Каталитический риформинг

Анализ в условиях США основных факторов при выборе схемы каталитического риформинга для выпуска бензина с октановым числом 93 по исследовательскому методу показал, что минимальные капиталовложения требуются для процесса без регенерации катализатора; минимальные эксплуатационные расходы получены при проведении регенерации в резервном реакторе в процессе ультраформинг.

По другим данным, при выпуске  бензина с октановым числом 95-100 по исследовательскому методу в процессе без регенерации стоимость катализатора, вследствие необходимости его замены, резко увеличивается по мере повышения октанового числа выпускаемого риформинг-бензина. Особенно сильно это сказывается в случае переработки сырья с высоким содержанием парафиновых углеводородов. Применение регенереруемого катализатора непосредственно в установках каталитического риформинга позволило значительно снизить затраты при получении высокооктановых бензинов.

Экономическая эффективность повышения  октанового числа автомобильных бензинов характеризуется данными таблицы 2.

 

 

 

Таблица 2

Показатели	Автомобильный бензин
при цене нефти 100 $/т	А-72	А-76	АИ-93
Приведенные затраты,$
на получение 1 т бензина	154,96	157,38	164,77
на 100 ткм работы               автотранспорта	0,646	0,609	0,537
Экономический эффект на 1 т нефти,$	-	6,28 (по сравнению с А-72)	13,93 (по сравнению с А-76)

 

Применение высокооктановых бензинов способствует не только повышению топливной экономичности, но и снижению металлоемкости двигателя, увеличению его мощности и длительности межремонтного пробега автомобиля. Поэтому экономически целесообразно развивать производство автомобильных бензинов в направлении повышения их качества путем внедрения высокоэффективных вторичных процессов, в том числе и процесса каталитического риформинга. Это позволит более эффективно использовать нефтяные ресурсы.

 

 

1.2 Промышленные установки каталитического риформинга

Первая промышленная установка каталитического риформинга на алюмохлоромолибденовом катализаторе (гидроформинг, проводимый под давлением водорода 4-4,5 МПа и температуре = 540°С) была пущена в 1940г. и получила широкое развитие на НПЗ США и Германии. Основным целевым назначением гидроформинга являлось получение высокооктановых компонентов (с ОЧИМ 80 пунктов) авто и авиабензинов, а в годы II мировой войны – производство толуола – сырья для получения тринитротолуола.

В 1949г. была введена в эксплуатацию разработанная фирмой «ЮОП» первая промышленная установка каталитического  риформинга с монометаллическими алюмоплатиновым фторированным катализатором – платформинг.

В 1960-1970 гг. в результате непрерывного совершенствования технологии и катализаторов (переход к хлорированным алюмоплатиновым, разработка биметаллических платинорениевых, затем полиметаллических высокоактивных, селективных и стабильных катализаторов), оптимизации параметров и ужесточения режима (понижение рабочих давлений и повышения температуры в реакторах) появились и внедрялись высокопроизводительные и более эффективные процессы платформинга различных поколений со стационарным слоем катализатора.

Важным этапом в развитии и интенсификации процессов риформинга являлись разработка фирмой «ЮОП» и внедрение в 1971г. наиболее передовой технологии каталитического риформинга с непрерывной регенирацией катализатора (КР НРК).

В отечественной нефтепереработке установки платформинга получили широкое  развитие с 1962г.

 

 

 

 

1.3 Оборудование нефтеперерабатывающих производств

Современная нефтеперерабатывающая  промышленность оснащена сложным оборудованием, предназначенным для осуществления  разнообразных процессов — нагрева, охлаждения, конденсации, массопередачи, перекачки, компримирования, фильтрации и ряда других операций с нефтью и продуктами ее переработки.

По функциональному назначению это оборудование может быть подразделено на следующие основные группы:

а) реакторное — реакторы, регенераторы;

б) массообменное — ректификационные колонны, адсорберы, десорберы;

в) нагревательное — трубчатые  печи, теплообменники;

г) охладительное — холодильники и конденсаторы, аппараты воздушного охлаждения;

д) оборудование для разделения эмульсий и суспензий — фильтры, центрифуги;

е) оборудование для хранения жидких продуктов — емкости и резервуары;

ж) оборудование для транспортировки  жидких и газообразных сред — насосы и компрессоры;

и) оборудование для отключения аппаратов  и участков трубопроводов — запорная арматура (задвижки, вентили и др.).

 

1.4 Экологические аспекты проблемы.

Наряду с трудностями обеспечения  автомобильного транспорта бензинами высокого качества в требуемых объемах остро встала проблема снижения загрязнения окружающей Среды вредными выбросами автомобилей. Для обеспечения четкой и эффективной работы автомобильных двигателей требуются топлива, обладающие высшими антидетонационными свойствами. Это достигается за счет вовлечения в состав топлив добавок типа алкилбензола, ароматических углеводородов, соединений свинца. Однако, топливные композиции, содержащие соединения свинца, обладают повышенной токсичностью и не соответствуют современным требованиям охраны окружающей Среды.

ВНИИ НП совместно с заинтересованными  организациями разработаны технические требования к автомобильным неэтилированным бензинам с улучшенными экологическими свойствами, применение которых позволит снизить выбросы вредных веществ и токсичность отработавших газов.

Вот некоторые из них:

- детонационная стойкость:

  октановое число

   - по моторному методу - не  менее 85,0

   - по исследовательскому  методу - не менее 95,0

- массовая концентрация свинца, г/куб. дм бензина - не 

  более 0,013

- содержание бензола,% об. - не более  5,0

- давление насыщенных паров  бензина, кПа ( мм рт.ст.) -

  44,0-69,3 ( 330-520 )

- кислотность, мг КОН/ 100 куб.см - не более 3,0

- массовая доля серы,% - не более  0,05

В АО “Ново-Уфимский НПЗ” организовано промышленное производство автомобильных  неэтилированных бензинов АИ-91, АИ-93 и АИ-95 с улучшенными экологическими характеристиками. Содержание бензола составляет не более 3,5% об., общей серы - не более 0,03%; давление насыщенных паров - не более 79,9 кПа.

Повышение требований к качеству бензина: увеличение октанового числа, уменьшение дымносности выхлопных газов, уменьшение в них окислов азота, углерода, а также предотвращение самовоспламенения и обеспечение более четкой и эффективной работы двигателей обуславливает необходимость более широкого использования для компаундирования бензинов, соединений, содержащих кислород, например, алкиловых эфиров, спиртов.

За последние 2-3 года в АО НУНПЗ  проведены исследовательские работы по оценке эффективности кислородосодержащих добавок, выпускаемых отечественной нефтехимической промышленностью: метилтретамиловый эфир (МТАЭ), метилтретбутиловый эфир (МТБЭ), диизопропиловый эфир (ДИПЭ) и фетерол.

В принятых уже стандартах стран  Западной Европы есть несколько важных ограничений - содержание кислорода  в бензине - не менее 2% мас., суммарное  содержание ароматики - до 35-40% об., содержание бензола - до 1-2% об. Кроме законодательной  существует еще и экономическая  поддержка производителей реформулированных бензинов.

В России, к сожалению, дело обстоит  не столь благополучно. С технической стороны больших препятствий нет. Главным препятствием, как и на Западе, являются вопросы экономики. Даже используя дорогую импортную этиловую жидкость, НПЗ получают бензин более дешевый, чем с кислородосодержащей добавкой. Это обусловлено значительно большим добавлением последней ( 10-12% мас.) в состав базового бензина для достижения требуемых октановых характеристик товарного автомобильного бензина.

Другим путем улучшения экологической  ситуации в регионах страны с насыщенным автотранспортом является применение моющих присадок к бензину. Присадки предотвращают образование отложений  на деталях системы питания в процессе эксплуатации автомобиля и таким образом препятствуют нарушению регулировок топливной аппаратуры, увеличению расхода топлива и выбросов вредных веществ с отработанными газами.

В 1995 г. в АО “Ново-Уфимский НПЗ” был разработан состав автомобильного бензина Евро-Супер-95 по вновь разработанным ТУ 38.401-58-99-94. Качество опытной партии, отправленной для оценки его эксплуатационных свойств и эффективности действия многофункциональной присадки SAP-9500 фирмы “Шелл”, представлено ниже:

- детонационная стойкость:

  октановое число

   - по моторному методу - не  менее 85,6

   - по исследовательскому  методу - не менее 96,0

- массовая концентрация свинца, г/куб. дм бензина - не 

  более 0,0007

- содержание бензола,% об. - не более  4,6

- давление насыщенных паров  бензина, кПа ( мм рт.ст.) -

  50,5 ( 380 )

- кислотность, мг КОН/ 100 куб.см - не более 0,071

- массовая доля серы,% - не более  0,045

Присадка SAP-9500 представляет собой  смесь полимерных материалов в высокоочищенном  минеральном масле, ксилоле и  ароматическом углеводородном растворителе.

На основании положительных  результатов испытаний присадка SAP-9500 фирмы “Шелл” рекомендуется  к применению в составе автомобильных  бензинов, а бензин Евро-Супер-95 АО НУНПЗ  с данной присадкой допущен к  применению на автомобильной технике.

Производство неэтилированных  бензинов в стране составляет примерно 47% всего объема выпуска этого “топлива номер один”; по сравнению с предыдущим годом оно возросло только на 2%.

Несмотря на то, что производство этилированных бензинов типа АИ-93,92 практически прекращено, с использованием пресловутого тетраэтилсвинца (ТЭС) выпускается  основная масса бензина А-76, используемого  в большей части отечественных  автомобилей. Выбросы свинца в атмосферу  через выхлопную трубу составляют около 3 тыс. т/год.

Американские и европейские  медики давно проводят тесты на содержание в крови новорожденных детей и их матерей. Превышение содержания в крови ребенка этого тяжелого металла, как известно, не выводящегося из организма, служит первым признаком физического неблагополучия, с ним, по печальному опыту врачей, связано отставание умственного развития детей. В России же подобные тесты на содержание свинца в крови детей, да и взрослого населения, попросту запрещены. Почему? Возможно, срабатывает старое правило: нет информации - нет проблемы.

В том, как связаны показатели неблагополучия здоровья населения с применением  тетраэтилсвинца в бензинах можно  убедиться, сравнивая кривые уровня свинца в крови и применения того же свинца в бензинах. Они практически повторяют друг друга! Данные эти взяты из американских исследований 15-20 летней давности. Подобные показатели, характеризующие обстановку в России, известны лишь узкому кругу специалистов, но ситуация в технической сфере у нас во многом схожа с той, что была в США 15-20 лет назад.

Как известно, наиболее перспективным  путем увеличения производства неэтилированного бензина в силу технологических факторов является замена ТЭС на кислородосодержащие соединения.

За минувший год в России выпущено примерно 1 млн т кислородосодержащих  присадок. Это - лишь треть потенциальной  потребности в них, чтобы полностью  заменить в бензине тетраэтилсвинец. Из-за высокой стоимости их выпуск весьма ограничен.И все же бросается в глаза то, что даже несмотря на реконструкцию, потребности в ТЭС будут снижаться крайне незначительно, а АО “Ангарская нефтехимическая компания” даже намечает увеличить его закупки. Такой расклад во многом объясняется перекосами конъюнктуры отечественного рынка: низкий платежеспособный спрос заставляет потребителя выбирать, что дешевле, а производственники вынуждены на этот спрос реагировать.

Преградой на пути прекращения выпуска  этилированного бензина являются экономические трудности. Возьмем, к примеру, налоговую систему. Сейчас немало говорится о необходимости ее реформы для нефтедобывающих предприятий, о том, как из-за ее перекосов раньше времени становится нерентабельной эксплуатация скважин. Такого же дифференцированного подхода требует и налогообложение в нефтепереработке. Можно, например, установить различные ставки акциза на бензин, содержащий и не содержащий ТЭС. Экономисты считают целесообразными такие ставки налогов:

- при выпуске неэтилированного  бензина установить ставку акциза  в 10%;

- увеличить ставку акциза на  этилированные бензины с 20 до 35%.

Более восприимчивым к экологическим  проблемам оказываются в сегодняшней ситуации местные власти. Так, АО “НОРСИ” производит примерно половину бензина неэтилированным и намерено расширить его выпуск. Начато производство бензинов с моющей присадкой, обеспечиваещей снижение токсичности отработавших газов. Во многом это стало не только инициативой предприятия, но и следствием того, что областная администрация ужесточила требования к автомобильным выхлопам. Восемь заводов и объединений в России уже сегодня выпускают только неэтилированный бензин: Московский, Ачинский, Туапсинский и Ухтинский НПЗ, ПО “Салаватнефтеоргсинтез”, АО “Киришинефтеоргсинтез”, “ЛУКОЙЛ-Пермнефтеорг-синтез” и АО “Краснодарнефтеоргсинтез”. Намерены отказаться уже в ближайшие год-два от производства этилированных бензинов Новокуйбышевский и Рязанский НПЗ, “ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка”.

И все же инициатива на местах не изменит  ситуацию коренным образом, нужны решительные  меры на федеральном уровне. Состоявшийся недавно во ВНИИ НП российско-американский симпозиум “Предотвращение свинцового загрязнения в России: полный переход на неэтилированный бензин” в своих обращениях к правительству и всем заинтересованным ведомствам предложил конкретные меры по стимулированию производства неэтилированных бензинов. Среди них - ограничения по содержанию свинца в бензинах и обязательное оснащение выпускаемых автомобилей нейтрализаторами отработанных газов, а также прекращение импорта машин без нейтрализаторов. Такие меры должны быть, по мнению нефтепереработчиков, предусмотрены в готовящемся законе “Об атмосферном воздухе”.