Что такое изомеризация в строительстве

Видео: Расчет материального баланса НПЗ с глубокой переработкой нефти

В ключевое отличие между изомеризацией и гидроизомеризацией заключается в том, что изомеризация относится к преобразованию структуры одного соединения в его изомерную структуру, тогда как гидроизомеризация — это преобразование одной изомерной формы в другую алкановых углеводородов через промежуточный алкен

Изомеры — это химические соединения, имеющие одну и ту же химическую формулу, но разные химические структуры. Есть несколько различных форм изомеров, и они имеют разные химические и физические свойства из-за разницы в структуре.

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое изомеризация
3. Что такое гидроизомеризация
4. Параллельное сравнение — изомеризация и гидроизомеризация в табличной форме
5. Резюме

Что такое изомеризация?

Изомеризация — это химический процесс, в котором одна изомерная форма превращается в другую изомерную форму. Некоторые химические соединения имеют только один изомер; таким образом, изомеризация этих соединений относится к превращению их структуры в изомерную форму. Но некоторые химические соединения имеют более одной изомерной формы. Здесь изомеризация относится к превращению одной изомерной формы в любую из ее других изомерных форм. Новое соединение (изомер) образуется с тем же химическим составом, но с другой атомной связностью или конфигурацией.

Реакции изомеризации углеводородов

Примером может служить превращение бутана в изобутен. Бутан представляет собой углеводородную структуру с прямой цепью. Изобутен имеет разветвленную структуру. Эта изомеризация может быть достигнута термической обработкой бутана (около 100 градусов Цельсия) в присутствии подходящего катализатора. В этом процессе изменяется атомарная связность; следовательно, меняются также химические и физические свойства.

В алкенах наиболее распространенной формой изомеризации является цис-транс-изомеризация. Здесь связь атомов не так сильно меняется, потому что, когда цис-изомер превращается в транс-изомер, изменяются только группы заместителей, присоединенные к двойной связи. Кроме того, мы можем наблюдать процесс изомеризации и среди неорганических соединений. Здесь изомеризация комплексов переходных металлов является наиболее распространенной формой.

Что такое гидроизомеризация?

Термин гидроизомеризация относится к превращению одной изомерной формы алкановых углеводородов в другую через промежуточный алкен. Этот тип химической реакции особенно важен в процессах нефтепереработки. В последнее время широкое распространение получили исследования гидроизомеризации длинноцепочечных парафинов для получения разветвленных алкенов.

Гидроконверсия играет важную роль в нефтяной промышленности. Он имеет множество важных применений на стадиях переработки сырой нефти. Гидроконверсии бывают двух основных типов: реакции гидрокрекинга и реакции гидроизомеризации. Приставка Hydro- происходит потому, что эти реакции проводятся в присутствии газообразного водорода. При гидроизомеризации свойства исходного сырья улучшаются за счет превращения нормальных углеводородов в разветвленные структуры с таким же числом атомов углерода.

Изомеризация

В чем разница между изомеризацией и гидроизомеризацией?

Изомеризация — это превращение одной изомерной формы в другую. Следовательно, ключевое различие между изомеризацией и гидроизомеризацией состоит в том, что изомеризация относится к процессу преобразования структуры одного соединения в его изомерную структуру, тогда как гидроизомеризация — это тип изомеризации, при котором изомеризация алкановых углеводородов происходит через промежуточный алкен.

В следующей таблице приведены различия между изомеризацией и гидроизомеризацией.

Резюме — Изомеризация против гидроизомеризации

Изомеры — это химические соединения, имеющие одну и ту же химическую формулу, но разные химические структуры. Изомеризация — это превращение одной изомерной формы в другую. Следовательно, ключевое различие между изомеризацией и гидроизомеризацией состоит в том, что изомеризация относится к процессу преобразования структуры одного соединения в его изомерную структуру, тогда как гидроизомеризация — это тип изомеризации, при котором изомеризация алкановых углеводородов происходит через промежуточный алкен.

Источник: ru.strephonsays.com

Значение изомеризации

Строительство установки изомеризации парафинов на «Пермнефтеоргсинтезе» началось в 2006-м и завершилось досрочно. Она была презентована руководителям Компании, краевой и городской администраций 30 октября нынешнего года.

Ввод в эксплуатацию и достижение проектной мощности этого объекта позволит «Пермнефтеоргсинтезу» увеличить объем выпуска высокооктановых автобензинов и обеспечит снижение содержания в них бензола, ароматических углеводородов и серы до уровня требований европейских стандартов качества. Изомеризат — экологически чистый компонент автобензинов, полученный на новой установке, даст предприятию возможность вырабатывать бензины, соответствующие экологическим нормам Евро 3. Как пообещал на презентации генеральный директор «Пермнефтеоргсинтеза» Владимир Жуков, потребители Пермского края увидят новую продукцию уже в декабре текущего года.

На торжественной церемонии пуска установки изомеризации первый вице-президент ОАО «ЛУКОЙЛ» Владимир Некрасов отметил привлекательную инвестиционную политику в Пермском крае, благодаря которой ежегодно строятся новые значимые промышленные и социально-культурные объекты. Остался доволен увиденным в Перми и первый исполнительный вице-президент Компании Равиль Маганов. Губернатор Пермского края Олег Чиркунов подчеркнул, что стало уже доброй традицией ежегодно встречаться на лукойловских предприятиях по поводу пуска новых установок, нового оборудования, новых мощностей. Это говорит о том, что компания «ЛУКОЙЛ», а вместе с ней и город, и край, и страна развиваются динамично.

Для того чтобы этот праздник состоялся, много потрудились строители и нефтепереработчики. Генеральным подрядчиком на строительстве установки изомеризации и терминала фасованных масел впервые выступило дочернее предприятие московской фирмы «Глобалстрой-Инжиниринг» — ООО «Пермнефтегазстрой» (занимавшееся до этого ремонтами), которое не только справилось с поставленной задачей, но и досрочно подготовило объект к сдаче в эксплуатацию. Поэтому на церемонии пуска установки строители услышали в свой адрес много добрых слов. Затем высокие гости, разрезав алую ленточку и вручив символический ключ генеральному директору предприятия Владимиру Жукову, осмотрели основные объекты новостройки — 100-метровую башню вытяжной трубы, здания дожимной и циркуляционной компрессорных, щелочной насосной, отметив большой объем проделанной работы.

Хозяева также продемонстрировали топ-менеджерам Компании и руководителям краевой и городской администраций единую операторную на комплексе глубокой переработки нефти.

Подводя итоги поездки в Пермь, первый исполнительный директор Компании Равиль Маганов отметил: «Мне понравилось, что все объекты сделаны на высоком техническом и технологическом уровне. В каждом из них предусмотрено максимальное удобство для работы сотрудников лукойловских предприятий. То есть возведены отличные объекты, на которых созданы все условия для эффективного труда».

Источник: permneft-portal.ru

На НПЗ Нижний Новгород состоялся торжественный запуск установки изомеризации «ПЕНЕКС»

Москва, 23 июн — ИА Neftegaz.RU. 18 июня 2021 г. заместитель председателя Правительства РФ А. Новак и глава ЛУКОЙЛа В. Алекперов посетили Нижегородский НПЗ и приняли участие в торжественной церемонии, посвященной окончанию строительства и началу пуско-наладочных работ установки изомеризации «ПЕНЕКС» расположенной на территории предприятия.

Также в мероприятии приняли участие губернатор Нижегородской области Г. Никитин и генеральный директор «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» А. Богданов.
Со стороны «Велесстрой» на торжественном запуске присутствовали первый вице-президент «Велесстрой» К. Филипович и руководитель проекта А. Вукич.

«Для компании «Велесстрой» реализация проекта ПЕНЕКС — это важный шаг в расширении собственных компетенций и внутренних навыков строительства объектов нефтегазохимического производства в рамках ЕРС — контрактов, а также развитии конкурентного преимущества», — отметил первый вице-президент «Велесстрой» Крешимир Филипович.

Напомним, что «Велесстрой» с 2019 г. согласно EPC-контракту выполнял полный комплекс работ по строительству установки изомеризации «ПЕНЕКС».
Комплекс изомеризации мощностью 0,8 млн.т/год предназначен для переработки легкой бензиновой фракции (НК-85°С) в высокооктановый компонент товарного бензина по технологии низкотемпературной изомеризации «ПЕНЕКС».

Основным конечным продуктом установки является легкий компонент автомобильного бензина с октановым числом по исследовательскому методу не менее 89 пунктов. Лицензиаром технологии изомеризации «ПЕНЕКС» является компания UOP Honeywell.

Источник: neftegaz.ru

Установка каталитической изомеризации

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.

Рисунок 1 – Общий вид установки каталитической изомеризации

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:

Бензиновая фракция НК с температурой 70 С 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 С.

Рисунок 3 – Принципиальная технологическая схема блока гидроочистки фракции С5-С6

В печи производится нагрев смеси до требуемых условий процесса гидроочистки.

Реактор

В реакторе при давлении 35 кгс/см 2 и температуре 280-360 С на поверхности катализатора проходит процесс гидроочистки. Происходит реакция гидрогенизации, в ходе которой соединяются сера, азот и кислород. В результате получается:

После реактора смесь охлаждается до температуры 40 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.

Рисунок 6 – Сепаратор блока гидроочистки

Отпарная колонна

Нестабильный гидрогенизат из сепаратора направляется в теплообменник, где с помощью тепла от гидроочищенной фракции, нагревается до температуры 100 0 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.

Рисунок 7 – Отпарная колонна

Пары верха колонны охлаждаются и конденсируются в воздушном холодильнике. С температурой 40 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

Рисунок 8 – Принципиальная технологическая схема блока изомеризации

Гидроочищенная фракция НК-70 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.

Рисунок 9 – Общий вид блока изомеризации

Стабильный гидрогенизат после теплообменника смешивается с ВСГ.

Реакторы изомеризации

Газосырьевая смесь, проходя через теплообменники нагревается до температуры 100-120 С и далее поступает в печь, где приобретает температуру реакции 130-170 С. При этом давление не должно быть ниже 27 кгс/см 2 , затем перемещается в три последовательно работающих реактора.

Рисунок 10 – Реакторы изомеризации

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 40 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 110 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 40 С до 45 С и давлении не превышающем 26 кгс/см 2 на цеолитах NaX.

Рисунок 11 – Блок осушки ВСГ

ВСГ проходит осушители снизу вверх для качественного удаления влаги.

Рисунок 12 – Осушитель ВСГ

Во время сушки водородсодержащий газ c сепараторов блока гидроочистки и изомеризации поступает в абсорбер – осушитель. Этот процесс происходит при температуре от 40 С до 45 С и давлении не превышающем 26 кгс/см 2 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 37 С и далее сверху вниз проходит слой цеолитов.

Рисунок 13 – Регенерация цеолитов в печи

Влага и углеводороды вместе с водородсодержащим газом охлаждаются в холодильнике до температуры 40 С 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.

Показатели процессов изомеризации UOP, Axens, Süd Chemie и ОАО «НПП Нефтехим» (сырье с ИОЧ = 70-73)

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

Кстати, прочтите эту статью тоже: Очистка нефти и тяжелых нефтяных остатков от серы (гидрообессеривание)

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).

Рисунок 14 – Действующие установки изомеризации на нефтеперерабатывающих предприятиях России по состоянию на 2012 год

До 2012 года планировалась реализация проектов строительства установок изомеризации еще на восьми российских НПЗ, из которых 6 – на циркониевых катализаторах (4 по процессу Изомалк-2 и 2 по процессу Par-Isom). Причем схемы всех проектируемых установок включают рецикл непревращенных низкооктановых компонентов. Следует отметить, что существует практика перевода установок риформинга «старого фонда» на процесс изомеризации. Такой метод позволяет снизить капитальные затраты на проект, однако, зачастую на таких установках изомеризат обладает пониженным значением октанового числа.

Рисунок 15 – Прогнозный сценарий развития мощностей установок изомеризации на НПЗ России на 2015-2020

Источник: pronpz.ru