Существует несколько вариантов реализации реакторного блока процесса изомеризации:

1. реактор с неподвижным слоем катализатора; традиционный вариант реакторного блока;
2. реакционная дистилляция; в этом случае катализатор находится внутри колонны выделения изопарафинов.

В работе [2] разработана статическая математическая модель изомеризации легкой нафты по данным ООО «Кинеф». Модель состоит из рекуперативных подогревателей сырья, каскада из двух реакторов с неподвижным слоем катализатора и колонны стабилизации реакционной массы (см. рис. 1). Авторами предложена оптимизация блока подготовки сырья, а именно выделения фракции НК-62^оС, которая поступает в реакторы изомеризации.

Рис. 1. Технологическая схема блока изомеризации

В результате оптимизации колонн выделения фракции НК-62^оС концентрация целевых компонентов в сырьевом потоке блока изомеризации увеличилась, что позволяет повысить октановое число продукта на 1,6 пункта по исследовательскому методу (ИОЧ) (см. рис. 2).

Рис. 2. Повышение октан-тонны продукта после оптимизации

В работе [3] разработана кинетическая модель реакции изомеризации (см. рис. 3) в трубчатом реакторе с неподвижным слоем катализатора, протекающая по следующему механизму:

,

где К1 и К2 – константы скорости реакций, ч^-1.

Рис. 3. Кинетические уравнения модели изомеризации

C_A0 – концентрация компонента, входящего в сырьевой поток, моль/м³

C_A – концентрация н-парафина в момент времени t, моль/м³

С_N – концентрация олефина, моль/м³

C_ISO – концентрация изопарафина, моль/м³

t – время пребывания, ч

F_A0 – мольный поток компонента, моль/ч

x – конверсия

Т и Т₀ –текущая и начальная температуры, К

e – порозность

V – объем реактора, м³

По этой модели авторы проводили исследования зависимости констант скоростей реакций К1 и К2 от температуры. Полученные результаты представлены на рис. 4.

Рис. 4 Зависимость lnK1 и lnK2 от 1/Т соответственно

В работе [4] рассматривается узел изомеризации с неподвижным слоем катализатора в реакторе, промышленно реализованный на нефтеперерабатывающем заводе ООО «Кинеф». В исследовании сравниваются два типа катализатора, сульфатированная платина на оксиде циркония Pt/SO₄^2-/ZrO₂ и хлорированная платина на оксиде алюминия Pt/Cl^-/Al₂O_3. Исследовано влияние катализатора на скорости протекающих реакций (см. табл.1), а также показано, то рецикл непрореагировавших углеводородов позволяет повысить октановое число продукта на 9-11 пунктов
ИОЧ (см. рис. 5).

Таблица 1. Сравнение констант скорости основных реакций изомеризации

Рис. 5. Изменение ИОЧ изомеризата на разных катализаторах и реализации рецикловых потоков

Таким образом, существует множество статических моделей процесса изомеризации с каскадом реакторов с неподвижным слоем катализатора, адекватно описывающих экспериментальные и промышленные данные. Сделаны кинетические модели реакций на некоторых типах промышленно применяемых катализаторов. Однако, отсутствуют модели, описывающие дезактивацию катализатора, как, например, в работе [5] по изомеризации
1-пентена на феррьеритах. Разработка математической модели по дезактивации катализатора процесса изомеризации позволит, например, точнее подбирать управляющие воздействия, что снизит экономические затраты на эксплуатацию установки. А потому математические модели процесса изомеризации требуют дальнейшей проработки.