Изомеризация
Изомеризация — превращение химического соединения в изомер, перегруппировка атомов в молекуле вещества без изменения её качественного и количественного состава[1]. Процесс изомеризации используется в органической химии, в том числе в производстве топлив и в пищевом производстве.
Описание
Технологии изомеризации:
Изомеризация в нефтепереработке
Процесс изомеризации направлен на получение высокооктановых компонентов товарного бензина из низко октановых фракций нефти путём структурного изменения углеродного скелета. Источником детонации в двигателях внутреннего сгорания является образование свободных радикалов по цепному механизму. Нормальные неразветвленные алканы при горении образуют наиболее активные первичные радикалы, чем вторичные или третичные радикалы при горении разветвленных алканов с изостроением. Поэтому чем разветвленнее молекула, тем выше её детонационная стойкость, октановое число.
Описание процесса и принципиальная схема (недоступная ссылка)
Таблица октановых чисел некоторых алканов.
| Алкан | октановое число И.М. |
|---|---|
| нормальный пентан | 61,8 |
| изопентан | 93 |
| нормальный гексан | 24,8 |
| 2,2-диметилбутан | 91,8 |
На сегодняшний день изомеризация возможна только легких алканов бутана, пентана и гексана. Это фракция нефти с пределами выкипания 28-70°С называется легкая нафта, петролейный эфир, газовый бензин. Проводятся серьёзные исследования возможности изомеризации более тяжелых алканов[4]. В нефтеперерабатывающей промышленности реализовано две технологические схемы изомеризации алканов: 1. Однопроходная 2. С рециклом.
Однопроходная изомеризация позволяет повысить октановое число И.М. фракции с 70 до 83 пунктов. Смесь углеводородов до и после однопроходной изомеризации.
| КОМПОНЕНТЫ (% ОБ.) И ИОЧ СМЕСИ | СЫРЬЁ | ПРОДУКТ |
|---|---|---|
| изопентан | 10,3 | 26,9 |
| нормальный пентан | 24,8 | 8,4 |
| изогексан | 23,2 | 47,8 |
| нормальный гексан | 25,6 | 5,7 |
| циклические у/в | 5,6 | 11,2 |
| бензол | 10,5 | 0 |
| Октановое число И.М. | 69 | 83 |
Изомеризация с рециклом позволяет повысить октановое число фракции с 70 до 92 пунктов, за счет выделения из смеси низкооктановых компонентов и возвращение их на рециркуляцию. Возможные схемы организации процесса: 1. Схема с рециклом малоразветвленных гексанов. 2. Схема с деизопентанизацией сырья и рециклом малоразветвленных гексанов. 3. Схема с рециклом н-пентана и малоразветвленных гексанов.
Условия процесса: Давление — 2−3 МПа; Температура в реакторе — 380−410°С; Кратность циркуляции ВСГ[5] — >500 нм³/м³; В настоящее время разработано три типа промышленных процессов изомеризации[6]:
- высокотемпературная изомеризация (360—440 °С) на алюмоплатиновых фторированных катализаторах;
- среднетемпературная изомеризация (250—300 °С) на цеолитных катализаторах;
- низкотемпературная изомеризация на оксиде алюминия, промотированном хлором (120—180 °С) и на сульфатированных оксидах металлов (120—180 °С).
Наиболее перспективными, по мнению многих авторов, являются сульфатированные оксидные катализаторы[6][7][8]. Изготовители катализаторов изомеризации — компании UOP, Axens, Shell, Akzo NobeI, Sud-Chemie, Нефтехим. Основными разработчиками на Российском рынке хлорированных катализаторов являются фирмы UOP (США) c технологией Penex, Axens (Франция); цеолитных катализаторов — немецкая фирма Sud-Chemie, оксидных сульфатированных катализаторов — UOP (США) с технологией Par-Isom и российская фирма НПП Нефтехим с технологией Изомалк-2[9].
Примечания
- ↑ Реакция изомеризации или перегруппировки. Органическая химия: веб-учебник, 1998—2019. Дата обращения: 20 сентября 2019. Архивировано 26 сентября 2019 года.
- ↑ Каталитическая изомеризация. Справочник химика 21. Дата обращения: 20 сентября 2019. Архивировано 20 сентября 2019 года.
- ↑ Изомеризация термическая. Справочник химика 21. Дата обращения: 20 сентября 2019. Архивировано 20 сентября 2019 года.
- ↑ Изомеризация гептана (недоступная ссылка)
- ↑ Ахметов, 2007, с. 230.
- ↑ 1 2 Ясакова Е. А., Ситдикова А. В. развития процесса изомеризации в России и за рубежом (недоступная ссылка). — Нефтегазовое дело, 2010. — 19с.
- ↑ Сравнение катализаторов изомеризации Архивная копия от 3 февраля 2014 на Wayback Machine
- ↑ № 100 заседания Правления Ассоциации нефтепереработчиков и нефтехимиков Архивная копия от 13 мая 2013 на Wayback Machine
- ↑ Компьютерное прогнозирование работы промышленных катализаторов Архивная копия от 15 февраля 2017 на Wayback Machine. — Изд-во Томского политехнического ун-та, 2010. — С. 101−110
Литература
- Ахметов, С. А. Лекции по технологии глубокой переработки нефти в моторные топлива : Учебное пособие. — СПб. : Недра, 2007. — 312 с.
Ссылки
 | Для улучшения этой статьи по химии желательно:
|