Разработка катализаторов и процессов совместной переработки углеводородных газов и бензиновых фракций для производства моторных топлив (процессы риформинга, биформинга и экоформинга)

2 РИФОРМИНГ Направление совершенствования технологии процесса Совершенствовани е катализатора Развитие процесса Риформинг повышенной жесткости БиформингЭкоформинг Результат:1. Увеличение ИОЧ до 98÷ Расширение сырьевой базы 5. Снижение содержания ароматики 2. Увеличение выхода ВОК до 88÷90 % 4. Увеличение выхода ВОК до 95÷98 % 6. Длительность рабочего цикла – не менее 3 лет

3 Научные основы конструирования катализаторов Конструирование предполагает комплексное решение следующих вопросов: 1.Синтез поверхностных соединений в соответствии с представлениями о строении активных центров 2.Достижение оптимальной топографии активного компонента в пористой структуре катализатора 3.Оптимизация пористой структуры и химического состава носителя 4.Оптимизация формы, размера и прочности гранул катализатора 5.Создание технологии

4 Модели состояния платины в катализаторах риформинга --- Cl L-- -- O Cl ( Pt σ ) n Al 2 O 3 Pt 0 Pt δ+ Pt σ Pt--Pt Pt--Pt Pt Pt ClCl ClCl ClCl Дисперсная платина с широким распределением размера частиц Дисперсность % Кластеры Pt, взаимодействующие с носителем (уплощенные структуры) Дисперсность % Поверхностные комплексы Pt σ n Cl x O y L z, в которых σ 2; n 1 X+Y+Z 4 В качестве L возможны: ионы S, углеводородные радикалы (влияние реакционной среды) Дисперсность 100 %

5 Освоение промышленных марок катализаторов серии ПР ПР-50 ПР-51 тонн катализатора 1992 г. Рязанский НПЗ, РФ г. Рязанский НПЗ, РФ г. Рязанский НПЗ, РФ г. Киришский НПЗ, РФ г. НПК Галичина, Украина 25 ПР г. ЛЧ-35-11/1000 Лисичанский НПЗ, Украина г. Л-35-11/300 Саратовский НПЗ, РФ г. ЛЧ-35-11/600 Рязанский НПЗ, РФ г. ЛГ-35-11/300 НПК Галичина, Украина 25 RU г. ЛГ-35-11/300 Рязанский НПЗ, РФ г. Л-35-11/300 Рязанский НПЗ, РФ 30 Всего тонн 370 Объем переработки бензинов на катализаторах серии ПР 3,5 млн. т/год

6 Отличительные признаки работы катализаторов Средний европейский уровень ПР-51, 71RU-125 Выход риформата, % масс Выход водорода, % масс. 1,6-2,02,4-2,62,8 Концентрация водорода в ВСГ, % об Среднеинтегральная температура, 0 С Октановое число, RON Длительность рабочего цикла, год 1 – 21,5 – 2Более 2 Риформинг фр С, П : Н : Ар = 60 : 30 : 10; с получением бензина с ИОЧ 95

7 Новые промышленные катализаторы риформинга Институт проблем переработки углеводородов СО РАН, г. Омск Создал серию катализаторов ПР Объединяющую положительные стороны полиметаллических катализаторов ПР-81 – триметаллический катализатор, обеспечивающий повышенную стабильность при сохранении активности и селективности своих предшественников.

8 Зависимость выхода стабильного риформата от содержания ароматических углеводородов Условия:сырье ОАО «Сибнефть_ОНПЗ»,давление 1,7 МПа, ОСПС=1,5 ч -1, Кр.Цирк.=1300 нм 3 /м 3

9 С1С1 С2С2 С3С3 С1С1 С4С4 С3С3 С2С2 С4С4 % моль % моль Сырье Н2Н2 С 1 -С 4 +Н 2 Катализат 80-82% Катализат 85-87% ЦК Сырье С 1 -С 4 Селективность реакции ароматизации парафинов на катализаторе ПР-51 Проточный реакторПроточно-циркулирующий реактор Совместные превращения С 3 -С 4 и С 6 -С 11 парафинов – причина увеличения выхода высокооктановых компонентов автотоплив T = 500 ºC P = 1,0 МПа

10 Технология Биформинг Разделение Т=500 0 С, Р=1,5 МПа Бензин Н 2, С % С 5+ С 3-4 (5-8%мас) + бензин С 5+ (ИОЧ=95-96п.) Идея: Кт Процесс Биформинг Уровень разработки: Демонстрационная пилотная установка производительностью 2,5 дм 3 бензина в сутки Реконструкция промышленной установки 0,3 млн.тонн в год, г. Рязань С 3 -С 4

11 Материальные балансы процессов риформинга и биформинга. Промышленные испытания на установке Л-35-11/300. Показатели процессаБиформинг Подано: Фр.105 – 180оС Сжиженный газ ,3 Получено: Стабильный риформат В т.ч. Бензол ВСГ Сухой газ (СГ) Водород (в ВСГ и СГ) Потери 86,0 1,0 10,7 2,2 2,4 1,1 89,0 0,8 11,7 2,5 1,1 Октановое число стабильного катализата (ММ/ИМ)85,2/95,385,2/95,2

12 Блок схема процесса Экоформинг Блок риформинга - биформинга Блок гидрирования Продукт биформинга В – 95%, ИОЧ – 98 п., Ар. – 64% Пр. фракция %, ИОЧ – 65,4 п., Ар. – 11,5% ВСГ риформинга В – 15% Блок селектокрекинга Продукты гидрирования Биформинга В – 97%, ИОЧ – 93,0 п., Ар. – 34,0% Риформинга В – 87%, ИОЧ – 92,8 п., Ар. – 34,4% В – 4,0% Рецикл ВСГ селектокрекинга Продукт селектокрекинга Рецикл ВСГ гидрирования В – 12,0% Биформинга В – 92,0%, ИОЧ – 95,0 п., Ар. – 35,0% Риформинга В – 83,0%, ИОЧ – 94,8 п., Ар. – 36,0%

13 Состав сырья продуктов биформинга и их гидрирования NПоказатели Сырье фр о С Продукты Биформинга Гидрирован ия 1.Углеводородный состав, %мас.: i-парафины n-парафины нафтены ароматические Октановое число, (ИОЧ) Выход С 5+ -продуктов, %мас. на сырье биформинга Октан-тонны на 1 тонну сырья Выход (расход) водорода, %мас

14 Материальный баланс и показатели процессов гидрирования и селектокрекинга катализата биформинга Показатели Продукты гидрированияселектокрекинга 1 Углеводородный состав, % масс.: i-парафины n-парафины нафтены ароматические 22,6 9,3 32,1 36,1 23,8 4,2 33,9 38,0 2Октановое число (ИОЧ)93,196,9 3 Выход С 5+ -продуктов, %масс., на сырье ионоформинга 97,192,0 4Октан-тонны на 1 тонну сырья96,889,1

15 З А К Л Ю Ч Е Н И Е 1) Эффекты, обнаруженные при совместной переработке легких и тяжелых углеводородов открывают новое направление в процессах производства моторных топлив, которое относятся к классу ресурсосберегающих технологий с селективностью, приближающейся к 100%. 2) Данное направление решает важную проблему переработки насыщенных углеводородных газов и является более перспективным по сравнению с прямой переработкой по причине снижения жесткости условий и отсутствия дополнительных химических переделов. 3) Установлена возможность производства экологических бензинов с содержанием ароматических углеводородов менее 45% масс. с октановым числом более 93 пунктов (ИМ) путем реализации процесса Экоформинг.

16 Предложения по техническому сопровождению эксплуатации катализаторов риформинга серии ПР 1. Обследование технического состояния установки и катализатора 2. Выдача рекомендаций по подготовке реакторов и организация плотной загрузки катализатора 3. Базовые инструкции по эксплуатации катализаторов 4. Участие разработчиков катализаторов в пуске и выводе установки на рабочие показатели 5. Наблюдение за параметрами эксплуатации в течение первого рабочего цикла 6. Консультации по оптимальным режимам эксплуатации 7. Техническая помощь в проведении первой регенерации катализатора и вывода на рабочий режим Вне рамок контракта на поставку катализатора 1. Техническая помощь по организации оперативного мониторинга работы установки 2. Консультативные услуги по режимам эксплуатации 3. Помощь в проведении регенераций и пусков 4. Оптимизация режимов эксплуатации на пилотных установках 5. Оптимизация режимов эксплуатации с помощью математической модели 6. Оценка ресурса катализаторов риформинга