Основные реакции процесса изомеризации

• Изомеризация ароматических и нафтеновых углеводородов

• Гидрирование ароматических углеводородов

• Дегидрирование нафтеновых углеводородов

• Диспропорционирование и деалкилирование ароматических углеводородов

• Гидрокрекинг насыщенных углеводородов

Последние три реакции, происходящие в реакторе изомеризации ведут к снижению выхода целевых продуктов. Содержание этилбензола в сырье не нормируется, в процессе он изомеризуется на 60 - 70 % в ксилолы, но одновременно необходимо иметь в виду, что повышенное содержание этилбензола в сырье приводит к необходимости увеличения расхода водорода в процессе во избежание преждевременного закоксовывания катализатора

Процесс изомеризации ксилолов октафайнинг является в мировой практике наиболее распространенным.

Основные реакции в этом процессе следующие:

- изомеризация метаксилола с образованием параксилола.

- изомеризация мета-ксилола с образованием орто - и пара-ксилолов одновременно.

В начале метаксилол гидрируется в диметилциклогексан, происходит раскрытие шестичленного кольца с образованием триметилциклопентана, далее под влиянием условий процесса пяти-членное кольцо трансформируется в шестичленное с одновременной изомеризацией и с заменой положения метильных групп в ортоположение, а после дегидрирования нафтена образуется ароматический углеводород орто-ксилол.

Второе направление этой реакции –одновременное образование параксилола.

Этилбензол С₆ Н₅–С₂ Н₅ в результате происходящих на катализаторе реакций при этих температурных условиях и объемной скорости образует как ортоксилол, так одновременно и другую ароматику, например, просто бензол и диэтилбензол:

 

Одновременно в реакторе происходят реакции диспропорционирования с образованием толуола и трансалкилирования с образованием триметилбензола.

 

А в результате реакций гидродеалкилирования метаксилол образует толуол с выделением газовых углеводородов, а этилбензол с образованием бензола и этана.                                                                                                     

Реакции крекинга, дегидрирование, деалкилирование –эндотермические реакции.

Реакции гидрирования, изомеризации сопровождаются незначительным выделением тепла, т.е. являются экзотермическими.

Основные факторы, влияющие на выход и состав продуктов изомеризации

Процесс изомеризации проводится на катализаторе ИК-78 в интервале температур 375-425°С, давлении в реакторе 1,0-1,5 МПа, мольном соотношении водород : сырье от 5:1 до 10:1 и объемной скорости от 2 до 4 час ^-1.

Давление в реакторе

Изменение давления приводит к изменению парционального давления водорода. С увеличением давления время контакта сырья с катализатором возрастает, при этом увеличивается срок службы катализатора и эффективность превращения этилбензола, однако при этом снижается селективность катализатора (увеличивается выход легкой и тяжелой ароматики).

Температура в реакторе

Температура в реакторе - очень важный фактор, влияющий не только на срок службы катализатора, но и на степень приближения продуктов реакции к равновесному состоянию по этил-бензолу.

Работа при минимальной температуре увеличивает степень приближения к состоянию равновесия по этилбензолу, но одновременно увеличивает выход продуктов гидрирования.

Увеличение температуры реакции понижает степень приближения к равновесию по этилбензолу, увеличивает степень приближения к равновесию по орто - и параксилолам, но одновременно увеличивает выход побочных продуктов, в том числе кокса, что ведет к сокращению срока службы катализатора.

Увеличение времени контакта способствует увеличению степени приближения к равновесию для всех четырех изомеров, но при этом снижается выход целевой продукции.

В начальный период на свежем катализаторе температуру поддерживают на минимальном уровне, обеспечивающем удовлетворительный выход целевых продуктов реакции (орто- и параксилолов). Важно соблюдать это условие при пуске установки, так как быстрый подъем температуры может привести к дезактивации катализатора, в связи с возможным образованием стирола из этилбензола, с последующим образованием кокса.

 

Мольное соотношение.

Увеличение мольного соотношения водород : сырье приводит к сокращению времени контакта, увеличению парциального давления водорода и сокращению выхода побочных продуктов.

Для снижения выхода легкой ароматики и увеличения выхода целевых продуктов в процессе используют частичную рециркуляцию легкой ароматики в сырье секции 200 в количестве 1-4 т/ч.

Это смещает равновесие реакций гидродеалкилирования и снижает выход легкой ароматики.