Соотношение водород / углеводороды

Это соотношение определяется как количество молей водорода на моль подаваемого в реактор сырья, пропускаемого над катализатором. Расчетная величина для реакторов секции изомеризации установки ПГИ-ДИГ/280 составляет 0,065, что обеспечивает достаточное количество водорода на активных центрах катализатора для протекания реакций изомеризации. Наличие достаточного количества водорода для насыщения продуктов гидрокрекинга дает возможность избежать осаждения кокса на катализаторе. Необходимо постоянно контролировать эту величину, особенно внимательно при изменении состава сырья. При необходимости, для поддержания нужного соотношения, следует уменьшить расход сырья в реактора, или увеличить количество подаваемого ВСГ.

Состав сырья

Сырье для установки изомеризации высушивается и обрабатывается водородом прежде, чем оно входит в контакт с катализаторами изомеризации. Эти операции исключают наличие примесей, присущих сырью, или снижают их количество до приемлемого уровня. Однако нарушение технологического режима или авария в секции гидроочистки, с которой поступает сырье изомеризации, может привести к попаданию примесей в поток сырья.

Присутствие серы в сырье или в подпиточном газе сразу снижает активность катализатора. Сера реагирует с платиной с образованием сульфида платины, что снижает активность металлической функции катализатора и таким образом влияет на механизм переноса водорода. Такое снижение активности является временным и называется обратимым отравлением. Восстановление происходит после удаления серы.

Увеличение температуры в реакторе или более высокая скорость подачи водорода будет способствовать более эффективной химической десорбции серы из катализатора.

Если сера содержится в сырье, повышение температуры может частично скомпенсировать снижение активности катализатора.

Отравление катализатора вследствие попадания воды или других кислородсодержащих соединений является необратимым. Соединения кислорода взаимодействуют с активным хлоридом, который химически связывается со структурой оксида алюминия, образуя гидроксильные группы, при этом хлорид удаляется в виде HCl. Приблизительно 1 кг кислорода в любой форме может дезактивировать 100 кг катализатора. Если эти соединения попадут в реактор, дезактивация катализатора будет распространяться вниз по слою катализатора. Помимо снижения качества продукта, явным признаком такого процесса является недостаточная величина перепада температуры (ΔТ) в верхней части слоя катализатора в реакторе, при этом потеря активности будет распространяться вниз по слою. Если произошла такая дезактивация катализатора, то его удаляют, направляют на выделение платины и заменяют свежей порцией катализатора.

Органические соединения азота вступают в химические взаимодействия, с образованием аммиака, который затем реагирует с хлоридом в составе катализатора или с НСl с образованием хлорида аммония. Это приводит к необратимой дезактивации катализатора, так как на его активных центрах образуется пленка, содержание хлорида снижается, кроме того осаждение соли аммония может приводить к диспропорциям каталитической активности.

Соединения фтора также являются постоянными каталитическими ядами вследствие связывания фторидов с активными центрами катализатора, что влияет на его кислотность. 1 кг фторида может дезактивировать около 100 кг катализатора.

Сырьевые потоки с высоким содержанием олефинов нельзя перерабатывать без предварительного гидрирования для насыщения этих компонентов. Вредное воздействие олефинов объясняется тем, что они физически обволакивают активные центры катализатора после их полимеризации.

Циклические соединения адсорбируются на катализаторе и также снижают количество активных центров, пригодных для изомеризации парафинов.

Состав сырья является косвенным параметром, за изменением которого необходимо постоянно следить. Поскольку состав сырья меняется при переходе на переработку другой нефти, необходимо корректировать температуру газосырьевой смеси на входе в реактора.

Например, при высоком содержании циклических углеводородов в сырье, температуру на входе в реактор изомеризации увеличивают для повышения средней температуры в слое. Это способствует протеканию реакций раскрытия цикла в первом реакторе и снижает ингибирующее действие, которое циклические углеводороды оказывают на реакции изомеризации в реакторе второй ступени.

Давление

Установки изомеризации углеводородов С₅ – С₆ обычно проектируются для работы при избыточном давлении в реакторах 3,55 - 3,65 МПа (35,5 - 36,5 кгс/см²) (изб.). При более низком давлении метилциклопентан и циклогексан адсорбируются на катализаторе и снижают скорость протекания реакций изомеризации. Поддержание давления на нагнетании компрессора водородсодержащего газа в соответствии с нормами технологического режима 3,80 - 3,87 МПа (38,0 - 38,7 кгс/см²) (изб.) ослабит негативное влияние циклических соединений С₆ на процесс.

Ввод хлорида

Для поддержания активности катализатора в сырье изомеризации необходимо добавлять хлорид. Ни в коем случае блок изомеризации не должен работать дольше шести часов без подачи хлорида. В случае недостатка хлора на катализаторе, при прочих равных условиях содержание углеводородов изостроения в продукте будет снижаться. При возобновлении подачи хлорида наблюдается тенденция восстановления активности катализатора до ее предшествующего уровня, но возможно, что активность полностью не восстановится, если снижение активности катализатора не является результатом снижением содержания иона хлора на поверхности катализатора. На установке изомеризации ПГИ-ДИГ/280 в качестве хлорирующего агента используется перхлорэтилен.

Рисунок 1. Кривая равновесного содержания изопентана.

 Рисунок 2. Кривая равновесного содержания 2,2-диметилбутана

 Рисунок 3. Кривые равновесного содержания фракций С₆.