См. также файл «Крекинг, риформинг»

Изомеризация

Изомеризация — процесс получения изо-углеводородов, то есть углеводородов с более разветвленными цепочками атомов углерода, из углеводородов нормального строения. Например, если молекула пентана представляет собой цепочку из пяти расположенных друг за другом атомов углерода, то изопентан — это цепочка из четырех атомов углерода с ответвлением, образованным пятым атомом углерода. Изомеризация позволяет повысить октановое число смеси и используется для облагораживания бензина.

Стимулом к расширению объема производства бензина-изомеризата, как и других высокооктановых компонентов неароматического содержания, явилось введение жестких ограничений на экологические свойства товарных бензинов, связанные с содержанием ароматических компонентов и давлением насыщенных паров. Этим требованиям в полной мере отвечает бензин-изомеризат.

Наиболее существенным недостатком бензинов риформинга является большое содержание ароматических углеводородов, оказывающих вредное воздействие на состояние окружающей среды. Одним из наиболее рентабельных способов получения высокоокта­новых бензинов без ароматических компонентов является изомеризация углеводородов фракции н.к.–180^оС. Получаемый прирост октанового числа изомеризата по сравнению с сырьем колеблется в пределах 13-15 пунктов в зависимости от содержания изомеров в сырье, а октановое число стабильного изомеризата составляет 84-90 по исследовательскому методу.

Эти обстоятельства приводят к значительному росту числа техноло­гических установок изомеризации в различных странах мира.

Первые промышленные установки изомеризации парафинов появились во время Второй мировой войны и были предназначены для производства высокооктанового компонента авиационных бензинов. В связи с резким падением спроса на авиационный бензин процесс изомеризации в послевоенные годы утратил свое значение, однако интерес к нему возобновился из-за возросших требований к качеству автомобильных бензинов.

На начало ХХI века в мире производилось около 50 млн. т. бензина-изомеризата, из которых на долю России приходилось около 1 млн. т. Ведущими зарубежными фирмами-лицензиарами процесса изомеризации являются «Union Oil Products» (UOP),British Petroleum (BP), Shell, Kellog и др. (табл. 5). Большинство действующих, строящихся и проектируемых установок изомеризации основано на использовании процессов «пенекс» и «ТИП» фирмы UOP. Американская фирма UOP UOP считает­ся мировым, а краснодарское ОАО НПП «Нефтехим» отечествен­ным лидером по разработке устано­вок изомеризации и производству катализаторов для них.

Таблица 5

Процессы изомеризации углеводородных фракций

Технология изомеризации пентан-гексановых фракций Изомалк-2 является уникальной российской разработкой НПП «Нефтехим» в области изомеризации легких бензиновых фракций. Особенностью технологии является использование катализатора СИ-2, обеспечивающего протекание процесса в термодинамически выгодной для изомеризации парафиновых углеводородов низкотемпературной области 120-180°C, обладающего повышенной устойчивостью к действию каталитических ядов — воды, серы, азота. В состав катализатора входит платина, нанесенная в количестве 0,25 % масс. на оксид алюминия. Срок службы катализатора 10-12 лет.

Установка Изомалк-2 Омского НПЗ, спроектированная по лицензии «НПП Нефтехим», позволяет получать изопентановую фракцию с октановым числом 92-93 пункта и легкую изогексановую фракцию с октановым числом до 92,5 пунктов по исследовательскому методу. Пуск установки производительностью 800 тыс. т/год состоялся в ноябре 2010 года.

Основной особенностью технологии является выделение С₇–фракции и осуществление ее изомеризации на отдельной установке по разработанной ОАО "НПП Нефтехим" технологии.

Гидропроцессы

В гидропроцессах все реакции происходят под действием водорода. Простейший гидропроцесс — гидроочистка. Она применяется для того, чтобы удалить из нефтепродуктов компоненты, содержащие серу, и некоторые другие соединения. Гидроочистке подвергаются бензиновые и керосиновые фракции, дизельное топливо, вакуумный газойль и фракции масел.

Гидрокрекинг — один из видов крекинга, используемый для получения бензина, дизельного и реактивного топлива, смазочных масел, и др. из мазута или гудрона. Одновременно с реакциями крекинга происходит гидроочистка продуктов от соединений серы и насыщение водородом непредельных углеводородов, то есть получение устойчивых соединений.

Давления, используемые в современных процессах гидрокрекинга, составляют от примерно 70 атм для превращения сырой нефти в сжиженный нефтяной газ (LP-газ) до более чем 175 атм, когда происходят полное коксование и с высоким выходом превращение парообразной нефти в бензин и реактивное топливо. Процессы проводят с неподвижными слоями (реже в кипящем слое) катализатора. Процесс в кипящем слое применяется исключительно для нефтяных остатков – мазута, гудрона. В других процессах также использовались остаточное топливо, но в основном – высококипящие нефтяные фракции, а кроме того, легкокипящие и среднедистиллятные прямогонные фракции. Катализаторами в этих процессах служат сульфидированные никель-алюминиевые, кобальт-молибден-алюминиевые, вольфрамовые материалы и благородные металлы, такие, как платина и палладий, на алюмосиликатной основе.

В апреле 2015 года «Газпромнефть–ОНПЗ» и новосибирский Институт катализа имени Г.К. Борескова заключили генеральное соглашение о сотрудничестве в области развития технологий производства и применения катализаторов гидроочистки и гидрокрекинга. Министерство энергетики РФ присвоило проекту компании «Газпром нефть» «Катализаторы глубокой переработки нефтяного сырья на основе оксида алюминия» статус национального проекта. Он рассчитан до 2020 года и предполагает создание на Омском НПЗ производства не выпускаемых пока в России катализаторов гидрогенизационных процессов мощностью 6 тыс. тонн в год и катализаторов каткрекинга годовой мощностью 15 тыс. тонн.

Алкилирование

Алкилирование — это процесс, который позволяет получить высокооктановые бензиновые компоненты (алкилат) из непредельных углеводородных газов. В основе процесса лежит реакция соединения алкена и алкана с получением алкана с числом атомов углерода, равным сумме атомов углерода в исходных соединениях. По сути это реакция, обратная крекингу, так как в результате получаются вещества с более длинными цепочками молекул и большей молекулярной массой. Впоследствии алкилат смешивают с низкооктановыми бензиновыми фракциями, получая на выходе облагороженный бензин.

Все процессы алкилирования для производства моторных топлив производятся с использованием в качестве катализаторов либо серной, либо фтороводородной кислоты при температуре сначала 0–15^о C, а затем 20–40^о С.