فرآیندهای کاتالیستی ایزومریزاسیون (Isomerization)

فرآیند ایزومریزاسیون (Isomerization) و کاتالیست ها

هانیه شکوری – کارشناس ارشد مهندسی شیمی

تحریریه ایران کاتالیست

فرآیند ایزومریزاسیون (Isomerization) یکی از روش‌های مهم در پالایش نفت است که به‌منظور افزایش عدد اکتان بنزین و تولید ترکیبات هیدروکربنی با ساختار ایزومری، به‌ویژه برای بنزین با عدد اکتان بالا، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فرآیند به‌ویژه برای تبدیل نفتای سبک (Light Straight Run Naphtha) به ایزومریت (Isomerate) انجام می‌شود.

هدف و کاربردهای ایزومریزاسیون:

هدف اصلی فرآیند ایزومریزاسیون نفتا، افزایش عدد اکتان خوراک ورودی (نفتای سبک) است. با استفاده از این فرآیند، هیدروکربن‌های پارافینی مانند ترکیبات ۵ و ۶ کربنه به ترکیبات شاخه‌دار و ایزومری تبدیل می‌شوند که دارای ویژگی‌های مطلوب‌تری از نظر عدد اکتان هستند. این ایزومرها به‌طور کلی دارای خواص بهتری برای استفاده در بنزین هستند.

فرآیند و کاتالیست‌ها:

در فرآیند ایزومریزاسیون نفتا، هیدروکربن‌ها با کمک کاتالیست‌های ویژه تبدیل به ترکیبات ایزومری می‌شوند. این کاتالیست‌ها معمولاً شامل آلومینیوم کلراید/پلاتین هستند و به واکنش‌های ایزومریزاسیون کمک می‌کنند. در این فرآیند، هیدروکربن‌های ۵ و ۶ کربنه، به‌ویژه پارا‌فین‌ها، به ایزومرهای شاخه‌دار تبدیل می‌شوند که دارای عدد اکتان بالا و ویژگی‌های مطلوب‌تر برای استفاده در سوخت‌ها هستند.

کاتالیست‌های مورد استفاده:

در فرایند ایزومریزاسیون نفتا، معمولاً دو نوع کاتالیست استفاده می‌شود:

• کاتالیست Pt/Cl-Al₂O₃: این نوع کاتالیست به‌طور معمول در دما و فشار پایین‌تر نسبت به کاتالیست‌های نوع دوم در فرآیند ایزومریزاسیون استفاده می‌شود.
• کاتالیست Pt/H-mordenite: این نوع کاتالیست در دما و فشار بالاتری نسبت به کاتالیست‌های نوع اول استفاده می‌شود و عملکرد بهتری در برخی شرایط می‌تواند داشته باشد.

تقسیم‌بندی نفتا و استفاده از ایزومریزاسیون:

برای دستیابی به بنزین با عدد اکتان بالا، پالایشگاه‌ها معمولاً نفتای خروجی از برج تقطیر را به دو بخش تقسیم می‌کنند: نفتای سبک (Light Straight Run Naphtha یا LSR) و نفتای سنگین. پس از آن، نفتای سبک به‌عنوان خوراک واحد ایزومریزاسیون و نفتای سنگین به‌عنوان خوراک واحد تبدیل کاتالیستی (Naphtha Reforming) استفاده می‌شود. این تقسیم‌بندی به پالایشگاه‌ها امکان می‌دهد که به‌طور بهینه از منابع خود بهره‌برداری کنند.

افزایش تقاضا برای بنزین با عدد اکتان بالا:

با توجه به افزایش تقاضا برای بنزین با عدد اکتان بالا و همچنین استانداردهای زیست‌محیطی و کیفی سخت‌گیرانه، فرآیند ایزومریزاسیون اهمیت بیشتری پیدا کرده است. پالایشگاه‌ها نیاز دارند که با استفاده از این فرآیند، سوخت‌هایی با ویژگی‌های مطلوب‌تر برای خودروها و دیگر وسایل نقلیه تولید کنند.

چگونگی بازگشت محصول به فرآیند:

یکی از ویژگی‌های منحصر به‌فرد فرآیند ایزومریزاسیون نفتا این است که در صورتی که به عدد اکتان بالاتری نیاز باشد، محصول خروجی از فرآیند می‌تواند به‌طور مجدد به واحد ایزومریزاسیون بازگردانده شود. با تکرار این فرآیند، می‌توان میزان ترکیبات شاخه‌دار را افزایش داده و به محصولی با عدد اکتان بالاتر دست یافت.

نتیجه‌گیری:

فرآیند ایزومریزاسیون نقش کلیدی در تولید بنزین با عدد اکتان بالا و مطابقت با استانداردهای زیست‌محیطی ایفا می‌کند. این فرآیند با استفاده از کاتالیست‌های ویژه و شرایط عملیاتی متفاوت، می‌تواند محصولات با کیفیت بالا تولید کند. با توجه به نیاز روزافزون به بنزین‌های با کیفیت و نیاز به رعایت استانداردهای زیست‌محیطی، ایزومریزاسیون نفتا یکی از فناوری‌های ضروری در صنایع پالایشی به‌شمار می‌آید.

ویژگی‌های مهم فرایند ایزومریزاسیون:

• هدف افزایش عدد اکتان خوراک ورودی.
• استفاده از کاتالیست‌های Pt/Cl-Al₂O₃ و Pt/H-mordenite.
• تقسیم‌بندی نفتا به نفتای سبک (LSR) و نفتای سنگین.
• افزایش تقاضا برای بنزین با عدد اکتان بالا.
• قابلیت بازگشت محصول به فرآیند برای افزایش عدد اکتان.