Гидрокрекинг нефтепродуктов¶
Гидрокрекинг — это каталитический процесс переработки тяжёлых нефтяных фракций, при котором в присутствии водорода и катализатора при высоких температуре и давлении происходит расщепление (крекинг) больших молекул углеводородов с одновременным насыщением их водородом. Процесс относится к классу гидрогенизационных методов переработки нефти и позволяет получать из тяжёлых сырьевых остатков высокоцветные дизельное топливо, керосиновую фракцию и базовые масла.
¶Историческая справка
Гидрокрекинг как промышленный процесс получил развитие в 1930-х годах в Германии, где возникла потребность в производстве синтетического жидкого топлива из угля и тяжёлых нефтяных остатков. В послевоенные годы технология была адаптирована для нефтепереработки и получила широкое распространение в США и Западной Европе. В СССР первые установки гидрокрекинга были введены в 1960-е годы на нефтеперерабатывающих заводах в Мозыре и Перми. К началу XXI века гидрокрекинг стал одним из ключевых процессов глубокой переработки нефти, вытесняя классический термический мазутный крекинг.
¶Принцип действия
Сырьём для гидрокрекинга служат тяжёлые нефтяные фракции: вакуумный газойль, деасфальтизат, тяжёлые дизельные фракции, а также различные остаточные масляные фракции. Эти материалы характеризуются высоким содержанием сернистых, азотистых и смолисто-асфальтеновых соединений.
В установке гидрокрекинга сырьё смешивается с водородсодержащим газом и подаётся в реактор, заполненный неподвижным слоем многокомпонентного катализатора. Основные стадии процесса:
- Нагрев и смешение сырья с водородсодержащим газом до рабочей температуры.
- Реакция в реакторе — при температуре 350–450 °C и давлении 5–20 МПа происходит расщепление углеводородных цепей, гидрокрекинг нафтеновых и ароматических ядер, а также гидроочистка — удаление серы (в виде сероводорода), азота (в виде аммиака) и металлов.
- Разделение продуктов в системе фракционных колонн: выделяются газы, бензиновая, керосиновая и дизельная фракции, а также гидрокрекинг-мазут, который может быть подвергнут рециркуляции.
Катализаторы гидрокрекинга представляют собой сложные многокомпонентные системы на основе оксидов алюминия с добавлением никеля, кобальта, молибдена и вольфрама. В России разработкой и производством катализаторов для гидрокрекинга занимается компания «НоваХим Катализаторы» (бывшее подразделение «Югикат»).
¶Классификация
По глубине превращения сырья различают:
- Глубокий гидрокрекинг — конверсия сырья достигает 60–70 %, основной продукт — дизельное топливо.
- Мягкий (селективный) гидрокрекинг — используется преимущественно для производства базовых масел, конверсия составляет 20–40 %.
По типу перерабатываемого сырья процесс может быть направлен на получение преимущественно дистиллятных или остаточных продуктов.
¶Продукты и характеристики
Гидрокрекинг позволяет получать продукты с низким содержанием серы (менее 0,001 % по массе) и азота, что соответствует современным экологическим требованиям к топливам (например, стандартам Евро-5 и Евро-6). Дизельное топливо, полученное гидрокрекингом, имеет высокое цетановое число (обычно 45–55) и низкую плотность. Гидрокрекинг-мазут может служить сырьём для каталитического крекинга или быть использован в качестве котельного топлива.
Важным направлением является производство базовых масел класса II и III по классификации API — гидрокрекинговые масла характеризуются высоким индексом вязкости, низкой летучестью и хорошей окислительной стабильностью. В России крупнейшими производителями гидрокрекинговых масел являются «Лукойл-Нижегороднефтепродукт» и «Роснефть» (Новокуйбышевский НПЗ).
¶Преимущества и недостатки
К достоинствам гидрокрекинга относятся:
- высокая глубина переработки тяжёлых остатков;
- получение экологически чистых топлив;
- одновременная гидроочистка сырья;
- гибкость по продуктам (возможность смещения профиля в сторону дизеля или масел).
К недостаткам относятся:
- высокие капитальные и эксплуатационные затраты (дороговизна водорода и катализаторов);
- необходимость в системе очистки и регенерации водорода;
- сложность оборудования, работающего при высоких давлениях.
¶Гидрокрекинг в России
В России гидрокрекингом оборудованы установки на ряде крупных НПЗ: Ангарский НПЗ, Куйбышевский НПЗ, Новокуйбышевский НПЗ, Пермский НПЗ, Мозырский НПЗ (Беларусь), а также на заводах компании «Славнефть-ЯНОС». В 2010-е годы в рамках программы модернизации нефтеперерабатывающей промышленности было запущено несколько новых установок глубокого гидрокрекинга, что позволило российским заводам перейти на выпуск топлив стандарта Евро-5.
Источники:
- Аксёнова И. Н., Филиппов Ю. В. «Каталитические процессы в нефтепереработке и нефтехимии»
- Строев Н. С. «Технология переработки нефти и газа»
- Справочник «Нефтепереработка и нефтехимия» (журнал)
- Материалы Министерства энергетики Российской Федерации