Альтернативное топливо

В Сибирской технологической компании «Цеосит» разрабатываются и реализуются в промышленности новые технологии переработки углеводородного сырья в моторные топлива и ценные химические продукты.

Основные направления деятельности компании:

• Новые технологии производства моторных топлив из углеводородного сырья (варианты процесса «Цеоформинг»); 
• Переработка природного газа, угля, углеродсодержащих отходов (в том числе био-отходов) в синтетические моторные топлива и ценные химические продукты (варианты процесса «Цеосин»). 

Особенностью нефтеперерабатывающего комплекса России, является высокая концентрация заводских мощностей вдоль транссибирской магистрали в Сибири и вдоль железнодорожной магистрали Екатеринбург-Ярославль в Европейской части страны. Север Сибири и Дальнего Востока – основные нефтегазодобывающие районы, находящиеся на расстоянии 2-4 тысячи км от магистрали, не имеют нефтеперерабатывающих заводов и, таким образом, отдавая сырье, не имеют возможности для индустриального развития, находятся в полной зависимости от поставок моторных топлив из промышленно развитых регионов.

Отличительной чертой нефтеперерабатывающих мощностей России является также относительно большая доля (~60%) заводов с производительностью 15 - 25 миллионов тонн в год, в то время как, например, в США и Канаде доля таких заводов составляет ~16%. В то же время маломощных заводов (от 3 млн. и меньше) в России 2%, а в Северной Америке около 30%, и они равномерно распределены по территории.

Кроме того, остро стоит проблема переработки попутного нефтяного газа в связи с отсутствием рентабельных технологий. На севере Сибири, в Тюменской области и других добывающих регионах России громадные объемы попутного нефтяного газа (до 2-5 млн. тонн в год) сжигаются в факелах.

Проблему можно решить путем строительства непосредственно в местах добычи малотоннажных установок с применением эффективных технологий. Однако в настоящее время рынок малотоннажных заводов в России развивается стихийно: чаще всего производится закупка иностранных заводов по неоправданно высоким ценам, причем порой поставляется старое, демонтированное оборудование, которое не адаптировано к низким температурам Севера и Сибири.

Для решения указанной проблемы создания в отдаленных газо-нефтедобывающих регионах малотоннажных установок производства моторных топлив «Цеосит» предлагает ряд эффективных технологий. 

ТЕХНОЛОГИЯ  «ЦЕОФОРМИНГ»

«Цеоформинг» - процесс каталитической переработки низкооктановых бензиновых фракций (прямогонные бензиновые фракции нефтей и газовых конденсатов, газовые бензины и другие фракции, выкипающие в интервале температур 35-200°С) в высокооктановые неэтилированные автобензины на цеолитсодержащих катализаторах.

В случае использования в качестве исходного сырья нефтей и газовых конденсатов переработка осуществляется на одной установке в две стадии:

• ректификация сырья с получением сортного дизельного топлива; 
• производство высокооктановых бензинов с октановыми числами от 80 до 95 ИМ процессом «Цеоформинг».

«Цеоформинг» обеспечивает производство высокооктановых бензинов от АИ-80 до АИ-95, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 2084-77 и ГОСТ Р 51105-97 по всем показателям без введения каких-либо добавок и дополнительного компаундирования. Выходы товарных бензинов из низкооктановых бензиновых фракций составляют 70-85%.

В случае применения на малотоннажных установках процесс «Цеоформинг» имеет ряд существенных преимуществ перед традиционными процессами: 

• Катализаторы разработаны на основе экологически чистой системы, не содержащей дорогостоящих благородных и тяжелых металлов;
• Катализатор не чувствителен к повышенному содержанию серы, не требуется гидроочистки сырья от серы и азотсодержащих соединений;
• В результате протекающих реакций превращения сернистых соединений сырья, в том числе демеркаптанизации, содержание общей серы в жидких продуктах не превышает 0.02-0.05%;
• Процесс «Цеоформинг» позволяет перерабатывать широкий спектр углеводородного сырья (T_к.к. = 120-250°С);
• В процессе «Цеоформинг» не используется водород и связанное с ним компрессорное оборудование;
• Процесс проводится при сравнительно низких температурах (340-450°С) и давлениях (0.5-1.5 МПа), что на 20-30% уменьшает его энергоемкость;
• Получаемые бензины более адаптированы к экологическим требованиям благодаря значительно меньшему содержанию ароматических углеводородов и низкому содержанию бензола, что отвечает современным стандартам;
• Получаемые бензины не требуют компаундирования;
• Процесс рентабелен при мощности установки от 5 000 т/год по сырью.  

В результате указанных преимуществ капитальные затраты и эксплуатационные расходы значительно снижаются.  

Промышленное применение процесса «Цеоформинг»

По лицензиям и базовым проектам «Цеосит» построены опытно-промышленные и промышленные установки "Цеоформинг": Россия (Нижневартовский ГПЗ, 1992, - 5 тыс. т/год), Польша (НПЗ «Глимар», 1997, - 40 тыс. т/год, по проекту фирмы «Lurgi»), Киргизия (Бишкек, 1998, - 40 тыс. т/год), Грузия (Рустави, 2002, - 40 тыс. т/год), Южная Корея (г. Дайджон, 2001, демонстрационная установка, совместно с компанией «Samsung»).

В настоящее время «Цеосит» участвует в создании установок «Цеоформинг»:

• установка относительно крупной производительности (520 тыс. тонн в год) в Саудовской Аравии;
• установка производительностью 50 тыс. тонн в год в Белоруссии;
• установка производительностью 30 тыс. тонн в год в России (Кемеровская область).  

Экспертиза технологии

Сравнение эффективности технологии «Цеоформинг» с традиционной технологией производства высокооктановых бензинов риформингом проводили ряд отечественных и зарубежных компаний с целью выбора наиболее эффективного процесса для применения на установках производительностью 5 - 500 тыс. тонн в год (по низкооктановой бензиновой фракции).

Независимая сопоставительная оценка эффективности технологии «Цеоформинг» и процесса риформинг проведена в 2000 году одной из крупных американских компаний Purvin and Gertz INC для мощности 200 тыс. тонн в год (по прямогонной бензиновой фракции). Делегация специалистов ЗАО «Арктикнефть» провела экспертизу установки «Цеоформинг» на НПЗ «Глимар» в Горличе (Польша) мощностью 40 тыс. тонн в год, построенной фирмой «Лурги» (Германия) по лицензии, Базовому инжинирингу и при непосредственном участии специалистов «Цеосит». Экспертизу проводили непосредственно на установке по данным анализа сырья, продуктов, режимных листов, материальных балансов и прочих документов по эксплуатации установки.

На основе детального анализа технологии обе компании сделали вывод, что в тех случаях, когда требуется только производство бензинов, и не преследуется цель получения водорода, более предпочтительно строительство установок «Цеоформинг». По заключению компаний установки «Цеоформинг» требуют меньший объем инвестиций на 25-35% (в зависимости от мощности), меньше также эксплуатационные расходы (на 25-30%). 

С 1992 г. на Нижневартовском ГПЗ находится в эксплуатации первая промышленная установка Цеоформинга мощностью 5 тыс. т/г по сырью.

В феврале 1997 г. в Польше на НПЗ «Glimar» (г. Горличе) введена в эксплуатацию установка «Цеоформинг-40» мощностью 40 тыс.т/г., спроектированная и изготовленная фирмой Lurgi (ФРГ) по лицензии и Базовому проекту НИЦ «Цеосит». Установка предназначена для производства неэтилированного автобензина «Eurosuper-95» из прямогонного бензина с октановым числом 45-65 ММ. Вторым целевым продуктом установки является сжиженный газ. В марте 2002 г. в г. Рустави (Грузия) запущена промышленная установка «Цеоформинг» мощностью 40 000 т/год.

«Цеосит» в кооперации с рядом проектных организаций, машиностроительных предприятий России, а также зарубежных компаний гарантируют строительство мини-НПЗ с применением процессов «Цеоформинг» с условием сдачи «под ключ».

При создании мини-НПЗ «Цеосит» проведет каталитические испытания сырья, определит выходы целевых товарных продуктов и их качество, по ТЗ Заказчика разработает регламент на проектирование. В регламенте «Цеосит» представит оптимизированную для данного типа сырья и его количества технологическую схему переработки, детальное описание технологического процесса, состав и характеристики основного оборудования, материальный баланс процесса, выдаст технологические гарантии. На последующих этапах создания мини-НПЗ «Цеосит» осуществит авторский надзор, проведет экспертизу разработанного технического проекта на соответствие выданным в регламенте показателям, обеспечит контроль качества поставляемой партии катализатора, примет участие в пуско-наладке в части контроля параметров технологического процесса.

ТЕХНОЛОГИЯ  «ЦЕОСИН»

Технология «Цеосин» - получение моторных топлив (высокооктановых бензинов, дизельных топлив) и ценных органических продуктов из попутного нефтяного газа, природного газа, углей, органических отходов, био-отходов (в том числе био-илов) и другого углеродсодержащего сырья через синтез-газ на бифункциональных катализаторах.

В мировой практике известны несколько альтернативных процессов получения синтетических моторных топлив из угля, природного газа. Наиболее разработанными и внедренными являются процесс Фишера-Тропша, процесс фирмы Мобил, отличающиеся многостадийностью превращения получаемого из исходного сырья синтез-газа в моторные топлива.

В предлагаемой технологии «Цеосин» применение бифункциональных катализаторов позволяет осуществить производство синтетических моторных топлив из синтез-газа в одну стадию. Сравнительная характеристика процессов Фишера-Тропша (Sasol), процесса фирмы Мобил, TIGAS и «Цеосин» приведена в Таблице 1.  

Преимущества процесса «Цеосин» 

Получаемые процессом «Цеосин» углеводородные фракции, в отличие от перечисленных выше процессов, не требуют дополнительной каталитической переработки, являются сортными моторными топливами, соответствующими требованиям ГОСТ на товарные бензины с октановыми числами от 80 до 93 (по исследовательскому методу). Синтетические высокооктановые бензины процесса «Цеосин» характеризуются низким содержанием ароматических углеводородов (10-45% масс.) и бензола (менее 0,6 %), олефинов 3-7%, а также отсутствием соединений серы и азота.

 Преимуществом технологии является более упрощенная технологическая схема установки, уменьшение по сравнению с аналогами объема капвложений и эксплуатационных затрат. В технологической схеме предусмотрена полная утилизация выделяющегося в процессе тепла с одновременным производством электроэнергии. Производство на установке дополнительно к моторным топливам тепла и электроэнергии улучшает экономические показатели проекта в целом. Часть не вовлекаемого в синтез бензинов газа направляется на выработку электроэнергии (количество вырабатываемой электроэнергии достаточно для обеспечения 80 % потребностей установки). В случае необходимости увеличения объема вырабатываемой электроэнергии мощность стадии производства синтез-газа может быть увеличена. 

Избыточное низкопотенциальное тепло используется для отопления жилищ или в тепличном хозяйстве.

Технология одностадийного производства высокооктановых бензинов из синтез-газа с применением бифункциональных катализаторов прошла неоднократные пилотные испытания.  

Основные показатели процесса «Цеосин»

Каталитический синтез углеводородов из синтез-газа осуществляется при давлении 30-80 атм. и температуре 240-420°С. В зависимости от типа применяемого катализатора и технологических условий процесс может быть направлен либо на преимущественное образование высокооктанового бензина (ОЧ от 80 до 93 по исследовательскому методу), либо бензиновой фракции и до 25-30 % дизельной фракции.

Производительность катализатора - 3-5 т товарного автобензина с ОЧ не менее 80 по ИМ на 1м³ катализатора в сутки. 
 Выход товарного автобензина - около 1 т бензина из 2300-2500 нм³ природного газа (либо из 4-6 тонн угля). Время межрегенерационного пробега катализатора - не менее 1000 часов.

Оценки экономической эффективности предлагаемого процесса «Цеосин» показывают, что минимальная мощность, при которой установка с применением процесса будет рентабельной, составляет 30-40 тыс. тонн в год по товарному продукту.  

ТАБЛИЦА 1.  Сравнительная характеристика процессов переработки природного газа через синтез-газ в моторные топлива (по данным пилотных и промышленных испытаний) 

Значительный интерес для промышленного применения представляет разработанный «Цеосит» одностадийный синтез перспективного моторного топлива – диметилового эфира (ДМЭ).   

Одностадийный синтез диметилового эфира

Существует два основных варианта синтеза ДМЭ:

Вариант 1 – двухстадийный синтез с получением и выделением метанола-сырца на 1-й стадии и дегидратацией метанола в ДМЭ – на 2-й стадии.

Вариант 2 – предлагаемый одностадийный синтез ДМЭ.

Сравнение различных технологий синтеза метанола и ДМЭ приведено в Таблице 2.

Термодинамические расчеты показывают, что основной эффект от проведения совместного синтеза метанола и ДМЭ проявляется в значительном увеличении глубины превращения синтез-газа в области низких давлений, что позволяет существенно повысить экономичность процесса. Увеличение конверсии синтез-газа достигается за счет протекания реакции дегидратации метанола в ДМЭ:   

2СО  +  4Н₂     ↔    2СН₃ОН    →    (СН₃)₂О  +  Н₂О

Это связано с тем, что константа равновесия реакции дегидратации метанола в ДМЭ при температуре 600 К в 80000 раз больше константы равновесия реакции синтеза метанола. Вследствие этого, происходит постоянное удаление образовавшегося метанола из реакционной зоны и реакция конверсии синтез-газа протекает в направлении образования метанола и ДМЭ.

ТАБЛИЦА 2. Основные показатели процессов синтеза метанола и ДМЭ

*Производительность (П) по эквиваленту СН₃ОН равна П_ДМЭ x 64/46

Научно-технические достижения команды «Цеосит» защищены более чем четырьмя десятками патентов. 

Предложения по сотрудничеству

Компания ЗАО СТК «Цеосит»: 

1. Предоставляет следующий спектр инжиниринговых услуг по промышленной реализации технологий:

• Разработка научно-технологических основ процессов превращения различных типов сырья в целевые конечные продукты, оптимизация технологических параметров процессов.
• Осуществление масштабного пересчета параметров процесса (в том числе P,V,T) по специальным программам от лабораторного (пилотного) уровня до промышленных установок заданной производительности.
• Разработка базовой технической документации (регламенты на проектирование) на создаваемые с использованием разработанных процессов промышленные производства.
• Участие в пуско-наладочных работах на создаваемых производствах в части контроля за параметрами технологического процесса, обеспечение гарантии достижения рассчитанных выходов целевых продуктов, их соответствия действующим стандартам.

2. Предлагает сотрудничество при выполнении работ на пилотном уровне по проблеме расширения ресурсов моторных топлив путем вовлечения в их производство:

• ненефтяных углеводородов природного происхождения (газовых конденсатов, жидких фракций попутных нефтяных газов, бензиновых фракций малых нефтяных месторождений);
• углеводородных фракций вторичного происхождения нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов (факельных газов НПЗ, отходящих газов заводов синтетического каучука, производств полимеров и полупродуктов нефтехимического синтеза);
• газов металлургических и коксохимических заводов;
• отходов химических, пищевых и деревообрабатывающих производств (спиртовых, альдегидо-эфирных смесей и др.).
• био-иловых осадков очистных сооружений.

Контактная информация

ЗАО «Сибирская  технологическая  компания «Цеосит»    

Директор: Ионе Казимира Гавриловна, доктор химических наук, профессор.

Заместитель директора по научной работе: Степанов Виктор Георгиевич, доктор химических наук.

Тел./факс: (383) 330-05-96, 335-62-51