Význam a základy izomerace

V ropném průmyslu se izomerace využívá zejména ke zvyšování oktanového čísla lehkého benzinu, v menším rozsahu i k přeměně n-butanu na izobutan, který se používá na výrobu alkylátu a v malém rozsahu k přeměně n-butenů na izobuten, který se používá k výrobě MTBE.

Surovinou pro izomeraci je nejčastěji lehký benzin z primární destilace ropy vroucí většinou do 85 °C. Surovina musí být odsířena na obsah síry pod 1 mg/kg, u procesů používajících katalyzátor na bázi chlorované aluminy musí být snížen i obsah vody na cca 0,05 mg/kg, aby nedocházelo k deaktivaci katalyzátoru. Izomerovat lze také lehký benzin ze štěpných procesů, z něj se ale musí kromě sloučenin síry a dusíku hydrogenačně odstranit také převážná část alkenů (pokud jsou přítomny), které podporují usazování koksu na katalyzátoru, a tím zkracují jeho životnost.

Lehký benzin obsahuje směs C5 a C6 n-alkanů, i-alkanů a cykloalkanů a malé množství benzenu. Při izomeraci se část n-pentanu, n-hexanu a málo rozvětvených C6 izomerů přeměňuje na izopentan a více rozvětvené C6 izomery. Tyto izomery mají větší oktanové číslo než odpovídající n-alkany.

Typické složení primárního lehkého benzinu (OČVM 71)
produktu jeho izomerace (OČVM 84)
a vlastnosti jednotlivých izomerů
Typické složení primárního lehkého benzinu (OČVM 71),
produktu jeho izomerace (OČVM 84)
a vlastnosti jednotlivých izomerů

Izomerační reakce jsou vratné a probíhají maximálně do termodynamické rovnováhy reagujících složek, která se mění s teplotou. To znamená, že při jednom průchodu suroviny katalyzátorem není možné přeměnit všechny n-alkany na odpovídající izoalkany. Benzen se za podmínek hydroizomerace hydrogenuje na cyklohexan. Této reakce se využívá k likvidaci benzenu, protože jeho obsah je v benzinech limitován.

Jako nežádoucí reakce probíhá v malém rozsahu hydrokrakování alkanů na níževroucí alkany.

Na hydroizomeraci se používají bifunkční katalyzátory. Pevný nosič (chlorovaná alumina a různé zeolity) zajišťuje izomeraci, na něm je nanesen vzácný kov (nejčastěji platina), který zajišťuje hydrogenační aktivitu katalyzátoru. Doba životnosti katalyzátoru je 2 - 3 roky podle typu katalyzátoru, některé typy lze regenerovat.

Katalyzátory na bázi chlorované aluminy jsou aktivnější, mají ale kratší životnost a jsou citlivé na deaktivaci vodou. Nevýhodou jsou také problémy spojené s přítomností chlorovodíku, který se přidává do suroviny, aby se udržela velká aktivita tohoto katalyzátoru. Katalyzátory na bázi zeolitů tyto nevýhody nemají, jsou ale méně aktivní. Izomerace je mírně exotermní reakce, provádí se při co nejmenší teplotě, aby se dosáhlo velkých výtěžků izomerů. Reakční teplota se při použití katalyzátorů na bázi chlorované aluminy pohybuje v rozmezí 130 - 200 °C. Katalyzátory na bázi zeolitů izomerují alkany při teplotě 230 - 300 °C.

Izomerace se provádí za přítomnosti vodíku. Velký tlak vodíku potlačuje vznik uhlíkatých úsad na katalyzátoru a prodlužuje tak jeho životnost. Obvyklý tlak je 1,5 - 3,2 MPa. Spotřeba vodíku je malá, závisí hlavně na obsahu benzenu v surovině. Nejčastěji se pracuje s molárním poměrem vodík: uhlovodíky = 2 : 1.

Izomerace lehkého benzinu se provádí buď bez recyklace n-alkanů, s recyklací n-pentanu a nebo s recyklací n-pentanu i n-hexanu (vzhledem k vysokým nákladům zatím zřídka).

Kontakty


fiogf49gjkf0d
Vysoká škola
chemicko-technologická
Technická 5
166 28 Praha 6 - Dejvice

Ústav technologie ropy a alternativních paliv
Ing. Daniel Maxa, Ph.D.
daniel.maxa@vscht.cz
Odborný garant

fiogf49gjkf0d
Odborným garantem tohoto portálu je Česká národní rada světové rady pro ropu (WPC). Česká národní rada reprezentuje Českou republiku ve Světové radě pro ropu.

WPC


Světová rada pro ropu (World Petroleum Council – WPC) je mezinárodní nevládní organizace, jejíž cílem je prosazování využití vědeckého pokroku, přenosu technologií a posuzování ekonomických, finančních, environmentálních a sociálních vlivů na využívání ropy. Více informací...

Odběr novinek


Přihlásit k odběru novinek
Partner projektu

Česká asociacepetrolejářského průmyslua obchodu

Česká asociace
petrolejářského průmyslu
a obchodu

fiogf49gjkf0d
Česká asociace petrolejářského průmyslu a obchodu (ČAPPO) je dobrovolným zájmovým sdružením petrolejářských společností, které trvale provozují na území České republiky tyto činnosti: • zpracování ropy • dovoz ropy a ropných výrobků • export výrobků z českých rafinérií • tuzemský velkoobchod s ropou a ropnými výrobky • provozování sítě čerpacích stanic pohonných hmot. Více informací...