CC BY
510
УДК 66(091)
У. Б. Имашев (акад. АН РБ, д.х.н., проф., зав. каф.), А. А. Тюрин (асп.), Е. А. Удалова (д.т.н., доц.)
Особенности развития процесса каталитического риформинга в России
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра физической и органической химии 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1, тел. (347)2420855, 2798443, e-mail: reaktiv2003@mail.ru
U. B. Imashev, A. A. Tyurin, E. A. Udalova
Features of development of catalytic reforming in Russia
Ufa State Petroleum Technological University I, Kosmonavtov Str, 450062 Ufa, Russia; ph. (347)2420855, 2798443, e-mail: reaktiv2003@mail.ru
Приведен историко-технический анализ зарождения и развития каталитического риформинга в России, показана роль этого процесса в отечественной нефтепереработке и нефтехимии, сформулированы направления совершенствования технологии риформинга для повышения эффективности производства высокооктановых бензинов.
Ключевые слова: каталитический риформинг; катализатор; Н. Д. Зелинский; платина.
Каталитический риформинг является важнейшим процессом современной нефтепереработки и нефтехимии и уже более полувека используется для получения высокооктанового бензина и водорода. Важность и актуальность этого процесса с каждым годом возрастает пропорционально растущей потребности в высокооктановых компонентах моторных топлив и источниках сырья для нефтехимической промышленности, свидетельством этому служит доля каталитического риформинга в общем числе процессов переработки нефти (табл. 1) 1.
Научные основы процесса каталитического риформинга разработаны выдающимся русским химиком Николаем Дмитриевичем Зелинским в начале ХХ в.
The historic-technical analysis of origin and development catalytic reforming in Russia is resulted, the role of this process in domestic oil refining and petrochemistry is shown, directions of perfection of reforming technology for increase of a production efficiency of high-octane gasolines are formulated.
Key words: catalytic reforming; catalyst; N. D. Zelinsky; platinum.
В 1911 г. он впервые осуществил гладкую дегидрогенизацию циклогексана и его гомологов в ароматические углеводороды в присутствии платинового и палладиевого катализаторов. При этом основной целью было установление содержания циклогексановых углеводородов в бензиновых и керосиновых фракциях нефти 2'3.
Несмотря на то, что научное обоснование каталитического риформинга было разработано в России, промышленная реализация этого процесса в нашей стране затянулась до 1950-х гг. В США процесс риформинга начал свою историю с 1940 г., когда сотрудник компании UOP Vladimir Haensel открыл этот процесс и применил платиносодержащий катализатор, а ком-
Таблица 1
Региональное распределение мощностей каталитического риформинга (по состоянию на 2004 г.)
Регион Нефтеперерабатывающие мощности (барр./день) Мощности риформинга (барр./день) Доля процессов риформинга, %
Северная Америка 20 030 4075 20.3
Западная Европа 14 505 2135 14.7
Азия - Тихий океан 20 185 2000 10.0
Восточная Европа 10 680 1430 13.4
Средний Восток 6075 570 9.4
Южная Америка 6490 400 6.1
Африка 3200 390 12.1
Всего: 81 165 11 000 13.6
Дата поступления 16.12.09
пания иОР реализовала его в 1949 г. в промышленности. Это произошло в городе Маске-гон, штат Мичиган 4 .
В Советском Союзе первые опытные установки каталитического риформинга появились в 1955 г., а первые промышленные производства (Л-35-5 и Л-35-6) были введены в эксплуатацию в 1962—1963 гг. При этом большинство установок риформинга на отечественных нефтеперерабатывающих заводах построено по типовым проектам основного проектного института Советского союза — Ленгипронефтехима.
Следующим этапом развития процесса, как в США, так и в нашей стране явилась разработка и проектирование блоков предварительной гидроочистки сырьевой для рифор-минга фракции. Это было необходимо для облагораживания сырья с целью уменьшения воздействия контактных ядов, особенно серы, на новые виды катализаторов.
В настоящее время среди отечественных разработок одним из самых современных воплощений в промышленности процесса каталитического риформирования является установка ЛФ-35/21-1000 мощностью 1 млн т сырья в год в ОАО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеорг-синтез». Здесь используется технология непрерывной регенерации катализатора, которая позволяет поддерживать высокую активность катализатора. Однако данная технология не является распространенной на отечественных НПЗ и представлена только на нескольких заводах. В нашей стране зачастую используется технология периодической регенерации катализатора, которая влечет за собой значительные экономические затраты, связанные с остановкой установки.
Одним из стимулов развития риформинга является постоянное введение новых требований к качеству моторных топлив и их химическому составу. Постоянное исследование и совершенствование каталитического риформин-га оказывает огромное влияние на развитие гидрогенизационных и дегидрогенизационных процессов, а также процессов изомеризации. Двигателем процесса риформинга является его катализатор, в этой связи значительная часть исследовательской деятельности направлена на разработку новых типов катализаторов. Даже с учетом постоянного стремления к снижению стоимости катализатора, путем замены дорогостоящих материалов на их более дешевые аналоги, которые, практически, не уступают по своим свойствам оригиналам, стоимость основных компонентов, таких как платина, остается весьма высокой.
Необходимо отметить, что повышенное внимание к разработкам в области катализаторов продиктовано ситуацией, когда существующая технологическая схема процесса уже достаточно логически сформирована и оптимизирована, в тоже время компаниям — лицензиарам риформинга необходимо обеспечивать свое существование, а производство и продажа катализатора приносит определенную прибыль. На сегодняшний день не существует компромиссной замены платине в катализаторе для процесса каталитического риформиро-вания. Попытки уменьшения содержания платины в катализаторе процесса без влияния на его активность и каталитические свойства, порой, сводятся на нет изменением ситуации на рынке металлов в сторону увеличения цены. На данный момент платина остается основным металлическим компонентом для всех промышленных катализаторов процесса рифор-минга. Она сохраняет ключевую позицию еще с 1940 гг., когда в процессах риформинга использовались монометаллические платиновые катализаторы, с 1960-х гг., когда были внедрены первые биметаллические катализаторы, где наряду с платиной использовались Ие, Sn, Ge, 1г, что позволило вести процесс под более низким давлением, и до сегодняшних дней, когда уже широко используются полиметаллические катализаторы. На сегодняшний день производство катализаторов каталитического ри-форминга в России динамично развивается, ведутся исследования в этой области, стимулом которых служит прибыль от их продажи и применения на отечественных установках. В тоже время доля отечественных катализаторов в общем их количестве сохраняется около 40%. Это, в том числе, связано с тем, что на установках риформинга, выполненных по иностранным проектам, по условиям договора или эксплуатации используются катализаторы импортного производства.
Как известно, существуют три основных типа риформинга, это риформинг с непрерывной регенерацией катализатора, с периодической регенерацией и, так называемый, циклический процесс, когда в дополнение к основным реакторам в технологическую схему входит дополнительный реактор, который поочередно заменяет один из действующих реакторов для проведения регенерации последнего. Большинство существующих рифор-мингов являются риформингами периодического действия (табл. 2) 1.
Таблица 2
Региональное размещение мощностей каталитического риформинга в зависимости от типа процесса (по состоянию на 2004 г.)
Регион Общая мощность процесса риформинга (1000 барр./день) Распределение по типу процесса, %
Периодический Непрерывный Циклический Другой тип
Северная Америка 4075 46.4 26.8 22.2 4.6
Западная Европа 2135 54.0 31.5 11.0 3.5
Азия - Тихий океан 2000 42.4 44.8 1.6 11.2
Восточная Европа 1430 86.4 11.0 1.1 1.5
Средний Восток 570 63.0 23.1 7.2 6.7
Южная Америка 400 80.4 9.3 0.6 3.5
Африка 390 81.9 0.0 1.8 16.3
Общая доля: 11 000 56.8 26.9 11.1 5.2
Как видно из данных по Восточной Европе, в России основным является риформинг с периодической регенерацией катализатора. Это связано с тем, что проекты отечественных установок риформинга с непрерывной регенерацией катализатора, таких как ЛФ-35/21-1000, появились только в последнее время и выполнены они по лицензии иностранных лицензиаров данного процесса 5. Основная же часть существующих в России установок ри-форминга с непрерывной регенерацией катализатора выполнена по иностранным проектам. Практически полное отсутствие в России процесса риформинга циклического действия обуславливает общий недостаток информации по нему в отечественных технических литературных источниках. В то же время данный процесс обладает рядом существенных преимуществ, например, возможностью вовлечения более широкой сырьевой фракции в процесс риформинга и уменьшения соотношения водород-сырье. Но помимо преимуществ, есть и основной недостаток — это сложность переключения между реакторами в ходе процесса и частая смена реакционной среды в реакторах от среды реакций риформинга до среды стадии регенерации 1. Значительная же доля данного процесса в Северной Америке, где находятся головные офисы и производственные площад-
ки основных лицензиаров процесса риформинга, подчеркивает его актуальность в современной нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Таким образом, на современном этапе исследований и разработок в области процесса каталитического риформинга все большее развитие получает катализатор процесса, методы его регенерации, а также технология восстановления платины и других дорогостоящих элементов из отработанного катализатора. Непосредственно технология процесса в большей степени и автоматизация — в меньшей на данный момент не претерпевают основательных изменений.
Литература
1. George J. Antos, Abdullah M. Aitani. Catalytic naphtha reforming.— NY.: Marcel Dekker, 2004.- 602 с.
2. Волков В. А., Вонский Е. В., Кузнецова Г. И. Выдающиеся химики мира.- М.: ВШ, 1991.— 656 с.
3. Казанский Б. А. Академик Николай Дмитриевич Зелинский: девяностолетие со дня рождения. Сборник.— М.: Акад. наук СССР, 1952.— 272 с.
4. UOP LLC. http://www.uop.com/overview.
5. Нефтяная компания ОАО «ЛУКОЙЛ». http:/ /www.lukoil.ru/press.
