bigpo.ru
добавить свой файл
  1 ... 7 8 9 10 11 12



2.2.1. Основные направления развития технологических процессов нефтепереработки

Углубление переработки нефти остается по-прежнему основным приоритетом развития нефтеперерабатывающих заводов. Это наиболее быстрый и экономичный путь существенного увеличения производства моторных топлив за счет вовлечения в переработку топочного мазута и вакуумного газойля (при глубине переработки 65-70% выход моторных топлив составляет 50%, при глубине 80-85%) Центральную роль в первой группе технологий будут играть деструктивные технологические процессы, углубляющие переработку нефти, и, прежде всего тяжелых нефтей.

Принципиально новым подходом к технологии переработки тяжелой нефти в США и Канаде является фактический перенос процессов глубокой переработки нефти (на базе установки коксования - флюид-кокинг с получением синтетической нефти SCO) с НПЗ непосредственно на месторождения, что позволит использовать весь потенциал действующих НПЗ при переработке данных нефтей. Далее следует подготовка 5–6 типов смесей (рис. 9-10) битуминозной нефти с продуктами облагораживания данной нефти (битума и SCO) и строительство отдельных нефтепроводов для транспортировки той или иной смеси сырья, с целью их углубленной переработки при существующих конфигурациях установок НПЗ без значительных модернизаций. Это позволит существенно минимизировать капитальные затраты и время при переходе НПЗ США на переработку тяжелой канадской нефти. Окончание строительства всей инфраструктуры добычи, транспортировки и переработки битуминозной канадской нефти в США в объеме 120–150 млн т/год ожидается к 2013–2015 годам, что позволит Соединенным Штатам снизить мировые цены на нефть за счет исключения из собственного импорта до 120–150 млн т/год нефти из стран Персидского залива.




Рис. 10. Схема процессов для переработки битуминозной нефти
в синтетическуюнефть улучшенного качества (SSP).




Рис.10. Три существующих типа НПЗ в США с действующей конфигурацией технологических установок для переработки различных марок
смесей битуминозной нефти с SCO или легких конденсатов.



Следует отметить, что центральную роль в данном процессе играют технологии, альтернативные предлагаемым в проекте. Не смотря на развитие технологий гидрокрекинга в последние 20 лет их использование для тяжелого сырья имеет ряд недостатков. В случае переработки тяжелого сырья гидрокрекинг сырья, содержащего значительное количество гетеро- и металлоорганических соединений проводят в две и более ступени. При гидрокрекинге нефтяных остатков исходное сырье необходимо подвергнуть гидродеасфальтизации и гидрометаллизации. В ряде случаев используется процесс удаления асфальтенов с помощью растворителя. На сегодняшний день наиболее эффективные из реализованных в промышленности процессов переработки тяжелых остатков проводятся при высоких давлениях (выше 120 атм.) в трехфазном кипящем слое с взвешенным катализатором. Примерами таких процессов, которые можно рассматривать как аналоги предлагаемой технологии переработки тяжелых нефтей, являются процессы H-oil и LC-Fining. Альтернативой им могут быть процессы в сларри-режиме, которые начинают рассматриваться как одни из самых перспективных в мире. Такие процессы развиваются такими компаниями как KBR, Eni. Как уже упоминалось в предыдущем разделе, аналогичные работы ведутся в ИНХС РАН.

Основными традиционным процессами, обеспечивающими углубление переработки нефти являются деструктивные термокаталитически и гидрогенизационные процессы, углубляющие переработку нефти, такие как гидрокрекинг и каталитический крекинг.

Гидрокренинг вакуумных дистиллятов (как при давлении 15 МПа, так и при давлении 5-10 МПа), а так же каталитический крекинг вакуумных дистиллятов. Доля гидрокрекинга по отношению к общему объему переработки нефти составляет в России менее 1% (в США – 10%), доля каталитического крекинга 7% и 35% соответственно. Отсюда следует вывод о необходимости приоритетного развития указанных процессов в схемах НПЗ России. Современные системы гидрокрекинга позволяют получить свыше 70% моторных топлив на исходный вакуумный дистиллят; при этом получаемые продукты содержат минимальные количества серы и др.нежелательных компонентов и, как правило, не требуют дальнейшего облагораживания.

Современный каталитический крекинг позволяет повысить глубину переработки нефти за счет выработки компонентов высокооктанового бензина, дизельного топлива, бутан-бутиленовой и пропан-пропиленовой фракций, а так же сухого газа. Процесс каталитического крекинга является основным процессом, направленным на углубление переработки нефти, позволяющим вырабатывать 50-54% масс. компонента высокооктанового бензина, а так же – сырье для нефтехимических производств. За последние 15 лет технологии этих процессов непрерывно совершенствовались за рубежом. Основные фирмы – лицензиары эти процессов достигли высоких технико-экономических показателей и широко внедрили новые установки на действующих НПЗ США и Западной Европы. В мире основные технологии крекинга: технология фирмы UOP с лифт-реактором (выход бензина 50%, газов 16%); технология BARCO-UOP Millisecond (MSCC) с ультракоротким временем контакта, технологии фирм UOP (RCC), Stone and Webster и R2R (IFP) для переработки остаточного сырья и др. характеризуются различной гибкостью по сырью. Переработка более тяжелого сырья достигается за счет усовершенстования и увеличения активности и устойчивости катализаторов, уменьшению времени контакта, усовершенствования регенерационной системы и конструкции реактора. В РФ комплексы глубокой переработки нефти Г-43-107 и КТ-1 с использованием микросферического катализатора и лифт-реактором построены на Буpгасском НХК в Болгаpии, и в странах СНГ и Балтии (г.г. Москва, Грозный, Баку, Лисичанск, Уфа, Павлодар, Мажекяй, Омск).

Значение технологий углубления переработки для российских компаниях отражает таблица 22, в которой приведены данные о планирующихся к введению мощностях.


Таблица 22

Прогноз внедрения процессов глубокой переработки нефти в РФ

Процесс

Суммарная мощность,

млн.т/г.

Количество установок

До 2015 г.

До 2020 г.

До 2015 г.

До 2020 г.

Каталитический крекинг вакуумного газойля

6,1

11,5

4

7

Гидрокрекинг вакуумного газойля

25,9

34,2

10

13

Гидрокрекинг нефтяных остатков

-

4,0

-

2

Коксование

1,0

6,5

1

5



Существенное значение сохраняют технологические процессы производства экологически чистых моторных топлив. Во всех странах Запада осуществлен переход на малосернистые автомобильные бензины и дизельное топливо с содержанием серы 50ррм (Евро-4) и 10ррм (Евро-5), что потребовало усовершенствования технологии процесса гидроочистки (в основном – повышения давления водорода) и применение нового поколения катализаторов гидроочистки.

Нефтеперерабатывающая промышленность России уже сегодня вырабатывает 7 млн.т/год дизельного топлива стандарта Евро-4 и Евро-5 и может обеспечить потребность современного автомобильного парка. Качество отечественных дизельных топлив опережает требования существующего парка автомобилей.

К особенностям структуры отечественного автопарка следует отнести, прежде всего, наличие в нем значительного количества устаревших машин низкого экологического уровня: около 50% парка составляют автомобили старше 10 лет, 30% – в пределах 5-10 лет, то есть основную массу составляют модели, которые условно можно отнести к уровню стандарта Евро -1. Поэтому нефтезаводы, приступающие к производству автобензина и дизельного топлива Евро-4 и Евро-5 сталкиваются с отсутствием или крайне низкой потребностью в нем российского рынка.

Тем не менее, учитывая постоянное обновление автопарка РФ и общемировые тенденции развития, следует признать организацию производства автобензина и дизельных топлив Евро-4 и Евро-5 приоритетной задачей. Для ее решения необходимо нижеследующее:

- создание современных методов облагораживания сернистых низкокачественных бензиновых дистиллятов;

- создание нового поколения установок гидроочистки ( с использованием современных катализаторов и повышенного давления водорода);

- выбор реакторных устройств, обеспечивающих наилучший контакт катализатора с исходным сырьем и равномерное его распределение;

- подбор технологических параметров процесса гидроочистки с целью достижения максимальной эффективности этого процесса.

Ключевым моментом во всех случаях является использование высоко-активных катализаторов, обеспечивающих получение топлива с содержанием серы менее 10 ррм., а в перспективе менее 5 ррм.

Работы по созданию подобных катализаторов ведутся во всем мире. Ведущими западными фирмами (UOP, Axens, Albamarle, Haldor Topsoe и др.) разработаны серии современных катализаторов, приближающихся по своей активности к указанным требованиям. В России ОАО «ВНИИ НП» совместно с ОАО «Ангарский завод катализаторов» проводятся исследования и разработки катализаторов гидроочистки, позволяющие в ряде случаев получать дизельное топливо Евро-4 и Евро-5 при умеренном давлении водорода.

Процесс изомеризации фракций С5-С6 будет сохранять свое значение. Данная технология развита в России и за ее внедрения была пресуждена премия Правительства РФ в области науки и техники в 2011 году.

Развитие технологий получения неароматических компонентов высокооктановых бензинов требует развития технологий получения алкилата. Традиционная технология предусматривает применение в качестве фтористого водорода или серной кислоты, что создает чрезвычайно серьезные экологические и эксплуатационные проблемы: образование кислых отходов и газов, требующих специальных блоков их нейтрализации и регенерации, коррозия оборудования, что повышает вероятность техногенной катастрофы. Изложенные проблемы обусловили многолетние (более 70 лет) исследования, направленные на создание процесса алкилирования с применением экологически безопасных твёрдых гетерогенных катализаторов в ведущих научных центрах мира, в том числе в институтах РАН. В настоящее время имеются демонстрационные установки фирм Haldor Topsøe совместно с Kellog Co. в Дании (процесс “ FBA ”), UOP в США (процесс “Alkylene”), а также Albemarle Cataysts совместно с Lummus на НПЗ фирмы Neste Oil в Финляндии (процесс “AlkyClean”). Испытываемые ими технологии несовершенны, так как на используемых гетерогенных катализаторах для поддержания постоянной активности вводятся «суперкислоты» - хлористый алюминий (процесс “Alkylene”), трифторметансульфоновая кислота СF3SO3H на носителе (процесс “FBA”), что в конечном итоге требует защиты оборудования от возможной коррозии. В процессе “AlkyClean” для поддержания постоянной активности катализатора предлагается частая (практически ежечасовая) регенерация катализатора водородом, растворенным в изобутане в режиме опыта и еженедельная - в более жестком режиме одним водородом. Такой короткоцикловый вариант довольно громоздок и ненадежен.

Существенное значение сохранят и технологии реформинга, хотя их значение и уменьшится.

Значение технологий облагораживания топлив для российских компаниях отражает таблица 23, в которой приведены данные о планирующихся к введению мощностях.


Таблица 23

Прогноз внедрения процессов глубокой переработки нефти в РФ

Процесс

Суммарная мощность, млн.т/г.

Количество установок

До 2015 г.

До 2020 г.

До 2015 г.

До 2020 г.

Первичная переработка нефти

51,9

53,9

8

9

Изомеризация

6,5

7,3

12

14

Алкилирование

1,4

1,9

6

8

Риформинг

3,5

6,8

3

9

Гидроочистка

51,6

61,5

26

30

2.2.2 Перспективные технологи газохимии и нефтехимии

В газохимии можно говорить о возникновении и развитии целого комплекса технологий, связанных с вовлечением попутного и природного газа в нефтехимию. Традиционные технологии включают паровую конверсию метана в синтез-газ, традиционные технологии получения метанола, формальдегида, уксусной кислоты, альдегидов и др. продуктов. Традиционные технологии синтеза указанных продуктов могут быть частично заменены на новые. Так, в получении синтез-газа существенно увеличивается роль окислительной конверсии, которая может быть решена как в уже предлагаемых технологиях парциального окисления, так и в технологии получения синтез-газа в реакторах с движущимся слоем катализатора, в которых отсутствует смешение кислорода и природного газа. В синтезе метанола определенное значение может приобрести технология синтеза в кипящем слое. В процессах с участием металлокомплексных катализаторов (карбонилирование, гидроформилирование) существенную роль начинают играть технологии с использованием новых иммобилизованных систем и альтернативных растворителей.

Гомогенные и ферментативные катализаторы обладают существенными преимуществами при переработке различных видов сырья: они характеризуются исключительной активностью в расчете на один активный центр и селективностью протекания процесса при проведении последнего в мягких условиях. Для них возможно регулирование свойств за счет проведения целенаправленной модификации окружения активного центра. Основные проблемы, которые необходимо решить для активного использования таких катализаторов: обеспечение стабильности и возможности многократного применение катализаторов. Еще в 70-е года было предложено проводить иммобилизацию гомогенных и ферментативных катализаторов для их повторного использования. Однако, предложенные и реализованные в 80-е - начале 90-х годов методы нанесенения на традиционные оксиды и полимеры не позволяли сохранять свойства гомогенных и ферментативных систем при гетерогенизации. Альтернативой стало использование новых типов носителей, обеспечивающих получение катализаторов и систем с уникальными свойствами, которые обеспечивают проведение процессов превращения различных типов органических молекул. Здесь можно выделить два основных технологических решения (подхода):

А) использование наноструктурированных широкопористых полимерных и неорганических носителей с целенаправленной иммобилизацией ферментов, комплексов металлов с образованием отдельных изолированных активных центров (single state catalysts). Закрепление гомогенных металлокомплексов осуществляется за счет целенаправленной функционализации наноструктурированного носителя (как в случае модификации мезопористых материалов с регулярной структурой. В результате полученный катализатор сохраняет высокую активность гомогенного металлокомплекса и позволяют проводить процессы получения различных функциональных продуктов, в частности продуктов карбонилирования, гидроформилирования, полимеризации, гидрирования, меататезиса, окисления и др.

Б) использование для иммобилизации второй фазы – так называемого «зеленого» растворителя, который не смешивается с продуктами реакции, но в котором гомогенный металлокомплекс или фермент «закреплен» и не может перейти в фазу, в которой содержаться продукты. К веществам, которые могут быть здесь использованы для иммобилизации гомогенных катализаторов относят воду, ионные жидкости, сверхкритический диоксид углерода. Учитывая, что традиционные гомогенные металлокомплексы как правило нерастворимы в указанных средах, основным технологическим решением при реализации данного подхода является модификация и синтез наноразмерных лигандов, обеспечивающих иммобилизацию в альтернативной среде и создающих условия для высокоселективного протекания процесса. Данный подход применим к созданию катализаторов процессов гидроформилирования, карбонилирования, селективного гидрирования и др.

Альтернативными технологиями переработки природного и попутного газа могут служить технологии получения углеводородов по Фишеру-Тропшу, переработки метанола в олефины или бензины. Вообще говоря, проблема активации и превращения метана занимает внимание создателей технологий в течении ужен 40 лет. Природный газ на сегодняшний день является основным источником таких продуктов как водород, синтез-газ, метанол. Однако до конца 70-х годов ни сам метан, ни указанные продукты невозможно было эффективно превратить в топлива и продукты нефтехимии. Процесс Фишера-Тропша был реализован лишь в ЮАР и его эффективность его недостаточна. Синтез первых наноструктурированных алюмосиликатов, цеолитов, позволил проводить реакции превращения метанола и оксигенатов в олефины и углеводороды в конце 70-х годов. Использование новых наноструктурированных катализаторов также позволяет существенно увеличить эффективность процесса Фишера-Тропша. За прошедшее время были предложены новые модифицированные наноструктурированные системы, позволяющие превращать метан в этилен, что привело к активному развитию нескольких технологических решений в данной сфере:

1) Превращение метана через синтез-газ в окисгенаты (метанол, диметиловый эфир), а последние с помощью наноструктурированных систем – в олефины. Данное технологическое решение предполагает использование уже хорошо отработанных технологий получения оксигенатов в сочетании с новой технологией – синтеза олефинов. Для реализации последней необходимо создание новых наноструктурированных материалов с оптимальной кислотностью и пористой структурой, которая бы обеспечила устойчивость катализаторов в течении длительного периода времени. Требования к таким материалам определяются характером выбранного процесса: для проведения его в стационарном слое важно сочетание максимальной селективности по олефинам (пропилен, этилен, желательно более 95%) с длительной устойчивостью к косообразованию. Для процесса в кипящем слое с непрерывной регенерацией катализатора важным является не только высокая конверсия и селективность, но и высокая устойчивость при удалении кокса. Предлагаемые к реализации технологии превращения оксигенатов в бензины позволяет в зависимости от используемого катализатора не только получать существенно лучший по качеству высокооктановый бензин, не содержащий дурола; аналог газового конденсата или прямогонного бензина для транспортировки вместе с нефтью. Существенно также, что предлагаемые к реализации технологии обладают преимуществом перед известным процессом фирмы Mobil. Диметиловый эфир содержит в своем составе в два раза больше атомов углерода, чем метанол, что ведет к уменьшению размеров оборудования. Благодаря меньшему тепловыделению и благодаря снижению количества воды в реакционной среде срок службы катализатора ZSM-5, используемого при получении бензина из ДМЭ, больше, чем в Mobil- процессе. Энергозатраты при его осуществлении на ~ 15- 20% ниже, чем при получении бензина из синтез-газа через метанол. При этом бензин, получаемый из синтез-газа через ДМЭ, имеет столь же высокое качество, как и бензин Mobil- процесса.

Ведущие западные нефтегазовые компании начали широкомасштабные инвестиции в принципиально новое направление производства сырья для нефтехимии - олефинов С24 из природного газа. К настоящему времени эти процессы, разрабатываемые в течение последних 20 лет целым рядом фирм (Mobil Oil Corporation, Exxon Mobil Corporation, UOP, Hydro Norsk и др.), доведены до коммерческого использования и сегодня активно внедряются в промышленность: с 2006 г. крупный завод работает в Нигерии, строительство заводов ведется в Бельгии и Китае, Ближнем Востоке. Методы превращения природного газа в низшие олефины через диметиловый эфир, получаемый дегидратацией метанола, разрабатываются фирмой Lurgi (совместно с MG Technologies AG, Metallgesellschaft AG, Sud-Chemie AG) и компанией Van Dijik Technologies. Процессы получения низших олефинов из природного газа через стадию прямого синтеза диметилового эфира из СО/Н2 разрабатываются японской фирмой JGC Corporation, Предлагаемые в к реализации в рамках платформы технологии основаны на отечественных разработках и не уступают указанным процессам. Разработанный в ИНХС РАН катализатор позволил впервые осуществить синтез низших олефинов из чистого диметилового эфира со столь же высоким выходом, что и в коммерческих «метанольных» процессах (в процессах фирм UOP (Norsk Hydro и Lurgi), причем при более низкой температуре и с применением более стабильного катализатора. Существенным ее преимуществом является возможность получения в зависимости от требований рынка большего количества пропилена и этилена. Основными конкурентными технологиями по отношению к этому процессу являются традиционные технологии пиролиза углеводородов.Существенно, что в данном случае реальную конкуренцию может составить лишь технология пиролиза нафты и сжиженных углеводородных газов, в которой на 1 т сырья получается 34-41% этилена и 15 -17% пропилена, а также высшие углеводороды. При пиролизе этана, выделяемого из природного газа, пропилена практически образуется. Последнее 15 лет спрос на пропилен растет существенно быстрее, чем на этилен 5% против 2,9-3,4%), что делает, в особенности с учетом роста доли этана как сырья, пиролиз не достаточным, для производство сырья для нефтехимии и требует использования дополнительных методов получения пропилена, прежде всего, дегидрирование пропана (UOP, AB Lummus Global, разработки в рамках данной технологической платформы), метатезис (AB Lummus Global). Причем темпы роста объема производства по новым технологиям составляют 22,4% против 2,5% за счет пиролиза. Следует также учесть высокую стоимость производства этилена из этана в России из-за необходимости создания мощностей выделения и транспортировки и высоких капитальных затрат.

2) Превращение синтез-газа, полученного из метана в углеводороды или спирты на наноструктурированных катализаторах (реакция Фишера-Тропша). Данный процесс требует использования высокостабильных и активных катализаторов для получения смеси углеводородов и разработка нанаоструктурированных катализаторов может позволить увеличить эффективность данного процесса. Важными техническими решениям в данном случае являются решения по конструкции реакторов – использование сларри, микроканальных реакторов. Возможно решение, связанно с использованием наноструктурированных мембран, для которых необходимо решить проблему стабильности. Технология Фишера-Тропша позволяет получать в зависимости от используемой технологии смеси парафинов с олефинами или линейные парафины нормального строения (ваксы), переработка которых требует комплексной схемы производства. Реализованные в настоящее время технологии фирм Sasol и Shell недостаточно производительны и требуют существенно больших инвестиций по сравнению с процессами превращения оксигенатов в углеводороды. Технология получения углеводородов из синтез-газа значительно менее производительна, чем процессы получения метанола или диметилового эфира.

3) Превращение метана по реакции с кислородом на специальных созданных наноструктурированных катализаторах в этилен. Данное решение может быть реализовано при использовании особого типа реактора, сводящего к минимуму гомофазные реакции. Также условием реализации данного процесса в промышленности является разработка промышленного метода получение катализатора окисления, который бы позволил достигать максимальной эффективности превращения. Для этого необходимо исопльзование специальных методов, обеспечивающих оптимальную структуру катализатора на наноуровне.

Что касается перспективных процессов производства мономеров, то здесь следует указать следующее:

А) процесс получения этилена и пропилена в стационарном слое через метанол или смесь метанола и диметилового эфира. В настоящее время на рынке предлагается технология Lurgi, имеется сообщение о создании технологии и опытно-демонстрационной установки в Японии (JCK). Процессы прошли стадию ОКР. В России такой процесс целесообразно реализовать собственными силами, учитывая имеющийся задел на уровне НИР и начавшиеся недавно работы по ОКР.

Б) процесс получения олефинов в кипящем слое из метанола. Технология прошла стадию ОКР в компании UOP, завод по технологии КНР построен в китайской Монголии (производство из угля). В России имеется опыт по созданию и эксплуатацию систем с кипящим слоем, освоено производство аналогичных катализаторов. Это позволяет говорить о возможности реализации данной технологии в России.

В) Превращение хлористого метила в этилен на цеолитсодержащих катализаторах в кипящем слое. Данная технология может быть реализована лишь на предприятиях, производящих хлор. Имеются проработки на стадии НИР

Г) Получение этилена из метана окислительной димеризацией. Процесс находится на стадии НИР. В РФ предполагается реализация работ по созданию пилотной установке. Технологи требует доработки.

Д) Получение этилена из ацетилена, последнего из метана (технологи описана в обзоре как прямое получение олефинов). Опытная установка была запущена несколько лет назад, о промышленной реализации процесса пока не сообщается.

Е) Применение технологии получения этилена из этанола. Технология может иметь значение лишь при наличии биосырья и изменении законов об обороте этилового спирта

Ж) Получение этилена и пропилена мембранным, в частности окислительным дегидрированием. Технологи находится на стадии НИР.

З) технология выделения парафинов из нефтяных фракций из нефтяных фракций для последующего крекинга (технология UOP MaxEne). Данная технология может быть относительно легко реализована в России при наличии высокопарафинистого сырья (например, газовых конденсатов с новых месторождений). Здесь имеется значительный опыт по депарафинизации с использованием цеолитов в 80-е годы, который ничем не уступал процессу UOP.

Существенно, что технологии получения этилена и пропилена в настоящее время совершенствуются не только за счет изменения величины и эффективности печей, но и за счет предложения дополнительных процессов получения этилена и пропилена. Вложение в эти технологии представляется перспективным в будущем.

К ним относятся:

- технология превращения этилена и бутенов в пропилен (конверсия олефинов);

- технология - SUPERFLEX catalytic olefins process (крекинг олефинов, предлагаемый компанией KBR – может быть использован для переработки сырья различного типа, как правило, олефинов С4-С7 с получением отношения пропилен-этилен, равном 2).

Важно также создание технологий, позволяющих получать мономеры – бутен-1 и гексен-1 из этилена или других олефинов. К таким технологиям относится димеризация (Lummus, IFP-Axen) и тримеризация этилена (Amoco, Philips ), а также процесс CB&I (Lummus Technology) превращения бутенов в бутен-1 и гексен-1. Разработка и внедрение данных процессов представляется целесообразным с использованием опыта российских исследователей в области создания селективных катализаторов ди- и тримеризации, метатезиса.

Учитывая значительный опыт ряда групп России, работающих в области олигомеризации этилена (ИПХФ РАН, МГУ-ИНХС), невозможность покупки технологий получении бутена-1 и гексена-1, представляется целесообразным разработка собственной технологии.




Рис. 11. Распределение установленных мощностей
производства ЛПЭНП по процессам в 2007 г.



Анализ технологий получения полиолефинов показывает, что здесь изменения могут быть связаны лишь с развитием новых катализаторов на основе металлоценов или других одноцентровых катализаторов.




Рис. 12. Рост технологий производства полиэтилена


Сопряженные с транспортировкой этилена сложности привели к объединению предприятий по производству этилена и предприятий по выпуску получаемых из него продуктов. Особенности расположения будущих предприятий по производству полиэтилена определяют выбор технологии его производства: если новое предприятие строится вблизи источника сырья, вероятна ориентация технологии на большие объемы товарных сортов полимера, причем основными факторами будут большие объемы производства и низкие затраты на тонну установленной мощности. Для производства, ориентированного на рынок сбыта, ключевым требованием к технологии является соответствие требованиям местного рынка к маркам продукции, поэтому наиболее вероятен выбор такой технологии, которая позволит получать более дифференцированный ассортимент.

Анализ технологий получения ЛПЭНП показывает, что здесь могут использоваться различные варианты технологий, прежде, всего в газовой фазе с псевдоожиженным слоем катализатора. Предполагается получение как би- так и мономодальных полимеров (LyonellBasell технология Spherilene, технология Borealis Borstar PE 2G). В подавляющем большинстве случаев предусмотрена возможность использования металлоценовых катализаторов, что расширяет возможности по получению материалов с заданными свойствами. В технологиях ПЭНП выделяются процессы в в трубчатых реакторах или автоклавах (LyonellBasell, Equistar, SABIC) с возможностью получения полимеров с добавкой поливинилацетата.

Технологии ПЭВП предполагают проведение полимера в суспензии в петлевом реакторе и в суспензии с катализатором Циглера, на долю которых приходится 68% установленных мощностей (в том числе и в виде сополимеров с бутеном-1). На рынке доминируют несколько технологий: на долю четырех технологий (Chevron Phillips, UNIPOL, Mitsui и Hostalen) в 2005 г. приходилось 70% установленных мощностей. Если прибавить еще три технологии (Solvay, газофазная INNOVENE и Equistar-Maruzen) то на долю этих семи технологий приходится 85 % мировых производственных мощностей (Рис. 13).




Рис. 13. Распределение технологий ПЭВП по лицензиарам, 2005 г.


Следует отметить, что компании LyonellBasell, Borealis-Mitsui Chemicals, INEOS, Univation Technologies предлагают возможность получении разных полимеров с применением схожих технологий. Важно также, что возможно использование не только циглеровских или хромовых катализаторов, но и металлоценов для ПЭВП.

Для получения ПП важны технологии компаний LyonellBasell, Borealis, Dow Chemical, ExxonMobil, Japan Polypropylene Corporation (JPP), INEOS, Mitsui Chemicals, Novolen Technology Holdings, Sumitomo Chemical. Технологии, как правило, газофазные и предполагают использование петлевых реакторов.

Альтернативные технологии получения пропилена включают в себя (помимо указанных выше для этилена):

А) Из пропана – технология освоена промышленно, имеются отечественные разработки на стадии опытных работ (Ярославль).

Б) Получение пропилена из глицерина через пропанол. Технологи находится на стадии НИР.

В) Процесс каталитического крекинга при повышенных температурах («глубокого каталитического крекинга») для получения пропилена и бутенов (Китай, Axens, China Petrochemical Technology). В России освоена технологи крекинга в кипящем слое со временем контакта несколько секунд, предложен катализатор крекинга с повышенным содержанием цеолита типа пентасил. В настоящее время ряд компаний направляет свои усилия на создание данной технологии в РФ.

Г) переработка метанола в пропилен (MTP) в стационарном слое при высоких температурах. Имеются опытно-промышленные установки за рубежом, строится пилотная установка в РФ;

Д) технология по получению пропилена метатезисом – еще раз отметим, что данную технологию целесообразно разрабатывать в России.

Что касается технологий получения полимеров, то здесь особое внимание следует уделить возможности получения одноцентровых катализаторов, как и создания производства современных катализаторов типа Циглера-Натта в РФ. Имеющийся опыт позволяет решить эту задачу.

Что касается технологий синтеза поливинилхлорида, то основные усилия компаний связаны с удалением мономера после проведения реакции с проведением процесса как для синтеза эмульсионного, так и суспензионного ПВХ. Различия в технологиях связаны с особенностями предлагаемых решений. (Arkema, Chisso, INEOS , SolVin, Vinnolit).

При разработке процессов следует уделить внимание созданию нового процесса дегидрохлорирование дихлорэтилена или оксихлорирование этилена. Опыт, имевшийся в СССР, в настоящее время еще не утрачен

Указаны лицензиары получения различных видов полистирола, исопльзование технологий которых представляется целесообразным. Причем компании предлагают как технологию производства вспененного полистирола (EPS), так и технологию производства полистирола общего назначения/высокой ударной прочности (GPPS/HIPS) (BP Chemicals и ABB Lummus Global Incorporated , INEOS Technip, Polimeri Europa, Toyo Engineering Corporation. Причем существенно, что нововведения связаны со стремлением сократить число стадиц процесса и проводить полимеризацию в массе или специальной конструкцией реакторов, проведения реакции при пониженной температуре.

Не описаны технологии получения этилбензола. К ним относятся технология Badger EBmax (Badger, катализаторы Mobil), технология Lummus-UOP, технология каталитической дистилляции CDTECH. Указанные процессы проводятся на цеолитном катализаторе в жидкой фазе, что позволяет достигать максимальной эффективности процесса. Учитывая наличие отечественной технологии получения этилбензола в газовой фазе имеет смысл перейти к разработке отечественной жидкофазной технологии.

Среди альтернативных технологий можно указать на следующие:

А) технология производства стирола ExSyM (технология производства мономера стирола компании Exelus), которая включает алкилирование толуола с метанолом для непосредственного производства стирола. Технология прошла стадию ОКР (пилотная установка). Ее разработка в России целесообразна при наличии дешевого метанола и толуола.

Б) Технология Dow Chemical и Snamprogetti производства мономера стирола из этана и бензола. Процесс дегидрирование этана и этилбензола производится в одной установке и обеспечивается комплексное производство этилена, этилбензола и стирола. Технология также проходит стадию ОКР. Результат не ясен

Для ПЭТФ наиболее перспективными являются процессы получения полимеров непосредственно с использованием фталевой кислоты, созданием процесса получения фталевой кислоты, который позволяет отказаться от гидрирования, а также сокращением числа стадий при получении полимера (отказ от одной из стадии). Это технологии компании DuPont, Uhde Inventa-Fischer, Zimmer, Eastman Chemical Company (последняя наиболее инновационна). Возможно усовершенствование процесса по первой стадии ( компания M&G - EasyUp ™.)

При получении терефталевой кислоты от стадии гидрирования позволяет отказаться введение процесса селективной кристаллизации (в частности, процесс компания GTC Technology)

Нет описания получения кислолов. К ним относятся:

А) риформинг в движущемся слое (Axens), с непрерывной регенерацией (UOP), экстракция растворителем из продуктов риформинга ( GTC). Первые две технологии примерно схожи по показателям. В РФ возможно создание катализаторов для этих установок.

Б) селективная изомеризация ксилолов (Exxon Mobil – наиболее предпочтительная технология)

Процесс получения бутадиена предполагает концентрацию усилий на нескольких направлениях:

А) подбор условий и растворителя для экстрактивной дистилляции. Компании используют различные растворители для отделения бутадиена;

Б) подбор процесса очистки бутадиена от ацетиленов. Процесс гидрирования предполагает создание систем с ультранизким содержанием палладия или биметаллических катализаторов (Axens, Linde) или использованием специальных растворителей при дистилляции (LyondellBasell, Lummus- BASF, Shell Oil Company, Uhde - UOP KLPTM)

Получение бутадиена дегидрированием н-бутана – высокозатратная по энергетике технология, которая может быть использована при наличии дешевого сырья. Возможна разработка отечественной технологии вместо закупки технологии ABB Lummus Global (катализатор Houdr). ТО же касается технологий дегидрирования бутенов

Для технологии получения бутадиен-стирольного каучука трудно по имеющимся данными выделить какую-то наиболее эффективную из них. Тоже касается термопластов и других каучуков. Наиболее важными технологиями получения другого мономера – изопрена, являются селективная экстрактивная дистилляция из продуктов пиролиза (Braskem, Shell Oil Company, LyondellBasell) и дегидрирование (CATADIENE, Lumus). При уменьшении доли нафты в сырье вторая технология может оказаться наиболее предпочтительней. На втором месте следует поставить технологию получения изопрена из изобутилена и формальдегида в одну стадию. (Сам изобутилен выделяется из продуктов пиролиза или в виде побучного продукта при синтезе пропиленоксида).

Следует указать на два новых отрабатываемых метода получения изопрена. Первый из них – технология компании Goodyear (биоизопрен) может быть развита и в России и представляется перспективной с долгосрочной точки зрения. Вторая – получение изопрена из изопентена через эпоксидирование третбутилгидропероксидом и дегидратацию полученногопродукта. Последняя стадия находится на стадии НИР.


При обсуждении процессов получения этиленгликоля наиболее перспективной в будущем по сравнениюс традиционными представляется технология гидролиза эпоксида через этиленкарбонат (Shell OMEGA), в особенности если для предприятий нет цели получать ди- и триэтиленгликоли. Среди развивающихся на стадии НИР, интерес представляют технологии, предполагающие одновременное получение эпоксида и карбоната в одном реакторе. Кроме того, могут оказаться перспективными процессы карбонилирования и гидроформилирования формальдегида, а также описанный процесс получения этиленгликоля через щавелевую кислоту.

Что касается пропиленоксида, то бесспорно наиболее привлекательной представляются технологии компаний BASF/Dow Chemical и Evonik Degussa-Uhde через эпоксидирование пропилена перосидом водорода. Для реализации процесса в России необходима разработка своего катализатора (НИР по данной теме только начались), а также запуск своего эффективного производства растворов пероксида водорода в спирте. Последнее является существенной проблемой.

НА втором месте следует поставить процесс компании Sumitomo (технологический процесс CHP), при котором для производства пропиленоксида используется гидроперекись кумола (CHP) в качестве окислителя. Гидроперекись кумола существенно стабильнее, чем гидропероксид бензола, что позволяет проводить процесс более эффективно.

Получение пропиленгликоля из глицерина представляется приемлемым для России лишь в случае развития индустрии производства биодизельного топлива. В противном случае данный ресурс может оказаться довольно дорогим для получения пропиленгликоля. Альтернативой может быть начало в РФ разработки технологий получения пропиленгликоля из молочной кислоты, полученной ферментацией лигноцеллюлозного сырья.

Среди технологий получения бутанола отсутствует одна из наиболее эффективных – технология получения бутаналя в двухфазной системе компании Rhonepulenk-Rurchemie. Создание собственного процесса двухфазного гидроформилирования с дешевым лигандом может оказаться предпочтительным. Данная технология позволяет существенно снизить расходы на выделение продукта и катализатора. Описание технологии компании Shell Oil Company не учитывает, что она направлена, прежде всего, на синтез высших спиртов, а не бутанола – в случае гидроформилирования пропена применение гидроформилирования на кобальтовых катализаторах на имеет смысла. Кроме того, синтез соответствующих лигандов для применения в гидроформилировании низших олефинов затруднен.

Наиболее перспективным представляется разработка технологий с применением воднофазного гидроформилирования-гидрирования (в том числе в ионных жидкостях) с разработкой методов получения дешевых селективных лигандов.


<< предыдущая страница   следующая страница >>