Учёные Института катализа СО РАН предложили при переработке тяжёлого нефтяного сырья использовать специальные сорбенты. Они помогут удалить из нефти больше металлов и асфальтенов, улучшить качество продукции, в частности флотского топлива. C результатами исследований ознакомился портал News.ru.

Инновационная технология получения судового топлива

Разработку сибирских специалистов поддерживает Министерство науки и высшего образования РФ. По плану ведомства, перспективная технология позволит значительно сократить расходы нефтяников.

"По нашим предварительным расчётам, использование макропористых катализаторов для производства необходимого для России количества флотского топлива методом гидропереработки мазута позволит получать более 10 млрд рублей в год. Прибыль от такой каталитической установки, производящей одну тонну топлива в час, составит 35 млн рублей в год," — сообщила один из разработчиков, сотрудник института Екатерина Пархомчук.

В ходе исследований тяжёлую нефть и мазут пропускали через слой специально разработанного макропористого сорбента из гамма-оксида алюминия при температуре 300–600°С. Нефть, прошедшая через такой сорбент, показала сниженное содержание металлов и асфальтенов. Макропоры создают дополнительную транспортную систему для реагентов и продуктов, увеличивают срок эксплуатации катализатора. Последняя проблема (короткий срок службы катализатора) является одной из главных при переработке тяжёлой нефти.

"Тяжёлые виды нефти при повышенных температурах склонны к коксованию," — рассказывает Пархомчук. — Как только крупные ароматические молекулы находят каталитически активную поверхность, они отделяют от себя лёгкие фрагменты, а тяжёлые конденсируются, в результате чего получается почти чистый углерод, или кокс, отравляющий катализатор. Чтобы препятствовать этому нежелательному процессу, необходимо обеспечить быстрый доступ реагентов и быстрый отвод получаемых продуктов в сорбенте и далее — в катализаторе, то есть в слое, через который проходит нефть, нужна система макропор.

По мнению учёных, разработанный сорбент, представляющий собой активный гамма-оксид алюминия, ранее не применяли в процессах нефтепереработки. Сорбент отличается характером пор (мезопоры, макропоры), причём значительная их доля — связанные макропоры размером от 50 нм до 500 нм.

Для испытания материалов, катализаторов и сорбентов разработчики использовали тяжёлую нефть, добытую в Татарстане. По словам специалистов, изготовление нового сорбента добавляет несколько дополнительных стадий к процедуре получения конечного материала, по стоимости он может быть на 20% дороже. Но это того стоит.

"По сравнению с катализаторами, которые получают обычным способом, наш — макропористый — работает в несколько раз дольше," — отметила Пархомчук.

Запасы нефти в РФ истощаются

Учёные давно бьют тревогу: запасы легко извлекаемой и легко перерабатываемой нефти истощаются, в то же время в РФ имеются значительные запасы тяжёлой или битумной нефти. Таким образом, прогнозируется увеличение доли использования тяжёлой нефти и тяжёлого нефтяного сырья в нефтехимическом секторе в будущем.

Пархомчук уверена, что глубокой переработке нефти с помощью сорбентов и катализаторов на отечественных нефтеперерабатывающих заводах уделяется недостаточно внимания.

"В России в среднем глубина переработки нефти составляет чуть более 70%, а за границей — более 90%. Это говорит о том, что на многих наших заводах занимаются только перегонкой нефти, а тяжёлый остаток для получения полезных продуктов не используется. За границей нефть не только перегоняют, но и перерабатывают тяжёлые остатки. В мировой практике среди процессов, увеличивающих глубину переработки нефти, каталитические технологии составляют около 40%, причём все они используют макропористые катализаторы," — сообщила она.

Химик подчеркнула, что отечественное производство макропористых катализаторов отстаёт от разработок западных коллег.

"Иностранные предприятия уже давно используют нечто подобное. Мы не знаем точно, какие именно сорбенты и катализаторы, это коммерческая тайна. Однако известно, что их катализаторы и сорбенты для переработки тяжёлой нефти имеют развитую сеть макропор, транспортных каналов. Они обеспечивают и быстрый доступ реагентов, и быстрый отвод получаемых продуктов. Если этих транспортных каналов нет, то продукты задерживаются и происходит коксование, то есть быстрая дезактивация катализатора," — рассказала Пархомчук.