автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Совершенствование технологии промышленного производства высококачественных дизельных топлив

Введение.

Глава I.

Глава 11.

Литературный обзор.

Глава III.

Совершенствование технологической схемы и аппаратуры производства высококачественных дизельных топлив.

Подбор эффективных отечественных катализаторов гидроочистки дизельного топлива.

3.1. Испытания отечественных катализаторов гидрообессеривания на пилотных установках.

3.2. Испытания катализаторов гидрообессеривания на промышленной установке.

Глава IV.

Промышленное производство высококачественных дизельных топлив с содержанием серы 0,035% и 0,05%.

Глава У. Исследование состава и реакционной способности сернистых соединений в процессе гидрообессеривания дизельного топлива.

Глава V I. Разработка новой технологии процесса гидрообесеривания дизельных топлив.

6.1. Гидрообессеривание дизельной фракции 180-300 °С

6.2. Гидрообессеривание дизельной фракции 180-360 °С

6.3. Гидрообессеривание дизельной фракции 300-360 °С

6.4. Новая технология гидрообессеривания дизельного 127 топлива

Глава VII. Подбор присадок, улучшающих свойства гидроочищенного дизельного топлива.

7.1. Подбор депрессорных присадок к зимнему дизельному топливу.

7.2. Подбор депрессорных присадок к арктическому дизельному топливу. ^^

7.3. Подбор присадок, улучшающих противоизносные свойства дизельного топлива.^^

Глава VIII. Расчет эффективности производства высококачественных дизельных топлив с ^^^ содержанием серы менее 350 ррт.

Выводы.

Постоянное ужесточение норм содержания серы в дизельном топливе ставит перед нефтепереработчиками новые задачи по интенсификации и углублению процесса гидрообессеривания.

Анализ работы действующих установок гидрообессеривания на предприятиях отрасли свидетельствует, что, в основном, существующий в России парк установок гидроочистки дизельных топлив на проектной производительности не рассчитан на производство высококачественных дизельных топлив в течение цикла работы. Опытные пробеги на установках НПЗ г.г. Омска, Салавата, Мажейкяя и др. показали, что в коротких циклах можно добиться снижения содержания серы ниже 0,1%, но достичь более глубокой очистки дизельного топлива на действующих установках возможно лишь за счет создания или применения новых, более эффективных катализаторов, снижения производительности по сырью, совершенствования технологии, форсирования температурного режима, сокращения цикла работы катализатора.

Это приведет к сокращению объема производства высококачественного дизельного топлива, увеличению расхода катализаторов, сокращению ресурса работы установок из-за более частой регенерации катализатора.

Для организации производства высококачественного дизельного топлива на действующих установках необходимо решить комплекс задач, связанных с совершенствованием технологии производства газойлевых фракций, модернизацией реакторного блока гидроочистки, созданием и подбором новых гидрообессеривающих катализаторов, исследованием состава сернистых соединений газойлевых фракций, разработкой новой технологии производства высококачественных дизельных топлив.

Цель работы состояла в совершенствовании технологии производства высококачественных дизельных топлив на существующих промышленных установках с использованием отечественных катализаторов и разработке новой технологии гидрообессеривания дизельных топлив. В задачу настоящей работы входило:

1. Модернизация технологической схемы и оборудования производства высококачественных дизельных топлив.

2. Сравнительные испытания отечественных катализаторов и подбор наиболее эффективного катализатора для процесса производства дизельного топлива с содержанием серы менее 350 ррш.

3. Изучение состава сераорганических соединений дизельных фракций.

4. Исследование влияния основных параметров процесса гидрообессеривания на степень превращения сернистых соединений.

5. Разработка новой технологии процесса гидрообессеривания дизельных топлив.

6. Проведение исследований по подбору присадок, улучшающих низкотемпературные свойства дизельных топлив.

7. Проведение исследований по подбору присадок, улучшающих смазывающие свойства малосернистых дизельных топлив.

8. Технико-экономическое обоснование производства высококачественных дизельных топлив.

Научная новизна. Исследован состав сернистых соединений дизельного топлива и установлено влияние типа сераорганических соединений на их реакционную способность в процессе гидрообессервания дизельных фракций.

Найдены основные закономерности процесса глубокого гидрообессервания дизельного топлива.

Изучены превращения сернистых соединений в газойлевых фракциях. Предложена технология раздельной гидроочистки легкой и тяжелой фракции дизельного топлива, которая обеспечивает более глубокое гидрообессеривание дизельного топлива при неизменной производительности процесса.

Практическая ценность работы. Полученные результаты и их выводы использованы для совершенствования технологической схемы, оборудования и технологии производства высококачественных дизельных топлив:

• Проведена реконструкция установок первичной переработки нефти и гидроочистки дизельного топлива JI-24-6 и JT4-24-7.

• Осуществлен подбор эффективного отечественного катализатора глубокого гидрообессеривания дизельного топлива.

• Найдены условия и освоено производство высококачественных дизельных топлив с содержанием серы менее 350 ррт. Получен сертификат качества на дизельное топливо с содержанием серы менее 350 ррт.

• Разработана технология раздельного гидрообессеривания легкой и тяжелой фракции дизельного топлива.

• Осуществлен подбор депрессорно-диспергирующих и противоизносных присадок и налажено производство высококачественных дизельных топлив с их применением.

• Переход на выпуск высококачественного дизельного топлива с содержанием серы менее 350 ррт обеспечивает:

1. Чистую приведенную стоимость проекта, с учётом дисконтирования денежного потока, - 19,1 млн. долларов

2. Внутреннюю норму рентабельности проекта - 328%

3. Срок окупаемости проекта не превышает 6 месяцев

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждены на заседаниях научно-технического совета Рязанского НПЗ и докладывались на семинаре «Производство и промышленная эксплуатация современных российских катализаторов риформинга и гидроочистки» г. Рязань, ОАО «РНПЗ», 15-17.12.98 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 статей.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, выводов, списка литературы и приложения.

Выводы

1. Анализ работы действующих установок гидрообессеривания по существующей технологии показал, что для углубления гидрообессеривания дизельного топлива необходимо решить комплекс задач, связанных с совершенствованием технологии производства газойлевых фракций, модернизацией реакторного блока гидроочистки, созданием и подбором новых гидрообессеривающих катализаторов, исследованием состава сернистых соединений газойлевых фракций, разработкой новой технологии производства высококачественных дизельных топлив.

2. В результате совершенствования технологической схемы и оборудования производства дизельного топлива удалось обеспечить оптимальные технологические параметры для производства высококачественных малосернистых дизельных топлив с содержанием серы менее 350 ррт. Предложен эффективный отечественный катализатор.

3. Разработана технология промышленного производства высококачественных дизельных топлив. Изучены условия гидрообессеривания дизельных топлив до содержания серы 0,035%. Показано влияние параметров процесса: объемной скорости и температуры, содержания серы в сырье на глубину гидрообессеривания. Найдены условия гидрообессеривания дизельного топлива до содержания остаточной серы 110 ррт. Получен сертификат соответствия на дизельное топливо с содержанием серы менее 350 ррт и освоено его производство. Получен Диплом Госстандарта России на топливо дизельное с содержанием серы менее 350 ррт в 2001 г.

Исследован состав и реакционная способность сернистых соединений в процессе гидрообессеривания дизельного топлива. Показано, что в

163 дизельном топливе с различным содержанием серы качественный групповой состав сернистых соединений одинаковый, а концентрация отдельных групп различна. По степени превращения в процессе гидроочистки сернистые соединения в дизельных топливах располагаются в следующий ряд: диалкилсульфиды >тиамоноцикланы > тиацикланы > тиабицикланы >тиатрицикланы > тиатетрацикланы > нафтенотиофены > алкилтиофены>нафтенобензотиофены>бензотиофены>дибензотио-фены.

5. Разработана технология процесса гидрообессеривания дизельного топлива путем раздельной гидроочистки фракции 180-300°С и 300-360°С с последующим компаудированием гидрогенизатов. Исследовано влияние параметров процесса на скорость гидрообессеривания фракции 180-300°С, 300-360°С

6. Осуществлен подбор присадок, улучшающих низкотемпературные и смазывающие свойства дизельных топлив.

7. Технология производства высококачественного дизельного топлива с содержанием серы менее 350 ppm внедрена на установках гидроочистки дизельного топлива JI-24-6 и JI4-24-7 ОАО «РНПЗ».

8. Переход на выпуск высококачественного дизельного топлива с содержанием серы менее 350 ppm обеспечивает: чистую приведенную стоимость проекта, с учётом дисконтирования денежного потока, - 19,1 млн. долларов, внутреннюю норму рентабельности проекта - 328%.

Срок окупаемости проекта реконструкции установки Л-24-6 не превышает 6 месяцев.

1.Нефтегазовые технологии, 2001, №3, с.82.

2. Материалы симпозиума XT АС, Москва, 1999г.

3. Гуреев А.А., Митусова Т.Н., Соколов ВВ. и др, ХТТМ, 1992, №6, с.2-4.

4. Каминский Э.Ф,.Пуринг М.Н,.Хавкин В.А и др., Состояние и перспективы развития производства экологически чистых дизельных топлив, М. ЦНИИТЭНефтехим, 1995, вып.2, 96с.

5. Гуреев А.А., Азев B.C., Камфер Г.М. Топливо для дизелей. Свойства и применение. М.Химия. 1993 с 14,28,32,160.б.Чертков Я.Б. Моторные топлива. Новосибирск, Наука. 1987 с 59,70, 175.

6. Каминский Э.Ф, Осипов Л.Н.,.Хавкин В.А и др., Нефтегазовые технологии, № 1,2001г., с.36-42.

7. Курганов В.М. «Развитие гидрогенизационных процессов в отечественной и зарубежной нефтепереработке». Труды третьей сессии МШПК «Инженерно-химическая наука для передовых технологий», Казань, 1997г. стр.69-87.

8. Капустин В.М., Кукес С.Г., Бертолусини Р.Г. Нефтеперерабатывающая промышленность США и бывшего СССР. М. Химия, 1995г., 304 с.10.«Соответствие технологии катализаторов химии топлив будущего» -материалы семинара Критерион, М. Сент.2001г.

9. Бйорклунд Б.Л, Хеккель Т.Л., Говард Н.Д. и др. «Чем меньше серы тем труднее получить продукт», Материалы симпозиума ЮОП., М., сент. 2000г.12. «Чистые топлива не так уж просто», Нефтегазовые технологии №1, 2001г.,с. 102-105

10. Ван дер Мей Р. и Герритсон Л. «Каталитическое решение вопроса высококачественных топлив» Akzo Nobel Catalysts Symposium, 1996г.

11. Каминский Э.Ф., Козлов И.Т., Ашитко С.Г., ХТТМ-1993, №9, с.4-6.

12. Кристенсен П. «Альтернативные способы производства высококачественных дизельных топлив», доклад на I российской конференции по переработке нефти, М.сент.2001г

13. Сварти Т.Ч., Нокка Дж.Л., РОСС Дж., Нефтегазовые технологии, 2001г., №3, с.87-90 HP № 2,2001,с.62.

14. Абдо Ш., Шэллен Т.С., Шорей С.У., Нефтепереработка и нефтехимия, 1994г., №4, с.8.

15. Курганов В.М., Осипов Л.Н., Лебедев Б.Л. и др. Нефтепереработка и нефтехимия, М.ЦНИИТЭНефтехим, 1995г. № 12, с. 18-20.19. «Новые технологии для нового тысячелетия», материалы симпозиума Эксон-Мобил, Москва, сент.2001г.

16. Магарил С.З. Теоретические основы химических процессов переработки нефти. Л.Химия, 1985г., с 17,25,234.

17. Купер Б.Х., Станислаус А., Ханнеруп П.Н. Нефтегазовые технологии (нефть, газ и нефтехимия за рубежом) 1994г., № 3, с.42-45.

18. Аморелли А., Амос И.Д., Хэлсиг И.С. и др. Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1993, № 1, с.83-88.

19. Houlla D.H., Broderic А.В., Sapre N.K., Nag V.H.J, de Beer, Kwart H., AJCHE, 1978,24,1015/

20. Cawley C.M. Proc 3rd World Petrol.Congr.Stttion 4,p294,1951

21. Pocorny P, Zdrazil M, Collect. Czechoslov.chem. Commun, 1981,46,2185

22. Bartsch R.,Tanielian C. J.Catal. 35,353, 1974

23. Nagai M, Kabe T, J. Jpan Petrol Inst, 1980,23,82 30.Sinhal G.H., Espino R.L., Sobel J.E., J. Catal 1981, 67,446

24. Ahuja S.P.,Deeien M.L., Le Page I.F.,Ind. Eng. Chem, Prod. Res.Dev. 1970,9,272

25. Uzimoto Hideo, Sakikawa Noriguki, J. Japan Petrol Inst, 1972,15№ 11,926

26. Morean C.,Anbert C., Durand R.,Zmimita N., Gentste P., Catal.Today, 1984,4,117

27. Anbert C., Durand R., Gentste P., Morean C.,J.Catal. 1988,112,12

28. Landau M.V., Catalysis today 1997, 36, 393-429.

29. Gerritsen L.A., Asim M.Y.,Migauchi, Akzonobel Catalysts seminar, Sochi, 1995,13,5-6

30. Лебедев Б.Л.,.Князьков А.Л,.Осипов Л.Н и др. Нефтепереработка и нефтехимия, № 2, 2001г., с. 13

31. Митусова Т.Н., Сенекина М.И., Пережигина И.Я. и др. Химмотология -теория и практика рационального использования ГСМ в технике, М.МДНТП, 1991г. с.48-53.

32. Шихализаде Г.Д., Салимова Н.А., Ганиева Т.Ф. и др. Нефтепереработка и нефтехимия, М.ЦНИИТЭНефтехим, 1990, № 3, с.8-10.

33. Иванова P.P., ХТТМ, 1990, № 12 с.6.

34. Радченко Е.Д., Нефедов Б.К., Алиеев P.P. Промышленные катализаторы гидрогенизационных процессов нефтепереработки, М.Химия, 1987, 224с.

35. Курганов В.М., Кушнер Б.Э., Агафонов А.В. Паровоздушная регенерация катализаторов гидроочистки, М.ЦНИИТЭНефтехим, 1973, с.70.

36. Насиров Р.К., Дианова С.А., Ковальчук Н.А.,Насиров И.Р., ХТТМ, 1998, №6,стр. 19-22

37. Yeary D.L and Wrisberg J.«Revamp your internals» Hydrocarbon Eng., Sept 97, p.25.

38. Патенты США № 4;126,540;4,235,344;4,836,989;3,353,924.

39. Menon K.R., van der Linde В., Halliwell К, «Максимализация производства экологически чистого дизельного топлива по технологии компании SYN при минимальном потреблении водорода», материалы ближневосточной конференции НПЗ, Абу-Даби ОАЭ, май 2000г.

40. Lamourelle А.Р.,.Nelson D.E, McKnight J., P.T.Q.Summer, 2001 c.51-56. IFP Refining Seminar, November 1999 т.Нефтегазовые технологии, 2001, №3, c.l 13.

41. Нефтегазовые технологии 2001, №3, с. 124.52.«MAKEFining-Premium Distillates Technolgy. The Future of Distillate Upgrading», Paper AM-00-18, NHRA Annual Mttting, March 2000, San Antonio

42. Нефтегазовые технологии. 2001 № 3 с. 121.

43. Cooper, Hannerup, Sodaard-Andersen, Oil and Gas, IX, 1994 Нефтегазовые технологии, 2001, № 3, с. 120.

44. Нефтегазовые технологии 2001г. № 3, с. 122.

45. Marion P., Duee D., Benazzi Е., P.T.Q. Summer, 2001, с.23-29.

46. Kennedy C.R and.Jaffe S.B, Chem.Eng/ Sci, vol 41, 1986 p.845-853.

47. Christensen P.,«Pressure drop and liquid distribution problems in hydroteating units»,, Handout Haldor Tonsoe Symposium, June 1993.

48. Moyse B.M. «Rasching ring HDS catalists reduce hressure drop», Oil and Gas 31 Дес. 1984 p. 164.

49. Koyama H., Yegai E.,Toxii Y. ate. Oil and Gas J. №20,1995,p.68.

50. Агафонов A.B., Козлов И.Т., Ботников А.Я., и др. «Разработка и внедрение процессов гидрооблагораживания прямогонных и вторичныхдистиллятов» Сб. научных трудов ВНИИНП, М.ДНИИТЭнефтехим, 1983,вып 44

51. Радченко Е.Д., Лихтерова Н.М., Хавкин В.А. и др. «Процесс гидродеароматизации реактивных топлив»,Сб. трудов ВНИИНП, 1978, вып. XXVIII, с. 14-17

52. Рудин М.Г, Курилин В.А., «Обобщение опыта проектирования и эксплуатации установок ЛК-6У», М. ЦНИИТЭнефтехим, 1991, вып. 6, с.

53. Шаталов А.А,Сердюк Ф.И., Махонькин Б.Н. и др.,ХХТМ, 2000, №3, с.9-13.

54. Каминский Э.Ф.,Мелик-Ахназаров Т.Х., Хавкин В.А., «Наука и технология углеводородов», 1998, №1, с. 68-72.

55. Томин В.П., Елшин А.И.ДХТМ, 2000, № 3, с.17-18.

56. Энг О.Т., Кеннеди Д.Э. «Легкий каталитический газойль:необходимость или благоприятная возможность?» Материалы симпозиума ЮОП, М, сент. 2000г.

57. Капустин В.М., ХХТТМ, 2000, №5, с. 8-9.

58. Foley R.M., Rock K.L.,Baksh A, ate. PTQ Summer, 1998, p 71-79

59. Моисеев B.M., Гурдин В.И.,Резниченко И.Д. и др. ХХТМ, 2000, №3, с.25-28

60. Eastwood D., Vande Venne Н., Hydrocarbon Processing, 1990, v69, №5,p 96. Целиди Е.И., Рябочкин O.B., Городецкий М.Л., ХХТМ, 1998, №2, с.45

61. Martin R.S.,Grant I.A., Anal. chem. 37(6), 644(1965)

62. Ma X., Sakanishi K., Mochida I., Ind Eng. chem. Res. 33, 218 (1994)

63. Kabe Т., Ishihaza A., Tajima H., Ind Eng. chem . Res. 31, 1577 (1992)

64. Лебедев Б.Л., Логинов C.A., Коган Л.И., Лобзин Е.В., Капустин В.М., Рудяк К.Б., Нефтепеработка и нефтехимия, 2001, №11.

65. Ma X., Sakanishi К., Mochida I., Ind Eng. chem. Res. 34, 748 (1995)

66. Canowski D.K., Teenwen H., de Beer V.H.I., Gates B.C., Schuit C.A., Kwart H, Catal I. 55, 129 (1978)

67. Topsoe H., Clausen S., Massoth F.E., Hydrotreating Catallysis, Springtr, Berlin, 1996.

68. Girgis M.I.,Gates B.C., Ind Eng. Chem. Res. 30, 2021 (1991)

69. Honalla M.,Broderic D.H.,Sapre A.B., Nag N.K., de Beer V.H.I., Gates B.,Kwart H., Catal I. 61,523 (1980)

70. Митусова Т.Н., Полина E.B., Калинина M.B. Новые требования к качеству дизельных топлив. Сборник трудов международной научно-практической конференции «Новые топлива с присадками», сентябрь 2000, с. 110.

71. Стандарт EN 590 «Моторные топлива для двигателей внутреннего сгорания Дизель - Требования и методы испытаний».

72. Митусова Т.Н. Доклад «Современные и перспективные требования к качеству дизельных топлив». Заседание Комитета по топливам и смазочным материалам Ассоциации нефтепереработчиков и нефтехимиков РФ, Москва, ОАО «ВНИИНП», 29 ноября 2000 г.

73. Davenport J.N., Luebbers М. The luricitu of hudrotreated disel fuel-Imeche Conf.Trans., 1996,(5, Application of Powerain and FuelTechnologies to Meet Emissions Standarts),h.207-218

74. Grushaber H.,Wear of fuel-injection pumps bu low sulfur diesel fuel-Mineraloel technik, 1996, 41,5 p. 1-16

75. Attfield M.J., Laker H., Marko E. Formulating Multi-functional Detergent Additive Package to assist in minimizing Diesel Fuel emissions- the combination of lubricitu Performace

76. Kerokorr LA Grades. Lubricity additives for low sulfur diesel fuel. -Материалы фирмы БАСФ, декабрь 1997, с. 16.

77. Tucker R.F.; Stradling R.F. The lubricity of deeply hydrogenated diesel fuel -the Swedish experience. Soc.Autom.Eng., Spec.Publ. SP 1994, SP-1056 (Diesel Fuel), p. 61-77.

78. Снижение смазывающей способности дизельного топлива в результате проведения процесса гидроочистки в жестком режиме. (Экспресс-информация) М.: ЦНИИТЭНефтехим, сер. Переработка нефти и нефтехимия, 1993, № 22, с. 17 -22.

79. Стандарт ISO 12156. Топливо дизельное Оценка смазывающей способности с использованием стенда с возвратно-поступательным движением высокой частоты (HFRR).

80. Стандарт ASTM D 6079. Топливо дизельное Оценка смазывающей способности с использованием стенда с возвратно-поступательным движением высокой частоты (HFRR).

81. Cooper, D. Laboratory screening tests for low sulfur diesel fuel lubricity. -Lubricity Scientific, 1995, 7(2), p. 133-48.

82. О проблемах определения смазывающей способности малосернистых дизельных топлив. (Экспресс-информация) М.: ЦНИИТЭНефтехим, сер. Переработка нефти и нефтехимия, 1997, №15, с. 15-18.

83. Калинина М.В. Улучшение смазывающих свойств дизельных топлив./ Дисс., М.,2001.

84. Целиди Е.И., Рябочкин О.В., Городецкий М.Л., ХХТМ, 1998, №2, с.45

85. Дюрик Н.М., Князьков А.Л., Чаговец А.Н., Есипко Е.А., Овчинникова Т.Ф., Кириллов Д.В., Болдинов В.А. Нефтепереработка и нефтехимия, 1998, № 6, 24-26.

86. Moyse M.Brian, Oil and gas J, 2000, 9, 72-74

87. Луговской А.И.,Логинов C.A.,Рудяк К.Б.,Макеев С.А.,Ващенко П.М.,Тамбасов М.А. Нефтепереработка и нефтехимия, № 5, 2000г., с.35

88. Логинов С.А., Капустин В.М., Луговской А.И., Рудяк К.Б.-Нефтепереработка и нефтехимия, 2001, № 8, стр.11-13.

89. Логинов С.А., Капустин В.М., Луговской А.И., Шрагина Г.М., Рудяк К.Б. Нефтепереработка и нефтехимия, 2001, № 10, стр.8-10.

90. Логинов С.А., Рудяк К.Б., Лебедев Б.Л., Тамбасов М.А., Рогачев B.C. -Нефтепереработка и нефтехимия, 2001, № 10, стр.11-13.

91. Логинов С.А., Капустин В.М., Луговской А.И., Рудяк К.Б., Лебедев Б.Л.-Нефтепереработка и нефтехимия, 2001, №11, стр.57-62.

92. Лебедев Б.Л., Логинов С.А., Коган Л.И., Лобзин Е.В., Капустин В.М., Рудяк К.Б. Нефтепереработка и нефтехимия, 2001,№ 11 стр.62-67

93. Логинов С.А., Лебедев Б.Л., Капустин В.М., Луговской А.И., Курганов В.М.,Рудяк К.Б. Нефтепереработка и нефтехимия, 2001,№ 11 стр.67-74

94. Митусова Т.Н.,Логинов С. А.,Полина Е.В.,Рудяк К.Б., Капустин В.М.,Луговской А.И.,Вижгородский Б.Н.-Нефтепереработка и нефтехимия,2002 г.№1 стр.11