نقش ورق استیل در واحد ایزومریزاسیون

فهرست موضوعات

ایزومریزاسیون

فرآیندهای ایزومریزاسیون برای تبدیل بوتان-n به ایزو بوتان مورد استفاده در آلکیلاسیون و C5/C6 پارافین-n در نفتای سبک به ایزوپارافین های مربوطه برای تولید ذخایر بنزین با عدد اکتان بالا، پس از پذیرش بنزین بدون سرب مورد استفاده قرار گرفته است. فرآیندهای ایزومریزاسیون کاتالیزوری که از هیدروژن استفاده می کنند برای عملکرد در شرایط متوسط توسعه یافته اند. تجهیزات مورد استفاده در واحد پلیمریزاسیون از جنس انواع ورق استیل ضد اسید نظیر ورق استیل 316 ساخته می شوند تا در حین فرآیند دچار خوردگی و تخریب نگردد. قیمت ورق استیل 316 و کیفیت بالای آن باعث گردیده است کاربرد آن در واحدهای پلیمریزاسیون توجیه اقتصادی مناسبی داشته باشد.

مراحل واحد ایزومریزاسیون

مواد اولیه معمول برای فرآیند ایزومریزاسیون شامل نفتای سبک مستقیم تصفیه شده با آب، بنزین طبیعی سبک یا میعانات است. خوراک تازه C5/C6 همراه با مواد افزودنی و هیدروژن بازیافتی به یک مبدل حرارتی از جنس ورق استیل ضد اسید برای گرم کردن واکنش دهنده‌ها تا دمای واکنش هدایت می‌شود. در این مبدل می توان از روغن داغ یا بخار پرفشار به عنوان منبع حرارت استفاده کرد. سپس خوراک گرم شده به راکتور فرستاده می شود. بازده محصول ایزومریت معمولی (C5+) برابر 97درصد وزنی خوراک تازه است و عدد اکتان محصول بسته به پیکربندی جریان و خواص خوراک از 81 تا 87 متغیر است. این فرآیند می تواند تجهیزات واحد صنعتی را دچار خوردگی نماید که این مشکل با استفاده از ورق استیل 316 در تجهیزات کاهش یافته و عملاً قیمت ورق استیل 316 در برابر دوام و طول عمر آن در تجهیزات قابل اغماض است.

اهمیت واحد ایزومریزاسیون

به‌روزرسانی جریان‌های هیدروکربن سبک در پالایشگاه‌ها، کارخانه‌های پتروشیمی و کارخانه‌های فرآوری گاز و نفت همچنان در کاربردهای تجاری رو به افزایش است، زیرا تقاضای جهانی برای بنزین و پتروشیمی‌ها در دهه گذشته رشد زیادی را تجربه کرده است. مقررات سختگیرانه فزاینده ای در اکثر مناطق جهان وضع شده است که باعث افزایش تقاضا برای سوخت های پاک می شود. در نتیجه، ترکیب شیمیایی بنزین به میزان بیشتری با استفاده از فرآیندهای ایزومریزاسیون تنظیم شده است. این مقررات شامل بسیاری از ابتکارات سوخت پاک، از جمله حذف تدریجی سرب، به حداقل رساندن محتوای بنزن، آروماتیک و الفین و افزودن اکسیژن به بنزین است.
ایزومریزاسیون نفتای سبک نقش کلیدی در برآوردن تقاضای اکتان در استخر بنزین برای سوخت های پاک و گریدهای بنزین درجه یک دارد. مواد اولیه نفتای کم اکتان بسته به پیکربندی فرآیند، نوع کاتالیزور و شرایط عملیاتی به ایزومریت با عدد اکتان بین 80 تا 93 تبدیل می‌شوند. ایزومریزاسیون شامل ایزومریزاسیون اسکلتی یک پارافین به پارافین بسیار شاخه دار با همان عدد کربن است. پارافین های با شاخه های زیاد اعداد اکتان بالاتری دارند. با این حال، به دلیل ماهیت خود، ایزومریزاسیون ممکن است برخی از اجزای نفتن را نیز تحت تأثیر قرار دهد و همچنین باعث اشباع آروماتیک ها می شود. بر اساس شیمی آن، فرآیند ایزومریزاسیون یکی از اقتصادی ترین روشهای موجود برای کاهش محتوای بنزن در بنزین است.

تاریخچه

در دهه 1930، ولادیمیر ایپاتیف و تیمش کشف کردند که می‌توانند مولکول‌های بوتان معمولی در بنزین را با استفاده از یک کاتالیزور کلرید آلومینیوم با کلرید هیدروژن به عنوان یک کوکاتالیزور، به مولکول‌های بوتان معمولی در بنزین به ایزوبوتان تبدیل کنند. در حالی که در آن زمان از نظر علمی جالب بود، پالایشگاه ها به دلیل نوسانات زیاد، ایزوبوتان را در بنزین خود نمی خواستند. اما قبل از پایان دهه، سوخت هوانوردی با اکتان بالا از فرآیندهای آلکیلاسیون و ایزومریزاسیون تولید می شد و به عامل مهمی در تلاش جنگ در طول جنگ جهانی دوم تبدیل شد. فرآیند UOP Butamer™ فرآیند غالبی بود که برای ایزومریزاسیون بوتان-n استفاده می شد، همانطور که امروز است. متعاقباً از آلکیلاسیون HF برای تولید سوخت موتور با اکتان بالاتر برای اتومبیل ها با ترکیب ایزوبوتان با ایزوبوتیلن برای تشکیل مولکول های ایزواکتان بسیار شاخه دار با هشت اتم کربن استفاده شد.

این بنزین دارای عدد اکتان بالا بود و در موتورهای احتراقی به طور تمیز می سوخت. تقاضا برای سوخت های با اکتان بالا برای استفاده در خودرو در اواخر دهه 1950 و 1960 به عنوان بخشی از توسعه اقتصادی پس از جنگ افزایش یافت. مشخص شد که بخش نفتای مستقیم سبک نفت خام، که عمدتاً از پنتان ها و هگزان ها تشکیل شده است، بر کیفیت بنزین تأثیر منفی می گذارد. کاتالیزوری مشابه آنچه در فرآیند بوتامر مورد استفاده قرار گرفت توسط دانشمندان برای نفتای غنی از پنتان و هگزان استفاده شد و مشخص شد که اکتان را 12 تا 20 عدد افزایش می دهد. این فرآیندی که به نام فرآیند Penex™ نامیده می شود، به زودی در تقریباً تمام پالایشگاه ها مورد استفاده قرار گرفت. در طول نیم قرن گذشته، هم در جزئیات فرآیند و هم در کاتالیزورهای مورد استفاده در فرآیندهای ایزومریزاسیون نفتا، تحولاتی صورت گرفته است. بهبود فرآیند شامل استفاده از یک حلقه بازیافت برای گردش هیدروکربن های واکنش نداده و خارج شده از راکتور به ورودی راکتور و استفاده از تجزیه کننده ها مانند deisopentanizers (DIP) و deisohexanizers (DIH) در بخش فرآیندی است که پارافین های ایزو و معمولی را از طریق یک غربال مولکولی جدا می کند و پارافین های معمولی را برای بهبود عملکرد بیشتر به بخش واکنش تغییر مسیر می دهد.

سیدرحیم کیاحسینی