В настоящее время разработаны принципиально новые каталитические системы в форме дисперсий наночастиц активного компонента [5−7]. Образование таких частиц происходит непосредственно в реакционной среде (рисунок 8). При этом стабилизация самих наноразмерных частиц обеспечивается за счет присутствия в тяжелых нефтяных фракциях асфальтенов и смол, которые выступают в качестве своеобразных стабилизаторов нано частиц (рисунок 9). Синтез катализатора происходит непосредственно в реакционной среде, в атмосфере водорода которой он сохраняет свою стабильность в течение долгого периода времени. Важно, что резкое уменьшение размеров частиц катализатора дает возможность уменьшитьтребуемое давление водорода при переработке компонентов тяжелого сырья и обеспечивает максимальную конверсию. Оптимальной концентрацией катализатора является величина 0,05% масс. (рисунок 10).Рисунок 8 — Схема формирования наноразмерного катализатора гидроконверсии.
Рисунок 9 — Зависимость размера частиц катализаторово от типа сырья (а) и содержания ПАВ (б)Рисунок 10 — Зависимость конверсии гудрона от содержания предшественника катализатора при гидропереработке (Р = 7−8 МПа; t = 440−450 °С)Такой подход дает возможность создавать катализаторы, которые не только в течение продолжительного времени сохраняют свою стабильность, но и проявляют очень высокую активность при низких концентрациях и давлениях (до 10 МПа).Это обеспечивает преимущество перед процессами в сларри-режиме, которые разработаны зарубежными компаниями KBR, UOP, Eni и др. Металлы, присутствующие в исходном сырье, практически отсутствуют в продуктах, а содержание серы уменьшается в 2−3 раза (табл. 2). Выход продуктов с ТК до 350 °C составляет выше 70%. Получаемая коллоидная система не утрачивает своей агрегационной устойчивости при удалении образующихся в процессе легких фракций и может быть направлена на рецикл. Технология прошла испытания на пилотных установках в OАO" ЭлИНП". Указанный подход также подтвердил свою ценность не только для переработки гудрона, полученного из различных нефтей, но и для тяжелых высоковязких нефтей, битумов. Таблица 4 — Характеристика сырья и продукта процесса гидроконверсии.
Исходное сырье.
Содержание металлов V/Ni, ppm216/56 522/82225/46 170/52400/100Плотность, г/см31,0120,9981,0130,9331,089Содержание серы, % масс.
2,53,24,085,37,0Синтетическая нефть — жидкие продукты (HK-520 °С)Содержание металлов, ppmОтсутствие.
Плотность, г/см30,85 750,86890,85 620,87800,8920.
Содержание серы, % масс.
1,21,51,62,22,8Особое место в углубляющих процессах занимают термические процессы переработки тяжелого нефтяного сырья: технологии производства коксов, кеков и битумов. Новые технологии получения высококачественных вяжущих и битумов заключаются в создании композиционных компаундированных битумных материалов и битумных эмульсий, модифицированных серой, полимерами и другими компонентами, и позволяют получать долговечные битумы, устойчивые к повышенным нагрузкам и жестким погодным условиям. Наиболее значимые результаты получены в битумной лаборатории РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина под руководством профессора Гуреева.
А.А. и в ИНХП РБ под руководством профессора.
ТеляшеваЭ.Г.Значительное внимание в Российской Федерации уделяется производству высокооктановых автомобильных бензинов, обладающих улучшенными экологическими свойствами. В настоящий момент ЗАО «САНОРС» совместно с РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, ОАО «ВНИИ НП» и другими научно-исследовательскими институтами, при участии ОАО НК «Роснефть» разрабатывает технологию использования в качестве высокооктановой добавки этил-трет-бутиловый эфир (ТАМЭ), который является более экологически безопасным, чем МТБЭ. Проведенные исследование показывают, что, несмотря на необходимость введения большего количества ТАМЭ (на 2−3% об.) для достижения требуемого октанового числа, добавление ТАМЭ позволяет получать больший объем товарного высокооктанового продукта с меньшим значением ДНП. Для получения современных компонентов автомобильных бензинов в НПО «Нефтехим» разработан процесс изомеризации легких бензиновых фракций, а в ИНХС РАН — процесс алкилирования на твердом катализаторе.
Первый уже реализован на некоторых предприятиях Российской Федерации. Также готова к опытно-промышленной реализации и технология ИНХС РАН, представляющая особый интерес. Это процесс получения алкилата за счет взаимодействия изобутана с бутенами на твердых катализаторах. Традиционные технологии, реализованные на современных НПЗ, предполагают использование серной кислоты или фтористого водорода в качестве катализаторов. Это делает указанные процессы малоприемлемыми с экологической точки зрения (таблица 5).
В ИНХС РАН предложены решения по использованию гетерогенного катализатора в этом процессе [8, 9]. Предложенная конструкция реактора со структурированным режимом в сочетании с цеолитсодержащими катализаторами обеспечивает получение продукта, превосходящего по своему качеству традиционные продукты алкилирования. Главный элемент разработанного процесса — организация специальной подачи парожидкостной смеси сырья в пленочном режиме. В результате в реакторе осуществляется трехфазный режим реакции. Размерные параметры пленочной фазы сырья, контактирующей с поверхностью гетерогенного катализатора, не превышают 50−1000 нм. Таблица 5. Сравнительные показатели процессов серно-кислотного и твердокислотногоалкилирования.
ПоказательКатализаторH2SO4Гетерогенный (ИНХС РАН) Расход катализатора, кг/т30−500,2−0,3ОЧи9698.
Состав алкилата, % масс.:Σ С5Σ С6Σ С7Σ С8С9+ 8,06,55,272,97,4 1,92,43,987,93,9Степень негативного воздействия на окружающую среду.
ВысокаяНизкая.
Процесс прошел пилотные испытания, подтвердившие возможность его протекания без значительной дезактивации катализатора в течение не менее чем 48 ч. Это позволяет осуществлять многократную реактивацию и успешно проводить процесс алкилирования. Получаемый продукт обладает преимуществами перед изомеризатом и является идеальным компонентом реформулированных автомобильных бензинов с высокой стабильностью и детонационной стойкостью. Он характеризуется низкой чувствительностью ОЧи и ОЧм, не содержит олефинов, ароматических углеводородов и бензола, характеризуется низким содержанием серы и может быть получен из газов процессов каталитического крекинга и пиролиза. В России необходимо внедрение современных технологий, позволяющих получать топлива для арктическогои холодного климата. Особое внимание заслуживают технологии и катализаторы процесса производства низкозастывающего дизельного топлива. Решению проблем отсутствия достаточных мощностей для удовлетворения спроса на зимние сорта дизельного топлива будет способствовать реализация проектов по вводу двухстадийных гидрокрекингов в Киришах (ОАО «Сургутнефтегаз») и Туапсе (ОАО «НК «Роснефть») с получением зимнего дизельного топлива; строительство современной установки гидроочистки-гидроизомеризациив Ангарской НХК; перевод установок гидроочистки дизельного топлива на процесс гидродепарафинизации в городах Нижнекамск, Уфа, Омск, Куйбышев, Пермь, Кириши, Рязань, Кстово, Ярославль; строительство установок гидроочистки керосина мощностью 1,0 млн т/год в Ангарской НХК и на Ярославском, Омском, Киришском НПЗ. Следует отметить, что в Российской Федерации развиваются исследования по разработке гидропроцессов получения керосинов. Так, гидропереработка фракций специальных нефтей и газойлей позволяет получать керосины, сочетающие высокую теплоту сгорания и высокую плотность с уникальными низкотемпературными свойствами [10]. Внедрение данного процесса для переработки газойлей каткрекинга позволило получать как высокоплотные керосины, так и низкозастывающие компоненты дизельных топлив в Ангарской НХК. Отечественная нефтехимия характеризуется низким техническим уровнем производства, малыми единичными мощностями, высокой ресурсои энергоемкостью. Доля нефтехимии в российской промышленности составляет лишь 2%, в то время как в Германии — 8%, в Корее — 10%, в Индии — 12%, в США — 25%, в Китае — 30%.В рамках реализации плана развития нефтеи газохимии до 2030 г. в России планируется строительство новых олефиновых комплексов: ОАО «ЛУКОЙЛ» в Буденновске, ОАО «ТАИФ» в Нижнекамске, ОАО «НК «Роснефть» в Приморском крае, ОАО «Газпром» в Новом Уренгое, ОАО «Сибур» в Тобольске и Перми; Балтийского газохимического комплекса ОАО «Сибур», ОАО «Нижнекамскнефтехим» (производство полистирола, пластиков и АБС), ОАО «Рус.
Винил" в Дзержинске (производство ПВХ); модернизация нефтехимических производств ОАО «Сибур» в Кстово и Томске и ОАО «НК «Роснефть» в Ангарске. В Российской Федерации активно разрабатываются и внедряются инновационные технологии, направленные на переработку тяжелого нефтяного сырья и получение продукции высокого качества. Успешное внедрение всего спектра рассмотренных технологий в отечественной промышленности возможно лишь при активном развитии российского инжиниринга и объединении усилий исследовательских организаций, компаний и проектных институтов.
Заключение
.
Глубина переработки большинства отечественных НПЗ существенно ниже, чем в остальном мире. Этот факт усугубляется тем, что в ближайшей перспективе на переработку будет поступать только тяжелая нефть. Развитие и внедрение в нефтеперерабатывающую промышленность эффективных и недорогих процессов углубленной и глубокой переработки нефти и нефтяных остатков очень актуально как для нашей страны, так и для мировой нефтяной промышленности тоже. При внедрении таких процессов происходит существенное снижение стоимости готовой продукции переработки, экономия сырья при выработке необходимого количества целевых товарных продуктов, другими словами рациональное иоптимальное использование сырьевых ресурсов при их дальнейшей переработке, что позволит получать огромную дополнительную ежегодную прибыль и экономить миллионы тонн сырья ежегодно при полном удовлетворении рынка качественными горюче-смазочными материалами в полном объеме.
Список литературы
Маркова Н. А., Колесниченко Н. В., Ионин Д. А. и др. Переработка попутных нефтяных газов в моторные топлива // Экологический вестник России. — 2012. — № 1. — С.
28−30.Козин В. Г. Современные технологии производства компонентов моторных топлив: Учебное пособие / В. Г. Козин и др. — Казань:, 2008.
— 328 с. Хаджиев С. Н., Герзелиев И. М., Капустин В. М. и др. Каталитический крекинг в составе современных комплексов глубокой переработки нефти // Нефтехимия. — 2011. -.
Т. 51, № 1. — С. 33−39.Хаджиев С. Н. Наногетерогенный катализ — новый сектор нанотехнологий в химии и нефтехимии // Нефтехимия. -.
2011. — Т. 51, № 1.
— С. 3−16.Khadzhiev S.N., KadievKh.M., Yampolskaya G.P., KadievaM.Kh. T rends in the synthesis of metal oxide nanoparticles through reverse microemulsions in hydrocarbon media // Advances in Colloid and Interface Science. 197−198 (2013). — Р.
132−145.Кадиев Х. М., Хаджиев С. Н. Будущее глубокой переработки нефти: сделано в России // TheChemical J. — 2009. — №.
9. — С. 34−37.Герзелиев И. М., Цодиков М. В., Хаджиев С. Н. Новые пути получения изопарафинов — высокооктановых экологически безопасных компонентов автобензинов // Нефтехимия. — 2009.
— Т. 49, № 1.Хаджиев С. Н., Герзелиев И. М. Автобензины. Российские перспективы // TheChemical J.
— 2010. — № 3. С.
50−53.Елшин А. Н., Сердюк Ф. И., Томин В. П. и др. Разработка и внедрение современных технологий производства и применения высокоэнергетических термостабильных топлив для ракетной и авиационной техники // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. -.
2012. — № 10. -.
С. 11−15.Хаджиев С. Н., Крылова А. Ю. Синтез Фишера-Тропша в трехфазной системе в присутствии наногетерогенных катализаторов // Нефтехимия. — 2011. — Т. 51, № 2. -.
С. 84−96. Зайцева О. В., Магомадов Э. Э., Кадиев Х. М. и др. Исследование структурных превращений молекул асфальтенов в процессе гидроконверсии гудрона при различных температурах в присутствии наноразмерных частиц дисульфида молибдена // Нефтехимия. — 2013. -.
Т. 53, № 5. — С. 349−356.Малзрыкова Е. В., Хуторянский Ф. М., Капустин В. М., Антоненко Т. А. Разработка высокоэффективногодеэмульгатора на основе оксиэтилированных алкилфенолформальдегидных смол для подготовки нефти на ЭЛОУ НПЗ // Нефтепереработка и нефтехимия. -.
2011. — № 11. С.
3−11.Ахметов С. А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов, Т. П. Сериков и др.
— Спб.: Недра, 2006. — 868 с.
