0 Процессы глубокой переработки углеводородного сырья, разрабатываемые ИНХС РАН. Состояние разработки, проектирования и строительства опытно-промышленной установки ОАО «Татнефть» по гидроконверсии тяжелых остатков и природных битумов. Октябрь 2015 г. Международная научно-практическая конференция «РАЗВИТИЕ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ», ПРИУРОЧЕННАЯ К 10-ЛЕТИЮ КОМПЛЕКСА ТАНЕКО

1 ТАНЕКО создано 10 лет назад Цель - качественное укрепления отечественной нефтепереработки и формирования передовых мощностей по производству востребованных на рынке нефтепродуктов. ТАНЕКО - первое за последние 30 лет масштабным инвестиционным и промышленным объектом, построенным на постсоветском пространстве с нуля. Главное достижение 2014 года в экономике Татарстана - производство дизельного топлива, авиационного керосина и базовых масел на нефтеперерабатывающем комплексе "ТАНЕКО". Технологическую возможность для выпуска новой продукции обеспечивает комбинированная установка гидрокрекинга, которая впервые в отечественной нефтепереработке была построена за четыре года. Для "Татнефти" реализация этого важного этапа развития нефтеперерабатывающего комплекса в Нижнекамске означает переход на принципиально новый уровень, связанный с увеличением выхода светлых нефтепродуктов до 69 процентов и достижением цели по насыщению внутреннего рынка дизельным топливом, авиационным керосином и базовыми маслами

2

33 Процессы глубокой переработки углеводородного сырья, разрабатываемые ИНХС РАН. 1. ПЕРЕРАБОТКА ГАЗА Новая технология получения синтез-газа из природного или попутного нефтяного газа Процессы получения олефинов из природного газа (ИНХС РАН, ИПХФ РАН) Глубокая переработка природного газа Конверсия природного газа через синтез - газ в высокооктановый бензин или легкую нефть Химическая переработка попутного газа в аналог легкого газового конденсата (ИНХС РАН и ИПХФ РАН ) 2. ПЕРЕРАБОТКА ТЯЖЕЛОГО НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ. Состояние разработки, проектирования и строительства опытно-промышленной установки ОАО «Татнефть» по гидроконверсии тяжелых остатков и природных битумов.

4 Преимущества технологии относительно низкий уровень капитальных затрат снижение энергозатрат использование воздуха в качестве окислителя без разбавления синтез-газа азотом исключение образования взрывоопасных смесей углеводороды - кислород предотвращение дезактивации катализатора в результате удаления кокса на стадии регенерации получение значительных количеств чистого азота CH 4 H 2+ co СИНТЕЗ-ГАЗ Воздух Азот MeO Me Регенерация катализатора: O 2 + 2Me 0 2MeO Реактор Регенерато р Конверсия углеводородного сырья в синтез-газ: CnHm + nMeO nCO + 1 / 2 m H 2 + nMe Катализатор с содержанием активного кислорода не менее 10 %мас. Новая технология получения синтез-газа из природного или попутного нефтяного газа ( ИОХ РАН, ИНХС РАН)

55 Сравнение технологий процессов получения синтез-газа Показатели Процессы Промышленное применение Предлагаемый Паровой риформинг Парциальное окисление Окислительная конверсия Материал основного оборудования Высоколегированная сталь Углеродистая сталь Кислород Не используется Используется. Необходимо дорогостоящее оборудование для разделения воздуха Используется в составе воздуха. Оборудование для разделения воздуха не требуется Пар Применяется в значительных количествах Применяется в количестве примерно 20-25% от процесса парового риформинга В технологии не используется Доп. продукция Нет Технический азот «Сажа»Содержится в реакционных газах. Накапливается на катализаторе Содержится в реакционных газах В реакционных газах не содержится. Непрерывно выводится с катализатором в регенератор для выжига Дымовые газы (экология) Значительные количества Имеются Образуются только в пусковой период Взрывобезопасность Средняя. Наличие открытого огня в печах. Низкая. Возможность образования взрывоопасных метана-кислородных смесей Очень высокая Энергопотребление Высокое Низкое

66 2. Процессы получения олефинов из природного газа (ИНХС РАН, ИПХФ РАН) Природный газ Синтез газ Получение ДМЭ Синтез олефинов в стационарном слое ZSM-5 Синтез олефинов в стационарном слое ZSM-5 Me n+ диаметр входных окон 0,5-0,7 нм MeSAPO-34/18 Si 4+ Me 2+ O AlAl P H O Получение метанала Пропилен (26-44%) Этилен (34-49%) Синтез олефинов в кипящем слое SAPO-34/18 Синтез олефинов в кипящем слое SAPO-34/18 Пропилен (до 45%) Этилен (до 40%) Этилен (до 40%) Компания Мобил (США) Компания Лурги(Германия) Компания ЮОП (США), Институты РАН

77 Глубокая переработка природного газа (ИНХС РАН, ИПХФ РАН) Выход низших олефинов 85% мас % 40-45% Конверсия % мас. Синтез-газ 1. Отрабатывается процесс на опытных установках мощностью до 1 кг олефинов в час 2. Созданы катализаторы и наработаны опытно-промышленные партии КРУПНОТОННАЖНЫЕ ПОЛИМЕРЫ: ПОЛИЭТИЛЕН ПОЛИПРОПИЛЕН ЭТИЛЕНПРОПИЛЕН Наноструктурированный катализатор на основе цеолита ZSM-5 Me n+ диаметр входных окон 0,5-0,7 нм

88 Состав легкой нефти, мас.%: Изо-парафины – Ароматические углеводороды – 5-15 Состав бензина, мас.%: Изо-парафины – Ароматические углеводороды – СО + Н 2 H-ZSM-5 ДМЭ Катализатор - наноразмерные частицы металлов и H-ZSM-5. Температура 340 о С. Давление 10 МПа. ZSM-5 Конверсия природного газа через синтез - газ в высокооктановый бензин или легкую нефть (ИНХС РАН, ИПХФ РАН, ОИВТ РАН)

млн. нм 3 /год 330 млн. нм 3 /год 55 тыс. т/год уч= тыс. т/год 10 тыс. т/год РАЗРАБАТЫВАЕМАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ЭФФЕКТИВНОЙ И ГИБКОЙ ТЕХНОЛОГИЕЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ В БЕНЗИН ПРЕМИУМ КЛАССА ИЛИ ЛЕГКУЮ НЕФТЬ. Вариант 1 разрабатывается с немецкой фирмой Аркус для условий Европы. Вариант 2 разрабатывается с компанией Экстил (США) для стран - бывших республик СССР ОБЩАЯ СХЕМА GTL-ТЕХНОЛОГИИ НА ЦЕОЛИТАХ (ИНХС РАН, ИПХФ РАН, ИВТ РАН, ИОХ РАН) Вариант 1. Вариант 2. Нефть 100 млн. нм 3 /год 370 млн. нм 3 /год Синтез-газ Блок получения газа Получение синтез-газа Получение легкой нефти с низким содержанием ароматики Смешение с нефтью Нефть тыс. т/год бензин уч=1.15 Попутный нефтяной газ Магистральный нефтепровод

10 Химическая переработка попутного газа в аналог легкого газового конденсата (ИНХС РАН и ИПХФ РАН ) Синтетические углеводороды- аналог прямогонного бензина Производство электроэнергии из газов отдувки Получение синтез-газа Получение оксигенатов (смесь ДМЭ и метанал) Вода Газы отдувки Сырье Переработка попутного газа, сжигаемого на промыслах (от 20 млрд. куб. м. в год), позволит получить дополнительно 10 млн. тонн прямогонного бензина Преимущества процесса: использование блочной компоновки; максимально полное использование попутного газа; -получение аналога легкого газового конденсата с низким содержанием; ароматических соединений и парафинов; пригодность продукта для смешения и транспортировки с нефтью;

11 Катализаторы Конверсия, СО, % Селективность превращения СО, % молин. Состав бензина, % мас. СО 2 С 1 -С 4 С 5+ изо- парафины н-парафинынафтеныароматика Лабораторные образцы ДМЭ (К1) Бензин (К2) ,57,112,7 20,7 (Дурол 0,9%) Опытно-промышленные партии ДМЭ (Новомосковск) Бензин (Ангарск) ,58,312,6 19,6 (Дурол 1,1%) НАРАБОТКА И ИСПЫТАНИЯ ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫХ ПАРТИЙ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ ИЗ ПОПУТНОГО ГАЗА На промышленном оборудовании ОАО "Ангарский завод К и ОС" и опытного завода НИАП (Новомосковск) наработаны опытно-промышленные партии катализаторов (50 и 10 кг) ИНХС РАН ИПХФ РАН ОИВТ РАН ИОХ РАН

Блок 1 Блок 2 Блок 3 Блок 4 Блок 5 Блок 6 СГ ОКГ Блоки 1 – получение синтез-газа; 2 – синтез оксигенатов; 3 – получение бензина; 4 - дегидратация метанала до ДМЭ; 5 - синтез олефинов из оксигенатов; 6 – выделение бензина, очистка продувочных и танковых газов. СГ – узел хранения синтез-газа; ОКГ - склад диметилового эфира. Потоки: 1 – метанал, 2- синтез-газ, 3- оксигенаты, 4-бензин, 5- олефины, 6 - рецикл. МНОГОБЛОЧНАЯ ПИЛОТНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОТРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ОЛЕФИНОВ И БЕНЗИНА ЧЕРЕЗ МЕТАНОЛ И ДМЭ

13 Состояние разработки, проектирования и строительства опытно-промышленной установки ОАО «Татнефть» по гидроконверсии тяжелых остатков и природных битумов.

14 Эволюция гетерогенного катализа тяжелого сырья ИНХС РАН и ШЛГ совместно разработали процесс тотальной гидроконверсии с применением высокоэффективного ультрадисперсного катализатора для переработки любого тяжелого нефтяного сырья (гудрон, атмосферные и вакуумные остатки тяжелых высоковязких нефтей, битуминозных нефтей, природных битумов и др.). Технология RSH

15 В Институте нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) создан уникальный ультрадисперсный катализатор и разработана совместно с компанией Chevron Lummus Global (CLG) технология гидроконверсии тяжелых нефтяных остатков, в основу которого легли результаты исследований и технологических разработок в области гидрокрекинга тяжелого сырья, осуществлявшихся в течение более чем 30 лет в CLG и ИНХС РАН. при давлении в зоне реакции 7,0-14,0 МПа, расход водорода составляет около 1,5-3,5 % масс. на сырье. Объемная скорость подачи сырья 0,5-2 час -1. Конверсия не менее 90-97% мас. сырья в легкие фракции (газ, бензин, дизельные фр. и вакуумный дистиллят). Одновременно осуществляется производство концентрата ценных металлов, содержащихся в исходном сырье (V, Ni) и тепловой энергии. Процесс гидроконверсии эффективно вписывается в любые схемы НПЗ и позволяет максимизировать производство топлив, продуктов нефтехимии и базовых масел. Процесс осуществляется в среде водорода : ТЕХНОЛОГИЯ ГИДРОКОНВЕРСИИ

16 СТАДИИ РАЗРАБОТКИ: НХС РАН и ЭлИНП- исследование сырья и разработка исходных данных для базового проекта установки гидроконверсии т/год Разработка базового проекта – «Chevron Lummus Global» 2015-Проектная документация для строительства установки гидроконверсии тяжелых остатков на наноразмерных катализаторах выполняет ОАО «ВНИПИнефть» Проектная документация для экспертизы в полном объеме требований постановления Правительства РФ N 87 разработана и сдана в Казанский филиал ФАУ «Главгосэкспертиза России» в сентябре 2015 г. Ведется разработка и выдача проектной документации для строительства: Выпущена РД на свайные поля под основное технологическое оборудование; Сформирована модель визуализации объекта(установки) на уровне 30% готовности. Завершение передачи всех комплектов проектной документации для строительства – I квартал 2016 г Подготовка строительной площадки, заказ ключевого оборудования.

17 1. Технология производства наноразмерного катализатора отработана, опытная партия катализатора успешно тестирована на пилотной установке ШЛГ. 2. Отработанная в промышленности технология регенерации катализатора. 3. Процесс гидроконверсии осуществляется на хорошо отработанной в промышленности реакторной платформе LC-Fining. Исследование сырья и разработка исходных данных

18 БЛОК – СХЕМА КОМПЛЕКСА ГИДРОКОНВЕРСИИ

19 БЛОК – СХЕМА КОМПЛЕКСА ГИДРОКОНВЕРСИИ

20 Вариант с реакторной платформой LC-Fining

21 Вариант с реактором вытеснения или с секционирован ным реактором

22 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, ОСНОВАННАЯ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ УНИКАЛЬНОГО НАНОРАЗМЕРНОГО КАТАЛИЗАТОРА. РАЗРАБОТЧИК – ИНСТИТУТ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ИМ. А.В. ТОПЧИЕВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИНХС РАН). 2. Испытание различных вариантов и схем реакторной платформы позволит определить оптимальный вариант конструкции реактора. 3. Наработка достаточного объема экспериментальных данных для проектирования промышленной установки гидроконверсии – задача опытно-промышленных испытаний. 4. Высочайшая нацеленность на создание инновационных технологий и реализация в рекордно короткие сроки стратегических задач ОАО «Татнефть» пользуется заслуженным высоким международным авторитетом и доверием инвесторов. 5. Благодаря этим качествам компания стоит у истоков первого опытно- промышленного испытания и промышленного внедрения принципиально нового процесса гидропереработки остатков, это вселяет уверенность в успешной реализации этого важного для нефтепереработки процесса.

23