DE102021110092A1

DE102021110092A1 - Anlage und verfahren zur leichtbenzinisomerisierung

Info

Publication number: DE102021110092A1
Application number: DE102021110092.5A
Authority: DE
Inventors: Rainer Albert Rakoczy
Original assignee: Clariant International Ltd
Current assignee: Clariant International Ltd
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2022-10-27
Also published as: WO2022223332A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leichtbenzinisomerisierungsanlage umfassend einen Reaktor zur Durchführung einer Isomerisierungsreaktion und einen dem Reaktor strömungsgemäß vorgeschalteten Hilfsseparator zur Abtrennung von Behandlungsgas aus einem in den Reaktor strömenden Reaktandenfluid. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Isomerisierung von Leichtbenzin.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leichtbenzinisomerisierungsanlage. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Isomerisierung von Leichtbenzin.
Leistungsstarke Motoren verlangen klopffeste Kraftstoffe. Als Maß für die Klopffestigkeit eines Benzinschnittes dient die sogenannte Oktanzahl. Dabei unterscheidet man zwischen der Research Oktan Zahl (ROZ) und der Motoroktanzahl (MOZ). ROZ und MOZ werden entsprechend lokaler Kraftstoffspezifikationen und Normen wie in DIN EN ISO 5164 beschrieben auf standardisierten Prüfmotoren ermittelt. Besonders für die Bestimmung der ROZ gibt es auch Rechenmodelle, die die chemische Zusammensetzung des Kraftstoffes als Rechenbasis verwenden. Klopffestigkeit kann zum Beispiel durch Erhöhung des Anteils an alizyklischen und verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffen durch Zumischung von Alkylatbenzin oder Isomeratbenzin erreicht werden.
Für die Isomerisierung von Leichtbenzin, also C5 und C6 Kohlenwasserstoffen, zur Erhöhung der Klopffestigkeit stehen heute vier wesentliche Technologien zur Verfügung, die prinzipiell durch die Wahl des Katalysators bestimmt werden. Bei der sehr veralteten Höchsttemperaturisomerisierung erfolgt die Umsetzung bei Temperaturen oberhalb von 350 °C und nahezu Umgebungsdruck an einfachen Aluminiumoxid-Katalysatoren. Bei der Hochtemperaturisomerisierung (HYSOMER Prozesstechnologie) erfolgt die Umsetzung bei Temperaturen zwischen 250 °C und 300 °C bei Drücken um 20 barü an platinhaltigen Zeolithkatalysatoren wie HS-10 von UOP, HYSOPAR^® von Clariant oder anderen vergleichbaren kommerziell erhältlichen Katalysatoren. Bei der Mitteltemperaturisomerisierung erfolgt die Umsetzung bei Temperaturen zwischen 180 °C und 200 °C bei Drücken um 20 barü an platinhaltigen Mischoxidkatalysatoren wie IP-100 von UOP (Parlsom™ Prozesstechnologie) oder SI-2 von JSC Nefthechim (IsoMalk™ Prozesstechnologie). Bei der Niedertemperaturisomerisierung erfolgt die Umsetzung bei Temperaturen zwischen 80 °C und 180 °C bei Drücken um 20 barü an platinhaltigen Aluminiumchloridkatalysatoren wie I-85 von UOP (PENEX^® Prozesstechnologie) oder ATIS-2L von Axens.
Die Isomerisierung von Leichtbenzin ist eine Gleichgewichtsreaktion, wobei die für Iso-Paraffine bevorzugte Gleichgewichtslage bei niederen Temperaturen erreicht werden kann. Dadurch sind Prozesstechnologien für die Niedertemperatur- und Mitteltemperaturisomerisierung deutlich zahlreicher verbreitet als Prozesstechnologien für die Hochtemperaturisomerisierung. Allerdings zeichnen sich die Katalysatoren für die Hochtemperaturisomerisierung durch eine deutlich höhere Robustheit und Toleranz z.B. gegen Feuchtigkeit in den Einsatzströmen aus. Darüber hinaus wird diese Technologie bei Anlagenumbauten aus vorhandenen Aggregaten verwendet. Bedingt durch die ungünstigere Gleichgewichtslage werden für die Hochtemperaturisomerisierung Verfahrensvarianten angeboten, bei denen durch unterschiedlichste Separationsverfahren und Rückführung der Normalparaffine das Ergebnis bei der Klopffestigkeit optimiert wird.
Eine Verfahrensvariante ist hierbei das Total-Isomerization-Package (TIP), bei der eine Kombination von Isomerisierung in einem HYSOMER-Reaktor und Trennen von Iso- und Normalparaffinen durch Adsorption an Molekularsieben in einem sogenannten ISOSIV-Modul gewählt wird. Durch diese Kombination gelingt es, den Anteil an Iso-Paraffinen mit hoher ROZ im Ausgangsproduktstrom zu maximieren und den Anteil an Normal-Paraffinen mit niederen ROZ im Isomerisierungs-Einsatzölstrom zu maximieren. Bei TIP Anlagen gibt es wiederum zwei Ausführungsformen, und zwar mit vorgeschaltetem oder nachgeschaltetem ISOSIV-Modul. Das Effluent der Normalparaffine aus dem ISOSIV-Modul ist verfahrensbedingt sehr reich an Wasserstoff, weil die adsorbierten Normalparaffine mit Hilfe eines sehr hohen Wasserstoffstroms desorbiert werden. Dies führt besonders bei der Ausführungsform mit vorgeschaltetem ISOSIV-Modul zu einer sehr hohen Wasserstoffkonzentration des Reaktionsfluids am Eintritt des HYSOMER-Reaktors, was letztendlich zu einer ungünstigen Betriebsweise führt.
Die Isomerisierung an bi-funktionellen Katalysatoren, wie z.B. im HYSOMER-Reaktor, findet immer in Gegenwart von Wasserstoff, der zumeist im deutlichen stöchiometrischen Überschuss bei Betriebsdrücken von 10 bis 30 barü im Kreislauf gefahren wird, statt. Bei der Isomerisierung an Zeolith-basierten Katalysatoren ermöglichen molare Kreislaufwasserstoffstrom-zu-Einsatzkohlenwasserstoffstrom-Verhältnisse (MHOV) von ca. 1,2 bis 2,0, was einem Kreislaufwasserstoff-zu-Einsatzkohlenwasserstoff-Volumenstromverhältnis (VHOV) von ca. 250 Nm³/m³ entspricht, die besten Ergebnisse bei der Steigerung der ROZ. Eine Erhöhung der MHOV bzw. VHOV führt zu einer starken Verdünnung des Reaktionsgemisches und damit zu einer massiven Reduzierung der Kontaktwahrscheinlichkeit und Kontaktzeit an der aktiven Katalysatorenoberfläche. Dieses Phänomen wirkt sich direkt negativ auf die Isomerisierungsaktivität aus. Zusätzlich beeinträchtigt ein hoher Wasserstoffpartialdruck die Geschwindigkeitskonstante für die Isomerisierung von Paraffinen nachteilig. In vielen Fällen ist das MHOV des Normalparaffinstromes aus der ISOSIV-Einheit deutlich größer als 15.
Sowohl der HYSOMER-Reaktor als auch das ISOSIV-Modul befinden sich jedoch im selben Kreislaufwasserstoffstrom, auch genannt Kreislaufbehandlungsgasstrom. Bei bekannten TIP-Anlagen ist es daher nicht möglich den Kreislaufbehandlungsgasstrom vor dem HYSOMER-Reaktor so zu reduzieren, dass ein Optimum an Isomerisierungsaktivität im HYSOMER-Reaktor erzielt werden kann. Darüber hinaus sind viele Leichtbenzinisomerisierungen aufgrund des gewählten bzw. verfügbaren Kreislaufbehandlungsgaskompressors ebenfalls eingeschränkt, um einen optimalen Kreislaufbehandlungsgasstrom zu erreichen.
In Folge wird der HYSOMER-Reaktor in TIP-Anlagen häufig bei zu hohem Kreislaufbehandlungsgasstrom-zu-Einsatzölstrom-Verhältnis betrieben. Dadurch ist selbst bei Katalysatoren mit ausgezeichneter C5/C6-Isomerisierungsaktivität, wie z.B. HYSOPAR^Ⓡ-5000 der Clariant, nur eine geringe Steigerung der Klopffestigkeit (ROZ) über den HYSOMER-Reaktor möglich.
Werden Hochtemperaturisomerisierungsanlagen aus bestehenden Aggregaten aufgebaut, ist häufig die Förderrate des Kreislaufkompressors für eine effiziente Reaktionsführung im Isomerisierungsreaktor zu hoch und das MHOV ist um den Faktor drei bis fünf zu hoch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Erhöhung der Oktanzahl beziehungsweise der Klopffestigkeit (ROZ) am Austritt des Reaktors bei der Leichtbenzinisomerisierung durch gezielte Reduktion des MHOV zu ermöglichen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Leichtbenzinisomerisierungsanlage, welche die Merkmale gemäß Anspruch 1 aufweist, sowie durch ein Verfahren zur Leichtbenzinisomerisierung, welches die Merkmale gemäß Anspruch 12 aufweist.
Der Hilfsseparator zur teilweisen Abtrennung des Behandlungsgases ist dem Reaktor zur Durchführung einer Isomerisierungsreaktion bezogen auf den Gasstrom durch die Anlage strömungsgemäß vorgeschaltet. Der Hilfsseparator kann sich strömungsgemäß zwischen dem Reaktor und einem Einsatzöleinlass der Anlage befinden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht durch die Verwendung einer partiellen Kreislaufbehandlungsgas/Kohlenwasserstoff-Separation vor dem Isomerisierungsreaktor, welcher zum Beispiel ein HYSOMER-Reaktor sein kann, eine optimale Anpassung des Kreislaufbehandlungsgasstrom-zu-Kohlenwasserstoffstrom-Verhältnisses (VHOV, MHOV) zu Gunsten der gesamten Steigerung der Klopffestigkeit (ROZ) über den Reaktor. Die Gesamtoktanausbeute lässt sich mit der erfindungsgemäßen verfahrenstechnischen Maßnahme vorzugsweise um den Faktor 3,5 steigern.
Grundlage für die Abreicherung des Anteils des Behandlungsgases im Reaktandenfluid ist vorzugsweise die Einstellung eines Phasengleichgewichtes. Dadurch kann das Paraffinatöl vom Wasserstoff und leichten Komponenten (Methan, Ethan, Propan und teilweise Butane) getrennt werden, wobei das Paraffinatöl in die flüssige Phase übergehen kann. Baulich besteht der hierfür verwendete Hilfsseparator vorzugsweise aus einer Vorrichtung zur Einstellung der Temperatur, wie z.B. Luftkühler oder Wärmetauscher, gefolgt von einer Vorrichtung zur Gas-Flüssig-Trennung, wie z.B. Phasenabscheider, Kondensatoren oder Destillationskolonnen. Die Abtrennung des Behandlungsgases aus dem Reaktionsfluid über unterschiedliche Permeation an einer Membran ist ebenfalls möglich. Der Hilfsseparator zur Abtrennung von Kreislaufbehandlungsgas aus einem in den Reaktor strömenden Reaktandenfluid kann eines oder mehrere Bauteile ausgewählt aus einer Membran, einer Produktseparierungskolonne und einem Hochdruckabscheider umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Hilfsseparator einen Hochdruckabscheider.
Vorzugsweise ist der Hilfsseparator eingerichtet, das MHOV des Reaktandenfluids vor Einleitung in den Isomerisierungsreaktor auf etwa 1,2 bis 2,0 abzusenken. Vorzugsweise ist der Hilfsseparator eingerichtet, das MHOV des Reaktandenfluids vor Einleitung in den Isomerisierungsreaktor von etwa 15 bis 25 auf etwa 1,2 bis 2,0 abzusenken.
Bei der Leichtbenzinisomerisierung wird das Einsatzöl entweder direkt oder durch Abtrennung von Isomeratöl als Paraffinatöl isomerisiert, da unabhängig von der Vorseparation eine Verdünnung mit Wasserstoff notwendig ist. Dieser Wasserstoff wird vorzugsweise mit Hilfe eines Kompressors im Kreislauf gefahren. Aufgrund von Nebenreaktionen wie Spalt- und Hydrierreaktionen wird teilweise Wasserstoff verbraucht und mit niedermolekularen Kohlenwasserstoffen (Methan, Ethan, Propan) und/oder Schwefelwasserstoff verunreinigt, wobei der Anteil an Wasserstoff deutlich über 60 Volumenprozent liegt. Der Kreislaufwasserstoff wird Behandlungsgas oder auch Kreislaufbehandlungsgas genannt. Die Mischung aus Paraffinatöl und Behandlungsgas bzw. die Mischung aus Einsatzöl und Behandlungsgas, falls keine vorherige Abtrennung von Isomeratöl erfolgt, wird Reaktandenfluid genannt. Der in den Reaktor zur Durchführung der Isomerisierungsreaktion strömende, beziehungsweise geleitete, Gasstrom ist das Reaktandenfluid. Das Fluid nach Verlassen des Isomerisierungsreaktors wird Reaktionseffluent oder Produktöl genannt und schließlich nach Abtrennung des Behandlungsgases Isomerisierungsproduktöl.
Der Reaktor zur Durchführung der Isomerisierungsreaktion kann einen oder mehrere axial durchströmte Satzreaktoren umfassen. Der Reaktor kann mehrere Satzreaktoren umfassen wobei mindestens einer der Reaktoren axial durchströmt wird und die verbleibenden Reaktoren radial durchströmt werden. Der Reaktor kann mehrere Satzreaktoren umfassen, wobei mindestens einer der Reaktoren radial durchströmt wird und die verbleibenden Reaktoren axial durchströmt werden. Der Reaktor kann einen Membranreaktor umfassen. Der Reaktor kann eine Reaktivdestillation umfassen.
Der Reaktor kann einen HYSOMER-Reaktor umfassen. Der HYSOMER-Reaktor stellt vorzugsweise die Realisierung eines Strömungsrohres dar. Der Reaktor kann in der Verfahrenstechnik übliche Einbauten umfassen, um einen Festkörperkatalysator zu beherbergen und/oder eine nahezu ideale Umströmung der Katalysatoren zu erreichen. Der Reaktor ist vorzugsweise in zwei Betten mit Zwischenkühlung unterteilt, um auftretende Exothermien durch parallel ablaufende Hydrierreaktionen zu mildern. Die Zwischenkühlung kann durch Einspeisung von kaltem Behandlungsgas oder Frischwasserstoff erreicht werden.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann eine Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen umfassen. Vorzugsweise ist der Hilfsseparator strömungsgemäß zwischen die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen und den Reaktor geschaltet. Die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen ist vorzugsweise strömungsgemäß vor dem Reaktor zur Durchführung der Isomerisierungsreaktion ausgebildet.
Die An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen kann destillativ erfolgen. Die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen kann als destillative Vorrichtung ausgestaltet sein. Die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen im Kohlenwasserstoffstrom kann eine Batterie von Destillationskolonnen umfassen.
Die An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen kann mittels Permeation durch eine Membran erfolgen. Die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen kann eine Membran zur Durchführung eines Permeations-Prozesses umfassen. Die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen kann eine Anordnung von Membranen zur Durchführung eines Permeations-Prozesses umfassen. Die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen kann einen Adsorptionsprozess verwenden. Die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen kann ein ISOSIV-Modul umfassen.
Das ISOSIV-Modul stellt vorzugsweise eine Anordnung von drei parallelen Strömungsrohren dar. Diese Strömungsrohre können mit einem auf Zeolithen basierenden Molekularsieb (z.B. Adsorbenz N-10 der UOP) gefüllt sein. Das Molekularsieb kann im Betrieb mit einer zu trennenden Kohlenwasserstoffmischung bestehend aus Normal-Paraffinen, Iso-Paraffinen, Alizyklischen und Aromaten, wie z.B. dem Einsatzöl, in der Gasphase beaufschlagt werden. Die Beaufschlagung erfolgt in der Regel nur mit Kohlenwasserstoffen ohne weitere Trägergase wie Wasserstoff, Stickstoff oder Helium. Aufgrund des Molekularsiebeffekts können die Normal-Paraffine an den inneren Oberflächen des Adsorbenz adsorbiert werden. Die anderen Bestandteile können das Strömungsrohr ohne jegliche Wechselwirkung passieren und verlassen das ISOSIV-Modul als Isomeratöl oder Raffinat. Das Molekularsieb erreicht nach einer gewissen Zeit die Adsorptionskapazität für Normalparaffine. Um einen Durchbruch dieser Spezies in das Isomeratöl zu vermeiden, kann auf eines der parallel angeordneten Strömungsrohre umgeschaltet werden, welches ein unbeladenes Molekularsieb enthält. Zur Desorption von den Molekularsieben können die Normalparaffine mittels eines sehr hohen Kreislaufbehandlungsgasstroms eluiert und die gesamte Mischung als Reaktandenfluid dem HYSOMER-Reaktor zur Hydroisomerisierung zugeführt werden.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann eine oder mehrere Pumpen zur Förderung des Einsatzölstroms umfassen.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann einen oder mehrere Kompressoren zur Förderung des Behandlungsgasstroms umfassen. Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann einen Kreislaufbehandlungsgaskompressor, welcher sich strömungsgemäß vor der Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normalparaffinen befindet, umfassen. Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann einen Kompressor, welcher sich strömungsgemäß zwischen dem Hilfsseparator und dem Reaktor befindet, umfassen.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann einen oder mehrere Wärmetauscher und/oder einen oder mehrere Öfen umfassen. Wärmetauscher und/oder Öfen können an unterschiedlichen Stellen der Anlage eingesetzt werden und können zur Regulierung der Temperatur verschiedener Ströme dienen, zum Beispiel von Einsatz-, Intermediat-, Produkt- und/oder Behandlungsgasströmen. Vorzugsweise ist dem Hilfsseparator ein Wärmetauscher direkt strömungsgemäß vorgeschaltet und/oder ein Wärmetauscher direkt strömungsgemäß nachgeschaltet.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann ein oder mehrere Bauteile ausgewählt aus Ventilen, Drosseln, Blenden, Klappen und Hinterdruckreglern umfassen. Diese können an unterschiedlichen Stellen der Anlage eingesetzt werden und können zur Steuerung von Strömungsgeschwindigkeiten und Drücken verschiedener Ströme dienen, zum Beispiel Einsatz-, Intermediat-, Produkt- und/oder Behandlungsgasstrom.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann eine oder mehrere weitere Separationsvorrichtungen zur Einstellung von Siedebereichen, Dichten, oder Abtrennung beziehungsweise Stabilisierung von Produkten umfassen.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann eine Behandlungsgas-Umleitung zwischen der Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen und dem Reaktor zur Durchführung der Isomerisierungsreaktion umfassen. Die Behandlungsgas-Umleitung kann ausgebildet sein, das Behandlungsgas teilweise und geregelt an der Stelle, an der die Isomerisierungsreaktion stattfindet, einzuleiten.
In einigen Ausführungsformen ist die Leichtbenzinisomerisierungsanlage eingerichtet, mithilfe des Hilfsseparators abgetrenntes Kreislaufbehandlungsgas stromabwärts des Reaktors zumindest teilweise erneut in den Anlagenkreislauf einzuspeisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Teil oder der gesamte separierte Anteil des Kreislaufbehandlungsgases unmittelbar vor dem Kreislaufbehandlungsgaskompressor wieder in den Anlagenkreislauf eingespeist, um die nötigen Betriebsbedingungen für das ISOSIV-MODUL zu erreichen.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann zusätzlich zu dem Hilfsseparator einen Hauptseparator zur Abtrennung des Behandlungsgases aus dem Reaktionseffluent umfassen. Der Hauptseparator ist stromabwärts des Reaktors zur Durchführung der Isomerisierungsreaktion geschaltet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Hauptseparator um einen Hochdruckabscheider. Der Hauptseparator ist vorzugsweise als separates Bauteil zum Hilfsseparator vorgesehen. Besonders bevorzugt ist des Hauptseparator strömungsgemäß nach dem Reaktor angeordnet und der Hilfsseparator strömungsgemäß vor dem Reaktor angeordnet.
Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann eine Anlage zur Durchführung nach dem Verfahren der Hochtemperaturisomerisierung sein. Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann eine TIP-Anlage (Total-Isomerization-Package) sein.
In einer Ausführungsform umfasst die Leichtbenzinisomerisierungsanlage ein ISOSIV-Modul und einen HYSOMER-Reaktor, wobei der Hilfsseparator strömungsgemäß zwischen ISOSIV-Modul und HYSOMER-Reaktor geschaltet ist. In einer Ausführungsform umfasst die Leichtbenzinisomerisierungsanlage ein ISOSIV-Modul, einen HYSOMER-Reaktor und einen Hauptseparator, wobei der Hilfsseparator strömungsgemäß zwischen ISOSIV-Modul und HYSOMER-Reaktor geschaltet ist und wobei der Hauptseparator strömungsgemäß dem HYSOMER-Reaktor nachgeschaltet ist. Die Leichtbenzinisomerisierungsanlage kann einen Kreislaufbehandlungsgaskompressor umfassen, welcher sich strömungsgemäß vor dem ISOSIV-Modul befindet.
Die Anlage kann eine Gasumleitung mit Drei-Wege-Dosierventil umfassen, um wahlweise zumindest Teile des mithilfe des Hilfsseparators separierten Behandlungsgasstroms zwischen Hilfsseparator und Reaktor erneut dem Reaktandenfluid zuzuführen und/oder über ein Rückschlagventil direkt an die Ansaugseite des Kreislaufbehandlungsgaskompressors zu leiten.
Die Anlage kann eine Gasumleitung mit Drei-Wege-Dosierventil umfassen, um wahlweise zumindest Teile des mithilfe des Hilfsseparators separierten Behandlungsgasstroms zwischen Hilfsseparator und Reaktor erneut dem Reaktandenfluid zuzuführen und/oder über ein Rückschlagventil direkt an den Eingang des Hauptseparators zu leiten.
Die Anlage kann eine Gasumleitung mit Drei-Wege-Dosierventil umfassen, um wahlweise zumindest Teile des mithilfe des Hilfsseparators separierten Behandlungsgasstroms zwischen Hilfsseparator und Reaktor über einen Hilfskompressor erneut dem Reaktandenfluid zuzuführen und/oder über ein Rückschlagventil direkt an den Eingang des Hauptseparators zu leiten.
Die Anlage kann eine Gasumleitung mit Drei-Wege-Dosierventil umfassen, um wahlweise zumindest Teile des mithilfe des Hilfsseparators separierten Behandlungsgasstroms zwischen Hilfsseparator und Reaktor erneut dem Reaktandenfluid zuzuführen und/oder über ein Rückschlagventil direkt an den Ausgang des HYSOMER-Reaktors zu leiten.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Isomerisierung von Leichtbenzin. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Leichtbenzinisomerisierungsanlage wie hierin beschrieben. Das Verfahren umfasst ferner das Abtrennen von Behandlungsgas aus einem in den Reaktor strömenden Reaktandenfluid mittels des Hilfsseparators und das Einleiten des an Behandlungsgas abgereicherten Reaktandenfluids in den Reaktor. Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner die Isomerisierung von Reaktandenfluid im Reaktor.
Merkmale, die im Zusammenhang mit einzelnen Ausführungsformen beschrieben sind, können, soweit nichts anderes angegeben ist, auch im Zusammenhang mit anderen Ausführungen eingesetzt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 Verfahrensfluss-Schema einer vorbekannten Leichtbenzinisomerisierungsanlage vom Typus TIP;
2 Verfahrensfluss-Schema eines Ausführungsbeispiels einer Leichtbenzinisomerisierungsanlage;
3 Verfahrensfluss-Schema eines Ausführungsbeispiels einer weiteren Leichtbenzinisomerisierungsanlage;
4 Verfahrensfluss-Schema eines Ausführungsbeispiels einer weiteren Leichtbenzinisomerisierungsanlage; und
5 Verfahrensfluss-Schema eines Ausführungsbeispiels einer weiteren Leichtbenzinisomerisierungsanlage.

1 zeigt ein vereinfachtes Anlagenfließschema zur Beschreibung einer konventionellen TIP-Anlage nach dem Stand der Technik. Der Einsatzölstrom 10 gelangt durch mechanische Förderung mittels Einsatzölpumpe in das ISOSIV-Modul 12 und die Normal-Paraffine werden vorrangig auf der Oberfläche von Mikroporen einer Molekularsiebschüttung in einem im Adsorptionsbetrieb befindlichem Adsorberturm adsorbiert. Der Großteil der Iso-Paraffine und alicyclischen Kohlenwasserstoffe des Einsatzölstroms 10 passiert aufgrund des Molekularsiebeffekts an den Mikroporen vorbei. Dieser die Mikroporen passierende Isomeratölstrom 14 verlässt den Adsorberturm und wird direkt zum Einlass einer Stabilisierungskolonne 16 geleitet.
Nach Erreichen einer gewissen Sättigung wird der entsprechende Adsorberturm auf Desorptionsbetrieb umgestellt. Zur Desorption wird der Kreislaufbehandlungsgasstrom 18, welcher mit Wärmetauschern oder Öfen auf die nötige Desorptionstemperatur gebracht wurde, auf den Adsorberturm geleitet. Der dadurch mit vornehmlich Normal-Paraffinen angereicherte Kreislaufbehandlungsgasstrom wird als Paraffinatölstrom 20 nach Temperaturanpassung mit Wärmetauschern 22a direkt in einen HYSOMER-Reaktor 24 zur katalytischen Konversion geleitet. Der Paraffinatölstrom 20 ist das Reaktandenfluid. Das Reaktionseffluent ist der HYSOMER-Produktölstrom 26. Der HYSOMER-Produktölstrom 26 wird nach Temperaturanpassung durch Wärmetauscher 22b zur Separation des Kreislaufbehandlungsgasstroms, beziehungsweise des Behandlungsgases, über einen Hauptseparator in Form eines Hochdruckseparators 28a geleitet. Der HYSOMER-Produktölstrom 26 wird dann mit dem Isomeratölstrom 14 vereinigt und durch geeignete Destillation in der Stabilisierungskolonne 16 in stabile Produkte 34, 36, 38 überführt.
Der Gesamtdruck des mittels Hochdruckseparator 28a abgetrennten Kreislaufbehandlungsgasstroms 18 wird durch eine Ventilvorrichtung 29 reduziert. Dies dient zur Abreicherung von niederen Kohlenwasserstoffen (C1 bis C3, wenig C4) aus Spaltreaktionen und damit zur Absenkung der Dichte des Kreislaufbehandlungsgasstroms 18.
Zum Erreichen des nötigen Anlagendrucks und der nötigen Flussgeschwindigkeit des Kreislaufbehandlungsgasstroms 18 dient ein Kreislaufbehandlungsgaskompressor 30a, an dessen Eingang der abgereicherte Kreislaufbehandlungsgasstrom 18 mit Frischgas 32 vermischt wird und dessen Ausgangsstrom 18 zum ISOSIV-Modul 12 geleitet wird.
2 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Anlagen in Form von Fließschemata. In allen Beispielen der 2 bis 5 gelangt der Einsatzölstrom 10 wie in der 1 durch mechanische Förderung, zum Beispiel mithilfe einer Einsatzölpumpe, in das ISOSIV-Modul 12. Das ISOSIV-Modul 12 mit Adsorbertürmen funktioniert wie bei 1 beschrieben. Der Isomeratölstrom 14 wird wie in der 1 direkt zum Einlass einer Stabilisierungskolonne 16 geleitet. Im Unterschied zur Ausführungsform der 1 wird der durch Desorption aus dem Adsorberturm mit vornehmlich Normal-Paraffinen angereicherte Paraffinatölstrom 20 in den erfindungsgemäßen Ausführungsformen der 2 bis 5 jeweils nach Temperaturanpassung mit Wärmetauschern 22a in einen kleinen Hilfsseparator 28b geleitet. Der Hilfsseparator 28b ist in den Ausführungsbeispielen der 2 bis 5 als Hochdruckseparator oder Hochdruckabscheider ausgeführt. Mithilfe des Hilfsseparators 28b werden teilweise oder vollständig im Paraffinatölstrom 20 enthaltene Behandlungsgas-Anteile von diesem getrennt. Durch ein Drei-Wege-Dosierventil 42 oder einen Drei-Wege-Hinterdruckregler wird der durch den Hilfsseparator 28b abgetrennte Kreislaufbehandlungsgasstrom aufgeteilt. Der eine Teil wird dem Paraffinatölstrom 20 zugeführt und wird nach Temperaturanpassung mit Wärmetauschern 22c direkt in den HYSOMER-Reaktor 24 zur katalytischen Konversion geleitet. Der andere Teil 40 wird direkt über eine Rückschlagklappe 44 zum Eingang des Kreislaufbehandlungsgaskompressor 30a geleitet. Das Drei-Wege-Dosierventil 42 wird so eingestellt, dass eine maximale Steigerung bei der Konversion des Paraffinatöls 20 über den HYSOMER-Reaktor 24 erreicht wird. Der HYSOMER-Produktölstrom 26 wird nach Temperaturanpassung durch Wärmetauscher 22b zur Separation des noch vorhandenen restlichen Kreislaufbehandlungsgasstroms vom HYSOMER-Produktölstrom 26 über einen Hochdruckseparator 28a geleitet. Der HYSOMER-Produktölstrom 26 wird dann mit dem Isomeratölstrom 14 vereinigt und durch geeignete Destillation in der Stabilisierungskolonne 16 in stabile Produkte 34, 36, 38 überführt.
Der am Hochdruckseparator 28a abgetrennte Kreislaufbehandlungsgasstrom 18 wird schließlich, wie in der Ausführungsform der 1, auch in den Ausführungsformen der 2 bis 5 durch eine Ventilvorrichtung 29 reduziert. Ebenso wird auch in den 2 bis 5 ein Kreislaufbehandlungsgaskompressor 30a eingesetzt, an dessen Eingang der abgereicherte Behandlungsgasstrom 18 mit Frischgas 32 und dem zuvor separierten Behandlungsgasstrom 18 vermischt wird und dessen Ausgangsstrom 18 zum ISOSIV-Modul 12 geleitet wird.
Das Ausführungsbeispiel der 2 umfasst eine Gasumleitung mit Drei-Wege-Dosierventil 42, um zumindest Teile des mithilfe des Hilfsseparators 28b separierten Behandlungsgasstroms zwischen Hilfsseparator 28b und Reaktor 24 erneut dem Reaktandenfluid zuzuführen und/oder über das Rückschlagventil 44 direkt an die Ansaugseite des Kreislaufbehandlungsgaskompressors 30a zu leiten.
Im Unterschied zur Ausführungsform der 2 wird im Ausführungsbeispiel der 3 die Umleitung der separierten Anteile des Behandlungsgasstroms 40 direkt an den Eingang des ersten Hochdruckabscheiders 28a geleitet.
Im Ausführungsbeispiel der 4 wird ebenfalls die Umleitung der separierten Anteile des Behandlungsgasstroms 40 direkt an den Eingang des ersten Hochdruckabscheiders 28a geleitet. Im Unterschied zur Ausführungsform der 3 wird jedoch ein zusätzlicher Hilfskompressor 30b verwendet.
Im Ausführungsbeispiel der 5 wird die Umleitung der separierten Anteile des Behandlungsgasstroms 40 direkt an den Ausgang des HYSOMER-Reaktors 24 geleitet.
Bei der erfindungsgemäßen verfahrenstechnischen Maßnahme wird in den genannten Beispielen der 2 bis 5 die Trennleistung des ISOSIV-Moduls 12 nicht verändert, um die wesentliche Verbesserung durch Anpassung des Behandlungsgasstroms vor dem HYSOMER-Reaktor 24 zu erreichen. Die Vorrichtung lässt sich somit leicht mit kommerziell erhältlichen Bauteilen wie Wärmetauschern, Ventilen, Hinterdruckreglern, Rückschlagklappen, Hilfsförderpumpen und Hilfskompressoren realisieren.
Allgemein dienen zur Beurteilung derartiger TIP Anlagen Klopffestigkeiten der Einsatz- und Austrittsölströme der entsprechenden Aggregate. Eine fiktive aber realitätsnahe Einsatzöl-Zusammensetzung 10 und fiktive aber realitätsnahe Zusammensetzungen von Paraffinatöl 20 und Isomeratöl 14 aus einer als optimiert definierten ISOSIV-Modul Operation dienen als Basis für die Berechnung der Auswirkung der baulichen Veränderung, die Bestandteil dieser Erfindung ist.
Theoretische Research Oktanzahlen (TROZ) können entsprechend nachstehender Gleichung (1) durch Linearkombination von n Komponenten der ROZ_i und Volumenfraktion V_i der Einzelkomponente i berechnet werden: $T R O Z = \sum_{i}^{n} v_{i} \cdot R O Z_{i}$
Die ROZ_i der Einzelkomponenten sind aufgelistet in „Technical Data Book - Petroleum Refining“, 6. Auflage, API, Washington D.C., USA, April 1997, Seiten 1-89 bis 1-121.
Da die Berechnung häufig auch die Dichten der entsprechenden Kohlenwasserstoffmischungen verlangt, wurden theoretische Normaldichten (TSG) entsprechend nachstehender Gleichung (2) durch Linearkombination von n Komponenten der SGi und Massenfraktion x_i der Einzelkomponente i berechnet: $T S G = \sum_{i}^{n} x_{i} \cdot S G_{i}$
Massen- und Volumenfraktionen werden in der Regel durch standardisierte Methoden der Kapillar-Gaschromatographie bestimmt.
Die Anpassung des Kreislaufbehandlungsgasstroms ist jeweils vor beiden Anlagenteilen, dem ISOSIV-Modul 12 und dem HYSOMER-Reaktor 24 hilfreich, um noch höhere Steigerungen der Klopffestigkeit des Produktbenzins zu erreichen.
Die mittlere Katalysatorbett-Temperatur (WABT) bei der Isomerisierung in Gegenwart von Wasserstoff berechnet sich nach nachstehender Gleichung (3): $W A B T = \frac{T_{E I N T R I T T} + 2 \cdot T_{A U S T R I T T}}{3}$
Betreibt man den HYSOMER-Reaktor 24 mit optimierter mittlerer WABT und mit sehr hohen Behandlungsgasstrom-Flussgeschwindigkeiten, wie zum Beispiel in dem untenstehendem Vergleichsbeispiel beschrieben, so erlaubt die dadurch erreichte Einstellung des Gleichgewichts zur Konversion des Paraffinatöls eine Steigerung der theoretischen Klopffestigkeit um lediglich 6,9 Einheiten. Die dabei angewendeten Behandlungsgasstrom-Flussgeschwindigkeiten sind etwa um den Faktor zehn höher als Behandlungsgasstrom-Flussgeschwindigkeiten, die zu einer optimalen Isomerisierungsgleichgewicht-Einstellung führen.
Als Indikator für die Güte der Gleichgewichtseinstellung ist das Verhältnis der Isopentan-Massenfraktion x_iPn zur Summe der Isopentan-Massenfraktion x_iPn und der Normalpentan-Massenfraktion x_nPn im HYSOMER-Produktöl. Dieses Verhältnis, wie in Gleichung (4) beschrieben, wird auch Iso-Pentan-Aktivität genannt. $C_{5} - A K T = \frac{x_{i P n}}{x i_{P n} + x_{n P n}}$
Selbst bei Einsatz gut konvertierbarer Einsatzöle und hochaktiver Katalysatoren wie dem HYSOPAR® 5000 der Clariant sind bei solch hohen Behandlungsgasstrom-Flussgeschwindigkeiten durch die massive Verdünnung des Reaktionsfluids Iso-Pentan-Aktivitäten von allerhöchstens 0,52 zu erreichen.
Durch die erfindungsgemäße Abtrennung und vorzugsweise teilweise Umleitung des Behandlungsgasstroms lässt sich vor dem HYSOMER-Reaktor 24 das Kreislaufwasserstoff- zu Einsatzkohlenwasserstoff-Volumenstromverhältnis so weit reduzieren, dass sich das Isomerisierungsgleichgewicht einstellen lässt. Dadurch sind im unten beschriebenen erfindungsgemäßen Beispiel typische Iso-Pentan-Aktivitäten von 0,65 zu erreichen. Mit dem konvertierten fiktiven Paraffinatöl wird durch Konversion unter diesen verbesserten Bedingungen eine Steigerung der theoretischen Klopffestigkeit von nahezu 24 Einheiten erreicht.
BEISPIELE
BESCHREIBUNG DER C4+ STRÖME FÜR DIE BEISPIELE
EINSATZÖL

Tabelle 1 beschreibt die typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften eines typischen Einsatzöls (Strom 10 entsprechend der Figuren) für eine Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Komponenten (C4+-Schnitt). Tabelle 1: Typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften eines typischen Einsatzöls für eine Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Komponenten (C4+-Schnitt).

Parameter	Einheit	Wert
X_nBn	Ma.-%	1,40
X_iBn	Ma.-%	0,40
X_nPn	Ma.-%	17,50
x_iPn	Ma.-%	16,00
X_mPr	Ma.-%	0,00
X_CPn	Ma.-%	4,50
X_nHx	Ma.-%	13,50
X_2,2-DMeBn	Ma.-%	1,00
X_2,3-DMeBn	Ma.-%	1,20
X_2-MePn	Ma.-%	11,40
X_3-MePn	Ma.-%	7,20
X_CHX	Ma.-%	4,50
X_MeCPn	Ma.-%	11,40
X_nHp+	Ma.-%	0,10
X_iHp+	Ma.-%	6,50
X_Bz	Ma.-%	3,40
X_TI+	Ma.-%	0,00
Σx_i	Ma.-%	100,00
TROZ	1	73,2
TSG	kg/dm³	0,674

PARAFFINATÖL

Tabelle 2 beschreibt die typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften des C4+-Schnitts eines durch Anwendung eines ISOSIV-Moduls 12 auf ein Einsatzöl (Leichtbenzin), wie in Tabelle 1 beschrieben, erhaltenen Paraffinatöls (Strom 20 entsprechend der Figuren). Tabelle 2: Typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften eines PARAFFINATÖLS aus einem ISOSIV-MODUL nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Komponenten (C4+-Schnitt).

Parameter	Einheit	Wert
X_nBn	Ma.-%	0,78
X_iBn	Ma.-%	0,01
X_nPn	Ma.-%	46,04
x_iPn	Ma.-%	2,22
X_mPr	Ma.-%	0,00
X_CPn	Ma.-%	1,25
X_nHx	Ma.-%	35,89
X_2,2-DMeBn	Ma.-%	0,14
X_2,3-DMeBn	Ma.-%	0,17
X_2-MePn	Ma.-%	4,74
X_3-MePn	Ma.-%	2,99
X_CHX	Ma.-%	1,25
X_MeCPn	Ma.-%	3,16
X_nHp+	Ma.-%	0,27
X_iHp+	Ma.-%	0,18
X_Bz	Ma.-%	0,94
X_TI+	Ma.-%	0,00
Σx_i	Ma.-%	100,00
TROZ	1	52,3
TSG	kg/dm³	0,653

ISOMERATÖL

Tabelle 3 beschreibt die typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften des C4+-Schnitts eines durch Anwendung eines ISOSIV-Moduls 12 auf ein Einsatzöl (Leichtbenzin), wie in Tabelle 1 beschrieben, erhaltenen Isomeratöls (Strom 14 entsprechend der Figuren). Tabelle 3: Typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften eines Isomeratöls aus einem ISOSIV-Modul gemäß Vergleichsbeispiel 4 und Beispiel 2 nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Komponenten (C₄₊-Schnitt).

Parameter	Einheit	Wert
X_nBn	Ma.-%	1,75
X_iBn	Ma.-%	0,62
X_nPn	Ma.-%	1,37
x_iPn	Ma.-%	23,79
X_mPr	Ma.-%	0,00
X_CPN	Ma.-%	6,34
X_nHx	Ma.-%	0,85
X_2,2-DMeBn	Ma.-%	1,49
X_2,3-DMeBn	Ma.-%	1,78
X_2-MePn	Ma.-%	15,17
X_3-MePn	Ma.-%	9,58
X_CHX	Ma.-%	6,34
X_MeCPn	Ma.-%	16,06
X_nHp+	Ma.-%	0,00
X_iHp+	Ma.-%	10,07
X_Bz	Ma.-%	4,79
X_TI+	Ma.-%	0,00
Σx_i	Ma.-%	100,00
TROZ	1	85,6
TSG	kg/dm³	0,687

VERGLEICHSBEISPIEL
Das Vergleichsbeispiel beschreibt das Isomerisierungsgleichgewicht optimiert für ein ISOSIV-MODUL.
Durch optimierte Fahrweise des ISOSIV-Moduls 12, d.h. mit einem sehr hohen Wasserstoffmassenfluss, wird der darauffolgende HYSOMER-Reaktor 24 unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen HYSOPAR^® 5000 Katalysators mit folgenden Bedingungen betrieben:

WABT: 250°C

Arbeitsdruck: 18 barü

LHSV: 1,2 1/h

VHOV: 3100 Nm³/m³

MHOV: 15 mol/mol

Bei der Umsetzung wird eine massenbezogene Ausbeute für den C4+-Schnitt aus dem HYSOMER-Produktöl (Strom 26 entsprechend der Figuren) von 99,30 Ma.-% erreicht, dessen Zusammensetzung und einige ausgewählte Eigenschaften sind in Tabelle 4 zusammengefasst. Dabei wird durch Umsetzung über den HYSOMER-Reaktor eine absolute Steigerung der theoretischen Klopffestigkeit TROZ um nur 6,7 Einheiten erreicht. Tabelle 4: Typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften des HYSOMER-PRODUKTÖL erhalten gemäß Vergleichsbeispiel durch Umsetzung von PARAFFINATÖL, wie in Tabelle 2 beschrieben, nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Komponenten (C₄₊-Schnitt).

Parameter	Einheit	Wert
X_nBn	Ma.-%	0,40
X_iBn	Ma.-%	0,42
X_nPn	Ma.-%	22,01
x_iPn	Ma.-%	23,52
X_mPr	Ma.-%	0,00
X_CPn	Ma.-%	1,14
X_nHx	Ma.-%	37,27
X_2,2-DMeBn	Ma.-%	0,89
X_2,3-DMeBn	Ma.-%	0,46
X_2-MePn	Ma.-%	5,29
X_3-MePn	Ma.-%	3,34
X_CHX	Ma.-%	1,44
X_MeCPn	Ma.-%	3,41
X_nHp+	Ma.-%	0,24
X_iHp+	Ma.-%	0,16
X_Bz	Ma.-%	0,00
X_TI+	Ma.-%	0,00
Σx_i	Ma.-%	100,00
TROZ	1	59,0
TSG	kg/dm³	0,651

Das HYSOMER-Produktöl (Strom 26 entsprechend der Figuren) wird nach Abtrennung des Behandlungsgases mit dem Isomeratölstrom (Strom 14 entsprechend der Figuren) vermischt und nochmals destilliert. Zusammensetzung und einige ausgewählte Eigenschaften des erhaltenen Produkt-Benzins (Strom 36 entsprechend der Figuren) sind in Tabelle 5 zusammengefasst. Dabei wird über die gesamte Anlage eine absolute Steigerung der theoretischen Klopffestigkeit TROZ um nur 2,5 Einheiten erreicht. Tabelle 5: Typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften des Produkt-Benzins nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Komponenten (C₄₊-Schnitt).

Parameter	Einheit	Wert
X_nBn	Ma.-%	1,27
X_iBn	Ma.-%	0,55
X_nPn	Ma.-%	8,79
x_iPn	Ma.-%	23,69
X_mPr	Ma.-%	0,00
X_CPn	Ma.-%	4,47
X_nHx	Ma.-%	13,94
X_2,2-DMeBn	Ma.-%	1,27
X_2,3-DMeBn	Ma.-%	1,31
X_2-MePn	Ma.-%	11,62
X_3-MePn	Ma.-%	7,34
X_CHX	Ma.-%	4,58
X_MeCPn	Ma.-%	11,51
X_nHp+	Ma.-%	0,09
X_iHp+	Ma.-%	6,51
X_Bz	Ma.-%	3,07
X_TI+	Ma.-%	0,00
Σx_i	Ma.-%	100,00
TROZ	1	75,7
TSG	kg/dm³	0,673

BEISPIEL
Das Beispiel beschreibt das Isomerisierungsgleichgewicht erfindungsgemäß optimiert für den HYSOMER-Reaktor.
Durch optimierte Fahrweise des ISOSIV-Moduls 12, d.h. mit einem sehr hohen Wasserstoffmassenfluss, und Anwendung der baulichen Veränderung wie in 2 beschrieben, kann der darauffolgende HYSOMER-Reaktor 24 unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen HYSOPAR® 5000 Katalysators mit folgenden optimierten Bedingungen (besonders VHOV bzw. MHOV) betrieben werden:

WABT: 250°C

Arbeitsdruck: 18 barü

LHSV: 1,2 1/h

VHOV: 250 Nm³/m³

MHOV: 1,2 mol/mol

Bei der Umsetzung wird eine massenbezogene Ausbeute für den C4+-Schnitt am Auslass des HYSOMER-Reaktors 24 (Strom 26 entsprechend der Figuren) von 97,00 Ma.-% erreicht, dessen Zusammensetzung und einige ausgewählte Eigenschaften sind in Tabelle 6 zusammengefasst. Dabei wird durch Umsetzung über den HYSOMER-Reaktor 24 eine absolute Steigerung der theoretischen Klopffestigkeit TROZ um 23,4 Einheiten erreicht. Tabelle 6: Typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften des HYSOMER-Produktöl erhalten durch Umsetzung nach dem erfindungsgemäßen Beispiel von Paraffinatöl, wie in Tabelle 2 beschrieben, nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Komponenten (C₄₊-Schnitt).

Parameter	Einheit	Wert
X_nBn	Ma.-%	0,67
X_iBn	Ma.-%	0,75
X_nPn	Ma.-%	16,47
x_iPn	Ma.-%	31,87
X_mPr	Ma.-%	0,00
X_CPn	Ma.-%	0,90
X_nHx	Ma.-%	11,79
X_2,2-DMeBn	Ma.-%	7,91
X_2,3-DMeBn	Ma.-%	3,32
X_2-MePn	Ma.-%	13,21
X_3-MePn	Ma.-%	8,36
X_CHX	Ma.-%	1,74
X_MeCPn	Ma.-%	2,90
X_nHp+	Ma.-%	0,06
X_iHp+	Ma.-%	0,04
X_Bz	Ma.-%	0,00
X_TI+	Ma.-%	0,00
Σx_i	Ma.-%	100,00
TROZ	1	75,7
TSG	kg/dm³	0,6441

Das HYSOMER-Produktöl (Strom 26 entsprechend der Figuren) wird nach Abtrennung des Behandlungsgases mit dem Isomeratölstrom (Strom 14 entsprechend der Figuren) vermischt und nochmals destilliert. Zusammensetzung und einige ausgewählte Eigenschaften des erhaltenen Produkt-Benzins (Strom 36 entsprechend der Figuren) sind in Tabelle 7 zusammengefasst. Dabei wird über die gesamte Anlage eine absolute Steigerung der theoretischen Klopffestigkeit TROZ um 8,8 Einheiten erreicht. Tabelle 7: Typische Zusammensetzung und einige stoffliche Eigenschaften des Produkt-Benzins nach Abtrennung der leichtflüchtigen (<-12°C) Komponenten (C₄₊-Schnitt).

Parameter	Einheit	Wert
X_nBn	Ma.-%	1,37
X_iBn	Ma.-%	0,66
X_nPn	Ma.-%	6,72
x_iPn	Ma.-%	26,65
X_mPr	Ma.-%	0,00
X_CPn	Ma.-%	4,41
X_nHx	Ma.-%	4,72
X_2,2-DMeBn	Ma.-%	3,76
X_2,3-DMeBn	Ma.-%	2,33
X_2-MePn	Ma.-%	14,47
X_3-MePn	Ma.-%	9,15
X_CHX	Ma.-%	4,71
X_MeCPn	Ma.-%	11,40
X_nHp+	Ma.-%	0,02
X_iHp+	Ma.-%	6,52
X_Bz	Ma.-%	3,09
X_TI+	Ma.-%	0,00
Σx_i	Ma.-%	100,00
TROZ	1	82,0
TSG	kg/dm³	0,672

Die vorstehenden Ausführungen dienen lediglich der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung und sind nicht limitierend auszulegen. Selbstverständlich wird ein Fachmann einzelne oder alle Merkmale, die im Zusammenhang mit einzelnen Ausführungsformen beschrieben sind, auch mit anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kombinieren.
Verwendete Akronyme, Symbole und Einheitenzeichen:

TIP: Total Isomerization Package
DIP: De-Iso-Pentanizer
DIH: De-Iso-Hexanizer
ROZ: Research Oktan Zahl
MOZ: Motor Oktan Zahl
TROZ: theoretische Research Oktan Zahl
TSG: theoretische Standarddichte
vi: Volumenfraktion der Komponente i
xi: Massenfraktion der Komponente i
EtOH: Ethanol
MTBE: Methyl-tertiär-Butylether
nBn: normal-Butan
iBn: iso-Butan
n-Pn: normal-Pentan
m-Pr: 2-Methylpropan (neo-Pentan)
CPn: Cyclopentan
nHx: normal-Hexan
2,2-DMeBn: 2,2-Dimethyl-Butan
2,3-DMeBn: 2,3-Dimethyl-Butan
2-MePn: 2-Methylpentan
3-MePn: 3-Methylpentan
CHx: Cyclohexan
MeCPn: Methyl-Cyclopentan
nHp+: normal-Paraffine höher normal-Hexan
iHp+: iso-Paraffine/cyclo-Paraffine mit mehr als sechs Kohlenstoffatomen
Bz: Benzol
Tol+: aromatische Moleküle mit Molekularmassen ≥ Toluol
Σ: Summenzeichen
C5-Aktivität: Maß zur Bestimmung zur Einstellung des Isomerisierungsgleichgewichts

Bezugszeichenliste

10: Einsatzölstrom
12: ISOSIV-Modul
14: Isomeratölstrom
16: Stabilisierungskolonne
18: Kreislaufbehandlungsgasstrom
20: Paraffinatölstrom
22a, 22b, 22c: Wärmetauschern
24: HYSOM ER-Reaktor
26: HYSOMER-Produktölstrom
28a, 28b: Hochdruckseparator
29: Ventilvorrichtung
30a, 30b: Kreislaufbehandlungsgaskompressor
32: Frischgas
34, 36, 38: Produkte
40: separierter Behandlungsgasstrom
42: Drei-Wege-Dosierventil
44: Rückschlagventil

Claims

Leichtbenzinisomerisierungsanlage umfassend - einen Reaktor zur Durchführung einer Isomerisierungsreaktion; und - einen dem Reaktor strömungsgemäß vorgeschalteten Hilfsseparator zur Abtrennung von Behandlungsgas aus einem in den Reaktor strömenden Reaktandenfluid.
Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach Anspruch 1, umfassend eine Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen, wobei der Hilfsseparator strömungsgemäß zwischen die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen und den Reaktor geschaltet ist.
Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen als destillative Vorrichtung ausgestaltet ist.
Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen eine Membran zur Durchführung eines Permeations-Prozesses umfasst.
Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen einen Adsorptionsprozess verwendet.
Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung zur An- und Abreicherung von Normal-Paraffinen ein ISOSIV-Modul umfasst.
Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anlage eine Anlage zur Durchführung nach dem Verfahren der Hochtemperaturisomerisierung ist.
Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach den vorhergehenden Ansprüche 1, 2 und 6, wobei die Anlage eine TIP-Anlage (Total-Isomerization-Package) ist.
Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anlage eingerichtet ist, mithilfe des Hilfsseparators abgetrenntes Behandlungsgas stromabwärts des Reaktors erneut in den Anlagenkreislauf einzuspeisen.
Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Isomerisierungsreaktor als Einheit zur Reaktivdestillation ausgeführt.
Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach einem Ansprüche 1 bis 9, wobei der Isomerisierungsreaktor als Membranreaktor ausgeführt ist.
Verfahren zur Isomerisierung von Leichtbenzin, umfassend: a) Bereitstellen einer Leichtbenzinisomerisierungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11; b) Abtrennen von Behandlungsgas aus einem in den Reaktor strömenden Reaktandenfluid mittels des Hilfsseparators; c) Einleiten des an Behandlungsgas abgereicherten Reaktandenfluids in den Reaktor; und d) Isomerisieren des Reaktandenfluids im Reaktor.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei zwischen Schritt a) und Schritt b) eine Abtrennung von Isomeratöl aus dem Reaktandenfluid stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Reaktandenfluid vor Abtrennung des Isomeratöls Iso- und Normalparaffine enthält.