Актуальные проблемы нефтепереработки

На сегодняшний день существуют принципиально новые системы катализа в виде дисперсий наночастиц активных компонентов [5–7]. Такие частицыобразуются в реакционной среде непосредственно (см. рисунок 8). При этом сами наноразмерные частицыстабилизируются присутствием в тяжелой нефтяной фракциисмол,асфальтенов, являющихся своеобразными стабилизаторами нано частиц (см. рисунок 9).Катализатор синтезируетсяв реакционной среде непосредственно, в атмосфере Н2, сохраняющей стабильность на протяжении долгого времени. Снижение размера частиц катализатора дает возможность уменьшить требуемое давление Н2 в процессе переработкитяжелых компонентов сырья, обеспечить максимальную степень конверсии. Оптимальная концентрация катализатора составляет порядка 0,05% массовых (рисунок 10).Рисунок 8 – Формированиенаноразмерных катализаторовгидроконверсииРисунок 9 – Графики зависимости размеров частичек катализатора от вида сырья (а),иконцентрации ПАВ (б)Рисунок 10 – График зависимости степени конверсии гудронов от концентрации катализатора при гидропереработке(Р = 7,5 МПа; t = 445 °С)Данный подход позволяет выпускать катализатор, который не только может сохранять стабильность долгое время, но также быть очень активным при невысоком давлении и низкой концепраций.Это выгодно отличает его от сларри-процессов, разработанныхиностранными фирмамиEni, UOP,KBR и другими. Происходит уменьшение содержания серы в 2 раза (таблица 2) и в продуктах практически отсутствуют металлы, которые содержатся в исходном сырье. Выход продуктов с температурой кипения до 360 °С достигаетсявыше 70%. Полученная коллоидная система сохраняется свою агрегационную устойчивость при удалении легких фракций,образующихся в процессе и может быть направлена на рецикл.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 гидроконверсииИсходное сырьеСодержание металлов V/Ni, ppm216/56522/82225/46170/52400/100Содержание серы, % масс.2,53,24,085,37,0Плотность, г/см31,0120,9981,0130,9331,089Синтетическая нефть – жидкие продукты (HK-520 °С)Содержание металлов, ppmОтсутствиеСодержание серы, % масс.1,21,51,62,22,8Плотность, г/см30,85750,86890,85620,87800,8920Особое место в углубляющих процессах занимают термические процессы переработки тяжелого нефтяного сырья: технология производства битума, кеков, кокса. Новые технологии производства высококачественных битумов и вяжущих основаны создании компаундированных композиционных битумных материалов,эмульсий битумных, модифицированных полимерами,серой, иными соединениями, и дают возможность получения долговечных битумов, устойчивых к суровым погодным условиям и повышенной нагрузке.Значимые результаты были получены в битумной лаборатории Университете нефти и газа И.М. Губкина под руководством профессора ГурееваА.А. и в ИНХП РБ под руководством профессораТеляшева Э.Г.Для получения современных компонентов автомобильных бензинов в НПО "Нефтехим"был создан процесс по изомеризации легкой бензиновой фракции, а в ИНХС РАН – алкилирование на твердом катализаторе. С использованием первого уже работают некоторые предприятия нашей страны. 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 твердокислотногоалкилированияПоказательКатализаторГетерогенный(ИНХС РАН)H2SO4Расход катализатора, кг/т0,2–0,330–50ОЧи9896Состав алкилата, % масс.:Σ С5Σ С6Σ С7Σ С8С9+ 1,92,43,987,93,9 8,06,55,272,97,4Степень негативного воздействия на окружающую средуНизкаяВысокаяПроцесс 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 арктического и холодного климата. Особое внимание заслуживают технологии и катализаторы процесса производства низкозастывающего дизельного топлива.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 ресурсо- и 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 нефте- и 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 "РусВинил" 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.ЗаключениеГлубина 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 и оптимальное 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. Trends 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 гидро конверсии гудрона при различных температурах в присутствии нано размерных 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 окси этилированных 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.Брагинский О.Б. Современное состояние и тенденции развития мировой нефтеперерабатывающей промышленности. Нефть, газ и бизнес. – 2010. – №9. – С. 18-23.Василенко В.В., Капустин В.М., Гюльмисарян Т.Г. К переработке тяжелых нефтей Татарстана // Технологии нефти и газа. – 2007. – №5. – С. 3-8.Виноградова О. Нефтепереработка за рубежом: тенденции и проблемы // Нефтегазовая вертикаль. – 1998. – №9-10. – С. 69.Гулиев И.А., Литвинюк И.И. Геоструктура глобальной нефтепереработки // История. Экономика. Геополитика. – 2016. – №1. – С. 141-152.Глобальный отчет по интеграции в сфере нефтепереработки и нефтехимии // Всемирная Ассоциация по Нефтепереработке, 2016.Гулиев И.А., Литвинюк И.И. Актуальные вопросы добычи, переработки и транспортировки нефти в Канаде // Вестник МГИМО Университета. – 2015. – №3.Коршак А. А., Шаммазов А. М. Основы нефтегазового дела. – М.: Изд-во «Дизайнполиграфсервис», 2005. – 543 с.Адушев М. Н. Современные проблемы нефтеперерабатывающей промышленности России // Вестник ПГУ. Серия: Экономика. 2015. №1 (24).Нефтепереработка // Oil&GasJournalRussia. – 2016. – №3 (103). – С.44-46.Салыгин В.И., Литвинюк И.И. Обзор сценариев развития мировой энергетики // Вестник МГИМО Университета. – 2016. – №2(48). – С. 198-207.Соломонов А.П. Прогнозные оценки и перспективы развития мировой нефтеперерабатывающей промышленности // Интернет-журнал Науковедение. – 2014. – №6 (26). – С. 86.Гулиев И.А., Литвинюк И.И. Роль России в развитии мировой нефтеперерабатывающей промышленности // Мировое и национальное хозяйство. – 2015. – №2 (34). – С. 84-101.