Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка катализатора и энергоэффективного процесса гидрокрекинга тяжелого нефтяного сырья с повышенным выходом малосернистых средних дистиллятов

Докладчик: Носков Александр Степанович

Должность: Заместитель директора, зам. директора, зав. лабораторией, д.т.н., проф.

Цель проекта:
1.1. Создание научно-технического задела для разработки новой промышленной энергоэффективной технологии гидрокрекинга вакуумного газойля с максимальным выходом малосернистых среднедистиллятных фракций. 1.2. Получение значимых научных результатов, направленных на создание в будущем технологии производства новых катализаторов гидрокрекинга вакуумного газойля, обеспечивающих при пониженных температурах процесса увеличение выхода целевых керосиновых и дизельных фракций с пониженным содержанием серы.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Планируемые результаты:
Основным результатом настоящих ПНИЭР будет создание научных основ для последующей разработки энергоэффективного промышленного процесса гидрокрекинга тяжелых нефтяных фракций, в частности, вакуумного газойля, для производства высококачественных среднедистиллятных моторных топлив и катализаторов для этих процессов.

2. Характеристики планируемых результатов:
Общий результат представляет собой процесс гидрокрекинга ВГО, обеспечивающий при однопроходном режиме конверсию ВГО не менее 80% с получением среднедистиллятных фракций 140-360оС с выходом не менее 65% при температуре не выше 410оС и катализатор (пакет катализаторов) для этого процесса.

3. Оценка элементов новизны
Направления работ, запланированных авторским коллективом в рамках настоящего проекта, в целом соответствуют современным мировым тенденциям, однако при этом содержат принципиальные отличия от работ других исследователей и характеризуются научной новизной, признаками которой являются:
целенаправленный синтез в растворе и на поверхности носителя оптимальных би- и триметаллических предшественников активного компонента и селективный перевод их в сульфидную форму;
разработка методов приготовления исходных материалов для приготовления носителей – аморфных алюмосиликатов и моногидроксида алюминия – фазовый состав и морфология частиц которых обеспечивают дальнейшее получение носителей и катализаторов, сочетающих заданные текстурные, кислотные, прочностные и гранулометрические характеристики;
регулирование кислотности катализаторов посредством селективного воздействия на кислотные центры носителя наносимыми соединениями.
Выполнение запланированных работ позволит получить результаты, способные к правовой охране, в частности планируется оформление пакета патентов на катализаторы, способы их приготовления и способы гидрокрекинга тяжёлого нефтяного сырья.

4. Сопоставление с результатами, определяющими мировой уровень:
На импортных катализаторах гидрокрекинга ВГО, предназначенных для достижения максимальных выходов средних дистиллятов, при температуре процесса 410оС конверсия ВГО не превышает 75% при выходе среднедистиллятной фракции не более 60%. В случае гидрокрекинга на импортных многослойных пакетах, содержащих цеолитные катализаторы, температура процесса, при которой достигается 80%-ная конверсия ВГО несколько ниже 410оС, однако выход среднедистиллятных фракций при этом не превышает 55%.
По сравнению с известными промышленными мировыми аналогами, разрабатываемые катализатор и процесс гидрокрекинга ВГО обеспечат снижение температуры процесса гидрокрекинга на 5-10оС при увеличении выхода целевой среднедистиллятной фракции на 5-10%.

5. Пути и способы достижения результатов, ограничения и риски:
Разработка энергоэффективного процесса гидрокрекинга ВГО базируется на использовании нового катализатора, условий его активации и вывода на режим, в сочетании с оптимизацией параметров процесса гидрокрекинга (температура, давление, расход сырья и водородсодержащего газа).
Для создания катализатора гидрокрекинга ВГО будут использована следующая совокупность подходов:
- разработка методов синтеза аморфного алюмосиликата, состав и морфология частиц которого обеспечивает дальнейшее получение носителя с заданным сочетанием кислотных и текстурных характеристик;
- разработка методов получения гранулированного носителя на основе алюмосиликата и связующего AlOOH, сочетающего заданную концентрацию и силу поверхностных кислотных центров с оптимальными для гидрокрекинга ВГО текстурными характеристиками и высокой механической прочностью;
- разработка методов целенаправленного селективного синтеза в водном растворе Ni-Mo(W) предшественников активного компонента;
- разработка методов приготовления нанесённых катализаторов, сочетающих дальнейшее селективное получение биметаллического сульфидного активного компонента с минимизацией блокировки кислотных центров носителя нанесёнными металлами.
Имеющийся научно-технический и методический заделы, опыт работы у коллектива исполнителей НИР в областях гидрогенизационных процессов нефтепереработки, кислотно-основного катализа, координационной химии, синтеза алюмосиликатов и мезопористых материалов, синтеза композитных алюмооксидных носителей, приготовления и физико-химических исследований нанесённых катализаторов, тестирования катализаторов в условиях, идентичным промышленным, будет в значительной степени способствовать быстрому и успешному выполнению поставленных задач и обеспечит минимизацию рисков.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Область применения планируемых результатов:
Результаты работы будут использованы для обеспечения российских нефтеперерабатывающих заводов катализаторами, предназначенными для энергоэффективного процесса гидрокрекинга вакуумного газойля.

2. Описание практического внедрения планируемых результатов и перспектив их использования:
Как правило, основной экономический эффект от новых катализаторов обеспечивается их применением в конкретных каталитических процессах. К 2020 году надёжно прогнозируется прирост мощностей российских установок гидрокрекинга на 30 млн.т./год, что приведёт к увеличению потребностей в катализаторах гидрокрекинга не менее чем на 2000 т/год.
Использование разрабатываемых катализаторов и процессов только для покрытия этого прироста, по сравнению с известными технологиями, основанными на использовании импортных катализаторов, позволит дополнительно произвести не менее 1,5 млн. т./год высококачественных малосернистых авиакеросинов и дизельных топлив, соответствующих современным экологическим стандартам.
При существующих оптовых ценах на моторные топлива, данный прирост производительности эквивалентен выпуску дополнительного количества авиакеросинов и дизельных топлив на сумму 48 млрд.руб./год.
Снижение стартовой температуры процессов гидрокрекинга на 10оС за счёт использования новых катализаторов по сравнению с существующим уровнем обеспечит в масштабах страны экономию энергоресурсов, эквивалентную не менее чем 100 млн.м3/год природного газа.
3. Прогноз влияния планируемых результатов на развитие научно-технических и технологических направлений:

Результаты, полученные при выполнении настоящего проекта окажут существенное влияние на развитие научно-технических и технологических направлений в области катализа гидрогенизационных процессов нефтепереработки. В частности, будут созданы научные основы для технологии производства новых катализаторов гидрокрекинга вакуумного газойля, обеспечивающих уменьшение энергоёмкости процесса посредством снижения температуры процесса, а также увеличение выхода целевых фракций с пониженным содержанием серы.
Будет решена проблема замещения импорта, в настоящее время полностью покрывающего потребности российской нефтепереработки в катализаторах гидрокрекинга тяжёлых нефтяных фракций, за счёт создания отечественных катализаторов, превосходящих по своим эксплуатационным характеристикам лучшие современные мировые образцы.
Будут созданы новые рабочие места посредством организации нового современного катализаторного производства.

Основные научные результаты, полученные в ходе выполнения ПНИЭР будут опубликованы в виде цикла статей в научных журналах, индексируемых в базах данных Scopus и «Сеть науки» WEB of Science, а также представлены в форме докладов на представительных российских и международных симпозиумах, к которым относятся 16 Всемирный конгресс по катализу, XXIII International Conference on Chemical Reactors "CHEMREACTOR-22", International Symposium on Advances in Hydroprocessing of Oil Fractions (ISAHOF 2015), 9 International Symposium “Surface heterogeneity effects in adsorption and catalysis on solids”, VII международный симпозиум «Молекулярные аспекты катализа сульфидами», 2 научно-технический симпозиум «Нефтепереработка, катализаторы, гидропроцессы», что будет способствовать развитию и популяризации научных исследований в области гидрогенизационных процессов нефтепереработки, кислотно-основного катализа, координационной химии, синтеза алюмосиликатов и мезопористых материалов, синтеза композитных алюмооксидных носителей.


Текущие результаты проекта:
В настоящее время госконтракт находится на стадии подписания, соответственно, первые результаты будут получены и представлены для обсуждения в соответствии с календарным планом, в декабре 2014 года.