Технологические способы получения нефтехимической продукции

Аннотация: Важность развития нефтехимии в Казахстане неоспорима. Привлекательной для широкого развития в республике нефтехимию делают наличие хорошей сырьевой базы и темпы развития экономики. Многие производители рассматривают различные методы, способствующие удовлетворению возрастающих потребностей в пропилене.

На данный момент в нефтеперерабатывающей промышленности существует необходимость своевременной модернизации и обновления используемых технологий для их соответствия непрерывно меняющимся качеству и видам сырья, а также производства более качественных продуктов с соблюдением норм меняющегося законодательства в области охраны окружающей среды. В настоящее время специалисты понефтепереработке располагают целым рядом технологических вариантов, которые помогут решить данную задачу. Одними из наиболее известных технологических разработок являются гидрокрекинг шлама, установки каталитического крекинга ККФ с максимальным выходом пропилена и алкилирование на твердом катализаторе. Другим важным вопросом в сфере нефтепереработки является эффективность энергопользования и сокращение выбросов СОг. Сейчас особое внимание данному вопросу уделяется со стороны европейских специалистов по нефтепереработке. При высоких ценах на сырую нефть очень важно сократить потребление энергии даже в тех регионах, где первоначально энергия считалась относительно недорогой. Сокращение выбросов CCh также является растущей проблемой во многих регионах. Методами решения данной проблемы являются использование более чистых топлив и более эффективный процесс переработки. Если попытаться определить, где будут главным образомприменяться технологии нефтепереработки в ближайшие годы, наблюдается растущая тенденция повышения степени интеграции с нефтехимией, например, увеличение производства пропилена и ароматических соединений [1].

Безусловно, существуют причины проведения данного вида интеграции: как в нефтеперерабатывающей, так и в нефтехимической промышленности необходимо решить важные вопросы. В обеих промышленностях энергозатраты являются высокими, и имеется необходимость строго следовать экологическим нормам.

В течение последних лет мир все быстрее становится единым глобальным рынком, в результате чего производители должны стремиться оставаться высоко конкурентоспособными с целью своего процветания. Легкие олефины относятся к числу базовых продуктов нефтехимии. В 2016 г мировое производство этилена достигло 173 млнтн, а мировое производство пропилена уже превышало 70 млн тн в год. Постоянный рост потребности в легких олефинах по большей части определяется быстрым увеличением потребления полиэтилена и полипропилена, а также расширение сферы их технологического применения. В связи с устойчивым ростом потребления олефинов необходимы надежные источники дешевого и доступного сырья для их получения и эффективные технологии их производства [2].

Большая часть выпуска пропилена полимерного и химического сортов (PG/CG) приходится на долю установок пиролиза, где пропилен - побочный продукт производства этилена. Установками термического крекинга вырабатывается более 60% такого пропилена. Нефтеперерабатывающими ҒСС-предприятиями выпускается 34%. При дегидрогенизации или метатезисе пропана производится 3% пропилена (в данном случае пропилен является целевым продуктом). Давайте остановимся на этом более детально [2]. В настоящее время разработано несколько технологий получения пропилена:

1. . Повышение выхода пропилена в процессах пиролиза газового сырья и создание более селективных некаталитических процессов его получения. Переход от традиционного термического к окислительному пиролизу пропана позволяет значительно повысить селективность образования пропилена [3,4].
2. . Совместное (сопряженное) окисление пропана и этилена. Процесс может быть организован таким образом, что этилен в нем практически не расходуется, то есть фактически выступает в роли катализатора образования пропилена. Это позволяет рассчитывать на возможность создания высокоселективной технологии получения пропилена непосредственно из пропана, являющегося относительно дешевым и доступным сырьем, также корректировать соотношение этилена и пропилена в процессах их совместного получения [4].
3. . Возможность значительного повышения концентрации пропилена в продуктах при совместном (сопряженном) окислении этилена и метана. Этот процесс также позволяет корректировать соотношение этилена и пропилена при их совместном получении. Но особенно интересным и востребованным он может стать в том случае, если будет освоена промышленная технология окислительной конденсации метана в этилен, поскольку, используя то же исходное сырье - метан - можно будет конвертировать часть этилена в пропилен [5].
4. . При термическом дегидрировании пропана получается пропилен с невысоким выходом, так как крекинг пропана с образованием метана и этилена протекает легче, чем реакция дегидрирования. Каталитическое дегидрирование пропана проводят в присутствии катализаторов - оксидов металлов: Cr₂O₂, MoO₃, V₂ O₅, TiO₂ и GeO₂. Промышленные процессы осуществляют при температуре ~ 873 К. Дегидрирование ведут в реакторах с неподвижным слоем катализатора. В связи с интенсивным отложением кокса на катализаторе и необходимости его периодической регенерации, как правило, устанавливают в ряд несколько реакторов (не мене трех) [6].
5. . Крекинг в псевдоожиженном слое катализатора (FCC) и технологии, разработанные на его основе глубокий каталитический крекинг и каталитический пиролиз. Примером интеграции нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств может служить крупнейший текущий проект компании Saudi Aramco- Sumitomo Chemical, реализуемый в г. Рабиг, Саудовская Аравия. Схемы интеграции нефтеперерабатывающих и нефтехимических установок позволяют осуществить производство дополнительного количества дешевого этилена и пропилена [7].
6. . Получение пропилена из этилена и бутенов с использованием процесса OCT (технологии конверсии олефинов) фирмы Lummus. Селективность процесса OCT по пропилену обычно превышает 98%. Получение пропилена «для полимеризации» и, необходимости, продукта, обогащенного изобутаном, или МТБЭ путем облагораживания малоценных фракций C_i продуктов пиролиза или бутеновых фракций через селективное гидрирование и процесса Meta-4. Предлагаемый комплекс даст особую прибыль там, где спрос на бутадиен слабый, а на пропилен - большой [8].
7. . Получение пропилена из природного газа через метанол. Эта технология позволяет получать пропилен из сырья, альтернативного нефтяному, и делает источники пропилена независимыми от пиролизных установок и установок ККФ [9].
8. . Жесткий крекинг в сочетании с дополнительным паровым крекингом за пределами лифт-реактора [10];
9. . Крекинг с рециклом части науглероженного катализатора и др.
10. .Использование специальных присадок к катализаторам, способствующие повышению выхода легких олефинов в результате вторичных реакций крекинга олефинов бензиновых фракций на бутилены и пропилен. Одна из таких присадок под маркой «SuperZ» выпускается фирмой Intercat (США). Ее использование обеспечивает суммарный выход углеводородов G - C_i - 33%, а пропилена до 13% [Ю].

В целях расширения сырьевой базы нефтехимии и более квалифицированного использования побочных продуктов нефтепереработки совмещение некоторых процессов того и другого направления актуальны.

Таким образом, в настоящее время возможности нефтепереработки многих стран мира для удовлетворения растущих потребностей за счет увеличения объемов добычи нефти практически исчерпаны. Следует отметить, наряду с производством целевой продукции перед нефтеперерабатывающей промышленностью стоит проблема использования нефтяных заводских газов, которые являются экологически чистым высококалорийным топливом и ценным сырьем для нефтехимического производства. Потребность в пропилене растет с высокой скоростью и традиционные способы его получения не могут удовлетворить эти растущие потребности. Применение новых технологических методов может частично ликвидировать дефицит пропилена производством его из парафиновых дистиллятов, газойля и остаточных продуктов. Развитие нефтехимической промышленности означает создание в перспективе собственных производств по выпуску синтетических каучуков для резинотехнической и шинной промышленности, химических волокон, различных композиционных и полимерных материалов.

Список литературы:

1. Сафин З.И. Комплексная оценка НПЗ и заводов по перерработкенефтей и природных битумов / З.И.Сафин,Кемалов Р.А.
2. Henz H. Re-invent FCC / H. Henz // Hydrocarbon Processing - 2004-№9-41-48.
3. Zabetakis М. G. Flammability characteristics of combustible gases and vapors // Washington U.S. Deptofthe Interior. BureauofMines .1965. 121
4. Арутюнов B.C., Крылов O.B. Окислительные превращения метана. Москва: Наука. 1998. R. Burch and Eleanor М. Crabb₁Homogeneous and heterogeneous contributions to the oxidative dehydrogenation of propane on oxide catalysts. AppLCataI. A, 1993,100(1), 111-130
5. Черных С.П., Мухина Т.Н., Бабаш С.E., Амелич кина Г. E.,Адельсон С.В., Жагфаров Ф.Г. Ц Катализ в промышлености.2001. № 2. С. 13. 14. Knight J., Mehlberg R. Ц Hydrocarbonprocessing. 2011. № 9.С. 91. 15
6. «Промышленные процессы целевого каталитического дегидрирования пропана в пропилен» И.А Макарян, М.И Рудакова, В.И Савченко. Адельсон С.В., Вишнякова Т.П., Паушкин Я.М. Технология нефтехимического синтеза. - M.: Химия, 1985, 607с.Катализинефтехимия, 2006, Nol4 1 УДК541.64:541.124.7:547.315.2 © 2006
7. Knight, J. Maximize propylene from your FCC unit / J. Knight, K. Mehlberg // Hydrocarbon Processing. - 2011. - № 9. - C. 91-95.
8. Булкатов A.H. Основные направления развития технологий для производства этилена и пропилена // Нефтепереработка и нефтехимия. 2008. №2. С. 8-9.
9. Арутюнов В.С., Басевич В.Я., Веденеев И.В. Прямое газофазное окисление природного газа при высоких давлениях в метанол и другие оксигенаты. // Успехи химии, 1996. - Т. 65. - № 3. - С. 211. 6. Шелдон Р.А. Химические продукты на основе синтез-газа. - M.: Химия, 1987. - 248 с. 7. Fox IM, Chen Т.Р., Degen B.D. An Evaluation of Direct Methane Conversion Processes./// Chem. Eng. Prog. - 1990. - V. 86. - P. 42.
10. New FCC catalyst Ц Hydrocarbon Processing. -2006. - № 3. - C. 29 - 35