CC BY
103
УДК 665.633.2: [66.097.217:661.183.6]
И. В. Савенкова, С. Н. Овчаров*
Астраханский государственный технический университет Северо-Кавказский государственный технический университет Ставрополь
КОМПЛЕКСНОЕ ОБЛАГОРАЖИВАНИЕ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ
Введение
Для эффективной работы двигателей автомобилей требуются бензины, обладающие высокими антидетонационными свойствами. Долгое время необходимое октановое число обеспечивалось за счет использования различных присадок, например тетраэтил- и тетраметилсвинца, соединений железа, марганца, отрицательно влияющих на здоровье человека. Не менее вредны содержащиеся в бензинах ароматические углеводороды, особенно бензол. Образующиеся при их неполном сгорании полиядерные ароматические углеводороды способны накапливаться в организме человека и вызывать тяжелые заболевания.
Рост в России числа импортных автомобилей, оснащенных системами дожига выхлопных газов, и жесткие экологические требования по ограничению выбросов в атмосферу отработавших газов заставляют повышать качество выпускаемых товарных автобензинов. Разработанные нормы Евро-4 допускают содержание суммы ароматических углеводородов не более 30 % масс., в том числе бензола не более 1 % масс.
В настоящее время в российских бензинах содержание ароматических углеводородов существенно превышает европейские нормы, что связано с преобладанием в бензиновом фонде России риформатов (до 54,1 % масс.). На долю изомеризатов приходится всего 1,5 % масс [1, 2].
Ужесточение параметров технологического режима, внедрение активных и стабильных катализаторов процесса каталитического риформинга не решают полностью проблему производства высокооктановых марок автомобильных бензинов, отвечающих современным экологическим требованиям. Необходимо разрабатывать и внедрять эффективные способы производства концентратов изопарафиновых углеводородов из малоценных низкооктановых бензиновых фракций.
Актуальной проблемой является также переработка сырья месторождений с невысокими объемами добычи. Для ряда промысловых районов строительство крупных перерабатывающих заводов или транспортировка добываемого газового конденсата на уже функционирующие предприятия экономически не оправданы. Выходом может быть строительство вблизи промыслов малогабаритных заводов, обеспечивающих выпуск товарных моторных топлив за счет оптимального сочетания атмосферной перегонки и вторичных каталитических процессов.
Перспективным решением проблемы производства экологически чистых автобензинов является процесс получения с высокой селективностью концентрата изопарафиновых углеводородов из узких бензиновых фракций в присутствии модифицированных металлами цеолитных катализаторов в условиях безводородной среды.
При классической гидроизомеризации присутствие ароматических и нафтеновых углеводородов в сырье нежелательно, и их содержание строго регламентируется. При безводородной изомеризации, в основе которой лежат деструктивные процессы, можно использовать сырье практически любого углеводородного состава. Применение в качестве сырья процесса деструктивной изомеризации фракции н. к.-85 °С позволит максимально вовлекать прямогонные бензины в процессы облагораживания, т. е. обеспечить рациональное использование углеводородного сырья.
Лабораторные исследования показали, что из фракции н. к.-85 °С при температуре 300 °С в присутствии платиносодержащего морденита (0,5 % Р/МОЯ) можно получить продукт с октановым числом на 18-24 пункта выше по сравнению с сырьем. Содержание ароматических углеводородов составляет всего 1,68 % масс., а содержание изопарафинов - 66,2 % масс. Таким образом, исследования подтвердили возможность получения экологически чистого высокооктанового компонента автобензинов в присутствии катализатора 0,5 % Р/МОЯ в процессе деструктивной изомеризации без водорода [3].
На основании полученных результатов предложена технологическая схема процесса без-водородной деструктивной изомеризации фракции н. к.-85 оС на катализаторе 0,5 % Р/МОЯ с целью получения высокооктанового компонента автобензинов. При разработке процесса приняты характеристики фракции н. к.-85 °С астраханского газоконденсата. Технологическая схема включает в себя блок ректификации для выделения из сырья изопарафинов С5-С6 и блок безво-дородной изомеризации. Предлагается использовать три попеременно работающих реактора (в первом 12 часов осуществляется реакция, во втором - 6 часов продувка, в третьем - 6 часов регенерация). Такая схема позволит организовать непрерывный процесс. Состав и выход продуктов установки приведены в табл. 1.
Таблица 1
Материальный баланс установки деструктивной изомеризации
Поступило Получено
Наименование тыс. т/год % масс. Наименование тыс. т/год % масс.
Сырье - бензиновая фракция н. к.-85 оС 200 100 Изомеризат 120,58 60,3
Топливный газ 6,16 3,1
Бутановая фракция 12 6,0
Изопарафины С5-С6 60 30,0
Потери 1,26 0,6
Итого 200 100 Итого 200 100
Стабильный изомеризат отправляется в парк компаундирования бензинов. Сюда же из блока ректификации поступают изопарафины С5-С6. Получение концентрата изопарафиновых углеводородов и последующее компаундирование с риформатом и прямогонным бензином позволит расширить сырьевую базу и увеличить выпуск высокооктановых марок автобензинов: Аи-98 (Супер-98), Аи-95 (Премиум-95), Аи-92 (Регуляр-92) и А-76 (Нормаль-80).
Применение платинированного деалюминированного морденита позволяет вести процесс без давления водородсодержащего газа и хлорирования катализатора. Технико-экономические расчеты показали высокую эффективность проекта. Ожидаемая годовая прибыль составляет 65,23 млн руб. со сроком окупаемости 4,4 года.
Для районов с невысокими объемами добычи углеводородного сырья предлагается схема комплексной переработки газоконденсата на малогабаритном заводе с применением атмосферной перегонки и процессов получения двух высокооктановых компонентов из разных бензиновых фракций. Так как основной целью является разработка технологии получения товарных автобензинов, то возможными вариантами являются ароматизация и безводородная изомеризация различных фракций в рамках одного производства, позволяющие получать высокооктановые компоненты бензинов. Один компонент обогащен ароматическими углеводородами, а другой - изопарафиновыми углеводородами [4].
В разработанной для этих целей технологической схеме (на примере газоконденсата Ша-мановского месторождения) предлагается бензиновую фракцию н. к.-180 °С направлять на вторичную перегонку. Применение дополнительной ректификационной колонны позволит из широкой фракции н. к.-180 °С получить фракции н. к.-85 °С для процесса безводородной изомеризации и 85-180 °С для ароматизации.
Как было отмечено выше, переработка легкой бензиновой фракции н. к.-85 °С на катализаторе 0,5 % Р/МОЯ позволяет получить концентрат изопарафиновых углеводородов. Для переработки фракции 85-180 °С предлагается использовать процесс безводородной ароматизации. Результаты исследований показывают перспективность применения в этом процессе катализатора 0,5 % Оа/ЦВМ [5]. Выход продуктов комплексной переработки газоконденсата на малогабаритном заводе представлен в табл. 2.
Компаундирование изомеризата, концентрата ароматических углеводородов и прямогонной фракции н. к.-180 °С дает возможность вырабатывать бензин марки А-76 (Нормаль-80).
Таблица 2
Материальный баланс малогабаритного завода
Поступило Получено
Наименование тыс. т/год % масс. Наименование тыс. т/год % масс.
Сырье - газоконденсат 300 100 Изомеризат 66,96 22,3
Концентрат ароматических углеводородов 37,77 12,6
Прямогонная бензиновая фракция 78 26,0
Топливный газ 21,24 7,1
Бутановая фракция 33,99 11,3
Керосин 51 17,0
Дизельное топливо 5,7 1,9
Котельное топливо 2,7 0,9
Потери 2,64 0,9
Итого 300 100 Итого 300 100
Реализация технологии комплексной переработки позволит получать ежегодную прибыль до 153,2 млн руб.
Заключение
Разработка и внедрение процесса безводородной деструктивной изомеризации дают возможность из узких бензиновых фракций различного углеводородного состава получать высокооктановый экологически чистый компонент автобензинов. Использование в качестве катализатора платинированного морденита, не требующего присутствия водородсодержащего газа и хлорирования, исключает из производства соответствующее оборудование, что значительно снижает затраты, упрощает обслуживание и повышает безопасность процесса.
Для районов с невысокими объемами добычи газоконденсата разработана схема комплексной переработки на малогабаритных заводах. Получение товарной продукции обеспечивается сочетанием процессов атмосферной перегонки, ароматизации и деструктивной изомеризации, не требующих водородной среды.
Предложенные технологии являются экономически выгодными и способствуют увеличению объема выпуска моторных топлив.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Каталитическая изомеризация низкомолекулярных парафиновых углеводородов в производстве чистых высокооктановых бензинов / П. Н. Кузнецов, Л. И. Кузнецова, В. П. Твердохлебов, А. Л. Санников // Технологии нефти и газа. - 2005. - № 3. - С. 20-31.
2. Емельянов В. Е. Производство автомобильных бензинов в России // Мир нефтепродуктов. - 2005. -№ 5. - С. 18-19.
3. Овчаров С. Н., Савенкова И. В. Платиносодержащие катализаторы облагораживания легких бензиновых фракций // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. - 2005. - № 6 (29). - С. 94-97.
4. Овчаров С. Н., Савенкова И. В. Перспективные пути переработки прямогонной бензиновой фракции н. к.-85 °С // Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону: Материалы VIII регион. науч.-техн. конф. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2004. - С. 177-178.
5. Овчаров С. Н., Савенкова И. В. Каталитическая активность галлийсодержащих цеолитов в превращении н-гексана в ароматические и изопарафиновые углеводороды // Экологические системы и приборы. - 2005. - № 9. - С. 67-68.
Статья поступила в редакцию 5.12.2006
COMPLEX REFINING OF PETROL FRACTIONS
I. V. Savenkova, S. N. Ovcharov
The process of extraction of the isoparaffin hydrocarbons concentrate from narrow petrol fractions by the zeolites catalyst is offered. The application of platinum-containing mordenit, not demanding for the presence of hydrogenous gas and chlorination, excludes the corresponding equipment from manufacture that considerably reduces expenses, simplifies service and raises safety of the process. For the areas with low volumes of extraction of hydrocarbonic raw material the circuit of complex processing gas condensate at small-sized factories with application of atmospheric distillation and processes of reception of two high octane components from different petrol fractions is offered. As the basic purpose is a commodity autogasolines production, the possible variants are aromatization and non-hydrogenous isomerization various fractions within the framework of one manufacture. One component is enriched with aromatic hydrocarbons, and another - with isoparaffin ones.
