В настоящее время развитием нефтеперерабатывающей промышленности движут две основные тенденции: во-первых, постоянный рост спроса на дизельное топливо при существенном сокращении спроса на мазут, во-вторых, жесткие технические условия на производство лёгких и средних дистиллятов с целью получения высококачественных экологически чистых бензинов и дизельных топлив. Дебаланс, вызванный тенденцией получения более высококачественной продукции, может быть компенсирован только за счёт применения новых технологических процессов, которые дают возможность повысить глубину переработки нефти и качество малоценных нефтяных фракций. Несмотря на то, что нефтепереработка располагает технологиями для обеспечения качества продукции, соответствующего Европейским техническим условиям 2000 года, стало очевидным, что катализаторы и процессы, используемые в настоящее время для производства бензинов и дизельных топлив, не обеспечат качества перечисленных продуктов, отвечающего требованиям Европейских технических условий 2005 года.
Если в автомобилях, работающих на бензине, проблема выброса частично решается путем совершенствования каталитических конверторов, и здесь достигнуты определённые успехи, то для дизельного транспорта это направление развивается очень медленно. Вероятно, внедрение подобных устройств явится делом будущего. Тяжесть защиты окружающей среды падает на производителей топлив, которые должны получать продукты, обладающие минимальным воздействием на окружающую среду, то есть содержание серы и аре-нов должно быть на очень низком уровне.
Тема гидрообессеривания нефтяных дистиллятов была и является объектом пристального внимания, как учёных, так и производственников. Хотя, алюмокобальти алюмоникельмолибденовые катализаторы применяются в промышленности более 70 лет, химическая природа и структура активных центров все еще не раскрыта.
Однако, требования, предъявляемые к подобным катализаторам, неуклонно возрастают не только из-за обеспечения необходимой степени гидро-обессеривания топливных фракций, но и из-за использования этих катализаторов на первой стадии подготовки сырья двухступенчатых процессов каталитической депарафинизации, гидроизомеризации, гидрирования аренов и др., протекающих на катализаторах с включением благородных металлов.
Разработка платиносодержащих катализаторов гидроизомеризации н-алканов и гидрирования аренов, в том числе и моноциклических, устойчивых к отравлению сероорганическими соединениями вплоть до 500 р.р.м., является предметом многих исследований. Значительное достижение имеется в области разработки катализаторов для переработки узких нефтяных фракций. Однако, отсутствует комплексный подход к разработке катализаторов для широкого спектра нефтяных фракций, позволяющих проводить процессы их каталитической депарафинизации, включающих гидрообессеривание и гидроизомеризацию.
В настоящей работе исследованы и разработаны катализаторы гидроизомеризации различного нефтяного сырья. Создана технология двухступенчатого процесса гидроизомеризации утяжелённой дизельной фракции с предварительной гидроочисткой, позволяющая получать экологически чистые нефтепродукты.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
1. Разработана технология двухступенчатого процесса каталитической депарафинизации утяжелённых дизельных фракций в смеси с газойлем УЗК с целью получения экологически чистых зимних и летних, а также арктического дизельных топлив, включающая стадии предварительной гидроочистки сырья и его гидроизомеризации. Показано, что гибкость процесса каталитической депарафинизации, обусловленная высокой активностью катализаторов обеих стадий, позволяет получать широкий ассортимент товарной продукции:
— Вариант 1 — получение летних дизельных топлив марок JI, ДЛЭ, ДЛЭЧ и ДЛЭЧ-В;
— Вариант 2 — получение зимних дизельных топлив марко 3, ДЗЭ и ДЗЭЧ;
— Вариант 3 — получение арктического дизельного топлива марки А.
2. Разработаны катализаторы для двухступенчатого процесса каталитической депарафинизации дизельной фракции:
— для стадии гидроочистки катализатор НКЮ-231;
— для стадии гидроизомеризации катализатора НКЮ-610.
Для стадии гидроизомеризации в комплексе гидрокаталитических процессов получения низкозастывающих маловязких масел разработан катализатор ПВЦ-85. На составы и способы приготовления данных катализаторов получены патенты.
3. Установлено, что регулирование реакций гидроизомеризации и расщепления н-алканов возможно модифицированием алюмоплатинового цеолитсодержащего катализатора добавками вольфрама или индия, что позволяет получать гидрогенизат с температурой застывания минус 62 °C и ниже.
4. Исследовано влияние содержания платины и цеолита на свойства катализаторов гидроизомеризации н-гексана. Показано, что, варьируя содержание платины от 0,2 до 0,6% мае. и цеолита ЦВМ от 20 до 50% мае. в алюмоплатиновых цеолитсодержащих катализаторах, можно добиться высокой степени изомеризации н-гексана (65−70%) в широком диапазоне температур-260−320 °С.
5. Показано преимущество одностадийного процесса среднетемпературной гидроизомеризации лёгкой бензиновой фракции Н.К.- 65 °C с целью получения высокооктанового компонента бензина по сравнению с процессом изоселектоформинга. Использование разработанного алюмоплатинового катализатора, содержащего цеолит ЦВМ, позволит без предварительной гидроочистки лёгкой бензиновой фракции в процессе её гидроизомеризации получать компонент бензина с октановым числом на уровне 80 пунктов, с выходом 85−95% мае.
6. Подобран компонентный состав активной фазы и носителя катализатора, позволяющие сочетать высокую гидроизомеризующую активность с низкой активностью в реакциях дегидрирования циклоалканов и гидрокрекинга н-алканов, протекающих в процессе гидроизомеризации масляных фракций с целью получения низкозастывающих экологически чистых маловязких масел.
7. Исследовано влияние модифицирующей добавки цинка на активность алюмоникельмолибденовых катализаторов в процессе гидроочистки дизельной фракции. Показано, что введение модифицирующей добавки ZnO в количестве 0,8−1,6% мае. способствует повышению гидрообессеривающей активности катализатора до 95−98% отн. и позволяет получать экологически чистые дизельные топлива с содержанием серы менее 0,05% мае. при температуре процесса на 30 0 ниже, чем на применяемых аналогичных алюмоникельмолибденовых катализаторах.
8. По разработанным технологиям приготовлены опытно-промышленные партии алюмоникельмолибденового катализатора, модифицированного цинком, НКЮ-231 и алюмоплатинового цеолитсодержащего катализатора, модифицированного вольфрамом, ПВЦ-85 на Новокуйбышевском и Ангарском заводах катализаторов, соответственно.