1.2.4 Процесс «Изомалк-2»
Технология изомеризации «Изомалк-2» является новейшей разработкой в области изомеризации легких бензиновых фракций. Особенностью технологии является использование катализатора, обеспечивающего протекание процесса в термодинамически выгодной для изомеризации парафиновых углеводородов низкотемпературной области (130-180)°C, обладающего повышенной устойчивостью к действию каталитических ядов — воды, серы, азота. Технология разработана в конце прошлого века и впервые внедрена в промышленность в 2003 году.
Разработка такого катализатора и технологии его промышленного производства была завершена в 2002 году, а технология изомеризации C5-С6 — фракции с использованием этого катализатора (СИ-2) получила название «Изомалк-2».
В основе технологии изомеризации «Изомалк-2» лежит оксидный сульфатированный катализатор СИ-2. Его особенностью является высокая изомеризующая активность, не уступающая хлорированным алюмооксидным катализаторам при значительно более высокой устойчивости к действию каталитических ядов.
Технологическое оформление процесса изомеризации определяется каталитическими, физико-химическими свойствами катализатора и его устойчивостью к действию каталитических ядов.
Катализатор изомеризации СИ-2 имеет следующие характеристики:
Форма — экструдаты диаметров 2,7±0,30 мм
Насыпная плотность — 1,300-1,600 г/см3
Рабочий диапазон температуры — (130-180) °С
Давление — 2,5-3,5 МПа
Допустимое содержание примесей в сырье:
1 сера — до 2 ppm ;
2 азот — 1-2 ppm;
3 вода — до 10 ppm.
Примечание: Катализатор изомеризации СИ-2 восстанавливает свою активность при краткосрочных проскоках воды до 100 ppm и серы до 5 ppm.
C учетом основных характеристик катализатора СИ-2 технология «Изомалк-2» предусматривает предгидроочистку сырья, но в отличие от хлорированных катализаторов специальная адсорбционная очистка гидрогенизата от микропримесей серы, азота и воды не требуется. Необходимые требования по содержанию микропримесей достигаются обычной гидроочисткой и отпаркой нестабильного гидрогенизата. Реакторный блок «Изомалк-2» включает один или два реактора с охлаждением газопродуктового потока в теплообменнике. При выборе одного реактора требуется "квенч" холодного ВСГ на входе во второй слой катализатора. Схема процесса изображена на рисунке 1.8.
Рисунок 1.8 – Принципиальная схема процесса «Изомалк-2»
Необходимость охлаждения газопродуктового потока обусловлена не сколько экзотермичностью реакций изомеризации, сколько большой экзотермичностью гидрирования бензола, содержащегося в сырье. Поэтому технологическая схема установки зависит от состава сырья. Технология «Изомалк-2» позволяет перерабатывать пентан-гексановые фракции со значительным количеством бензола (до 5-8%) и углеводородов С7до 10%. Но в таких случаях используются специальные технические решения.
Октановое число изокомпонента, получаемого по технологии «Изомалк-2» определяется в основном выбором варианта технологической схемы. Все остальные показатели остаются неизменными — межрегенерационный период не менее 4-х лет и может достигать 8 лет, общий срок службы катализатора 10 лет, выход изокомпонента 98-99% масс. и может снижаться только при увеличении концентрации углеводородов С7более 3%.
Аппаратурное оформление процесса.
1 Установка изомеризации «за проход».
Схема процесса изображена на рисунке 1.9.
Рисунок 1.9 – Принципиальная схема процесса «Изомалк-2» «за проход»
Реализация технологии «Изомалк-2» по схеме «за проход» отличается наименьшими капитальными и эксплуатационными затратами.
Эта схема позволяет получать изокомпонент с ИОЧ от 82 до 84 пунктов при выходе не менее 98% масс.
Установка изомеризации "Изомалк-2" с рециклом н-пентана.
Схема процесса изображена на рисунке 1.10.
Рисунок 1.10 – Принципиальная схема процесса «Изомалк-2» с рециклом н-пентана
Данная схема применяется для переработки сырья с содержанием пентанов 50-70 %. За счет рецикла н-пентана ИОЧ изокомпонента можно повысить до 86-88 пунктов, выход изокомпонента составляет не менее 98 % масс. Схема позволяет выводить отдельно изопентановую фракцию в количестве соответствующем содержанию пентанов в сырье установки изомеризации.
3 Установка изомеризации «Изомалк-2» с рециклом малоразветвленных гексанов.
Схема процесса изображена на рисунке 1.11.
Рисунок 1.11 – Принципиальная схема процесса «Изомалк-2» с рециклом малоразветвленных гексанов
Схема позволяет повысить октановое число вырабатываемого изокомпонента за счет возврата малоразветвленных гексанов на смешение с сырьем реакторного блока. По сравнению с вариантом «за проход» схема включает дополнительную колонну деизогексанизатор (ДИГ) и обеспечивает получение изокомпонента с ИОЧ 87-88 пунктов. Установка деизогексанизатора является оптимальным технологическим решением для переработки сырья с содержанием гексанов 50-70% и высоким содержанием примесей углеводородов С7+и бензола.
4 Установка изомеризации «Изомалк-2» с ДИП сырья и ДИГ.
Схема процесса изображена на рисунке 1.12.
Рисунок 1.12 – Принципиальная схема процесса «Изомалк-2» с ДИП сырья и ДИГ
Дооборудование схемы колонной деизопентанизации сырья позволяет снизить нагрузку на реакторный блок, повысить глубину изомеризации пентана. Октановое число изокомпонента составляет 89-90 пунктов. Этот вариант установки считается одним из наиболее оптимальных технических решений.
5 Установка изомеризации "Изомалк-2" c рециклом н-пентана и гексана.
Схема процесса изображена на рисунке 1.13.
Рисунок 1.13 – Принципиальная схема процесса «Изомалк-2» с рециклом н-пентана и гексана
Данная схема позволяет максимально использовать возможности технологии "Изомалк-2" в изомеризации пентан-гексановой фракции. Октановое число изокомпонента (91-92 пункта) достигается за счет осуществления рецикла и н-пентана и гексанов. Несмотря на высокие капитальные и эксплуатационные затраты, реализация технологии изомеризации легких бензиновых фракций по данной схеме, в условиях необходимости производства автобензина, соответствующего нормам Евро-3, Евро-4, может стать оптимальным вариантом для нефтеперерабатывающего завода [12,16,18].