СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ
ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
ПРИРОДНЫХ
ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ
Лекция № 2
Задачи в области создания
катализаторов нефтепереработки
Стратегическое значение катализаторов
для нефтепереработки и нефтехимии
 Без их использования невозможно выпускать
продукцию с высокой добавленной стоимостью.
 80 % процессов нефтепереработки
каталитические.
 Катализаторы – это высокотехнологичные
изделия, с которыми связывают научнотехнический прогресс в базовых отраслях
экономики любой страны.
 Современное состояние каталитической
подотрасли: спад.
Перезагрузка нового
катализатора – несколько
десятков и сотен млн.
долларов!
катализатор
Состояние каталитических процессов и
катализаторов нефтепереработки в мире*
 Низкая прибыльность нефтепереработки
 Увеличение спроса на дизельное топливо в 1,5 раза превышает
повышение спроса на бензин, поэтому гидрокрекинг более
востребован, чем каталитический крекинг
 Увеличение спроса на катализаторы гидротермокаталитических
процессов
*Капустин
В.М., генеральный директор ОАО «ВНИПИнефть», зав. кафедрой технологии переработки нефти РГУ
нефти и газа им. И.М.Губкина, Заслуженный деятель науки РФ
3
Современное состояние каталитической
подотрасли*
 Зависимость от импорта
катализаторов:
 в нефтепереработке 75%;
 в нефтехимии – 60%;
 в химической
промышленности – 50%.

х

х

х
 
х
х
ГК «Роснанотех»,
Дорожная карта «Использование нанотехнологий
в каталитических процессах нефтепереработки»
*Капустин
В.М., генеральный директор ОАО «ВНИПИнефть», зав. кафедрой технологии переработки нефти РГУ
нефти и газа им. И.М.Губкина, Заслуженный деятель науки РФ
Особенности российского рынка катализаторов*
 Превышение регламентных сроков использования
катализаторов на промышленных установках
 Приближение цен на отечественные катализаторы к уровню
мировых
 Дефицит чистых исходных материалов и химикатов
отечественных производителей для производства катализаторов
 Наличие большого числа посредников при обеспечении
катализаторных производств сырьем и материалами, а также
при продаже готовой продукции, что необоснованно удорожает
катализаторы.
*Капустин
В.М., генеральный директор ОАО «ВНИПИнефть», зав. кафедрой технологии переработки нефти РГУ
нефти и газа им. И.М.Губкина, Заслуженный деятель науки РФ
5
Каталитические процессы,
повышающие качество нефтепродуктов
Изомеризация
Гидроочистка
Риформинг
Алкилирование
6
Основные направления развития каталитических
процессов, повышающих качество нефтепродуктов
 Снижение содержания серы до 10 ppm
 Снижение содержания полициклических ароматических
углеводородов в дизельных топливах
 Снижение содержания ароматических углеводородов и
бензола в бензинах
 Увеличение производства высокооктановых компонентов
товарных бензинов
 Снижение содержания ароматических и олефиновых
углеводородов во вторичных дистиллятах
 Увеличение производства
низкозастывающих топлив
 Вовлечение в сырье
гидропроцессов продуктов
вторичного происхождения и
из нетрадиционных и
альтернативных источников
7
Каталитические процессы, повышающие качество
нефтепродуктов, введенные в эксплуатацию в 2012-2014 гг.
Изомеризация
• ОАО «Газпромнефть-МНПЗ - 650 тыс.т/г.
• ОАО «Саратовский НПЗ» - 300 тыс.т/г
• ОАО «Газпромнефть-МНПЗ» - 1,2 млн.т/г.
Гидроочистка бензина
кат.крекинга
• ОАО «Газпромнефть-ОНПЗ» - 1,2 млн.т/г.
• ОАО «Уфимский НПЗ» - 1,3 млн.т/г
• ОАО «Газпромнефть-Ярославнефтеоргсинтез» - 870 тыс.т/г.
• ОАО «Газпромнефть-МНПЗ – 2,0 млн.т/г
• ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез» - 2,0 млн.т/г
Гидроочистка
дизельного топлива
• ОАО «Газпромнефть-Ярославнефтеоргсинтез» - 1,5 млн.т/г.
• ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка» - 3,0 млн.т/г
• ООО «ЛУКОЙЛ-Ухтанефтепереработка» - 2,0 млн.т/г.,
реконструкция
• ОАО «Новокуйбышевский НПЗ» - 1200 тыс.т/г.
Риформинг
• ОАО «Сызранский НПЗ» - 600 тыс.т/г
• ОАО «Хабаровский НПЗ» – 100 тыс.т/г
Алкилирование
• ОАО «Новоуфимский НПЗ» - 450 тыс.т/г.
• ОАО «Славнефть-Ярославскиц НПЗ» –модернизация с
увеличением мощности до 120 тыс.т/г
8
Каталитический риформинг - неотъемлемый
элемент нефтеперерабатывающего завода
 Повышение
детонационной
стойкости
бензинов
за счет ароматизации утяжеленных компонентов.
 Получение
ароматических углеводородов (бензола,
толуола, ксилолов) – сырья нефтехимии.
 Получение
дешевого
водородсодержащего
газа
для использования в других процессах.
Детонационная стойкость - одна из важнейших характеристик
автомобильных бензинов, определяющая их способность противостоять
самовоспламенению при сжатии.
Показателем детонационной стойкости бензинов является октановое число
(ОЧ), показывающее содержание изооктана (ОЧ = 100) в смеси с нгептаном (ОЧ = 0).
Общие сведения
Октановое число бензинов определяется их
углеводородным составом.
Октановые числа некоторых углеводородов
Углеводород
ОЧМ ОЧИ
Углеводород
ОЧМ ОЧИ
н-бутан
92,0
93,6
н-гептан
0,0
0,0
н-пентан
61,7
61,0
н-октан
22
10
изо-пентан
90,3
92,3
2,2,4-триметилпентан
100
100
н-гексан
25,0
24,8
Циклогексан
77,2
83
2-метилпентан
73,0
73,4
Этилциклопентан
62,0
67,2
3-метилпентан
74,3
74,5
Бензол
108
116
2,3-диметилбутан
95,0
101,7
• Наибольшим октановым числом обладают ароматические углеводороды,
наименьшим – нормальные парафины.
• Октановое число повышается с увеличением степени разветвленности
углеводородов.
Целевые реакции риформинга
Дегидрирование шестичленных нафтенов:
СН3
-3Н2
СН3
СН3
СН3
-3Н2
-3Н2
СН3
СН3
Дегидроциклизация парафиновых углеводородов:
СН3
С7Н16
-3Н2
Изомеризация:
Процесс каталитического
риформинга эндотермичен,
необходимо проводить при
повышенных температурах
(Т = 470-520°С).
СН3
н-С7H16
и-С7H16
Эволюция процесса каталитического риформинга
Труба печи блока гидроочистки
Верх колонны стабилизации риформата
Котел-утилизатор
Многосекционная печь каталитического
риформинга
Один из реакторов риформинга
Установка каталитического риформинга
бензинов с периодической регенерацией
катализатора с предварительной
гидроочисткой сырья
Установка каталитического риформинга с
непрерывной регенерацией по технологии фирмы
UOP на НПЗ компании ExxonMobil (октанайзинг).
Реакторы расположены на этажерке вертикально,
друг над другом
Установка каталитического риформинга с
периодической регенерацией на Омском НПЗ
(дуалформинг). Аппараты желтого цвета реакторы
Катализаторы
Катализаторы
риформинга
алюмоплатиновые
АП-56 и АП-64
Процесс
каталитического
риформинга
осуществляется на бифункциональных катализаторах,
обладающих
кислотными
и
металлическими
центрами.
 Активный носитель (γ-оксид алюминия, алюмосиликат)
обладает кислотными центрами, на которых проходят
реакции изомеризации, гидрокрекинг.
 Платина, тонко диспергированная на поверхности
носителя,
обладает
гидрирующими-дегидрирующими
свойствами.
Катализатор риформинга РБ-44У марка Ш
Катализаторы риформинга
Направления совершенствования:
 оптимизация физико-химических свойств и
модификация химического состава носителя γAl2O3, в том числе путем модернизации
технологии его производства;
 обеспечение высокой стабильность удельной
поверхности носителя на уровне 200-250 м2/г,
чтобы она мало изменялась при окислительной
регенерации (от Sуд зависит способность
катализатора удерживать хлор на уровне 0,9-1
% мас.)
Катализаторы риформинга
 Повышение
селективности
процесса
ароматизации парафинов (до 60 %) и
продолжительности длительности первого
сырьевого цикла (не менее 2 лет).
 Отечественные катализатора ПР, REF, RU не
уступают
по
эксплуатационным
характеристикам зарубежным аналогам, но
актуальной является задача увеличения их
стабильности.
Катализаторы риформинга
Требования к современным катализаторам риформинга:
 Содержание Pt не более 0,25 % мас.
 Дисперсность не менее 90 %.
 Направления совершенствования:
 1) увеличение доли ионной (неметаллической платины),
активность в реакциях ароматизации увеличивается в
10 раз.
 Разбавление платины палладием (уменьшается
гидрогенолиз).
 Совершенствующие носителя – обработка Al(Mg)OH.
Получение «слоистой» платины, увеличение
дефектности носителя.
Сравнительная характеристика катализаторов
риформинга и результаты процесса
17
Катализаторы гидропереработки
Семейство процессов химически превращений
присутствующих в нефтяных фракциях и остатках S-, O-,
N-содержащих соединений, полициклических аренов,
порфиринов, асфальтенов и др.:
 гидроочистка;
 гидрокрекинг;
 гидродепарафинизация;
 гидродеароматизация;
 гидроизомеризация;
 гидродеметаллизация.
Обычно все эти процессы совмещены в одном
реакторном блоке.
Назначение процессов гидроочистки
топливных фракций нефти
Нефть
Первичная
переработка
нефти
Фракции нефти
Облагораживающ
ий процесс
гидроочистки
Вторичный
процесс
(риформинг,
крекинг и др.)
Нефть содержит в своем составе значительное количество
соединений серы, азота и кислорода.
Они негативно влияют на последующие стадии
переработки нефти (углубляющие и облагораживающие
процессы), т.к.:
отравляют катализаторы процессов каталитического
риформинга, каталитического крекинга, гидрокрекинга,
изомеризации и др.;
ухудшают качество и снижают выход целевых
продуктов;
соединения серы являются коррозионно-активными.
Товарные
продукты
Следовательно, необходимо удаление
соединений серы, азота и кислорода из
топливных фракций на стадии
подготовки сырья к каталитическим
процессам.
Физико-химические основы процесса
гидроочистки
сложный химический процесс, протекающим в реакторе
с использованием катализатора;
химические
превращения
осуществляются
под
давлением водорода;
соединения N, S, O2 вступают в химическую реакцию с
водородом, в результате образуются углеводороды
(целевой продукт), NH3, H2S, вода:
+
Н2
Углеводороды
Очищенная фракция
(дизельная, бензиновая)
+
NH3
Физико-химические основы процесса
гидроочистки
+
Н2
+
H2S
Очищенная фракция
(дизельная, бензиновая)
Меркаптаны
+
Нафтеновые
кислоты
Углеводороды
Н2
Углеводороды
+
Очищенная фракция
(дизельная, бензиновая)
H2О
Катализаторы гидроочистки
Катализаторы - необходимые для реализации процесса
гидроочистки химические вещества, ускоряющие химическую
реакцию, но не входящее в состав продуктов реакции.
Внешне представляют собой твердые гранулы, могут быть
разными по окраске.
В состав катализаторов гидроочистки входят компоненты:
 платина, палладий, кобальт, никель, молибден,
вольфрам (не в металлической форме, а форме оксидов и
сульфидов);
 термостойкий носитель с развитой удельной поверхностью
и высокой механической прочностью
(оксид алюминия, алюмосиликат, цеолит).
Катализаторы гидроочистки
Катализатор гидроочистки дизельных
фракций НК-232 (Новокуйбышевский завод
катализаторов)
Катализатор гидроочистки дизельных
фракций НК-233 (Новокуйбышевский
завод катализаторов)
Катализатор ИК-ГО-1 для
глубокой гидроочистки дизельных топлив
(Институт катализа СО РАН)
Реактор гидроочистки
Сырье, подаваемое в штуцер в верхнем днище,
равномерно распределяется по всему сечению
и сначала для задерживания механических
примесей проходит через фильтрующие
устройства, состоящие из сетчатых корзин,
погруженные в верхний слой катализатора.
Промежутки между корзинами заполнены
фарфоровыми шариками.
Загрузка фарфоровых
распределительных шаров в
верхнюю часть реактора
Двухсекционный реактор
гидроочистки дизельного
топлива
Катализаторы гидропереработки
 Отличительная особенность
гидрогенизационных процессов – высокая
производительность.
 Интегральная мощность – 2,3 млрд. т/год (60
% от объема мировой нефтепереработки).
 Катализаторы: более 100 марок, производят
100 тыс. т/год.
Гидрогенизационные процессы
переработки нефтяного сырья
содержание S в
дизельном топливе в 40200 раз меньше, чем по
российским стандартам
Относительная активность, %
 Европейские стандарты:
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
1950
1960
1970
1980
1990
2000
Развитие катализаторов гидроочистки
за 50 лет
Co (Ni)-Mo-S/Al2O3
2010
Катализаторы гидропереработки
 XXI век: потенциал активности нанесенных систем
практически исчерпан.
 Разрабатываются принципиально новые технологии
производства композиций Co (Ni)-Mo-S/Al2O3, не
содержание носителей, основанные на синтезе
наноструктур методом смешения (технологии Stars,
Nebula).
 Развитие этого подходя является перспективным для
создания катализаторов гидроочистки,
обеспечивающих высокую (близкую к 100%)
конверсию гетероатомных соединений с удалением
серы до следовых количеств.
Промышленные российские катализаторы
глубокой гидроочистки дизельного топлива
Назначение - установки с неподвижным слоем катализатора для
производства дизельных топлив по стандартам Евро-5
НИКА 01-01*
Год освоения
Показатели: остаточное содержание серы в дизельном
топливе, ppm
2012
500-10
Содержание полициклических ароматических
углеводородов, %, не более
8,0
Цетановое число, не менее
51
Температура на входе в реактор в начале эксплуатации,
оС, не более
340
* Катализатор на основе оксида молибдена и оксида олова
Информация ИК СО РАН
28
Назначение процесса изомеризации
Легкая прямогонная бензиновая фракция - продукт
первичной переработки нефти, состоит главным образом из
углеводородов С5-С6 нормального или слаборазветвленного
строения (невысокое октановое число).
Для повышения октанового числа фракцию 62-85 °C
подвергают процессу изомеризации.
Катализаторы процесса
изомеризации
Цеолитные катализаторы
платина, нанесенная на цеолит (морденит)
не требуют использования галогена в качестве активатора или промотора. работают при 250270°С и рабочем давлении 1,8-3,5 МПа;
дают продукт с более низким октановым числом, чем на хлорированном катализаторе
на
основе окиси алюминия;
обладают повышенной устойчивостью к воздействию серы, воды, азота и легко
восстанавливаются после проведения регенерации;
продолжительность межрегенерационного пробега — 2-3 года.
Хлорированные катализаторы
• обладают самой высокой изомеризующей активностью для углеводородов
(поддерживается непрерывным добавлением органического хлорида);
• отличаются чрезвычайно высокой стабильностью и не требуют регенерации;
• продолжительность рабочего цикла - 5 лет на один реактор.
Катализаторы на основе сульфатированной двуокиси циркония
•активность значительно выше, чем у цеолитных;
•процесс ведут при температуре на 80°С ниже чем при
использовании цеолитных катализаторов и получают продукт с
октановым числом на 2-3 пункта выше;
•продолжительность межрегенерационного пробега — 2-3 года.
С5-С6
Катализаторы изомеризации
 Перспективно создание альтернативных
хлорированному Al2O3 катализаторов,
работающих при 80-100 град. С и
обеспечивающих выход 50 % диметилбутанов.
 Платиносодержащий (0,3-0,4 %)
сульфатированный диоксид циркония.
 Отечественный катализатор СИ-2 (НПП
«Нефтехим»)не уступает западным аналогам.
Изомеризация легких бензиновых
фракций
Разработчик: ОАО НПП «Нефтехим»
Основные преимущества:
 Высокая активность катализатора при
устойчивости к действию S, N, Н2О
 Не требуется подача кислотного компонента
 Низкий химический расход водорода
 Полная восстанавливаемость катализатора
после регенерации
 10 лет – срок службы катализатора
 Межрегенерационный цикл – 3 года
Катализаторы: СИ-2; Pt + ZrO2 + SO4-2
Внедрение:
 ОАО «Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез»
 ОАО «Газпромнефть-Омский НПЗ»
 ОАО «ЛУКОЙЛ- Ухтанефтепереработка»
 АО «Петротел-ЛУКОЙЛ»
 ОАО «Новойл»
 ОАО «Уфанефтехим»
 ОАО «Саратовский НПЗ
32
Алкилирование
• Целевой продукт – алкилат – высокооктановый изокомпонент бензинов.
• Алкилат практически полностью состоит из изопарафинов, имеет высокое
октановое число (90-95 по моторному методу).
• Основной компонент алкилата – изооктан (2,2,4-триметилпентан), октановое
число принято, как известно, за 100.
• Способ производства - сернокислотное алкилирование (С-алкилирование)
изобутана бутиленами и пропиленом.
Развитие катализаторов:
АlСl3 → серная кислота → фтористоводородная кислота
Целевым продуктом изначально был исключительно компонент авиабензина.
В послевоенные годы на базе газов каталитического крекинга алкилирование стали
использовать для улучшения моторных качеств товарных автобензинов.
Катализаторы
В промышленных процессах алкилирования применение нашли
серная и фтористоводородная кислоты
Наиболее важным для жидкофазного катализа показателем кислот является
растворимость в них изобутана и олефинов.
Растворимость изобутана в H2SO4 невелика и приблизительно в 30 раз ниже, чем в HF.
Для ускорения химических реакций необходимо интенсифицировать процессы
перемешивания и диспергирования реакционной массы.
Свойства кислотных катализаторов алкилирования (для 100%-х кислот).
Показатель
H2SO4
HF
1830,5 (при 20 °С)
955,0 (при 25°С)
плавления
10,4
-83,4
кипения
296,2
19,4
Вязкость, сП (мПа·с)
33,0 (при 15°С)
0,5 (при 0°С)
Поверхностное натяжение, Н/м·103
55,0 (при 20°С)
8,6 (при 18°С)
-12,2
-10,2
Плотность, кг/м3
Температура, °С
Функция кислотности Гаммета
Катализаторы алкилирования
Период
Каталитические
системы
Характеристика
1950-1970
AlCl3, BF3, SbF3 на
носителях
нетехнологичны
1970-1980
Различные формы
цеолитов X, Y,
ионнообменные смолы
Неселективны и
малостабильны
1980-1990
Ультрастабильный
цеолит Y, ионные
жидкости
Неселективны и
малостабильны
1990-2005
Цеолиты β, ZSM,
гетерополикислоты,
СF3HSO3 на
силикатных носителях,
Nafion/SiO2
Высокая активность и
селективность,
недостаточная
стабильность
Каталитические процессы,
углубляющие переработку нефти
Каталитический
крекинг
Гидрокрекинг
вакуумного
газойля
Гидрокрекинг
гудрона
36
36
Каталитические процессы глубокой переработки
нефти, введенные в 2012-2014 гг.*
Каталитический
крекинг
Гидрокрекинг
*Капустин
• ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» 2,0 млн.т/г.
• ОАО «ТАНЕКО» - 2,9 млн.т/г.
• ООО «ПО Киришинефтеоргсинтез» - 4,9 млн.т/г.
• ОАО «Хабаровский НПЗ» – 500 тыс.т/г.
В.М., генеральный директор ОАО «ВНИПИнефть», зав. кафедрой технологии переработки нефти РГУ
нефти и газа им. И.М.Губкина, Заслуженный деятель науки РФ
37
Общие сведения о процессе
каталитического крекинга
Каталитический крекинг один
из
наиболее
распространенных
крупнотоннажных процессов
углубленной
переработки
нефти.
Мощность
современных установок в
среднем - от 1,5 до 2,5 млн
тонн, однако на заводах
ведущих мировых компаний
существуют
установки
мощностью и 4,0 млн. тонн.
Установка каталитического крекинга 43-107
Назначение процесса каталитического
крекинга
Основное целевое назначение:
 производство высокооктанового
бензина (с выходом более 50 %) ;
 производство ценных сжиженных
газов – сырья для последующих
производств алкилата и метилтрет-бутилового эфира;
Назначение процесса каталитического
крекинга
 получение легкого газойля, используемого
в качестве компонента дизельного
топлива;
 получение тяжелого газойля как сырья для
производства технического углерода и
электродного кокса.
Характеристика сырья процесса
каталитического крекинга
Каталитический
крекинг с
предварительной
гидроочисткой
Нефть
Первичная
переработка нефти
(вакуумная
перегонка)
вакуумный газойль
мазут
Термодеструктивный
процесс
(термический
крекинг, висбрекинг)
газойль
мазут,
гудрон
рафинаты
Гидрокрекинг
В качестве сырья используется:
 вакуумный дистиллят
(газойль) широкого
фракционного состава (350500 ◦С);
 газойлевые фракции
термодеструктивных
процессов, гидрокрекинга,
рафинаты процессов
деасфальтизации мазутов и
гудронов, полупродукты
масляного производства.
полупродукты
газойль
Деасфальтизация
мазута
Масляное
производство
Характеристика сырья процесса
каталитического крекинга
Современная тенденция - утяжеление сырья, поэтому
в переработку вовлекают:
 глубоковакуумные газойли с температурой конца кипения
540-620 ◦С;
 остаточное сырье: мазуты, гудроны, их смеси с
дистиллятным сырьем без или после предварительного
облагораживания гидроочисткой, деасфальтизацией или
деметаллизацией.
Катализаторы крекинга
Включают следующие основные компоненты:
 матрица (носитель);
 активный компонент (цеолит);
 вспомогательные активные и неактивные
добавки.
Катализаторы крекинга для установок
периодического действия
Катализаторы крекинга
 Матрица выполняет функции носителя –
поверхности, на которой диспергируют
основной активный компонент – цеолит и
вспомогательные добавки, а также функцию
слабого кислотного катализатора первичного
крекирования (синтетический аморфный
алюмосиликат).
 Общая формула Na2O(Al2O3·xSiO2)
Алюмосиликат (внешний вид)
Катализаторы крекинга
 Активный компонент - цеолит – алюмосиликат
с трехмерной кристаллической структурой.
Цеолит типа ZSM
Цеолит (микрофотография)
Промышленные катализаторы
крекинга
Катализатор каталитического крекинга
шариковый Ц-600 (производитель Салаватский катализаторный завод)
Микросферический цеолитсодержащий катализатор крекинга
(для установок с псевдоожиженным слоем катализатора)
Технологическое оформление процесса
каталитического крекинга
Существуют технологии
каталитического крекинга:
 с неподвижным слоем таблетированного
катализатора и реакторами
периодического действия (устаревшая,
практически не используется);
 с плотным слоем циркулирующего
шарикового катализатора и реакторомрегенератором непрерывного действия;
 с псевдоожиженным слоем
циркулирующего микросферического
катализатора, реактором и
регенератором непрерывного действия
(лифт-реакторы) - современная
технология, широко используется.
Реакторный блок каталитического
крекинга по технологии ExxonMobil
Регенератор Реактор
Технологическое оформление процесса
каталитического крекинга
Идёт монтаж реактора каталитического
крекинга на установке по проекту компании
International Alliance Group
Эволюция процесса каталитического крекинга
Показатель
Неподвижный
слой
катализатора
Катализаторы
Движущийся
слой
катализатора
Псевдоожиженный
слой
катализатора
аморфные
Восходящий
поток
(лифт-реактор)
цеолитсодержащие
Время, мин
реакции
15-20
15-30
18
0,05
в регенераторе
40-80
80-90
60-70
30-40
50-100
250-400
1200
2500
20-25
30-37
40-53
55-65
Мощность установки,
тыс. т/год
Выход бензина, %
Актуальные задачи разработки
катализаторов для каталитического
крекинга
 Характерная черта процесса: гибкость
технологии
 Широкий ассортимент катализаторов
различного назначения.
 Основная задача: создание катализаторов,
обеспечивающих максимальный выход
компонентов автобензинов.
Преимущества российских катализаторов
 Инновационный проект «Разработка
нового поколения катализаторов для
производства моторных топлив», ИК СО
РАН, ИППУ СО РАН
Катализаторы крекинга «Люкс»
Катализаторы риформинга ПР-71,
ПР-81
 эксплуатируются на установках ТНК-ВР,
«Газпромнефть»
 не уступают западным аналогам, по ряду
параметров превосходят при преимущественно
меньшей стоимости
Промышленные российские
микросферические катализаторы крекинга
вакуумного газойля
Назначение – все типы установок с микросферическим катализатором для производства:
 высокооктанового компонента бензинов
 сырья для производства МТБЭ, алкилата и нефтехимии
Год освоения
2011
Показатели:
выход бензина, % мас.
55-56
исследовательское октановое число
92,5
выход олефинов С2-С4, % мас.
13,6
Объем производства бензинов, млн. т/год
Произведено катализатора, тонн
2,0
1700
Разработаны катализаторы:
 ЛЮКС-1 - для переработки гидроочищенного утяжеленного вакуумного газойля с концом
кипения до 580 °С с целью получения максимального выхода бензина с высоким
октановым числом
 ЛЮКС-2 – для переработки смесевого сырья, в том числе продуктов вторичного
происхождения с концом кипения до 600 °С, с целью получения максимального выхода
светлых нефтепродуктов
52
Информация ИППУ СО РАН
Катализаторы крекинга
 Дальнейший этап развития процесса
каталитического крекинга предусматривает
использование нефтяных остатков (мазутов) в
качестве сырья
 каталитические системы должны обладать
высокой металлостойкостью – параметр,
характеризующий степень накопления
катализатором металлов (Ni, V)
Катализаторы крекинга
 В настоящее время содержание металла в
работающем катализаторе достигает 1500 ppm.
 Подходы к нейтрализации
дезактивирующего действия Ni, V: связывание
этих металлов в слоистых структурах матрицы
катализатора.
Основные тенденции в развитии
процесса гидрокрекинга*
 Утяжеление сырья
 Увеличение выхода дизельного топлива
 Совмещение «дизельного» и «масляного»
гидрокрекинга
 Переход на движущийся и суспензионный катализатор
*Капустин
В.М., генеральный директор ОАО «ВНИПИнефть», зав. кафедрой технологии переработки нефти РГУ
нефти и газа им. И.М.Губкина, Заслуженный деятель науки РФ
55
Процессы гидрокрекинга вакуумного
газойля на территории РФ*
В трехфазном слое катализатора:
 «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» – АББ Луммус Глобал, год пуска 2004 г.
На неподвижном слое катализатора:
 ОАО «ТАНЕКО» (2014 г.)
 ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез» (2014 г.)
 «Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез» – UOP, год пуска 2005 г.
 Рязанская НПК – АББ Луммус Глобал, год пуска 2005 г.
 Реконструирована установка гидрокрекинга в «Уфанефтехим» (2004 г.)
*Капустин
В.М., генеральный директор ОАО «ВНИПИнефть», зав. кафедрой технологии переработки нефти РГУ
нефти и газа им. И.М.Губкина, Заслуженный деятель науки РФ
56
Дорожная карта «Использование
нанотехнологий в каталитических
процессах нефтепереработки»
Катализаторы для нефтепереработки —
наноструктурированные вещества, которые,
вступая в цикл промежуточных взаимодействий,
ускоряют протекание химических реакций
нефтепереработки, однако сами при этом не
расходуются.
ДК описывает структуру спроса на катализаторы для
нефтепереработки, динамику ключевых техникоэкономических характеристик основных типов
используемых установок (в зависимости от общей
схемы проведения каталитического процесса),
динамику ключевых характеристик основных типов
катализаторов, используемых в данных установках.
Дорожная карта «Использование
нанотехнологий в каталитических
процессах нефтепереработки»
Мировой рынок
катализаторов для
процессов
с наибольшими рыночными
перспективами
Российский рынок
катализаторов для процессов
с наибольшими рыночными
перспективами
Дорожная карта «Использование
нанотехнологий в каталитических
процессах нефтепереработки»
 Гидроочистка ДТ:




общая мощность установок будет возрастать;
рост мощностей будет происходить, в основном, за счет
распространения катализаторов «кобальт-молибден на
оксиде алюминия»;
к 2030 г. эксперты прогнозируют возможное введение в
эксплуатацию технологии окисления — принципиально
новой технологии производства катализаторов;
к 2030 г. ожидается появление новых типов носителей,
например, наноструктурированной двуокиси титана.
Дорожная карта «Использование
нанотехнологий в каталитических
процессах нефтепереработки»
 Каталитический крекинг:
общая мощность установок крекинга, по мнению
экспертов, будет возрастать;
 до 2030 г. ожидается вывод из эксплуатации установок с
шариковым катализатором;
 рост мощностей будет происходить, в основном, за счет
распространения микросферических алюмосиликатных
цеолитсодержащих катализаторов со средним
диаметром частиц от 10 до 150 мкм.
 Гидрокрекинг:
 в России этот процесс пока не получил широкого
распространения;
 к 2030 г. число установок, как ожидается, достигнет 7;
 цены катализаторов в период до 2030 г. не будут
существенно меняться.

Дорожная карта «Использование
нанотехнологий в каталитических
процессах нефтепереработки»
 Изомеризация легких бензиновых фракций:
в России к 2030 г. число установок изомеризации возрастет
вдвое и достигнет 30 шт.
 потребление катализаторов существенно возрастет — как в
натуральном, так и в стоимостном выражении;
 цены катализаторов, как ожидается, будут расти за счет роста
цен на благородные металлы.
 Каталитический риформинг:
 общая мощность установок заметно вырастет к 2030 г.;
 в ближайшем будущем должна произойти масштабная замена
действующих установок на более современные комплексы;
 увеличение мощностей будет в значительной степени связано
с ростом числа установок на оксидных катализаторах;
 цены катализаторов, как ожидается, увеличится за счет роста
цен на благородные металлы.

Цели российских производителей
катализаторов
Гидроочистка Каталитический
Каталитическ
Изомеризация
Гидрокрекинг
крекинг
ДТ
ий риформинг
2010 2015 2020
203
201 201 202
201
201
20
2010 2015 2020 2030г.
2030
2015 2020 2030
2015
2030
0
0
5
0
0
0
20
в области освоения рынка
80–100%
российского
рынка
60–80%
российского
рынка
40–60%
российского
рынка
20–40%
российского
рынка
до 20%
российского
рынка
65
80 80
40 50
65 80
60
30
50 50
65
50
50
30 40
20
20
– –
ВЫВОДЫ*
1. Необходимо повысить роль научных учреждений в создании
катализаторов гидрокрекинга, глубокой гидроочистки дизельного
топлива, гидрирования вторичных дистиллятов
2. Создать структуру, курирующую производство российских
катализаторов нефтепереработки
3. Просить нефтяные компании России чаще использовать новые
российские катализаторы нефтепереработки
*Капустин
В.М., генеральный директор ОАО «ВНИПИнефть», зав. кафедрой технологии переработки нефти РГУ
нефти и газа им. И.М.Губкина, Заслуженный деятель науки РФ
63