«Газпром нефть» создала новый катализатор олигомеризации. Он уже подтвердил свои преимущества не только в лабораторных, но и в реальных промышленных условиях на Московском нефтеперерабатывающем заводе. Рассказываем, что это за инновационный продукт, зачем он нужен и каковы его перспективы на рынке.
Что такое олигомеризация олефинов?
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 разработки
На российских НПЗ процесс олигомеризации легких олефинов, то есть пропан-пропиленовой или бутан-бутиленовой фракций (ББФ), встречается не слишком часто: эти газы являются ценным сырьем для нефтехимии и востребованы на рынке как самостоятельный продукт. Такая особенность определяет невысокий спрос на катализаторы олигомеризации и, как результат, наличие фактически единственного отечественного поставщика на российский рынок, работающего еще с советских времен. В то же время характеристики поставляемого катализатора оставляют желать лучшего: он не слишком стабилен, а его пробег до регенерации не превышает 25 дней. Причем 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.
Прогресс не стоит на месте
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.
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.
