1.3 Материальный баланс реактора

На основе сделанного выше посекционного расчета реактора можно составить его общий материальный баланс (таблица 1.13).

Таблица 1.13 – Материальный баланс установки

Потоки	Расход потока по секциям, кг/ч						Сумма по реактору, кг/ч
	1	2	3	4	5
Приход С3Н6+С3Н8 С4Н8 i-С4Н10(свежий) i-С4Н10(отработанный) i-С4Н10(рециркулят) н-С4Н10 С5Н12 Катализатор	161,766 2058,82 2705,88 - 82426,29 2338,23 88,236 339656,04	161,766 2058,82 2705,88 573,8 66957,52 4676,46 176,472 339656,04	161,766 2058,82 2705,88 1147,6 51488,9 7014,69 264,708 339656,04	161,766 2058,82 2705,88 1721,4 36021,2 9352,92 352,944 339656,04	161,766 2058,82 2705,88 2295,2 20553,5 11691,15 441,18 339656,04	808,83 10294,1 13529,4 - 82426,29 11691,15 441,18 339656,04
Сумма	429435,26	421157,66	412880,21	404603,67	396327,14	458846,99
Расход С3Н6+С3Н8(пар) i-С4Н10(отработанный) i-С4Н10(рециркулят) i-С4Н10(исп.) н-С4Н10 С5Н12 Алкилат Катализатор	161,766 573,8 66957,52 15467,7 2338,23 88,236 4190,9 339656,04	161,766 1147,6 51488,9 15467,7 4676,46 176,472 8381,8 339656,04	161,766 1721,4 36021,2 15467,7 7014,69 264,708 12572,7 339656,04	161,766 2295,2 20553,5 15467,7 9352,92 352,944 16763,6 339656,04	161,766 2869 5085,8 15467,7 11691,15 441,18 20954,5 339656,04	808,83 2869 5085,8 77338,5 11691,15 441,18 20954,5 339656,04
Сумма	429435,26	421157,66	412880,21	404603,67	396327,14	458846,99

1.4 Объем отстойной зоны реактора

В этой зоне проис­ходит разделение выходящих из пятой секции реактора углеводо­родов и серной кислоты.

Зная массовые количества жидких компонентов, покидающих пятую секцию (таблица 1.13), и их плотности, найдем объемное коли­чество смеси. Оно составит R_m5 = 257,2 м³/ч. Принимая время от­стоя τ₀ = 60 мин и степень заполнения φ = 0,7, найдем объем зоны отстоя:

; (1.25)

Тогда длина зоны будет

; (1.26)

1.5 Объем реактора

Найдем общую длину цилиндрической части реактора

, (1.27)

где - длина реакционной зоны.

Объем цилиндрической части реактора (практически равный его объему) будет равен

; (1.28)

2 Расчет процесса изомеризации углеводородов

Возможность изомеризации парафиновых углеводородов на хлори­де алюминия была впервые обнаружена в 1933 г. К. Ненитцеску и А. Драганом. В 1935 г. Б.Л. Молдавский открыл возможность промотирования реакции изомеризации хлористым водородом, что предопределило прак­тическое применение этой реакции. Ранние промышленные процессы изомеризации были предназначены для получения изобутана из н-бутана на хлористом алюминии при мягком температурном режиме (90-120 °С). Изобутан далее алкилировали бутиленами и в результате получали изооктан.

Целевым назначением процессов каталитической изомеризации в современной нефтепереработке является получение высокооктановых изокомпонентов автобензинов или сырья нефтехимии, прежде всего изопентана для синтеза изопренового каучука [10]. Высокая эффективность процессов изомериации зпаключается в том, что в качестве сырья используются низкооктановые компоненты нефти – фракции н.к.-62 °С и рафинаты каталитического риформинга, содержащие в основном н-пентан и н-гексан. Это сырье (а также фракции С₅ и С₆, получаемые с ГФУ) изомеризуется в среде водорода в присутствии бифункциональных катализаторов.

Нормальный пентан, который характеризуется октановым числом 62 (ИОЧ), превращается в изопентан, ИОЧ которого 92. В случае гексана изменение ИОЧ в результате изомеризации еще более значительно от 25 до, примерно, 75. Стандартная смесь, содержащая нормальные и изо-пентаны и гексаны, облагораживается в этом процессе (ИОЧ меняется от 73 до 91) [11].

Процессы изомеризации парафиновых углеводородов играют значительную роль в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Наличие установки изомеризации на НПЗ позволяет увеличить долю высокооктановых бензинов с 60 до 86%. Лёгкий изомеризат с экологической точки зрения гораздо менее вреден, чем ароматика и различного рода присадки, повышающие детонационную стойкость. Также наличие лёгких фракций в автобензинах определяет стабильную работу двигателей внутреннего сгорания на стадии пуска особенно при пониженных температурах в зимних условиях эксплуатации.

Высокие детонационная стойкость и испаряемость продуктов изомеризации углеводородов С₅ и С₆ обусловливают их исключительную ценность в качестве низкокипящих высокооктановых компонентов неэтилированных автобензинов.

В настоящее время в России и за рубежом работает более 100 устано­вок изомеризации парафиновых углеводородов с использованием раз­личных бифункциональных катализаторов. В последние годы изомеризация легких бензиновых фракций становится по существу стратегическим «бензиновым» процессом, обеспечивающим октановые характеристики суммарного бензинового фонда [12].

Ввод в эксплуатацию установки изомеризации одновременно решает следующие задачи:

- снижение доли автомобильного бензина с низким октановым числом в «бензиновом пуле» с 41,7 до 9,8% масс.;

- снижение содержания бензола в тяжелом риформате до 1 % масс.;

- производство стабильного изомеризата с ОЧ=86 пунктов и использование его в качестве компонента автомобильных бензинов с улучшенными характеристиками;

- организация производства экологически чистых автобензинов по нормам Евро-4 и Евро-5 в объеме 90,2 % масс. [13].

Рисунок 2.1 – Схема установки изомеризации «за проход»