Хавкин Г.А., Гуляева Л.А. - Национальный нефтегазовый форум

Каталитические процессы
производства моторных топлив
III Национальный нефтегазовый форум
Хавкин В.А.
д.т.н., проф., академик РАЕН,
зам. генерального директора
Гуляева Л.А.
к.т.н., зав. лабораторией
Доля российских катализаторов в нефтепереработке РФ
Каталитический
крекинг в
кипящем слое
15%
Риформинг
со стационарным
слоем
15%
Риформинг
с движущимся
слоем
0%
Изомеризация
бензиновых
фракций
50%
Глубокая
гидроочистка
дизельных
фракций
Гидрокрекинг
Гидродепарафинизация
~10%
0%
<10%
По данным ОАО «НПП «Нефтехим». Материалы совещания в г. Тамбов, 2012 г.
2
Современный состав технологических процессов российской
и зарубежной нефтепереработки
(% от общего объема первичной переработки сырой нефти)
Западная
Европа
США
Россия
Япония
Каталитический крекинг
15,8
35,8
6,7
19,8
Гидрокрекинг
7,5
9,1
1,9
4,0
Термокрекинг + висбрекинг
12,2
0,2
5,8
-
Коксование
2,5
16,2
2,0
2,3
Риформинг, всего
в т.ч. непрерывной регенерацией
12,7
4,1
18,3
6,1
11,9
1,1
13,9
6,6
Гидроочистка и гидрооблагораживание топлив, всего
в т.ч.: - бензинов
- дистиллятов
- остатков тяжелого газойля
49,2
9,5
35,3
4,4
55,3
10,3
41,3
3,7
26,7
0,3
26,4
-
77,1
2,2
52,5
22,4
Алкилирование
1,4
5,6
0,2
0,8
Изомеризация
2,7
3,0
0,8
0,3
Производство МТБЭ и других ВОК
0,3
0,5
0,1
0,06
Производство ароматики
1,3
2,4
0,8
3,8
Производство масел
1,0
1,1
1,4
0,9
Производство кокса
0,6
5,2
0,5
0,3
Производство битума
2,8
3,7
3,7
3,1
Основные вторичные процессы
3
Ввод процессов, углубляющих переработку и повышающих
качество нефтепродуктов, намеченный в России до 2020 г.
Процесс
Суммарная
мощность,
млн. т/год
Количество
установок
Процессы, углубляющие переработку
Каталитический крекинг вакуумного газойля
11,5
8
Гидрокрекинг вакуумного газойля
48,8
16
Гидрокрекинг нефтяных остатков
15,7
6
Коксование
12,8
9
Смазочные масла третьей группы
(для двигателей Евро-5)
1,6
7
Производство водорода
1,0
14
Процессы, повышающие качество нефтепродуктов
Изомеризация
7,4
12
Алкилирование
2,6
11
Риформинг
8,5
8
Гидроочистка
56,2
31
4
Материальный баланс процесса
каталитического крекинга в ОАО «ТАИФ-НК»
Сырье (вакуумный газойль)
100,0
Продукция:
сухой газ
3,0
ППФ
6,4
ББФ
9,1
бензин (фр. < 210оС)
51,8*
легкий газойль
13,9
тяжелый газойль (фр. > 360оС)
8,8
кокс выжигаемый
4,4
кислый газ ( H2S + CO2)
1,7
Итого:
99,1
Потери
0,9
Всего
100,0
Примечание: *Фактический выход бензиновой фракции составляет
48,5-49,0% вследствие использования более тяжелого сернистого сырья
(по сравнению с проектным).
5
Характеристика основных продуктов, полученных на комплексе
каталитического крекинга ОАО «ТАИФ-НК»
Показатели
Тяжелая фракция
Легкая фракция
760 - 775
635 - 645
87,0 – 88,0
79,5 – 80,0
95,5 – 96,0
85,7 – 86,1
не менее 70
не выше 92
не выше 130
не выше 198
не выше 218
не менее 25
не менее 30
не выше 38
не выше 45
не выше 65
17 - 23
-
Содержание серы, ррm
не более 50
не более 50
Йодное число, г. I2 / 100 г.продукта
не менее 8
-
Содержание олефиновых углеводородов,
% масс.
не менее 4
не менее 48
Плотность при 20оС, кг/м3
Октановое число:
- по исследовательскому методу
- по моторному методу
Фракционный состав, оС:
н.к.
10%
50%
90%
к.к.
Давление насыщенных паров, кПА
6
Гидроочистка бензина термического крекинга в смеси
с прямогонным дизельным дистиллятом
Качество исходного сырья и продуктов облагораживания после первой
стадии процесса гидроочистки
Наименование
Бензин
термического
крекинга
Дизельное топливо
прямогонное
Смесь бензина термического
крекинга и прямогонного
дизельного топлива в
соотношении, % масс.
Гидроочищенный бензин после
отгона из смеси с дизельным
топливом, % масс.
1:30
1:9
1:5
1:3
1:30
1:9
1:5
1:3
Плотность при 20°С, кг/м3
752
838
836
829
823
816
741
739
740
741
Фракционный состав, °С:
н.к.
10%
50%
90%
к.к.
55
67
118
152
174
191
232
349
168
229
350
110
214
348
88
210
349
76
198
347
38
62
117
152
177
36
61
118
152
178
38
60
116
150
176
37
63
116
149
176
Йодное число, г йода на
100 г топлива
82
до 5
7,9
14,5
19,0
25,7
2,0
2,0
3,0
3,0
Октановое число. м.м.
61
-
-
-
-
-
42
45
44
45
0,55
0,90
0,89
0,85
0,83
0,81
0,03
0,03
0,02
0,02
Содержание серы,
% масс.
7
Гидроочистка бензина термического крекинга в смеси
с прямогонным дизельным дистиллятом
Качество сырья и продуктов облагораживания после второй
стадии процесса гидроочистки
Наименование
Плотность при 20°С, кг/м3
Бензин после
первой стадии
гидроочистки
Бензин прямой
перегонки
Смесь бензина первой стадии
гидроочистки с бензином прямой
перегонки, % масс.
Гидроочищенный бензин после
второй стадии гидроочистки,
% масс.
1:18
1:5
1:2,5
1:1,5
1:18
1:5
1:2,5
1:1,5
740
764
764
760
757
754
761
752
745
739
38
62
152
177
95
105
160
178
90
102
157
177
87
96
156
177
50
88
155
178
44
72
156
178
38
95
156
175
40
86
155
177
39
81
154
177
38
65
152
176
Йодное число, г йода на
100 г топлива
3,0
1,0
1,0
1,3
1,6
1,8
Октановое число. м.м.
42
40
40
41
41
41
41
40
41
40
Содержание серы,
мг/кг
300
400
400
380
350
340
менее
0,5
менее
0,5
менее
1,0
менее
1,0
Фракционный состав, °С:
н.к.
10%
50%
90%
к.к.
отсутствие
8
Гидроочистка бензина термического крекинга в смеси
с прямогонным дизельным дистиллятом
Материальный баланс гидроочистки смесевого сырья
Наименование
Бензин
Дизельный дистиллят
Водород (100% на реакцию)
Итого:
Сероводород + аммиак
Углеводородные газы
Бензин-отгон
Дизельное топливо
Потери
Итого:
Вариант
1
Поступило, % масс.:
15,0
85,0
0,6
100,3
Получено, % масс.:
0,7
1,2
16,6
81,6
0,5
100,6
2
30,0
70,0
0,8
100,8
0,8
1,5
35,0
63,0
0,5
100,8
9
Мягкий гидрокрекинга вакуумных дистиллятов
Технологические параметры процесса «мягкого» гидрокрекинга
Наименование
Давление общее, МПа
Температура на входе: начало/конец цикла, °С
Температура на выходе: начало/конец цикла, °С
Объемная скорость подачи сырья, ч-1
Расход циркулирующего ВСГ, м3/ч
Концентрация водорода в ВСГ, % об.
По проекту
Фактически
5,7-6,1
5,6
360-380/390-420
385-405/415-440
385-395/415-425
395-400/420-425
0,61
0,55 (0,68)
44000
33000
80
90
Материальный баланс процесса «мягкого» гидрокрекинга
Наименование
Фактически
I
Поступило, % масс.:
Вакуумный дистиллят
100,00
ВСГ из секции каталитического риформинга
1,23
Итого:
101,23
Получено, % масс.:
Сероводород
1,43
Аммиак
0,07
Углеводородный газ (С1-С4)
0,58
Бензин-отгон
4,21
Дизельное топливо
34,00
Остаток
59,29
Потери
1,00
Отдуваемый ВСГ (в топливную сеть)
0,65
Итого:
101,23
II
100,00
1,32
101,32
1,40
0,07
0,56
2,42
40,30
54,90
1,00
0,67
101,32
10
Качество продуктов «мягкого» гидрокрекинга
Бензин
(фр. н.к.-180˚С)
Дизельное топливо
(фр. 180-360˚С)
Остаток
(фр. >360˚С)
Плотность, кг/ м3
745-770
864-872
880-882
Фракционный состав, оС:
н.к.
10%
50%
90%
к.к.
39 - 41
86 - 90
122 - 128
154 - 159
163 - 168
211 - 220
239 - 251
295 - 312
350 - 352
360
345-351
360-372
397-405
465-485
486-500
96-98
94
96
Содержание серы, % масс.
-
0,04-0,05
0,09-0,12
Содержание азота, % масс.
-
-
0,03-0,06
Температура застывания,оС
-
(минус 1 ) – (минус 4)
26-32
Температура вспышки, оС
-
106
186-198
1,2
2,1
0,9-1,2
Коксуемость, % масс.
-
-
0,1-0,12
Теплота сгорания, низшая, кДж/кг
-
-
42395
Цетановое число
-
44
-
Показатели
Выход, % об.
Йодное число, г. I2/ 100 г продукта
11
Каталитическая депарафинизация дизельных дистиллятов
Средние показатели эксплуатации секции 200 комплекса ЛКС 35-64
(соотношение ВСГ/сырье – 700-950 нм3/м3, давление 3,6-3,8 МПа)
сырье
Продукт
Депрессия
температуры
0,91-0,94
0,77-0,84
1,00-1,20
Депрессия
температуры
2004-2005
2006-2008
2009-2012
Температура
реакции, °С
Выход
целевой
фракции,
% масс.
Продукт
Годы
Объемная
скорость
подачи сырья,
ч-1
Температура
помутнения, °С
сырье
Температура
застывания, °С
325-335
335-340
340-350
86,0
85,5
85,2
-21
-17
-13
-35
-40
-42
14
23
29
-13
-10
-8
-28
-35
-38
15
25
30
12
Качество дизельного топлива, полученного в процессе
каталитической депарафинизации
Наименование показателя
Плотность при 20°С
Плотность при 15°С
Фракционный состав:
н.к.
10%
50%
90%
95%
96%
98%
Температура вспышки в закрытом тигле
Вязкость кинематическая при 20°С
Вязкость кинематическая при 40°С
Температура помутнения
Предельная температура фильтруемости
Цетановый индекс
Цетановое число
Фракционный состав:
до температуры 180°С
до температуры 340°С
Содержание серы
Массовая доля полициклических
ароматических углеводородов
Коксуемость 10%-ного остатка разгонки
Зольность
Содержание воды
Общее загрязнение
Коррозия медной пластинки (3 ч при 50 °С)
Смазывающая способность:
скорректированный диаметр пятна износа
при 60 °С
Единица
измерения
кг/м3
кг/м3
Норма ЕН 590 класс 4 вид III
Дизельное топливо
800-840
819,1
822,9
°С
(не выше 340)
30
161
184
221
290
308
314
57
мм2/с
-
2,47
мм2/с
1,20-4,00
не выше минус 34
не выше минус 44
не менее 43,0
не менее 47,0
1,72
минус 42
минус 45
44,3
50
ppm
не более 10
не более 95
не более 10
7,5
98
6,32
% (по массе)
не более 11
0,9
% (по массе)
% масс.
мг/кг
мг/кг
единицы по шкале
не более 0,30
не более 0,01
не более 200
не более 24
класс 1
0,01
0
отсутствие
отсутствие
выдерживает
мкм
не более 460
338
°С
°С
°С
Пункт
% об.
13
Гидрирование нефтяных дистиллятов под высоким
давлением водорода
Фактическое качество сырья блоков гидрирования
Легкий газойль
каталитического
крекинга (ЛГКК)
Дизельная фракция
замедленного
коксования (ДФЗК)
Легкий газойль
замедленного
коксования
(ДФЗК)
Плотность, кг/ м3
930-999
854-877
Фракционный состав, оС:
10%
50%
96%
201-256
237-290
321-360
Массовая доля углеводородов,
прореагировавших с серной
кислотой, %
Йодное число, г I2/ 100 г топлива
Наименование показателя
Содержание серы, % масс.
Прямогонная дизельная фракция
«летнего
вида»
утяжеленного
фракционного состава
872-922
833-844
858-870
185-232
222-284
307-360
224-311
266-341
373-399
210-233
258-280
333-360
266-308
317-348
355-377
77-92
38-52
50-61
20-31
28-33
8-18
37-60
30-45
0,5-2,1
0,8-3,0
1,2-1,7
0,8-1,1
1,3-1,5
0,4
0,5-0,6
Оптимальные условия процесса гидрирования
Наименование показателя
При производстве
топлива дизельного
реактивного топлива Т-6
28
28
Температура в реакционной колонне, °С
380-400
410-415
Объемная скорость подачи сырья, ч-1
0,3-1,0
0,3-0,5
Кратность циркуляции, газ (циркуляционный + холодный)/
сырье, не менее, нм3/м3
1200:1
2000:1
75
75
Давление на входе в блок, МПа, не менее
Содержание водорода в циркуляционном газе, % об., не менее
14
Основные показатели качества дизельных топлив,
получаемых по технологии глубокого гидрирования
Наименование показателя
Цетановое число
Плотность при 15°С, кг/ м3
Технические требования ГОСТ Р 52368-2005
(ЕН 590:2004) (с изм. №1)
Базовая основа
для умеренного
климата (сорт С)
для арктического
климата (Класс 4)
Для умеренного климата
не менее 51,0
51,0
-
Для арктического климата
не менее 47,0
-
44,0
Для умеренного климата
820-845
839
-
Для арктического климата
800-840
-
840
Ароматические у/в, % (по массе)
-
7,6
1,0
Полициклические ароматические
углеводороды, % (по массе)
не более 8
0,7
менее 0,1
Содержание серы, мг/кг
не более 50
не более 10
менее 5
менее 5
Температура вспышки в закрытом
тигле, оС
Коксуемость 10%-го остатка разгонки,
% масс.
Температура помутнения, оС
Предельная температура
фильтруемости, оС
Фракционный состав, °С:
95 % (по объему) перегоняется при
температуре, °С
до температуры 340°С, % (по объему)
Для умеренного климата
выше 55
71
-
Для арктического климата
выше 30
-
63
менее 0,01
менее 0,01
не более 0,30
Для умеренного климата
-
минус 6
-
Для арктического климата
не выше минус 34
-
минус 47
Для умеренного климата
не выше минус 5
минус 9
-
Для арктического климата
не выше минус 44
-
минус 48
Для умеренного климата
не выше 360
350
-
Для арктического климата
не более 95
-
-
15
Благодарю за внимание!