Состояние и перспективы развития российской нефтехимической и химической промышленности

ВМС и НХ ХФ ТГУ
Стахина Лариса Дмитриевна
тел. 913 816

6112

место по добыче и запасам газа
2 место по добыче нефти

1

место по экспорту газа
2 место по экспорту нефти

Площадь суши – 11,4%
Население – 2,6%

Место ТЭК России в обеспечении
глобальной энергетической безопасности

продукции у нас составляет 6-7%, в то время как в

США и странах Евросоюза, использующих привозные нефть и газ, она в два-три раза выше (14-20%). В структуре продукции нашей нефтехимии конечные потребительские товары занимают весьма скромное место, а позиции России на мировом нефтехимическом рынке существенны только в части производства углеводородного сырья и отдельных видов каучуков.

Доля России в мировом производстве некоторых продуктов НГХК

в

развивающиеся страны

или 42 американским галлонам

жирные (ВСЖ)
Карбоновые кислоты, в том числе синтетические жирные (СЖК);

Кетоны: ацетон, метилэтилкетон (МЭК);
Эфиры, в том числе метилтретбутиловый эфир (МТЭБ)
Алкилбензолы: бензол, толуол, этилбензол, стирол, кумол
Фенолы, нитробензолы
галогенпроизводные
Синтетический каучук, латексы
Шины, резино-технические изделия (РТИ);
Технический углерод

Этилен — самое производимое органическое соединение в мире; общее мировое производство этилена 2010 году составило 113 миллионов тонн и продолжает расти на 2—3 % в год.
Этилен является ведущим продуктом основного органического синтеза и применяется для получения следующих соединений:
Полиэтилен (1-е место, до 60 % всего объема)
Окись этилена (2-е место, 14 -15 % всего объема)
Дихлорэтан/ винилхлорид (3-е место, 12 % всего объема)
Винилацетат
Стирол
Уксусная кислота
Этилбензол
Этиленгликоль
Этиловый спирт

сырья,

являющиеся основой для дальнейшего органического синтеза:
Предельные углеводороды: метан; парафины
Непредельные углеводороды: этилен; олефины; ацетилен
Ароматические углеводороды
Синтез-газ

По назначению продукция основного органического синтеза делится на две большие группы:
Полупродукты или промежуточные продукты — продукты, имеющие крайне ограниченное или не имеющие конечного назначения в промышленности и служащие для дальнейшего синтеза других веществ (например: 1,2-дихлорэтан, 99 % которого идёт на дальнейший выпуск винилхлорида);
Конечные продукты или продукты целевого назначения.

Конечные продукты основного органического синтеза делятся на товарные группы:
Мономеры и основные компоненты полимерных материалов;
Пластификаторы и вспомогательные компоненты полимерных материалов ;
Синтетические поверхностно-активные и моющие вещества;
Синтетические виды топлива, смазочные материалы и присадки;
Растворители; химические средства защиты растений

каталитический крекинг
- алкилирование
- изомеризация
- гидрокрекинг
Гидроочистка используется для

повышения качества моторных топлив путем удаления (гидрогенолиза) сернистых, азотистых и кислородных соединений и гидрирования олефинов сырья в среде водорода на алюмокобальт- или никельмолибденовых катализаторах (при Т=300 - 400оС и Р=2-4 МРа). Это наиболее распространенный процесс, особенно при переработке сернистых и высокосернистых нефтей, при котором происходит разложение органических веществ, содержащих серу и азот, при воздействии водорода. Они реагируют с водородом, циркулирующим в системе, с образованием сероводорода и аммиака, которые удаляют из системы. Степень очистки исходного сырья 95—99 % мас. (гидрогенизат). Одновременно образуется незначительное количество бензина.
Катализатор необходимо регенерировать. Каталитический риформинг, проводится (при Т=300-400оС и Р=1- 4 МРа) в среде водорода на алюмоплатиновом катализаторе, происходят химические превращения нафтеновых и парафиновых углеводородов в ароматические, в результате существенно повышается октановое число (достигая до 100 пунктов) продукта. Это — современный, широко применяемый процесс для производства высокооктановых бензинов из низкооктановых. Риформинг при более низких давлениях в системе и в сочетании с экстрактивной перегонкой или экстракцией растворителями позволяет получать ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы и высшие).  Для поддержания активности катализатора его периодически регенерируют. Исключением является процесс платформинга, когда катализатор не регенерируют. Важной особенностью каталитического риформинга является то, что процесс протекает в среде водорода, который выделяется так же, как и в реакциях риформинга; избыток водорода удаляют из системы. Этот водород намного дешевле специально получаемого, и его используют в гидрогенизационных процессах нефтепереработки.

на цеолит- содержащих катализаторах, является наиболее эффективным, углубляющим нефтепереработку, процессом,

поскольку позволяет из высококипящих фракций мазута (вакуумного газойля) получить до 40 - 60% высокооктанового компонента автобензина, 10-25% жирного газа, дистиллятные фракции — газойли, используемого, в свою очередь, на установках алкилирования или производствах эфиров для получения высокооктановых компонентов авиа - или автобензинов. Наибольшее распространение получили установки с циркулирующим катализатором в движущемся потоке и псевдоожижженном, или кипящем, слое. Алкилирование - процесс получения высококачественных компонентов авиационных и автомобильных бензинов. В основе процесса лежит взаимодействие парафиновых углеводородов с олефиновыми УВ с образованием более высококипящего парафинового углеводорода. До недавнего времени процесс протекал при каталитическом алкилировании изобутана бутиленами в присутствии серной или фтористоводородной кислот. В последнее время изобутан алкилируют также этиленом, пропиленом и даже амиленами, а иногда и смесью этих олефинов.
Изомеризация — процесс превращения (Kt, водород) низкооктановых парафиновых углеводородов, преимущественно фракций С5 и С6 или их смесей, в соответствующие изопарафиновые фракции с более высоким октановым числом. На промышленных установках в соответствующих условиях можно получать до 97—99,7 объемн.% продуктов изомеризации. Полимеризация — процесс превращения пропилена и бутиленов в жидкие олигомерные продукты, используемые в качестве компонентов автомобильных бензинов или сырья для нефтехимических процессов.

попутного газа от соединений серы, СО2 и аминов

Очистка от соединений серы проводится с помощью тканевых сорбционно-активных электрокаталитических электродов. Они поглощают эти соединения, окисляют до сульфат или сульфит-ионов. Очистка от аминов проводится с помощью тканевых сорбентов, проводящих ионы водорода и ионы аммония, а от СО2 – с помощью тканевых сорбентов, проводящих гидроксил и карбонат ионы. Образующиеся соли, например сульфат натрия, карбонат натрия и сульфат аммония переносят в отдельные сборники. Процессы проводятся путем пропускания газа через камеры с тканями при комнатной температуре.
Степень очистки – не менее 97%.
Институт физической химии и электрохимии им. Фрумкина РАН. (г. Москва)
2. Каталитическая переработка попутного газа в ценные жидкие продукты
В стационарном слое цеолитсодержащего катализатора превращение газообразных УВ состава С2-С6 в ароматические соединения протекает при Т=600-650°С, Р= 0,2-0,5 МПа. Не требуется присутствие водорода. Получаемый продукт - смесь ароматических углеводородов, состоящая из бензол-толуол-ксилольной фракции (75-80%), одноядерных ароматических углеводородов С9+ (1-3%), нафталина (10-15%) и алкилнафталинов (3-5%). Выход целевого продукта составляет не менее 35% мас., степень превращения – более 50%.
Целевой продукт можно использовать как высокооктановую добавку к низкооктановым бензиновым фракциям для производства товарных автомобильных бензинов, а также для получения путем ректификации индивидуальных ароматических углеводородов – бензола, толуола, ксилолов, нафталина и др. Если переработка ведется непосредственно в местах добычи углеводородного сырья, то полученную жидкую фракцию можно закачивать в магистральный конденсато- или нефтепровод и транспортировать на нефтеперерабатывающие заводы. Побочный продукт – газообразные углеводороды С1-С2 и водород, может использоваться как топочный газ для печей установки или для местных нужд.
Институт химии нефти СО РАН, (г. Томск)
Институт катализа СО РАН, (г. Новосибирск)

химического реактора сверхадиабатического сжатия ХРСС

В качестве одного из путей переработки ПНГ предлагается его некаталитическая конверсия в смеси с воздухом в синтез-газ (смесь H2 и CO) с возможным дальнейшим преобразованием в метанол. Синтез-газ служит исходным сырьем для производства многих химических и нефтехимических продуктов: метанола, аммиака, продуктов оксосинтеза и т.д. Конверсия происходит в реакторе, выполненном на основе двигателя внутреннего сгорания (ДВС), Т= ~ 1500К, Р = ~50-80 атм. Данный реактор отличается надежностью и простотой в эксплуатации, может функционировать в автономном режиме. Возможна работа ХРСС в составе мобильной, автономной малотоннажной установки по синтезу метанола или при проведении процесса Фишера – Тропша, в котором получается широкий спектр УВ, в том числе синтетическое моторное топливо. С применением таких реакторов возможно продлить период продуктивной эксплуатации низконапорных месторождений газа, доля которых в общем балансе постоянно растет, а также вовлечь в эксплуатацию сотни малоресурсных месторождений.
Институт химической физики им. Н.Н.Семенова РАН. г. Москва

4. Получение этилена из углеводородов попутного нефтяного газа (ПНГ)
Созданы новые композитные материалы - высокоэффективные катализаторы получения этилена из метана. Выход этилена достигает 30% в расчете на поданный метан, содержание этилена в продуктах реакции - 10%.
РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина г. Москва, ИОНХ РАН им. Н.С. Курнакова, ОАО «Газпром».

Разработан способ снижения энергозатрат на перевод газа в газогидратное состояние

и обратно, что позволяет сделать процесс энерговыгодным. Учитывая северное расположение России, температура на нашей территории достаточно длительную часть года низкая, особенно за полярным кругом. Это также способствует энерговыгодости перевода газа в газогидратное состояние, хранению и перевозке газогидратов.
Фонд содействия экономическому развитию имени Байбакова Н.К. (г. Москва)

6. Система генерации синтез-газа для переработки попутного нефтяного газа (ПНГ)
Найдены новые подходы к эффективному решению существующих проблем по переработке ПНГ:
- разработаны основы энергосберегающей новой технологии получения крупногабаритных микроканальных каталитических блоков в виде пластин, цилиндров размером до 1000 мм и более;
- c использованием каталитических блоков нового типа апробирован пилотный генератор синтез-газа высокой производительности, работающий на принципе парциального окисления природного газа. Особенностью генератора является отсутствие энергозатрат при производстве синтез-газа.
Возможно решение следующих задач:
- разработка компактных промышленных генераторов синтез-газа;
- разработка и освоение производства блочных катализаторов повышенной производительности для промышленной переработки природных углеводородов.
ТНЦ СО РАН. (г. Томск)

моторные топлива и другие ценные продукты

Предлагаемый метод включает окислительную конверсию всех компонентов ПНГ в синтез-газ, который затем перерабатывается по известным технологиям в моторные топлива, метанол или другие ценные продукты. Оригинальность данного метода заключается в использовании специальных оксиднометаллических систем, содержащих до 20 % масс. активного кислорода, который способен окислять углеводороды в синтез-газ:
СН4 + МеОх+1 = 2Н2 + СО + МеОх.
Последующая обработка воздухом полностью регенерирует восстановленную систему, т.е. не только повышает содержание активного кислорода до исходного уровня, но и удаляет образовавшийся углерод:
МеОх + 0,5О2 (воздух) = МеОх+1 + азот; С + О2 = СО2.
По данным РФА, эти системы состоят из наноразмерных частиц (25-35 нм), что является необходимым условием достижения обратимости окислительно-восстановительных переходов.
ИОХ РАН (г. Москва)

8. Конверсия природного газа в водород и/или синтез-газ в каталитических реакторах с использованием мембран со смешанной проводимостью
Разработаны оксидные материалы со смешанным, кислородно-ионным и электронным, типом проводимости, проявляющие долговременную устойчивость и высокую эффективность в процессе сепарации кислорода из воздуха и парциального окисления природного газа. Получены основные данные, необходимые для создания компактных, высокоэффективных конверторов метана, ПНГ и биогаза в водород или синтез-газ для последующей переработки в метанол и синтетические углеводороды.
ИХТТ УрО РАН, (г. Екатеринбург)

осуществления химических превращений ПНГ - мембранно-каталитические методы переработки попутных нефтяных

газов в высокоценные химические продукты. Создание наномембрано-каталитических реакторов, являющихся базовым, легко встраиваемым элементом в комплексные технологические процессы нефтегазового комплекса, позволит получать широкий класс высокотехнологичной продукции, например, олефины (этилен, пропилен, бутилены) и ароматические углеводороды (бензол, толуол и др.). Наномембрано-каталитические структуры позволяют одновременно осуществить скоростные селективные реакции (со скоростью и селективностью на порядки выше, чем в обычных условиях) за счет каталитической компоненты и размерных эффектов в нанокапиллярах, обеспечить эффективное разделение и очистку получаемых продуктов при низком энергопотреблении за счет мембранной компоненты. При этом каждая пора наномембрано-каталитической структуры выполняет роль микрореактора, в котором осуществляется единый цикл химических превращений и разделения продуктов реакций.

конкурентоспособных на мировом рынке промышленных технологий.
В

частности, специалистами ОАО «ВНИПИнефть» разработана технология вакуумной перегонки мазута, позволяющая получать вакуумные газойли с концом кипения до 580°С на тяжелых фракциях и 600°С – на легких фракциях при низком содержании металлов, а также обеспечивающая выпариваемость дизельного топлива на уровне 99% от потенциала сырья. Технологиявнедрена на НПЗ НК «ЛУКОЙЛ» и «Рос нефть».

Значительный интерес применительно к модернизации российских НПЗ представляет созданная в ОАО «ВНИПИнефть» совместно с ОАО «ВНИИ НП» и «ГрозНИИ» новая отечественная технология каталитического крекинга вакуумного газойля. На основе этой технологии построен комплекс мощностью 880 тыс.т/год с гидроочисткой бензина в ОАО «ТАИФ_НК» (Нижнекамск).

Создан ряд новых перспективных процессов, в настоящее время находящихся на стадии внедрения. К их числу относится разработанное совместно ОАО «ВНИПИнефть», Институтом катализа СО РАН, ЗАО «ВНИИОС», ОАО «НИПИгазопереработка» производство ароматических углеводородов из попутных нефтяных газов с использованием уникального нанопористого катализатора.