Современные гидравлические базовые масла невозможно получать без применения гидрокаталитических процессов, благодаря которым обеспечиваются их основные физико-химические и эксплуатационные свойства. Для большинства гидравлических масел, особенно авиационных, основным показателем качества является температура застывания (на уровне -55 0С). Традиционные схемы депарафинизации нефтепродуктов не могут обеспечить таких показателей.
На Волгоградском НПЗ функционирует комплекс по производству гидравлического масла ВМГЗ, который включает в себя технологическую цепочку:
ректификация – гидроочистка – гидродепарафинизация — стабилизация
Самым слабым звеном этой технологии является стадия гидродепарафинизации утяжеленной дизельной фракции (уже гидроочищенной). Дело в том, что при условии получения стабильных продуктов требуемого уровня качества, их выход составляет не более 60% на сырье. К тому же процесс ведется в достаточно жестких условиях, именно благодаря чему и не удается повысить количество производимой продукции. Также это обуславливает экономику процесса.
Таким образом, вопрос создания каталитической системы, которая обеспечивала бы более высокий выход продуктов требуемого качества, при снижении жесткости технологического режима, является крайне актуальным.
Соответственно, создание такой системы и было выбрано основной целью работы.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить ряд задач:
1. Анализ литературы по подобным процессам и существующим катализаторам гидродепарафинизации;
2. Синтез лабораторных образцов катализаторов с варьированием содержания активных компонентов;
3. Стабилизация и анализ качества получаемых продуктов;
4. Исследование основных физико-химических свойств каталитической системы оптимального химического состава;
5. Качественная и количественная оценка химических процессов, протекающих на оптимальной каталитической системе.
Вся работа была разделена на три основных этапа, на которых и решались эти задачи.
На первом основном этапе, на основании литературных данных и имеющегося опыта были выбраны основные компоненты для синтеза катализаторов и диапазоны их варьирования. Была разработана методика получения лабораторных образцов, по которой они и были получены. Далее эти образцы были испытаны на каталитической установке на реальном заводском сырье, под давлением водорода 30 атм (заводское давление) в широких диапазонах температур, кратностей циркуляции водорода и объемных скоростей. Получаемые продукты стабилизировались и анализировались по основным показателям. Был построен ряд корреляций и зависимостей. Основной измеряемый параметр – выход стабильного продукта, требуемого качества. Результатом этого этапа работы являлся выбор катализатора оптимального химического состава, а также подбор технологических условий его работы. Выход продукта по сравнению с заводским повысился на 10 – 11%, температура процесса снизилась почти на 60 0С.
Второй этап работы был посвящен изучению основных физико-химических свойств катализатора оптимального состава: свойства пористой структуры, кислотности, прочностных характеристик и проч. Результатом этого этапа являлось выявление технических возможностей загрузки этого катализатора в промышленные химические реактора.
Третий этап работы позволил выявить механизм действия оптимального катализатора. Для этого он был испытан в условиях, подобранных на первом этапе, на микрокаталитической установке на н-гексадекане с газожидкостным хроматографированием получаемых продуктов. Было выявлено, что снижение температуры застывания продуктов происходит за счет отрыва от молекул нормальных углеводородов легких С3 и С4 молекул. Доля процессов изомеризации незначительна.
Таким образом, по результатам проделанной работы можно сделать следующие выводы:
1. Была разработана каталитическая система гидродепарафинизации утяжеленных дизельных фракций с целью получения базовой основы гидравлического масла ВМГЗ для Волгоградского НПЗ, а также экспериментально подобраны технологические условия проведения процесса на этом катализаторе. Этот факт определяет научную новизну работы.
2. Разработана методика промышленного синтеза такого катализатора.
3. Подготовлена экспериментальная и информационная база для создания принципиально новых катализаторов рассматриваемого процесса.
Следует отметить, что производство данного катализатора и использование его в существующих процессах, позволит увеличить производительность и снизить эксплуатационные затраты, без существенной модернизации производства. Высокая стоимость платиносодержащих катализаторов полностью компенсируется увеличением выхода товарных продуктов, а также снижением жесткости режима.
Результаты данной работы были представлены на научных конференциях «Нефть и газ – 2008», «Нефть и газ – 2009», Scientific seminar at Denmark Technical University (Copenhagen). Имеются публикации и отзывы. Ведутся работы по патентованию. Планируется продолжение данной работы в аспирантуре.
Автор: Мусько Н.Е.
