О компанииПродукцияСервисИнформацияКонтактыFAQВакансии

Подписка

Изомеризация бензиновых фракций 

21.05.2008

Российские нефтяные компании спешат довести качество производимых бензинов до уровня, предусмотренного техническим регламентом. Один из самых дешевых способов увеличения выпуска высокооктановых компонентов с улучшенными экологическими характеристиками - изомеризация бензиновых фракций.
В настоящее время процессы изомеризации освоены менее чем половиной крупных российских заводов, однако за последние два года число действующих установок увеличилось, по данным «НиК», с 7 до 12.
В 2006 года установки изомеризации запущены на Рязанском НПЗ (360 тыс. твг) и на «НОРСИ» (440 тыс. твг). А конец 2007 года был отмечен своего рода «массовой изомеризацией» отечественной нефтепереработки. В октябре установка мощностью 470 тыс. твг была введена на «Пермьнефтеоргсинтезе». В ноябре - на Ачинском НПЗ (300 тыс. твг). Наконец, в декабре прошлого года изомеризация (мощность 385 тыс. твг) появилась на Волгоградском НПЗ. В нынешнем году установки собираются ввести «Роснефть» в Сызрани и «РуссНефть» в Орске, а «ЛУКОЙЛ» планирует завершить «изомеризацию» своих заводов вводом установки на Ухтинском НПЗ. С такой интенсивностью борьба за повышение качества бензинов в российском down stream еще не велась.

Логика происходящего проста и понятна. Принимая во внимание, что в отечественной нефтепереработке деструктивные процессы преобладают над процессами облагораживания, следует отметить, что процесс изомеризации в данном случае является одним из самых рентабельных способов получения компонентов высокооктановых бензинов с улучшенными экологическими свойствами. Необходимость ускоренного внедрения процессов изомеризации и повышения их производительности обусловлена ожиданиями ВИНК, связанными с принятием нового технического регламента, ужесточающего экологические требования к автомобильным бензинам, включая ограничения по уровню давления насыщенных паров, содержанию ароматических соединений и бензола (см. «Не так страшен черт» в «НиК» №3, 2008 г.). Ориентируясь на указанные в техрегламенте сроки введения нормативов, компании ускорили процесс строительства и запуска установок изомеризации, что, заметим, полностью находится в русле общемировой тенденции развития нефтеперерабатывающих предприятий.

Новые времена - старые рецептуры

Напомним, на отечественных НПЗ основным процессом, который сегодня позволяет получать высокооктановые бензины, является каталитический риформинг. Установки риформинга есть практически на всех крупных и на некоторых средних НПЗ.
Между тем при традиционной схеме нефтепереработки (первичная перегонка - каталитический риформинг) соблюдение норм, которые технический регламент предъявляет к содержанию ароматики в топливе, делает невозможным получение высокооктановых бензинов. Поскольку высокое октановое число дает избыток (до 75%) ароматических углеводородов. В то же время бензины каталитического риформинга характеризуются низким содержанием серы, в них практически отсутствуют олефины, и для их соответствия стандарту Евро-3 стоит позаботиться в первую очередь об уменьшении содержания ароматики при обязательном сохранении высокого октанового числа.

Изомеризация по UOP

БОЛЬШИНСТВО ДЕЙСТВУЮЩИХ, проектируемых и строящихся в России установок изомеризации основано на технологиях компании UOP, которая ведет их разработку с 60-х годов XX века. В соответствии с технологией октановое число изомеризата до 85-86 пунктов может быть получено в режиме рециркуляции нормальных парафинов, которые выделяются из реакционной смеси фракционированием с дальнейшей экстракцией и адсорбцией на молекулярных ситах. Сочетание процессов Репех (изомеризации) и Molex (селективной жидкофазной адсорбции на молекулярных ситах) фирмы UOP позволяет за счет увеличения конверсии н-парафинов повысить антидетонационные характеристики легкого прямогонного бензина. Процесс ТИП также представляет собой комбинированную технологию, сочетающую процессы изомеризации, выделения и рециркуляции н-парафинов.

Добиться этого можно путем смешивания риформата (процесс компаундирования бензинов) с высокооктановым компонентом, практически лишенным ароматики.
Процесс изомеризации в данной технологической цепочке является одним из самых легко встраиваемых звеньев для получения высокооктановых компонентов бензинов. Сырьем для него главным образом служат легкие фракции прямогонных, газовых бензинов, а также бензинов риформинга и гидрокрекинга, имеющие низкое октановое число - от 69 до 85 пунктов. В процессе изомеризации нафты получают так называемый изомеризат, октановое число которого в результате увеличивается и находится в интервале 85-90 пунктов, причем выход продукта из сырья очень высокий и составляет 98%.
В процессе компаундирования изомеризат смешивается с другими компонентами товарных бензинов, что дает возможность понижать содержание в них вредных веществ до уровня соответствия требованиям техрегламента к классу Евро-3 и Евро-4. Таким образом, путем введения в технологическую схему НПЗ установки изомеризации, извлекающей из состава бензинов низкооктановые легкие фракции и возвращающей в общий бензиновый фонд высокооктановый компонент, достигается двойной эффект. Увеличивается общий выход автомобильных бензинов из перерабатываемой нефти, и повышаются их октановые характеристики с одновременным уменьшением содержания ароматики, бензола и олефинов (см. «Вредный выхлоп»). Объемы «прямогонки», которые раньше НПЗ приходилось реализовывать как сырье для нефтехимии, в значительной степени превращаются в более дорогой автомобильный бензин с высокой добавленной стоимостью. И все это при сравнительно невысокой стоимости достигаемого результата.

Вредный выхлоп

ТОКСИЧНОСТЬ НЕЭТИЛИРОВАННЫХБЕНЗИНОВ и продуктов их сгорания в основном определяется присутствующими в них ароматическими углеводородами («ароматикой»), особенно бензолом, олефиновыми углеводородами и серой. При сгорании ароматических углеводородов, составляющих основную часть бензинов каталитического риформинга (риформатов), образуются полициклические ароматические углеводороды (бензопирены), являющиеся сильными канцерогенами, а также усиливается отложение угольного нагара на свечах. К тому же, чем больше «ароматики» в бензине, тем выше температура его сгорания, при которой увеличивается содержание вредных оксидов азота в отработавших газах. Кроме того, попадающие в воздушную среду в их составе несгоревшие углеводороды под воздействием влаги и солнечного света способствуют образованию стойких аэрозолей, получивших название «смог», который усиливает неблагоприятное воздействие вредных выхлопов на здоровье. Содержащаяся в бензине сера в цилиндрах двигателя превращается в оксид, который губительно действует на человека, животный и растительный мир, конструкционные материалы. Правда, при сгорании бензинов с кислородсодержащими добавками количество токсичных продуктов в отработавших газах несколько снижается. Введение МТБЭ в топливо позволяет повысить полноту его сгорания и равномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. Однако максимально допустимая концентрация эфира в бензинах не превышает 15% из-за его относительно низкой теплоты сгорания и высокой агрессивности по отношению к резинам. Тем не менее, содержание вредных веществ в бензинах по Евро-2 еще в конце прошлого века признано в Западной Европе с экологической точки зрения неприемлемым.

Комбинирование процессов изомеризации и каталитического риформинга позволяет существенно (до 40%) снизить капиталовложения, посколькуо в таком комплексе имеются общие циркуляционная система, серия холодильников и секция стабилизации. В условиях введения новых стандартов на содержание ароматических соединений (в частности, бензола до 1%) в экологически чистых бензинах особую важность приобретет уменьшение жесткости режима работы установки риформинга. При этом в США, например, процесс изомеризации в основном осуществляется именно на переоборудованных под новый процесс установках каталитического риформинга. Безусловным лидером в этой области является фирма UOP - лицензодержатель на процессы Репех и технологию изомеризации парафинов (ТИП). При этом вместе с легким прямогонным бензином в качестве сырья процесса изомеризации можно использовать также легкий отформинг-бензин, рафинат с установок экстракции ароматических соединений, газовый бензин или бензин гидрокрекинга.

Не ожидая милости свыше

Заметный рост количества и мощности установок изомеризации, введенных в эксплуатацию в отечественной нефтепереработке за последние годы, свидетельствует о том, что нефтеперерабатывающая промышленность отнюдь не предавалась праздности в ожидании новых требований. Напротив, осознавая объективную необходимость техрегламента и находясь в условиях достаточно жесткого налогового прессинга со стороны государства, компании поэтапно по мере возможностей осуществляли работу по конверсии и модернизации своих производственных мощностей.
До 2002 года установки изомеризации действовали только на 4 российских заводах: на трех уфимских (см. «В Уфе не строят, а реконструируют») и в Рязани. Совокупный прирост мощности пущенных за последние 5 лет установок изомеризации - более 2,4 млн твг - впечатляет, а планы строительства - 3,8 млн твг в 2008-10 годах - поражают воображение.

В Уфе не строят, а реконструируют

БАШКИРСКАЯ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА, не имеющая достаточной собственной сырьевой базы, всегда уделяла повышенное внимание качеству продукции. Благодаря вниманию контролировавших до недавнего времени «Башнефтехим» республиканских властей (президент Башкортостана Муртаза Рахимов - профессиональный нефтепереработчик), модернизация производства на уфимских заводах активно велась еще в 90-е годы.

В 1997 году Новоуфимский НПЗ совместно с Французским институтом нефти и фирмой Technip спроектировал и запустил комплекс, включающий в себя блок подготовки широкой бензиновой фракции, гидроизомеризацию неароматической прямогонной и риформированной фракции.

На «Уфанефтехиме» впервые в России внедрен процесс низкотемпературной изомеризации легких бензиновых фракций на циркониевом катализаторе, основанный на отечественных разработках. В настоящее время идет реконструкция установки изомеризации Л-35-5 с монтажом колонны-деизогексанизатора (ДИГ), которая обойдется предприятию в $16 млн.

На Уфимском НПЗ в 2006 году завершилась реконструкция установки изо-риформинга, позволившая увеличить октановое число изомеризата для выпуска высокооктановых автобензинов по стандартам Евро-4 и Евро-5.

Начиная с 2002 года установки изомеризации были введены в эксплуатацию на восьми предприятиях отрасли, еще на восьми планируется запустить до 2012 года (см. «В борьбе за качество бензина»).

Если не учитывать уфимские заводы, несомненные лидеры этого «движения» - «ЛУКОЙЛ» (установки на «НОРСИ», Пермском и Волгоградском НПЗ) и «Роснефть» (Комсомольский, Новокуйбышевский и Ачинский НПЗ), в большей степени как правопреемник «ЮКОСа». А также ТНК-ВР: установка изомеризации Рязанского НПЗ постоянно совершенствуется с конца прошлого века, превратившись в 2006 году в комплекс изомеризации и алкилирования мощностью 360 тыс. твг. И Хабаровский НПЗ НК «Альянс», которой запуск изомеризации в 2004 году позволил обеспечить качественным бензином Дальневосточный регион.

В борьбе за качество бензина

Технологическая оснащенность российских НПЗ по производству высокооктановых бензинов
Завод Владелец Текущие показатели Проектные показатели (2008-12) мощность установок изомеризации, тыс твг
Выход светлых, % «Бензиновые» установки * Доля ВОБ, % «Бензиновые» установки * Доля ВОБ, % факт/год ввода план/год ввода
Омский НПЗ Газпром нефть 73 КР, КК, ГО, А 74 И 80   600/2010
Салаватнефтеоргсинтез Газпром 66 КР, КК, ГО, А 30 ПП, КК, И, ГО, А 65   н/д
Московский НПЗ МНГК/Газпром нефть 55 КР, КК, МТБЭ 100 - 100   н/д
Рязанская НПК ТНК-ВР 56 КР, КК, ГО, И, А 55 - 80 360/ 2006  
Саратовский НПЗ ТНК-ВР 55 КР 50 И 60   100/2010
Ярославнефтеоргсинтез Славнефть 66 КР, КК, А, МТБЭ 70 ПП, И 80   650/2010
Киришинефтеоргсинтез Сургутнефтегаз 48 КР, И 70 КК, И 75 н/д 475/2012
Уфанефтехим Башнефтехим 71 КР, КК, И 60 - 70 н/д/ 2003  
Новоуфимский НПЗ Башнефтехим 65 ГО, КР, И, А 74,5 - 80 н/д/ 1997  
Уфимский НПЗ Башнефтехим 71 КР, КК, МТБЭ 76 - 80 н/д  
НОРСИ ЛУКОЙЛ 53 КР, И 80 КК, А 100 440/ 2006  
Пермнефтеоргсинтез ЛУКОЙЛ 57 КР, КК, И 70 КК, А 100 470/ 2007  
Волгоградский НПЗ ЛУКОЙЛ 60 КР, И 83 КК 100 385/ 2007  
Ухтинский НПЗ ЛУКОЙЛ 40 КР 60 И 70   120/2008
Ангарская НХК Роснефть 65 КР, КК 53,5 КР, И, ГО, А, МТБЭ 90   280/2009
Сызранский НПЗ Роснефть 61 КР, КК 70 И 80   300/2008
Новокуйбышевский НПЗ Роснефть 60 КР, КК, И 67 ГО 70 200/ 2004  
Куйбышевский НПЗ Роснефть 60 КР, КК, А 62 И, КК 90   350/2009
Ачинский НПЗ Роснефть 56 КР, И 40 - 90 300/ 2007  
Комсомольский НПЗ Роснефть 55 КР, И 60 - 65 150/ 2002  
Туапсинский НПЗ Роснефть 50 КР 40 ПП, КР, И 80   800/2010
Хабаровский НПЗ Альянс 57 КР, И 68 КР 75 108/ 2004  
Орскнефтеоргсинтез РуссНефть 51 КР 65 И 70   100/2008
НПЗ ТАИФ-НК ТАИФ 80 КК 60 - 65    
ПП – первичная переработка; КР – каталитический риформинг; КК – каталитический крекинг; И – изомеризация; А – алкилирование; ГО – гидроочистка бензиновых фракций; МТБЭ

Запуск в течение трех месяцев 2007 года сразу трех установок изомеризации можно рассматривать как переломный момент в производственной практике отечественной переработки. Сначала в октябре «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» ввел в эксплуатацию установку изомеризации углеводородов С5-С6 с блоком гидроочистки мощностью по сырью 470 тыс. твг, что позволит заводу сократить закупки октаноповышаюших присадок и увеличить объем производства высокооктановых сортов автомобильного топлива. Применяемая на установке технология изомеризации - уже упоминавшаяся Репех фирмы UOP. Затем 10 декабря на Волгоградском НПЗ состоялся торжественный запуск установки изомеризации мощностью 385 тыс. твг. 12 декабря установка изомеризациимощностью 300 тыс. твг была введена в эксплуатацию на Ачинском НПЗ «Роснефти».

Указанные события (как и ожидаемый в нынешнем году ввод установок изомеризации на Ухтинском и Сызранском НПЗ) укладываются в широкомасштабные программы реконструкции и модернизации нефтеперабатывающих заводов. «Роснефть» еще только завершает ее разработку, поглотив в 2007 году 4 НПЗ «ЮКОСа». «ЛУКОЙЛ» же реализует свою программу не первый год: она направлена на значительное увеличение мощности действующих НПЗ (на 15-20 млн твг) и внедрение к 2016 году на всех заводах комплексов глубокой переработки нефти, что позволит компании выпускать в России только высокооктановые бензины, соответствующие стандарту Евро-5. К этому времени индекс технологической сложности НПЗ (коэффициент Нельсона) компании должен быть удвоен: в результате «ЛУКОЙЛ» сможет вырабатывать в 2 раза больше высококачественных моторных топлив из того же объема сырья.

Несмотря на достаточно сдержанные (например, на «НОРСИ» - $35 млн, в Ачинске - $28 млн) затраты на сооружение установок изомеризации (по сравнению с инвестициями в деструктивные процессы, углубляющие переработку - каткрекинг или гидрокрекинг), нефтяным компаниям и заводам придется выделять средства на эти цели, причем сроки окупаемости таких установок составляют от четырех до пяти лет. Поэтому изомеризация легких бензиновых фракций становится по существу, как считают некоторые специалисты, стратегическим «бензиновым» процессом, обеспечивающим октановые характеристики суммарного бензинового фонда.

Совокупный объем изомеризата, необходимый для обеспечения высокооктановыми компонентами бензинов, соответствующих экологическому классу Евро-4, с учетом рыночного тренда потребления составляет, по оценкам специалистов, порядка 4,9 млн твг, а для обеспечения потребности при производстве бензинов класса Евро-5 - уже 6,2 млн твг. Если учесть, что суммарная мощность процесса изомеризации отечественных НПЗ сегодня превышает 3 млн твг (включая уфимские установки, данными о мощности которых «НиК» не располагает), а к концу текущего года не превысит 4 млн твг, то налицо отставание. Между тем сроки введения следующего европейского стандарта - Евро-4 с 2009 года - будут побуждать продолжать модернизацию. Ведь, как считают специалисты, без процессов алкилирования перевести все производство бензинов на Евро-4 и Евро-5 не удастся.

НЕФТЬ И КАПИТАЛ №4/2008

идет загрузка изображения
О компанииПродукцияСервисИнформацияКонтактыFAQВакансии