Новый катализатор олигомеризации от «Газпром нефть» подтвердил свои преимущества и в лабораторных и в реальных промышленных условиях на Московском нефтеперерабатывающем заводе.
Перспективы нового катализатора олигомеризации и на рынке.
Олигомеризация олефинов — описание.
Процесс олигомеризации легких олефинов, таких как пропан-пропиленовая или бутан-бутиленовая фракции (газы, образующиеся как побочный продукт процесса каталитического крекинга), позволяет получить ценные высокооктановые компоненты бензина.
В химии олигомер (греч. «олигос» — «малый», «незначительный») — молекула в виде цепочки из небольшого числа одинаковых составных звеньев. Этим олигомеры отличаются от полимеров, в которых число звеньев теоретически не ограничено. Свойства олигомеров зависят от количества повторяющихся звеньев. Когда химические свойства перестают изменяться с увеличением длины цепочки, вещество называется полимером.
В мировой нефтепереработке процесс олигомеризации олефинов получил широкое распространение в 30-х годах ХХ века. В качестве катализатора использовались фосфорные кислоты, сначала в жидком виде, а потом — нанесенные на твердую основу. Однако такие катализаторы недостаточно эффективны и экологически небезопасны.
Поворотным моментом в применении олигомеризации для получения высокооктановых компонентов бензина стала разработка катализаторов на основе среднепористого цеолита ZSM-5.
Цеолиты — это группа минералов, водные алюмосиликаты щелочных элементов, таких как кальций и натрий.
Известны своей способностью отдавать и вновь поглощать воду в зависимости от температуры и влажности.
Другое важное свойство цеолитов — способность к ионному обмену, то есть селективному выделению и впитыванию различных веществ, а также обмену катионами. Искусственно синтезированные цеолиты используются, кроме прочего, в качестве сырья для производства катализаторов различных химических процессов.
В чем суть новой разработки по олигомеризации легких олефинов.
На российских НПЗ процесс олигомеризации легких олефинов, то есть пропан-пропиленовой или бутан-бутиленовой фракций (ББФ), встречается не часто так как эти газы являются ценным сырьем для нефтехимии и достаточно востребованы на рынке как самостоятельный продукт.
Эта особенность определяет низкий спрос на сами катализаторы олигомеризации и наличие всего одного отечественного поставщика на российский рынок, работающего еще с советских времен.
Характеристики поставляемого катализатора для олигомеризации оставляют желать лучшего: он не слишком стабилен, а его пробег до регенерации не превышает 25 дней. За за его использование нужно вносить лицензионные платежи, что сказывается на итоговой стоимости олигомеризата.
При разработке нового катализатора под названием КОБ-1 ставилась задача получить образец с увеличенным пробегом и с большей активностью, а значит, и большим выходом целевого продукта. Разработка велась специалистами «Газпром нефти» и компании «УНИСИТ».
Получить улучшенный катализатор удалось за счет подбора цеолита оптимальной структуры и пористости. При проведении лабораторных испытаний новый катализатор демонстрировал двукратное увеличение межрегенерационного пробега, то есть примерно до 50 дней, и повышение выхода целевого продукта — высокооктанового моторного топлива — на 7-8% . Результаты лабораторных тестов с успехом подтвердились во время опытно-промышленных испытаний на Московском НПЗ и в 2019 году он был внедрен в эксплуатацию.
Сейчас катализатор активно используют на Московском НПЗ.
Однако это не значит, что работы по его усовершенствованию завершены. Напротив — они только набирают обороты. С 2018 года разработчики оптимизировали соотношение кремния и алюминия в цеолите и добились оптимального состава катализатора, заметно увеличив его эффективность.
Прежде всего, удалось увеличить продолжительность пробега между регенерациями еще на две недели. Теперь он достигает 65 дней. Также на 25% уменьшилось содержание кокса на катализаторе после пробега — за счет этого КОБ-1 требуется меньше времени на регенерацию.
Общий срок службы катализаторов увеличился вдвое по сравнению с аналогичным показателем стороннего российского катализатора предыдущего поколения, составляющим 2,5 года. Кроме того, удалось на 25% снизить себестоимость КОБ-1 за счет замены дорогостоящего цеолита на более эффективный и коммерчески доступный вариант.
Катализаторное производство, ОНПЗ и его рыночные перспективы
Сейчас ежегодный экономический эффект от применения катализатора на Московском НПЗ составляет 300 млн рублей, однако использование новой версии КОБ-1 позволит увеличить эту сумму на 25 млн рублей в год.
Лабораторная стадия его разработки успешно завершена и сейчас идет наработка опытной партии нового поколения катализатора олигомеризации с улучшенными характеристиками. В следующем году будут вновь проведены пилотные и опытно-промышленные испытания, по итогам которых технологию передадут для массового производства катализатора.