Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии регенерации отработанных промышленных катализаторов гидроочистки и мобильной установки для ее реализации

Номер контракта: 14.577.21.0173

Руководитель: Пимерзин Андрей Алексеевич

Должность: Зав. кафедрой "ХТПНГ"

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
Ключевые слова:
технология, регенерация, реактивация, сульфидные катализаторы, дезактивация, гидроочистка, нефтяные фракции, каталитическая активность, стабильность, установка для регенерации катализаторов

Цель проекта:
1. Формулировка задачи/проблемы, на решение которой направлен реализуемый проект: Проект направлен на разработку технологии регенерации отработанных промышленных катализаторов гидроочистки и мобильной установки для ее реализации; 2. Формулировка цели реализуемого проекта: В рамках проекта будут решаться следующие основные цели: - будут получены значимые научные результаты в области восстановления каталитической активности дезактивированных катализаторов гидроочистки нефтяных фракций, позволяющих перейти к созданию промышленной технологии; - будут разработаны научные основы и методы эффективной регенерации катализаторов гидроочистки легких, средних и тяжелых (вакуумных) фракций нефти, обеспечивающей восстановление активности катализаторов не менее чем до 95 % от исходной активности новых катализаторов, а также восстановление стабильности каталитической активности в условиях мобильной установки регенерации. - будут разработана принципиальная схема мобильной установки для регенерации катализаторов.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Краткое описание основных результатов, которые будут достигнуты в ходе реализации проекта:
- будут разработаны научные основы и методы окислительной регенерации и реактивации катализаторов гидроочистки нефтяных фракций в условиях мобильной установки;
- будет разработаны методики окислительной регенерации и реактивации отработанных катализаторов гидроочистки в условиях мобильной установки;
- будет дана характеристика отработанных катализаторов, количество и характер коксовых отложений в зависимости от: вида используемого сырья (бензиновые, дизельные, вакуумные фракции нефти, смешанное или прямогонное сырье); длительности предыдущей эксплуатации; исходного химического состава катализатора по паспортным данным; исходной пористой структуры катализатора по паспортным данным;
- будут установлены закономерности изменения каталитических свойств и физико-химических характеристик активной фазы и катализатора в зависимости от способа и условий регенерации и реактивации;
- будет разработан лабораторный технологический регламент на процесс регенерации отработанных промышленных катализаторов гидроочистки в условиях мобильной установки, а также спроектирована пилотная установка регенерации и реактивации катализаторов гидроочистки.

2. Основные характеристики планируемых результатов:
Требования к окислительно-регенерированным катализаторам:
- активность экспериментальных образцов окислительно-регенерированных катализаторов в процессе гидроочистки дизельных фракций должна быть не менее 65 % от активности нового катализатора;
- экспериментальные образцы окислительно-регенерированных катализаторов гидроочистки должны обеспечивать получение компонента дизельного топлива с низким содержанием серы (менее 50 ppm) при температурах не выше 400 ºС и давлениях не выше 5.0 МПа;
- активность укрупненной партии экспериментального образца окислительно-регенерированного катализатора гидроочистки после испытаний на стабильность в течение не менее 500 ч должна быть на уровне не менее 90 % от первоначальной (после 15 ч);
Требования к реактивированным катализаторам:
- активность экспериментальных образцов реактивированных катализаторов в процессе гидроочистки дизельных фракций должна быть не менее 65 % от активности нового катализатора;
- экспериментальные образцы реактивированных катализаторов гидроочистки должны обеспечивать получение компонента дизельного топлива с ультранизким содержанием серы (менее 10 ppm) при температурах не выше 400 ºС и давлениях не выше 5.0 МПа;
- активность укрупненной партии экспериментального образца реактивированного катализатора гидроочистки после испытаний на стабильность в течение не менее 500 ч должна быть на уровне не менее 90 % от первоначальной (после 15 ч);
- разрабатываемый процесс, сочетающий окислительную регенерацию и реактивацию в условиях мобильной установки, должен обеспечивать восстановление активности промышленных катализаторов гидроочистки нефтяных фракций не менее 90 % даже при наличии в тяжелом сырье гидроочистки соединений V, Fe, Ni (до 50 ppm металлов суммарно);
Требования к характеристикам экспериментальных стендов ЭС-1 и ЭС-2 для проведения окислительной регенерации и реактивации катализаторов гидроочистки:
- максимальное рабочее давление: 0,15 МПа;
- максимальный объем изотермической зоны: 200 см3;
- блоки задания, поддержания и контроля температуры – есть;
- блоки задания, поддержания и контроля давления – есть;
- блоки задания, поддержания и контроля расхода азота и воздуха – есть;
- точность поддержания температуры, не хуже 1ºС;
- точность поддержания давления, не хуже 0,1 МПа;
- точность поддержания расхода азота и воздуха, не хуже 0,2 дм3/ч;
- производительность по регенерированному катализатору 200 см3/ч;
- процесс регенерации в условиях мобильной установки должен проводиться в условиях нефтеперерабатывающего завода, без транспортировки катализатора.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Описание конечного продукта, создаваемого с использованием результатов, планируемых при выполнении проекта, места и роли проекта и его результатов в решении задачи/проблемы:
- разрабатываемая технология регенерации дезактивированных промышленных катализаторов гидроочистки и мобильная установка для ее реализации должны быть предназначены для регенерации промышленных катализаторов гидроочистки.
- окислительно-регенерированные катализаторы гидроочистки могут быть использованы для получения компонентов товарных экологически чистых дизельных топлив класса 4 Технического регламента Российский Федерации с содержанием серы менее 50 ppm.
- реактивированные на разработанной установке промышленные катализаторы гидроочистки должны обеспечить получение компонентов товарных экологически чистых дизельных топлив класса 5 Технического регламента Российский Федерации с содержанием серы менее 10 ppm.
- результаты ПНИЭР должны обеспечить создание научно-технического задела для производства мобильных установок для регенерации дезактивированных промышленных катализаторов гидроочистки в условиях нефтеперерабатывающих предприятий Российской Федерации.

2-3. Оценка элементов новизны научных (технологических) решений, применявшихся методик и сопоставление с результатами аналогичных работ, определяющими мировой уровень:
-Процесс регенерации происходит в условиях завода, без транспортировки катализатора, что снижает его нежелательные механические разрушения.
-Использование мобильной установки регенерации позволит сократить «простой» работы установки Заказчика и экономические потери.
-Сокращаются финансовые расходы Заказчика (оценочная стоимость регенерации катализатора на мобильной установке – 100 руб./кг, против - 157 руб./кг в г. Уфе (установка построена в 70-х годах и не позволяет достичь восстановления активности более 80 % из-за отсутствия стадия реактивации) и 250-400 руб./кг. В Porocel (Люксембург) или EureCat (Франция)
-Отсутствие в мире аналогов мобильной установки.

4. Пути и способы достижения заявленных результатов, ограничения и риски:
Достижения заявленных результатов будет достигаться путем решения следующих этапов:
- создание промышленной мобильной установки;
- оказание услуг по регенерации катализаторов Индустриальным партнером.
- продажа патента или лицензии на мобильную установку и процесс регенерации катализатора.
- тиражирование установок по регенерации катализаторов и их продажа.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1-2. Описание областей применения планируемых результатов и описание практического внедрения планируемых результатов или перспектив их использования:
- ожидаемые научные и научно-технические результаты могут быть использованы в области промышленного катализа, а именно в области регенерации и реактивации катализаторов гидрогенизационных процессов (гидроочистки, гидроконверсии, гидрокрекинга) нефтепереработки. - закономерности изменения каталитических свойств и физико-химических характеристик активной фазы и катализатора в зависимости от способа и условий регенерации и реактивации, а также результаты исследования количества и характера коксовых отложений в зависимости от вида используемого сырья, длительности предыдущей эксплуатации, химического состава катализатора, пористой структуры катализатора относятся к области фундаментальных научных результатов и могут использоваться при выполнении поисковых и научно-технических работ, написании монографий, учебников и учебных пособий, курсов лекций для студентов бакалавриата, магистрантов и аспирантов.
- пилотная установка регенерации и реактивации катализаторов может быть использована при проведении лабораторных работ по курсам «Катализ в химической технологии», «Кинетика и катализ» для бакалавров и магистрантов. Установка также может быть использована при проведении студенческих и аспирантских научных исследований.
- возможными потребителями ожидаемых научных и научно-технических результатов являются существующие и вновь создаваемые предприятия, специализирующиеся на регенерации катализаторов нефтепереработки. В деятельности данных предприятий экономически заинтересованы нефтяные компании, имеющие крупные НПЗ: Роснефть, Лукойл, Татнефть и др.

3. Оценка или прогноз влияния планируемых результатов на развитие научно-технических и технологических направлений, разработку новых технических решений; на изменение структуры производства и потребления товаров и услуг в соответствующих секторах рынка и социальной сферы:
В настоящее время продолжительность межрегенерационного цикла катализаторов гидроочистки при получении экологически чистых моторных топлив составляет 0,6 – 1,5 года. Квалифицированная регенерация этих катализаторов возможна только ex situ, т.е. с выгрузкой дезактивированного катализатора из реактора, загрузки в специальный реактор для регенерации, с последующей загрузкой в реактор гидроочистки. Квалифицированная регенерация этих катализаторов с целью практически полного (95 %) восстановления их активности решает задачу ресурсосбережения, т.к. продлевает срок службы катализаторов в 1,5 – 2 раза.

4. Оценка или прогноз влияния планируемых результатов на развитие исследований в рамках международного сотрудничества, развитие системы демонстрации и популяризации науки, обеспечение развития материально-технической и информационной инфраструктуры:
Полученные результаты позволят решить задачу ресурсосбережения (т.к. продлевает срок службы катализаторов в 1,5 – 2 раза), а регенерированные и реактивированные катализаторы гидроочистки должны обеспечить получение компонентов товарных экологически чистых дизельных топлив класса 4 и 5 Технического регламента Российский Федерации.

Текущие результаты проекта:
Начало выполнения работ по проекту "Разработка технологии регенерации отработанных промышленных катализаторов гидроочистки и мобильной установки для ее реализации" запланировано на конец 2015 г., поэтому у участника конкурса имеется следующий научно-технический задел по теме ПНИ:
- участник научно-технического конкурса - СамГТУ (кафедра ХТПНГ) - имеет задел в области разработки, внедрения в промышленность катализаторов гидроочистки масляного сырья (рафинатов селективной очистки и депарафинированных масел) и катализаторов гидроочистки дизельных топлив;
- в ходе выполнения хоздоговорных работ и работ по заказу Минобрнауки РФ (работы с 2010 г.) выполнялись исследования всех дезактивированных катализаторов. Проводилось определение физико-химических характеристик всех образцов катализаторов после измерения каталитической активности: определялось содержание серы и кокса, изменение характеристик пористой структуры после дезактивации, ДТА-ТГА, кислотность, прочность, морфологические характеристики наноразмерных частиц на поверхности катализатора (методом ПЭМ ВР).