A Federação Russa é um dos líderes mundiais na produção e produção de petróleo. Existem mais de 50 empreendimentos no estado, cujas principais atividades são o refino de petróleo e a petroquímica. Entre eles estão Kirishi NOS, Refinaria de Petróleo de Omsk, Lukoil-NORSI, RNA, YaroslavNOS e assim por diante.
No momento, a maioria deles está ligada a empresas conhecidas de petróleo e gás, como Rosneft, Lukoil, Gazprom e Surgutneftegaz. O período de operação dessa produção é de cerca de 3 anos.
Principais produtos refinados– isto é gasolina, querosene e óleo diesel. Agora, mais de 90% de todo o ouro negro extraído é usado para produzir combustível: aviação, jato, diesel, forno, combustível de caldeira, bem como óleos lubrificantes e matérias-primas para futuro processamento químico.
A tecnologia de refino de petróleo consiste em várias etapas:
O ramo da ciência dedicado ao processamento de minerais combustíveis é a petroquímica. Estuda os processos de obtenção de produtos a partir do ouro negro e a produção química final. Estes incluem álcool, aldeído, amónia, hidrogénio, ácido, cetona e semelhantes. Hoje, apenas 10% do petróleo extraído serve como matéria-prima para a petroquímica.
Os processos de refino de petróleo são divididos em primários e secundários. Os primeiros não implicam uma alteração química no ouro negro, mas garantem a sua separação física em frações. A tarefa deste último é aumentar o volume de combustível produzido. Eles promovem a transformação química das moléculas de hidrocarbonetos, que fazem parte do petróleo, em compostos mais simples.
Os processos primários ocorrem em três estágios. A inicial é a preparação do ouro negro. Ele passa por purificação adicional de impurezas mecânicas, e gases leves e água são removidos por meio de modernos equipamentos elétricos de dessalinização.
Em seguida vem a destilação atmosférica. O óleo segue para uma coluna de destilação, onde é dividido em frações: gasolina, querosene, diesel e, por fim, em óleo combustível. A qualidade dos produtos nesta fase de processamento não corresponde às características do produto, pelo que as frações são submetidas a processamento secundário.
Os processos secundários podem ser divididos em vários tipos:
A reforma é usada para a fração gasolina. Como resultado, fica saturado com misturas aromáticas. As matérias-primas extraídas são utilizadas como elemento para a produção de gasolina.
O craqueamento catalítico serve para quebrar moléculas pesadas de gás, que são então usadas para liberar combustível.
O hidrocraqueamento é um método de divisão de moléculas de gás em excesso de hidrogênio. Como resultado desse processo, são obtidos óleo diesel e elementos para gasolina.
Coqueamento é a operação de extração de coque de petróleo da fração pesada e resíduos do processo secundário.
Hidrocraqueamento, hidrogenação, hidrotratamento, hidrodesaromatização, hidrodesparafinação - todos esses são processos de hidrogenação no refino de petróleo. Sua característica distintiva é realizar transformações catalíticas na presença de hidrogênio ou de um gás que contém água.
As instalações modernas de refino industrial primário de petróleo são frequentemente combinadas e também podem realizar alguns processos secundários em diversos volumes.
O equipamento de refino de petróleo é:
Além disso, as empresas utilizam fornos tecnológicos para refino de petróleo. Eles são projetados para aquecer o ambiente do processo usando o calor liberado durante a combustão do combustível.
Existem dois tipos dessas unidades: fornos tubulares e dispositivos para queima de resíduos de produção líquidos, sólidos e gasosos.
Os princípios básicos do refino de petróleo são que, em primeiro lugar, a produção começa com a destilação do petróleo e sua formação em frações separadas.
Em seguida, a maior parte dos compostos resultantes é convertida em produtos mais necessários através de alterações em suas características físicas e estrutura molecular sob a influência de craqueamento, reforma e outras operações que são classificadas como processos secundários. Em seguida, os produtos petrolíferos passam sucessivamente por vários tipos de purificação e separação.
Grandes refinarias de petróleo estão envolvidas no fracionamento, conversão, processamento e mistura de ouro negro com lubrificantes. Além disso, produzem óleo combustível pesado e asfalto, podendo também refinar ainda mais produtos petrolíferos.
Primeiramente é necessário realizar o projeto e construção de uma refinaria de petróleo. Este é um processo bastante complexo e responsável.
O projeto e construção de uma refinaria de petróleo ocorre em várias etapas:
A produção de produtos de ouro negro ocorre por meio de mecanismos especializados.
A indústria de petróleo e gás é amplamente desenvolvida no território Federação Russa. Portanto, surge a questão da criação de novas instalações de produção e da melhoria e modernização dos equipamentos técnicos. A fim de levar a indústria russa de petróleo e gás a um novo e mais alto nível, e uma exposição anual de realizações científicas neste campo é realizada "Neftegaz".
Exposição “Petróleo e Gás” será distinguido pela sua escala e grande número de empresas convidadas. Entre eles estão não apenas empresas nacionais populares, mas também representantes de outros países. Eles demonstrarão suas conquistas tecnologias inovadoras, novos projetos de negócios e assim por diante.
Além disso, a exposição apresentará produtos de refino de petróleo, combustíveis e energia alternativos, equipamentos modernos para empresas e assim por diante.
O evento incluirá uma variedade de conferências, seminários, apresentações, discussões, master classes, palestras e discussões.
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O refino de petróleo é um processo bastante complexo que requer o envolvimento de... Muitos produtos são obtidos a partir de matérias-primas naturais extraídas - tipos diferentes combustíveis, betume, querosene, solventes, lubrificantes, óleos petrolíferos e outros. O refino do petróleo começa com o transporte dos hidrocarbonetos até a usina. O processo produtivo ocorre em várias etapas, cada uma delas muito importante do ponto de vista tecnológico.
O processo de refino do petróleo começa com a sua preparação especializada. Isto é causado pela presença de inúmeras impurezas nas matérias-primas naturais. Um depósito de petróleo contém areia, sais, água, solo e partículas gasosas. A água é utilizada para extrair grandes quantidades de produtos e preservar depósitos de recursos energéticos. Isto tem suas vantagens, mas reduz significativamente a qualidade do material resultante.
A presença de impurezas nos derivados de petróleo impossibilita seu transporte até a usina. Provocam a formação de placas em trocadores de calor e outros recipientes, o que reduz significativamente sua vida útil.
Portanto, os materiais extraídos passam por uma limpeza complexa - mecânica e fina. Nesta fase do processo produtivo, as matérias-primas resultantes são separadas em óleo e. Isso acontece com a ajuda de separadores de óleo especiais.
Para purificar as matérias-primas, elas geralmente são armazenadas em recipientes hermeticamente fechados. Para ativar o processo de separação, o material é exposto ao frio ou a altas temperaturas. Usinas elétricas de dessalinização são utilizadas para remover sais contidos em matérias-primas.
Após a purificação inicial, obtém-se uma emulsão pouco solúvel. É uma mistura na qual as partículas de um líquido são distribuídas uniformemente no segundo. Nesta base, distinguem-se 2 tipos de emulsões:
O processo de quebra da emulsão pode ocorrer mecanicamente, eletricamente ou quimicamente. O primeiro método envolve a sedimentação do líquido. Isso acontece sob certas condições - aquecimento a uma temperatura de 120-160 graus, aumento da pressão para 8-15 atmosferas. A delaminação da mistura geralmente ocorre dentro de 2 a 3 horas.
Para que o processo de separação da emulsão seja bem-sucedido, é necessário evitar a evaporação da água. Além disso, a separação do óleo puro é realizada por meio de centrífugas potentes. A emulsão é dividida em frações quando atinge 3,5-50 mil rpm.
O uso de um método químico envolve o uso de surfactantes especiais chamados desemulsificantes. Eles ajudam a dissolver o filme de adsorção, como resultado do qual o óleo é eliminado das partículas de água. O método químico é frequentemente usado em conjunto com o método elétrico. O último método de limpeza envolve a exposição da emulsão à corrente elétrica. Provoca a união de partículas de água. Como resultado, é mais fácil removê-lo da mistura, resultando em um óleo da mais alta qualidade.
A produção e o refino de petróleo ocorrem em várias etapas. Uma peculiaridade da produção de diversos produtos a partir de matérias-primas naturais é que mesmo após uma purificação de alta qualidade, o produto resultante não pode ser utilizado para o fim a que se destina.
O material de partida é caracterizado pelo conteúdo de vários hidrocarbonetos, que diferem significativamente em peso molecular e ponto de ebulição. Contém substâncias de natureza naftênica, aromática e parafínica. A matéria-prima também contém compostos orgânicos de enxofre, nitrogênio e oxigênio, que também devem ser removidos.
Todos os métodos existentes de refino de petróleo visam separá-lo em grupos. Durante o processo produtivo, obtém-se uma ampla gama de produtos com características diversas.
O processamento primário de matérias-primas naturais é realizado com base temperaturas diferentes fervura de suas partes constituintes. Para realizar este processo, são utilizadas instalações especializadas que permitem a obtenção de diversos produtos petrolíferos - do óleo combustível ao alcatrão.
Se você processar matérias-primas naturais dessa forma, não conseguirá obter material pronto para uso posterior. A destilação primária visa apenas determinar propriedades físicas e químicasóleo Depois disso, a necessidade de processamento adicional pode ser determinada. Eles também estabelecem o tipo de equipamento que precisa ser utilizado para realizar os processos necessários.
Refino primário de petróleo
Os seguintes métodos de refino de petróleo (destilação) são diferenciados:
O método de evaporação flash envolve o processamento de óleo sob alta temperatura em um determinado valor. Como resultado, formam-se vapores que entram em um aparelho especial. É chamado de evaporador. Neste dispositivo cilíndrico, os vapores são separados da fração líquida.
Com repetidas evaporações, a matéria-prima é submetida a um processamento, no qual a temperatura é aumentada diversas vezes de acordo com um determinado algoritmo. O último método de destilação é mais complexo. O refino do petróleo com evaporação gradual implica uma mudança suave nos principais parâmetros operacionais.
O refino industrial de petróleo é realizado por meio de diversos dispositivos.
Fornos tubulares. Por sua vez, também são divididos em diversos tipos. Estes são fornos atmosféricos, a vácuo e a vácuo atmosférico. Utilizando o primeiro tipo de equipamento, é realizado o processamento superficial de derivados de petróleo, o que possibilita a obtenção de frações de óleo combustível, gasolina, querosene e diesel. Nos fornos a vácuo, como resultado de uma operação mais eficiente, as matérias-primas são divididas em:
Os produtos resultantes são totalmente adequados para a produção de coque, betume e lubrificantes.
Colunas de destilação. O processo de processamento de petróleo bruto com este equipamento envolve aquecê-lo em uma bobina a uma temperatura de 320 graus. Depois disso, a mistura entra nos níveis intermediários da coluna de destilação. Em média, possui de 30 a 60 calhas, cada uma delas colocada em um determinado intervalo e equipada com banho de líquido. Isso faz com que o vapor flua na forma de gotículas à medida que a condensação se forma.
Há também processamento por meio de trocadores de calor.
Após determinar as propriedades do óleo, dependendo da necessidade de determinado produto final, é selecionado o tipo de destilação secundária. Basicamente, consiste em um efeito termocatalítico sobre a matéria-prima. O refino profundo de petróleo pode ocorrer usando vários métodos.
Combustível. A utilização deste método de destilação secundária permite a obtenção de uma série de produtos de alta qualidade - gasolina para motores, diesel, combustíveis para aviação e caldeiras. Para realizar o processamento não é necessário utilizar muitos equipamentos. Como resultado da utilização deste método, um produto acabado é obtido a partir de frações pesadas de matérias-primas e sedimentos. O método de destilação de combustível inclui:
Combustível e óleo. Como resultado da utilização deste método de destilação, obtêm-se não apenas diversos combustíveis, mas também asfalto e óleos lubrificantes. Isso é feito pelo método de extração, desasfaltagem.
Petroquímica. Como resultado da aplicação deste método com a utilização de equipamentos de alta tecnologia, obtém-se um grande número de produtos. Não se trata apenas de combustíveis, óleos, mas também de plásticos, borracha, fertilizantes, acetona, álcool e muito mais.
Como os objetos ao nosso redor são feitos de petróleo e gás - acessível e compreensível
Este método é considerado o mais comum. É usado para processar óleo com enxofre ou com alto teor de enxofre. O hidrotratamento pode melhorar significativamente a qualidade dos combustíveis resultantes. Vários aditivos são removidos deles - compostos de enxofre, nitrogênio e oxigênio. O material é processado com catalisadores especiais em ambiente de hidrogênio. Neste caso, a temperatura no equipamento chega a 300-400 graus, e a pressão – 2-4 MPa.
Como resultado da destilação, contida nas matérias-primas, compostos orgânicos decompor-se ao interagir com o hidrogênio que circula dentro do aparelho. Como resultado, formam-se amônia e sulfeto de hidrogênio, que são removidos do catalisador. O hidrotratamento permite processar 95-99% das matérias-primas.
A destilação é realizada usando catalisadores contendo zeólita a uma temperatura de 550 graus. O craqueamento é considerado um método muito eficaz de processamento de matérias-primas preparadas. Com sua ajuda, a gasolina para motores de alta octanagem pode ser obtida a partir de frações de óleo combustível. Rendimento de produto puro em nesse casoé 40-60%. Também é obtido gás líquido (10-15% do volume original).
A reforma é realizada usando um catalisador de alumínio-platina a uma temperatura de 500 graus e uma pressão de 1-4 MPa. Ao mesmo tempo, um ambiente de hidrogênio está presente no interior do equipamento. Este método é usado para converter hidrocarbonetos naftênicos e parafínicos em aromáticos. Isso permite aumentar significativamente o número de octanas dos produtos fabricados. Ao utilizar a reforma catalítica, o rendimento de material puro é de 73-90% da matéria-prima recuperada.
Permite obter combustível líquido quando exposto a alta pressão (280 atmosferas) e temperatura (450 graus). Este processo também ocorre com o uso de catalisadores fortes – óxidos de molibdênio.
Se o hidrocraqueamento for combinado com outros métodos de processamento de matérias-primas naturais, o rendimento de produtos puros na forma de gasolina e combustível de aviação é de 75 a 80%. Ao usar catalisadores de alta qualidade, sua regeneração pode levar de 2 a 3 anos para ocorrer.
A extração envolve a divisão da matéria-prima preparada nas frações necessárias usando solventes. Posteriormente, é realizada a desparafinação. Permite reduzir significativamente o ponto de fluidez do óleo. Além disso, para obter produtos de alta qualidade, são hidrotratados. Como resultado da extração, pode-se obter óleo diesel. Além disso, por meio desta técnica, hidrocarbonetos aromáticos são extraídos de matérias-primas preparadas.
A desasfaltagem é necessária para a obtenção de compostos resina-asfalteno a partir dos produtos finais da destilação da matéria-prima do petróleo. As substâncias resultantes são ativamente utilizadas para a produção de betume, como catalisadores para outros métodos de processamento.
O processamento de matérias-primas naturais após a destilação primária pode ser realizado de outras maneiras.
Alquilação. Após o processamento dos materiais preparados, são obtidos componentes de alta qualidade para gasolina. O método é baseado na interação química de hidrocarbonetos olefínicos e parafínicos, resultando em um hidrocarboneto parafínico de alto ponto de ebulição.
Isomerização. A utilização deste método permite obter uma substância com maior índice de octanas a partir de hidrocarbonetos parafínicos de baixa octanagem.
Polimerização. Permite a conversão de butilenos e propileno em compostos oligoméricos. Com isso, são obtidos materiais para a produção de gasolina e para diversos processos petroquímicos.
Coqueificação. É utilizado para a produção de coque de petróleo a partir de frações pesadas obtidas após a destilação do petróleo.
A indústria de refino de petróleo é promissora e em desenvolvimento. O processo de produção é constantemente melhorado através da introdução de novos equipamentos e técnicas.
O refino mundial de petróleo é uma indústria global e estrategicamente importante. Uma das áreas da indústria mais intensivas em conhecimento e de alta tecnologia e, consequentemente, uma das mais intensivas em capital. Uma indústria com uma história rica e planos de longo prazo.
O desenvolvimento do refino moderno de petróleo hoje é facilitado por uma série de fatores. Primeiro, o crescimento económico por região do mundo. Os países em desenvolvimento consomem cada vez mais combustível. Todos os anos as suas necessidades energéticas crescem exponencialmente. Portanto, a maioria das novas grandes refinarias de petróleo são construídas em países da região Ásia-Pacífico, em América do Sul e no Oriente Médio. Hoje, a refinaria mais poderosa do mundo é a fábrica da empresa privada indiana Reliance Industries (RIL) em Jamnagar (oeste de Gujarat). Entrou em operação em 1999 e hoje processa quase 72 milhões de toneladas de petróleo por ano! As três maiores empresas do mundo também incluem a Refinaria de Ulsan em Coreia do Sul e Complexo de Refinaria de Paraguana, na Venezuela (cerca de 55 milhões de toneladas de petróleo por ano). Para efeito de comparação, a maior empresa nacional, a Refinaria de Petróleo de Omsk, de propriedade da Gazprom Neft, processa cerca de 22 milhões de toneladas de petróleo por ano.
Vale ressaltar que a principal tendência no desenvolvimento das refinarias não é apenas o aumento dos volumes, mas o aumento da profundidade do refino. Afinal, quanto mais caros forem obtidos derivados de petróleo leve com o mesmo volume de petróleo, mais lucrativa será a produção. Para aumentar a profundidade do processamento, a participação de processos secundários está aumentando em todo o mundo. A eficiência de uma planta moderna é refletida pelo chamado índice de Nelson - indicador que avalia o nível de poder de conversão secundária de uma refinaria em relação ao poder de destilação primária. O Índice de Complexidade Nelson atribui um fator a cada unidade da planta com base em sua complexidade e custo em comparação com o equipamento primário de processamento de petróleo, ao qual é atribuído um fator de complexidade de 1,0. Por exemplo, uma unidade de craqueamento catalítico tem coeficiente de 4,0, ou seja, é 4 vezes mais complexa que uma unidade de destilação de petróleo bruto com a mesma produtividade. O índice de Nelson para a refinaria de Jamnagar é 15. Para a mesma refinaria de Omsk é agora 8,5. Mas o programa adoptado para a modernização das fábricas nacionais até 2020 envolve o comissionamento de novas capacidades de processo secundário, o que permitirá “aumentar” este valor. Portanto, o índice de Nelson calculado da fábrica da TANECO no Tartaristão após a conclusão da construção deve ser de 15 unidades!
Segundo o fator mais importante O desenvolvimento do refino global de petróleo é o constante rigor dos requisitos ambientais. Os requisitos relativos ao teor de enxofre e hidrocarbonetos aromáticos nos combustíveis estão a tornar-se cada vez mais rigorosos. A luta pelo ambiente, que começou nos EUA e na Europa Ocidental, está gradualmente a deslocar-se para os mercados dos países em desenvolvimento. Há apenas 10 anos era difícil imaginar a introdução de requisitos de classe ambiental 5 no nosso país, mas há mais de um ano vivemos com estes padrões.
O cumprimento de normas ambientais rigorosas não é tarefa simples. A situação também é complicada pelo facto de a qualidade do petróleo, em média, só estar a piorar. Os suprimentos de óleos de alta qualidade e facilmente acessíveis estão acabando. A participação de matérias-primas pesadas, betuminosas e de xisto, contendo cada vez menos frações de gasolina e diesel, está aumentando.
Cientistas e engenheiros de todo o mundo estão trabalhando para resolver estes problemas. O resultado de seus desenvolvimentos são instalações complexas e caras e os mais modernos catalisadores multicomponentes, que permitem extrair o máximo de combustíveis ecologicamente corretos, mesmo do óleo de qualidade mais baixa. Porém, tudo isso acarreta custos significativos para as refinarias de petróleo, afetando diretamente a rentabilidade das usinas. A tendência decrescente dos seus rendimentos pode ser observada em todo o mundo.
Todas as tendências descritas acima são óbvias para a Rússia. Fazer parte da economia global e aceitar regras gerais trabalho, em nosso país cada vez mais recursos estão sendo investidos no desenvolvimento do refino, da engenharia e da ciência do petróleo nacional. Isto é complicado pelo facto de nas décadas de 90 e 2000 praticamente não terem sido construídas empresas, muito se perdeu para a ciência nacional e não ter sido formado novo pessoal qualificado para a indústria. Mas aceito Programa governamental A “eficiência energética e o desenvolvimento económico”, concebidos para melhorar radicalmente o estado da refinação de petróleo nacional até 2020, permitirão recuperar o atraso. Seus frutos já podem ser vistos hoje em todos os postos de gasolina, onde praticamente não se encontra mais combustível abaixo da 5ª classe ambiental.
“PESQUISA NACIONAL
UNIVERSIDADE POLITÉCNICA DE TOMSK"
Instituto de Recursos Naturais
Instruções (especialidade) - Tecnologia Química
Departamento de Tecnologia Química de Combustíveis e Cibernética Química
Estado atual do refino de petróleo e da petroquímica
Curso científico e educacional
Tomsk – 2012
1 Problemas de refino de petróleo. 3
2 Estrutura organizacional do refino de petróleo na Rússia. 3
3 Distribuição regional de refinarias de petróleo. 3
4 Desafios no campo do desenvolvimento de catalisadores. 3
4.1 Catalisadores de craqueamento. 3
4.2 Reformando catalisadores. 3
4.3 Catalisadores de hidroprocessamento. 3
4.4 Catalisadores de isomerização. 3
4.5 Catalisadores de alquilação. 3
Conclusões..3
Bibliografia.. 3
O processo de refino do petróleo de acordo com a profundidade do processamento pode ser dividido em duas etapas principais:
1 separação da matéria-prima de petróleo em frações que diferem nas faixas de temperatura de ebulição (processamento primário);
2 processamento das frações resultantes por transformações químicas dos hidrocarbonetos que contêm e produção de produtos petrolíferos comerciais (reciclagem). Os compostos de hidrocarbonetos contidos no óleo têm um certo ponto de ebulição, acima do qual evaporam. Os processos de refino primário não envolvem alterações químicas no petróleo e representam sua divisão física em frações:
a) fração de gasolina contendo gasolina leve, gasolina e nafta;
b) fração de querosene contendo querosene e gasóleo;
c) óleo combustível, que sofre destilação adicional (durante a destilação do óleo combustível, obtêm-se óleos diesel, óleos lubrificantes e o resíduo - alcatrão).
Neste sentido, as frações petrolíferas são fornecidas a instalações de processamento secundário (nomeadamente, craqueamento catalítico, hidrocraqueamento, coque), destinadas a melhorar a qualidade dos produtos petrolíferos e aprofundar a refinação do petróleo.
Atualmente, o refino de petróleo na Rússia está significativamente atrás dos países industrializados do mundo em seu desenvolvimento. A capacidade total instalada de refino de petróleo na Rússia hoje é de 270 milhões de toneladas por ano. Existem atualmente 27 grandes refinarias de petróleo na Rússia (com capacidade de 3,0 a 19 milhões de toneladas de petróleo por ano) e cerca de 200 minirrefinarias. Algumas das minirrefinarias não possuem licenças Rostechnadzor e não estão incluídas no Registro Estadual de Instalações Industriais Perigosas. O Governo da Federação Russa decidiu: desenvolver regulamentos para a manutenção do registro de refinarias na Federação Russa pelo Ministério de Energia da Federação Russa, para verificar a conformidade das minirrefinarias com os requisitos para conectar refinarias aos principais oleodutos e/ou oleodutos de produtos petrolíferos. As grandes fábricas na Rússia, em geral, têm uma vida operacional longa: o número de empresas colocadas em operação há mais de 60 anos é o máximo (Figura 1).
Figura 1. - Vida operacional das refinarias russas
A qualidade dos produtos petrolíferos produzidos está seriamente aquém do nível mundial. A parcela da gasolina que atende aos requisitos da classe Euro 3.4 é de 38% do volume total de gasolina produzida, e a parcela do óleo diesel que atende aos requisitos da classe 4.5 é de apenas 18%. Segundo estimativas preliminares, o volume de refino de petróleo em 2010 foi de cerca de 236 milhões de toneladas, sendo produzidos: gasolina - 36,0 milhões de toneladas, querosene - 8,5 milhões de toneladas, óleo diesel - 69,0 milhões de toneladas (Figura 2).
Figura 2. - Refino de petróleo e produção de produtos petrolíferos básicos na Federação Russa, milhões de toneladas (excluindo)
Ao mesmo tempo, o volume de refinação de petróleo bruto aumentou 17% em relação a 2005, o que, com uma profundidade de refinação de petróleo muito baixa, levou à produção de uma quantidade significativa de produtos petrolíferos de baixa qualidade, que não são procurados no mercado interno e são exportados como produtos semiacabados. A estrutura de produção de produtos nas refinarias russas ao longo dos últimos dez anos (2000 – 2010) permaneceu praticamente inalterada e está seriamente aquém do nível mundial. A participação na produção de óleo combustível na Rússia (28%) é várias vezes superior a indicadores semelhantes no mundo - menos de 5% nos EUA, até 15% na Europa Ocidental. A qualidade da gasolina para motores está a melhorar na sequência das mudanças na estrutura da frota automóvel na Federação Russa. A percentagem de produção de gasolina A-76(80) de baixa octanagem diminuiu de 57% em 2000 para 17% em 2009. A quantidade de gasóleo com baixo teor de enxofre também está a aumentar. A gasolina produzida na Rússia é utilizada principalmente no mercado interno (Figura 3).
font-size:14.0pt;line-height:150%;font-family:" times new roman>Figura 3. - Produção e distribuição de combustível, milhões de toneladas
Com um volume total de exportações de gasóleo da Rússia para países não pertencentes à CEI no valor de 38,6 milhões de toneladas, o gasóleo Euro-5 representa cerca de 22%, ou seja, os restantes 78% são combustíveis que não cumprem os requisitos europeus. É implementado, via de regra, para mais preços baixos ou como produto semiacabado. Com o aumento da produção total de óleo combustível nos últimos 10 anos, a participação do óleo combustível vendido para exportação aumentou acentuadamente (em 2009 - 80% de todo o óleo combustível produzido e mais de 40% do total das exportações de produtos petrolíferos) .
Até 2020, o nicho de mercado do óleo combustível na Europa para Fabricantes russos será extremamente pequena, uma vez que todo o óleo combustível será predominantemente de origem secundária. A entrega para outras regiões é extremamente cara devido à elevada componente de transporte. Devido à distribuição desigual das empresas industriais (a maioria das refinarias está localizada no interior), os custos de transporte aumentam.
Existem 27 grandes refinarias de petróleo e 211 refinarias de petróleo de Moscou operando na Rússia. Além disso, diversas plantas de processamento de gás também processam frações líquidas (condensado). Ao mesmo tempo, existe uma elevada concentração da produção - em 2010, 86,4% (216,3 milhões de toneladas) de todo o processamento primário de hidrocarbonetos líquidos foi realizado em refinarias que fazem parte de 8 empresas verticalmente integradas de petróleo e gás (VIOCs) ( Figura 4). Várias empresas petrolíferas russas verticalmente integradas - OJSC NK LUKOIL, OJSC TNK- BP ", OJSC Gazprom Neft, OJSC NK Rosneft - possuem ou planejam comprar e construir refinarias de petróleo no exterior (em particular, na Ucrânia, Romênia, Bulgária, Sérvia, China).
Os volumes de refino primário de petróleo em 2010 por empresas independentes e refinarias de Moscou são insignificantes em comparação com empresas petrolíferas verticalmente integradas - 26,3 milhões de toneladas (10,5% do volume russo) e 7,4 milhões de toneladas (2,5%), respectivamente, com o carregamento indicadores de reciclagem de instalações primárias 94, 89 e 71%, respectivamente.
Ao final de 2010, a líder em volume de refino de petróleo primário é a Rosneft - 50,8 milhões de toneladas (20,3% do total russo). Volumes significativos de petróleo são processados pelas fábricas da LUKOIL - 45,2 milhões de toneladas, Grupo Gazprom - 35,6 milhões de toneladas, TNK-BP - 24 milhões de toneladas, Surgutneftegaz e Bashneft - 21,2 milhões de toneladas cada.
A maior planta do país é a Refinaria de Petróleo Kirishi com capacidade de 21,2 milhões de toneladas por ano (Kirishinefteorgsintez OJSC faz parte da Surgutneftegaz OJSC); outras grandes fábricas também são controladas por empresas petrolíferas verticalmente integradas: Refinaria de Omsk (20 milhões de toneladas) - Gazprom Neft, Kstovsky (17 milhões de toneladas) e Perm (13 milhões de toneladas) - LUKOIL, Yaroslavl (15 milhões de toneladas) - TNK-BP e " Gazprom Neft", Ryazan (16 milhões de toneladas) -TNK-BP.
Na estrutura de produção de derivados de petróleo, a concentração da produção é maior no segmento de gasolina. Em 2010, as empresas de empresas petrolíferas verticalmente integradas forneceram 84% da produção de combustíveis e óleos de petróleo na Rússia, incluindo cerca de 91% da produção de gasolina para motores, 88% de óleo diesel e 84% de óleo combustível. A gasolina para motores é fornecida principalmente ao mercado interno, controlado principalmente por empresas petrolíferas verticalmente integradas. As fábricas que fazem parte das empresas possuem a estrutura mais moderna, uma participação relativamente elevada de processos secundários e profundidade de processamento.
Figura 4. - Refino primário de petróleo por grandes empresas e concentração da produção na indústria russa de refino de petróleo em 2010
O nível técnico da maioria das refinarias também não corresponde ao nível mundial avançado. No refino de petróleo russo, os principais problemas da indústria, após a baixa qualidade dos produtos petrolíferos resultantes, continuam sendo a baixa profundidade do refino de petróleo - (na Rússia - 72%, na Europa - 85%, nos EUA - 96%) , estrutura de produção atrasada - um mínimo de processos secundários e processos de nível insuficiente que melhoram a qualidade dos produtos resultantes. Outro problema é o elevado grau de desgaste dos ativos fixos e, como consequência, o aumento do consumo de energia. Nas refinarias russas, cerca de metade de todas as unidades de forno têm uma eficiência de 50–60%, enquanto a média nas fábricas estrangeiras é de 90%.
Os valores do Índice de Nelson (coeficiente de complexidade tecnológica) para a maior parte das refinarias russas estão abaixo do valor médio deste indicador no mundo (4,4 versus 6,7) (Figura 5). O índice máximo das refinarias russas é de cerca de 8, o mínimo é de cerca de 2, o que se deve à baixa profundidade do refino de petróleo, à qualidade insuficiente dos produtos petrolíferos e aos equipamentos tecnicamente desatualizados.
Figura 5. - Índice de Nelson em refinarias na Federação Russa
A distribuição regional das empresas que fornecem mais de 90% do refino primário de petróleo na Rússia é caracterizada por desigualdades significativas tanto em todo o território do país como em termos de volumes de refino relacionados a distritos federais (DF) individuais (Tabela 1).
Mais de 40% de todas as capacidades russas de refino de petróleo estão concentradas no Distrito Federal do Volga. As maiores fábricas do distrito pertencem à LUKOIL (Nizhegorodnefteorgsintez e Permnefteorgsintez). Capacidades significativas são controladas pela Bashneft (grupo de empresas Bashkir) e pela Gazprom (Grupo Gazprom), e também estão concentradas nas refinarias da Rosneft na região de Samara (Novokuibyshevsky, Kuibyshevsky e Syzransky). Além disso, uma parcela significativa (cerca de 10%) é fornecida por refinarias independentes - Refinaria TAIF-NK e Refinaria Mari.
No Distrito Federal Central, as empresas de processamento fornecem 17% do volume total de refino de petróleo primário (excluindo a Refinaria de Moscou), enquanto as empresas petrolíferas verticalmente integradas (TNK-BP e Slavneft) respondem por 75% do volume, e a Refinaria de Moscou - 25%.
As fábricas do Grupo Rosneft e Gazprom operam no Distrito Federal da Sibéria. A Rosneft possui grandes fábricas no Território de Krasnoyarsk (Refinaria de Achinsk) e na região de Irkutsk (Fábrica Petroquímica de Angarsk), e o Grupo Gazprom controla uma das maiores e mais sofisticadas fábricas da Rússia - a Refinaria de Omsk. O distrito processa 14,9% do petróleo do país (excluindo a Refinaria de Moscou).
A maior refinaria de petróleo russa, Kirishinefteorgsintez (Refinaria de Petróleo Kirishi), bem como a Refinaria de Petróleo Ukhta, estão localizadas no Noroeste do Distrito Federal, cuja capacidade total é ligeiramente superior a 10% do valor total da Rússia.
Cerca de 10% da capacidade de refino de petróleo primário está concentrada no Sul do Distrito Federal, enquanto quase metade do volume de refino (46,3%) é fornecido pelas empresas LUKOIL.
4,5% do petróleo russo é processado no Distrito Federal do Extremo Oriente. Existem duas grandes fábricas localizadas aqui - a Refinaria de Petróleo Komsomolsk, controlada pela Rosneft, e a Refinaria de Petróleo Alliance-Khabarovsk, parte do grupo de empresas Alliance. Ambas as fábricas estão localizadas no território de Khabarovsk e sua capacidade total é de cerca de 11 milhões de toneladas por ano.
Tabela 1. - Distribuição dos volumes de refino de petróleo por empresas petrolíferas verticalmente integradas e produtores independentes por distrito federal em 2010 (excluindo Refinaria de Moscou)
Nos últimos anos, o desenvolvimento da indústria russa de refinação de petróleo tem uma clara tendência para melhorar o estado da indústria. Projetos interessantes foram implementados e o vetor financeiro mudou de direção. Nos últimos 1,5 anos, também foram realizadas diversas reuniões importantes sobre questões de refino de petróleo e petroquímica com a participação das lideranças do país nas cidades. Omsk, Nizhnekamsk, Kirishi e Nizhny Novgorod, Samara. Isto influenciou a adoção de uma série de decisões oportunas: foi proposta uma nova metodologia para calcular os direitos de exportação (quando as taxas sobre os produtos petrolíferos leves são gradualmente reduzidas e aumentadas sobre os produtos petrolíferos escuros, ou seja, até 2013 as taxas deverão ser iguais e serão de 60% do imposto sobre o petróleo) e diferenciação dos impostos especiais sobre o consumo de gasolina e diesel dependendo da qualidade, foi desenvolvida uma estratégia de desenvolvimento da indústria até 2020 para o desenvolvimento do refino de petróleo com um volume de investimento de ~1,5 trilhões de rublos. e um layout geral das instalações de refinação de petróleo e gás, bem como um sistema de plataformas tecnológicas para acelerar o desenvolvimento e implementação de tecnologias nacionais de refinação de petróleo que sejam competitivas no mercado mundial.
Como parte da estratégia, está previsto aumentar a profundidade de refino do petróleo para 85%. Até 2020, está previsto que a qualidade de 80% da gasolina produzida e de 92% do gasóleo cumpra o EURO 5. Deve ter-se em conta que na Europa até 2013 serão exigidos requisitos ambientais mais rigorosos para os combustíveis correspondentes ao Euro 6. introduzidas pelo menos entre as empresas previstas para construção estão 57 novas plantas de melhoria de qualidade: hidrotratamento, reforma, alquilação e isomerização.
As mais modernas empresas de processamento de petróleo e gás não conseguem produzir produtos de alto valor agregado sem o uso de catalisadores. Este é o papel fundamental e a importância estratégica dos catalisadores na economia global moderna.
Os catalisadores pertencem a produtos de alta tecnologia, que estão associados ao progresso científico e tecnológico nos setores básicos da economia de qualquer país. Usando tecnologias catalíticas na Rússia, 15% do produto nacional bruto é produzido, em países desenvolvidos- pelo menos 30%.
Expandir a aplicação da macrotecnologia As “tecnologias catalíticas” são uma tendência global do progresso tecnológico.
O elevado propósito dos catalisadores contrasta fortemente com a atitude desdenhosa das empresas e do Estado russos em relação ao seu desenvolvimento e produção. produtos em cuja criação foram utilizados catalisadores, sua participação no custo é inferior a 0,5%, o que foi interpretado não como um indicador de alta eficiência, mas como uma indústria insignificante e que não gera muitos rendimentos.
A transição do país para uma economia de mercado, acompanhada pela perda deliberada do controlo estatal no desenvolvimento, produção e utilização de catalisadores, o que foi um erro óbvio, levou a um declínio catastrófico e à degradação da sub-indústria nacional de mineração de catálise.
As empresas russas optaram pelo uso de catalisadores importados. Surgiu uma dependência anteriormente inexistente da importação de catalisadores na refinação de petróleo - 75%, na petroquímica - 60%, na indústria química - 50%, cujo nível ultrapassa o nível crítico do ponto de vista da soberania (a capacidade de funcionar sem compras de importação) das indústrias de transformação do país. Em termos de escala, a dependência da indústria petroquímica russa na importação de catalisadores pode ser qualificada como uma “droga catalítica”.
Surge a questão: quão objetiva é esta tendência, reflete o processo natural de globalização ou é uma expansão dos líderes mundiais no campo da produção de catalisadores? O critério de objetividade pode ser o baixo nível técnico dos catalisadores nacionais ou o seu alto preço. No entanto, como mostram os resultados da implementação do projeto inovador “Desenvolvimento de uma nova geração de catalisadores para a produção de combustíveis para motores” pelo Instituto de Catálise SB RAS e IPPU SB RAS, catalisadores industriais nacionais de craqueamento e reforma do Lux marca PR-71, operados nas instalações das petrolíferas Gazpromneft e TNK- BP, não só não são inferiores, mas em vários parâmetros apresentam vantagens sobre os melhores exemplares das principais empresas nacionais do mundo a um custo significativamente inferior. Nota-se menor eficiência dos catalisadores industriais nacionais para o hidroprocessamento de matérias-primas petrolíferas, o que em alguns casos justifica a sua importação.
Devido à ausência, durante muito tempo, de dinâmica de modernização significativa da subindústria de catalisadores, surgiu uma situação em que a produção de catalisadores se deslocou para a zona fronteiriça (com estimativas prevalecentes do seu completo desaparecimento) ou, na melhor das hipóteses, foi absorvida por empresas estrangeiras. No entanto, como mostra a experiência (mencionado acima projeto inovador), mesmo o menor apoio governamental permite concretizar o potencial científico, técnico e de engenharia existente para criar catalisadores industriais competitivos e resistir à pressão dos líderes mundiais neste domínio. Por outro lado, isto mostra a situação desastrosa em que a produção de catalisadores acaba por ser uma área de atividade não essencial e de baixo lucro para as grandes empresas petrolíferas. E só uma compreensão da importância excepcional dos catalisadores para a economia do país pode mudar radicalmente a posição deprimida da indústria de catalisadores. Se o nosso país tiver pessoal profissional de engenharia e tecnologia e potencial de produção, o apoio estatal e um conjunto de medidas organizacionais irão estimular a procura de tecnologias catalíticas nacionais, aumentar a produção de catalisadores tão necessários à modernização dos complexos de refinação de petróleo e petroquímicos, que por sua vez garantirá um aumento na eficiência do uso dos recursos de hidrocarbonetos.
A seguir consideramos problemas que parecem relevantes para o desenvolvimento de novos sistemas catalíticos para os mais importantes processos de refino de petróleo.
Na fase de desenvolvimento do craqueamento catalítico de matérias-primas destiladas, a tarefa mais importante foi a criação de catalisadores que garantissem o máximo rendimento dos componentes da gasolina para motores. Muitos anos de trabalho neste sentido foram realizados pelo Instituto de Problemas Pedagógicos da SB RAS em colaboração com companhia de óleo"Sibneft" (atualmente "Gazpromneft") Como resultado, foi desenvolvida e lançada a produção de catalisadores de craqueamento industrial (a última série "Lux"), que em sua estrutura química e tecnologia de produção são fundamentalmente diferentes das composições catalíticas estrangeiras. Numa série de características de desempenho, nomeadamente o rendimento da gasolina craqueada (56% em peso) e a seletividade da sua formação (83%), estes catalisadores são superiores às amostras importadas.
Atualmente, o trabalho de pesquisa sobre a criação de sistemas catalíticos que fornecem rendimentos de gasolina de até 60-62% com seletividade de 85-90% foi concluído no Instituto de Politécnica da Seção Siberiana da Academia Russa de Ciências. Novos avanços nessa direção estão associados ao aumento do índice de octanas da gasolina craqueada de 91 para 94 (de acordo com o método de pesquisa) sem perda significativa de rendimento do produto, bem como à diminuição do teor de enxofre na gasolina.
A próxima etapa de desenvolvimento do craqueamento catalítico na indústria petroquímica nacional. envolvendo a utilização de resíduos de petróleo (óleo combustível) como matéria-prima exigirão sistemas catalíticos com alta resistência metálica. Este parâmetro é entendido como o grau de acumulação de metais pelo catalisador ( Não e V. que na estrutura das porfirinas estão contidas em matérias-primas de hidrocarbonetos) sem deteriorar suas características de desempenho. Atualmente, o teor de metal em um catalisador em funcionamento chega a 15.000 ppm. São propostas abordagens para neutralizar o efeito de descontaminação Não e V devido à ligação destes metais nas estruturas em camadas da matriz do catalisador, o que permitirá ultrapassar o nível alcançado de intensidade metálica dos catalisadores.
A versão petroquímica do craqueamento catalítico, cuja tecnologia é chamada de “craqueamento catalítico profundo”, é um exemplo brilhante processo de integração de refino de petróleo e petroquímica. De acordo com esta tecnologia, o produto alvo são olefinas leves C2-C4, cujo rendimento atinge 45-48% (em peso). As composições catalíticas para este processo devem ser caracterizadas por atividade aumentada, o que implica a inclusão de zeólitas e componentes altamente ácidos de estrutura não zeólita na composição catalítica. Pesquisas relevantes sobre o desenvolvimento de uma geração moderna de catalisadores de craqueamento profundo estão sendo realizadas no Instituto de Problemas de Processamento Químico da SB RAS.
O desenvolvimento evolutivo dos fundamentos científicos da preparação de catalisadores no sentido do desenho químico de composições catalíticas como materiais nanocompósitos é a principal atividade do IPPU SB RAS na área de melhoria e criação de novos catalisadores.
Sistemas catalisadores baseados em composição Pt + Sn + Cl /A l 2 O 3 e as tecnologias de processo de reforma com regeneração contínua do catalisador proporcionam uma profundidade muito elevada de aromatização da matéria-prima de hidrocarbonetos, que se aproxima do equilíbrio termodinâmico. O aprimoramento dos catalisadores de reforma industrial nas últimas décadas tem sido realizado por meio da otimização das propriedades físico-químicas e da modificação da composição química do carreador - óxido de alumínio, principalmente modificação γ, bem como pela modernização de suas tecnologias de produção. Os melhores suportes de catalisador são sistemas homogeneamente porosos, nos quais a proporção de poros com tamanho de 2,0-6,0 nm é de pelo menos 90% com um volume específico total de poros de 0,6-0,65 cm3/g. É importante garantir uma elevada estabilidade da área superficial específica do suporte, ao nível de 200-250 m2/g, para que esta se altere pouco durante a regeneração oxidativa do catalisador. Isso se deve ao fato de que a área superficial específica do suporte determina sua capacidade de reter cloro, cujo teor no catalisador sob condições de reforma deve ser mantido no nível de 0,9-1,0% (massa).
Os trabalhos de melhoria do catalisador e da sua tecnologia de preparação baseiam-se normalmente no modelo da superfície ativa, mas muitas vezes os investigadores são guiados pela vasta experiência experimental e industrial acumulada ao longo de mais de 50 anos de operação do processo, contados desde a transição para a plataforma. instalações. Novos desenvolvimentos visam aumentar ainda mais a seletividade do processo de aromatização de hidrocarbonetos parafínicos (até 60%) e prolongar o primeiro ciclo de reação (pelo menos dois anos).
A alta estabilidade do desempenho do catalisador está se tornando uma grande vantagem no mercado de catalisadores de reforma. O indicador de estabilidade é determinado pela duração das revisões das unidades de reforma, que aumentou com a melhoria dos equipamentos de processo nos últimos 20 anos, de 6 meses para 2 anos e tende a aumentar ainda mais. Até à data, a base científica para avaliar a estabilidade real do catalisador ainda não foi desenvolvida. Apenas a estabilidade relativa pode ser determinada experimentalmente utilizando vários critérios. A exatidão de tal avaliação do ponto de vista de sua objetividade para prever a duração da operação de um catalisador em condições industriais é uma questão controversa.
Catalisadores industriais domésticos da série PR, REF,RU em termos de características operacionais não são inferiores aos análogos estrangeiros. No entanto, aumentar a sua estabilidade continua a ser um desafio tecnológico urgente.
Os processos de hidroprocessamento são caracterizados por uma produtividade muito elevada. A sua capacidade integrada atingiu o nível de 2,3 mil milhões de toneladas/ano e representa quase 60% do volume de produtos petrolíferos refinados na economia mundial. Produção de catalisadores de hidroprocessamento 100 mil toneladas/ano. Sua gama inclui mais de 100 marcas. Assim, o consumo específico de catalisadores de hidroprocessamento é em média de 40-45 g/t de matéria-prima.
O progresso na criação de novos catalisadores de hidrodessulfurização na Rússia é menos significativo do que nos países desenvolvidos, onde o trabalho nessa direção foi estimulado por normas legislativas para o teor de enxofre em todos os tipos de combustível. Assim, de acordo com os padrões europeus, o teor limitado de enxofre no combustível diesel é 40-200 vezes menor do que de acordo com os padrões russos. É digno de nota que um progresso tão significativo foi alcançado dentro da mesma composição catalítica Ni-(Co)-Mo-S/Al2 03, que é utilizado em processos de hidrotratamento há mais de 50 anos.
A concretização do potencial catalítico deste sistema ocorreu de forma evolutiva, com o desenvolvimento de pesquisas sobre a estrutura dos centros ativos nos níveis molecular e nano, a descoberta do mecanismo de transformações químicas de compostos heteroatômicos e a otimização de condições e tecnologia para o preparação de catalisadores que proporcionem o maior rendimento de estruturas ativas ao mesmo composição química catalisador. Foi no último componente que se manifestou o atraso dos catalisadores de hidroprocessamento industrial russos, que em termos de características operacionais correspondem ao nível mundial do início dos anos 90 do século passado.
EM início do XXI século, com base numa generalização dos dados sobre o desempenho dos catalisadores industriais, concluiu-se que o potencial de actividade dos sistemas suportados está quase esgotado. No entanto, tecnologias fundamentalmente novas para a produção de composições foram desenvolvidas recentemente Ni-(Co)-Mo-S , sem transportadores, baseado na síntese de nanoestruturas por mistura (tecnologia Estrelas e Nebulosa ). A atividade dos catalisadores foi aumentada várias vezes. O desenvolvimento desta abordagem parece promissor para a criação de novas gerações de catalisadores de hidrotratamento. proporcionando alta conversão (perto de 100%) de compostos heteroatômicos com remoção de enxofre até vestígios.
Dos muitos sistemas catalíticos estudados, é dada preferência ao dióxido de zircônio sulfatado contendo platina (0,3-0,4%). As fortes propriedades ácidas (doadoras de prótons e de retirada de elétrons) tornam possível realizar reações alvo em uma faixa de temperatura termodinamicamente favorável (150-170 °C). Nessas condições, mesmo na área de altas conversões n-hexano é isomerizado seletivamente em dimetilbutanos, cujo rendimento em uma corrida da planta atinge 35-40% (em massa).
Com a transição do processo de isomerização esquelética de hidrocarbonetos de baixa tonelagem para básico, a capacidade de produção desse processo na economia mundial está aumentando ativamente. A refinação de petróleo russa também segue as tendências globais, reconstruindo principalmente unidades de reforma obsoletas para o processo de isomerização. Especialistas da NPP Neftekhim desenvolveram uma versão nacional do catalisador industrial SI-2, que não é inferior em nível técnico aos análogos estrangeiros e já é utilizado em diversas refinarias. Em relação ao desenvolvimento de trabalhos de criação de novos catalisadores de isomerização mais eficientes, pode-se dizer o seguinte.
O projeto de um catalisador não se baseia em grande parte na síntese de estruturas ativas de acordo com o mecanismo do processo, mas em uma abordagem empírica. É promissor criar catalisadores alternativos ao óxido de alumínio clorado, operando em temperaturas de 80-100 °C, que possam garantir o rendimento de dimetilbutanos a partir de n-hexano a um nível de 50% e acima. O problema da isomerização seletiva permanece sem solução. n-heptano e n-octano em isômeros altamente ramificados. De particular interesse é a criação de composições catalíticas que implementam o mecanismo síncrono (concerto) de isomerização esquelética.
Há 70 anos, o processo de alquilação catalítica é realizado utilizando ácidos líquidos ( H 2 S 04 e HF ), e há mais de 50 anos têm sido feitas tentativas de substituir os ácidos líquidos por ácidos sólidos, especialmente ativas nas últimas duas décadas. Uma grande quantidade de trabalhos de pesquisa foi realizada usando várias formas e tipos de zeólitas impregnadas com ácidos líquidos, heteropoliácidos, bem como óxidos modificados por ânions e, sobretudo, dióxido de zircônio sulfatado como superácido.
Hoje, um obstáculo intransponível para a implementação industrial de catalisadores de alquilação continua sendo a baixa estabilidade das composições ácidas sólidas. As razões para a rápida desativação de tais catalisadores são o número 100 vezes menor de centros ativos por 1 mol de catalisador do que no ácido sulfúrico; bloqueio rápido de centros ativos por oligômeros insaturados formados como resultado de uma reação de oligomerização competitiva; bloquear a estrutura porosa do catalisador com oligômeros.
Duas abordagens para a criação de versões industriais de catalisadores de alquilação são consideradas bastante realistas. A primeira visa resolver os seguintes problemas: aumentar o número de centros activos em pelo menos 2-10~3 mol/g; alcançar um alto grau de regeneração - pelo menos dezenas de milhares de vezes durante a vida útil do catalisador.
Com esta abordagem, a estabilidade do catalisador não é um problema chave. O projeto de engenharia da tecnologia de processo envolve a regulação da duração do ciclo de reação. O parâmetro de controle é a taxa de circulação do catalisador entre o reator e o regenerador. Com base nesses princípios, a empresa UOP processo desenvolvido Alquileno . proposta para comercialização industrial.
Para implementar a segunda abordagem, é necessário resolver os seguintes problemas: aumentar a vida útil de um único centro ativo; combinar os processos de alquilação e hidrogenação seletiva de oligômeros insaturados em um reator.
Apesar de alguns sucessos na implementação da segunda abordagem, o nível alcançado de estabilidade do catalisador ainda é insuficiente para o seu uso industrial. Deve-se notar que as capacidades industriais de alquilação em catalisadores sólidos ainda não foram introduzidas na indústria mundial de refinação de petróleo. Mas pode-se esperar que o progresso no desenvolvimento de catalisadores e na engenharia de processos atinja o nível de comercialização da alquilação ácida sólida num futuro próximo.
1. A indústria de refino de petróleo da Rússia é um ramo organizacionalmente altamente concentrado e territorialmente diversificado do complexo de petróleo e gás, proporcionando o processamento de cerca de 50% do volume de hidrocarbonetos líquidos produzidos no país. O nível tecnológico da maioria das fábricas, apesar da modernização realizada nos últimos anos, é significativamente inferior ao dos países desenvolvidos.
2. Os menores índices de complexidade de processo e profundidade de refino estão nas fábricas de Surgutneftegaz, RussNeft, Alliance, bem como na Refinaria de Moscou, enquanto as características tecnológicas das refinarias de Bashneft, LUKOIL e Gazprom Neft são basicamente consistentes em nível mundial. Ao mesmo tempo, a maior refinaria do país, a Refinaria de Petróleo Kirishi (capacidade de matéria-prima - mais de 21 milhões de toneladas) tem a menor profundidade de processamento - pouco acima de 43%.
3. Nas últimas décadas, a redução da capacidade de refino de petróleo primário em grandes fábricas, incluindo Omsk, Angarsk, Ufa, Salavat, ascendeu a cerca de 100 milhões de toneladas, enquanto foi criado um grande número de refinarias fora do campo, destinadas principalmente ao petróleo primário. refino para fins de produção e exportação de produtos petrolíferos escuros.
4. Durante o período no contexto da crescente produção de petróleo no país e do aumento da procura interna de combustíveis, registou-se uma expansão dos volumes de refinação e um aumento da produção de produtos petrolíferos, pelo que em 2010 o nível de utilização da capacidade de vários das empresas (empresas da LUKOIL, Surgutneftegaz e a refinaria TNK-BP ", "TAIF-NK") atingiu 100% com a média russa mostrando%. A impossibilidade de aumentar ainda mais a produção de produtos petrolíferos devido à capacidade de produção de reserva levou ao aumento da tensão e à escassez no Mercado russo combustíveis para motores em 2011
5. Para aumentar a eficiência da indústria russa de refino de petróleo e garantir o equilíbrio tecnológico e regional do complexo petrolífero como um todo, é necessário:
· continuar a modernizar as refinarias existentes em quase todas as regiões do país (parte europeia, Sibéria, Extremo Oriente) e, se estiverem disponíveis capacidades técnicas, expandir a sua capacidade de matérias-primas;
· construir novas refinarias de alta tecnologia na parte europeia do país (TANECO, Kirishi-2);
· criar um sistema de refinarias locais e de campo e plantas de processamento de gás em Sibéria Oriental(Lenek) e novas refinarias e complexos petroquímicos para fins regionais e de exportação no Extremo Oriente (Baía de Elizarova).
Assim, para resolver os problemas que se colocam à indústria, é necessária uma estreita integração da ciência, da comunidade académica e universitária, bem como das empresas e do Estado. Tal fusão ajudará a Rússia a atingir um nível promissor de desenvolvimento tecnológico e de produção. Isto permitirá mudar a orientação da economia russa para as matérias-primas, garantindo a produção de produtos de alta tecnologia e a venda de tecnologias competitivas no mercado mundial, e ajudará a introduzir novos desenvolvimentos russos orientados para a inovação.
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O óleo é um mineral que é um líquido oleoso insolúvel em água que pode ser quase incolor ou marrom escuro. As propriedades e métodos de refino do petróleo dependem da porcentagem predominantemente de hidrocarbonetos em sua composição, que varia em diferentes áreas.
Assim, no depósito de Sosninsky (Sibéria), os alcanos (grupo das parafinas) ocupam uma participação de 52 por cento, os cicloalcanos - cerca de 36%, Hidrocarbonetos aromáticos- 12 por cento. E, por exemplo, no campo Romashkinskoye (Tartaristão), a participação de alcanos e carbonos aromáticos é maior - 55 e 18 por cento, respectivamente, enquanto os cicloalcanos têm uma participação de 25 por cento. Além dos hidrocarbonetos, essas matérias-primas podem incluir compostos de enxofre e nitrogênio, impurezas minerais, etc.
Este recurso natural não é utilizado na sua forma bruta. Para obter produtos tecnicamente valiosos (solventes, combustíveis para motores, componentes para produção química), o petróleo é processado por métodos primários ou secundários. As tentativas de transformação dessa matéria-prima ocorreram em meados do século XVIII, quando, além das velas e tochas utilizadas pela população, era utilizado nas lamparinas o “óleo de guarnição”, que era uma mistura de óleo vegetal e petróleo refinado. de várias igrejas.
Muitas vezes, o refino não é incluído diretamente nos processos de refino de petróleo. É mais provável estágio preliminar, que pode consistir em:
Refino químico, quando o petróleo é exposto ao óleo e ao ácido sulfúrico concentrado. Isso remove hidrocarbonetos aromáticos e insaturados.
Limpeza por adsorção. Aqui, alcatrões e ácidos podem ser removidos dos produtos petrolíferos por tratamento com ar quente ou pela passagem do óleo através de um adsorvente.
Purificação catalítica – hidrogenação suave para remover compostos de nitrogênio e enxofre.
Limpeza físico-química. Neste caso, o excesso de componentes é liberado seletivamente por meio de solventes. Por exemplo, o solvente polar fenol é usado para remover compostos de nitrogênio e enxofre, e solventes não polares - butano e propano - liberam alcatrão, hidrocarbonetos aromáticos, etc.
O refino de petróleo por meio de processos primários não envolve transformações químicas da matéria-prima. Aqui o mineral é simplesmente dividido em seus componentes componentes. O primeiro dispositivo para destilar óleo foi inventado em 1823, em Império Russo. Os irmãos Dubinin pensaram em colocar a caldeira em uma fornalha aquecida, de onde um cano passava por um barril de água fria até um recipiente vazio. Na caldeira do forno, o óleo era aquecido, passava pela “geladeira” e assentava.
Hoje, nas refinarias de petróleo, a tecnologia de refino de petróleo começa com a purificação adicional, durante a qual o produto é desidratado por meio de dispositivos ELOU (unidades elétricas de dessalinização), livre de impurezas mecânicas e carboidratos leves (C1 - C4). Em seguida, a matéria-prima pode ser enviada para destilação atmosférica ou a vácuo. No primeiro caso, o princípio de funcionamento dos equipamentos da fábrica assemelha-se ao utilizado em 1823.
Apenas a própria unidade de refino de petróleo parece diferente. A empresa possui fornos do tamanho de casas sem janelas, feitos com os melhores tijolos refratários. Dentro deles existem muitos quilômetros de tubos nos quais o óleo se move em alta velocidade (2 metros por segundo) e é aquecido a 300-325 C pela chama de um bico grande (em temperaturas mais altas, os hidrocarbonetos simplesmente se decompõem). A tubulação de condensação e resfriamento dos vapores é hoje substituída por colunas de destilação (podem ter até 40 metros de altura), onde os vapores são separados e condensados, e cidades inteiras são construídas a partir de diferentes tanques para receber os produtos resultantes.
O refino de petróleo na Rússia fornece diferentes balanços materiais em destilação atmosférica matérias-primas de um ou outro depósito. Isso significa que a produção pode ter proporções diferentes para diferentes frações - gasolina, querosene, diesel, óleo combustível, gás associado.
Por exemplo, para o petróleo da Sibéria Ocidental, o rendimento e as perdas de gás são de um por cento cada, respectivamente, as frações de gasolina (liberadas em temperaturas de cerca de 62 a 180 C) ocupam uma parcela de cerca de 19%, querosene - cerca de 9,5%, fração de diesel - 19 % , óleo combustível - quase 50 por cento (liberado em temperaturas de 240 a 350 graus). Os materiais resultantes são quase sempre sujeitos a processamento adicional, uma vez que não atendem aos requisitos operacionais dos mesmos motores de máquina.
O refino de petróleo a vácuo baseia-se no princípio de as substâncias ferverem a uma temperatura mais baixa quando a pressão diminui. Por exemplo, alguns hidrocarbonetos no óleo fervem apenas a 450 C (pressão atmosférica), mas podem ferver a 325 C se a pressão for reduzida. O processamento a vácuo das matérias-primas é realizado em evaporadores rotativos a vácuo, que aumentam a velocidade de destilação e permitem obter ceresinas, parafinas, combustíveis, óleos a partir do óleo combustível e, posteriormente, utilizar o resíduo pesado (alcatrão) para a produção de betume. A destilação a vácuo, comparada ao processamento atmosférico, produz menos resíduos.
O processo de refino secundário de petróleo foi inventado para obter mais combustível a partir da mesma matéria-prima, influenciando as moléculas dos hidrocarbonetos de petróleo, que adquirem fórmulas mais adequadas à oxidação. Reciclando inclui diferentes tipos do chamado “cracking”, incluindo hidrocraqueamento, opções térmicas e catalíticas. Este processo também foi inventado originalmente na Rússia, em 1891, pelo engenheiro V. Shukhov. Envolve a quebra de hidrocarbonetos em formas com menos átomos de carbono por molécula.
O princípio de funcionamento das instalações de craqueamento é aproximadamente o mesmo das instalações pressão atmosférica produção de vácuo. Mas aqui o processamento da matéria-prima, que na maioria das vezes é representado pelo óleo combustível, é feito em temperaturas próximas a 600 C. Sob essa influência, os hidrocarbonetos que compõem a massa do óleo combustível se decompõem em outros menores, que compõem o mesmo querosene ou gasolina. O craqueamento térmico baseia-se no processamento a altas temperaturas e produz gasolina com grande quantidade de impurezas, o craqueamento catalítico também se baseia no tratamento térmico, mas com adição de catalisadores (por exemplo, pó de argila especial), o que permite obter mais gasolina de boa qualidade.
A produção e o refino de petróleo hoje podem incluir tipos diferentes hidrocraqueamento, que é uma combinação de processos de hidrotratamento, dividindo grandes moléculas de hidrocarbonetos em moléculas menores e saturando hidrocarbonetos insaturados com hidrogênio. O hidrocraqueamento pode ser leve (pressão 5 MPa, temperatura cerca de 400 C, um reator é usado, principalmente combustível diesel e material para craqueamento catalítico são obtidos) e duro (pressão 10 MPa, temperatura cerca de 400 C, vários reatores, diesel, gasolina e querosene são obtidas facções). O hidrocraqueamento catalítico permite produzir diversos óleos com elevados coeficientes de viscosidade e baixo teor de hidrocarbonetos aromáticos e sulfurosos.
A reciclagem de petróleo, além disso, pode utilizar os seguintes processos tecnológicos:
Visquebra. Nesse caso, em temperaturas de até 500 C e pressões que variam de meio a três MPa, asfaltenos secundários, gases hidrocarbonetos e gasolina são obtidos da matéria-prima por meio da divisão de parafinas e naftenos.
A coqueificação de resíduos de petróleo pesado é um refino profundo de petróleo, quando a matéria-prima é processada em temperaturas próximas a 500 C e sob pressão de 0,65 MPa para produzir componentes de gasóleo e coque de petróleo. As etapas do processo culminam em um “bolo de coque”, precedido (em ordem inversa) de densificação, policondensação, aromatização, ciclização, desidrogenação e craqueamento. Além disso, o produto também deve ser seco e calcinado.
Reformando. Este método de processamento de produtos petrolíferos foi inventado na Rússia em 1911 pelo engenheiro N. Zelinsky. Hoje, a reforma catalítica é utilizada para obter hidrocarbonetos aromáticos e gasolinas de alta qualidade, bem como gases contendo hidrogênio a partir de frações de nafta e gasolina, para posterior processamento em hidrocraqueamento.
Isomerização. O refino de petróleo e gás, neste caso, envolve a obtenção de um isômero de um composto químico devido a alterações no esqueleto de carbono da substância. Assim, os componentes de alta octanagem são isolados dos componentes de baixa octanagem do petróleo para produzir gasolina comercial.
Alquilação. Este processo é baseado na incorporação de substituintes alquil em uma molécula orgânica. Dessa forma, os componentes da gasolina de alta octanagem são obtidos a partir de gases hidrocarbonetos insaturados.
A tecnologia de processamento de petróleo e gás nas refinarias está em constante aperfeiçoamento. Assim, nas empresas nacionais tem havido um aumento na eficiência do processamento de matérias-primas em termos de parâmetros: profundidade de processamento, maior seleção de produtos petrolíferos leves, redução de perdas irreversíveis, etc. -primeiro século incluem um novo aumento na profundidade do processamento (até 88 por cento) , melhorando a qualidade dos produtos fabricados de acordo com os padrões europeus, reduzindo o impacto tecnogênico no meio ambiente.
