Эффектный процесс – Журнал «Сибирская нефть»

Эффектный процесс

«Газпром нефть» апробирует новый технологический процесс получения высокооктановых бензиновых компонентов

Текст: Федор Британов
Фото: Юрий Молодковец
Инфографика: Софья Демидова

Мировой тренд на повышение эффективности в условиях жесткой конкуренции и сложной макроэкономики затронул и такую консервативную промышленную сферу как нефтепереработка. Сегодня компании уже не ограничиваются созданием новых катализаторов, обеспечивающих лучшие производственные показатели. В целом ряде стран ведутся разработки новых технологических процессов. Одним из таких процессов может стать ароформинг. «Газпром нефть» приняла непосредственное участие в его создании

Существует стереотип, что все лучшие технологии в нефтепереработке уже изобретены. И НПЗ при достаточном оснащении легко может выпускать востребованный рынком набор продуктов в оптимальных пропорциях, получая при этом максимальную прибыль. Тем не менее и в применяемых сегодня технологических процессах есть узкие места. А именно — получение маловостребованных углеводородных фракций, чьи химические свойства предполагают крайне небольшой перечень сфер полезного использования. Повышение экономической привлекательности таких фракций — одно из направлений развития современной нефтепереработки. Для получения из низкомаржинальных фракций высокооктановых компонентов бензина «Газпром нефть» в партнерстве с резидентом «Сколково» компанией «НГТ-cинтез» разрабатывает уникальную отечественную технологию — ароформинг. В 2018 году пилотный проект перейдет в фазу опытно-промышленных испытаний. В случае успеха новая установка появится на Омском НПЗ.

Из грязи в князи

Ароформинг представляет собой одностадийный каталитический процесс, который позволяет из побочных продуктов нефтепереработки — низкооктанового бензина газового стабильного (БГС) и олефинсодержащего газа (см. глоссарий) — получить основу для производства бензина АИ-92 с октановым числом в диапазоне 90–93 единицы. В качестве третьего сырьевого компонента в технологическом процессе используется доступный и недорогой метиловый спирт.

Традиционно БГС с октановым числом порядка 60 единиц, которого только на Омском НПЗ в результате процессов переработки ежегодно получают более 300 тыс. тонн, считается головной болью нефтепереработчиков. С облагораживанием этого продукта не справляется ни одна из существующих технологий получения товарных бензинов. В составе БГС преобладают высокомолекулярные парафиновые углеводороды С7. Их можно перерабатывать с помощью процессов изомеризации или риформинга. Но в ходе изомеризации не удается повысить октановое число конечного продукта до 90 единиц и больше, а риформинг не обеспечивает снижение содержания бензола до соответствия требованиям стандарта «Евро-5».

Чаще всего БГС направляют на пиролиз, на выходе получая сырье для нефтехимических процессов. Некоторые производители фасуют БГС в качестве растворителя для лакокрасочных изделий. Что касается олефинсодержащего газа, который также называют сухим газом каткрекинга, то его обычно сжигают в заводских печах в качестве топлива. «В составе сырьевой смеси для ароформинга 20% — это олефинсодержащий газ. Таким образом, значительная часть этого газа с Омского НПЗ может быть преобразована в бензиновую фракцию, — отмечает главный специалист управления научно-технического развития департамента развития нефтепереработки и нефтехимии „Газпром нефти“ Валерий Головачев. — У технологии есть еще одно преимущество: она нетребовательна к октановому числу исходного сырья и допускает его широкие колебания, позволяя в любом случае вытянуть в конечном продукте нужный нам октан 90 и выше».

Инфографика: Софья Демидова

Технологическая эволюция

С точки зрения химии новая технология объединила в себе процессы изомеризации и риформинга, но проходит при более мягких условиях — меньшей температуре и давлении. Весь процесс идет в присутствии катализаторов на основе цеолита. При этом, в отличие от той же изомеризации, катализаторы ароформинга не содержат драгоценных металлов.

Технология, родственная ароформингу, была разработана в нашей стране еще в 90-х годах прошлого века. Первый процесс получил название цеоформинг, обозначив таким образом использование цеолитных катализаторов. Цеоформинг был опробован в промышленных условиях и даже внедрен в производство на ряде миниНПЗ, однако широкого применения так и не получил. К вопросу вернулись уже в двухтысячных. Компания «НГТ-синтез» вовлекла в процесс метанол, дав новой технологии название метаформинг. Именно он и стал прообразом ароформинга.

«Специалисты „Газпром нефти“, Омского НПЗ и „НГТ-синтеза“ доработали первоначальную идею, экспериментируя с различными видами низкомаржинального сырья. В результате мы получили собственную разработку, не имеющую аналогов в мире ни по набору технологических решений, ни по эффективности переработки БГС», — говорит Валерий Головачев.

Химики и технологи смоделировали технологию в лабораторных условиях. Следующий шаг — полномасштабные испытания на специально строящейся в Подмосковье опытно-промышленной установке. На ней будут подобраны оптимальные режимы для первого в мире комплекса ароформинга, который по плану может появиться в Омске в 2022 году.

Перспективная экономика

Использование ароформинга в промышленных масштабах предполагает, что от 80 до 90% от объема БГС, направленного на переработку, станет высокооктановым бензином, соответствующим стандарту «Евро-5».

Фото: Юрий Молодковец

Предварительные расчеты, которые будут уточнены по итогам пилотного проекта, оценивают мощность будущей установки ароформинга в 450 тыс. тонн по сырью, а объем инвестиций — в 3,7 млрд рублей. Это сравнительно небольшие капитальные затраты при сроке окупаемости проекта всего в 6 лет. По выполненным расчетам, ни один из рассмотренных альтернативных путей использования БГС не показал подобного результата.

«За счет того, что реакции проходят при сравнительно невысоких температуре и давлении, мы можем спрогнозировать достаточно простую и легкую конструкцию будущей установки. Использование доступного в необходимых количествах сырья и катализатора без содержания драгоценных металлов делает саму технологию экономически крайне привлекательной. Об этом говорят расчеты специалистов „Газпром нефти“ и сторонних экспертов», — объясняет Валерий Головачев.

В 2020 году уточненный инвестпроект должен выйти на стадию реализации. И специалисты уже предрекают технологии успех на рынке.

«Ежегодный рост мирового спроса на бензин превышает 5,5 млн тонн в год, — говорит генеральный директор компании „НГТ-синтез“ Денис Пчелинцев, — при этом производство именно легкой, в том числе сланцевой нафты, малопригодной для традиционных установок риформинга, растет темпами свыше 12 млн тонн в год. Такая ситуация делает легкую нафту очень недорогим исходным сырьем, которое благодаря ароформингу может эффективно использоваться для производства основы высокооктанового бензина». Денис Пчелинцев отметил также, что ароформинг становится все более актуален в странах, где растет добыча легкой сланцевой нефти, в связи с высоким содержанием в ней углеводородов С7. А также в странах, где ужесточаются требования по снижению выбросов парниковых газов и есть экономические преференции в случае вовлечения спиртов, например биоэтанола, в производство автомобильных бензинов. «Новая технология отвечает всем этим требованиям», — подчеркнул директор компании «НГТ-синтез».

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

Безусловно, у арофоминга существуют перспективы для дальнейшей коммерциализации, и мы планируем детально их изучить после строительства и запуска промышленной установки на Омском НПЗ. Участие в создании этой технологии еще раз свидетельствует о том, что на текущий момент «Газпром нефть» существенно продвинулась в разработке новых процессов в сфере нефтепереработки. Что немаловажно, все внедренные нами к настоящему времени технологии доказали свою окупаемость. Это означает, что научно-техническое развитие может приносить прибыль и компания идет по правильному пути, уделяя НИОКР особое внимание.

В свою очередь, специалисты «Газпром нефти» рассчитывают на интерес к технологии и в России. В этом случае компания имеет все шансы стать первым среди ВИНК лицензиаром технологического процесса.

Глоссарий

• Название олефинсодержащий газ происходит от английского названия этилена — gas olefiant, «маслородный газ». В данном случае имеется в виду газ, образующийся в результате реакций каталитического крекинга.

Бензол традиционно считается одним из наиболее токсичных углеводородов, входящих в состав автомобильных бензинов. В связи с этим количество бензола в топливе ограничено современными стандартами до минимума.

Пиролиз — процесс высокотемпературного превращения углеводородов — основной способ получения этилена и пропилена. В промышленных условиях пиролиз углеводородов осуществляют при температурах 800—900°C и при давлениях, близких к атмосферному.

Ароформинг — одностадийный каталитический процесс, который позволяет из побочных продуктов нефтепереработки — низкооктанового бензина газового стабильного (БГС) и олефинсодержащего газа — получить основу для производства бензина АИ-92 с октановым числом в диапазоне 90–93 единицы. В качестве третьего сырьевого компонента в технологическом процессе используется метиловый спирт.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ