Установка каталитической изомеризации

Назначение

Повышение октанового числа (ОЧ) фракций С5 – С6 за счет превращения парафинов (нормального строения) в их изомеры с более высоким октановым числом.

Установка изомеризации предназначена для производства высокооктанового компонента автомобильного бензина методом изомеризации гидроочищенных фракций с блока гидроочистки, не вовлекаемых в процесс каталитического риформинга и снижающих октановое число бензинов.

Сырье и продукты

На НПЗ при получении высокооктанового компонента для установки изомеризации используют легкие прямогонные фракции. Продукты установки:

• изопентан (С₅)
• смесь изомеризатов (С₅-С₇),
• сухой газ (С₁-С₂)
• головная фракции стабилизации и гидроочистки (С₃-С₄).

Технологическая схема

Блок гидроочистки

На блоке гидроочистки удаляются компоненты, являющиеся каталитическими ядами для дорогостоящих катализаторов изомеризации:

• влага,
• сернистые,
• азотистые,
• металлоорганические соединения
• непредельные углеводороды.

Бензиновая фракция НК с температурой 70 ⁰С поступает в емкость прямого питания. После чего с помощью насоса подается на смешение с водородсодержащим газом (ВСГ).

В межтрубном пространстве теплообменников осуществляется подогрев газосырьевой смеси с помощью потока газопродуктовой смеси до температуры 180 ⁰С.

Печь

В печи производится нагрев смеси до требуемых условий процесса гидроочистки.

Реактор

В реакторе при давлении 35 кгс/см²  и температуре 280-360⁰С на поверхности катализатора проходит процесс гидроочистки. Происходит реакция гидрогенизации, в ходе которой соединяются сера, азот и кислород. В результате получается:

1. сероводород
2. аммиак
3. вода
4. углеводороды

 

После реактора смесь охлаждается до температуры 40⁰ С в воздушных и водяных холодильниках.

Сепаратор блока гидроочистки

После охлаждения газопродуктовая смесь разделяется в сепараторе. Водородсодержащий газ (ВСГ) направляется на циркуляцию, либо в заводскую газовую сеть низкого давления.

Отпарная колонна

Нестабильный гидрогенизат  из сепаратора направляется в теплообменник, где с помощью тепла от гидроочищенной фракции, нагревается до температуры 100⁰ С. После чего направляется в отпарную колонну.

Подача питания в колонну осуществляется на три тарелки: на 15, 17 и 19. В колонне происходит отпарка воды, сероводорода и углеводородных газов.

Пары верха колонны охлаждаются и конденсируются в воздушном холодильнике.  С температурой 40⁰ С продукт поступает в рефлюксную емкость.  Жидкие углеводороды подаются в колонну в качестве орошения, избыток пропан-бутановой выводится на установку ГФУ. Газ с блока гидроочистки направляется на установку сероочистки для очистки от сероводорода.

Блок изомеризации

Гидроочищенная фракция НК-70⁰ С выводится с низа отпарной колонны, отдавая часть тепла гидрогенизату в теплообменнике. На блок изомеризации фракция может подаваться при помощи насоса, либо под собственным давлением отпарной колонны. На блоке изомеризации получают высокооктановый компонент автобензина путем изомеризации.

Стабильный гидрогенизат после теплообменника смешивается с ВСГ.

Реакторы изомеризации

Газосырьевая смесь, проходя через теплообменники нагревается до температуры 100-120⁰ С и далее поступает в печь, где приобретает температуру реакции 130-170⁰ С. При этом давление не должно быть ниже 27 кгс/см² , затем перемещается в три последовательно работающих реактора.

Катализатор изомеризации

В реакторах на катализаторе происходит изомеризация. Этот процесс происходит в слое платинового катализатора на циркониевом носителе. В России для изомеризации по технологии Изомалк-2 используется оксидно-циркониевый платиносодержащий катализатор СИ-2.

Сепаратор блока изомеризации

После реактора газопродуктовая смесь охлаждается до 40⁰ С, проходя через параллельно работающие аппараты воздушного охлаждения и водяного холодильника. Из холодильника смесь поступает в сепаратор высокого давления, где разделяется на водородосодержащий газ и нестабильный изомеризат. Для поддержания концентрации циркулирующего ВСГ предусмотрена подпитка системы свежим водородом на выходе из сепаратора.

Водородосодержащий газ с верха сепаратора перемещается на блок осушки циркулирующего ВСГ.

Колонна стабилизации

Нестабильный изомеризат в теплообменниках нагревается теплом от промежуточных потоков реакторов изомеризации до температуры 110⁰ С.

Верхний продукт, пройдя через охладители, поступает в рефлексную емкость. А углеводородный газ направляется в заводскую топливную сеть.

Жидкая головка стабилизации возвращается в колонну на орошение.

С низа колоны выводится стабильный изомеризат, который после охлаждения поступает в товарные парки на смешение автобензинов.

Блок осушки ВСГ

Водородсодержащий газ с сепараторов блока гидроочистки и изомеризации переходит на осушку в абсорбер осушителя. Этот процесс происходит при  температуре от 40⁰С до 45⁰С и давлении не превышающем 26 кгс/см² на  цеолитах NaX.

ВСГ проходит осушители снизу вверх для качественного удаления влаги.

Во время сушки водородсодержащий газ c сепараторов блока гидроочистки и изомеризации поступает в абсорбер – осушитель. Этот процесс происходит при  температуре от 40⁰С до 45⁰С и давлении не превышающем 26 кгс/см² на  цеолитах NaX.

ВСГ проходит через осушитель снизу вверх.

Регенерация цеолитов

В процессе регенерации цеолитов водородсодержащий газ из заводской пусковой линии нагревается в вертикальной цилиндрической печи до 37⁰С и далее сверху вниз проходит слой цеолитов.

Влага и углеводороды вместе с водородсодержащим газом охлаждаются в холодильнике до температуры 40⁰С после чего поступают в сепаратор, где происходит отделение жидкости от газа.

Водородсодержащий газ сбрасывается на факел или топливную сеть. Жидкость отправляется в дренажную емкость.

Материальный баланс

Наименование продукта	Измерение	Сутки
	един.	итого	%
Сырье
Нафта	т	1 257,80
Водород на блок гидроочистки	т	0,96
Водород на блок изомеризации	т	6,15
Итого на установку	т	1 264,91
Продукты
Неочищенный газ с установки	т	15,10	1,2
Головная фракция	т	28,50	2,3
Смесь изомеризатов	т	1 169,10	92,4
Тяжелый изомеризат	т	8,70	0,7
Газ сухой углеводородный	т	52,20	4,1
Итого продуктов установки	т	1 264,90	100,0

Технологии изомеризации

Основные параметры существующих технологий изомеризации приведены в таблице.

Как видно из таблицы, изомеризация Пенекс (Penex) является лицензированной фирмой UOP. Это один из первых процессов низкотемпературной изомеризации.

Основные отличия технологии UOP Penex от технологии «НПП Нефтехим» Изомалк-2:

1. Более высокая температура и давление для проведения реакции изомеризации
2. Отсутствие в технологии Penex дорогостоящего компрессора циркулирующего ВСГ
3. Предварительная осушка сырья, в технологии Изомалк-2 используются осушители циркулирующего ВСГ
4. Катализатор технологии Penex более чувствителен к каталитическим ядам (вода, азот, сера)
5. Более выскокое октановое число изомеризата при схеме «за проход» и более высокий выход изомеризата.

Достоинства и недостатки

Недостатки

1. Высокая стоимость катализатора на основе платины и его высокая чувствительность к каталитическим ядам
2. Невысокое число изомеризатов при схеме изомеризации «за проход», порядка 82-84 ОЧИМ. Для достижения более высоких показателей октанового числа применяются схемы с рециклами н-пентанов и н-гексанов, что несет за собой увеличение капитальных затрат при строительстве установки

Достоинства

1. Относительная дешевизна по сравнению с другими технологиями;
2. Смешивание изомеризата с другими компонентами товарных бензинов;
3. Высокий выход изомеризата
4. Углубление техпроцесса переработки нефтяных продуктов на НПЗ путем использования легкой прямогонной фракции.

Существующие установки

На 2008 год в России процессом изомеризации легкой нафты были оснащены 12 НПЗ, из которых 5 работают на циркониевых катализаторах (4 установки – по процессу Изомалк-2 и 1 – по процессу Par-Isom, 3 установки про процессу Penex).