Процесс каталитического крекинга

В настоящее время в ИППУ СО РАН завершены научно-исследовательские работы по созданию каталитических систем, обеспечивающих выход бензина до 60-62% при селективности на уровне 85-90%. Дальнейший прогресс в этом направлении связан с повышением октанового числа крекинг-бензина с 91 до 94 (по исследовательском методу) без значительной потери выхода продукта, а также со снижением содержания серы в бензине.

Последующий этап развития каталитического крекинга в отечественной нефтехимической промышленности, предусматривающий использование нефтяных остатков (мазута) в качестве сырья, потребует каталитических систем, обладающих высокой металлостойкостью. Под этим параметром понимают степень накопления катализатором металлов (Ni и V. которые содержаться в углеводородном сырье) без ухудшения его эксплуатационных характеристик. В настоящее время содержание металлов в работающем катализаторе достигает 15000 ррт. Предлагаются подходы к нейтрализации дезактивирующего действия Ni и V за счет связывания этих металлов в слоистых структурах матрицы катализатора, что позволит превзойти достигнутый уровень металлоемкости катализаторов.

Нефтехимический вариант каталитического крекинга, технология которого получила название "глубокий каталитический крекинг", является ярким примером процесса интеграции нефтепереработки и нефтехимии. По этой технологии целевым продуктом являются легкие олефины С2-С4, выход которых достигает 45-48% (масс.). Каталитические композиции для данного процесса должны отличаться повышенной активностью, что предполагает включение в состав катализаторов нетрадиционных для крекинга цеолитов и высококислотных компонентов нецеолитной структуры. Соответствующие исследования по разработке современного поколения катализаторов глубокого крекинга ведутся в ИППУ СО РАН.

       Решающее значение для дальнейшего усовершенствования и интенсификации установок каталитического крекинга сыграли разработка в и промышленное внедрение цеолитсодержащих алюмосиликатных катализаторов.

В настоящее время продолжаются работы по совершенствованию технологии ККФ для производства топлив с низким содержанием серы и ароматических углеводородов.  Разрабатываются новые системы ввода сырья, практикуется обрыв реакции на выходе из прямоточного реактора для снижения газообразования и уменьшения выхода кокса, предлагается улучшенная конструкция отпарной секции и воздухораспределителя для лучшей регенерации катализатора и снижения выбросов окислов азота.

Главная цель модернизации ККФ – решение проблемы конверсии тяжелых нефтяных углеводородов  в моторные топлива с низким содержанием серы и ароматики и легких олефинов.

Одной из первых разработок является система сверхмягкого крекинга каталитического крекинга. Компанией Petrobrasпредложена двухступенчатая схема ККФ, при которой на первой степени применяется сверхмягкий каталитический крекинг, при которой получаются высококачественные дистилляты с низким содержанием серы, ароматики и азота, которые легко могут быть превращены в компоненты смешения экологически чистых бензина и дизельного топлива. Остаточные топлива могут быть переработаны на второй стадии обычного ККФ.

Новое видение технологии ККФ заключается в придание ей «второго дыхания» и в разработке новых катализаторов. Это мощный многогранный процесс превращается в средство гибкого решения насущных проблем НПЗ, которое с помощью относительно небольших затрат позволяет превращать остаточное сырье в моторные топлива высоких экологических кондиций и в легкие углеводороды, нужные для нефтехимической промышленности.

Следующий по значимости углубления переработки нефти  быстроразвивающийся процесс — каталитический гидрокрекинг, применяемый для облагораживания вакуумного газойля и его смесей с газойлевыми фракциями других процессов с целью получения высококачественных дизельных и реактивных топлив, малосернистых котельных топлив, сырья для процесса ККФ .

 

3. Перспективы развития.

В ближайшие 10  лет   российские   НПЗ  реализуют масштабные планы по модернизации производства нефти, причем максимальные вложения придутся на 2014-15 гг. Государство стимулирует нефтяников к модернизации через две ключевые инициативы:

1) Ужесточение требований  технологического регламента для  повышения качества бензина и  дизельного топлива  российского  производства. Переход на Евро-2 должен состояться до 31.12. 2012 , на Евро-3 - до 31.12.2014, Евро-4 - до 31.12.2015. Срок перехода на Евро-5 не ограничен.

2) Изменение ставок экспортных  пошлин для стимулирования повышения  выхода светлых нефтепродуктов   российских   НПЗ. С 1 октября 2011 ставка экспортной пошлины на нефть составила 60% (было 65%), а экспортная пошлина на темные нефтепродукты была повышена до 66% (было 47% с начала 2011  года  и около 40% ранее).

       Следует  оговориться, что выполнение требований  технического регламента фактически  не приводит к увеличению глубины  переработки и не решает проблемы  низкой экономической эффективности  переработки, так как требует  только улучшение качества моторного  топлива, но не изменения структуры выхода нефтепродуктов. А субсидирование нефтепереработки в целом стимулирует не только модернизацию на базе существующей первичной переработки, которая и без того избыточна, но и введение в эксплуатацию новых  мощностей .

        В  рамках модернизации правительство  ожидает увеличения глубины переработки  нефти не менее чем до 85%. Помимо  нее ВИНК и независимые компании  планируют увеличение нефтеперерабатывающих   мощностей  на 18 млн т/ год , как за счет расширения существующих  НПЗ , так и за счет строительства новых. При этом большинство проектов остаются рентабельными лишь при условии сохранения субсидий в  российскую  нефтеперерабатывающую промышленность.

        Российская  нефтеперерабатывающая промышленность  и сейчас одна из крупнейших  в мире. По общему объему переработки  нефти Россия входит в пятерку  мировых лидеров, уступая лишь  США и Китаю. Это место Россия  напрямую унаследовала от бывшего  СССР — все крупнейшие НПЗ  были построены до 1991 года. Сейчас  российская нефтепереработка объединяет  более 30 крупных заводов с объемами  переработки более 1 млн тонн нефти и несколько десятков мелких.

         Если по объемам перерабатываемой  нефти Россия в числе лидеров, то по структуре производства  нефтепродуктов и технической  оснащенности заводов наша страна  до сих пор отстает от стран  Запада. По данным компании «Альянс-Аналитика», выход мазута в российской  нефтепереработке в 2012 году составил 29% объема переработанной нефти, автобензина — 14,3%, дизельного топлива  — 27,8%. Для сравнения: в США выход  бензина составляет более 46%, дизельного  топлива — 27%, мазута — всего 4%. В странах ЕС выход бензина около 25%, дизельного топлива — 44%, мазута — 14%.

Рассматриваются два варианта развития нефтепереработки на перспективу - энергоэффективный и благоприятный. Каждый вариант соответствует определенному уровню добычи нефти и потребности в моторных топливах. По энергоэффективному варианту объемы переработки нефти на первом этапе увеличиваются до 245 млн.т к 2020 г., а затем снижаются до 230 млн.т к 2030 г. По благоприятному варианту объемы переработки растут к 2020 г. до 265 и далее к 2030 г. до 290 млн.т.

Рост переработки нефти будет происходить как за счет развития действующих заводов, так и строительства новых. Объемы вводов мощностей, включая вторичные процессы за 2010-2030 гг. составят 267 млн.т по энергоэффективному варианту и 346 млн.т по благоприятному варианту.

За 20 лет намечается ввести, соответственно по вариантам, 15-21 млн.т мощностей каталитического крекинга, 43-53 млн.т гидрокрекинга, 13-15 млн.т замедленного коксования. Для улучшения качества моторных топлив предлагается ввод 10-11 млн.т мощностей каталитического риформинга и 8-10 млн.т мощностей изомеризации и алкилирования, 55-69 млн.т гидроочистки средних дистиллятов.

Наряду с вводами новых мощностей осуществляется реконструкция действующих и вывод устаревших установок. В результате должна увеличиться загрузка и улучшиться структура вторичных процессов.

Объем каталитического крекинга увеличится с 18 млн.т в 2009 г. до 26-27 млн.т (по вариантам) в 2020 г. и 29-36 млн.т в 2030 г. При этом будут выведены из эксплуатации все оставшиеся установки с шариковым катализатором. Существенно возрастет объем процесса гидрокрекинга с 8 млн.т в 2009 г. до 30 млн.т в 2020 г. и до 43-53 млн.т в 2030 г. Почти в 4 раза увеличится к 2020-2030 гг. объем коксования - до 15 млн.т. Загрузка каталитического риформинга изменится незначительно с 21 млн.т в 2009 г. до 25 млн.т в 2020 г. и 25-27 млн.т в 2030 г. по вариантам. Гидроочистка дизельных и керосиновых фракций увеличится с 55 млн.т в 2009 г. до 82-88 млн.т в 2020 г и 80-99 млн.т в 2030 г.

Оба варианта предполагают высокий уровень показателей глубины переработки нефти (89% в 2030 г.) и выхода светлых нефтепродуктов на перспективу (73%) . Для этого необходимо ввести за период с 2010 по 2030 гг. 267-346 млн.т мощностей технологических процессов, соответственно, по вариантам.

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы.

1. С.Пронин . – Режим доступа: http://www.oilreview.ru/ngd.html?neft23
2. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа, Гилем, 2002.
3. Войцеховский Б.В., Корма А. Каталитический крекинг. Катализаторы, химия, кинетика. М.: Химия, 1990
4. Состояние и основные направления развития нефтеперерабатывающей промышленности в России / А. И. Бочаров // Нефть. Газ. Промышленность. – 2003. – № 1. –http://www.oilgasindustry.ru/?id=2056.
5. Состояние и перспективы развития нефтеперерабатывающей промышленности России. - Челбаева Л. Г. // Россия: тенденции и перспективы развития, Ежегодник, вып. 6, часть 1, Москва, ИНИОН РАН, 2011-стр.5-21
6. http://sibac.info/index.php/2009-07-01-10-21-16/2950-2012-05-28-05-31-02