Tailored isomerization processing

Isomerisatie van hexaan fracties in raffinaderijen is een belangrijk proces om hoge octaangehaltes benzine te verkrijgen zonder aromaten of zuurstofhoudende componenten als additieven te gebruiken. Hierbij worden lineaire koolwaterstoffen omgezet in bij voorkeur meervoudig vertakte verbindingen. Huidige processen werken met een katalytische omzetting met zeer (water)gevoelige chloor en fluorhoudende katalysatoren, gevolgd door een scheidingsstap. De reactie wordt gelimiteerd door thermodynamica, terwijl distillatie geen goede optie voor scheiding is door de geringe kookpuntsverschillen. In het voorgestelde project wordt een nieuw proces concept voorsgesteld dat tween nieuwe elementen bevat: (1) een geïntegreerde reactie en scheiding en (2) de productie van tweevoudig vertakte alkanen als primair product. In dit milieuvriendelijke process worden louter zeolieten gebruikt die veel minder gevoelig zijn voor water dan de chloor- en fluorhoudende huidige katalysatoren. Een verdere vernieuwend aspect is dat dit procesconcept ontwikkeld is op basis van moleculaire simulatietechnieken (Smit and Krishna, 2003; Krishna, Smit and Calero, 2002), waarbij de meeste gegevens benodigd voor het procesontwerp (adsorptie en diffusieparameters) ook via moleculaire simulaties zijn bepaald. Het proces gebruikt nieuwew scheidingsprincipes die gebaseerd zijn op entropie-effecten om de tweevoudig vertakte alkanen effectief te scheiden van het reactiemengsel. Deze op entropie gebaseerde scheidingsprincipe is recent op kleine schaal aangetoond. In dit project richten we op het ontwikkelen van een compleet geïntegreerd reactieve scheidingsproces. Twee zeolieten zijn in eerste instantie geselecteerd, mordeniet (MOR) en silicaliet-1 (MFI). De eerste wordt al als katalysator gebruikt, maar heeft een nadeel van diffusielimiteringen. De nadelen kunnen echter worden aangewend voor een toepassing waarin een productsamenstelling wordt verkregen die voorbij thermodynamisch evenwicht ligt. De MFI structuur van silicaliet-1 kan effectief gebruik worden voor de scheiding van het productmengsel, mits onder de juiste omstandigheden wordt geopereerd. Verschillende opties voor procesvoering zullen worden geëxploreerd, waaronder discontinue ‘reactive swing operation’ en ‘simulated moving bed’ operatie and een continue membraanreactor operatie. Dit project kan leiden tot nieuwe of verbeterde processen voor isomerisatie onder optimale condities en tevens welke zeolietstructuren in aanmerking komen toepassing. Naast het experimentele werk dat de toepassingsmogelijkheid moet demonstreren is een belangrijk aspect aan te geven wat de voorspellende waarde is van de huidige rekentechnieken.