Принципиальная технологическая схема получения высокооктанового бензина

Одним из основных процессов производства неэтилированных высокооктановых бензинов является процесс каталитического риформинга, осуществляемый на платиновых или полиметаллических катализаторах.

Главными недостатками каталитического риформинга являются:

1. Чувствительность катализатора к природе сырья — предпочтительным сырьем являются углеводородные фракции 85 — 180 °C. При переработке сырья с высоким содержанием парафиновых углеводородов практически невозможно производить бензины с ОЧ выше 82 ММ.

2. Высокая чувствительность катализатора к содержанию серы в сырье — требуется гидроочистка.

3. Высокое содержание бензола в риформатах (5 — 15%), что ограничивает их применение в качестве автобензинов без дополнительной переработки.

4. Низкие скорости процесса по сырью, следствием чего является необходимость использования больших количеств дорогостоящих катализаторов и строительства крупномасштабных установок.

5. Необходимость в водородном хозяйстве для гидроочистки и риформинга.

Вследствие всех этих факторов строительство малотоннажных НПЗ на основе каталитического риформинга требует огромных капитальных затрат и нерентабельно.

Наиболее перспективным для использования на малотоннажных НПЗ в настоящее время является процесс риформирования прямогонных бензинов в высокооктановые бензины, обогащенные ароматическими углеводородами с использованием катализаторов на основе цеолитов группы пентасилов, без их предварительной гидроочистки.

Повышение детонационной стойкости перерабатываемых на цеолитсодержащих катализаторах бензиновых фракций происходит в основном при конверсии алифатических парафинов и нафтенов в ароматические углеводороды. Использование катализаторов, содержащих цеолиты группы пентасилов, позволяет снизить образование тяжелых ароматических углеводородов. Гидрирующие / дегидрирующие компоненты в составе катализатора — обычно такие металлы как Zn, Ga, Cd, Pt, Pb и другие — позволяют повысить селективность образования ароматических углеводородов, активность катализатора и продолжительность его работы до регенерации. Катализатор может включать и другие компоненты.

Существует ряд способов получения моторных топлив из углеводородного сырья в присутствии катализаторов ароматизации, например патенты США 3 953 366, 4 590 323, 4 861 933, Европейские патенты 355 213, 964 903, Российские патенты 2 103 322, 2 208 624, 2 218 319, 2 024 585. Условия каталитической конверсии бензиновых фракций зависят от их состава, требований к качеству продукта и от активности используемого катализатора. Типичные условия следующие: температура 350 — 500 °C, давление до 3 МПа, объемная скорость подачи сырья до 5 ч.^-1. Из прямогонного бензина с концом кипения 180 °C можно получить с выходом 40 — 80% бензин с октановым числом 81−88 ИМ, содержащий до 30 массовых процентов ароматических углеводородов. При конверсии сырья образуется 20 — 60 массовых процентов водородсодержащего газа (около 60 объемных процентов водорода), включающего 70 — 75 массовых процентов пропана и бутана.

В качестве примера промышленно осуществленного процесса ароматизации можно привести способ получения моторных топлив из фракций газового конденсата на цеолитных катализаторах (Агабалян Л.Г. и др. Каталитическая переработка прямогонных фракций газового конденсата в высокооктановые топлива. — Химия и технология топлив и масел, 1988, № 5, с. 6).

Согласно данному способу высокооктановые бензины производят процессом «Цеоформинг» из прямогонных бензиновых фракций, выделяемых из газовых конденсатов. Процесс «Цеоформинг» осуществляют следующим образом: прямогонную бензиновую фракцию разделяют с выделением фракций НК — 58 °C и > 58 °C, вторую фракцию подвергают переработке при повышенных температурах (до 460°С) и избыточном давлении (до 5 МПа) на цеолитсодержащем катализаторе со скоростью до 5 ч.^-1.

Продукты реакции фракционируют с выделением углеводородных газов, остаточной фракции >195⁰С и высокооктановой фракции, которую смешивают с фракцией НК — 58^СС для получения целевого бензина.

Основными недостатками данного способа, также как и остальных, являются относительно низкие выходы и октановые числа получаемых бензинов, высокое содержание бензола в бензине, низкая скорость по сырью, длительная регенерация закоксованного катализатора.

Возможность полного устранения или минимизации большинства недостатков, присущих процессу «Цеоформинг», связана с созданием новых цеолитных катализаторов, обладающих, с одной стороны, высокой активностью в процессах ароматизации, и, с другой стороны, повышенной стабильностью к закоксовыванию. Разработка нами таких катализаторов привела к созданию нового процесса - «Аэроформинг», в котором активность катализатора позволяет длительное время работать на скоростях до 20 ч.^-1, при этом содержание бензола в катализате (до 1% и общей ароматики до 35%) позволяет получать бензин в соответствии с требованиями Евро-4.

Принципиальная технологическая схема получения высокооктанового компонента бензина (ВОК)

На рис. 1 представлена принципиальная схема переработки бензина газового стабильного (БГС), производства ОАО «Сургутнефтегаз» (Прило-жение№ 1).

Исходное сырье (БГС) из сырьевого склада поступает в емкость Е-1, откуда насосом Н-1 направляется через рекуперативный теплообменник Т-1, печь П-1, где нагревается до температуры 400−450⁰С и с давлением 1,0−1,5 МПа поступает в реактор Р-1,2, в реакторе Р-1,2 на цеолитных катализаторах происходит процесс риформирования углеводородов и газообразных продуктов (фр. С₃ -С₄).

Катализат и углеводородный газ при давлении 1,0−1,5 МПа и температуре 400−450⁰ С подогревает кубовый продукт колонны К-1, охлаждается в теплообменнике Т-1 и поступает в конденсатор Т-4, охлаждаемый хладоагентом.

Парожидкостная смесь из конденсатора разделяется в сепараторе Е-2 на два потока. Жидкий поток, состоящий из высокооктанового компонента бензина и сжиженного газа (фр. С₃-С₄), насосом Н-2 направляется на разделение в ректификационную колонну К-1, а газовый поток из сепаратора Е-2, состоящий из водородосодержащего газа (ВСГ), направляют в топливную сеть предприятия.

В ректификационной колонне К-1 отгоняется фр. С₃-С₄, которая охлаждается и конденсируется в конденсаторе Т-3, разделяется в сепараторе Е-3, из которого жидкая фр, С₃-С₄ насосом Н-3 подается часть на орошение колонны К-1, остальное в товарный парк сжиженных газов.

Высокооктановый компонент бензина из куба колонны К-1 охлаждается в теплообменнике Т-2 и поступает в продуктовые емкости Е-4/1,2 и далее насосом Н-4 направляется в товарный парк на компаундирование.

Для поддержания высокой активности катализатора необходимо проводить через определенное время регенерацию катализатора. Регенерацию проводят воздушно-азотной смесью, которую подогревают в печи П-2 до температуры 450−480 С. Поток нагретого газа пропускают через реактор, после чего охлаждают в теплообменнике Т-5, сепарируют в емкости Е~5, откуда охлажденный газ сбрасывают в атмосферу, а сконденсировавшаяся вода направляется на очистку.

Материальный баланс

Предварительный материальный баланс получения ВОК при переработке

100 тыс. тонн в год БГС приведен ниже Параметры процесса: Р=1,0 МПа, T=440⁰С, WHSV=20 час; OYH=87,0

Материальный баланс получения Аи-92 (ЕВРО-4).

В качестве добавки при компаундировании фр. С₅+ (А-87) рекомендуется высокооктановая универсальная добавка, выпускаемая по ТУ-0257−004−57 915 954−2007 научно-производственной фирмой «Минима».

Рецептура и материальный баланс узла компаундирования приведены ниже

Производство бензина Аи-93 (EVRO-4) в год составит:79 822 тн

Ориентировочные капиталовложения в установку «Аэроформинг» мощностью 100 тыс. тонн в год по исходному сырью

Капиталовложения ориентировочно по аналогии с процессом «Цеоформинг», с поправкой на мощность и повышающие коэффициенты на конец 2007 года приняты — 595 000 тыс. руб.

Основные технико-экономические показатели получения Аи-92 ЕВРО-4

Исходные данные:

1. Предполагается переработка 100 тыс. тонн в год БГС.

2. За основу берется усредненный материальный баланс выхода ВОК и его компаундирование с октаноповышающей добавкой по ТУ 0257−004−57 915 954−2007.

3. Газообразная фракция С₁-С₂, Н₂ полностью используется для получения тепла, необходимого для процесса.

4. Пропан-пропиленовая фракция (С₃-С₄) выпускается как товарный продукт.

5. Цена исходного продукта БГС по состоянию на декабрь 2007 года принимается 12 600 руб/тн с учетом НДС и акциза.

6. Затраты на процесс (процессинг) ориентировочно по аналогичным процессам «риформинга», приняты 700 руб/тн перерабатываемого сырья.

7. Стоимость УВД принята с учетом транспортировки и НДС — по факту 32 500 руб/тн по состоянию на декабрь 2007 г.

Годовой объем производства Аи-93,5==79 822 тн, где 0,902 — доля А-87 в бензине Аи-93,5

1. Оптовая стоимость Аи-92 (декабрь 2007 г.) в С. Петербурге равна 20 300 руб/тн ?15 руб/л (стоимость на заправке — 21,9 руб/л);

2. В качестве товарной продукции на установке получают: СПБТ-25 000 тн и бензин Аи-92(93) — 79 822 тн.