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:

каталитическая^[2];
термическая^[3].

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].