УДК 665.635

Процесс двухступенчатого гидрокрекинга тяжелого газойля коксования

Научный руководитель Вагапов Булат Рустемович – кандидат химических наук, доцент кафедры химической технологии переработки нефти и газа Казанского национального исследовательского технологического университета.

Тухватуллин Шамиль Ильшатович – магистр Института нефти, химии и нанотехнологи Казанского национального исследовательского технологического университета.

Аннотация: В статье рассматриваются различные варианты процесса гидрокрекинг. Данный процесс в настоящее время приобрел всемирный интерес из-за возможности переработки тяжелых нефтяных остатков в более востребованные продукты (чаще всего это авиационный керосин и дизельное топливо). Существует 3 варианта гидрокрекинга: одноступенчатый, двухступенчатый и двухступенчатый с рециклом.

Ключевые слова: нефтепереработка, гидрокрекинг, тяжелый газойль коксования, водород, дизель, керосин, нефтяной остаток.

Углубление переработки нефти набирает всё больший оборот, и это связано с одной стороны с повышением потребности в высококачественных нефтепродуктах, с увеличением затрат на добычу и транспортировку, а с другой стороны основной причиной углубления является ограниченность запасов «традиционной нефти», что ведет к необходимости переработки тяжелых и битумных нефтей [1].

Но также причиной особого внимания глубокой переработки нефти является отставание показателей отечественной нефтеперерабатывающей промышленности от мировых показателей [2].

В разработке и реализации процессов глубокой переработке нефти, в основном Гидрокрекинга (ГК), Россия отстает от европейского уровня в 3-6 раз [3].

Из-за увеличения глубины нефтепереработки, повышения качества выпускаемой продукции, а также возникновения необходимости переработки всё более тяжелой и высокосернистой нефти повышаются мощности установок ГК [4].

В России основная часть применяемых на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) аппаратов, технологий и катализаторов импортного происхождения. В связи с этим созданы научные исследования синтеза катализаторов гидрокрекинга, которые обеспечивают высокий выход светлых нефтепродуктов высокого качества [5].

Катализаторы ГК бифункциональны – содержат 2 типа активных центров: кислотные центры (циолиты, алюмосиликаты и оксиды алюминия) и центры, отвечающие за гидрирование-дегидрирование. Помимо двух центров существует еще связующий компонент катализатора ГК, обеспечивающий механическую прочность и пористость [6].

Но у существующих на рынке катализаторов имеется ряд недостатков, к которым относятся низкая конверсия сырья, необходимость поддержания высокого давления, быстрое снижение активности катализатора (из-за закоксовывания и отложения металлов на его поверхности) [7]. Например, размер молекул поликонденсированных ароматических соединений (входящих в состав тяжелого нефтяного сырья) превышает размеры пор катализатора [8].

Именно эту проблему решает разработанная в ИХНС РАН технология производства микро-мезопористых цеолитных материалов на основе нанокристаллических цеолитов Y и BEA [5]. Использование наноразмерных частиц ведет к снижению давление водорода и повышению конверсии [7].

Также актуальным является развитие процесса в направлении применение новейших технологий ведения гидрокрекинга преимущественно в трехфазном и с движущимся слоем катализатора [7]. Реализация этих технологий связано с обеспечением непрерывной замены катализатора в процессе эксплуатации [9].

Также перспективным направлением является ГК с суспендированным слоем по ряду положительных аспектов: повышение эффективности глубокой переработки; возможность облагораживания и деметаллизации тяжелого сырья различного элементного и группового состава. Сейчас существует более десяти технологий с суспендированным слоем (например, ГК Eni Slurry Technology, CANMET – находятся на стадии коммерциализации), находящиеся на различных этапах разработки [5].

Основными лицензиарами современных процессов гидрокрекинга вакуумного газойля являются UOP, Axens, Shevron Lummus. Гидрокрекингом нефтяных остатков занимаются UOP, Shevron Lummus, Axens KBR, а также ИНХС РАН [7].

Таким образом, в настоящее время предприятия активно внедряют процессы Гидрокрекинга – это связано с углублением переработки нефти и повышением качества получаемой продукции, в частности дизельных топлив и авиационного керосина, к которым применяются соответствующие современные требования, представленные в стандартах [7].

Список литературы

Зырянова И.В., Назарова Г.Ю. Определение группового состава вакуумного газойля // Проблемы геологии и освоения недр. Труды ХVII Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 155-летию со дня рождения академика В.А. Обручева и 135-летию академика М.А. Усова, основателей Сибирской горно-геологической школы и 110-летию первого выпуска горных инженеров в Сибири. Том 2: Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во ТПУ, 2018. – С. 400-401.
Мишуков Е.А., Линник Ю.Н. Сравнительный анализ глубины переработки нефти по индексу Нельсона в различных странах // Вестник университета, 2019. – №11. – С. 77-81.
Солодова Н.Л., Черкасова Е.И. Тенденции развития нефтепереработки в России // Вестник Казанского технологического университета. – 2016. – Т.19. – В.21. – С. 57-64.
Капустин В.М. Инновационное развитие нефтепереработки и нефтехимии России // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. – 2011. – №6. – С.3-7.
Казаков М.О., Надеина К.А., Климов О.В., Дик П.П., Корякина Г.И., Перейма В.Ю., Сорокина Т.П., Доронин В.П., Князева Е.Е., Иванова И.И., Носков А.С., Головачев В.А., Кондрашев Д.О., Клейменов А.В., Ведерников О.С., Храпов Д.В., Панов А.В. Разработка новых отечественных катализаторов глубокой гидропереработки вакуумного газойля // Катализ в промышленности. – 2016. – 16(6). – С. 85-93.
Назаров Т.Э., Долматов Л.В. Развитие катализаторов гидрокрекинга // Баш. хим. ж.. – 2013. – №2. – С.119-124.
Белинская Н.С. Совершенствование работы сопряженной системы «реактор – колонна стабилизации» процесса каталитической депарафинизации дизельных фракций нефти методом математического моделирования: дис. …канд. техн. наук. – Томск, 2015. – 170 с.
Вутолкина А.В., Глотов А.П., Егазарьянц С.В. и др. Гидрокрекинг вакуумного газойля на биметаллических Ni-Mo сульфидных катализаторах на основе мезопористого алюмосиликата Al-HMS // Химия и технология топлив и масел. – 2016. – №5. – С.32-39.
Магомедов Р.Н., Попова А.З., Марютина Т.А., Кадиев Х.М., Хаджиев С.Н. Состояние и перспективы деметаллизации тяжелого нефтяного сырья (обзор) // Нефтехимия. – 2015. – Т.55, №4. – С.267-290.