Технологии в активе

Технологии в активе

Инновационные разработки для нефтеперерабатывающих активов «Газпром нефти»

Текст: София Зорина
Фото: Николай Рыков, Николай Кривич, Юрий Молодковец
Инфографика: Татьяна Удалова

В 2012 году в «Газпром нефти» началась активная работа по созданию новых продуктов и технологий в нефтепереработке. Сегодня на заводах компании уже успешно внедряются высокоэффективные катализаторы каталитического крекинга «Авангард», разработанные в партнерстве с Институтом проблем переработки углеводородов Сибирского отделения РАН. На очереди — инновационные технологии и катализаторы ряда других процессов

Программа научных исследований «Газпром нефти» в области нефтепереработки призвана решать для компании сразу несколько стратегических задач. С одной стороны, речь идет о повышении глубины переработки углеводородов, росте энергоэффективности и увеличении выпуска высокомаржинальных продуктов. С другой — с известных пор для российской нефтяной отрасли остро встал вопрос импортозамещения. В переработке нефти наиболее серьезной угрозой оказалась зависимость от производителей целого ряда катализаторов, не выпускаемых сегодня в России или уступающих в качестве импортным. Создание современного катализаторного производства высокой мощности — возможность решить и задачи эффективности, и вопросы промышленной безопасности. Неудивительно, что такое производство «Газпром нефти», строительство которого запланировано в Омске, получило статус проекта национального масштаба. Одновременно в компании создается целая линейка собственных катализаторов, в том числе и катализаторы гидропроцессов — наиболее уязвимый сегодня сегмент.

Стратегический вопрос

В партнерстве с Институтом проблем переработки углеводородов Сибирского отделения РАН (ИППУ СО РАН) «Газпром нефть» регулярно разрабатывает новые марки катализаторов каткрекинга — основного процесса вторичной переработки нефти. В сентябре прошлого года после масштабной модернизации катализаторное производство Омского НПЗ начало выпуск катализаторов новой серии «Авангард», обладающих улучшенными характеристиками. Их использование позволяет на несколько процентов повысить выход целевого продукта — экономический эффект в этом случае исчисляется миллиардами рублей.

Тем временем «Газпром нефть», претендующая на технологическое лидерство в отрасли, активно занимается созданием катализаторов гидропроцессов — гидроочистки и гидрокрекинга. Сегодня на российском рынке катализаторы гидрокрекинга представлены исключительно импортной продукцией, а отечественные катализаторы гидроочистки едва занимают десятую часть, уступая при этом в качестве зарубежной продукции.

Стратегический партнер «Газпром нефти» в разработке катализаторов гидроочистки дизельного топлива и бензинов каталитического крекинга — Институт катализа им. Г. К. Борескова (Новосибирск). Первая партия катализаторов гидроочистки средних дистиллятов, позволяющих получать продукт с содержанием серы не более 10 ppm, уже апробирована в промышленных условиях. Сегодня идет доработка катализатора и подготовка к повторному промышленному пробегу для получения финального коммерческого продукта. Впрочем, уже первые опытно-промышленные испытания показали, что использование нового катализатора позволяет получать дизельное топливо, соответствующее экологическому стандарту «Евро-5», при более низком давлении и температуре по сравнению с иностранным аналогом.

Фото: Николай Рыков, Николай Кривич, Юрий Молодковец Экономический эффект от использования катализаторов каталитического крекинга новой серии «Авангард» на производствах «Газпром нефти» ежегодно составляет несколько миллиардов рублей

Фото: Николай Рыков, Николай Кривич, Юрий Молодковец

Также на стадии лабораторно-пилотных испытаний находится процесс создания катализаторов гидрокрекинга. Технологии производства катализаторов глубокой гидроочистки и гидрокрекинга вакуумного газойля (ВГО) с максимальным выходом высококачественных светлых нефтепродуктов с улучшенными химмотологическими и низкотемпературными свойствами разрабатываются ведущими научными институтами при участии «Газпром нефти» в качестве индустриального партнера в рамках комплексного проекта «Создание технологии производства импортозамещающих катализаторов глубокой гидропереработки вакуумного газойля». В настоящее время проходят пилотные испытания каталитической системы, состоящей из катализатора гидроочистки, катализатора «мягкого» гидрокрекинга и цеолитсодержащего катализатора. Каталитическая система обеспечивает выход целевого продукта гидрокрекинга — малосернистых среднедистиллятных фракций — с высокой селективностью (на уровне 80%) и низким содержанием серы — до 7 ppm. Как показали сравнительные испытания с катализаторами ведущих компаний, такие параметры соответствуют лучшим мировым аналогам.

Лучше, дольше, эффективней

Создание полноценной продуктовой линейки катализаторов не ограничивается основными, наиболее ресурсоемкими, процессами вторичной переработки нефти. В этом году успешно закончились промышленные испытания нового катализатора олигомеризации. Это процесс, в результате которого из олефиносодержащих газов — пропан-пропиленовой или бутан-бутиленовой фракции, являющихся продуктами вторичных процессов переработки нефти, в частности, каталитического крекинга, — получают высокооктановые компоненты бензина. «Представленные сегодня на российском рынке катализаторы олигомеризации недостаточно стабильны, а их пробег не превышает 25–30 суток, после чего требуется регенерация для восстановления каталитической активности, — объясняет главный специалист управления технической политики и инновационной деятельности дирекции нефтепереработки „Газпром нефти“ Валентина Мирошкина. — Все это влияет на экономические показатели процесса. Поэтому была поставлена задача создать катализатор с длительным жизненным циклом».

Промышленные испытания на Московском НПЗ катализатора олигомеризации бензина каталитического крекинга КОБ-1, разработанного в ходе НИОКР в партнерстве с компанией «УНИСИТ», показали, что он гарантированно демонстрирует увеличение межрегенерационного пробега более чем в 2,5 раза по сравнению с промышленным аналогом, а также примерно на треть позволяет увеличить выход олигомеризата. «До конца года мы уже получим значимый экономический эффект — более 140 млн рублей от использования нашего катализатора на стадии опытного пробега: за счет увеличения длительности пробега и большего выхода продукта. Следующий шаг — коммерциализация созданных катализаторов, — говорит Валентина Мирошкина. — Полученные на наших производствах референсы позволят нам вывести на рынок катализатор, имеющий хорошую маркетинговую историю».

Фото: Николай Рыков, Николай Кривич, Юрий Молодковец

Фото: Николай Рыков, Николай Кривич, Юрий Молодковец

В октябре на Омском НПЗ начались опытно-промышленные испытания еще одного катализатора — процесса изодепарафинизации дизельных топлив зимних и арктических сортов. Этот проект выполнен в рамках программы импортозамещения, полученный катализатор не содержит драгоценных металлов и при его использовании дизельное топливо с требуемыми низкотемпературными свойствами получается в более мягких условиях (310 °C против 320–325 °C для импортного аналога) и повышенной объемной скорости подачи сырья (3 ч—1против 2 ч—1), что положительно влияет на энергоэффективность процесса. Ожидаемый экономический эффект от внедрения катализатора изодепарафинизации на установке Л-24/7 ОНПЗ за один период эксплуатации превышает 150 млн рублей. Результаты апробации технологии в промышленных масштабах появятся уже в начале следующего года.

Активный подход

Большинство технологий в нефтепереработке создано десятилетия назад. Тем не менее и здесь есть поле для развития. «Газпром нефть» участвует в разработке целого ряда технологических процессов, которые так или иначе могут повлиять на эффективность производства. Одна из таких технологий — реактивация отработанных катализаторов гидроочистки дизельного топлива позволит компании сэкономить значительные средства на покупке новых катализаторов, а также выйти из зависимости от иностранных поставщиков технологии. В России аналогов полученной технологии не существует.

Возвращение в строй использованных катализаторов гидроочистки приносит существенную экономию. Процесс гидроочистки, позволяющий минимизировать содержание в моторном топливе серы, стал особенно актуален при ужесточении соответствующих экологических требований. Первая появившаяся в мире технология восстановления катализаторов предусматривала лишь их окислительную регенерацию, то есть очистку от углеродистых соединений, осаждающихся на поверхности катализатора в процессе работы. В то же время она никак не влияет на восстановление структуры кобальто-молибденового комплекса — действующей части катализатора, нанесенной на его поверхность (см. рис.). Сегодня технология окислительной регенерации позволяет восстановить активность катализатора максимум на 85%. Такой активности катализатора было достаточно для его повторного использования в процессе гидрообессеривания для получения дизельных топлив низких экологических стандартов, например, Евро-2 с содержанием серы до 500 ppm. В то же время высокую степень обессеривания, соответствующую стандарту Евро-5, можно достичь, только применяя свежий 100% активный катализатор или катализатор с меньшей активностью, но с увеличением стартовой температуры процесса и сниженной нагрузкой. Во втором случае появляются дополнительные энергетические затраты, снижается выход целевого продукта и сокращается межрегенерационный пробег катализатора.

Технология реактивации катализаторов

Технология реактивации катализаторов. Инфографика: Татьяна Удалова Инфографика: Татьяна Удалова

Сложившаяся ситуация подтолкнула иностранных производителей катализаторов к разработке процесса реактивации, позволяющего восстанавливать катализаторы на 100%. В России до последнего времени такой технологии не было, поэтому отечественным нефтепереработчикам приходилось отправлять катализаторы на реактивацию за границу. Созданная Институтом катализа СО РАН и «Газпром нефтью» инновационная технология реактивации полностью решает эту проблему. «Промышленная партия катализатора глубокой гидроочистки дизельного топлива, реактивированная по разработанной технологии, показала высокую эффективность — на уровне свежего катализатора и даже чуть выше — на установке Л-24-6 ОНПЗ в рамках производственной программы, — рассказывает главный специалист управления технической политики и инновационной деятельности „Газпром нефти“ Анна Андреева. — Реактивированный катализатор продемонстрировал высокую стабильность и устойчивость при изменяющихся условиях технологического процесса и параметров перерабатываемого сырья (в сырье вовлекалось до 11% газойля каталитического крекинга) с мая 2016 года по апрель 2017 года». Как показывает практика, внедрение технологии реактивации позволяет снизить затраты на приобретение свежих дорогостоящих катализаторов гидроочистки на 55%. Экономический эффект от внедрения реактивированного катализатора на один поток установки Л-24-6 ОНПЗ составил более 11 млн руб. В дальнейшем предполагаются коммерциализация технологии и продажа лицензии на ее использование сторонним потребителям.

Андрей Клейменов
Андрей Клейменов,
начальник управления
научно-технического развития
«Газпром нефти»:

«Газпром нефть» инвестирует значительные средства в прикладные научные исследования. На получение значимого эффекта от этой работы требуется время, но в конечном итоге компания увеличивает свою конкурентоспособность. Высокий уровень технологических характеристик катализаторов, которые разработаны компанией в сотрудничестве с российской наукой, позволил принять обоснованное решение по созданию нового катализаторного производства. Сегодня этот проект получил статус национального.

Следующий шаг — создание и внедрение инновационных технологий, которые в будущем позволят существенно повысить эффективность и конкурентоспособность нефтеперерабатывающих заводов компании, укрепить ее технологическое лидерство. Не стоит забывать, что рост интеллектуальной собственности также положительно влияет на репутацию компании на международном уровне.

Разработки новых технологий и катализаторов «Газпром нефть» ведет в тесном сотрудничестве с ведущими научными институтами страны. В том числе, в ряде проектов компания выступает в качестве индустриального партнера, что позволяет институтам привлекать под свои исследования государственные субсидии. Синергетический эффект от такого партнерства очевиден — развитие отечественной науки и инновационные продукты для нефтегазовой отрасли.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ