Возможность изомеризации парафиновых углеводородов на хлори­де алюминия была впервые обнаружена в 1933 г. К. Ненитцеску и А. Драганом. В 1935 г. Б.Л. Молдавский открыл возможность промотирования реакции изомеризации хлористым водородом, что предопределило прак­тическое применение этой реакции. Ранние промышленные процессы изомеризации были предназначены для получения изобутана из н-бутана на хлористом алюминии при мягком температурном режиме (90-120 °С). Изобутан далее алкилировали бутиленами и в результате получали изооктан.

Целевым назначением процессов каталитической изомеризации в современной нефтепереработке является получение высокооктановых изокомпонентов автобензинов или сырья нефтехимии, прежде всего изопентана для синтеза изопренового каучука [10]. Высокая эффективность процессов изомериации зпаключается в том, что в качестве сырья используются низкооктановые компоненты нефти – фракции н.к.-62 °С и рафинаты каталитического риформинга, содержащие в основном н-пентан и н-гексан. Это сырье (а также фракции С₅ и С₆, получаемые с ГФУ) изомеризуется в среде водорода в присутствии бифункциональных катализаторов.

 Нормальный пентан, который характеризуется октановым числом 62 (ИОЧ), превращается в изопентан, ИОЧ которого 92. В случае гексана изменение ИОЧ в результате изомеризации еще более значительно от 25 до, примерно, 75. Стандартная смесь, содержащая нормальные и изо-пентаны и гексаны, облагораживается в этом процессе (ИОЧ меняется от 73 до 91) [11].

Процессы изомеризации парафиновых углеводородов играют значительную роль в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Наличие установки изомеризации на НПЗ позволяет увеличить долю высокооктановых бензинов с 60 до 86%. Лёгкий изомеризат, с экологической точки зрения, гораздо менее вреден, чем ароматика и различного рода присадки, повышающие детонационную стойкость. Также  наличие лёгких фракций в автобензинах определяет стабильную работу двигателей внутреннего сгорания на стадии пуска, особенно при пониженных температурах в зимних условиях эксплуатации.

Высокие детонационная стойкость и испаряемость продуктов изомеризации углеводородов С₅ и С₆ обусловливают их исключительную ценность в качестве низкокипящих высокооктановых компонентов неэтилированных автобензинов.

В настоящее время в России и за рубежом работает более 100 устано­вок изомеризации парафиновых углеводородов с использованием раз­личных бифункциональных катализаторов. В последние годы изомеризация легких бензиновых фракций становится по существу стратегическим «бензиновым» процессом, обеспечивающим октановые характеристики суммарного бензинового фонда [12].

Ввод в эксплуатацию установки изомеризации одновременно решает следующие задачи:

- снижение доли автомобильного бензина с низким октановым числом в «бензиновом пуле» с 41,7 до 9,8% масс.;

- снижение содержания бензола в тяжелом риформате до 1 % масс.;

- производство стабильного изомеризата с ОЧ=86 пунктов и использование его в качестве компонента автомобильных бензинов с улучшенными характеристиками;

- организация производства экологически чистых автобензинов по нормам Евро-4 и Евро-5 в объеме 90,2 % масс. [13].

Рисунок 2.1 – Схема установки изомеризации «за проход»

Исходные данные

В таблице 2.1 представлены варианты исходных данных для расчета реактора изомеризации.

Таблица 2.1 – Варианты заданий для расчета реактора изомеризации

По данным об имеющимся сырье принимаем производительность установки 100 тыс. тонн в год. Сырьём является фракция нк-62^оС каталитического риформинга (таблица 2.2). Число рабочих дней установки принимаем 300 дней в году.

Таблица 2.2 – Состав сырья блока изомеризации

    2.2 Расчёт реактора изомеризации

    По данным с существующих установок с использованием катализатора СИ-2 принимаем степень конверсии н-парафинов:

    - н-пентана – 98,4%,

- н-гексана – 98,7%.

Также принимаем выход побочных продуктов в % масс. на продукт:

- углеводороды ниже С₅ – 2,2%,

- углеводороды выше С₆ – 1,3%,

- потери 0,004%.