Каталитическая изомеризация легких углеводородных фракций. Химическая сущность. Факторы процесса

16 .Принципиальная технологическая схема установки изомеризации пентанов и гексанов. Продукты и их применение.

Ранние промышленные процессы изомеризации были предназначены для получения изобутана из н-бутанана на AlCl₃ при t=90-120. Изобутан далее алкилировали бутиленами и в результате получали i-октан. Целевым назначением процессов кат. изомеризации является получение высокооктановых компонентов авто бензинов или i-пентана в качестве сырья для получения изопренового каучука. В качестве сырья используется низкооктановые компоненты нефти: 1. прямогонная фракция н.к.-62; 2. рафинаты кат. реформинга.Это сырье, а также фракции С5 и С6 с установок ГФУ изомеризуются в присутствии водорода на бифункциональных катализаторах.

Теоретические основы. Реакции изомеризации парафинов – обратимые реакции, которые протекают без изменения объема с небольшим экзотермическим эффектом 6-8 кДж/моль. Поэтому равновесие зависит только от t. Низкие t благоприятствуют образование более разветвленных изомеров и получению изомеризата с более высокими октановыми числами. Равновесное содержание при данной t повышается с увеличением числа атомов углерода в атоме н-парафина.

На бифункциональных кат., обладающих дегидридной и кислотной активностями, изомеризация протекает по след схеме:

н-С₅Н₁₂→(м.ц.,-Н₂)н-С₅Н₁₀→(к.ц.,+Н*)н-С₅Н₁₁*→(к.ц.)н-С₅Н₁₁*→(к.ц.-Н*)н-С₅Н₁₀→(м.ц.+Н₂)н-С₅Н₁₂. (м.ц. – Ме-й центр, к.ц. – кислотный центр)

В начале происходит дегидрирование н-парафина на Ме-х центрах кат., образовавшийся олефин на кислотном центре превращается в карбкатион, который легко изомеризуется, изомерные карбкатионы возвращают протон кислотному центру кат., превращаются в соответствующие олефины, которые затем гидрируются на Ме-х центрах кат. Активные центры кат. как Ме. так и кислотные в отсутствии водорода быстро закоксовываются. Для подавления побочных реакции крекинга процесс проводится под давлением водорода. В современных бифункциональных кат. изомеризации н-алканов в качестве Ме-го компонента используются Pt и Pd, а в качестве носителя кислотного компонента используется фторированный или хлорированный оксид Al.

Алюмоплатиновые фторированные кат позволяют осуществить изомеризацию в интервале t от 100 до 420. Они бывают низко-, средне- и высокотемпературными.