Технология многофункциональной гидропереработки тяжелых остатков (гудрона и мазута) на катализаторах с иерархической структурой пор

Представлена технология каталитической гидропереработки нефтяных остатков – мазута и гудрона – для получения нефтепродуктов с высокой добавленной стоимостью, в том числе судового топлива, удовлетворяющего современным техническим и экологическим требованиям. Технология основана на использовании катализаторов, нанесенных на алюмооксидный носитель с иерархической структурой мезо- и макропор, с высокой активностью и стабильностью в жестких условиях процесса. Приведены данные анализа химического состава, текстурных и фазовых свойств свежих и отработавших катализаторов для трехстадийных процессов гидропереработки мазута и гудрона. На основании материального баланса каждой стадии процессов и комплексного анализа свойств получаемых нефтепродуктов предложены варианты осуществления и интеграции технологии на российских НПЗ для увеличения прибыли от переработки нефти. Внедрение процесса гидропереработки мазута на НПЗ без вторичных процессов позволит повысить экономическую эффективность от реализации мазута на 84–170 % в зависимости от выбранной схемы процесса и требуемой предприятию продуктовой корзины. Процесс каталитической гидропереработки гудрона целесообразно интегрировать с процессами замедленного коксования, каталитического крекинга и гидрокрекинга, что позволит увеличить глубину переработки до 95 % и повысить выпуск востребованных продуктов нефтепереработки, таких как бензин, дизельное топливо, судовое топливо с содержанием серы менее 0,5 % и малосернистый нефтяной кокс для электродной промышленности. Интеграция ГПГ с вторичными процессами позволит повысить экономическую эффективность реализации гудрона в 2–2,5 раза по сравнению с УЗК.

1. Enerdata: [сайт]. − https://yearbook.enerdata.ru/oil-products/world-refined-production-statistics.html (дата обращения 03.06.2021)

2. Канделаки Т.Л. Нефтепереработка, газопереработка и нефтехимия в РФ / Т.Л. Канделаки. М.: ИД ИнфоТЭК, 2020. 528 с. // ИнфоТЭК-КОНСАЛТ: [сайт]. – URL: http://www.citek.ru/uslugi-i-produkty/spravochniki/85-neftepererabotka-gazopererabotka-i-neftekhimiya-v-rf-2 (дата обращения 02.06.2021)

3. Castañeda, L.C. // Catalysis Today. 2014. Vol. 220–222. P. 248–273.

4. Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов 1973 г., измененная протоколом 1978 г. к ней: МАРПОЛ 73/78 : в 3 кн. Кн. III // АО «Центр. науч.-исслед. и проект.-конструкт. ин-т мор. Флота» (АО «ЦНИИМФ»). Санкт-Петербург: ЦНИИМФ, 2017. 412 с.

5. О присоединении Российской Федерации к Протоколу 1997 года об изменении Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов 1973 года, измененной Протоколом 1978 года к ней: постановление Правительства Российской Федерации от 24 марта 2011 г. № 203 // Собр. Законодательства Российской Федерации. 2011. № 14. Ст. 1928.

6. Окунев А.Г., Окунев А.Г., Пархомчук Е.В., Лысиков А.И., Парунин П.Д., Се-мейкина В.С., Пармон В.Н. // Успехи химии. 2015. 84 (9). C. 981–999.

7. Gillis D. Upgrading Residues to Maximize Distillate Yields with UOP Uniflex Process / D. Gillis, M.K. VanWees, P. Zimmerman, Ed. Houde // Journal of the Japan Petroleum Institute. – 2010. – Vol. 53. – Is. 1. – P. 33-41.

8. Прогноз развития энергетики мира и России 2019 / под ред. А.А. Макарова, Т.А. Митровой, В.А. Кулагина // ИНЭИ РАН–Московская школа управления СКОЛКОВО Москва, 2019. 210 с. ISBN 978-5-91438-028-8.

9. Furimsky E. Selection of catalysts and reactors for hydroprocessing / E. Furimsky // Applied Catalysis. – 1998. – Vol. 206. − P. 171-177.

10. Rana M.S. et al.// International Journal of Oil Gas and Coal Technology. 2008. Vol. 1. № 3. P. 250–282.

11. Пархомчук Е.В., Сашкина К.А., Рудина Н.А., Куликовская Н.А., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2012. № 4. С. 23–32.

12. Parkhomchuk E.V., Fedotov K.V., Semeykina V.S., Lysikov A.I. // Catalysis Today. 2020. V. 353. P. 180–186.

13. Parkhomchuk E.V., Lysikov A.I., Okunev A.G., Parunin P.D., Semeikina V.S., Ayupov A.B., Trunova V.A., Parmon V.N. // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2013. V. 52. № 48. P. 17117–17125.

14. Semeykina V.S., Parkhomchuk E.V., Polukhin A.V., Parunin P.D., Lysikov A.I., Ayupov A.B., Cherepanova S.V., Kanazhevskiy V.V., Kaichev V.V., Glazneva T.S., Zvereva V.V. // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2016. V. 55. № 312. P. 3535–3545.

15. Parkhomchuk E.V., Lysikov A.I., Okunev A.G., Parunin P.D., Semeikina V.S., Ayupov A.B., Trunova V.A., Parmon V.N. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2013. V. 52. № 48. P. 17117–17125.

16. Parkhomchuk, E.V., Semeykina V.S., Sashkina K.A., Okunev A.G., Lysikov A.I., Parmon V.N. // Topics in Catalysis. 2017. V. 60. № 1-2. P. 178–189.

17. Патент РФ № 2506997. Катализатор гидропереработки тяжелых нефтяных фракций: №2012136374/04: заявл. 27.08.2012: опубл. 20.02.2014. / Е.В. Пархомчук, А.Г. Окунев, К.А. Сашкина, В.С. Семейкина, А.Г. Окунев, А.В. Лавренов, В.А. Лихолобов; заявитель, патентообладатель Институт проблем переработки углеводородов СО РАН, Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. 6 с.

18. Патент РФ № 2527573. Катализатор для гидропереработки тяжелого нефтяного сырья и способ его приготовления: № 2013125736/04: заявл. 05.06.2013: опубл. 10.09.2014. / Е.В. Пархомчук, А.Г. Окунев, К.А. Сашкина, В.С. Семейкина, А.И. Лысиков, В.С. Деревщиков; заявитель, патентообладатель Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. 3 с.

19. A. Chen, S.-L. Chen, D. Hua, Z. Zhou, Z. Wang, J. Wu et al. // Chemical Engineering Journal. 2013. 231. С. 420–426.

20. Sanjeev M Rao and Marc-olivier Coppens, “Increasing Robustness against Deactivation of Nanoporous Catalysts by Introducing an Optimized Hierarchical Pore Network – Application to Hydrodemetalation // Chemical Engineering Science. 2012. V. 83. P. 66–76.

21. Galiasso R., Blanco R., Gonzales C., Quinteros N. // Fuel. 1983. V. 62. P. 817–823.

22. Hood, R.L., Luzarraga, M.G., Riley, K.L., Ellis, E.S., Sosnowski, J. // Proceedings – American Petroleum Institute. Refining Department. 1981. № 60. P. 340–346.

23. E.V. Parkhomchuk, Y.V. Bazaikin, E.G. Malkovich, A.I. Lysikov, E.E. Vorobieva, K.V. Fedotov, A.V. Kleymenov // Chemical Engineering Journal. 2020.

24. Semeykina V.S., Malkovich E.G., Bazaikin Y.V., Lysikov A.I., Parkhomchuk E.V. // Chemical Engineering Science. 2018. V.188. P. 1–10.

25. Malkovich E.G., Parkhomchuk E.V., Bazaikin Y.V., Lysikov A.I. // Chemical Engineering Journal. 2019. V. 378. 122176:1-4.

26. Semeykina V.S., Polukhin A.V., Lysikov A.I., Kleymenov A.V., Fedotov K.V., Parkhomchuk E.V. // Catalysis Letters. 2019. V. 149. № 2. P. 513–521.

27. I.A. Shamanaeva (Tiuliukova), E.V. Parkhomchuk // Petroleum Chemistry. 2019. V. 59. № 8. P. 854–859.

28. Krukovsky I.M., Sheloumov A. M., Golubev O.V., Loginova A.N., Fadeev V.V. // Journal of Applied Spectroscopy. 2020. V. 87. № 2. P. 267–274.

29. Tsigdinos G.A. // Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. – 1974. V. 13. № 4. Р. 267–274.

30. Пархомчук Е.В., Лысиков А.И., Полухин А.В., Федотов К.В., Клейменов А.В. // Нефть. Газ. Новации. 2020. № 4 (233). С. 72–74.

31. Патент РФ № 2699354C1. Катализатор защитного слоя для переработки тяжелого нефтяного сырья и способ его приготовления: № 2018141581, заявл. 27.11.2018: опубл. 05.09.2019, бюл. № 5 // Пархомчук Е.В., Лысиков А.И., Семейкина В.С., Полухин А.В., Сашкина К.А., Федотов К.В., Клейменов А.В. заявитель «Федеральный исследовательский центр «Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук», патентообладатель АО «Газпромнефть-МНПЗ». 8 с.

32. Патент РФ № 2717095. Способ переработки тяжелого нефтяного сырья на защитном слое бифункционального катализатора: № 2019128433, заявл. 11.09.2019: опубл. 18.03.2020, бюл. № 8 // Пархомчук Е.В., Лысиков А.И., Полухин А.В., Шаманаева И.А., Санькова Н.Н., Воробьева Е.Е., Федотов К.В., Клейменов А.В. заявитель «Федеральный исследовательский центр «Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук», патентообладатель АО «Газпромнефть-МНПЗ» 10 с.

33. Патент РФ № 2733973. Несульфидированный катализатор, способ его приготовления и способ переработки тяжелого углеводородного сырья: № 2020109701, заявл. 05.03.2020: опубл. 08.10.2020, бюл. № 28 // Пархомчук Е.В., Лысиков А.И., Полухин А.В., Шаманаева И.А., Санькова Н.Н., Воробьева Е.Е., Федотов К.В., Клейменов А.В. заявитель, патентообладатель АО «Газпромнефть-МНПЗ» 10 с.

34. Патент РФ № 2734235. Катализатор, способ его приготовления и способ переработки тяжелого углеводородного сырья: № 2020109728, заявл. 05.03.2020: опубл. 13.10.2020, бюл. №29 // Пархомчук Е.В., Лысиков А.И., Полухин А.В., Шаманаева И.А., Санькова Н.Н., Воробьева Е.Е., Федотов К.В., Клейменов А.В. заявитель, патентообладатель АО «Газпромнефть-МНПЗ» 10 с.