7. Облагораживание бензинов кат.Крекинга

Одним из главных критериев, по которым определяются ассортимент и качество автомобильных бензинов, в настоящее время является экологическая безопасность. Увеличение количества транспорта приводит к повышению выбросов вредных веществ в окружающую среду. Именно этот фактор является определяющим в объяснении необходимости ужесточения требований к качеству моторных топлив.

Основным законодательным актом о защите окружающей среды и экологических требованиях к автомобильным бензинам является технический регламент «О требованиях к бензинам автомобильному и авиационному, дизельному и судовому топливам, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту».

Характеристики автомобильного бензина	Единица измерения	Нормы в отношении экологического класса*
		К2	К3		К4		К5
Массовая доля серы, не более	мг/кг	500	150		50		10
Объемная доля бензола, не более	%	5	1
Массовая доля углеводородов, не более:
- ароматических	%	-		42		35
- олефиновых	%	-		18
* экологический класс – классификационный код, определяющий требования к топливу

На сегодняшний день бензин кат.крекинга (БКК) составляет 30-40 % парка смешения бензинов современных НПЗ, поэтому важно искать решения по снижению содержания серы и бензола в нем.

7.1 Удаление серы из бензинов кат.Крекинга

Технологии для снижения содержания серы бензина кат.крекинга можно разделить на 2 основные группы:

- технологии, которые удаляют сыру из сырья установок кат.крекинга (предварительная гидроочистка);

- технологии очистки бензина установок кат.крекинга (последующая гидроочистка).

Предварительная гидроочистка является экономически целесообразной, экономика процесса улучшается еще больше, если при этом НПЗ может повысить производительность установки кат.крекинга. Однако, к сожалению, высокая стоимость капитальных вложений в установки предварительной гидроочистки сырья кат.крекинга ограничивает возможности НПЗ. Вместо этого очень часто рассматривается вариант последующей гидроочистки продукта – бензина, как вариант с низкими капитальными вложениями, обеспечивающий выработку низкосернистого товарного бензина. Недостатком является то, что последующая гидроочистка бензина не дает никаких дополнительных преимуществ нефтеперерабатывающему заводу, а только позволяет вырабатывать бензин, который можно реализовать.

Процесс удаления серы из БКК связан с определёнными сложностями, обусловленными противоречиями между глубиной удаления серы и сохранением октанового числа продукта.

Большая часть серы, которая присутствует в бензине кат.крекинга, находится в более тяжелых фракциях бензина. Такое распределение серы позволяет сконцентрировать основную часть серосодержащих компонентов бензина в небольшом потоке высококипящих компонентов путем простого фракционирования бензина кат.крекинга. Кроме того, фракционирование позволит выделить более легкую фракцию, содержащую, в основном, меркаптановую серу, и которую можно очистить от меркаптанов отдельно от тяжелой части бензина. Фракционирование позволит также косвенным образом обеспечивать некоторый контроль над октановым числом очищенного бензина, так как большая часть олефинов концентрируется именно в легкой части.

Таким образом, технологическая схема, которая включает фракционирование бензина кат.крекинга и гидроочистку тяжелой фракции приводит к снижению содержания олефинов только в гидроочищенной части бензина, при этом снижения октанового числа из-за насыщения олефинов в легкой части фракции не происходит, и тем самым снижение октанового числа уменьшается.

Выделенные из БКК легкие фракции характеризуются высоким содержанием олефиновых углеводородов и низким содержанием серы, значительная часть которой представлена меркаптанами.

Снижение содержания меркаптанов возможно без использования гидроочистки, а с помощью щелочной очистки. Оптимальным является 15 %-ный раствор щелочи, соотношение бензин : щелочь – 60 : 40. При этом удаляется 90-95 % меркаптанов (до С₅).

Гидрообессеривание высококипящих бензиновых фракций должно обеспечить снижение содержания серы и максимальное сохранение октанового числа гидрогенизата из-за низкого содержания в этих фракциях легкогидрируемых олефиновых углеводородов.

Учитывая необходимость создания эффективных технологий удаления серы из бензина был разработан процесс ИСАЛ (ISAL^R). В этом уникальном процессе используется запатентованная технология гидрогенизационного процесса, проводимого при относительно низком давлении в стационарном слое катализатора, для селективной структурной перестройки низко-октановых бензиновых компонентов, что позволяет нефтепереработчикам гидроочищать серосодержащие компоненты бензинов, в то же время, контролируя октановые характеристики гидроочищенного продукта.

Возможности данного процесса независимо контролировать октановые характеристики и содержание серы позволяют нефтепереработчикам исключить потери октановых характеристик.

Технологические условия и технологическая схема процесса ИСАЛ практически идентичны традиционной установке гидроочистки нафты, поэтому внедрение данного процесса не представит особых трудностей, и может быть выполнено как новая установка или реконструкция существующей установки гидроочистки.

Наиболее важной технической характеристикой процесса ИСАЛ является его способность компенсировать снижение октанового числа продукта, вызванное насыщением олефинов, за счет уменьшения молекулярного веса и изомеризации парафинов, вне зависимости от происхождения этих парафинов, т.е. происходит изомеризация парафинов, которые изначально присутствовали в сырье, и тех парафинов, которые были образованы в результате насыщения олефинов.

Технологическая схема одноступенчатого процесса ИСАЛ практически идентична технологической схеме традиционной установки гидроочистки. Единственное большое отличие состоит в том, что катализаторная система ИСАЛ разделена на несколько слоев катализатора с подачей квенча между слоями катализатора для регулирования выделяемого тепла реакции. Подача квенча обеспечивает равномерное распределение тепла реакции, что сводит к минимуму температуру продукта на выходе из реактора и продлевает срок службы катализатора.

Снижение октанового числа товарного бензина, вызванное необходимостью подвергать гидроочистке бензин кат.крекинга, заставляет НПЗ добавлять дополнительное количество МТБЭ. При выборе варианта схемы ИСАЛ с минимальной жесткостью режима это принуждение снимается, поскольку появляется выбор между повышением жесткости режима кат.крекинга или добавлением значительно меньшего количества МТБЭ. При выборе варианта схемы процесса ИСАЛ с сохранением неизменного октанового числа бензина у НПЗ появляется дополнительная гибкость, поскольку этот вариант процесса позволяет осуществить гидроочистку бензина кат.крекинга без снижения его октанового числа.

Схема процесса ИСАЛ с сохранением неизменного октанового числа бензина позволяет выполнить оба требования НПЗ – получение товарных бензинов по новым техническим условиям по содержанию серы с минимальным снижением октанового числа и минимальные переделки существующей заводской схемы получения товарных бензинов.