Состояние и перспективы развития топливно-энергетического комплекса России

• 2-я реконструкция - введен внешний лифт-реактор.

Установка ГК-3

• По проекту имела соосный реактор и регенератор

• После реконструкции дооборудовали выносным лифт-реактором с объемным сепаратором и отпарной секцией

Зарубежные установки КК

Установка НОС (США) фирма Kellogg

• Сырье - мазут с содержанием металлов более 30мг/кг

• Состоит из блоков подготовки сырья АРТ, соосное расположение аппаратов, лифт-реактор наружного исполнения соединен с циклонами.

• В сырье предусмотрена подача водяного пара или легких углеводородных газов

• Сырье подается с помощью ультразвуковых форсунок

• Регенератор имеет встроенный и выносной холодильники, имеется КУ (котел-утилизатор)

• Температура процесса - 482 - 552оС Давление - 0,1-0,17 МПа Кратность циркуляции катализатора - 4-7 Температура при одноступенчатой регенерации с полным выжигом СО - 677 - 718оС Выход кокса - 7,4% Расход катализатора - 1,03 кг/м3 сырья

• Сочетание лифт- реактора с циклонами позволяет предупредить перекрекирование сырья

Установка RCC (UOP, США)

• Сырье - мазут, смеси деметаллизированного и прямогонного мазута (60:40%) Подача сырья через ультразвуковые форсунки Время контакта - 1-2 сек. Температура - 500- 545?C Давление - 0,17-0,31 МПа Температура в регенераторе - 720-760оС

• Kатализатор - высококремнеземистый цеолит без редкоземельных элементов Lа-210, имеет крупные поры, низкая скорость Н-переноса, высокая селективность

• Низкий выход кокса. Бензин с большим содержанием непредельных, ОЧМ=93

• Двухстадийная регенерация. Увеличивается выжиг кокса, остаточное содержание кокса уменьшается с 0,2% до 0,05%

• В регенераторе предусмотрен выносной холодильник

Установка R-2-R (Франция, FIP)

• Сырье - тяжелый вакуумный газойль в смеси с 30% мазута

• Имеет 2 регенератора (мокрый и сухой)

• Температура регенерации - 800?C

• Лифт-реактор заканчивается устройством для быстрого отделения паров от катализатора

• Ввод сырья с помощью сопла Лаваля или трубки Вентури

• Предусмотрена подача охлаждающего газойля в лифт-реактор для регулирования температуры

• Время контакта - 0,4-2сек.

• Температура - 500-510?C

• Давление - 0,15 МПа.

• Два регенератора с раздельной подачей воздуха и отводом дымовых газов

• В первом регенераторе - выжигается 50-80% кокса, температура - 680-700оС

• Во втором регенераторе - выжиг остального кокса, температура 800оС, небольшая подача водяного пара, для уменьшения термопародезактивации катализатора

• Высота (общая) - 50 м

• Диаметр - 5-10 м

• Скорость циркуляции - 25 т/мин

Установка FLEXICOCING IIIR (фирма Kellogg)

Установки КК FCC (Фирма UOP)

УстановкаMSCC(UOP в сотрудничестве с BARCO) миллисекундный каталитический крекинг

10 Состояние и основные направления развития процесса каталитического риформинга

Основная цель

Увеличение октанового числа (ОЧ) бензинов и получение индивидуальных ароматических углеводородов, а также водородсожержащего газа (ВСГ).

Сырье каталитического риформинга КРб - на получение бензина КРа - на получение ароматических углеводородов

Для КРб - обычное сырье 85-180оС.

Легкая фракция н.к.-85оС не желательна, в ней мало углеводородов С6, увеличивает выход газов С1-С4

Тяжелая фракция выше 180оС дает большой выход кокса

Катализаторы каталитического риформинга

Риформинг протекает на активных центрах:

- металлические: платина, платина промотированная хлором (или фтором) и металлами, палладий, рений, ирридий -инициируют реакции дегидрирования, гидрирования, дегидроциклизации, изомеризации;

- кислотные: на хлорированном носителе, инициируют реакции изомеризации, олефинов, циклизации, гидрокрекинга по карбоний-ионному механизму.

Увеличение содержания хлора в катализаторе способствует росту активности как в реакциях риформинга, так и коксования.

Применяют катализаторы: моно-, би-, и поли- металлические катализаторы, промотированные Cl ( или F).

Для промышленных катализаторов требуется хорошая подготовка сырья, т.е.:

а) Содержание серы в сырье - не более 0,0001%;

б) Содержание влаги в цВСГ - не более 0,002 - 0,003%.

в) Пуск установки на свежем и регенерированном катализаторе требует использование чистого азота N2 (инертного газа).

г) Для восстановления катализатора предпочтительнее использовать электролитический Н2.

При хлорировании происходит замена ионов ОН- на ионы Cl-:

- увеличивается кислотность поверхности за счет смещения электронной плотности к более электроотрицательному иону.

В качестве носителя применяют ? - окись Al, прокаленную при 550оС.

Для промотирования используют:

Иридий, рений (инициируют реакции дегидро- и гидроионизацию, гидрогенолиз).

Германий, свинец, редкоземельные металлы (в данных реакциях - не активны, способствуют уменьшению закоксованности катализатора).

Регенерация катализатора

Выжиг кокса кислородсодержащим газом (0,5-2,0% кислорода) при 250-300оС с последующим поднятием температуры до 400оС

Прокалка инертным газом при 500оС

Восстановление водородом при 500оС с хлорированием

Основные реакционные аппараты адиабатические реакторы шахтного типа со стационарным слоем катализатора.

По организации технологического процесса модификации риформинга подразделяются на три основные группы.

К первой группе (наиболее многочисленной) относятся установки риформинга полурегенеративного типа со стационарным слоем катализатора.

Катализатор - монометаллический

Давление р = 2,5 - 3,5 МПа,

Циркуляция ВСГ = 1500 - 2000 м3/м3.

В последнее время большинство установок были переведены на полиметаллические катализаторы:

позволило понизить давление до 1,5 - 2,0 МПа;

уменьшило циркуляцию ВСГ до 1200 - 1500 м3/м3.

Ко второй группе относятся установки с циклической регенерацией катализатора, которые составляют менее четверти общей мощности риформинга США.

Например - ультраформинг, пауэрформинг, магноформинг.

Их использование позволило:

повысить выход и качество риформата;

снизить общее и парциальное давление водорода во всех реакторах;

работа 0,5 года (быстрое закоксовывание катализатора);

процесс ведут с резервным плавающим реактором.

Отличительная особенность технологии.

Процесс проводят в жестком режиме с короткими межрегенерационными циклами.

Получают катализаты с октановым числом по исследовательскому методу до 100-102 пунктов.

Число окислительных регенераций катализатора - от нескольких десятков до нескольких сотен.

Регенерацию проводят поочередно в каждом реакторе, без остановки процесса риформинга в целом.

Предусмотрен дополнительный «плавающий» реактор.

Работают на полиметаллических катализаторах.

Пониженное давление.

Стадии подготовки сырья, регенерации и реактивации катализатора.

Магнаформинг - особенность:

подача в 1-ый, 2-ой реактор 30% всего ВСГ, в 3-й 4-й реактор оставшиеся 70%;

неравномерное распределение катализатора в реакторах (1:1:2:7);

поддерживается относительно низкая температура в реакторах 3 и 4 ступени;

Р-1,Р-2 имеет Pt-Re катализатор;

Р-3,Р-4 - Pt-Ir катализатор.

Третья группа - процессы с движущимся слоем шарикового катализатора.

Дезактивированный катализатор для проведения регенерации выводится в отдельный аппарат - регенератор.

Процесс проводят в более жестком режиме с глубокой ароматизацией сырья при низком давлении (от 0,35 до 0,7 МПа).

Установка фирмы «UOP» CCR с непрерывной регенерацией катализатора.

Непрерывная регенерация катализатора позволяет

Сохранить равновесную активность катализатора при низком давлении

Повышается выход бензина на 3%

Октановое число - ОЧ - 100-103

Увеличивается выход водорода

Уменьшается выход сухих газов С1 - С2

Давление - 0,35 МПа

Катализатор: платино - оловянный. (Pt = 0,2%) (R-20, R-34).

Эксплуатируется - 173 установки

На стадии проектирования - 47 установок

В России приобретено - 4 установки

Температура

- в реакторе гидроочистки 340оС

- на выходе из печи: 500, 480, 520оС

Давление в реакторе 0,8 МПа

Соотношение загрузки катализатора 1:2:3,5:5

Скорость регенерации катализатора 1800 кг/ч

Продолжительность цикла циркуляции катализатора 3 суток

Установка каталитического риформинга FIР, AXENS

Реакторы расположены обычным образом, один возле другого, связаны между собой пневмотранспортными линиями

Давление - менее 0,35 МПа

Октановое число риформата - 102 пункта

Выход водорода - 3,8% (против 2,8%)

Катализаторы: CR401-бензиновый риформинг, AR501- риформинг на ароматику

Эксплуатируется - 110 установок, из них 60 установок с непрерывной регенерацией катализатора

Сравнение установок каталитического риформинга.

Со стационарным слоем катализатора:

более высокое давление;

более высокая кратность циркуляции;

после монтажа системы регенерации катализатора давление снижается.

С подвижным слоем катализатора;

увеличивается время работы установки в 3-4 раза;

увеличивается выход водорода в 1,5-2,5 раза;

низкий выход кокса;

увеличиваются капитальные затраты на 25%;

сложная эксплуатация и повышенный расход катализатораю

Совершенствование каталитического риформинга.

Технология НПО «Леннефтехим» предусматривает дооборудование существующих установок риформинга полурегенеративного типа дополнительным реактором с периодически движущемся слоем катализатора и отдельно расположенным регенератором с порционно периодической регенерацией (процесс квантоформинга)

Технология квантоформинга перемещение и регенерация катализатора периодическая полный цикл регенерации катализатора протекает в отдельном аппарате - регенераторе, по технологии, принятой на отечественных установках риформинга

В качестве пневмотранспорта катализатора используется водородсодержащий газ.

Интенсификация процесса за счет:

снижения давления в системе риформинга до 0,7 МПа;

повышения температуры на входе в дополнительный реактор до 540 оС;

увеличивается выработка целевых ароматических углеводородов в 1,5 раза;

Риформат с октановым числом 100 и более.

Основные направления развития отечественных установок КР.

Увеличение единичной мощности.

Оптимизация распределения катализатора в реакторах 1:2:6.

Переход на полиметаллические катализаторы.

Совершенствование стадий подготовки сырья, регенерации, окси-хлорирования, осернение катализатора.

Предпочтительнее установки непрерывного риформинга.

Использование низкого давления (0,2 - 0,3 МПа).

С целью уменьшения капитальные затрат - 1-ая и 2-ая ступень - со стационарном слоем катализатора (Pt-Re), 3 и 4-уя ступень с подвижном слоем катализатора (Pt-Ir).

Регенератор целесообразно располагать соосно с 3 и 4-м реактором.

11 Состояние и основные направления развития процесса гидрокрекинга и гидрообессеривания вакуумных газойлей и нефтяных остатков

Назначение процесса - углубление переработки нефти, удаление гетероатомных соединений, получение дополнительного количества дистиллятных фракций из тяжелого нефтяного сырья

Наиболее универсальный процесс, с помощью которого можно получить любые светлые нефтепродукты - от жирного газа до дизельного топлива и масел

• Современный процесс гидрокрекинга позволяет перерабатывать практически все нефтяные дистилляты - как прямогонные, так и вторичного происхождения.

Быстрое промышленное развитие процесса гидрокрекинга на зарубежных НПЗ объясняется следующими его преимуществами:

а) гибкость, т. е. возможностью получения из одного и того же сырья различных целевых продуктов, а также возможностью переработки самых разных видов сырья -- от тяжелых бензинов до нефтяных остатков;

б) большие выхода жидких продуктов, достигающим в нек случаях 120 % об.;

в) высокое качество получаемых продуктов

Гидрокрекинг вакуумного газойля

• Установки одноступенчатого гидрокрекинга

• может иметь один реактор, либо несколько (чаще всего два) с параллельным или последовательным расположением

Гидрокрекинг вакуумных дистиллятовпри р=15 МПа.

Назначение: получение арктических, зимних, летних топлив, реактивного топлива и сырья для масел.

В РФ установки одноступенчатые, до 5-и слоев различных катализаторов в реакторе

Сырье - вакуумные дистилляты или их смеси с тяжелыми дистиллятами

Давление - 15 МПа Температура - 410-420оС

В верхних зонах реактора катализатор гидрооблагораживания, в нижних зонах - гидрокрекинга.

Г.К. вакуумного газойля при р=5МПа. Одноступенчатый процесс с получением малосернистого летнего ДТ (?60%) и облагороженного вакуумного дистиллята (сырья КК). Для сырья 350-500оС используют каt АНМ циолитсодержащий, а для сырья 400-600оС каt 3-х типов: Т-13 - для гидродеметаллизации, ГО-116 - для гидрооблагораживания и ГК-35 - для Г.К. Данный процесс можно проводить в замен ГО в сочетании с установкой Г-43-107. Это мощность КК на 56%.

Гидрокрекинг вакуумного газойля фирмы Axens

Продукты: средние дистилляты, сырье ККФ, котельное топливо с низким содержанием серы

Характеристики процесса: Высокая устойчивость к азотсодержащим компонентам; Высокая селективность превращения сырья в средние дистилляты; Высокая активность цеолитного катализатора; Длительный цикл работы - 3-4 года

Варианты оформления процесса

- Одноступенчатый без рециркуляции

- Одноступенчатый с рециркуляцией тяжелой части продукта

- Двухступенчатый гидрокрекинг

Степень превращения сырья - 20-99% Содержание серы - менее 0,0001%

Цетановое число дизельного топлива - 62

Гидрокрекинг вакуумного газойля фирмы Shell Global Solutions

Сырье - тяжелый вакуумный газойль

Продукты: малосернистое дизельное и реактивное топливо, высокооктановый легкий бензин, сырье каталитического риформинга, каталитического крекинга

В реакторе между слоями катализатора размещены плоские смесительные устройства, диспергирующие тарелки

Холодные сепараторы работают в схеме водной промывки для выведения из продукта агрессивных солей и предотвращения коррозии оборудования

Работает более 20 новых установок, более 12 установок реконструированы для перевода на более тяжелое сырье

Двухступенчатый гидрокрекинг

Для сырья с температурой к.к. 580-600оС, с большим содержанием металлов, смол, асфальтенов

1-й реактор - предварительная гидродеметаллизация на катализаторе с большими диаметрами пор (содержание Мо до 3% - Т-13)

2-й реактор - с катализатором гидрокрекинга (ГО-116 и ГК-8)

Установка может быть с промежуточным фракционированием продуктов и без промежуточного фракционирования; Можно регулировать выход продуктов; Установка неприхотлива к качеству сырья

Гидрокрекинг вакуумного газойля Isocracking (фирма Chevron)

Продукты: сжиженный нефтяной газ, бензин, сырье каталитического риформинга, реактивное топливо, керосин, дизельное топливо

Катализатор - аморфно - цеолитный или цеолитный

Выход продуктов: Газ - 5%; Бензин - 14%; Керосин - 48-86%; Дизельное топливо - 50%.

Температура застывания керосина - минус 59оС; дизельного топлива - минус 23оС

Эксплуатируется более 50 установок

Гидрообессеривание ВГ и нефтяных остатков.

Гидрообессеривание газойлей - подготовка сырья для каталитического крекинга.

Повышается выход и качество жидких продуктов крекинга; значительно сокращается загрязнение атмосферы окислами серы; уменьшается расход катализатора; уменьшается содержания ванадия и никеля в сырье КК.

Не представляет особых трудностей

• Параметры:

- Давление - 4-5МПа - Температура - 360-400оС; Степень обессеривания - 90%.

Содержание азота снижается на 20-25%, металлов - на 80%, ароматики на 10%, коксуемость - на 70%.

При использовании катализатора Г-168ш - степень обессеривания 92%, катализаторов марок Б, В - 95-96%.

Гидроочистка тяжелых дистиллятов с кк-560оС и дистиллятов вторичных процессов обычно проводят в смеси с прямогонными дистиллятами в соотношении 1:3.

Гидроочистка вакуумного газойля T-Star (Axens)

Реакторорный блок : реактор со взвешенным катализатором (замена катализатора периодически без остановки процесса); реактор со стационарным слоем катализатора

• Глубина гидрообессеривания - 93-99%

• Температура - 400-435оС Давление - 4-10 МПа

• Степень превращения вакуумного газойля - 20-60%

• Можно эксплуатировать в режиме легкого или глубокого гидрокрекинга

Гидроочистка/мягкий гидрокрекинг вакуумного газойля Aroshift (Haldor Topsoe)

Сырье процесса - вакуумный газойль, газойль ККФ, коксования, висбрекинга, деасфальтизат

Продукты - малосернистый бензин, дизельное топливо, вакуумный газойль

Содержание серы в вакуумном газойле не требует гидроочистки бензина ККФ

Сочетание катализаторов гидроочистки и гидрокрекинга (аморфные и цеолитсодержащие)

Послойная загрузка реакторов катализатором

Давление - 5,5-11 МПа Температура - 340-410оС

• Эксплуатируется 4 установки

Направления совершенствования

- Замена старых реакторов (при давлении 3,5 МПа) на новые (при давлении 6-7 МПа)

- При очистки вакуумного газойля с температурой конца кипения 560оС - в схему включать форреактор (с дешевым или отработанным катализатором)

Совершенствование ГО и ГК. 1.подбор оптимального состава каt; 2.обессеривание вакуумных дистиллятов в режиме ЛГК. 3.Использование каt для деметаллизации. 4.Применение непрерывной регенерации кат деметаллизации.

12 Гидроочистка топливных фракций

Каталитическая гидроочистка - это эффективный и рентабельный процесс удаления из нефтяных фракций серы, азота и кислорода, содержащихся в виде соответствующих органических соединений для повышения чистоты и улучшения эксплуатационных характеристик топлив

• Моторные топлива (дизельное, реактивное)

• Подвергают гидроочистке с целью обессеривания и гидрирования непредельных углеводородов

• Уменьшается коррозионная агрессивность топлив

• Уменьшается склонность к образованию осадков

• Повышается теплота сгорания (например, гидрированием ароматических углеводородов в нафтеновые)

• Увеличивается цетановое число компонентов дизельного топлива.

1.ГО бензиновых фр. Цель - подготовка сырья для КР. Соверш-е уст.ГО бенз.фр. заключается в и цирк. ВСГ, P и t процесса, применение более эффективного каt и сроков их службы.Для вторичных Б(коксования,ТК,висбрекинга,пиролиза) разработаны процессы облагораж-я:

1. селективное низкоt-ое гидрирование;

2. ГО в смеси с прямогонными фр. в соотн-и 1:3 на спец.каt;

3. ГО в смеси с ДТ в соотн-и 1:3 (БашНИИНП);

4. ГО с добавлением ингибиторов полимеризации;

5. олигомеризационное облагораживание на каt полимеризации олефинов.

Селективная гидроочистка бензинов каталитического крекинга

• Позволяет уменьшить содержание серы от 0,2-0,4% до 0,07-0,1% без заметного снижения октанового числа

• Основные реакции:

- гидрогенолиз сернистых соединений

- гидрирование диеновых углеводородов

Давление - до 1,0 МПа Температура - 250-350оС

Промежуточная подача холодного ВСГ в зону реакции (в 2-3 точки)

За рубежом - процесс «Каталитическая дистилляция»

Гидрирование бензолсодержащих фракций бензинов

Содержание бензола уменьшается с 23,0% до 0,1%

Не приводит к снижению октанового числа (сырье - 77,0, катализат - 77,6)

Катализатор - платиновый Температура - 150-350оС Давление - 3 МПа

Гидрообессеривание бензина OCTGAIN (EXXON MOBIL)

Стадии:

- гидрообессеривание (1 катализаторный слой)

- гидрокрекинг и изомеризация (2 катализаторный слой) для восстановления октановых характеристик бензина

• Содержание серы - 0,0005% мас.

Гидрообессеривание бензина ККФ ISAL (UOP LLC)

Катализатор различный в несколько слоев

Сырье - бензин ККФ с содержанием серы - 0,04%, олефинов - 20%

Степень обессеривания - 93-98% Выход гидрогенизата - 99,5 - 97,2%

Содержание серы в гидрогенизате - 0,003 - 0,0%

Массовая доля олефинов - 3,0-1,0 %

2 ГО керосиновых фр. Цель- олучение высококач-х РТ и низким содержанием гетероатомных соединений. Используется процесс деароматизации. 2 ст:1-ГО; 2-гидрирование на спец.каt. Продукты - керосин, дизельное топливо с ультронизким содержанием серы, азота и малым содержанием ароматики, растворители

3 ГО дизельных фр. Основная задача - переход на производство экологически чистого дизельного топлива (ЭЧДТ).

• Использование новых катализаторов с более высокими гидрирующими и прочностными свойствами

• Комбинированная система осернения катализатора для полного превращения оксидов металлов в сульфиды и дисульфиды.

• Специальная методика загрузки катализатора с использованием форконтакта ФОР-1 в качестве защитного слоя

• Реконструкция установок Л-24-6 и Л-24-7 за счет оборудования крупногабаритными реакторами, дожимными компрессорами

• Создание новых перспективных одностадийных или двухстадийных процессов гидрирования при давлении 8-10 МПа на сероустойчивых катализаторах

Технология сверхглубокого обессеривания Akzo Nobel Catalysts

4 ГО вакуумных дистиллятов с кк-500 0С Цель - подготовка сырья для КК не представляет особых трубностей.

• Гидрообессеривание газойлей - подготовка сырья для каталитического крекинга

- повышается выход и качество жидких продуктов крекинга

- значительно сокращается загрязнение атмосферы окислами серы

- уменьшается расход катализатора

- уменьшается содержания ванадия и никеля в сырье КК

4-5МПа, 360-400 0С. Достигается 90% обессеривание, сод-е азота на 20-25%, Ме - на 80%, Ароматики - на 10%, коксуемость - на 70%. При использовании каt Г-168ш - степень обессеривания 92%, а марок Б, В - 95-96%. ГО тяжелых дистиллятов вторичных процессов обычно проводят в смеси с прямогонными дистиллятами 1:3.

Направления совершенствования установок гидроочистки

Реконструкции и модернизации:

- повышение производительности установки

- улучшение качества получаемых продуктов

Научные разработки можно подразделить на две группы:

- Разработка новых видов катализаторов с более высокой каталитической активностью, увеличенной механической прочностью, высоким сроком службы

- Технологические разработки, связанные с изменением технологической схемы (применяемая аппаратура, применение горячей сепарации, изменение схемы включения ректоров)

С целью понижения перепада давления: использование фильтрующих корзин, ловушки различных конструкций, инертный сферический материал (фарфоровые шары переменного диаметра), распределительные устройства

Данные приемы обеспечивают защиту основного слоя кат-ра, увел-ют межрегенерационный период, изменяют ввод газосырьевой смеси по радиальной схеме.

13. Основные тенденции в производстве автомобильных бензинов

Нормаль-80 - 26%

Регуляр-92 - 58,5%

Премиум-95 - 15,0%

Супер-98 - 0,51%

Данные 2007 года

Объем производства бензина

Объем выработки бензина к перерабатываемой нефти

- в России - 15,6%

- в сша - 41,95 %

Доля высокооктанового бензина в россии - 55% (2007 г.)

В существующей структуре нефтепереработки в россии

В товарные бензины вовлекаются

-26% прямогонных фракций,

-7% - бутанов и изоалкилатов,

-6% - рафинатов,

-0,5% - алкилата,

-0,2% - оксигенатов.

Доля компонентов каталитического риформинга - 50%

Каталитического крекинга - 10% .

В бензинах сша и западной европы преобладают:

-алкилат - 20%,

-изомеризат - 12%,

-оксигенаты - 11%,

-бензин каталитического крекинга - 30%.

Важным шагом в направлении повышения качества бензина

Разработка и внедрение нового стандарта гост р51105-97 (вошёл в действие в 1999 году).

Выпускаются 4 марки:

нормаль - 80

регуляр - 91

премиум - 95

супер - 98

Задачи для коренного улучшения качества автобензинов

1. Удаление серы из основной массы бензинов термических процессов (висбрекинга и коксования) и бензинов каталитического крекинга

2. Формирование углеводородного состава автобензинов (удаление из них ароматических углеводородов, бензола, олефиновых углеводородов без потери октанового числа), что одновременно требует вовлечения высокооктановых эфиров и спиртов

Мероприятия по улучшению качества бензинов

В россии в период до 2005 года ограничение содержания бензола в бензине решалось путём изъятия из риформата бензолсодержащих фракций.

Снижение содержания серы за счёт использования гидроочистки и за счёт уменьшения сырых фракций деструктивных процессов в товарном бензине.

Перспективным компонентом бензина может стать продукт димеризации олефинов в мягких условиях (40-50ос, р=0,2мпа).

Для уменьшения токсичности используется перспективная моющая присадка «афен».

Временно на 5-6 лет в российских бензинах допущено применение малотоксичных марганец и железосодержащих антидетонационных присадок (цтм, фк-4). Допущены к применению азотсодержащая присадка ада.

Основные требования к бензинам

1. Исключение использования этилированных бензинов за счет увеличения оч до 92-95

2. Снижение содержания серы с 0,05% до 0,001%

3. Ограничение содержания олефиновых углеводородов с 18% до 14% (увеличивают оч, но приводят к образованию смолистых отложений, нагарообразованию, испаряясь в атмосферу, ускоряют образование озона, при сгорании образуются токсичные диены)

4. Снижение содержания ароматических углеводородов с 42% до 35% (увеличивают оч, но усиливают нагарообразование, в продуктах сгорания содержится бензол и канцерогенные пца углеводороды)

5. Нормирование общего содержания бензола с 5% до 1%

6. Оптимизация испаряемости бензина для надежной работы системы зажигания (днп=60 кпа)

7. Введение в бензин кислородсодержащих компонентов с 0,2% до 2-2,7% (мтбэ, этанол, мтаэ, высшие спирты, дипэ - увеличивают оч, снижают содержание ароматики, уменьшают выход оксида углерода при сгорании, при увеличении содержания оксигенатов ухудшаются мощностные и экономические характеристики двигателя)

8. Обязательное использование моющих присадок

Использование моющих присадок позволяет

Уменьшить отложения в карбюраторе на 60%, на впускных клапанах - на 70%

Сократить расход топлива - на 3%

Снизить содержание в продуктах сгорания оксидов углерода и углеводородов на 50-60%, оксидов азота - на 20%

Повысить надежность работы топливной системы

Продлить срок службы двигателя

Снизить требования к оч

Приоритетные технологии

· Изомеризация бензиновых фракций

· Процесс алкилирования изобутана олефинами

· Каталитический крекинг с предварительной гидроочисткой первичного и вторичного сырья в комплексе с переработкой газов в компоненты бензина и получением мтбэ, третамилового эфира и диизопропилового эфира

· Гидрофайнинг и этерификация бензинов каталитического крекинга с предварительным разделением на фракции нк-100ос, 100ос-кк

· Каталитический риформинг с непрерывной регенерацией катализатора в блоке с изомеризацией бензина и алкилированием бензола

· Разработка и организация производства новых моющих и многофункциональных присадок

· Для снижения содержания бензола внедрение технологий гидрирования или алкилирования бензолсодержащих фракций

· Создание современных катализаторов риформинга, высокоэффективных реагентов, адсорбентов и абсорбентов, а также новых видов высокооктановых кислородосодержащих добавок к бензинам (в частности - этилового спирта) и технологий их производства

Процессы для улучшения экологических характеристик бензинов

Для увеличения выработки и повышения качества автомобильных бензинов предусматривается

Реконструкция и ввод в эксплуатацию установок каталитического риформинга мощностью 5,3 млн. Т/год (Волгоград, Омск, Пермь, Туапсе)

Строительство новых установок алкилирования мощностью 565 тыс.т/г (Рязань, Уфа).

Строительство новых установок изомеризации мощностью 2,2 млн. Т/г (Волгоград, Ухта, Ачинск, Ангарск, Хабаровск, Москва, Сызрань)

Строительство установок получения диизопропилового эфира (дипэ) мощностью 80 тыс.т/г (пермь)

Соблюдение норм по сере в сырье каталитического крекинга

Оптимальная схема производства бензинов.

14 Основные тенденции в производстве остаточных топлив и альтернативные виды моторных топлив

Остаточные топлива самые крупнотоннажные продукты отечественных НПЗ

• Подразделяются на 3 группы:

- для судовых двигателей (моторное, флотские мазуты, судовое вязкое);

- для стационарных энергетических установок (топочные мазуты: М-40, М-100);

- технологическое экспортное.

Влияние компонентного состава

• Флотский мазут Ф-5 - прямогонный компонент+22% керосино-газойлевой фракции крекинга - выдерживает срок хранения 5 лет

• Судовое вязкое - остатки и дистилляты процессов глубокой переработки + компоненты прямой перегонки - топливо нестабильно

• Опыт зарубежных фирм - остаток висбрекинга с оптимизацией условий процесса глубокого превращения гудрона - топливо стабильно

• 10% товарных остаточных топлив выпускают с 0,02-0,05% депрессорных присадок

- снижается температура застывания на 15-20оС,

- высвобождается из состава топлив 10-35% дизельных фракций

• Используют:

• Депрессорные присадки: Парадин-70, Сепафлюкс, Додифлоу (0,005-0,02%).

• Диспергирующие присадки: для повышения агрегативной устойчивости асфальтенов, снижают образование осадков в резервуарах, закоксовывание форсунок, улучшают процесс горения топлива: ВНИИ НП-100, ВНИИ НП-200

Требования к характеристикам топочного мазута

• Массовая доля серы, не более 3,5%

• Температура вспышки в открытом тигле, не ниже 90оС

Требования к характеристикам судового топлива

1. Массовая доля серы, не более

- 3,5 % (до 31 декабря 2010 г.)

- 2,0 % (до 31 декабря 2012 г.)

- 1,5% (с 1 января 2013 г.)

2.Температура вспышки в закрытом тигле, не ниже - 61 оС

Направления в производстве остаточных топлив

- разработка оперативного метода оптимизации компонентного состава на основе программного моделирования (За рубежом разработаны математические модели для 3х-компонентной смеси, в России - для 2х-компонентной)

- оптимизация схем смешения с автоматизацией управления процессов для получения остаточных топлив различных марок

- использование функциональных присадок

- улучшение экологических свойств (уменьшение содержания серы

- развитие процессов гидрообессеривания нефтяных остатков) перспективы производства и применения альтернативных моторных топлив

Классификация альтернативных топлив

• Нефтяные топлива с добавками ненефтяного происхождения (спирты, эфиры)

• Синтетические жидкие топлива (при переработке газообразного, твердого или жидкого топлива)

• Ненефтяное топливо (спирты, эфиры, природные и попутные газы, водород)

Газовое моторное топливо

Можно использовать:

- сжиженный природный газ (СПГ); - компримированный природный газ (КПГ);

- сжиженный нефтяной газ (СНГ).

Природный газ как моторное топливо

Преимущества использование природного газа

- Химическая инертность, высокое ОЧ (ОЧМ=100-105, ОЧИ=110-115).

- Самое низкое содержание углерода, в 1,2-1,3 раза меньше выход углекислого газа.

- В 1,5-2,0 раза меньше содержание токсичных газов, чем в бензиновом двигателе.

- Горение без образования нагара в двигателе.

- Ниже ударные нагрузки на детали цилиндровой группы, двигатель работает мягче и менее шумно.

- Нет смыва смазки с зеркала цилиндра, снижается загрязнение масла, увеличивается ресурс автомобиля в 1,4-2,0 раза, смена масла в 2,0-2,5 раза реже( по другим данным - ресурс работы двигателя увеличивается на 15%, срок службы моторных масел увеличивается на 15-20%).

- Сокращается расход бензина и ДТ на 5-10 тонн в год на 1 автомобиль.

- Стоимость СПГ и КПГ в 1.5-2 раза ниже стоимости жидких моторных топлив.

Недостатки

- Ниже объемная теплота сгорания.

- Уменьшение пробега на одной заправке, увеличивается число баллонов для газа, снижается грузоподъемность автомобиля на 9-14%.

- Снижается мощность двигателя на 18-20%.

- Уменьшается максимальная скорость на 5-6%.

- Увеличивается время разгона на 24-30%

- Сложная система подачи топлива.

- Затруднения при пуске двигателя при низких температурах (предусматривается подогреватели и работа по двухтопливному варианту)

Наиболее перспективными с технико-экономической точки зрения являются моторные топлива на основе СПГ и КПГ. СНГ - дефицитен и является ценным сырьем НХС.

Метанол, этанол и кислородсодержащие соединения

Для их производства используют: газ, уголь, возобновляемые источники.

В чистом виде применять спирты не желательно, но можно использовать компаундирование с бензином в количестве до 30% (бензино-спиртовая смесь).

За рубежом спирты применяются там, где велики их ресурсы (Бразилия газохол: 80%-бензин, 20%-этанол).

В России разрешено производство и применение автобензинов с содержанием МТБЭ до 11 % мас.

Установки по производству МТБЭ построены на ряде НПЗ в составе комбинированных установок Г-43-107 на базе газов каталитического крекинга.

При добавлении МТБЭ в бензины снижается содержание оксида углерода, углеводородов и полициклических ароматических соединений в выхлопных газах автомобилей.

Недостатком МТБЭ является повышенное давление насыщенных паров, что препятствует его применению в летний период в связи с требованиями по испаряемости.

• Метанол, этанол и кислородсодержащие соединения

• МТБЭ по антидетонационным свойствам уступает этил-трет-бутиловому эфиру (ЭТБЭ), а по экологическому воздействию -- ЭТБЭ и трет-амилметиловому эфиру (ТАМЭ).

• Этил-трет-бутиловой эфир (ЭТБЭ). Проблема производства ЭТБЭ связана с ресурсами этанола, который дороже метанола.

• Трет-амилметиловой эфир (ТАМЭ) можно получать на базе продуктов каталитического крекинга по технологии синтеза МТБЭ. Введение ТАМЭ в бензин способствует выполнению требований по испаряемости товарных автобензинов.

• Диметиловый эфир (ДМЭ) рассматривается в последние годы как экологически чистое, перспективное газобаллонное дизельное топливо.

Главные достоинства ДМЭ - высокое цетановое число, топливная экономичность, низкая температура кипения, обеспечивающие чистый выхлоп, легкий «холодный» запуск и длительный межремонтный пробег дизеля.

Промышленное производство ДМЭ основано на осуществлении каталитической реакции дегидратации метанола, получаемого из синтез-газа (СО + СО2 + Н2) -- продуктов парокислородной газификации природного газа, твердых топлив или тяжелых нефтяных остатков.

Недостатками топливно-спиртовых смесей является их гигроскопичность и склонность к расслоению при попадании небольшого количества воды.

Для повышения физической стабильности используют стабилизирующие добавки: алифатические спирты, неионогенные ПАВ.

В настоящее время использование спиртов будет организовано более перспективно использовать их в качестве сырья для получения оксигенатов: МТБЭ, ЭТБЭ.

Искусственное жидкое топливо (ИЖТ)

Получают из угля и сланцев.

Исследования в этом направлении проводит США, Великобритания и др. страны, однако ИЖТ в экологическом отношении значительно уступает нефтяным фракциям.

Водородное топливо, электромобили, солнечная энергия

Представляют достаточно далекую перспективу. В ближайшее 10-летие не составит конкуренции жидким топливам.

Однако их применение целесообразно в районах с жесткими экологическими требованиями, крупных городах, курортных зонах.

Жидкий водород - перспективный универсальный энергоноситель, способный в будущем заменить ископаемое горючее.

Его минусы

- в природе нет свободного водорода в промышленных объемах

- для его получения требуется использовать больше энергии, чем он отдает при сгорании.

Плюсы

Запасы сырья для получения водорода практически неисчерпаемы (так как он может быть получен за счет электролиза воды, а продуктом сжигания водорода является вода, которая возвращается в природный круговорот); в сжиженном состоянии его можно использовать в качестве топлива на транспорте, в том числе в авиации; имеет самую высокую (из известного топлива) теплоту сгорания

15 Основные тенденции в производстве дизельных топлив

В настоящее время в России выпускается дизельного топлива: летнего сорта - 85 %; зимнего сорта - 14 %; арктическое - 1 %. (Не удовлетворяет потребностей РФ). Удельный расход ДТ в 2 раза больше чем в США, и в 3 раза больше чем во Франции.

В соответствии с европейскими стандартами EN 590 с 2000 г. установлены нормы: содержание серы до 0,035% (2005г. - 0,005%, 2008г. - 0,001%); цетановое число не менее 51; содержание ПЦА не более 11%.

В России старый ГОСТ 305 на ДТ: сера до 0,2%; цетановое число не менее 45; вязкость при 20?C 3-6 сСт; ароматика и ПЦА не нормируется

Перспективы производства ДТ:

В настоящее время установлено, что действующие установки ГО на новых катализаторах могут выпускать ДТ по EN 590 - 99.

Разработан новый стандарт и предусмотрен выпуск ДТ без присадок и с присадками.

По содержанию серы ДТ подразделяются на три вида: 0,05%; 0,1%; 0,2%

Регламентируется цетановое число не менее 49.

Введена норма на температуру помутнения для арктических топлив: ДА не выше -45?C.

Введен показатель цвета - не более 2х единиц.

Стандарт дает возможность получения ДТ как из нефти, так и из газовых конденсатов. Вязкость при 20?C нормируется 2-6 сСт.

Приоритетные технологии: 1. Совмещенные процессы гидрооблагораживания и гидроизомеризации. 2. Гидродеароматизация, обессеривание и деазотирование вторично сырья (газойлей коксования, КК, висбрекинга). 3. Гидрокрекинг вакуумных газойлей и вторичного сырья с дооборудованием блока по удалению твердых ПЦА. 4. Гидроочистка прямогонных дистиллятов по 2-х ступенчатой схеме гидрообессеривания. 5. Гидродепарафинизация топлив. 6. Разработка и производство эффективных депрессорных и антидымных присадок. 7. Увеличение доли выпуска зимних и арктических ДТ до 30 - 35%.

Для улучшения низкотемпературных свойств ДТ применяют:

- облегчение фракционного состава;

- карбамидная депарафинизация;

- цеолитная или карбамидная депарафинизация;

- применение депрессорных присадок.

Использование депрессорных присадок:

Наиболее рационально и перспективно. Однако депрессорные присадки значительно снижают температуру застывания и предельную температуру фильтруемости, но слабо влияют на температуру помутнения.

Депрессорные присадки - сополимеры (этилен + винилацетат) в основном зарубежного производства. Отечественные: ПДП, Сандал.

Размещено на Allbest.ur

...