Комплект оборудования для реализации каталитических процессов с участием ионных жидкостей
Базовый комплект оборудования включает в себя оборудование для ведения процессов, катализируемых ионной жидкостью. К таким процессам, для реализации которых предназначено предлагаемое оборудование, относятся процесс изомеризации бензиновых фракций с целью увеличения октанового числа и процесс стабилизации фракций, склонных к осмолению.
В качестве катализатора для процесса изомеризации может быть использована ионная жидкость марки АХМ23, а для процесса стабилизации – ионная жидкость АХН16. Кроме рекомендованных ионных жидкостей могут быть использованы иные ионные жидкости других производителей с подходящими параметрами.
Оборудование, для проведения описываемых процессов может быть периодического и непрерывного действия, в зависимости от производителей и технико-экономической целесообразности того или иного случая.
Технологические схемы реализации процессов с участием ионных жидкостей и рекомендации по оборудованию
Примечание: параметры всех ниже описываемых процессов определяются в первую очередь свойствами используемой ионной жидкости и указываются в описании к ней.
Схема 1. Периодический или непрерывный процесс изомеризации в кубе до равновесного содержания изомеризата в изомеризуемой фракции// Стабилизация осмоляемых фракций:
Описание схемы для периодического процесса изомеризации:
Подогретое до необходимой температуры ведения процесса сырье, в качестве которого выступают углеводородные фракции С5-С7, с помощью насоса Н1 закачивается в емкость-реактор ЕР1, снабженную аварийным клапаном давления К1. Назначение К1 – аварийный сброс избыточных паров углеводородов по линии холодильника-конденсатора ХК1 в емкость-сепаратор ЕС1. В ЕР1 содержится ионная жидкость для катализа процесса изомеризации, которая смешивается с углеводородной жидкостью путем диспергации гидродинамическим смесителем ГС1. Наличие ГС1 необязательно, поскольку приемлемое диспергирование, в ряде случаев, может быть обеспечено непосредственно насосом Н1. Диспергирование осуществляется за счет рецикла реакционной смеси в рабочем цикле процесса изомеризации, при открытых вентилях В1, В3 и закрытом вентиле В2. После окончания процесса насос Н1 останавливают, дают ионной жидкости осесть и, открыв вентиль В2, сливают продукт (изомеризат).
Преимуществом схемы является простота и доступность ее реализации.
Недостаток схемы – относительно невеликая конверсия за один проход.
В качестве оборудования возможно использование подходящей готовой емкости, дополненной необходимой обвязкой, или емкости, специально спроектированной под эту задачу. Емкость-реактор может быть дополнена нагревательными элементами (змеевиком, рубашкой) или быть только теплоизолированной, в зависимости от выбранного решения.
Описание схемы для непрерывного процесса изомеризации:
Описание схемы аналогично описанию схемы для периодического процесса изомеризации. Сырьем являются светлые углеводородные фракции, склонные к осмолению и окислению при хранении. Продуктом является стабильная при хранении углеводородная фракция.
Преимуществом схемы является простота и доступность ее реализации.
Недостаток схемы – периодический режим работы, что не всегда может быть технологически приемлемым.
Описание схемы для периодического процесса стабилизации:
Описание схемы аналогично описанию схемы для непрерывного процесса изомеризации. Сырьем являются светлые углеводородные фракции, склонные к осмолению и окислению при хранении. Продуктом является стабильная при хранении углеводородная фракция.
Преимуществом схемы является простота и доступность ее реализации, реализация непрерывного процесса.
Недостаток схемы – более высокая металлоемкость оборудования в сравнении с предыдущей схемой.
Схема 2. Непрерывный процесс в кубе с отделением изомеризата:
Описание схемы:
Сырье, в качестве которого выступают углеводородные фракции С5-С7, с помощью насоса Н1 подают в реактор Р1, куб которого снабжен нагревательными элементами и системой диспергирования (гидродинамический аппарат и показанный на схеме насос Н2) ионной жидкости в среде углеводородной фракции до субмикронных размеров ее капель. Отделение и отбор изомеризата, имеющего меньшую температуру кипения, осуществляется с помощью колонной части реактора, путем ректификации с конденсацией паров изомеризата в холодильнике-конденсаторе ХК1. Из куба реактора Р1 с линии рециркуляции насоса Н2 производится балансовый отбор кубовой смеси с ее разделением в емкости-сепараторе ЕС1. Продукты разделения кубовой смеси: ионная жидкость (возвращается насосом Н3 обратно в реактор Р1) и продуктовая жидкая фаза, поступающая в товарный парк.
Преимуществом схемы является высокая степень конверсии за проход (до 92%)
Недостатком схемы является относительно высокая сложность оборудования.
В качестве оборудования используется специализированное оборудование, модель которого приведена на рисунке в начале статьи.
Схема 3. Непрерывный процесс парофазной изомеризации:
Описание схемы для периодического процесса стабилизации:
Сырье, в качестве которого выступают углеводородные фракции С5-С7, с помощью насоса Н1 подают в куб-испаритель КИ1, который объединен с насадочной колонной НК1, орошаемой ионной жидкостью. Орошение НК1 ионной жидкостью осуществляется посредством контура, образованного насосами Н2, Н3 и промежуточной технологической емкостью Е1. Испарившееся сырье, двигаясь противотоком ионной жидкости в колонне НК1, поступает в холодильник конденсатор ХК1, где конденсируется и выводится в форме продукта (изомеризата).
Преимуществом схемы является высокая степень конверсии за проход (до 84%) и меньшая сложность оборудования в сравнении с предыдущим вариантом схемы.
Недостатком схемы является относительно высокая сложность оборудования, более высокое удельное потребление ионной жидкости по отношению к вышеприведенному варианту.
В качестве оборудования используется специализированное оборудование.