Регистрация / Вход
Прислать материал

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

Номер контракта: 14.607.21.0108

Руководитель: Носков Александр Степанович

Должность: зам. директора

Организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
нефтяные фракции, гидропереработка, гидрокрекинг, технологии, катализаторы, вакуумный газойль, моторные топлива

Цель проекта:
Создание технологии приготовления катализаторов и энергоэффективного процесса гидрокрекинга тяжелых нефтяных фракций для производства высококачественных среднедистиллятных моторных топлив. Получение значимых научных результатов, направленных на создание 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. Замещение 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. Создание новых рабочих мест посредством организации нового современного катализаторного производства.

Основные планируемые результаты проекта:
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.

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.
По сравнению с известными промышленными аналогами, разрабатываемые катализатор и процесс гидрокрекинга ВГО обеспечат снижение температуры процесса гидрокрекинга на 5-10оС при увеличении выхода целевой среднедистиллятной фракции на 5-10%.

В результате проведенных работ будут получены следующие конкретные результаты:
1. Промежуточные и заключительный отчеты о ПНИЭР, отражающие результаты работ, требования по которым установлены в разделах ТЗ, содержащие в т.ч.:
а) обзор и анализ современной научно-технической, нормативной, методической литературы, в области гидрокрекинга различных нефтяных фракций и катализаторов для этих процессов;
б) обоснование выбора направления исследований;
в) результаты экспериментальных исследований по разработке методов получения порошков аморфного алюмосиликата, гранулированных носителей, катализаторов гидрокрекинга вакуумного газойля, исследований по изучению влияния свойств катализаторов и условий проведения процесса гидрокрекинга на выходы и качество получаемых продуктов;
г) обобщение и выводы по результатам ПНИЭР;
д) технико-экономическую оценку результатов ПНИЭР;
е) рекомендации и предложения по использованию результатов ПНИЭР.
2. Отчет о патентных исследованиях.
3. Лабораторный стенд изучения кислотных характеристик порошков аморфного алюмосиликата, гранулированных носителей, катализаторов гидрокрекинга (ЛСКХ).
4. Лабораторная методика получения аморфного алюмосиликата – основного компонента для приготовления носителей катализаторов гидрокрекинга ВГО;
5. Лабораторная методика приготовления гранулированного носителя для катализаторов гидрокрекинга ВГО.
6. Лабораторный регламент на получение катализаторов гидрокрекинга ВГО.
7. Экспериментальные образцы порошков аморфного алюмосиликата.
8. Экспериментальные образцы катализаторов гидрокрекинга ВГО (КГК), содержащие аморфный алюмосиликат, соединения никеля, молибдена и вольфрама, оптимальные для среднедистиллятного гидрокрекинга ВГО.
9. Программа и методики исследовательских испытаний катализаторов КГК.
10. Лабораторная методика гидрокрекинга вакуумного газойля с максимальным выходом малосернистых среднедистиллятных фракций.
11. Экспериментальные образцы малосернистых среднедистиллятных фракций.
12. Программа и методики исследовательских испытаний малосернистых среднедистиллятных фракций;
13. Рекомендации по оптимизации процесса гидрокрекинга ВГО.
14. Проект технического задания на проведение ОТР по теме: «Разработка технологии производства катализаторов гидрокрекинга ВГО».

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Результатом работы настоящего проекта должны стать катализатор гидрокрекинга вакуумного газойля и способ его приготовления, позволяющий получать катализаторы с заданным химическим и фазовым составом, сочетанием кислотных и текстурных характеристик, обеспечивающими при гидрокрекинге ВГО возможность получения малосернистых среднедистиллятных фракций 140-360оС с выходом не менее 65%, а также процесс однопроходного гидрокрекинга ВГО, характеризующегося пониженной энергоёмкостью вследствие обеспечения конверсии ВГО не менее 80% при снижении стартовой температуры процесса до 410оС и ниже.
Создание новых отечественных технологий приготовления катализаторов гидрокрекинга ВГО, характеризующихся повышенными выходами малосернистых среднедистиллятных фракций является чрезвычайно актуальным. 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%. В настоящей работе проводится разработка катализатора гидрокрекинга ВГО, позволяющего получать среднедистиллятные фракции с выходом более 65% при конверсии ВГО не менее 80% и сниженной температуре процесса.
В открытых публикациях отсутствует точная информация о технологиях приготовления катализаторов гидрокрекинга ВГО, используемых зарубежными производителями, однако на основании анализа научных публикаций можно выделить основные направления исследований, проводящихся в мире в данной области.
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 будет 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.
Для разработки методов синтеза порошков аморфного алюмосиликата, гранулированных носителей и катализаторов гидрокрекинга на их основе, необходимо изучение кислотных характеристик этих материалов, для чего необходимо создание лабораторного стенда изучения кислотных характеристик (ЛСКХ).
Принципиальные подходы к решению основной задачи – созданию катализаторов и энергоэффективных технологий гидрокрекинга - выбраны на основании анализа большого количества современных научных публикаций и информации разработчиков катализаторов и процессов, обобщённых в ряде обзоров. Следует признать, что наиболее рациональным вариантом повышения энергоэффективности процесса гидрокрекинга является замена существующих катализаторов на более активные, позволяющие проводить процесс при более низких температурах.
Выбранные для решения задачи способы:
-целенаправленный синтез порошка аморфного алюмосиликата с заданным уровнем кислотности;
-методы приготовления носителей с заданными текстурными и кислотными характеристиками, размером и формой гранул, высокой механической прочностью;
-селективный синтез в водном растворе Ni-Mo и Ni-W предшественников активного компонента;
-регулирование кислотности путём минимизацией блокировки кислотных центров катализаторов гидрокрекинга ВГО -
не описаны в научной и патентной литературе, являются принципиально новыми и будут являться основными отличительными признаками при оформлении заявок на патенты.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты работы будут использованы для обеспечения российских нефтеперерабатывающих заводов катализаторами, предназначенными для энергоэффективного процесса гидрокрекинга вакуумного газойля.
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.
Кроме эффективности использования разрабатываемых катализаторов в процессах гидрокрекинга тяжёлого нефтяного сырья, результаты работ принесут эффект и непосредственно при создании катализаторного производства. В частности, будут созданы основы технологий для получения принципиально новой продукции, промышленное производство которой в настоящее время отсутствует в Российской Федерации. Будут разработаны методы производства нового порошкового материала – аморфного алюмосиликата с заданным уровнем кислотности и заданной морфологией частиц. Этот материал может далее использоваться при производстве различных катализаторов и сорбентов, хотя основной целью настоящего проекта является использование этого материала для производства носителей и катализаторов гидрокрекинга ВГО. Создание современной гибкой автоматизированной технологической линии с производительностью до 2000 т/год катализаторов гидрокрекинга создать не менее 100 новых рабочих мест. При существующих в настоящее время ценах на катализаторы гидрокрекинга ВГО (около 1 млн.руб/т), новое производство обеспечит выпуск катализаторов гидрокрекинга на сумму не менее 2 млрд.руб./год, что позволит избежать закупок импортных катализаторов на эту сумму.
Все разрабатываемые процессы, катализаторы и промежуточные компоненты для их производства будут являться предметом патентования с последующей возможной продажей лицензий заинтересованным потребителям.
Потенциальные потребители ожидаемых результатов делятся на две различные группы:
1. Потребители разрабатываемых технологий приготовления катализаторов.
2. Потребители разрабатываемых энергоэффективных технологий переработки тяжёлых нефтяных фракций, с использованием разработанных и произведённых катализаторов.

Основным потребителем разрабатываемых технологий приготовления катализаторов, включая технологии производства промежуточного продукта (аморфного алюмосиликата) является индустриальный партнер настоящего проекта - ООО «НПК «Синтез», г. Барнаул.
Для успешной организации катализаторного производства ООО «НПК «Синтез» необходимы следующие технологии, основы которых разрабатываются в рамках настоящего проекта:
- Технология получения аморфного алюмосиликата – основного компонента для приготовления носителей катализаторов гидрокрекинга ВГО;
- Технология приготовления гранулированного носителя для катализаторов гидрокрекинга ВГО;
- Технология приготовления катализаторов гидрокрекинга ВГО.
Права на использование данных разрабатываемых технологий приготовления катализаторов и промежуточных продуктов для их производства путём продажи лицензий также могут быть предоставлены другим потенциальным производителям катализаторов для гидрогенизационных процессов нефтепереработки, наиболее вероятными из которых являются Ангарский завод катализаторов и органического синтеза, г.Ангарск; Ишимбайский специализированный завод катализаторов, г.Ишимбай; Салаватский завод катализаторов, г.Салават; Новокуйбышевский завод катализаторов, г.Новокуйбышевск.
Потенциальными потребителям разрабатываемых энергоэффективных технологий переработки тяжёлых нефтяных фракций, основанных на использовании разработанных и произведённых катализаторов, являются российские нефтеперерабатывающие компании, имеющие действующие в настоящее время установки гидрокрекинга ВГО или заявившие о запланированном строительстве таких установок. К таким потребителям относятся ОАО «НК «Роснефть», ОАО «Газпром нефть», ОАО АНК «Башнефть», ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО «Славнефть-ЯНОС», ЗАО «ФортеИнвест».

Текущие результаты проекта:
Результаты за 2015 г включают:
1 Отработку технологических стадий получения аморфного алюмосиликата, гранулированных носителей и катализаторов гидрокрекинга на основе аморфного алюмосиликата
2 Лабораторную методику получения аморфного алюмосиликата
3 Программы и методики экспериментальных исследований физико-химических свойств экспериментальных образцов порошков аморфного алюмосиликата, гранулированных носителей и КГК
4 Программу и методики исследовательских испытаний опытных партий гранулированных носителей
5 Лабораторную методику приготовления гранулированного носителя для катализаторов гидрокрекинга ВГ с использованием моногидроксида алюминия, полученного из продукта термохимической активацией гиббсита
6 Лабораторный регламент на получение катализаторов гидрокрекинга ВГ
7 Проведенные пуско-наладочные работы и ввод в эксплуатацию стенда получения гранулированных носителей
8 Отработанные технологические режимы термохимического процесса активации гиббсита с получением сырья для последующего получения моногидроксида алюминия
9 Закупленные сырье и материалы для обеспечение работ по отработке технологических стадий сырьём, материалами, энергоресурсами
10 Наработанные экспериментальные образцы порошков аморфного алюмосиликата
11 Наработанные экспериментальные образцы гранулированных носителей и КГК
12 Результаты экспериментальных исследований физико-химических свойств экспериментальных образцов порошков аморфного алюмосиликата, гранулированных носителей и КГК