4. Промышленные процессы изомеризации легких н-парафинов

Сравнение промышленных процессов изомеризации легких н-парафинов позволяет выявить преимущества и недостатки каждого из них. В частности, спроектированы и внедрены технологические схемы процессов изомеризации с применением цеолитсодержащих катализаторов.

В промышленном процессе изомеризации пентан-гексановых фракций Hysomer фирмы «Shell» применяются морденитные цеолитные катализаторы [20]. Первая установка была пущена в 1970 г. по схеме «за проход», т.е. без рециркуляции. Этот среднетемпературный процесс (Т= 230-290°С, Р_Н2 = 1,45-3,3МПа) осуществляют на цеолите в водородной форме с низким содержанием натрия и с нанесенной высокодисперсной платиной. При изомеризации фракции С₅-С₆ получают изомеризат с ОЧ (ИМ) = 80-82 «за проход», но при этом для сырья устанавливаются не очень жесткие требования по содержанию воды и серы [21].

Фирма UOP предлагает запатентованный процесс изомеризации на цеолитных катализаторах TIP (Total Isomerization Process, ТИП), который совмещает в себе технологии Hysomer и «Изосив» (газофазного выделения н-алканов на цеолитах) фирмы «Union Carbide». В зависимости от качества пентан-гексановых фракций, желаемого октанового числа и выхода изокомпонента блок адсорбционного выделения размещается до или после блока изомеризации. При работе с получением максимального выхода изомеризата сырье смешивается с продуктом и направляется в блок адсорбции. Условия проведения процесса: Т = 230-290 °С, Р = 1,4-3,5 МПа [22]. В процессе используется цеолитный катализатор HS-10 – цеолит типа морденит с нанесенной платиной, не требующий галоидного активатора или промотора.

Если сырье содержит много тяжелых фракций или более 60 % пентанов, то наиболее выгоден режим изомеризации десорбируемой смеси н-пентана и н-гексана. Если же конечной целью является получение продукта с максимальным октановым числом, то сырье сразу направляется на изомеризацию, что приводит к частичному гидрокрекингу части гексанов и гептанов.

Из-за относительно высокой концентрации в среднетемпературном изомеризате низкооктановых метилпентанов (доля высококтанового 2,2-диметилбутана в сумме гексанов составляет 15–20 %) и невозможности их рециркуляции при адсорбционном разделении технология TIP с полной изомеризацией н-алканов довольно дорога. При переходе от однопроходного процесса Hysomer к процессу TIP необходимые капиталовложения возрастают в 2,2 раза, а удельные энергозатраты – в 1,5–2,0 раза.

Необходимо отметить, что большинство отечественных технологий облагораживания бензинов основывается на зарубежных разработках. Но в последние годы в нашей стране отмечается ряд серьезных внедрений в этой области. В частности, разработаны технологии получения высокооктановых компонентов бензинов с использованием цеолитсодержащих катализаторов.

На Рязанском НПЗ на установке риформинга был реализован разработанный НПП «Нефтехим» (г. Краснодар) процесс изомеризации легких бензиновых фракций «Изомалк». Конечным продуктом является изомеризат с ОЧИМ 80–90 пунктов. Активным компонентом катализатора служил платинированный широкопористый цеолит BETA [17].

Перспективным направлением производства высокооктановых компонентов бензинов на цеолитсодержащих катализаторах является разработанный Сибирским отделением РАН и НИЦ «Цеосит» процесс «Цеоформинг» [23-26]. Процесс позволяет получить бензин с ОЧИМ 80-95, не прибегая к компаундированию и предварительной гидроочистке сырья от серы.

Аналогом «Цеоформинга» является процесс «Цеокат», в котором превращение осуществяется на цеолитах типа ZSM. Получаемый товарный продукт имеет высокое октановое число за счет присутствия ароматических углеводородов и изоалканов.