Материал: Диссертация Маленьких В.С(ПРО МОЛЬНОЕ СООТНОШЕНИЕ)

г) трансалкилирование нафтеновых углеводородов:

СН3

СН3

Реакции перегруппировки углеродного скелета и гидрирования аро-

матических и нафтеновых углеводородов являются основными реакциями процесса изомеризации. Реакции перегруппировки – равновесные. Образова-

ние разветвленных изомеров термодинамически благоприятно при низкой температуре. Скорость химической реакции возрастает при повышении тем-

пературы из-за кинетического фактора. Скорость реакции гидрирования за-

висит от давления в системе и парциального давления водорода, и чем оно выше, тем быстрее протекает реакция [71].

Исходя из этого, основными регулирующими факторами процесса изомеризации легких бензиновых фракций являются температура в реактор-

ном блоке, давление в системе, мольное отношение «водород : сырье».

Кроме этих, на процесс изомеризации влияют общие для каталитиче-

ских процессов на гетерогенных катализаторах факторы: время контакта сы-

рья с активными центрами катализатора, количество и сила активных цен-

тров. Эти факторы характеризуются следующими технологическими пара-

метрами: состав сырья, объемная скорость подачи сырья, кратность циркуля-

ции ВСГ к сырью и состояние активных центров катализатора [11].

На состояние активных центров влияет присутствие каталитических

ядов.

Для отечественного катализатора СИ-2 каталитическими ядами явля-

22

ются яды сульфатной группы и традиционные яды платиносодержащих ката-

лизаторов (оксид углерода (ІІ), сероводород, сера, мышьяк, медь, свинец, ни-

кель, ванадий, вода, водород при температурах выше 240 ºС, аммиак).

Исходя из вышеизложенного, основными технологическими парамет-

рами, влияющими на процесс изомеризации, являются:

давление;

температура;

кратность циркуляции водородсодержащего газа к сырью;

мольное отношение «водород : сырье»;

объемная скорость подачи сырья;

состав сырья;

активность катализатора.

1.4.Влияние технологических параметров на качество и выход продук-

тов

1.4.1. Состав сырья

Повышенное содержание бутанов в сырье изомеризации (более 2 %

масс.) влияет на процесс изомеризации за счёт снижения времени контакта углеводородов С5 и С6 с катализатором и при значительном количестве мо-

жет увеличивать температурный перепад в слое катализатора, так как тепло-

вой эффект реакции изомеризации С4 выше, чем С5 и С6. Таким образом, вы-

сокое содержание углеводородов С3-С4 снижает октановое число и выход стабильного изомеризата [47].

Увеличенное содержание углеводородов С7+ (более 1 % масс.) ведет к разогреву слоя катализатора и увеличению реакций гидрокрекинга, что не-

благоприятно влияет на термодинамическое равновесие изомеров С5Н12- и

С6Н14-углеводородов и обусловливает понижение октанового числа конечно-

го продукта.

К снижению глубины изомеризации «за проход» приводит также уве-

личение содержания в сырье нафтеновых углеводородов. Это обусловлено

23

ингибирующим влиянием нафтеновых углеводородов на реакцию изомери-

зации парафинов.

Несоблюдение требований к составу сырья приводит к снижению ок-

танового числа конечного продукта.

Снижение качества изомеризата влечёт за собой необходимость уве-

личения количества рециркулята из колонны-деизогексанизатора.

1.4.2. Объемная скорость подачи сырья

При повышении объемной скорости подачи сырья уменьшается время его прохождения через реактор и следовательно время контакта с катализа-

тором, что приводит к уменьшению конверсии углеводородов С5 и С6 и

уменьшению октанового числа стабильного изомеризата «за проход». Рабо-

чий диапазон объемных скоростей – 1,5–2,5 ч-1.

Для того чтобы компенсировать снижение конверсии С5 и С6 и уве-

личить октановое число получаемого продукта при увеличении объемной скорости подачи сырья требуется повысить температуру в слое катализатора.

Возможность повышения температуры ограничена термодинамическим рав-

новесием и развитием реакций гидрокрекинга.

1.4.3. Температура процесса

Рабочей температурой процесса изомеризации на катализаторе СИ-2,

обеспечивающей равновесие термодинамических и кинетических факторов реакции, является диапазон 130–200 С. Так как тепловой эффект реакции изомеризации (без учета гидрирования бензола, нафтеновых углеводородов и гидрокрекинга) приводит к увеличению температуры в реакторе на 18–20 С,

оптимальным температурным режимом является следующий:

температура на входе в первый реактор: 130–140 °С – начало цикла, 160–170 °С – конец цикла;

температура на входе во второй реактор: 140–150 °С – начало

цикла, 160–180 °С – конец цикла.

24

Таким образом, при охлаждении газопродуктовой смеси между реак-

торами температура на выходе из второго реактора никогда не будет превы-

шать 200 °С, т. е. находиться в термодинамически благоприятной области.

Более высокая температура в слое катализатора приводит к развитию гидрокрекинга и снижению конверсии, следовательно, снижает октановое число и выход изомеризата.

1.4.4. Давление

Для процесса изомеризации рабочий диапазон давлений на отече-

ственном катализаторе составляет 2,8–3,5 МПа (изб.). «Снижение давления способствует увеличению ингибирующего влияния нафтеновых углеводоро-

дов на процесс изомеризации С6Н14. Оно тем заметнее, чем больше нафтено-

вых углеводородов в сырье. Таким образом, снижение давления способствует снижению октанового числа изомеризата. Оптимальным является диапазон

3,0–3,2 МПа (изб.) в реакторном блоке»[67]

1.4.5. Мольное отношение «водород : сырье» и кратность циркуляции ВСГ

Для установки изомеризации мольное отношение «водород : сырье» считается 3 : 1. При снижении мольного отношения «водород : сырье» про-

исходит снижение парциального давления ВСГ и усиление отрицательного влияния нафтенов на реакцию изомеризации углеводородов С5 и С6, т. е. к

понижению октанового числа конечного продукта. Мольную пропорцию необходимо контролировать поддержанием высокой концентрации водорода в ВСГ и кратностью циркуляции «ВСГ : сырье». Наилучшей кратностью циркуляции считается 500–600 нм3/м3 сырья в час. Снижение кратности цир-

куляции приводит к уменьшению мольной пропорции «водород : сырье», а ее увеличение – к сокращению времени контакта сырья с катализатором. В обо-

их случаях это означает снижение октанового числа конечного продукта [79].

Содержание водорода в циркулирующем ВСГ блока изомеризации

25