«Цеоформинг» Каталитический процесс производства моторных топлив

«Цеоформинг» Каталитический процесс производства моторных топлив

(неэтилированных высокооктановых автомобильных бензинов)

НПЗ «Глимар», Польша. Процесс «Цеоформинг» запущен в феврале 1997г.

г. Рустави, Грузия. Процесс «Цеоформинг» запущен в марте 2002г.

Сибирская технологическая компания «цеосит»

ПРЕДЫСТОРИЯ (1990-1997гг)

Завершены разработка, опытно-промышленные испытания и внедрение в промышленность технологии «Цеоформинг», позволяющей создавать автономные установки для получения высокооктановых (RON 92-96) автомобильных бензинов мощностью от 5 до 350-500 тыс. тонн в год по сырью для процесса с неподвижным слоем катализатора. Установлена возможность увеличения мощности до 1 млн. тонн в год по ПБФ для процесса с применением движущегося слоя катализатора.

Промышленная технология процесса «Цеоформинг» и технология производства катализатора разработаны командой «Цеосит» и защищены патентами РФ (более 30 патентов). НИЦ «Цеосит» имеет исключительное право на предоставление лицензий на использование процесса «Цеоформинг» и разрабатывает регламенты на проектирование (Basic Engineering) установок производства моторных топлив с его применением.

Химические основы процесса

Процесс «Цеоформинг» основан на реакциях каталитического превращения парафиновых и нафтеновых углеводородов на цеолитсодержащих катализаторах.

В процессе «Цеоформинг» реакции расщепления C-C связей, изомеризации, перераспределения водорода и алкилирования исходных углеводородов и промежуточных соединений приводят к превращению низкооктановых углеводородов (неразветвленных парафинов и нафтенов) в высокооктановые компоненты (изо-парафины, арены). В процессе цеоформинга происходит также превращение сернистых соединений сырья, в том числе путем демеркаптанизации, в высокооктановые компоненты с выделением H2S в газовую фазу. Результатом процесса является повышение октанового числа прямогонного бензина с 45-60 ОЧ ММ до 72-86 ОЧ ММ (76-95 ИМ) с десульфуризацией до 0.02-0.05% содержания серы и получение дизельных фракций с низкой температурой застывания.

Выход готовых продуктов зависит от типа, качества и фракционного состава сырья и режима эксплуатации установки. В режиме получения бензинов АИ-80 выход бензина достигает 80-92%, в режиме АИ-92 – 70-80% на поданное сырье. Вторым продуктом является сжиженный газ.

В качестве сырья, помимо фракций нефти, могут быть использованы олефин-содержащие газы крекинга и пиролиза и кислородсодержащие органические соединения.

Преимущества

Катализаторы разработаны на основе экологически чистой системы, не содержащей дорогостоящих благородных и тяжелых металлов; Катализатор не чувствителен к повышенному содержанию серы, не требуется гидроочистки сырья от серы и азотсодержащих соединений; В результате протекающих реакций превращения сернистых соединений сырья, в том числе демеркаптанизации, содержание общей серы в жидких продуктах не превышает 0.02-0.05%; Процесс «Цеоформинг» позволяет перерабатывать широкий спектр углеводородного сырья (Tк.к. = 120-250оС); В процессе «Цеоформинг» не используется водород и связанное с ним компрессорное оборудование; Процесс проводится при сравнительно низких температурах (340-450оС) и давлениях (0.5-1.5 МПа), что на 20-30% уменьшает его энергоемкость; Получаемые бензины более адаптированы к экологическим требованиям благодаря значительно меньшему содержанию в них ароматических углеводородов и низкому содержанию бензола, что отвечает современным международным стандартам; Получаемые бензины не требуют компаундирования; дизельные фракции имеют низкие температуры застывания; Процесс рентабелен при мощности установки от 5 000 т/год по сырью.

Процесс «Цеоформинг» имеет ряд существенных преимуществ перед традиционными процессами:

В результате указанных преимуществ капитальные затраты и эксплуатационные расходы значительно снижаются.

Параметры

«Цеоформинг»

«Цеоформинг»

«Цеоформинг»

Риформинг

Углеводородные фракции C5 –240оC; олефинсодержащие газы; кислородсодержащие соединения

Углеводородные фракции C5 –240оC; олефинсодержащие газы; кислородсодержащие соединения

Углеводородные фракции C5 –240оC; олефинсодержащие газы; кислородсодержащие соединения

Температура реакции, оС

340-460

340-460

340-460

480-550

Давление, атм.

5-15

5-15

5-15

3-35

Водородное хозяйство

Не требуется

Не требуется

Не требуется

Необходимо

Гидроочистка сырья

Не требуется

Не требуется

Не требуется

Необходима

Сырье

Углеводородные фракции С6 –180оС (нафтенового основания)

Катализатор

Не содержит благородных металлов, экологически безвреден

Не содержит благородных металлов, экологически безвреден

Не содержит благородных металлов, экологически безвреден

Содержит Pt, Pd и может содержать другие тяжелые металлы

Состав конечного продукта

Высокооктановый бензин, готовый к применению

Высокооктановый бензин, готовый к применению

Высокооктановый бензин, готовый к применению

Высокооктановый ароматический компонент бензина, требующий компаундирования

Содержание бензола в бензиновой фракции продукта

0.6-1.5% об.

0.6-1.5% об.

0.6-1.5% об.

5-10% об.

Выход целевого продукта:

Выход целевого продукта:

Автобензин *):

Автобензин *):

Автобензин *):

Выходы бензинов зависят от условий компаундирования

Выходы бензинов зависят от условий компаундирования

Выходы бензинов зависят от условий компаундирования

Выходы бензинов зависят от условий компаундирования

Аи-80

Аи-93

«Евро-супер-95»

- на фр. 35-160оС

80-90%

70-85%

68-82%

- на фр. 70-180оС

85-92%

75-90%

72-85%

Допустимое содержание серы в сырье

Не лимитируется

Не лимитируется

Не лимитируется

Менее 0.001% мас.

Содержание серы в бензине

Не более 0.05% мас.

Не более 0.05% мас.

Не более 0.05% мас.

Не более 0.001% мас.

Экономические оценки

Для мощностей 80-200 тыс. тонн в год срок окупаемости не более 1.5 – 2.5 лет

Для мощностей 80-200 тыс. тонн в год срок окупаемости не более 1.5 – 2.5 лет

Для мощностей 80-200 тыс. тонн в год срок окупаемости не более 1.5 – 2.5 лет

Экономически оправдан для мощностей более 600-800 тыс. тонн в год

*) Вторым целевым продуктом является сжиженный газ. Соотношение выходов бензина и сжиженного газа обеспечивается в зависимости от требований рынка.

Вариант I

Вариант II.

НИЦ «Цеосит» ОИК СО РАН располагает двумя вариантами технологии «Цеоформинг».

Основными продуктами процесса являются высокооктановый бензин (выход составляет 65-80%) и сжиженный газ (выход составляет 20-30%).

Основными продуктами процесса являются высокооктановый бензин (выход составляет 85-90%) и сжиженный газ (выход составляет 8-10%).

Согласно результатам экспертизы, выполненной американской компанией Purvin & Hertz Inc., в странах, где спрос на импорт сжиженного газа достаточно высок (напр., в Южной Америке, Китае, Польше и др.), хорошие экономические и технологические перспективы имеет первый вариант Цеоформинга. В странах же, где рынок сжиженного газа ограничен, следует применять второй вариант процесса, где основным продуктом будет высокооктановый бензин.

В обоих вариантах получаемый бензин удовлетворяет международным стандартам, которые вводятся с 2003 года, а именно:

Проанализировав групповой и фракционный состав и другие свойства предполагаемого сырья, НИЦ «Цеосит» может определить возможные выходы как бензина, так и сжиженного газа для обоих вариантов процесса «Цеоформинг».

В обоих случаях происходит десульфуризация сырья без применения водорода и водородного хозяйства.

При производстве высокооктановых бензинов по технологии «Цеоформинг»

происходит одновременное обессеривание сырья.

I

II

Промышленная реализация

С 1992 г. на Нижневартовском ГПЗ находится в эксплуатации первая промышленная установка Цеоформинга мощностью 5 тыс. т/г по сырью.

В феврале 1997 г. в Польше на НПЗ “Glimar” (г. Горличе) введена в эксплуатацию установка “Цеоформинг-40” мощностью 40 тыс.т/г., спроектированная и изготовленная фирмой Lurgi (ФРГ) по лицензии и Базовому проекту НИЦ “Цеосит” ОИК СО РАН.

Сырьем установки является стабильный газовый бензин. Продуктом установки является неэтилированный бензин А-76 (АИ-80). При переводе установки на другое сырье - прямогонный бензин, выход автобензина повышается до 82-85% мас. Срок службы катализатора - более 1,5 лет.

Установка предназначена для производства неэтилированного автобензина ”Eurosuper-95” из прямогонного бензина с октановым числом 45-65 ММ. Вторым целевым продуктом установки является сжиженный газ.

Показатели работы установки «цеоформинг» на нпз «глимар»

После анализа фактических результатов 5-летнего пробега экспертная бригада в июле 2001 г. сделала следующие выводы:

Целевыми продуктами процесса являются высокооктановый автомобильный бензин, готовый к применению без компаундирования, и сжиженный газ, при этом суммарный выход целевых продуктов составляет не менее 92-95% мас. Высокооктановыми компонентами получаемых бензинов являются изопарафины (30-50%) и ароматические углеводороды (25-45%), при этом содержание бензола не превышает 1.5% мас. Такой состав отвечает современным европейским стандартам качества; ОЧ бензина возрастает с 45 ММ до 82-86 ММ, или 92-95 ИМ. Полученный сжиженный газ содержит 40-42% пропана, 30-32% н-бутана и 26-28% мас. изобутана. Содержание олефинов не превышает 1%. Состав сжиженного газа позволяет применять его в качестве топлива в автомобильных двигателях и в быту. Процесс идет устойчиво без предварительной сероочистки и водородной рециркуляции за счет одновременно идущих реакций превращения сернистых соединений, в том числе демеркаптанизации сырья. Система переключения режимов реакции и регенерации на всех стадиях полностью автоматизирована. Система доказала свою высокую надежность пятилетней безаварийной работой. Установка «Цеоформинг» удовлетворяет всем требованиям технологической и экономической эффективности и надежности. Возврат инвестиций был завершен через 1.5 года после пуска установки.

ДИНАМИКА ЗАТРАТ И ВОЗВРАТА ИНВЕСТИЦИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МОЩНОСТИ

УСТАНОВКИ (данные относятся к производству бензинов АИ-92 ? АИ-95)

Пуск завода

Сравнительный анализ чистого приведенного дохода (npv) установок получения высокооктанового бензина по технологиям «цеоформинг» и «риформинг»

Схема 1. Традиционная схема (Риформинг и изомеризация)

Схемы переработки фракций нефти или газового конденсата в моторные топлива различными процессами:

Схема 2. Технология «Цеоформинг»

III

IV

Введено в действие промышленное производство катализатора на ОАО «Новосибирский завод химконцентратов». Гарантируются поставки катализатора на весь срок эксплуатации установок.

В марте 2002 г. в г. Рустави (Грузия) запущена промышленная установка «Цеоформинг» мощностью 40 000 т/год.

Перспективы

Промышленная установка «Цеоформинг» мощностью 40 тыс.т/год, спроектированная и изготовленная компанией IRV Corporation по лицензии и Базовому проекту НИЦ “Цеосит”, подготовлена к пуску в г. Бишкек (Киргизия).

В ноябре 2001 г. в Южной Корее (г. Дайджон) запущена демонстрационная установка цеоформинга для движущегося слоя катализатора производительностью по сырью 0,2 т/сутки.

Установка построена южно-корейской компанией Samsung Engineering Company, Ltd. на основе Базового инжиниринга, технологии и катализатора, предоставленных НИЦ «Цеосит» ОИК СО РАН.

Пуск демонстрационной установки открывает возможность увеличения производительности процесса «Цеоформинг» до 1 млн. т/год.

II.

Полифункциональный катализ

Созданы и на пилотном уровне опробованы технологии получения моторных топлив из ненефтяного сырья:

Указанные технологии открывают возможность решения ряда проблем, как экологических (сокращение выбросов CO2 и утилизация отходов), так и стратегических в рамках общей стратегии GTL (gas to liquid).