывают целесообразность подобной модернизации, поскольку использование полученного изоме-ризата для компаундирования товарных бензинов позволит в итоге увеличить объем товарной продукции и улучшить ее экологические показатели.

1. Расширение объема производства высокооктановых неароматизованных компонентов автомо-

бильных бензинов, в том числе и посредством каталитической изомеризации, в связи с все большим ужесточением требований экологической безопасности является актуальным.

2. Россия обладает необходимой нормативно-технической и производственной базой для выпуска товарных автомобильных бензинов, соответствующих современным европейским требованиям.

3. В российской нефтепереработке отмечается широкое внедрение новых и реконструкция старых установок под производство бензина-изомеризата.

4. Более интенсивная реализация производства бензина-изомеризата в стране сдерживается особенностями структуры автомобильного парка, в котором 80 % составляют устаревшие модели, не приспособленные к потреблению бензинов современных марок.

1. Комплексная аналитическая информация о новейших достижениях мировой и приоритеты российской нефтепереработки и нефтехимии в производстве перспективных высококачественных моторных топлив. Аналитический материал / Под ред. Л. В. Корелякова. М.: ОАО ЦНИИТЭнефтехим, 2002. 124 с.

2. Мозговой И.В., Давидан Г.М., Олейник Л.Н., Нелин А.Г. Технология переработки нефти и газа: Курс лекций. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. — 304 с.

3. Современное состояние и новейшие достижения процессов ККФ. Аналитический материал / Под ред. Л. В. Корелякова. М.: ОАО ЦНИИТЭнефтехим. 2002. 128 с.

4. Хаимова Т.Г., Мхитарова Д.А., Старовойтова Н.Р. Современное состояние и тенденции развития процессов алкилиро-вания. М.: ОАО ЦНИИТЭнефтехим, 2002. 128 с.

5. Баннов П.Г. Процессы переработки нефти. / Под ред. О.Ф. Глаголевой. М.: ОАО ЦНИИТЭнефтехим, 2003. Ч. I. 228 с.

6. Богданец E.H. Зарубежные каталитические процессы нефтепереработки, нефтехимии и переработки газов: Справочник / Под ред. д. х. н. В.К. Дуплякина. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. 244 с.

7. И.Г.Тюрин, А.И.Соловых. Внедрение на ООО «ПО Ки-ришинефтеоргсинтез» низкотемпературного процесса изомеризации легких бензиновых фракций «Изомалк-2» // Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий: Матер, междунар. науч. конф. — Томск, 2006.— Том 1,- С, 422-427.

8. И,В. Мозговой, И.В. Воронцов, Г.М. Давидан, А.Г. Нелин, Е.Д. Скутин, С.Н.Старых. Модернизация установок каталитического риформинга введением блока изомеризации легких бензиновых фракций // Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий: Матер, междунар. науч. конф,- Томск, 2006,- том 1,- С. 472.

9. Маслянский Г.Н., Шапиро Р.Н. Каталитический рифор-минг бензинов: Химия и технология. Л.: Химия, 1985. 234 с.

МОЗГОВОЙ Иван Васильевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Химическая технология органических веществ». ДАВИДАН Геннадий Михайлович, доцент кафедры «Химическая технология органических веществ». НЕЛИН Анатолий Григорьевич, доцент кафедры «Химическая технология органических веществ». ОЛЕЙНИК Лариса Николаевна, доцент кафедры «Химическая технология органических веществ». СКУТИН Евгений Дмитриевич, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Химическая технология органических веществ».

Статья поступила в редакцию 01.12.06 г. © Мозговой И. В., Давидан Г. М„ Нелин А. Г., Олейник Л. Н„ Скутин Е. Д.

источник