Катализаторы применяемые для проведения процесса изомеризации

В настоящее время в мировой нефтепереработке используется три технологии изомеризации легких бензиновых фракций, отличающихся типом применяемых катализаторов — цеолитных, хлорированных алюмооксидных и сульфатированных оксидных [17].

Цеолитные катализаторы, благодаря относительной устойчивости к действию серы и воды получили достаточно широкое применение в нефтепереработке. Но наряду с этим цеолитные катализаторы обладают существенным недостатком — они способны работать в температурной области 250-300°С, в которой термодинамика реакций изомеризации парафиновых углеводородов неблагоприятна для образования высокоразветвленных изомеров. Поэтому октановое число изомеризата пентан-гексановой фракции может составлять не более 78-79 пунктов по исследовательскому методу. Кроме этого, недостаточно высокая концентрация в изомеризате высокооктановых изомеров делает неконкурентноспособными схемы с рециклом низкооктановых изомеров [17].

Хлорированные алюмооксидные катализаторы получили более широкое применение в нефтепереработке. Это обусловлено тем, что их рабочий температурный диапазон составляет 100-150°С и, соответственно, глубина изомеризации и октановое число изомеризата существенно увеличиваются. Октановое число изомеризата "за проход" составляет 82-84 пункта по исследовательскому методу, а схемы с рециклом низкооктановых изомеров позволяют получать изокомпонент с октановым числом от 86 до 92 пунктов [17]. Но, наряду с этим, технология на базе высокохлорированных катализаторов имеет серьезные недостатки:

1. Катализаторы отличаются исключительно высокой чувствительностью к действию микропримесей серы, азота и воды. Содержание микропримесей в сырье должно быть менее 0,1 ppm, для чего требуются специальные адсорбционные блоки доочистки гидрогенизата. Проскоки микропримесей приводят к безвозвратной потере активности катализаторов.

2. Для компенсации потери хлора в катализаторе требуется постоянная подача в реакторный блок хлорорганического соединения и установка щелочного скруббера для удаления хлористого водорода из продуктов реакции. На установке появляются щелочные отходы, требующие утилизации.

В связи с изложенными выше недостатками хлорированных алюмооксидных катализаторов, исследования по разработке новых эффективных катализаторов изомеризации постоянно продолжались. Основным направлением исследований являлся поиск таких катализаторов, которые могли бы эффективно работать при низких температурах, и одновременно были бы устойчивыми к действию каталитических ядов.

В результате были разработаны катализаторы на основе сульфатированного оксида циркония. Технологии на базе таких катализаторов позволяют перерабатывать как пентан-гексановые фракции, так и фракции содержащие значительные количества бензола и углеводородов С₇. Рабочий температурный диапазон составляет 130-170°С, при этом они обладают высокой устойчивостью к действию каталитических ядов.

Таблица 1 - Сравнение различных типов катализаторов изомеризации

В данной работе рассматриваются реакции изомеризации пентана на катализаторах типа Ptна сульфатированном оксиде циркония (Pt/Zr/SO₄).