Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Введение

1. Основные понятия и способы переработки нефти путем изомеризации

Заключение

Список используемой литературы

Введение

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

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.

1. Основные понятия и способы переработки нефти путем изомеризации

Состав нефти

Нефть представляет собой подвижную маслянистую горючую жидкость легче воды от светло-коричневого до черного цвета со специфическим запахом.

С позиций химии нефть - сложная исключительно многокомпонентная взаиморастворимая смесь газообразных, жидких и твердых углеводородов различного химического строения с числом углеродных атомов до 100 и более с примесью гетероорганических соединений серы, азота, кислорода и некоторых металлов. По химическому составу нефти различных месторождений весьма разнообразны. Поэтому обсуждение можно вести лишь о составе, молекулярном строении и свойствах "среднестатистической" нефти. Менее всего колеблется элементный состав нефти: 82,5-87% углерода; 11,5-14,5% водорода; 0,05 - 0,35, редко до 0,7% кислорода; до 1,8% азота и до 5,3, редко до 10% серы. Кроме названных, в нефти обнаружены в незначительных количествах очень многие элементы, в т.ч. металлы (Са, Mg, Fe, Al, Si, V, Ni, Na и др.).

Поскольку нефть и нефтепродукты представляют собой многокомпонентную непрерывную смесь углеводородов и гетероатомных соединений, то обычными методами перегонки не удается разделить их на индивидуальные соединения со строго определенными физическими константами, в частности, температурой кипения при данном давлении. Принято разделять нефти и нефтепродукты путем перегонки на отдельные компоненты, каждый из которых является менее сложной смесью. Такие компоненты принято называть фракциями или дистиллятами. В условиях лабораторной или промышленной перегонки отдельные нефтяные фракции отгоняются при постепенно повышающейся температуре кипения. Следовательно, нефть и ее фракции характеризуются не температурой кипения, а температурными пределами начала кипения (н.к.) и конца кипения (к.к.). При исследовании качества новой нефти (т.е. составлении технического паспорта нефти) фракционный состав их определяют на стандартных перегонных аппаратах, снабженных ректификационными колонками (например, на АРН-2 по ГОСТ 11011-85). Это позволяет значительно улучшить четкость погоноразделения и построить по результатам фракционирования так называемую кривую истинных температур кипения (ИТК) в координатах температура -выход фракций в % масс, (или % об.). Отбор фракций до 200?С прово-дится при атмосферном давлении, а более высококипящих - под вакуумом во избежание термического разложения. По принятой методике от начала кипения до 300?С отбирают 10-градусные, а затем 50-градусные фракции до температуры к.к. 475 - 550?С. Таким образом, фракционный состав нефтей (кривая ИТК) показывает потенциальное содержание в них отдельных нефтяных фракций, являющихся основой для получения товарных нефтепродуктов (автобензинов, реактивных и дизельных топлив, смазочных масел и др.). Для всех этих нефтепродуктов соответствующими ГОСТами нормируется определенный фракционный состав. Нефти различных месторождений значительно различаются по фракционному составу, а следовательно, по потенциальному содержанию дистиллятов моторных топлив и смазочных масел. Большинство нефтей содержит 15 -25% бензиновых фракций, выкипающих до 180?С, 45 - 55% фракций, перегоняющихся до 300 - 350?С. Известны месторождения легких нефтей с высоким содержанием светлых (до 350?С). Так, самотлорская нефть содержит 58% светлых, а в нефти месторождения Серия (Индонезия) их содержание достигает 77%. Газовые конденсаты Оренбургского и Карачаганакского месторождений почти полностью (85 - 90%) состоят из светлых. Добываются также очень тяжелые нефти, в основном состоящие из высококипящих фракциий. Например, в нефти Ярегского месторождения (Республика Коми), добываемой шахтным способом, отсутствуют фракции, выкипающие до 180?С, а выход светлых составляет всего 18,8%. Подробные данные о фракционном составе нефтей бывшего СССР имеются в четырехтомном справочнике "Нефти СССР".

Изомеризация

Цель изомеризационных процессов в нефтепереработке - улучшение антидетонационных свойств авиационных и автомобильных бензинов. В нефтеперерабатывающей промышленности их начали применять для получения изобутана из н-бутана. Изобутан далее алкилировали бутиленами и в результате получали 2,2,4-триметилпентан (изооктан).

Рост производства автомобильных бензинов и все возрастающие требования к его антидетонационным свойствам потребовали значительного увеличения мощностей каталитического риформинга бензиновых фракций 80-180?С. В результате, как показано выше, получается высокооктановый компонент с большим содержанием ароматических углеводородов.

В высококачественных автомобильных бензинах АИ-93 и АИ-98 должно содержаться от 25 до 45% изопарафиновых углеводородов, которые получаются в процессах алкилирования и изомеризации. Добавление их к высокоароматизированным компонентам бензина каталитического крекинга и риформинга позволяет улучшить эксплуатационные свойства указанных бензинов. Поэтому с увеличением производства бензинов АИ-93 и АИ-98 необходимо наращивать мощности этих производств.

Большая ценность процесса изомеризации заключается в том, что в качестве сырья используются низкооктановые компоненты - фракция н. к. - 62?С и рафинаты каталитического риформинга. В этом сырье содержится в основном пентановая и гексановая фракции. Это сырье, а также фракции С 5 и Се, получаемые с ГФУ, и ЦГФУ, изомеризуются в среде водорода в присутствии катализатора. Получают углеводороды со сравнительно высоким октановым числом изостроения. При изомеризации пентановой фракции получают продукт с более высоким октановым числом. Изомеризация н-пентана представляет интерес не только для нефтеперерабатывающей, но и для нефтехимической промышленности, так как изопентан дегидрированием можно превратить в изопрен - сырье для каучука. Таким образом, изомеризация может служить как для производства высокооктановых бензинов, так и для получения ценных синтетических каучуков.

Высокая детонационная стойкость и высокая испаряемость продуктов изомеризации углеводородов Cs-С 6 делают их исключительно ценными компонентами высокосортных бензинов. Особенно высоки октановые числа смешения (по исследовательскому методу) изомеризатов с ароматизированными компонентами. Если принять октановое число продукта изомеризации фракций углеводородов С 5-С 6 за 98, то в указанных смесях оно возрастает до 103-104. По этому показателю изомеризат лишь незначительно уступает продукту алкилирования изобутана бутиленами.

Механизм изомеризации

Как уже показывалось, реакции изомеризации углеводородов в присутствии кислотных катализаторов протекают по карбоний-ионному механизму. Рассмотрим изомеризацию н-бутана. Для инициирования реакции достаточно присутствия в сырье следов олефинов. Протон катализатора образует с олефином карбоний-ион.

Карбоний-ион вступает во взаимодействие с молекулой н-бутана, в результате чего происходит образование нового карбоний-иона из н-бутана.

Этот карбоний-ион далее превращается в устойчивый третичный карбоний-ион.

Третичный карбоний-ион может образовываться и через стадию промежуточного циклического углеводорода.

Циклический углеводород разрывается по связи между метиленовыми гуппами, и к освободившейся связи присоединяется - протон. Образовавшийся тем или другим путем третичный карбоний-ион продолжает цепную реакцию с новыми молекулами н-бутана; при этом получается изобутан.

За последнее время в качестве катализатора стали применять платину, обработанную хлорсодержащими органическими соединениями, Активность катализатора поддерживают дополнительным 392 вводом НС 1, а также постепенным повышением температуры до 160?С. Механизм изомеризации кислотного компонента подробно описан в литературе.

Изомеризация парафиновых углеводородов на твердом катализаторе идет по двум направлениям: гидрирование-дегидрирование и собственно изомеризация. Когда молекула углеводорода достигает катализатора, один из атомов водорода этой молекулы адсорбируется на металлическом центре, а связанный с ним атом углерода-на кислотном центре. Адсорбированная молекула изомеризуется и под действием молекулярного водорода покидает каталитическую поверхность. бензиновый изомеризация нефть

Катализаторы изомеризации

Катализаторы изомеризации должны обеспечивать оптимальную скорость реакции при минимальной температуре процесса. Это особенно важно, так как с понижением температуры изомеризации увеличивается выход изомеров и снижается интенсивность нежелательных побочных реакций - крекинга и диспропорционирования.

Для предотвращения коксообразования изомеризацию проводят в среде водорода и под давлением. Промышленные процессы ведут в следующих условиях:

Температура,?С	66-480
Давление, ат	14-105
Объемная скорость подачи сырья, ч-1	1-2
Отношение водород: сырье, моль/моль	от 1: 1 до 6: 1

Катализаторы можно разделить на пять основных групп:

· катализаторы Фриделя-Крафтса

· сульфид вольфрама

· бифункциональные катализаторы

· синтетические цеолиты с благородными металлами (включая добавки редкоземельных металлов)

· комплексные катализаторы (комбинирование бифункциональных и цеолитсодержащих катализаторов с катализаторами Фриделя-Крафтса).

Катализаторы Фриделя-Крафтса в большинстве случаев содержат безводный хлористый алюминий (иногда с треххлористой сурьмой) в виде комплекса с углеводородами, активированного хлористым водородом. Изомеризацию с использованием катализаторов Фриделя-Крафтса можно осуществлять при 20 ат и 40 - 120?С и даже при 24-50?С (катализаторы на основе хлористого брома). Однако промышленные процессы с этими катализаторами не нашли широкого применения. Недостатками катализаторов Фриделя-Крафтса являются чрезмерная их реакционная способность, которая приводит к плохой селективности, большая коррозиозность и увеличение интенсивности побочных реакций, значительно возрастающих по мере использования сырья с большим молекулярным весом.

Сульфид вольфрама из сульфидных катализаторов оказался наиболее активным и избирательным при умеренных температурах реакции (около 400?С). Степень изомеризации к-гексана на нем достигала 60% при незначительном расщеплении углеводорода. Для обеспечения стабильной работы катализатора в системе необходимо поддерживать давление не ниже 40 ат. Скорость реакции возрастает с увеличением парциального давления углеводорода. Так, при увеличении парциального давления нормального бутана в 4 раза скорость изомеризации углеводорода повышается в 2 раза.

Важно отметить, что наличие в сырье нафтеновых углеводородов (до 20-25%), сернистых соединений и влаги не ухудшает показателей процесса. Применение водорода, несмотря на то, что он тормозит реакцию изомеризации на сульфиде вольфрама, необходимо, так как он препятствует закоксовыванию катализатора.

Бифункциональные катализаторы относятся к типу катализаторов риформинга - это платина или палладий на окиси алюминия. Однако иногда в качестве носителя берут алюмосиликат или смесь алюминия и окиси бора. Эти катализаторы обладают достаточной селективностью для изомеризации парафиновых углеводородов С 5-С 6, что отличает их от катализаторов Фриделя-Крафтса, но активность их очень низкая, поэтому приходится повышать температуру.

Активность бифункционального катализатора может быть увеличена, а рабочие температуры снижены, если повысить кислотность носителя. Этого можно достичь, использовав алюмосиликат или окись алюминия на борсодержащем носителе.

Влияние носителей на температуру процесса иллюстрируют следующие данные:

Носитель	Температура,?С
Окись алюминия	454-510
Алюмосиликат	370-454
Окись алюминия и окись бора	315-370

Повышение кислотности бифункционального катализатора достигается также обработкой его хлорсодержащими органическими соединениями, а поддержание кислотности - путем введения в систему НС 1.

Синтетические цеолиты с благородными металлами - платиной или палладием, а также с добавками редкоземельных металлов основаны на применении кристаллических алюмосиликатов - цеолитов. Эти катализаторы очень активны при изомеризации н-пентана и н-гексана. Платина или палладий, нанесенные на цеолит типа Y, позволяют вести процесс изомеризации при 315-343?С, т.е. примерно на 150?С ниже, чем при использовании окиси алюминия в качестве носителя. Применение же платины на модерните позволяет поддерживать такую же активность катализатора при еще более низкой температуре (260?С). Опыты на катализаторах с различным содержанием платины показали, что даже минимальная концентрация платины обеспечивает высокую эффективность изомеризации парафиновых углеводородов. Обычно содержание платины или палладия колеблется от 0,3 до 0,6%.

Ниже приведены данные об изомеризации н-пентана при 425?С, давлении 35 ат и степени превращения ~ 35% в присутствии катализаторов с

различным содержанием платины; в качестве носителя была использована окись алюминия, обработанная фтором:

Содержание платины, %	Содержание фтора, %	Константа скорости
0,1	0,9	2
0,3	0,1	2
0,4	0,9	15
0,6	0,9	16
0,9	0,9	13
1,5	0,9	16

Комплексные катализаторы сочетают преимущества бифункциональных и цеолитсодержащих катализаторов (которые часто называют катализаторами гидроизомеризации) с достоинствами катализаторов Фриделя - Крафтса, позволяющих проводить процесс при более низких температурах. Комплексные катализаторы можно использовать при 90-200?С. С их помощью достигаются почти равновесные выходы изопентанов и изогексанов. Селективность их высока: побочно образуется лишь незначительное количество парафинов C1-С 4. Однако следует иметь в виду, что входящий обычно в состав комплексных катализаторов хлористый алюминий гигроскопичен; рано или поздно он гидролизуется, а образовавшаяся гидроокись алюминия осаждается внутри пор катализатора, уменьшая их объем и затрудняя регенерацию. В связи с этим комплексные катализаторы не нашли применения в процессах изомеризации, осуществляемых на нефтеперерабатывающих заводах. Лучше для изомеризации использовать цеолитсодержащие бифункциональные катализаторы.

Пентан-гексановая фракция

Одним из способов получения пентан-гексановой фракции (т.н. газовый бензин) является каталитический крекинг. Для проведения данной работы было взято соотношение пентана и гексана, аналогичное их соотношению в сырьевой фракции процесса изомеризации:

· н-пентан 74 % масс,

· н-гексан 26 % масс.

Основные параметры процесса

Параметры процесса во многом зависят от природы сырья и применяемого катализатора. Рассмотрим основные факторы технологического режима: температуру, давление и объемную скорость.

Влияние температуры. С повышением температуры интенсивность изомеризации возрастает, но до определенного предела. Дальнейшее повышение температуры приводит к усилению реакций гидрокрекинга с образованием легких углеводородов. Гидрокрекинг сопровождается увеличением расхода водорода; в продуктах реакции содержатся преимущественно компоненты нормального строения. С повышением температуры изомеризации н-пентана от 350 до 375?С выход изопентана возрастает более чем в 1,5 раза. Однако дальнейшее повышение температуры-до 400?С приводит к возрастанию реакций гидрокрекинга и снижению выхода изопентана.

Влияние давления. Теоретически давление не должно оказывать влияния на выход продуктов изомеризации н-пентана, так как реакция протекает без изменения объема реакционной смеси. Однако по некоторым данным с уменьшением давления в интервале от 30ат до атмосферного выход изопентана возрастает. Наиболее отчетливо это проявляется при пониженных температурах. По мере повышения температуры влияние давления на реакцию ослабевает. Так, над катализатором CaY + платина при 350 СС снижение давления с 30 до 15 ат способствует увеличению выхода изопентана на 7%, а при 375?С - на 3,6%. При атмосферном давлении изомеризация практически не идет - происходит интенсивный крекинг. Отмечается, что продолжительная работа катализатора при пониженном давлении (15 ат) заметно снижает его активность вследствие отложений кокса; при давлении же 30 ат через 110 ч работы активность катализатора остается на прежнем уровне.

Влияние объемной скорости. При постоянной степени превращения объемная скорость и температура оказывают одинаковое влияние. В практически важном интервале увеличение объемной скорости вдвое равноценно повышению требуемой температуры процесса примерно на 8-11?С.

Равновесие при изомеризации. Известно, что содержание парафинов изостроения в изомеризате возрастает с понижением температуры реакции. Поэтому понятен интерес к катализаторам, позволяющим проводить изомеризацию при низких температурах - не выше 200?С. Равновесный состав продуктов изомеризации пентанов менее подвержен влиянию температуры, чем в случае гексанов.

Для достижения наивысшей детонационной стойкости продукта изомеризацию циклических углеводородов целесообразнее проводить при высоких, а не при низких температурах, так как высокие температуры сдвигают равновесие в сторону увеличения выхода более высокооктанового углеводорода-метилциклопентана. Однако в целом при изомеризации широкой фракции С 6 снижение температуры дает лучшие результаты. Ведь содержание циклических углеводородов в большинстве фракций С 6 обычно не столь велико, чтобы этот фактор играл существенную роль.

Скорость изомеризации парафиновых углеводородов возрастает с увеличением их молекулярного веса. Так, на сульфиде вольфрама относительные скорости изомеризации были следующими:

Вещество	При 340?С	При 360?С
н-Пентан	1	1
н-Гексан	2,1	1,9
н-Гептан	3,1	2,9
н-Октан	4,2	-

При анализе этих данных было сделано заключение о том, что предпочтительнее подвергать изомеризации эти фракции раздельно (даже при работе на платиновых катализаторах).

При производстве ароматических углеводородов методом каталитического риформинга в качестве головного погона получают смешанную пентан-гексановую фракцию. Разделение этой фракции (так же, как и фракции углеводородов С 5-С 6) требует больших затрат.

Влияние серы, воды и ароматических углеводородов. Лишь в редких случаях прямогонные пентан-гексановые фракции направляют на изомеризацию без предварительного обессеривания. Из некоторых видов сырья серу можно удалять относительно дешевыми способами, например щелочной или адсорбционной очисткой на молекулярных ситах. Вода, как и сера, является каталитическим ядом, поэтому в технологических схемах и на промышленных установках предусматривают осушку сырья перед изомеризацией. Если в сырье содержатся ароматические углеводороды (в частности, бензол), их можно предварительно выделить одним из имеющихся методов. Однако это не обязательно, так как при изомеризации они гидрируются с образованием циклогексана.

Промышленные процессы изомеризации

Изомеризации подвергают н-пентан и обогащенную н-гексаном фракцию, выкипающую в пределах 62-72?С. Фракцию можно выделить при перегонке нефти и продуктов риформинга, а также из продуктов ГФУ и ЦГФУ. Изомеризацию н-пентана лучше проводить с рециркуляцией не прореагировавшего н-пентана, а гексановой фракции - без рециркуляции. Взятая для изомеризации гексановая фракция была обогащена н-гексаном. Это достигалось отгоном 40 вес. % от гексанового рафината (отгон имел октановое число 75 по моторному методу). Оставшаяся часть рафината, выкипающая в пределах 62-72?С и обогащенная н-гексаном, шла на изомеризацию. Процесс шел интенсивно, в полном соответствии с кинетическими расчетами, из которых следует, что в реакцию лучше всего вступает сырье, обогащенное нормальными парафиновыми углеводородами. Показатели процесса Пенекс при изомеризации разного сырья - фракций С 5, С 5-С 6 и С 6.

Выход изомеризата колеблется от 93 до 99% от сырья: чем тяжелее сырье, тем меньше выход. Последний дополнительно снижается, если процесс проводить с рециркуляцией. Как видно из приведенных в таблице данных, октановое число (по исследовательскому методу без ТЭС) снижается в изомеризате с 90 при использовании в качестве сырья фракции С 5 до 74,4 при изомеризации фракции С 6 (без рециркуляции). Аналогичное положение наблюдается и после этилирования изомеризатов, соответственное снижение с 102,7 до 93,8.

В процессе Пенекс (лучшем из процессов изомеризации парафиновых углеводородов, разработанных в США) используется в качестве катализатора платина, нанесенная на фторированную окись алюминия. Процесс ведут при умеренных давлениях и температурах в среде водорода, что обеспечивает более длительную работу катализатора. Выходы жидких продуктов довольно высоки. Водорода требуется немного; его можно получить с установок риформинга.

Основные параметры процесса Пенекс для различного сырья следующие:

Показатели	Фракция С 5	Фракция С 5+С 6
Содержание в сырье, % изо-С 5 изо-С 6	76-78 _	72-76 88-89
Температура на выходе из реактора,?С	121-177	204-316
Давление, ат	14-42	35-105
Объемная скорость, ч-1	1-4	1-3

Остаток из этой колонны подается в реактор. Продукт реакции после стабилизации разделяют на фракции С 5 и С 6. Первую возвращают в изопентановую колонну для выделения образовавшегося изопентана, а вторую добавляют непосредственно к готовому продукту процесса - изомеризат.

При изомеризации бутана сера вызывает обратимое отравление катализатора. Ее действие проявляется в снижении степени изомеризации при неизменных условиях процесса. Однако после перехода на обессеренное сырье первоначальная активность катализатора восстанавивается. Незначительное количество серы требует соответствующего изменения размеров реактора или незначительного изменения температуры процесса. Влияние серы при изомеризации фракции

С 5-С 6 такое же, как и при изомеризации бутана. Однако содержание серы при переработке такой фракции должно быть ниже, чем для бутана. Поэтому пентан-гексановые фракции при содержании в них серы более 0,03% необходимо подвергать гидрообессериванию, щелочной или адсорбционной очистке.

Рециркуляция способствует повышению октановых чисел. Работа с рециркуляцией и включение в процесс секции по разделению ароматических углеводородов позволяют превратить гексаны в высокооктановые изомеры, а нафтеновые углеводороды в бензол; общий продукт, если не выделять бензол, имеет октановое число выше 100 (по исследовательскому методу, с 0,8 мл ТЭС на 1 л).

Эксплуатация установок изомеризации. Эксплуатация установок изомеризации имеет много общего с эксплуатацией установок каталитического риформинга. Большинство процессов, получивших распространение, проводят в паровой фазе и при довольно высоких температурах. Это, а также значительная стоимость фракционирующей секции установки, сдерживает широкое промышленное внедрение процесса. Внедрению должно способствовать улучшение технико-экономических показателей. Для решения этой задачи необходимо продолжать поиски путей удешевления и совершенствования ректификации, а также разработки новых катализаторов, обладающих более высокой изомеризующей активностью.

По мере роста требований, предъявляемых к качеству автомобильных бензинов, и увеличения производства изопреновых синтетических каучуков изомеризация, несомненно, получит дальнейшее развитие в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Этому будет также способствовать дальнейшее изучение потенциальных возможностей вовлечения в процесс не только парафинов, но и других углеводородов.

Описание технологической схемы

Установка включает два блока: ректификации и изомеризации. Сырье - исходная фракция н.к. - 62 ?С после смешения с рециркулятом (н-пентаном) и нагрева в теплообменнике 2 поступает в изопентановую колонну 3. С верха колонны смесь изопентана и бутанов поступает на разделение в колонну 4. Из колонны 4 сверху выводят бутаны, а снизу целевой изопентан. С низа колонны 3 смесь н-пентана и гексанов поступает на разделение в н-пентановую колонну 5, остаток которой разделяется в колонне 6 на целевой продукт изогексан и н-гексан. Ректификат колонны 5 - сырье реакторного блока, после нагрева в теплообменнике 8 теплом изомеризата, поступает в трубчатую печь 9 и далее в реактор. Из реактора изомеризат поступает в сепаратор водородсодержащего газа 10 и далее в стабилизационную колонну 12. С верха стабилизационной колонны выводятся углеводородные газы, а остаток направляется на смешение с исходным сырьем. Из сепаратора водородосодержащий газ поступает в адсорбер - осушитель и далее на смешение с сырьевым потоком блока изомеризации (0,1 - 0,3 % на сырье).

Среднетемпературную изомеризацию можно рассмотреть на примере процесса изомеризации компании "SHELL". Катализатор состоит из цеолитсодержащего носителя и платины. Процесс проводится при температуре 230-290 ?С, давлении 1,4-3,5 МПа, объемной скорости подачи сырья 1-3 ч-1. Выход С 5+ составляет 97,5 %. Сырье подвергается гидроочистке до содержания серы 0,001 %.

Низкотемпературную изомеризацию рассмотрим на примере процесса изомеризации. Организация циркуляции непревращенных н - гептана, н - гексана и метилпентанов позволяет повысить ИОЧ продукта с 82-84 до 87-93. При этом может быть несколько систем разделения компонентов для циркуляции: адсорбция в паровой фазе (процесс Iso Siv), адсорбция в жидкой фазе (процесс Molex), разгонка в деизогексанизаторе (ДИГ) или комбинация разгонки и селективной адсорбции.

В процессе Penex не требуется огневого подогревателя сырья (печи). Обычно устанавливают два реактора, в которые загружают равные количества катализатора. Сырье и свежий водород сушат цеолитами, смешивают, подогревают теплообменом с продуктами реакции и паром и подают в реакторы. Реакционную смесь после теплообмена направляют в стабилизационную колонну.

Изомеризат этой колонны подают на приготовление бензина (его выход без циркуляции (50-53%)) или на разделение адсорбцией или фракционированием (процесс с циркуляцией). Отогнанные легкие продукты очищают в щелочном скруббере, после чего подают в топливную сеть.

Себестоимость изомеризатов примерно в 3 раза ниже, чем алкилатов, причем процесс имеет более обширную надежную сырьевую базу, чем алкилирование.

Процесс изомеризации может быть интенсифицирован с помощью низкотемпературных катализаторов, перевода ректификации на цеолитное или мембранное разделение.

Материальный баланс

Указываем молярную массу исходных веществ:

# Ввод исходных данных, единицы измерения СИ

#

M_C5H12:=0.072;M_C6H14:=0.084;M_H2:=0.002;

0.072

0.084

0.002

Задаем выход целевых веществ данной фракции:

# Выход по реакции пиролиза

x_ip:=0.96;

x_ig:=0.93;

x_v:=0.0022;

0.96

0.93

0.0022

Указываем массовую долю компонентов в смеси:

w_p:=0.74;

w_g:=0.26;

0.74

0.26

Исходное количество сырья:

m_prod:=1000;

1000

Система уравнений для расчета материального баланса:

# Расчет

e1:=m_prod=m_ip_end+m_ig_end;

e2:=m_ip_end=x_ip*m_p_start;

e3:=m_ig_end=x_ig*m_g_start;

e4:=m_p_start=w_p*m_source;

e5:=m_g_start=w_g*m_source;

1000 = m_ip_end + m_ig_end

m_ip_end = 0.96 m_p_start

m_ig_end = 0.93 m_g_start

m_p_start = 0.74 m_source

m_g_start = 0.26 m_source

Расчет системы уравнений:

sol:=fsolve({e1,e2,e3,e4,e5},{m_ip_end,m_ig_end,m_g_start,m_p_start,m_source}) ;

{m_g_start = 273.0518799, m_ig_end = 253.9382483, m_ip_end = 746.0617518,

m_p_start = 777.1476581, m_source = 1050.199538}

Оформление полученных данных в таблицу:

assign(sol);

DATA:=array(1..7, 1..4):

DATA[1,1]:="Зашло":

DATA[1,3]:="Вышло":

DATA[1,2]:="кг":

DATA[1,4]:="кг":

DATA[2,1]:="Пентан":

DATA[3,1]:="Гексан":

DATA[4,1]:="Водород":

DATA[5,1]:="":

DATA[6,1]:="":

DATA[2,2]:=evalf(m_p_start,5):

DATA[3,2]:=evalf(m_g_start,5):

DATA[4,2]:=evalf(m_source*x_v,5):

DATA[2,3]:="Изопентан":

DATA[3,3]:="Изогексан":

DATA[4,3]:="Водород":

DATA[2,4]:=evalf(m_ip_end,5):

DATA[3,4]:=evalf(m_ig_end,5):

DATA[7,1]:="Итог":

DATA[5,2]:="":

DATA[5,3]:="Пентан":

DATA[6,3]:="Гексан":

DATA[4,4]:=evalf(m_source*x_v,5):

DATA[5,4]:=evalf(m_p_start*(1-x_ip),3):

DATA[6,2]:="":

DATA[6,4]:=evalf(m_g_start*(1-x_ig),4):

DATA[6,2]:="":

DATA[7,3]:="Итог":

DATA[7,2]:=sum(DATA[i,2],i=2..4):

DATA[7,4]:=sum(DATA[i,4],i=2..6):

eval(DATA);

Заключение

Изомерные соединения часто отличаются по реакционной способности. Одна из причин этого заключается в различной подвижности лигандов. Если комплексы обладают каталитической активностью, то для отдельных изомеров она также бывает различна. В этом случае наличие индукционного периода в каталитической реакции может обусловливаться предварительной изомеризацией и большей активностью образующегося изомера. Изомеризация может служить причиной затухания каталитического процесса, если образующийся изомер менее активен.

Изомерные соединения часто обладают не только различной каталитической, но и биологической активностью. Поэтому бывает весьма важно знать относительную устойчивость отдельных изомерных форм и способность изомеризоваться в определенных условиях. Например, в настоящее время в химиотерапии опухолевых заболеваний в различных странах широко используется цис - [Pt (NH3) 2Cl2]. Важно отметить, что изомерное соединение транс - [Pt (NH3) 2Cl2] противоопухолевой активностью не обладает.

Закономерность транс-влияния помогает целенаправленно синтезировать координационные соединения, в том числе и изомерные пары, а правило изомеризации квадратно-плоскостных соединений позволяет предвидеть наиболее устойчивую форму и предсказывать направление процесса изомеризации.

Список используемой литературы

1. Суханов В.П. Каталитические процессы в нефтепереработке. М., Гостоп-тахнадат, 1963.

2. Исагулянц В.И., Егорова Г.М. химия нефти. М., "Химия", 1965.

3. Химия и переработка нефти и газа. Экспресс-информация. Вып. 7, М., ВИНИТИ, 1971. См. с.5-6.

4. Коршак В.В. Прогресс полимерной химии. М., "Наука", 1965.

5. Химия и переработка нефти и газа. Экспресс-информация. Вып. 39. М" ВИНИТИ, 1970. См. с. 1-4.

6. Химия и переработка нефти и газа. Экспресс-информация. Вып. 0. М., ВИНИТИ, 1970. См. с. 1-6.

Размещено на Allbest.ru

...