Изомеризация нормального бутана

(справочная информация)

В связи с необходимостью увеличения выработки алкилата на нефтеперерабатывающих предприятиях РФ,  прямогонного изобутана недостаточно для обеспечения этого производства. Если к этому добавить потребление изобутана при производстве МТБЭ и бутилкаучука, становится ясно, что изобутан является дефицитным продуктом и пополнять его необходимо изомеризацией нормального бутана.

На современных установках алкилирования блок изомеризации н-бутана является составной частью всего производства, а эффективность этого блока во многом определяет экономичность всего процесса.

Химизм процесса

Принято считать, что изомеризация на бифункциональных катализаторах происходит через промежуточные олефины. Образование олефина происходит на металлических центрах катализатора.

Реакция обратима, и если катализатор работает при высоком давлении водорода, равновесие сдвигается в обратную сторону. Но олефин связывается кислотной функцией катализатора с образованием карбониевого иона, и, несмотря на неблагоприятное положение равновесия, в олефин преобразуется большее количество бутана.

В результате перегруппировки образуется:

В результате обратного аналога реакции (2) образуется изоолефин:

В конечном счете, в результате гидрирования, образуется изопарафин:

Параметры процесса

Равновесная реакция изомеризации н-бутана смещается в сторону образования изобутана по мере снижения температуры (рисунок 1). Поэтому процесс становится эффективным только при температурах ниже 250 ^оС.

Снижение объемной скорости при неизменной температуре и прочих условиях приводит к снижению содержания изобутана в продукте.

Катализаторы изомеризации бутана

До недавнего времени было известно, что в этой температурной области могут работать только катализаторы на основе хлорированного оксида алюминия. С использованием этого типа катализатора фирмами UOP (США) и British Petroleum разработаны процессы, получившие достаточно широкое промышленное применение.

Но катализаторы на основе хлорированного оксида алюминия имеют ряд недостатков:

1. Постоянная подача хлорорганических соединений для восполнения потери хлора во время эксплуатации и связанная с этим необходимость включения в схему установки щелочного скруббера для очистки отходящих газов.

2. Высокая чувствительность к действию микропримесей серы, азота и влаги, что требует кроме блока гидроочистки иметь дополнительный адсорбционный блок доочистки.

3. Снижение активности по мере эксплуатации и короткий срок службы.

Перечисленные недостатки отсутствуют у нового типа катализаторов изомеризации на основе сульфатированных оксидов.

Такой оксидный катализатор изомеризации был разработан ООО "НПП Нефтехим" в 2013 году и получил название СИ-3. В основу разработки был положен другой оксидный катализатор – СИ-2, предназначенный для изомеризации С₅-С₆ фракции, и зарекомендовавший себя на 10 промышленных установках.

В таблице представлены основные характеристики и показатели процесса изомеризации н-бутана на катализаторе СИ-3 (ООО "НПП Нефтехим") в сравнении с процессом «Бутамер» (UOP).

Схема процесса            

 Принципиальная технологическая схема процесса изомеризации н-бутана «за проход» представлена на рисунке ниже. Данная схема широко применяется на установках изомеризации бутана по всему миру. Содержание изобутана в сырье, как правило, не превышает 20-25%. В том случае, если в бутановой фракции содержится 30% и более изобутана, то сырье выгоднее сначала пропустить через колонну деизобутанизации. Нижний продукт колонны стабилизации, в таком случае, направляется в колонну деизобутанизации.

Информация данного раздела приведена исключительно в справочных целях. Информацию о продукции и услугах ООО "НПП Нефтехим" Вы найдете в разделах «Разработки» и «Услуги».