РЕФЕРАТ

Отчет 53 с., 23 рис., 13 табл., 19 источников, 3 прил

КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ИЗОМЕРИЗАЦИЯ ПАРАФИНОВ; РЕКТИФИКАЦИЯ; СОВМЕЩЕННЫЕ РЕАКЦИОННО-РЕКТИФИКАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ.

Рассмотрена энергетическая эффективность совмещенного процесса изомеризации и ректификации в сравнении со стандартной схемой изомеризации с рециклом.

Цель дипломной работы – разработка процесса изомеризации легких бензиновых фракций с использованием реакционно-ректификационных технологий и обоснование ее энергетической эффективности.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 7

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 8

1.1 Процесс каталитической изомеризации парафинов нормального строения 8

1.2 Наиболее распространенные схемы процесса каталитической изомеризации 9

1.2.1 Процесс «TIP» 9

1.2.2 Процесс «Penex» 11

1.2.3 Процесс «ParIsom» 15

1.2.4 Процесс «Изомалк-2» 19

1.2.5 Процесс «PRIS» 25

2 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ 28

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 29

3.1 Проведение экспериментов на лабораторной установке 29

3.1.1 Приготовление опытного катализатора изомеризации типа Pt/Zr/SO4 31

3.1.2 Анализ полученных данных 33

3.2.1 Моделирование реакционно-ректификационной колонны в системе HYSYS 35

3.2.2 Моделирование ректификационной колонны ДИГ в системе HYSYS 37

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 41

ПРИЛОЖЕНИЕ А 43

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 52

ПРИЛОЖЕНИЕ В 57

Введение

Потребность в изомеризате, как компоненте автомобильных бензинов, постоянно увеличивается. В связи с принятием нового технического регламента на территории Российской Федерации, ужесточающего экологические требования к автомобильным бензинам, включая ограничения по содержанию ароматических соединений и, в частности, бензола. По этим причинам возникает необходимость строительства новых установок изомеризации.

Цель изомеризационных процессов в нефтепереработке - повышение октанового числа нефтяных фракций путем превращения парафинов нормального строения в их изомеры, имеющие более высокое октановое число. Сырьем являются легкие прямогонные фракции, продукцией – изомеризат, который направляется на смешение с катализатами риформинга и каталитического крекинга[4].

На данный момент только чуть более чем на половине крупных российских нефтеперерабатывающих заводов существуют установки по производству изомеризата. А это значит, что рынок изомеризата в ближайшие годы будет только расти.

В мире существует множество различных схем получения изомеризата. Самыми распространенными являются схемы с рециклами, которые позволяют получать продукты с высокими октановыми числами – порядка 89-91 пунктов по исследовательскому методу. Главным недостатком таких схем является наличие рецикла. Из-за него увеличиваются энергетические затраты на проведение процесса изомеризации.

Одним из новых вариантов, появившемся в последние годы, является проведение процесса в сложной совмещённой колонне реакционно-ректификационного типа. Благодаря такому аппаратурному оформлению процесса изомеризации удается снизить энергетические затраты и сохранить качество продукции на высоком уровне.

1 Аналитический обзор

1.1 Процесс каталитической изомеризации парафинов нормального строения

Основное назначение процесса каталитической изомеризации – получение высокооктановых компонентов бензинов. Большая ценность процесса заключается в том, что в качестве сырья используются низкооктановые компоненты – фракция н. к. - 70°С и рафинаты каталитического риформинга. В них содержится в основном пентановая и гексановая фракции. Это сырье, а также фракции С₅и С₆, получаемые на газофракционирующих установках (ГФУ), изомеризуются в среде водорода в присутствии катализатора. Получаются сравнительно легкие углеводороды с достаточно высоким октановым числом изостроения, что делает изомеризат исключительно ценным компонентом высококачественных бензинов. При изомеризации пентановой фракции получают продукт с более высоким октановым числом – изопентан (метилбутан).

Изомеризация н-пентана представляет интерес не только для нефтеперерабатывающей, но и для нефтехимической промышленности, так как изопентан дегидрированием можно превратить в изопрен - сырье для каучука. Таким образом, изомеризация может служить как для производства высокооктановых бензинов, так и для получения ценных синтетических каучуков.[4]

Процессы изомеризации подразделяются на 3 основных типа:

1 Высокотемпературная изомеризация (360-440 °С) на фторированном алюмоплатиновом катализаторе;

2 Среднетемпературная изомеризация (250-300 °С) на цеолитных катализаторах;

3 Низкотемпературная изомеризация на оксиде алюминия, промотированном хлором (120-160 °С) и на сульфатированных оксидах металлов (130-180 °С).

Наиболее активен катализатор низкотемпературной изомеризации, содержащий платину на хлорированной окиси алюминия, однако для данного процесса необходима тщательная очистка сырья от серы и влаги, что повышает затраты на реализацию и ограничивает его распространение на территории РФ.

Платино-циркониевые катализаторы с добавкой платины также эксплуатируются при относительно низких температурах, но при этом менее требовательны к очистке сырья от серы и влаги.

Актуальность снижения температуры процесса обусловлена термодинамическими закономерностями реакции изомеризации, которые ограничивают глубину превращения парафинового углеводорода в зависимости от температуры процесса при однократном пропуске сырья над катализатором. Чем ниже температура процесса, тем большая глубина изомеризации достигается “за проход”. Для полного превращения исходного сырья процесс следует осуществлять по схеме с рециркуляцией не превращённых углеводородов.