АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ИЗОМЕРИЗАЦИИ. ВЫБОР НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНОГО КАТАЛИЗАТОРА ПРОЦЕССА

Одной из основных задач нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности является повышение качества автобензинов.

В современном мире энергопотребление все более «набирает обороты». Для удовлетворения потребностей в энергии необходимы огромные запасы ископаемого топлива, которые, как известно, не безграничны. Ученые ведут дискуссии о выборе более рациональных путей использования углеводородного сырья, увеличения глубины его переработки, улучшения качества автомобильных топлив и их экологических показателей.

Основная масса выбросов вредных веществ в окружающую среду приходит с отработанными газами автомобилей. Международные экологические стандарты существенно ограничивают содержание в бензинах серы, бензола и ароматических углеводородов в целом [1]. Кроме того, не остаются без внимания и эксплуатационные характеристики автобензинов, такие как октановое число, давление насыщенных паров, отсутствие коррозии деталей двигателя. Базовыми компонентами таких бензинов являются: бензиновые фракции каталитического риформинга, крекинга и изомеризаты легких бензиновых фракций.

Важнейшими фактором наличия установки изомеризации пентан-гексановой фракции С₅-С₆ является решение следующих задач при производстве бензинов [1]:

1. Поддержание высокого октанового числа.

2. Снижение содержания бензола и ароматических углеводородов.

3. Снижение содержания серы.

4. Снижение содержания олефинов.

Таблица 1

Требования стандартов серии Евро к качеству автомобильных бензинов

Таблица 2

Требования ГОСТ Р 51105-97 к качеству автомобильных бензинов [2]

Установки изомеризации позволяют получить топливо с характеристиками, отвечающими жестким стандартам «Евро-4» и «Евро-5». Процесс изомеризации пентан-гексановой фракции является одним из самых рентабельных способов получения высокооктановых изокомпонентов автобензинов с улучшенными экологическими свойствами, что является целевым назначением процессов каталитической изомеризации в современной нефтепереработке.

Высокая эффективность процессов изомеризации заключается в том, что в качестве сырья изомеризации используются легкие бензиновые фракции с концом кипения от 62°С до 85°C и рафинаты каталитического риформинга, содержащие в основном н-пентаны и н-гексаны. Сырьё изомеризуется в среде водорода в присутствии бифункциональных катализаторов. Повышение ОЧ достигается за счёт увеличения доли изопарафинов. Процесс осуществляется, как правило, в одном или двух реакторах при температуре от 110 до 380°C и давлении до 3,6 МПа.

Продуктами данной установки являются стабильный изомеризат с выходом 94-96% с ОЧ по исследовательскому методу 88-92 пунктов, который является высокооктановым компонентом для производства высококачественных неэтелированных бензинов, и углеводородный газ с выходом 4-6%, который направляется на переработку на установку ГФУ.

Каталитическая изомеризация легких бензиновых фракций является важным процессом переработки катализата риформинга для получения высокооктановых компонентов бензинов с улучшенными экологическими свойствами. Данный процесс в последнее время приобретает все большее значение, в связи с чем поиск путей его совершенствования является актуальной задачей.

Интенсивное наращивание мощностей процесса изомеризации осуществляется за счёт реконструкции существующих и строительства новых установок. Одновременно проводятся модернизация и интенсификация действующих установок изомеризации под процессы с рециркуляцией непревращенных нормальных парафинов [3]. Также одним из путей совершенствования процесса изомеризации является использование катализаторов, с помощью которых достигается наибольшая эффективность процесса.

Технологическая схема конкретной установки изомеризации зависит от типа применяемого катализатора [4]. Существуют следующие основные типы катализаторов процесса изомеризации:

– высокотемпературная (360-440°С) на алюмоплатиновых фторированных катализаторах;

– среднетемпературная (250-300°С) на цеолитных катализаторах;

– низкотемпературная на катализаторах на основе сульфатированных оксидов металлов (120-180°С);

– низкотемпературная на циркониевых катализаторах (120-190°С).

Таблица 3

Сравнительная характеристика существующих технологий изомеризации

Таким образом, установка изомеризации является важной ступенью на пути к получению базового высокооктанового компонента товарного бензина с улучшенными экологическими свойствами, удовлетворяющего требованиям экологических стандартов «Евро 4» и «Евро 5», а также ГОСТ Р 51105-97.

Исходя из проведенного анализа различных видов процесса изомеризации, был выявлен наиболее эфеективный – низкотемпературная изомеризация на церкониевых катализаторах, главными преимуществами которой являются: длительный срок службы, высокое октановое число (ОЧ по ИМ = 91-92), высокий выход изомеризата.

Список литературы:

1. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 013/2011 «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту» Утвержден Решением Комиссии Таможенного союза от 18 октября 2011 года № 826
2. ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия» Принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 9 декабря 1997 года № 404
3. Петров А.А. Каталитическая изомеризация углеводородов. – М.: Издательство АН СССР, 1960. – 217 с.
4. ООО «НПП Нефтехим» [Электронный ресурс]. – URL : http://nefthim.ru/ (Дата обращения: 01.06.2019).