Neft-gaz sanoati mashina va jihozlari va quvur transporti tizimlari

I. Izomerlanishni sozlash sxemasini tanlash asoslari
1.1 Izomerlanish jarayonining nazariy asoslari
Izomerlanish reaktsiyalari muvozanat bo'lib, hajm o'zgarmasdan sodir bo'ladi, shuning uchun termodinamik muvozanat faqat haroratga bog'liq. Past haroratlar izoparafinli uglevodorodlarning hosil bo'lishiga va yuqori oktanli uglevodorodlarning aralashmalarini ishlab chiqarishga yordam beradi. Izomerizatsiya engil ekzotermik ta'sir bilan davom etadi - 2 dan 20 kJ / mol gacha; izomerlanish issiqligi harorat bilan kam o'zgaradi. Muvozanat konstantalarining qiymatlaridan muvozanat kompozitsiyalarini hisoblashda faqat eng ehtimoliy izomerlar hisobga olinadi. Masalan, barcha katalizatorlarda n-pentan izomerlanish mahsulotlarida nazariy jihatdan mumkin bo‘lgan uchta izomerdan faqat n-pentan va izopentan topilgan.
Parafinli uglevodorodlarning izomerlanishi yorilish va nomutanosiblikning yon reaksiyalari bilan kechadi; bu reaktsiyalarni bostirish va katalizatorning faolligini doimiy darajada ushlab turish uchun jarayon 2-4 MPa vodorod bosimi va vodorod o'z ichiga olgan gazning aylanishida amalga oshiriladi. Reaksiyaning kinetikasi va mexanizmi katalizator turiga va reaksiya sharoitlariga bog'liq.
VIII guruh metallarini o'z ichiga olgan katalizatorlarda izomerlanish jarayonlari quyidagi asosiy sxemalar bo'yicha amalga oshiriladi:
Kuchli qo'llab-quvvatlovchi kislotali katalizatorlarda izomerizatsiya kislotali joylarda davom etadi va metallning roli katalitik konversiya zonasida faolroq atomik vodorod hosil bo'lishi sababli koks hosil bo'lishini cheklash va kislotali joylarning deaktivatsiyasini oldini olish uchun kamayadi. Bunga xlorli alumina-platina katalizatorida parafinli uglevodorodlarning izomerlanishi misol bo'la oladi:

Bu erda K kislotali joylardir.
2. Past tayanch kislotali katalizatorlarda izomerlanish metall markazlarida sodir bo'ladi va reaksiya mexanizmi metall kristallitining o'lchamiga bog'liq. Shu bilan birga, kristallit hajmining oshishi atom vodorodining ichki diffuziya bosqichini sekinlashtiradi va mexanizmni bifunksional kataliz mintaqasiga o'tkazadi (variant 3). Aksincha, kristallit hajmining pasayishi atom vodorodining ichki tarqalishi bosqichining tezlashishiga olib keladi va mexanizmni 1-variantga muvofiq past tezlikli katalizga o'tkazadi.
3. Ikki funksiyali katalizatorlarda reaksiya mexanizmi turli jarayonlar tezligi balansiga mos keladigan sxemaga mos keladi:

bu erda M - metall markazlari, K - kislota markazlari.
Parafinik uglevodorodlarni izomerizatsiya qilish uchun zamonaviy sanoat katalizatorlari katalitik ikki funksiyali metall tashuvchi tizimlardir. Katalizatorning metall komponenti sifatida platina yoki palladiy, tashuvchi sifatida ftorli yoki xlorli alumina, amorf yoki kristall aluminosilikatlar ishlatiladi. Katalizatorning ta'sir qilish mexanizmi va ishlash shartlari tashuvchining tabiatiga va uni rag'batlantirish usuliga bog'liq. 360-420 ° S da izomerizatsiya jarayonini amalga oshirishga imkon beruvchi alumina-platina katalizatorlari (ftor bilan targ'ib qilinadi) yuqori haroratli deb ataladi; 230-380 °C da (ishlatilgan zeolit ​​turiga qarab) ishlatiladigan metall-seolit ​​katalizatorlari o'rtacha haroratdir. Xlor bilan ta'minlangan alyuminiy-platina katalizatorlari 100-200 ° S haroratda - past haroratda qo'llaniladi. Past va yuqori haroratli jarayonlar C4-C6 uglevodorodlarining izomerizatsiyasi uchun eng katta ahamiyatga ega.
Reaksiya mahsulotlaridagi izomerlarning muvozanat tarkibini belgilovchi asosiy omil haroratdir. Termodinamik jihatdan izomerlanish jarayoni past haroratli bo'lib, past haroratlar ko'proq shoxlangan izomerlar va shunga mos ravishda yuqori oktanli komponentlar hosil bo'lishiga yordam beradi. Jarayon harorati birinchi navbatda katalizatorning faolligi bilan belgilanadi va jarayonda qat'iy saqlanishi kerak. Haroratning ko'tarilishi izomerizatsiyaning oktan soni bo'yicha ko'rsatilgan xususiyatlarini, shuningdek, katalizator resursining tugash darajasini hisobga olgan holda, kerak bo'lganda amalga oshiriladi. Izopentanlar va normal pentanning termodinamik muvozanatiga erishilganda haroratning sezilarli darajada oshishi katalizatorning tez kokslanishiga olib kelishi mumkin.
Parafinlarning izomerlanishi 0,5-1,0 MPa uglevodorod bug'larining qisman bosimida va 2-3 MPa vodorodning qisman bosimida davom etadi. Vodorod bosimi vodorod o'z ichiga olgan gazning aylanishi orqali hosil bo'ladi. Katalizatorda koks konlarini kamaytirish uchun yangi vodorod o'z ichiga olgan gaz tizimlari taqdim etiladi. Bunda parafinli uglevodorodlarning izomerlanish jarayoni vodorodning ortiqcha qisman bosimida sekinlashadi. Parafinli uglevodorodlar bosimining oshishi reaksiyaning sezilarli inhibisyoniga olib keladi va bosimning 1,5-2,0 MPa dan past bo'lishi katalizatorning tez kokslanishiga va faolligini yo'qotishiga olib keladi.
Volumetrik ozuqa tezligi xom ashyo hajmining katalizator hajmiga nisbati bilan aniqlanadi. Kosmik tezlikning oshishi izomerlar unumining pasayishiga va resirkulyatsiyaning kuchayishiga olib keladi (jarayonda reaksiyaga kirishmagan n-pentanning qaytishi). Kosmik tezlikning pasayishi ham, ortishi ham hosil bo'lgan mahsulotlarning ishlashining yomonlashishiga olib keladi.
Aloqa vaqtini o'zgartirish izomerlanish darajasiga ta'sir qiladi, deyarli uning selektivligini o'zgartirmaydi. Ikkinchisi yon jarayonlarning past tezligi bilan bog'liq.
Zamonaviy katalizatorlar parafinli uglevodorodlar C4 - C6 izomerizatsiyasi uchun etarli selektivlikka ega, asbob-uskunalarni korroziyaga uchramaydi va aromatik uglevodorodlar mavjudligiga sezgir emas, chunki ikkinchisi izomer siklogeksanlarni hosil qilish uchun katalitik gidrogenatsiyadan o'tadi. Yemdagi oltingugurtning mavjudligi katalizatorning zaharlanishiga olib keladi, shuning uchun ozuqa desulfurizatsiyaga duchor bo'ladi.
Xlorli bifunksional katalizatorlarning kamchiliklaridan biri ularning 380 ° C dan past haroratlarda past faolligidir; shuning uchun U-tipli zeolitga platina, palladiy yoki nodir tuproq metallarini qo'shish ikkala faollashuv haroratini ham kamaytirishga imkon beradi. katalitik tizim, shuningdek, jarayonning umumiy harorati 300 ° C gacha.
Katalizatorning oksidlovchi regeneratsiyasi azot-havo aralashmasi bilan amalga oshiriladi, undan oldin uglevodorod bug'larining reaktor blokini inert gaz bilan tozalash orqali chiqaradi. Alyuminiy-platina katalizatorining regeneratsiyasi katalitik kreking bloklari katalizatorining regeneratsiyasiga o'xshash haroratni bosqichma-bosqich oshirish bilan uch bosqichda amalga oshiriladi:
1-bosqich - og'irligi 25% gacha yonish bilan 300  350 С. koks;
2-bosqich - qo'shimcha 25% og'irlik bilan 380  420С . koks;
3-bosqich - 450  520 С koksning qoldiq miqdorini yoqish bilan.
Koksni reaktorda yondirgandan so'ng, katalizator 500 С ga qadar kuydiriladi