Организация технологической модернизации производства элементарной серы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Организация технологической модернизации производства элементарной серы

Насыбуллин И.И.

В статье проведен обзор отечественных катализаторов для процесса Клауса, приведена программа модернизации по замене катализатора.

Ключевые слова: производство элементарной серы, катализатор, сера, импортозамещение, программа.

Organization of technological modernization of the production of elemental sulfur

Nasybullin I.I.

The article provides an overview of domestic catalysts for the Claus process, and provides a modernization program for replacing the catalyst.

Keywords: production of elemental sulfur, catalyst, sulfur, import substitution, program.

В связи с введенными в 2022 г. санкциями российские нефтеперерабатывающие компании испытывают высокую потребность в отечественных технологиях, катализаторах и оборудовании. По экспертным оценкам, в 2021 г. около 50% российского автомобильного бензина производилось с использованием иностранных катализаторов. Поставки этих катализаторов из-за рубежа сегодня невозможны ввиду запрета на поставку оборудования, технологий и услуг из недружественных России стран. На отечественном рынке до 2022 года была широко представлена продукция зарубежных компаний: Axens, BASF, Albemarle, Grace, CriterionCatalysts, HaldorTopsoe. Зависимость российской нефтепереработки от импорта хоть и снижалась, но по отдельным позициям могла достигать 100%. Это дает основания рассмотреть роль катализаторов в нефтепереработке и действия в этой области отечественных компаний.

Катализаторы - это одна из наиболее важных "болевых точек" нефтепереработки. Они занимают относительно небольшой объем на фоне производимой нефтехимической продукции, но без них невозможно обеспечить выпуск необходимого топлива - остановятся автомобили, не поедут автобусы, не полетят самолеты и т.д. Более 80% нефти перерабатывается с использованием каталитических процессов, таких как каталитический крекинг, гидрокрекинг, гидроочистка, каталитический риформинг и т. д.Спрос на катализаторы растет по мере развития нефтеперерабатывающих производств. Так, в нашей стране в 2011 году потребление катализаторов на НПЗ составляло 7,2 тыс. т, в 2018-м - порядка 17-18 тыс. т, а в 2022-м - около 20 тыс. т. По существующим прогнозам, которые учитывают планы дальнейшей модернизации российских НПЗ, к 2030 году этот показатель должен увеличиться примерно на 50%.

Катализаторный рынок в целом довольно масштабен, но отрасль остается по многим направлениям импортозависимой. Более того, малые предприятия не могут выделить финансирование для модернизации или проведения научных разработок, чтобы впоследствии конкурировать с ведущими западными производителями.

Промышленное освоение новых высокоэффективных отечественных катализаторов нацелено на повышение глубины переработки углеводородного сырья, снижение импортозависимости.

Переход на отечественный катализатор решает следующие задачи:

1. Снижение финансовых затраты, связанных с покупкой и доставкой катализатора из Европы связанные с политикой: ужесточение правил на ввоз грузов из-за рубежа и санкций против РФ;

2. Высокое качество и максимальный выход целевого продукта.

3. Оптимизация логистической системы направлена на улучшение эффективности работы цепи поставок и снижение издержек.

Проблема импортозамещения катализаторов характерна и для производства элементарной серы в процессе Клауса. Для ее решения был проведен обзор отечественных катализаторов.

Очистка промышленных газов от сероводорода на НПЗ и ГПЗ, образовавшегося в результате процессов гидроочистки и гидрокрекинга различных углеводородных фракций, обычно осуществляется по методу Клауса. Данный метод позволяет перерабатывать значительные объемы сероводородсодержащих газов с получением элементарной серы, которая является товарным продуктом и может транспортироваться к месту потребления.

Процесс Клауса протекает в две стадии:

1 стадия (термическая) 2H2S + 3 O2 = 2SO2 + 2 H2O

2 стадия (каталитическая) 2H2S + SO2 = 3S + 2 H2O

С помощью технологии сероочистки на основе процесса Клауса можно обеспечить степень очистки хвостовых газов производств до 96%.

Одно из предприятий в РФ располагает собственной научно-производственной и инжиниринговой базой и входит в число ведущих российских разработчиков, производителей и поставщиков технологий, продуктов (катализаторов, носителей и адсорбентов) и услуг для процессов нефтехимии, нефтепереработки, промышленной экологии и сероочистки.

В его составе пять производственных площадок полного цикла производства по стране

На одной из площадок производится все типы катализаторов для процесса Клауса - титанооксидный, алюмооксидный, защитные и опорные слои.

Для модернизации производства элементарной серы предлагается катализатор АОК- 7О-59, являющийся аналогом ранее использующегося катализатора AXENSCR-3S (Франция),

Катализатор АОК-70-59 производят на одной из промышленных площадок по собственным технологиям.

Катализатор АОК-70-59 обеспечивает высокую активность в основной реакции Клауса и по своим эксплуатационным свойствам не уступает импортным аналогам.

В таблице 1 приведены физико-химические свойства предлагаемого к поставке катализатора АОК-7О-59.

Таблица 1 -- Физико-химические характеристики катализатора АОК-70-59.

Предлагаемый катализатор АОК-70-59 позволяет обеспечить непрерывный пробег установки в течение 5 лет при эксплуатации катализатора в технологическом режиме.

Получаемая на установке производства серы продукция - сера газовая гранулированная по ТУ 2112-096-31323949-2003.

Характеристики готовой продукции приведены в таблице 2.

элементарная сера катализатор

Таблица 2 -- Характеристики серы газовой гранулированной

В патенте [6] предложен катализатор процесса Клауса. Изобретение относится к технологии получения катализаторов, в частности каталитических композиций процесса Клауса, и может найти применение в процессах очистки серосодержащих газов на предприятиях газовой, нефтяной, химической промышленности и металлургии. Поставленная задача решается с помощью способа получения алюмооксидного катализатора для процесса Клауса, включающего гидратацию фракции порошкообразного гидроксида алюминия, полученного путем быстрой частичной дегидратации гидраргиллита с последующим одновременным микроизмельчением до размера частиц со средним диаметром частиц: 5-15 мкм, 10-25 мкм, 25-45 мкм или 40-55 мкм и механохимической активацией, с получением влажной массы (ВМ); получением полупродукта А после сушки влажных масс (ВМ) при температурах 80-145°С; получением полупродукт Б после термообработки влажных масс (ВМ) при температурах 220-390°С; и для получения катализатора используют композицию, состоящую из смеси влажной массы (ВМ) с порошками гидроксида алюминия (полупродукт А) и/или оксида алюминия (полупродукт Б), где соотношение между полупродуктами (А):(Б):(ВМ) составляет (10-50):(1-100):(10-100) весовых частей, композицию пластифицируют, формуют, сушат и прокаливают при температуре 450-580°С. Техническим результатом является разработка пакета сферических алюмооксидных катализаторов для процесса Клауса, в том числе: катализатора для основного процесса Клауса, катализатора опорного слоя, катализатора для процесса ниже точки росы серы с оптимизированной пористой структурой, высокой активностью и повышенной устойчивостью к дезактивации за счет сульфатации и отложениям углеводородов, способа их получения и применения.

В патенте [7] предложен катализатор для процесса Клауса. Изобретение относится к области окисления серосодержащих соединений, в частности сероводорода. Изобретение касается катализатора для окисления сероводорода кислородом при температурах 220-320°С и использования его в неподвижном слое для газов различного происхождения. Катализатор может включать один или несколько слоев, отличающиеся по химическому составу и/или геометрии зерна катализатора. Областью применения катализатора могут быть отходящие газы процесса Клауса, кислые газы, низкосернистые природные и попутные нефтяные газы, выбросы химических производств, биогазы.

Преимущество этого катализатора, в том что, производится с улучшенным составом, обуславливаемым максимальной активностью и с высокой механической прочностью.

Комплекс организационных мероприятий по замене действующего катализатора на новый будет включать:

1. Составление поэтапной программы технологической замены катализатора;

2. Разработка логистической схемы поставки нового катализатора (разработка дорожной карты поставок);

3. Составление временного графика работ.

4. Анализ кадровых ресурсов предприятия. Составление штатного расписания бригады по замене катализатора.

5. Проведение экономического анализа.

Список литературы

1. Лапидус А.Л., Голубева И.А. Газовая сера в России: проблемы и перспективы // Газохимия № 3-4 (19-20), 2011. С. 61-73.

2. Голубева И.А., Газовая сера: ресурсы, производство, мировой рынок серы, проблемы и пути развития: Учебное пособие. - М.: Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина, 2015.-244 с

3. Катализаторы импортонезависимости [Электронный ресурс]

https://itek.ru/analytics/katalizatory-importonezavisimosti/

4. Установка производства серы - процесс Клауса [Электронный ресурс] pronpz.ru https://pronpz.ru/ustanovki/sulphur-recovery-unit.html

5. Каталитические технологии Комплексный инжиниринг [Электронный ресурс] https://www.katcom.ru/

6. Патент 2711605 Российской Федерации, МПК B01J 21/04

Способ получения алюмооксидных катализаторов процесса Клауса и применение их на установках получения серы Автор(ы):Сакаева Наиля Самильевна (RU), Балина Снежана Валерьевна (RU), Ястребова Галина Михайловна (RU Патентообладатель(и): Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" (RU); Заявка: 2019121068, 03.07.2019; Опубликовано: 17.01.2020 Бюл. № 2

7. Патент 26766555. Российская Федерация, МПК B01J 27/18. Катализатор для селективного окисления сероводорода и способ его применения: Автор(ы): Сакаева Наиля Самильевна (RU), Чистяченко Юлия Сергеевна (RU), Балина Снежана Валерьевна (RU), Федотов Кирилл Юрьевич (RU), Афиногенов Евгений Анатольевич (RU). Патентообладатель(и): Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" (RU); Заявка №2021114563, 21.05.202; Датарегистрации: 15.03.2022; Опубликовано: 15.03.2022 Бюл. № 8

Размещено на Allbest.ru