ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКООКТАНОВЫХ КОМПОНЕНТОВ

  Главная      Учебники - АЗС, нефть     Производство высокооктановых бензинов (Гуреев А.А., Жоров Ю.М.) - 1981 год

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  19  20  21  ..

 

 

ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКООКТАНОВЫХ КОМПОНЕНТОВ

Значительная часть товарных автомобильных бензинов, особенно высокооктановых, получается посредством компаундирования. Необходимость компаундирования диктуется как повышением октанового числа, так и корректировкой фракционного или химического состава бензина. В частности, катализат каталитического риформинга, обладая достаточно высоким октановым числом, не выдерживает норм по фракционному составу, так как в нем часто не хватает пусковых фракций, особенно при повышенной температуре начала кипения сырья риформинга (н. к. 105—140°С), когда головная фракция используется для риформинга на ароматические углеводороды. Поэтому при наличии в качестве базового бензина только катализата риформинга к нему добавляют изопентан, изогексаны, алкилат или толуол (последний обычно при мягком режиме риформинга, когда содержание ароматических углеводородов составляет около 40%).

Разделение компонентов автомобильных бензинов на базовые и высокооктановые в какой-то степени условно, так как в зависимости от набора технологических установок нефтеперерабатывающего завода число компонентов для получения товарного бензина может быть довольно велико и в соответствии с этим концентрации двух или даже трех из них будут примерно одинаковыми.

Так, на Ново-Ярославском НПЗ для производства бензина АИ-93 (этилированного) использовались следующие компоненты (% об.) [19]:

 

В такой смеси содержание бензинов каталитического крекинга, риформинга и алкилата довольно близко.

Известно, что легкие фракции прямогонных бензинов даже па-рафинистых нефтей часто имеют удовлетворительное октановое число: так, фракция 27—85°С усть-балыкской нефти (смеси) имеет октановое число (м. м.) 64, самотлорской — 67,4 и т. п. При

работе установок каталитического риформинга на мягком режиме, когда требования к октановой характеристике товарных бензинов были ниже, в катализат риформинга добавлялась фракция н. к. — 85°С прямогонного бензина. Позднее от этого отказались, и наиболее типичными высокооктановыми компонентами стали изопентан, изогексаны и их смеси, а также алкилат сернокислотного алкилирования изобутана олефинами, исходя из того, что октановое число добавляемых изопарафинов должно быть не ниже, чем базового или смеси базовых компонентов.

 

Каталитическая изомеризация легких н-парафинов

 

Изопентан и изогексаны могут быть получены методом каталитической изомеризации. Подвергая легкий прямогонный бензин изомеризации, можно значительно повысить его октановое число. Так, если я-пентан (т. кип. 36,1 °С) имеет октановое число 61,7 (м. м.), то изопентан (т. кип. 27,9°С) обладает октановым числом 92,3; н-гексан имеет октановое число всего 24,8, а изогексаны — от 74,5 до 101,7; пределы температур кипения гексановой фракции — от 49,7 до 68,7°С (последняя для н-гексана).

Термодинамически — процесс изомеризации низкотемпературный, причем низкие температуры способствуют образованию более разветвленных и соответственно более высокооктановых изомеров. Однако для увеличения скорости превращения изомериза-цию ведут при относительно высокой температуре: 380—400°С.

Используют катализаторы, содержащие платину, палладий, нанесенные на оксид алюминия или цеолит. Промышленный отечественный катализатор ИП-62 содержит около 0,5% Pt на оксиде алюминия; активация катализатора проводится фтором. Позднее были разработаны и другие, более эффективные, катализаторы — НИП-66 (алюмоплатиновый, 0,6% Pt, промотированный хлором), ИЦК-2 (0,8% Pd на цеолите СаУ) [20]. В присутствии катализатора НИП-66 процесс проводят при низкой температуре (до 130—140°С). Так, при 150°С, объемной скорости подачи н-пента-на 1,5  и давлении 3 МПа в катализате получали около 65% изопентана. На промышленном катализаторе ИП-62 при 380— 450°С выход изопентана за однократный пропуск сырья составил 50—55%; для повышения выхода целевого продукта процесс проводят с рециркуляцией непревращенного я-пснтана, в итоге выход изопентана достигает 96—98% (на н-пентан), т. е. близко к теоретическому.

При изомеризации пептана на промышленной установке температура 350—400 °С, давление 3,0—3,5 МПа, объемная скорость 1,5—2,0 ч-1. Для подавления побочных реакций применяют циркуляцию водородсодержащего газа (около 900 м3/м3 сырья).
 

 

 

 

Рис. 29. Принципиальная схема установки изомеризации н-пентана:

 

 

 


Ввиду того что скорость изомеризации нормальных парафиновых углеводородов с увеличением молекулярной массы возраста-ет, но при этом увеличивается и вероятность протекания побочных реакций распада, целесообразно подвергать изомеризации н-пен-тан и я-гексан раздельно. Однако в промышленных условиях на установку обычно поступает легкий прямогонный бензин (н. к. — 62 °С), в котором примерно 2/3 пентанов, из них более половины я-пентана. Кроме того, во фракцию входят изогексаны, я-гексан и бутаны (за счет нечеткости ректификации на установке вторичной перегонки). Типовая схема установки изомеризации представлена на рис. 29. Сырье — фракция и. к. — 62 °С — поступает в колонну 3, где из него отделяются бутаны и изопентаны. Эта же колонна служит для отделения изопентана из стабильного катализата (изомеризата), поступающего из стабилизационной колонны 15. В следующей колонне 5 из смеси бутанов выделяется целевой изопентан. С низа этой колонны целевая изопентановая

фракция откачивается насосом через теплообменник 4 в емкость. Головной погон (бутаны) после конденсации в воздушных конденсаторах-холодильниках частично подается насосом на орошение, а балансовое количество выводится с установки. Нижний погон колонны 3 представляет собой смесь я-пентана и гексанов, которые далее разделяются в колонне 6; н-пентан является головным погоном этой колонны. В колонне 7 изогексаны отделяются от н-гексана.

Сырье реакторного блока представляет собой смесь я-пентана исходного сырья и непревращенного я-пентана после реакции; оно подается насосом, смешивается с циркулирующим водородсодержащим газом от компрессора 16, подогревается в теплообменниках 9 и печи 8 и поступает в реактор 10, заполненный катализатором.

 

В начале пробега установки температура в реакторе равна «380°С; в конце — вследствие некоторой дезактивации катализатора она повышается и достигает 430—450 °С. Паро-газовая смесь продуктов реакции охлаждается и конденсируется в теплообменниках 9, воздушных и водяных конденсаторах-холодильниках. В газосепараторе 12 отделяется водородсодержащий газ, который далее смешивается со свежим водородсодержащим газом и поступает в адсорбер 14, заполненный цеолитами для удаления из газа влаги. Осушенный газ поступает затем на прием компрессора 16.

Нестабильный изомеризат, выходящий с низа сепаратора 12, охлаждается в теплообменнике 13 и подвергается стабилизации в колонне 15. С верха колонны уходит углеводородный газ, а с низа — стабильный изомеризат, направляемый, как сказано выше, на разделение в блок ректификации.

Учитывая, что изомеризация — процесс низкотемпературный, весьма важным является подбор катализаторов, позволяющих снизить температуру процесса. Фирма Репех (США) предложила для промышленной изомеризации я-пентана и я-гексана катализатор, позволивший снизить температуру в реакторе до 250°С. Это — активированный кислотный носитель, цеолит, с очень низким содержанием натрия и нанесенным на его поверхность тонко-дисперсным благородным металлом. К сырью изомеризации непрерывно добавляется промотор — хлорорганическое соединение, которое превращается в реакторе в НС1. При однократном пропуске сырья (легкой фракции бензина) получаются выходы изомеров, близкие к равновесным, и можно получить бензин с октановым числом 83 (и. м.).

 

 

Имеются также зарубежные установки каталитической изомеризации, на которых четкая ректификация заменена разделением изо- и нормальных парафинов на цеолитах (процесс Molex). Сырье поступает в адсорбер, заполненный цеолитами, на которых с большой четкостью адсорбируется н-C5H12 и h*C6H14 от углеводородов изостроения. Полученный изомеризат также проходит адсорбцию на цеолитах.

В связи с тенденцией к сокращению применения этиловой жидкости возникла необходимость облагораживать даже такой, казалось бы, полноценный компонент автомобильного бензина, как бензин каталитического крекинга. Легкая фракция крекинг-бензина богата изопарафинами, более тяжелые его фракции содержат ароматические и непредельные. Эти фракции можно подвергать риформингу, однако необходимость предварительной гидроочистки, в процессе которой часть высокооктановых олефинов превращается в низкооктановые нормальные парафины, отчасти обесценивают этот процесс; он может быть рациональным только для самой тяжелой фракции. Промежуточную же фракцию (75— 150°С) целесообразно подвергать изомеризации. Схема облагораживания бензина каталитического крекинга представлена на

рис. 30. Результаты изомеризации фракции 75—150 °С бензина каталитического крекинга даны ниже:

 


Октановое число исходного бензина

исследовательский метод.........87

моторный метод............76,5

Выходы продуктов изомеризации, % (масс.)

изомеризата (С5 и выше).........95,9

газа до С4.............3,9

коксовых отложений...........0,2

Октановое число изомеризата

исследовательский метод.........90,7

моторный метод.............79,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  19  20  21  ..