Изомеризация парафиновых углеводородов Назначение: Повышение октанового числа нефтяных фракций С5 -С6 путем превращения парафинов нормального строения в их изомеры, имеющие более высокое октановое число. В настоящее время в России действуют всего три установки изомеризации, т.е. практически отсутствует развитое серийное производство изомеризата, необходимое для выпуска современных высокооктановых автобензинов. Сырье и продукция. При работе в режиме получения высокооктанового компонента (установки, строящиеся на НПЗ) сырьем являются легкие прямогонные фракции, продукцией – изокомпонент, который направляется на смешение с катализатами риформинга и каталитического крекинга для получения высокооктановых бензинов. Ниже приводится характеристика сырья и продуктов установки изомеризации при переработке фракций НК-620С (I) и НК-700С (II). При использовании первой из этих фракций изомеризации подвергается пентан, при использовании второй – пентан и гексан. I II Сырье Изокомпонент Сырье Изокомпонент Октановое число 73 89-90 69 82-85 (моторный метод) Давление насыщенных паров, 940 1000-1050 600 700-750 мм.рт.ст. Катализаторы. На российских НПЗ применяются отечественные катализаторы типа СИ1 и катализаторы, разработанные компанией ЮОП. Технологическая схема. Существует несколько вариантов процесса изомеризации парафиновых углеводородов. Их различия обусловлены свойствами применяемых катализаторов, условиями ведения процесса, а также принятой технологической схемой ("за проход" или с рециклом непроконвертированных нормальных углеводородов). За рубежом широкое распространение получили процессы среднетемпературной (температура реакции 230-2900С) и низкотемпературной (температура реакции 100-1600С) изомеризации. Процесс высокотемпературной изомеризации, применяемый на российских НПЗ, является весьма энергоёмким и характеризуется низкими технико-экономическими показателями. На установке имеются два блока – ректификации и изомеризации. Блок ректификации состоит из четырех колонн: в изопентановой колонне К-1 смесь свежего сырья и стабильного изомеризата разделяется на смесь бутана с изопентаном (ректификат) и смесь н-пентана с гексанами (остаток); в бутановой колонне К-2 ректификат колонны К-1 делится на бутаны и изопентан; в пентановой колонне К-3 из остатка колонны К-1 выделяют н-пентановую фракцию, направляемую в блок изомеризации, и смесь гексанов, которая поступает в изогексановую колонну К-4. В колонне К-4 происходит разделение смеси гексанов на изогексан и н-гексан. Пентановая фракция, поступив на блок изомеризации, смешивается с водородсодержащим газом, нагревается в теплообменнике Т-4 и печи П-1, а затем подается в реактор Р-1. Газопродуктовая смесь, вышедшая из реактора, охлаждается в теплообменниках и холодильниках, после чего направляется в сепаратор С-1. Из С-1 выходит циркулирующий водородсодержащий газ, который смешивается со свежим газом, подвергается осушке цеолитами в адсорбере К-2, а затем возвращается во всасывающую линию компрессора ПК-1. Сжатый водородсодержащий газ смешивается с сырьем. Нестабильный изомеризат из С-1 поступает через теплообменники в стабилизационную колонну К-6, с верха которой уходят углеводороды С3 - С4 , а с низа – стабильный изомеризат, который направляется на блок ректификации. Периодически, 1 раз в 5-6 месяцев, катализатор подвергается окислительной регенерации. Технологии производства высокооктановых бензинов 1 Технологический режим блока изомеризации: Температура, 0С Реакции в начале цикла « в конце цикла верха колонны К-6 низа « « « Давление, кгс/см2 в реакторе Р-1 в колонне К-6 в нагнетательной линии компрессора ПК-1 Объемная скорость подачи сырья, ч-1 Степень превращения пентана за проход, % (масс.) 380 450 82 112 35 8,5 50 1,5 50 Материальный баланс. Материальный баланс установки изомеризации фракции НК620С приводится ниже: Поступило Фракция НК-620С 100,0 Водородсодержащий газ 0,8 в том числе водород (0,22) ______________________________________________ Всего 100,8 Получено Углеводородный газ 1,6 Сжиженный газ 16,8 Компонент автомобильного бензина 82,4 В том числе Изопентановая фракция (53,4) Изогексановая фракция (22,1) Гексановая фракция (6,9) _________________________________________________ Всего 100,8 Расходные показатели (на 1 т сырья): Пар водяной, Гкал Электроэнергия, кВтч Вода оборотная, м3 Топливо, кг Катализатор, кг 1,5-2,2 60-70 10-40 20-25 0,15-0,20 Технологии производства высокооктановых бензинов 2