1.2.5 Процесс «pris»
Самым современным процессом изомеризации на сегодняшний день является процесс «PRIS», разрабатываемый компанией «РРТ». Данный процесс является инновационным как в процессе изомеризации, так и в нефтепереработке в целом, на который возлагаются большие надежды.
Процесс «PRIS» предназначен для изомеризации пентан-гексановой фракции при использовании катализатора на основе сульфатированного оксида циркония.
Сущность процесса «PRIS» заключается в совмещении в одном аппарате колонного типа как реакторного, так и ректификационного узла, т.е. использование колонны реакционно-ректификационного типа. Схема процесса изображена на рисунке 1.14.
Рисунок 1.14 - Принципиальная схема процесса «PRIS»
Использование данного процесса позволяет существенно сократить как капитальные затраты на оборудование (реактора, теплообменная аппаратура, печи) так и эксплуатационные (топливо, пар, электроэнергию) за счет протекания процесса изомеризации и процесса разделения в одном аппарате.
Также преимуществом процесса «PRIS» является большая глубина процесса изомеризации за счет «обхода» законов термодинамики. Это возможно за счет постоянного отвода высокооктановых компонентов из зоны реакции.
Реакции изомеризации протекают в среде водорода, поэтому в колонне постоянно поддерживается избыточное давление водорода, который подается непосредственно в реакционные зоны.
Сырье подается ниже реакционных зон, далее компоненты распределятся в зависимости от летучести по высоте колонны. Расположение реакционных зон, а также их высота подбирается таким образом, чтобы они охватывали всю область нахождения н-парафина в колонне (н-пентана – верхняя зона, н-гексана нижняя).
В результате при смешении всех целевых продуктовых потоков, планируемое ИОЧ составит 91-92 пункта.
На данный момент самым эффективным способом увеличения октанового числа изомеризата является включение в схему рецикла малоразветвленных изогексанов [7].
2 Цели и задачи работы
Целью работы является разработка процесса изомеризации легких бензиновых фракций с использованием реакционно-ректификационных технологий и обоснование ее энергетической эффективности.
Задачи:
- изучение существующих схем изомеризации;
- подготовка и проведение опытов на лабораторных установках с целью получения экспериментальных данных;
- разработка моделей колонны реакционно-ректификационного типа и колонны ДИГ;
- анализ полученных результатов расчетов;
- сравнение энерготехнологических параметров, полученных при моделировании колонн;
- оценка экономического эффекта.
3 Экспериментальная часть
3.1 Проведение экспериментов на лабораторной установке
Эксперименты проводились на лабораторной установке проточного реактора (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 – Проточный реактор
Водород подвергается осушке путем пропускания его через емкость, заполненную активным оксидом алюминия. Активный оксид алюминия, используемый для осушки водорода, перед применением должен подвергаться прокалке при температуре (500±25) 0С в течение 3-4 часов. В емкость для сушки загружается 200 см3активного оксида алюминия, замена его производится при каждой перегрузке катализатора.
В реактор для проведения испытания, в зону постоянной температуры, загружают 20 мл катализатора. Катализатором является платина нанесенная на сульфатированный оксид циркония. Носителем является оксид алюминия. Для проведения испытаний используется катализатор с длиной экструдатов не более (3-5) мм.
Для замера температуры в реакторе устанавливают три термопары. Одну устанавливают на 2 см выше слоя катализатора, другую - в центре слоя катализатора, третью – на 2 см ниже слоя катализатора.
После загрузки катализатора производится опрессовка установки азотом при давлении на 10 % выше рабочего. Проверяется герметичность установки.
Далее производится восстановление катализатора. Процесс ведут в атмосфере чистого водорода (по ГОСТ 3022-80) при непрерывной работе установки под давлением 20 кгс/см2.
Температурный режим восстановления катализатора приведен в таблице 1.
Таблица 1 - Температурный режим восстановления катализатора
|
Температурный режим восстановления, 0C |
Продолжительность, час
|
|
1 Нагрев до 180 2 Выдержка при 180 |
1,5 6 |
Допустимые отклонения по температуре ±2°С и по времени ±15 мин.
После завершения восстановления катализатора реактор охлаждают до 100°С.
При испытании катализатора изомеризации установка работает с потреблением водорода с непрерывной отдувкой. Давление на входе поддерживается редуктором.
Сырьевой цикл испытания катализатора включает три опыта при разных температурах при непрерывной работе установки. Условия проведения опытов приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Условия проведения испытаний
|
Наименование показателя |
Единица измерений |
Условия опыта | ||
|
1. Температура (Т1) опыта замеряемая термопарой, расположенной на 2 см выше слоя катализатора |
°С |
150±1 |
160±1 |
170±1 |
|
2. Давление в реакторе избыточное (Р) |
кгс/см2 |
20±0,5 |
20±0,5 |
20±0,5
|
|
3. Расход сырья, (V1) (Соотношение объема сырья к объему катализатора в час) |
см3/час
дм3/дм3*час |
40±2
~2 |
40±2
~2 |
40±2
~2 |
|
4. Расход подаваемого водорода |
дм3/час
|
24±2 |
24±2 |
24±2 |
|
5. Кратность циркуляции (Соотношение объема водорода к объему сырья в час) |
л/л |
600 |
600 |
600 |
|
6. Продолжительность опыта (t) при каждой температуре, не менее |
час |
20 |
20 |
20 |
|
6. Периодичность отбора проб |
час |
2 |
2 |
2 |
Было проведено два сырьевых цикла испытания катализатора: на сырье гексан х.ч. при температурах (160-180)0С и на сырье пентан х.ч. при температурах (150-170)0С.