Katalytická hydroizomerace alkanů

Izoalkany mají nižší bod tuhnutí než n-alkany se stejným počtem uhlíkových atomů v molekule. Je proto snaha využít tuto skutečnost pro snížení bodu tuhnutí olejů.

Body tuhnutí vybraných alkanů C₂₆H₅₄

Hlavní reakcí, která probíhá při katalytické hydroizomeraci, je izomerace n-alkanů na rozvětvené izoalkany, vedlejší reakcí je jejich štěpení na níževroucí produkty. Izomerace i štěpení probíhají na katalyzátorech na bázi zeolitových molekulových sít, které mají průměr pórů okolo 0,5 nm (5 Angströmů). Do těchto pórů se vejdou pouze sloučeniny s malým průměrem, což jsou n-alkany a dlouhé nerozvětvené alkylové řetězce ostatních sloučenin přítomných v olejích. Izoalkany, cykloalkany a aromáty s kratšími a rozvětvenými alkylsubstituenty mají větší průměr molekuly, nevejdou se do pórů katalyzátoru, proto na těchto katalyzátorech prakticky nereagují. Katalyzátory obsahují Pt a Pd nebo sulfidy Ni, Co, Mo a W, na kterých probíhá hydrogenace štěpných produktů.

Odparafinování se provádí při teplotách 300 - 360 °C v přebytku vodíku za tlaku 2 - 20 MPa, aby se hydrogenovaly alkeny vznikající štěpením suroviny a potlačily kondenzační reakce vedoucí ke vzniku koksových úsad. Čím ostřejší reakční podmínky se při odparafinování použijí (vyšší reakční teplota, delší reakční doba), tím má získaný odparafinovaný olej nižší bod tuhnutí, ale výtěžek oleje bude menší, protože vznikne více štěpných produktů.

Schéma odparafinování olejů katalytickou hydroizomerací parafínů
(1 - pec, 2 - hydroizomerační reaktor, 3 - hydrorafinační reaktor,
4 - vysokotlaký separátor, 5 - nízkotlaký separátor, 6 - frakční kolona,
7 - vodíkový kompresor 8 - vypírka kyselých plynů)

Surovina se smíchá s vodíkem, předehřeje se reakčními produkty, v peci se ohřeje na reakční teplotu a nastřikuje se na pevné lože katalyzátoru v prvním reaktoru. Na tomto katalyzátoru proběhnou hlavně izomerační reakce, které jsou doprovázeny hydrorafinačními reakcemi (desulfurace, denitrogenace) a mírným hydrokrakováním. Reakce jsou mírně exotermní, proto se reakční produkty před nástřikem do druhého reaktoru zchladí ve výměníku tepla (vyšší teplota podporuje nežádoucí krakování). Druhý reaktor je naplněn hydrorafinačním katalyzátorem, na kterém se dokončí rafinační reakce. V separátorech se uvolní přebytek vodíku, který se po vyčistění recykluje. Kapalné produkty se destilačně rozdělí na štěpné produkty a odparafinovaný olej. Výtěžek odparafinovaného oleje bývá okolo 90 % obj.