Конверсия дизельного топлива в бензин¶
Конверсия дизельного топлива в бензин — это совокупность технологических процессов, в ходе которых тяжёлое дистиллятное топливо (дизельное горючее) преобразуется в более лёгкие углеводородные фракции, соответствующие бензиновой группе. Термин «конверсия» (или «конвертирование») в нефтепереработке означает химическое изменение молекулярной структуры сырья, а не простую перегонку. Процесс имеет промышленное значение, поскольку позволяет гибко перестраивать структуру выпуска нефтеперерабатывающих заводов в зависимости от спроса на моторные топлива.
¶Химическая основа процесса
Дизельное топливо состоит преимущественно из углеводородов с длиной цепи C9–C25 (в основном C10–C20), тогда как бензиновые фракции содержат молекулы C5–C12. Для превращения одного в другое необходимо разрушение (кракинг) длинных цепей и насыщение образующихся ненасыщенных соединений.
Основные химические пути:
- Каталитический кракинг (КК) — основной промышленный метод. Дизельная фракция вступает в реакцию с крекинг-катализатором (чаще всего цеолитсодержащим) при температуре 480–540 °C. Длинные цепи распадаются на более короткие алкены и алканы, пригодные для производства бензина. Выход бензиновой фракции при переработке дизельного сырья в установке КК составляет 40–55 %.
- Гидрокрекинг — протекает в присутствии водорода и бифункциональных катализаторов (металл + кислотная функция) при давлении 10–20 МПа и температуре 350–430 °C. Продукт более насыщен, содержит мало алкенов и серы, но выход бензина ниже, чем в КК, — около 20–35 %, остальное приходится на дизельное и газовое топливо.
- Пиролиз (термический крекинг) — высокотемпературное (750–900 °C) разложение углеводородов с образованием лёгких алкенов (этилен, пропилен). Бензиновая фракция пиролиза (пиробензин) используется преимущественно как сырьё для нефтехимии, а не как моторное топливо.
- Изомеризация и риформинг — применяются для улучшения качества получаемого бензина: повышения октанового числа за счёт превращения нормальных парафинов в изопарафины (изомеризация) и циклических углеводородов в ароматические (каталитический риформинг).
¶Промышленные схемы
На практике дизельное топливо редко перерабатывают изолированно. Обычно применяют комбинированные схемы, в которых тяжёлая фракция проходит несколько стадий:
- Атмосферно-вакуумная перегонка — разделение сырья на фракции.
- Каталитический кракинг тяжёлого газойля или дизельной фракции с последующей стабилизацией бензиновой фракции.
- Риформинг для доведения октанового числа до 92–98 по мономерной шкале.
- Алкилирование олефинов C3–C4 для получения высокооктанового компонента.
В России подобные схемы внедрены на крупных НПЗ: «Лукойл-Нижегороднефтепродукт», «Газпром нефть — Нижний Новгород», «Роснефть — Куйбышевский НПЗ», «Танкко» и других. Модернизация российских заводов в 2010-х годах (программа глубокой переработки) значительно расширила возможности по переводу дизельной фракции в бензиновую.
¶Ограничения и качество продукта
Прямое превращение дизельного топлива в бензин имеет ограничения:
- Октановое число. Сырой каталитический крекинг-бензин имеет монооктановое число 90–94, но низкое исследовательское (92–96) и высокую чувствительность. Без риформинга и изомеризации продукт не соответствует современным требованиям к бензинам Евро-5 и Евро-6.
- Содержание серы и азота. Дизельное сырьё богато сернистыми соединениями; при крекинге они частично переходят в бензиновую фракцию, что требует дополнительного гидроочищения.
- Содержание алкенов. Крекинг-бензин насыщен ненасыщенными углеводородами, склонными к смолообразованию; их снижают гидроочисткой или алкилированием.
¶Экономическая целесообразность
Конверсия дизельного топлива в бензин экономически оправдана, когда разница в ценах на эти продукты существенно превышает стоимость переработки. В России исторически сложился дефицит бензина и избыток дизельного топлива (в том числе из-за экспортного паритета), поэтому ряд НПЗ рассматривает перевод дизельной фракции в бензиновую как способ увеличить выпуск высоко марочного бензина. В Европе, где спрос на дизель был выше, противоположная схема (перевод бензиновых фракций в дизельную) была распространена шире.
¶Применение получаемого продукта
Бензин, полученный конверсией дизельного топлива, после соответствующей обработки используется как моторное топливо для бензиновых двигателей, а также как сырьё для производства этилена, бутадиена и других продуктов нефтехимии. Качество конечного продукта регламентируется стандартами: в России — ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей-ignition. Бензины. Технические условия» и актуальной редакцией технического регламента Таможенного союза ТР ТС 013/2011.
Источники:
- «Нефтепереработка и нефтехимия» (журнал, статьи по каталитическому крекингу и гидрокрекингу)
- ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания с принудительным воспламенением. Бензины. Технические условия»
- Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 013/2011 «О требованиях к автомобильному бензину, дизельному и судовому топливу»
- Справочник «Нефтепереработка» под редакцией А. Л. Циндера
- Учебник «Технология нефтепереработки» (М.: Химия, Л. Н. Филиппов)