8 Изомеризация парафиновых углеводородов

Назначение – 1) выработка высокооктановых легких компонентов автомобильных бензинов из прямогонных фракций; 2) производство изопентана – сырья для производства синтетического каучука – из пентана; 3) получение изобутана для установок алкилирования изомеризацией бутана.

Технологический режим блока изомеризации:

Температура,⁰С

реакции в начале цикла 380

реакции в конце цикла 450

верха К-6 82

низа К-6 112

Давление, кгс/см²

в реакторе Р-1 35

в колонне К-6 8,5

в нагнетательной линии компрессора ПК-1 50

Объёмная скорость подачи сырья, ч^-1 1,5

Степень превращения пентана за проход,

% (масс.) 50

Технологическая схема.

На отечественных предприятиях применяется процесс высокотемпературной (температура реакции 380 – 450^оС) изомеризации. В ближайшее время намечается освоить процесс изомеризации при температуре 150 – 180^оС. На предложенной схеме 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 гексановую 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, сверха 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.

С хема установки изомеризации:

I-сырье; II-свежий водородсодержащий газ; III-бутаны; IV-изопентан;

V-изогексан; VI-гексан; VII-углеводородный газ.

9 Схема установки сернокислотного алкилирования

Назначение – получение бензиновых фракций, обладающих высокой стабильностью и детонационной стойкостью, с использованием реакции взаимодействия изобутана с олефинами в присутствии катализатора.

Технологический режим:

Температура Давление

низа, ⁰С верха,⁰С кгс/см²

Реактор 7-10 7-10 6

Ректификационные колонны:

К-1 95-120 45-55 5-6

К-2 85-100 40-45 16-17

К-3 125-135 45-50 3-4

К-4 до 220 100-115 0,2-0,4

Технологическая схема.

Установка алкилирования состоит из отделений: 1)подготовки сырья; 2)реакторного; 3)обработки углеводородной смеси; 4)фракционирования продуктов. В отделении подготовки сырья (на схеме не показано) из олефиновой фракции удаляются сероводород и меркаптаны, здесь же сырье подвергается осушке. Для очистки применяется щелочь, для осушки – окись алюминия ил цеолиты. Подготовленное сырье в емкости Е-1 смешивается с циркулирующим изобутаном и через теплообменник и холодильник подается в реактор Р-1. Одновременно с сырьем в реактор вводится серная кислота.

Существуют реакторы трех типов: емкостные (с применением выносных циркуляционных насосов для перемешивания реакционной смеси); контакторные (с внутренними циркуляционными устройствами и охлаждающими элементами – см. рис.); каскадные (с внутренним охлаждением и внутренними циркуляционными устройствами, без охлаждающих элементов). Реакция изобутана с бутиленами является экзотермической; для съема выделяющейся теплоты применяется искусственное охлаждение. Хладагентом служит аммиак ил углеводородный газ, циркулирующий по схеме; компрессор ПК-1 – конденсатор-холодильник ХК-1 – емкость Е-4 – насос – трубный пучок реактора Р-1 – компрессор ПК-1.

И з реактора Р-2 продукты поступают в отстойник С-1, где они отделяются от серной кислоты, которая возвращается в реактор. Углеводороды через теплообменник Т-1 подаются в отделение обработки углеводородной смеси. Освобожденная от следов серной кислоты и эфиров с помощью щелочной и водной промывки смесь углеводородов поступает на блок ректификации. В составе

Принципиальная схема каталитического алкилирования олефина изобутанами:

I-сырье; II-свежая серная кислота; III-отработанная серная кислота; IV-циркулирующий изобутан; V-аммиак; VI-пропан; VII-отработанная бутан-бутиленовая фракция; VIII-легкий алкилат; IX-тяжелый алкилат; X-щелочь; XI-вода.

Блока ректификации имеются колонны: изобутановая К-1 (в которой из продуктов реакции выделяются пропан и избыточный изобутан), пропановая К-2(в которой смесь пропана и изобутана разделяется на индивидуальные углеводороды), бутановая К-3 (в которой нижний продукт К-1 делится на бутан, иногда называемой бутан-бутиленовой фракцией, и суммарный алкилат), вторичной перегонки К-4 (в которой из суммарного алкилата получают легкий и тяжелый алкилаты).