Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка энергоэффективной технологии селективной гидроочистки бензинов каталитического крекинга с сохранением октанового числа

Номер контракта: 14.577.21.0152

Руководитель: Пимерзин Андрей Алексеевич

Должность: Заведующий кафедрой химической технологии переработки нефти и газа

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
бензин каталитического крекинга, октановое число, селективная гидроочистка, ультранизкое содержание серы, катализатор, технология, энергоэффективность

Цель проекта:
1. Проект направлен на разработку технологических решений комплексной переработки бензинов каталитического крекинга при производстве бензинов современных спецификаций. 2. Цели выполнения ПНИЭР: 2.1 Разработка технологических решений комплексной переработки бензинов каталитического крекинга с помощью процесса селективной гидроочистки, обеспечивающего получение компонентов ультрачистых бензинов без потери октанового числа. 2.2 Разработка отечественных наноразмерных низкопроцентных полиметаллических катализаторов для процесса селективной гидроочистки бензинов каталитического крекинга. 2.3 Создание технологических решений для разработки опытно-промышленной установки селективной гидроочистки бензинов каталитического крекинга с сохранением октанового числа.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Основные планируемые результаты проекта:
1.1 Исходные данные для разработки процесса селективной гидроочистки бензинов каталитического крекинга;
1.2 Состав и технология синтеза катализатора селективной гидроочистки бензинов каталитического крекинга;
1.3 Описание взаимосвязи каталитических свойств (активности и селективности) с физико-химическими характеристиками катализаторов;
1.4 Технические требования для базового проектирования установки селективной гидроочистки бензина каталитического крекинга;
1.5 Рекомендации по поддержанию и улучшению стабильности работы катализатора селективной гидроочистки бензинов каталитического крекинга;
1.6 Результаты определения отходов производства и мероприятий по их утилизации;
1.7 Принципиальная технологическая схема процесса селективной гидроочистки бензина каталитического крекинга и спецификация оборудования.
1.8 Методика регенерации катализатора селективной гидроочистки бензина каталитического крекинга.

2. Основные характеристики планируемых результатов:
2.1 Разрабатываемые триметаллические катализаторы должны иметь следующие характеристики:
- суммарное содержание металлов не более 12 мас. %,
- индекс прочности не менее 2 кг/мм2,
- удельную поверхность не менее 50 м2/г
- средний диаметр пор не менее 50 Å.
- форма гранул в виде трилистников с диаметром описанной окружности 1.3 мм, длиной 3 – 5 мм.
- обеспечить снижение содержания серы до уровня не более 25 ppm, при сохранении значения октанового числа.
- функционировать при следующих параметрах: обеспечиваемая температура проведения процесса – от 200 до 350 °С и рабочее давление процесса – от 1 до 3 МПа.
2.2 Разрабатываемые катализаторы и процесс селективной гидроочистки бензинов каталитического крекинга должны обеспечивать глубину удаления серосодержащих соединений не менее 70 %, при глубине гидрирования олефинов не более 10 %.
2.3 Смесевой бензин, содержащий не менее 30 % мас. гидроочищенного бензина каталитического крекинга, полученного по разработанной технологии селективной гидроочистки, должен отвечать современным стандартам качества и удовлетворять следующим требованиям:
- октановое число по исследовательскому методу, не менее 95.0 п.,
- плотность при 15 0С, в пределах 720-775,
- содержание серы, не более 10 ppm,
- устойчивость к окислению, мин, не менее 360,
- объемная доля олефиновых углеводородов, %, не более 18,
- объемная доля ароматических углеводородов, %, не более 35.0,
- объемная доля бензола, %, не более 1.0.
2.4 Методика предварительного гидрирования диенов бензина каталитического крекинга должна обеспечить превращение диенов не менее, чем на 80 %.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Конечными продуктами, создаваемыми в результате выполнения проекта, являются:
- наноразмерный низкопроцентный триметаллический катализатор селективной гидроочистки бензинов каталитического крекинга;
- энергоэффективная технология селективной гидроочистки бензинов каталитического крекинга с сохранением октанового числа.
В результате выполнения проекта будут созданы конкурентоспособные отечественные катализатор и технология, обеспечивающие производство компонента товарного бензина современных спецификаций, что позволит снизить зависимость отечественного рынка катализаторов от импортных поставщиков.
2. Впервые синтезированы и исследованы:
- наноразмерные катализаторы различного состава с использованием мезопористых носителей и гетерополисоединений – молекулярных предшественников активного компонента,
- низкопроцентные катализаторы с оптимальным составом и содержанием активного компонента и модификаторов.
Установлены новые закономерности о взаимосвязи каталитических свойств катализаторов с их физико-химическими характеристиками.
3. Разрабатываемый катализатор обладает более высоким селективным фактором, по сравнению с ранее опубликованными аналогами. Научно-технический уровень получаемых результатов соответствует лучшим мировым аналогам в области сульфидного катализа и гидрокаталитических процессов нефтепереработки. Такой результат достигается за счет использованию триметаллической каталитической системы с оптимальной морфологией наноразмерных кристаллитов активной фазы и свойствами носителя.
4. Достижение заявленных результатов возможно в следствие использования широкого спектра современных физико-химических методов исследования, имеющейся в распоряжении в СамГТУ необходимой экспериментальная базы, оснащенных лабораторий и оборудования, в т.ч. в составе ЦКП «Исследование физико-химических свойств веществ и материалов».

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Полученные результаты будут являться основной для проведения рабочего проектирования установки селективной гидроочистки бензина каталитического крекинга. Производство разработанных в проекте катализаторов может быть освоено катализаторными заводами России, такими как ООО «Новокуйбышевский завод катализаторов», ОАО «Ангарский завод катализаторов и органического синтеза», Ишимбайский Специализированный Химический Завод Катализаторов (Компания КНТ Групп), ОАО «Самарский завод катализаторов» и др.
2. Произведенные катализаторы селективной гидроочистки могут быть использованы как на вновь создающихся объектах нефтеперерабатывающих предприятий, так и на уже действующих установках при замене импортных катализаторов.
3. В России отсутствуют конкурентоспособные катализаторы и процессы селективной гидроочистки бензина каталитического крекинга. Создавая собственные лицензионные производства высокоэффективных катализаторов, Россия снимет риски в случае запретов на поставку по импорту эффективных промышленных катализаторов последнего поколения. Использование отечественных реагентов делает коммерчески привлекательным производство катализатора.
4. Результаты, полученные в ходе работы, могут быть использованы в научных и проектных организациях при создании новых поколений перспективных катализаторов и технологий гидропереработки олефинсодержащего углеводородного сырья.
Результаты работ могут быть использованы в образовательном процессе при проведении лекционных, практических и лабораторных занятий следующих образовательных программ: 240403 Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов (специалист); 240401 Химическая технология и биотехнология (бакалавр). Также результаты исследований найдут применение при подготовке аспирантов по научным специальностям: 02.00.15 – Кинетика и катализ, 02.00.13 – Нефтехимия, 02.00.04 – Физическая химия, 05.17.04 – Технология органических веществ, 05.17.07 – Химическая технология топлива и высокоэнергетических веществ.

Текущие результаты проекта:
В процессе выполнения работ были синтезированы предшественников катализаторов и носителей, отличающихся текстурными характеристиками. Из 13 носителей были отобраны 3 с наилучшими текстурными характеристиками с площадью поверхности 220 м2/г, 130 м2/г и 92 м2/г. Носитель с площадью поверхности 220 м2/г был использован дополнительно для модифицирования калием с различным содержанием модификатора.
Были определены химический состав и физико-химических свойств полученных веществ и материалов. Наработаны предшественники катализаторов и носителей в количестве по 200 г каждый.
Были синтезированы 37 наноразмерных катализаторов различного состава с использованием полученных носителей и предшественников. С использованием носителей с различными текстурными характеристиками были синтезированы три серии катализаторов с одинаковой поверхностной концентрацией молибдена и варьированием содержания модификатора (калия) от 0 до 15 % мас. Для всех серий катализаторов сохранялось мольное соотношение Со/Мо и К/Мо.
Исследованы физико-химических свойств синтезированных образцов катализаторов с применением следующих методов: адсорбция-десорбция азота, элементный анализ, термопрограммируемое восстановление, десорбция аммиака, колебательная спектроскопия, рентгенофазовый анализ, дифференциально-термический анализ, совмещенный с термогравиметрией, сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия.
Определены каталитические свойства синтезированных образцов катализаторов на модельном сырье и в гидроочистке бензина каталитического крекинга. Выбраны наиболее активные и селективные образцы. Найдено, что оптимизированные катализаторы должны быть приготовлены на носителях с площадью поверхности 130 м2/г и 92 м2/г, содержать до 3,8 % мас. калия при максимальном мольном отношении К/Мо = 1.5.
Установлены основные взаимосвязи каталитических свойств (активности и селективности) с физико-химическими характеристиками катализаторов.
Синтезирована серия катализаторов с оптимальным составом и содержанием активного компонента и модификаторов, определены их физико-химические и каталитические свойства. Выбраны 2 лучших катализатора для проведения исследований на стабильность. Проведены испытания 2 лучших катализаторов при различных условиях процесса (температура варьировалась в пределах 240-320оС с шагом 20оС, ОСПС варьировалась в пределах 3-9 ч-1, с шагом 1,5 ч-1, испытания проводились при давлениях 1,5 МПа и 30 МПа). Рассчитаны порядок реакции по олефинам и сере, который составил 1 и 1,33, соответственно. Исследовано влияния фракционного состава сырья на процесс гидроочистки на лучших катализаторах (были использованы фракции 90-кк оС, 110-кк оС, 130-кк оС).