Глубокая переработка углеводородных ресурсов как инструмент

Технологическая платформа
"Глубокая переработка углеводородных
ресурсов" как инструмент содействия
инновационному развитию ТЭК
Капустин В.М.
Генеральный директор ОАО «ВНИПИнефть»,
зав. кафедрой технологии переработки нефти
РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина,
д.т.н., профессор
22 cентября 2011 г.
1
Технологическая платформа
«Глубокая переработка углеводородных
ресурсов»
ЦЕЛЬ
Обеспечение перехода от сырьевой
экономики к инновационному развитию
нефтеперерабатывающей,
газо- и нефтехимической промышленности
2
Основные проблемы инновационного
развития ТЭК
•
Нежелание крупного бизнеса вкладывать в исследования, в новые разработки, отсутствие
заинтересованности российского производства и отечественных нефтяных компаний во
внедрении российских разработок.
•
Отсутствие стабильного долгосрочного государственного финансирования научноисследовательских и учебных институтов с целью проведения долговременных исследований
и подготовки российских высококвалифицированных специалистов для выполнения
инновационных разработок
•
Снижение доли фундаментальных работ на перспективу, уменьшение научно-технического
«задела» для создания технологий будущего в области ТЭК.
•
Отсутствие достаточного количества постоянно функционирующих опытных полигонов для
проведения пилотных испытаний.
•
разрозненность участников реализации инновационных исследований.
•
недостаточно развито такое звено, как инжиниринговые и инвестиционные компании,
которые должны способствовать реализации разработок и доведению их до промышленного
выхода.
3
Основные проблемы инновационного
развития ТЭК
• недостаточно развиты законодательные инструменты,
закрепляющие права разработчиков новых технологий и
инвесторов.
• нет положений о статусе базовых технологий.
• слабые конкурентные позиции российской продукции на
внутреннем рынке.
• недостаточные конкурентные позиции российской
продукции на внешнем рынке. торговля сырой нефтью, а
не нефтепродуктами и продуктами нефтехимии;
4
Структура и основные направления деятельности
ТП «Глубокая переработка углеводородных ресурсов»
Наука и образование
Бизнес
• ОАО
• ОАО
• ОАО
• ОАО
• ОАО
• ОАО "ВНИПИнефть" (координатор)
• РАН:
- институт нефтехимического
синтеза им. А.В. Топчиева
- институт проблем химической физики
- институт катализа им. Г.К. Борескова СО
• РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина
• НИУ Высшая школа экономики
Всего 58 отраслевых
и академических
университетов
«НК «Роснефть»
«Газпром нефть»
«СИБУР холдинг»
«Нижнекамскнефтехим»
«Татнефтехиминвестхолдинг»
Всего
41
государственных
и частых компаний
Технологическая платформа (открытая площадка)
- обсуждение основных направлений развития
- выработка общей стратегии
- привлечение финансирования
Государство
содействует
Исследования и
разработки
Ключевые направления
- Процессы получения водорода и синтез-газа
- Процессы получения экологически чистых
моторных топлив
- Переработка природного и попутного газа
- Процессы и катализаторы для нефтехимии
- Процессы переработки тяжелых нефтей и
нефтяных фракций
- Производство полимерных материалов
- Энергосберегающие технологии
5
5
Руководящие органы технологической платформы
«Глубокая переработка углеводородных ресурсов»
Председатель Научного Совета ТП
Алдошин Сергей Михайлович, академик,
директор Института проблем химической физики РАН
Бюро ТП
•Хаджиев Саламбек Наибович, директор Института
нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН
•Пармон Валентин Николаевич, директор Института
катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
•Капустин Владимир Михайлович, директор ОАО
«ВНИПИнефть» (организация-координатор ТП)
•Гохберг Леонид Маркович, первый проректор
Национального исследовательского университета «Высшая
школа экономики»
6
Основные проведенные мероприятия
Согласование
приоритетных
проектов нефтегазопереработки
Создание базы
данных по
инновационным
разработкам
Технологическая
платформа
«Глубокая
переработка
углеводородных
ресурсов»
Разработка основ
дорожной карты
платформы
Создание
экспертных групп
по отбору
технологий
Разработка основных
направлений развития
нефтегазопереработки и
нефтехимии
7
Экспертные группы по ТП
«Глубокая переработка углеводородных ресурсов»
 Процессы и катализаторы переработки тяжелых нефтей и нефтяных
фракций, в том числе в экологически чистые моторные топлива
 Процессы и катализаторы для производства полупродуктов и
сырья для нефтехимии
 Процессы и катализаторы переработки природного и попутного газа
 Процессы и катализаторы нефтехимического и основного
органического синтеза
 Процессы и катализаторы получения водорода и синтез-газа и
продукции на их основе
 Процессы и катализаторы производства полимерных и
композиционных материалов, в том числе для экстремальных
условий
8
Описание основных технологий,
которые предполагается развивать в рамках ТП
• Технологии глубокой переработки нефти и тяжелых остатков на
наноразмерных катализаторах в моторных топливах и сырье для
нефтехимии;
• Технологии производства катализаторов гидропроцессов
различных нефтяных фракций
Процессы
и катализаторы
переработки
тяжелых
нефтей и
нефтяных
фракций
• Технология получения высокооктанового компонента
автобензинов алкилированием изобутана бутиленами на
экологически безопасных твердых катализаторах
• Технология глубокого каталитического крекинга
• Технологии производства высококачественных масел
• Экологически чистые технологии и утилизация отходов
производства
• Энергосберегающие технологии в нефтепереработке
9
Описание основных технологий,
которые предполагается развивать в рамках ТП (продолжение)
• Технологии получения мономеров на базе продуктов глубокой переработки нефти
Процессы и
катализаторы
для
производства
полупродуктов
и
сырья для
нефтехимии
• Технологии производства катализаторов:
 для получения ряда мономеров (нитрила акриловой кислоты, акриловая
кислота, капролактам, формальдегид, терефталевая кислота и т. д.) - сырья для
производства фенолформальдегидных смол, полимерных производств
синтетических нитей, конструкционных пластиков, в том числе
поликарбонатных, и т.д.
 для дегидрирования широкого спектра углеводородов
• Технология переработки нефти в метанол, аммиак, карбамид
• Технологии переработки природного (попутного) газа в метанол, с последующим
производством этилена и пропилена
• Технология переработки попутного нефтяного газа в легкий газовый конденсат
Процессы
переработки
попутного и
природного
газов
• Технологии переработки природного газа в высокооктановый бензин (дизельное топливо,
керосин)
• Ароматизация попутного нефтяного газа
• Технологии производства спиртов и жирных кислот методом оксосинтеза
• Экологически чистые и энергосберегающие технологии в процессах переработки
попутного и природного газов
10
Описание основных технологий,
которые предполагается развивать в рамках ТП (продолжение)
Процессы
и
Катализатор
нефтехимического
и
основного
органического
синтеза
Процессы и
Катализаторы
получения
водорода,
синтез-газа и
продукции на
их основе
• Селективное гидрирование для получения продуктов нефтехимического синтеза и продуктов
органического синтеза.
• Получение продуктов нефтехимии и органического синтеза с заменой гомогенных
катализаторов на гетерогенные, отвечающие принципам энергосбережения и экологической
безопасности (процессы алкилирования ароматических соединений, синтеза эфиров,
гидратации и дегидратации и др.).
• Технологии гидроформилирования олефинов и получения высших аминов,
карбонилирования, в том числе и с использованием альтернативных растворителей.
• Технологии производства катализаторов окисления и гидрирования для получения
растворителей технических масел, спиртов, карбоновых кислот, альдегидов, кетонов (сырья
для производства экологически чистой пищевой продукции, медпрепаратов, средств защиты
растений).
• Технологии переработки возобновляемого сырья в продукцию нефтехимии и
промышленного органического синтеза.
• Катализаторы и энергосберегающие процессы в азотной промышленности
• Экологически чистые и энергосберегающие технологии в процессах переработки попутного и
природного газов
•
•
•
•
•
•
Технологии получения водорода и синтез-газа методом паровой конверсии;
Создание современных печей с максимальным уровнем энергосбережения;
Создание современных методов концентрирования водорода и синтез-газа;
Технологии ароматизации «жирного газа»;
Технологии производства катализаторов получения водорода и синтез-газа;
Экологически чистые и энергосберегающие технологии в процессах получения водорода,
синтез-газа и продукции на их основе
.
• Технологии производства катализаторов:
 для превращения синтез-газа в олефины, высокооктановый бензин, аналог газового
конденсата;
11
 паровой конверсии природного газа и синтез-газа
Описание основных технологий,
которые предполагается развивать в рамках ТП (продолжение)
• Получение полимеров и новых материалов продукции нефтехимии:
Процессы и
катализаторы
производства
полимерных и
композиционн
ых материалов,
в том числе для
экстремальных
условий
 разработка технологий получения мономеров на базе продуктов глубокой
переработки нефти, олигомеров и полимеров на основе этих мономеров, в том
числе и специальных и функциональных полимеров (в частности полимеров на
основ пентадиена, норборнена, синтетической гуттаперчи, СМПЭ, полимеры
медицинского назначения и др.);
 разработка новых технологий получения полиакрилонитрила - прекурсора
высококачественных углеволокон;
 разработка широкого спектра полимерных композиционных материалов (КМ), в
том числе гибридных и модифицированных наноматериалами;
 разработка принципиально новых технологий получения полимерных материалов
и изделий из них, в том числе методом фронтальной полимеризации;
 разработка современных технологий получения полимерных композиционных
материалов нового поколения, в том числе на основе препрегов;
• Технологии производства катализаторов:
 полимеризации олефинов;
 получения синтетических каучуков
12
Приоритетные проекты
нефтегазопереработки и нефтехимии
•
•
•
•
•
•
•
•
Технологии глубокой переработки нефти и тяжелых остатков на
наноразмерных катализаторах в моторные топлива и сырье для
нефтехимии
Разработка катализаторов и создание технологий получения
низкозастывающих дизельных топлив
Технологии производства высококачественных масел
Технология получения этилбензола (предшественника стирола) из
этилена и бензола на гетерогенных цеолитсодержащих катализаторах
Процесс переработки попутного газа в аналог легкого газового
конденсата
Процессы производства низших олефинов (этилен, пропилен) из
природного газа через процесс получения синтез-газа
Технология получения модифицированных титан-магниевых
наноразмерных каталитических систем (ТМНК) универсального
действия для одностадийного процесса полимеризации олефинов и
диенов.
Экологически чистые и энергосберегающие технологии утилизации
отходов производства
13
Технологии глубокой переработки нефти и тяжелых остатков на
наноразмерных катализаторах в моторные топлива и сырье для
нефтехимии (ГИДРОКОНВЕРСИЯ)
ИНХС РАН разработан конкурентоспособный на мировом рынке процесс
гидроконверсии тяжелых нефтяных остатков
Особенности технологии:
 Применение нанокатализаторов
 Высокая гибкость по выходу
продуктов
 Среднее давление 7-8 МПа
 Глубина переработки гудрона 90-92%
14
14
АЛКИЛИРОВАНИЕ НА ТВЕРДОМ КАТАЛИЗАТОРЕ
 В ИНХС АН РФ под руководством С.Н. Хаджиева разработан процесс
алкилирования на твердом катализаторе, который был апробирован на
опытно-промышленной установке
- стационарный слой цеолитного катализатора
- средняя температура 40 – 100 °С
- давлении 1,0 – 1,7 МПа
- расход катализатора 0,2 – 0,3 кг/т алкилбензина
- октановое число целевого алкилата 96 – 98(исл.м.)
- время работы катализатора без регенерации до 40 часов
- регенерация осуществляется в потоке водорода
15
15
ГИДРООЧИСТКА И ГИДРОДЕПАРАФИНИЗАЦИЯ ДИЗЕЛЬНОГО
ТОПЛИВА
• Разработка ресурсоэффективного технологического процесса получения зимних и
арктических дизельных топлив на основе наноструктурированных цеолитных материалов
• В отраслевых, академических и учебных институтах (ИК СО РАН , ОАО «ВНИИНП», НИУ
«РГУНГ», ИНХС) разработаны методы синтеза наноструктурированных
силикоалюмофосфатных цеолитов и приготовление катализаторов гидроизомеризации ДТ
на их основе, а также сновные технологические решения для осуществления процесса
гидроизомеризации ДТ.
• Вновь созданные каталитические системы обеспечивают повышение выхода зимнего
дизельного топлива на 4-5% и понижение температуры застывания ДТ на 5-10оС. Новый
процесс получения зимнего (арктического) ДТ снижает стоимость катализатора в 2-2,5 раза.
16
16
ПРОЦЕСС ИЗОМЕРИЗАЦИИ НА ЦЕОЛИТНЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ
Внедрение:
ОАО «Газпром нефть – Омский НПЗ»,
ООО “ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка»,
ООО “ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез”,
ОАО “ЛУКОЙЛ-Ухтанефтепереработка»,
АО «ПЕТРОТЕЛ-ЛУКОЙЛ»,
ОАО “Ачинский НПЗ”,
ОАО «НОВОЙЛ»,
ОАО «Уфанефтехим»,
ОАО «Уфимский НПЗ»,
ЗАО «ЛИНИК»,
ЗАО «РНПК»,
ООО «КИНЕФ»
17
ТЕХНОЛОГИЯ ЗАМЕДЛЕННОГО КОКСОВАНИЯ
Разработчики: ГУП «Институт нефтехимпереработки», УГНТУ

Минимизация затрат энергоносителей (сокращение на 25-30% в сравнении с
действующими установками)

Полная автоматизация установки, включая открытие и закрытие люков коксовых
камер

Межремонтный пробег более 2-х лет

Сокращение выбросов в окружающую среду за счет внедрения закрытой системы
продувки коксовых камер
Технология внедрена на ОАО «ЛУКОЙЛПермнефтеоргсинтез»,ОАО «Новойл»,
Туркменбашинском НПЗ.
Установка на ОАО «Уфанефтехим» пущена в 2009г.
18
ТЕХНОЛОГИЯ ВИСБРЕКИНГА
Разработчик: ГУП "Институт нефтехимпереработки"
 Технология не использует воду и водяной пар, что исключает образование стоков
 Непрерывный пробег установки составляет более 1 года
 Вариант с реакционной камерой требует
меньших капитальных и эксплуатационных
затрат
 Лучшее качество дистиллятов по сравнению с
термическим крекингом и замедленным
коксованием (меньшее содержание
ароматических и непредельных углеводородов)
19
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА БИТУМОВ
Разработчик: РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина
 Разработана технология получения битумов улучшенного качества на базе
контролируемого подбора компонентов сырья и продуктов производства
 Для улучшения прочностных, пластичных и низкотемпературных
свойств
битумов на установке 19/2 ОАО «Новокуйбышевский НПЗ» был создан блок
компаундирования товарной
продукции и в 2008 г. организован
выпуск дорожных битумов
повышенной
долговечности
марки «Новобит»
20
20
Технологии получения алкилбензолов
на гетерогенных катализаторах
Технология алкилирования бензола этиленом на гетерогенных катализаторах
Fuel gas
Benzene
Polyalkyl
benzenes
Ethylene
Ethylene
benzene
Pump
Reactor
Heat exchanger
Rectification column
Промышленная реализация технологии на
ОАО«Газпром нефтехим Салават»
200 тыс.т в год (2003 год)
Технология трансалкилирования бензола диэтилбензолами на гетерогенных катализаторах
Эффект от внедрения технологии
на ОAО «Газпром нефтехим Салават» в 2011 году:
•увеличение выпуска этилбензола на 11500 т/год, что
дополнительно приведет к увеличению выпуска стирола на
11000 т/год;
•экономия энергозатрат на установке «Этилбензол»
примерно 10%.
Химическая переработка попутного газа в аналог
легкого газового конденсата
Переработка попутного газа, сжигаемого на
промыслах (от 20 млрд. куб. м. в год),
позволит получить дополнительно 10 млн.
тонн прямогонного бензина
Преимущества процесса:
Сырье
-использование блочной
rомпоновки;
-максимально полное использование
попутного газа
-получение аналога легкого газового
конденсата с низким содержанием
ароматических соединений и парафинов
-пригодность продукта для смешения
и транспортировки с нефтью
Получение
оксигенатов
(смесь ДМЭ и
метанол)
Получение
синтез-газа
Производство
электроэнергии из
газов отдувки
Синтетические
углеводородыаналог
Газы
прямогонного
отдувки бензина
Вода
Получение полимеров на титано-магниевых
нанокатализаторах
Синтез титано-магниевых нанокатализаторов
(ТМНК) нового
поколения
Каталитическая активность новых катализаторов – не менее 50
кг синтезированного полимера на 1 г титана, (в 20-30 раз
превосходит характеристики традиционных систем-аналогов)
Стоимость нового ТМНК в 1,5-2,0 раза ниже рыночной
стоимости зарубежных аналогов
Показана эффективность использования
полимеризации
изопрена
(получение
гуттаперчи)
СтруктураТМНК
ТМНК
для
синтетической
Предложены методы синтеза катализаторов и разработаны
технологии
применения
нанесенных
титан-магниевых
катализаторов в синтезе полиолефинов
Нанесенный ТМК
Опытно-промышленная
установка производства
нанесенных ТМК мощностью
до 10 тонн/год
ИНХС РАН, ИК СО РАН
Результат полимеризации изопрена
в 20-литровом автоклаве
Опытно-пилотное
производство ТМНК
Процессы получения олефинов из природного газа
Природный газ
MeSAPO-34/18
Men+
Me2+
Men+
Синтез газ
P
A
l
H
O
диаметр входных
окон 0,5-0,7 нм
O
Men+
Si4+
Получение метанола
Синтез олефинов в кипящем слое
SAPO-34/18
Этилен (34-49%)
Пропилен (26-44%)
Получение ДМЭ
Синтез олефинов в стационарном слое
ZSM-5
Этилен
(до 40%)
Пропилен
(до 45%)
Создание базы данных по инновационным
разработкам
• В рамках ТП «Глубокая переработка
углеводородных ресурсов» создана уникальная
база данных научно-технологических разработок,
предлагаемых участниками платформы
• Все технологии структурированы по основным
направлениям исследования
25
Роль и место компаний в технологической
платформе
Анализ общественного мнения.
Сотрудничество в области
внебюджетного финансирования.
Заказ на научные и
исследовательские
разработки.
Научные
организации
КОМПАНИЯ
Заказ на экспертизу
проектных
решений.
Ведущие
ученые и эксперты
Поддержка на
государственном уровне
(принятие
законодательных иных
нормативных актов).
Координация
деятельности по
привлечению зарубежных
партнеров
Представители
гражданского
общества и
финансовых
институтов
Представители
органов власти
26
Предложения по формированию основ механизма
Функционирования Технологической платформы (ТП)
«Глубокая переработка углеводородных ресурсов»
1. Проведение экспертным советом ТП содержательного анализа
согласованных Минэнерго РФ Программ инновационного развития (ПИР) (в
области переработки углеводородов) компаний ОАО «НК «Роснефть», ОАО
«Газпром», ОАО «Газпромнефть», ОАО «Татнефть» и др.
2. Разработка консолидированных технических заданий и требований к
планируемым в составе упомянутых ПИР разработкам технологий глубокой
переработки углеводородных ресурсов и их согласование с
заинтересованными компаниями.
3. Разработка и согласование с Минэнерго РФ предложений по
формированию механизма консолидации целевых (запланированных в ПИР
компаний) финансовых ресурсов на выполнение разработок по упомянутым
техническим заданиям и требованиям с последующим расходованием
консолидированных средств на конкурсной основе и с выбором исполнителей
с учетом заключения компаний.
Выводы
Данный механизм управления позволит рационально
использовать ресурсы добываемого сырья, в первую
очередь природного газа и нефтяных остатков
Технологическая платформа позволит путем
координации усилий фундаментальной и прикладной
науки, инжиниринговых и машиностроительных
компаний, обеспечить выход России на
перспективный уровень технологий и оборудования
Реализация задач технологической платформы
позволит изменить сырьевую направленность
экономики РФ, обеспечив производство
высокотехнологичной продукции и продажу
.
конкурентоспособных на мировом
рынке технологий
28
Спасибо за внимание
29