Открыть главное меню

Изомеризация

Изомеризация — превращение химического соединения в изомер, перегруппировка атомов в молекуле вещества без изменения её качественного и количественного состава[1]. Процесс изомеризации используется в органической химии, в том числе в производстве топлив и в пищевом производстве.

ОписаниеПравить

Технологии изомеризации:

  • каталитическая[2];
  • термическая[3].

Изомеризация в нефтепереработкеПравить

Процесс изомеризации направлен на получение высокооктановых компонентов товарного бензина из низкооктановых фракций нефти путём структурного изменения углеродного скелета. Источником детонации в двигателях внутреннего сгорания является образование свободных радикалов по цепному механизму. Нормальные неразветвленные алканы при горении образуют наиболее активные первичные радикалы, чем вторичные или третичные радикалы при горении разветвленных алканов с изостроением. Поэтому чем разветвленнее молекула, тем выше её детонационная стойкость, октановое число.

Описание процесса и принципиальная схема

Таблица октановых чисел некоторых алканов.

Алкан октановое число И.М.
нормальный пентан 61,8
изопентан 93
нормальный гексан 24,8
2,2-диметилбутан 91,8

На сегодняшний день изомеризация возможна только легких алканов бутана, пентана и гексана. Это фракция нефти с пределами выкипания 28-70°С называется легкая нафта, петролейный эфир, газовый бензин. Проводятся серьёзные исследования возможности изомеризации более тяжелых алканов [4]. В нефтеперерабатывающей промышленности реализовано две технологические схем изомеризации алканов: 1. Однопроходная 2. С рециклом.

Однопроходная изомеризация позволяет повысить октановое число И.М. фракции с 70 до 83 пунктов. Смесь углеводородов до и после однопроходной изомеризации.

КОМПОНЕНТЫ (% ОБ.) И ИОЧ СМЕСИ СЫРЬЁ ПРОДУКТ
изопентан 10,3 26,9
нормальный пентан 24,8 8,4
изогексан 23,2 47,8
нормальный гексан 25,6 5,7
циклические у/в 5,6 11,2
бензол 10,5 0
Октановое число И.М. 69 83

Изомеризация с рециклом позволяет повысит октановое число фракции с 70 до 92 пунктов, за счет выделения из смеси низкооктановых компонентов и возвращение их на рециркуляцию. Возможные схемы организации процесса: 1. Схема с рециклом малоразветвленных гексанов. 2. Схема с деизопентанизацией сырья и рециклом малоразветвленных гексанов. 3. Схема с рециклом н-пентана и малоразветвленных гексанов.

Условия процесса: Давление — 2−3 МПа; Температура в реакторе — 380−410°С; Кратность циркуляции ВСГ[5] — >500 нм³/м³; В настоящее время разработано три типа промышленных процессов изомеризации [6]:

  • высокотемпературная изомеризация (360-440 °С) на алюмоплатиновых фторированных катализаторах;
  • среднетемпературная изомеризация (250-300 °С) на цеолитных катализаторах;
  • низкотемпературная изомеризация на оксиде алюминия, промотированном хлором (120-180 °С) и на сульфатированных оксидах металлов (120-180 °С).

Наиболее перспективными, по мнению многих авторов, являются сульфатированные оксидные катализаторы[6][7][8]. Изготовители катализаторов изомеризации – компании UOP, Axens, Shell, Akzo NobeI, Sud-Chemie, Нефтехим. Основными разработчиками на Российском рынке хлорированных катализаторов являются фирмы UOP (США) c технологией Penex, Axens (Франция); цеолитных катализаторов - немецкая фирма Sud-Chemie, оксидных сульфатированных катализаторов - UOP (США) с технологией Par-Isom и российская фирма НПП Нефтехим с технологией Изомалк-2 [9].

ПримечанияПравить

  1. Реакция изомеризации или перегруппировки. Органическая химия: веб-учебник, 1998—2019. Дата обращения 20 сентября 2019.
  2. Каталитическая изомеризация. Справочник химика 21. Дата обращения 20 сентября 2019.
  3. Изомеризация термическая. Справочник химика 21. Дата обращения 20 сентября 2019.
  4. Изомеризация гептана (недоступная ссылка)
  5. Ахметов, с. 230.
  6. 1 2 Ясакова Е. А., Ситдикова А. В. развития процесса изомеризации в России и за рубежом. — Нефтегазовое дело, 2010. — 19с.
  7. Сравнение катализаторов изомеризации Архивная копия от 3 февраля 2014 на Wayback Machine
  8. №100 заседания Правления Ассоциации нефтепереработчиков и нефтехимиков Архивная копия от 13 мая 2013 на Wayback Machine
  9. Компьютерное прогнозирование работы промышленных катализаторов. — Изд-во Томского политехнического ун-та, 2010. — С. 101−110

ЛитератураПравить

СсылкиПравить