CC BY
410
УДК. 665.656.2
А. Н. Арсланов, А. И. Абдуллин
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОЦЕССА ИЗОМЕРИЗАЦИИ
Ключевые слова: каталитическая изомеризации, перспективы развития процесса изомеризации.
Рассмотрен процесс изомеризации, сущность данного процесса, а также его роль в отечественной и мировой нефтепереработке и перспективы его развития.
Keywords: catalytic isomerization, Prospects of development ofprocess of an isomerization.
Process of an isomerization, essence of this process, and also its role in domestic and world oil processing and prospects of its development is considered.
Введение
В нынешнее времяпроизводство автомобильных бензинов характеризуется устойчивой тенденцией к ужесточению эксплуатационных, а также экологических характеристик моторных топлив. Приоритетным направлением для развития отечественной нефтепереработки становится ее углубление и повышение качества готовых продуктов [1].
При этом государство ставит перед производителями задачи по снижению экспорта нефти и низкокачественных продуктов, и повышению экспорта готовых. Главная задача, которая стоит перед отечественным нефтеперерабатывающим комплексом - это переход к производству нефтепродуктов, соответствующих требованиям ведущих мировых нефтеперерабатывающих стран.
После принятия стандартов «Евро-4» и «Ев-ро-5» у производителей появилась проблема при получении товарных бензинов, соответствующих данным стандартам, так как пришлось резко уменьшить содержание ароматических соединений в автомобильных топливах. Так как основным процессом для получения высокооктановых компонентов топлив является процесс каталитического рифор-минга, данная проблема еще более усугубилась. Основным условием для производства бензинов с низким содержанием ароматики и высоким октановым числом является производство неароматических высокооктановых компонентов [2].
В силу того, что по нормам ЕВРО для автомобильных бензинов предусмотрено снижение содержания ароматических углеводородов и бензола процесс каталитической изомеризации пентан-гексановой фракции получает широкое распространение в нефтеперерабатывающей промышленности [3].
Каталитическая изомеризации н-парафинов в присутствии водорода с последующим образованием смеси разветвленных насыщенных углеводородов с повышенным октановым числом относится к одной из наиболее перспективных способов улучшения характеристик бензина.
Процесс изомеризации бензинов является одним из наиболее быстроокупаемых и экономически обоснованныхметодов получения высокооктановых компонентов бензинов, с улучшенными экологическими свойствами. Актуальность модернизации существующих установок изомеризации для улучшения их технико-технологических показателей многократно возрастает с введением ограниче-
ний на содержание бензола и ароматических углеводородов в товарных автомобильных бензинах [4].
Сущность процесса изомеризации
Целью осуществления процесса каталитической изомеризации является превращение низкооктановых малоразветвленных и нормальных алка-нов в их более разветвленные изомеры, имеющие более высокое октановое число. Увеличение мощностей по производству высокооктановых компонентов моторных топлив происходит по двум основным направлениям: за счет реконструкции установок каталитического риформинга и последующего перевода этих установок на процесс каталитической изомеризации; проектирование и ввод в эксплуатацию новых установок.
Существует три типа ведения процесса промышленной изомеризации:
- высокотемпературная изомеризация при температуре 360-440°С на фторированных алюмоплатино-вых катализаторах;
- среднетемпературная изомеризация при температуре 250-300°С на цеолитных катализаторах;
- низкотемпературная изомеризацияна сульфатиро-ванных оксидах металлов при температуре 180-210°С и изомеризация на оксиде алюминия, который промотируется хлором при температуре 120-180°С.
Схемы, предлагаемые для реализации вышеприведенных процессов, в основном, аналогичны. Различия между процессами определяется использованием того или иного катализатора и его эксплуатационными характеристиками. Температура же ведения процесса влияет на основной показатель - октановое число получаемого товарного изомеризата.
Как уже было сказано ранее, схемы изомеризации в большинстве своем аналогичны, различаются лишь используемые в них катализаторы и температурные режимы. Однако есть возможность дополнять ту или иную схему различными колоннами (деизопентанизации, деизогексанизации и другие). Делается это для того, чтобы иметь возможность влиять на октановое число целевого продукта путем использования рециклов, предварительной очистки сырья от изомеризованных углеводородов и так далее. В зависимости от применяемой схемы производства, октановое число товарного изомери-зата может меняться в довольно широких пределах. Например, для схемы «за проход» можно получать изомеризат с октановым числом около 80, для схем
же с применением предварительной деизопентани-зации сырья и рециркуляцией непрореагировавших веществ октановое число может достигать уже 90-92 пунктов.
Основными разработчиками процессов изомеризации являются Axens, UOP, SudChemie, ОАО «НПП Нефтехим».
Развитие процесса изомеризации в мире и в России
На сегодняшний день лидером в области лицензирования технологий изомеризации является американскаяиОР. По технологиям этой компании работает более 220 установок по всему миру. Из них около 120 установок работают по процессу Penex, 60 установок на цеолитных катализаторах (процесс TIP), чуть более 10 установок работают по процессу Par-Isom. Порядка 30 установок в мире пользуются лицензиями фирмы Axens, и чуть более 20 установок было построено с использованием технологий компании SudChemie. Отечественным лицензиаром процесса изомеризации является ОАО «НПП Нефтехим» с представленным на рынке процессом Изо-малк-2. Данный процесс эксплуатируются не только в России, также имеется по одной установке в Украине и Румынии. Чтобы иметь представление о составе бензинового фонда в нашей стране обратимся к составу бензинового фонда США, России и Европы, представленному в табл.1 [1].
Таблица 1
Бензины Россия Европа США
Название в %
Бензин 54,1 52,0 34,0
кат.риформинга
Бензин 20,0 25,5 35,5
кат.крекинга
Изомеризат 1,5 4,0 5,0
Алкилат 0,3 4,0 11,0
Оксигенаты 0,2 2,0 3,5
Бутаны 5,7 6,0 7,0
Прочее 18,2 6,5 4,0
Как видно из вышеприведенной таблицы в России отмечается значительное отставание от США и европейских стран по содержанию в бензиновом фонде изомеризата (1,5% в России и 4,0% и 5,0% в Европе и США соответственно). Тем самым можно сделать вывод, что имеется еще очень большой потенциал для развития процесса изомеризации в нашей стране.
Уже сейчас намечается тенденция на увеличение числа установок изомеризации, в силу значительных ограничений ныне действующего законодательства относительно содержания в бензинах ароматических углеводородов и бензола. Перед производителями встала острая проблема нехватки высокоокта-
новых компонентов моторных топлив, так как из-за ограничений заводы не имеют возможности использовать бензины каталитического риформинга в тех объемах, в которых они использовали его раньше.
Благодаря постепенному переходу отечественных моторных топлив к стандарту «Евро-4» и «Евро-5» в нашей стране намечается тенденция по строительству и вводу в эксплуатацию новых установок изомеризации и глубокой модернизации существующих. Так если в 2009 году в стране имелось порядка 13 установок изомеризации, то к 2014 число действующих установок и тех, что находятся в проекте, достигло 23.
Выводы
Анализ развития процесса изомеризации указывает на рост конкурентоспособности данного процесса по сравнению с другими, его высокую рентабельность и гибкость, а также возможность подбора той или иной схемы переработки в зависимости от состава исходного сырья и имеющихся финансовых возможностей НПЗ.
Большинство современных установок снабжают рециклом низкооктановых пентанов и гекса-нов. Это связано с желанием производителей соответствовать все более жестким стандартам по качеству моторных топлив.
Также намечается тенденция по использованию заводами разработками отечественных проектных организаций. Это связано с нынешними экономическими реалиями, введенными против России секторальными экономическими санкциями, а также общего курса страны на импортозамещение. В данном случае речь идет об использовании процесса Изомалк-2 ОАО «НПП Нефтехим». Используемый в данном процессе катализатор СИ-2 зарекомендовал себя как катализатор с хорошими эксплуатационными характеристиками, по которым он не уступает зарубежным аналогам. Также необходимо отметить его относительную дешевизну по сравнению с продуктами зарубежных компаний.
Литература
1. Ясакова, Е.А. Тенденции развития процесса изомеризации в России и за рубежом / Е.А Ясакова // Нефтегазовое дело. - 2010. - № 7. - С.1-19.
2. Горда, Е.О. Исследование влияния рециркуляции нормальных углеводородов на эффективность процесса изомеризации / Е.О. Горда // Проблемы геологии и освоения недр. - 2011. - № 3. - С.151-153.
3. Литвак, Е.И. Математическая модель процесса изомеризации пентан-гексановой фракции с предварительной деизопентанизацией сырья и рециркуляцией нормальных парафинов / Е.И. Литвак // Проблемы геологии и освоения недр. - 2011. - № 3. - С.181-183.
4. Игумнов, А.С. Вариант совершенствования установки изомеризации бензиновых фракции / А.СИгумнов // Современные наукоемкие технологии. - 2013. - № 6 . - С. 193-193.
© А. Н. Арсланов - студент-магистр гр.413-МП4 каф. химической технологии переработки нефти и газа КНИТУ, [email protected]; А. И. Абдуллин - канд. техн. наук, доцент той же кафедры, [email protected].
© A. N. Arslanov - student-master chair of Chemical technology of oil and gas KNRTU, [email protected]; A. I. Abdullin -Ph.D., docent chair of Chemical technology of oil and gas KNRTU, [email protected].
