9. Алкилирование

Алкилат является идеальным компонентом для приготовления высокооктановых бензинов, благодаря своему высокому октановому числу, низкому давлению насыщенных паров, низкому содержанию серы и уникальным свойствам не окисляться кислородом воздуха (т.е. высоким индукционным периодом). В связи с тем, что в настоящее время усиливаются экологические требования к моторным топливам, возросло значение алкилата, как высококачественного компонента смешения.

Механизм реакции алкилирования довольно сложен. В процессе алкилирования изобутан (С₄Н₁₀) вступает в реакцию с лёгкими олефинами (С₄Н₈) в присутствии катализатора - серной кислоты (H₂SO₄) с образованием карбокатиона. Основная стадия реакции заключается в протонировании лёгкого олефина. При алкилировании олефинов из карбокатиона С₄ образуется карбокатион С₈. За счет гидридного переноса от другой молекулы изобутана образуется парафиновый продукт С₈ и ещё один карбокатион С₄, который обеспечивает дальнейший ход реакции. Так как помимо основной реакции, проходит множество побочных, то образуется целый "букет" углеводородов разного строения. Наиболее желательным является триметилпентан с высоким октановым числом.

Для получения хорошего качества товарного алкилата особую важность имеет высокое соотношение "изобутан/олефины", оптимальная продолжительность контакта, температура, и соотношение "катализатор/олефины". Реакция алкилирования протекает с выделением тепла. Поэтому в составе установки есть секция охлаждения, предназначенная для получения циркулирующего хладоагента - изобутана, путем компремирования его на компрессоре и подачи его в реакционную зону. В изобутановой и бутан-бутиленовой фракциях приходящих на установку, содержится небольшое количество пропана и бутана. Так как эти алканы не участвуют в реакции, то для исключения их накопления в системе имеются ректификационные колонны.

Получаемый алкилат имеет высокие октановые характеристики (по исследовательскому методу более 96 пунктов), низкую упругость паров (по Рейду 0,43 кг/см² абс.) и не содержит олефиновых и ароматических углеводородов.

10. Гидроочистка

Известно, что все сераорганические соединения не выдерживают обработки в условиях температурного воздействия при высоком давлении, в присутствии водорода и специальных катализаторов. Они распадаются с образованием углеводородов и сероводорода H₂S. Сероводород в обычных условиях находится в газообразном состоянии и при нагревании нефтепродукта выделяется из него. Его обычно поглощают раствором моноэтанолоамина в колоннах очистки и затем, после регенерации абсорбента, выделенный сероводород направляют на установки получения элементарной серы или серной кислоты.

В дизельных и бензиновых фракциях присутствие соединений содержащих серу, азот и кислород также крайне нежелательно, поскольку ведет к ухудшению работы дизельных двигателей и двигателей внутреннего сгорания, вызывая образование нагаров и, так называемых, лаковых пленок. Содержание этих соединений нежелательно и с экологической точки зрения. Гидроочистке подвергаются не только товарные целевые фракции, но и сырьевые компоненты для других установок, в которых недопустимо или нежелательно присутствие сернистых, азотосодержащих, кислородосодержащих соединений и тяжёлых металлов. В большинстве случаев это каталитические процессы, в которых вышеперечисленные вещества являются ядом для катализаторов, что существенно снижает их экономические показатели.

Основные реакции, происходящие при гидроочистке: гидрогенолиз связей углерод - гетероатом с практически полным превращением серо-, азот- и кислородсодержащих органических соединений в предельные углеводороды с одновременным образованием легко удаляемых H₂S, NH₃ и водяных паров; гидрирование непредельных углеводородов. Катализатор гидроочистки также осаждает на себя тяжёлые металлы. Образовавшиеся в процессе гидроочистки летучие сернистые, азотистые и кислородсодержащие соединения удаляются путем отпарки в ректификационных колоннах. Гидроочистку проводят при температуре 300-380 °С. Обычно применяются катализаторы: алюмокобальтмолибденовый (9-15% МоО_З, 2-4% СоО) или алюмоникельмолибденовый (до 12% МО, до 4% СоО), носитель - А1₂О_З, иногда с добавками цеолитов, алюмосиликатов и др. Содержание водорода в водородсодержащем газе достигает до 90% по объему, расход водорода 0,1-1,0% от массы сырья. Выход жидких продуктов обычно достигает 96-99%, суммарный выход углеводородных газов, бензина, H₂S, NH₃ и паров Н₂О - 1-4%. Принципиальная технологическая схема гидроочистки: смешение сырья с водородсодержащим газом и предварительный подогрев смеси в теплообменнике; нагрев смеси в трубчатой печи; собственно гидроочистка, в одно- или многосекционном реакторе - стальном цилиндрическом аппарате; охлаждение полученного гидрогенизата; отделение его от водородсодержащего, а затем от углеводородных газов соответственно в сепараторах высокого и низкого давления с последующей ректификацией на целевые продукты; очистка газов от H₂S, NH₃ и водяных паров.