Национальный продукт:

Отечественные
катализаторы

Глава первая

Катализаторы в нефтепереработке

вниз Что такое катализаторы в нефтепереработке, почему без них невозможен выпуск современных моторных топлив мирового качества.

Нефть представляет собой природную смесь углеводородов различного состава. Получение из нее современных моторных топлив — задача непростая, и без использования катализаторов в различных процессах переработки её не решить.

Катализаторы — обязательное условие для процессов вторичной нефтепереработки. Пресс-служба «Газпром нефти» Катализаторы — обязательное условие для процессов вторичной нефтепереработки
Фото: пресс-служба «Газпром нефти»

Поясним. Первичные процессы переработки нефти не позволяют сразу получить моторное топливо требуемого качества. Сильно упрощая – это результат смешения компонентов, которые получают благодаря первичным и вторичным процессам. И для протекания каждого из вторичных процессов – каталитического крекинга, гидрокрекинга и гидроочистки – необходимы катализаторы. Причем для каждого технологического процесса – отдельный вид.

Катализ — это ускорение химических реакций под действием малых количеств веществ (катализаторов), которые сами в ходе реакции не изменяются. Они широко используются при переработке нефти, получении различных продуктов, создании новых материалов (например, пластмасс). Примерно 90% объема современного химического производства основано на каталитических процессах. Нефтяная промышленность, конечно, не исключение.

Роль катализаторов в нефтеперерабатывающем секторе огромна. Катализаторы позволяют превратить низкосортное сырье в высокоценные продукты. Без катализаторов невозможно обеспечить производство моторных топлив для двигателей экологического стандарта «Евро-5» и выше. Например, в каталитическом крекинге — одном из ключевых процессов, обеспечивающих увеличение выхода светлых нефтепродуктов (особенно бензина), самое главное действие катализатора — расщепление больших углеводородных молекул на более мелкие с высоким октановым числом.

Гидрокрекинг в свою очередь — процесс получения высококачественных керосиновых и дизельных дистиллятов из тяжелых газойлей вакуумной перегонки и вторичных процессов. Он также позволяет получить высококачественную основу базовых масел, близкую по эксплуатационным характеристикам к синтетическим. Иначе говоря, это каталитический крекинг в присутствии водорода — где сочетание водорода, катализатора и соответствующего режима процесса позволяют провести крекинг низкокачественного легкого газойля и добиться получения высококачественных основ для широкого ассортимента товарных смазочных масел. Катализаторы здесь играют важную роль: они активно взаимодействуют с водородом, благодаря им идет сам крекинг и происходит образование изопарафинов.

Гидроочистка является наиболее крупнотоннажным каталитическим процессом в нефтепереработке. В процессе гидроочистки понижается содержание серы в топливе. Эффективность гидроочистки зависит от активности катализаторов, температурного режима и качества сырья. И повышение эффективности процесса требует использования новых типов катализаторов.

Октановое число бензина, канистра

Октановое число бензина — очень важный показатель, от которого зависят мощность и эффективность работы двигателя, а также динамические характеристики автомобиля

Установка гидрокрекинга на НПЗ. Пресс-служба «Газпром нефти» Установка гидрокрекинга на НПЗ
Фото: пресс-служба «Газпром нефти»

Целевой продукт каталитического крекинга

Целевой продукт каталитического крекинга — высокооктановый компонент бензина с октановым числом 90 пунктов и более

При этом один раз закупить катализатор недостаточно, в процессе эксплуатации на их поверхности откладываются продукты уплотнения, блокирующих активные центры, забивая поры катализатора. Для регенерации катализаторов широко применяется окислительное удаление углеродистых отложений, однако такая регенерация современных высокоактивных катализаторов гидроочистки позволяет восстановить их активность не более чем на 90%. В итоге российские производители эко-топлива Евро-5, сталкиваются с необходимостью выбирать: либо работать на регенерированных катализаторах, либо постоянно закупать свежие катализаторы за рубежом, что увеличивает зависимость НПЗ от зарубежных поставщиков.

Юрьев Егор Михайлович Томский политехнический университет, доцент отделения
химической инженерии «Инженерной школы природных ресурсов»
Нефтепереработка в Российской Федерации — отрасль чрезвычайно сильно зависящая от импорта каталитических систем. По различным оценкам 70-80% (в стоимостном выражении) катализаторов для отечественных НПЗ поставляются из-за рубежа. Поэтому в условиях общепромышленного импортозамещения чрезвычайно важны отечественные технологии катализаторов. Наиболее критическая ситуация складывается вокруг гидропроцессов: гидрокрекинга и гидроочистки. Именно поэтому создание отечественных технологий производства этих систем очень важно
4

млн т/год. До такой отметки может доходить мощность установок гидрокрекинга

Глава вторая

Импортозамещение в действии

вниз Почему российские нефтяники задумались о собственном производстве катализаторов, зачем нужна глобальная модернизация российских НПЗ и почему «Газпром нефть» считает развитие катализаторного производства логичным продолжением общего курса на развитие бизнеса стратегически важным направлением в сегменте downstream

В СССР производство катализаторов было налажено, советские катализаторы полностью удовлетворяли требованиям и стандартам нефтепереработки того времени.

Но технологии не стоят на месте и доля импортных катализаторов постепенно стала доходить до 70%, а к сегодняшнему дню по некоторым процессам нефтепереработки и нефтехимии зависимость от иностранных поставщиков доходит до 100%. Ограничив сегодня импортные поставки катализаторов в Россию, технологии изготовления которых, как известно, относятся к числу наиболее сложных в мировой промышленности, можно значительно осложнить жизнь отечественной нефтепереработке.

С 2016 г. в России действует запрет на продажу топлива ниже класса «Евро-5»

С 2016 г. в России действует запрет на продажу топлива ниже класса «Евро-5»

Кондрашева Наталья Константиновна Санкт-Петербургский горный университет, д.т.н., профессор, заведующая кафедрой
«Химические технологии и переработка энергоносителей»
Большая часть катализаторов гидроочистки и все катализаторы гидрокрекинга поставляются из-за рубежа. У отечественной науки есть потенциал по разработке катализаторов гидропроцессов на уровне и выше лучших мировых аналогов, если мы сможем опередить иностранцев по качеству катализаторов, то это скажется и на росте качества нашей нефтепереработки. Мы будем иметь свою более выгодную и эффективную альтернативу зарубежным маркам катализаторов, перестанем зависеть от поставок из-за рубежа.

Кстати, мировые мощности по выпуску катализаторов, скажем, в 2014 году, составили 820 тыс. тонн. Из них около 570 тыс. тонн выпустили американские и европейские гиганты, такие как Grace, UOP и Albemarle, а еще 230 тыс. тонн —китайская Sinopec. При этом компания Grace, например, ввозит в РФ больше катализаторов, чем их выпускается внутри страны.

Омский нефтеперерабатывающий завод. Пресс-служба «Газпром нефти» Омский нефтеперерабатывающий завод
Фото: пресс-служба «Газпром нефти»

Некоторые эксперты утверждают, что даже при краткосрочном (не более 6 месяцев) прекращении импортных поставок возможна полная остановка ряда крупнейших российских производств моторных топлив и полимеров.

Вполне логично, что российские нефтяники серьезно задумались о собственном производстве катализаторов процессов глубокой переработки нефти. К примеру, для «Газпром нефти» развитие катализаторного бизнеса является стратегическим и приоритетным проектом сегмента downstream.

Омский нефтеперерабатывающий завод. Пресс-служба «Газпром нефти» Омский нефтеперерабатывающий завод
Фото: пресс-служба «Газпром нефти»

Восмериков Александр Владимирович Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук, директор Несомненно, проект «Газпром нефти» важный и значимый для судьбы нашей страны, для её суверенитета и независимости от зарубежных компаний, поставляющих нам катализаторы. Это острая проблема назрела давно и решать её следует незамедлительно, чтобы в ближайшее время не остаться без катализаторов и, соответственно, без жизненно необходимой продукции, получаемой с их использованием
Глава третья

Национальное значение

вниз Что означает звание «национальный проект», как это связано с развитием российской экономики и каков план Минэнерго РФ по импортозамещению в нефтепереработке

Вызовы кономики требуют обеспечить независимость отрасли от импортных катализаторов. 20 июля 2015 года в Омске министр энергетики Российской Федерации Александр Новак особенно подчеркнул, что «целевой показатель дорожной карты — увеличить долю российских катализаторов с нынешних 55% до 80—90%».

В 2019 году планы вновь скорректировали: было принято решение обеспечить полную независимость российской нефтеперерабатывающей отрасли от зарубежных поставщиков. Производство отечественных катализаторов — это важнейшая задача нефтеперерабатывающей отрасли. Именно поэтому такие проекты получают статус национальных.

Статус «национальный» показывает стратегическую значимость проектов, которых в отрасли было запланировано не более 20. Это не просто проекты, а комплексные отраслевые программы (планы) по внедрению инновационных технологий. Цели — рост экономической эффективности и энергетической безопасности, снижение зависимости от импорта зарубежных технологий, оборудования и материалов.

Фрейман Леонид Ленэрович Научно-исследовательский институт технико-экономических исследований в химическом комплексе, заведующий отделом «Переработка углеводородного сырья» Разработка катализаторов одна из самых наукоемких и сложных тем в нефтепереработке. Однако главной проблемой является не наличие тех или иных производственных мощностей, а наличие законченных разработок новых и конкурентоспособных, в том числе по цене, катализаторов нефтепереработки, и, кроме того, желание и возможность НПЗ и нефтяных компаний применять отечественные катализаторы. Именно поэтому создание отечественных катализаторов необходимо и востребовано. Отдельно отмечу, что в условиях ужесточения требований к качеству моторных топлив и проведения модернизации НПЗ, включающей строительство новых установок для гидропроцессов и FCC, потребности в отечественных катализаторах будут только расти

По мнению экспертов катализаторный проект «Газпром нефти» позволит полностью обеспечить потребности российской нефтеперерабатывающей отрасли промышленности в катализаторах каталитического крекинга и гидрогенизационных процессов.

В рамках проекта был проведен огромный объем научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) в сотрудничестве с ведущими НИИ страны, что позволяет говорить о том, что нефтеперерабатывающей отрасли постепенно удается не только восстановить отечественную школу катализаторного производства, позиции которой были почти утрачены за последние 20-30 лет, но и дать импульс к развитию этих наукоемких технологий.

Мантуров Денис Валентинович Министр промышленности
и торговли РФ
Проект «Газпром нефти» по развитию производства катализаторов является прорывным не только для нефтеперерабатывающей отрасли. Инвестиции — это также вклад в поддержку стратегических научных исследований, формирование спроса на разработку и производство российского оборудования. Продукция, которая будет производиться, сможет на равных конкурировать с импортными аналогами на внутреннем и международном рынках в сегменте, который еще недавно критически зависел от импорта. Для производства катализаторов будет применяться российская гелиевая технология, не имеющая аналогов в мире. После запуска производства планируется, что совокупный объем произведенной продукции в рамках специнвестконтракта составит свыше 100 тыс. т, причем часть пойдет на экспорт

Партнерами «Газпром нефти» по реализации национального проекта являются Институт катализа имени Г.К. Борескова СО РАН (Новосибирск), который разрабатывает технологию производства катализаторов гидрогенизационных процессов, а также Институт проблем переработки углеводородов СО РАН (Омск), который совместно с компанией ведет работу по созданию новых и совершенствованию существующих технологий производства катализаторов каталитического крекинга.

В феврале 2019 года «Газпром нефть», Минпромторг РФ и Правительство Омской области заключили специальный инвестиционный контракт по созданию высокотехнологичного производства катализаторов для ключевых процессов нефтепереработки в Омске.

Дюков Александр Валерьевич Председатель Правления «Газпром нефти» Мы первыми в России создаем масштабное производство современных каталитических систем для нефтепереработки, которое будет работать на основе отечественных технологий. В партнерстве с российскими учеными «Газпром нефть» обеспечит выпуск продукции, превосходящей по своим характеристикам мировые аналоги. Новое производство будет ориентировано не только на внутренний рынок, но и сможет представить качественные российские каталитические системы зарубежным потребителям. Большую роль в создании этого направления играет системная поддержка, которую государство оказывает значимым инновационным проектам.

Новый отечественный комплекс, спроектированный по принципу полного технологического цикла, мощностью 21 тыс. тонн катализаторов/год (6 тыс. тонн катализаторов гидрогенизационных процессов и 15 тыс. тонн катализаторов каталитического крекинга), не только обеспечит независимость российской нефтеперерабатывающей отрасли от зарубежных поставщиков и сформирует новые высокотехнологичные рабочие места в регионе, но и создаст возможности экспорта катализаторной продукции, о чем еще несколько лет назад не могло идти и речи. Сегодня на площадке будущего завода ведутся строительно-монтажные работы, окончание строительства запланировано на 2021 год.

С 2016 г. в России действует запрет на продажу топлива ниже класса «Евро-5»

25 декабря 2015 года Минэнерго РФ одному из первых в стране присвоило статус национального проекту «Газпром нефти»

Преимуществ у нового предприятия будет немало. Во-первых, современные автоматизированные системы управления и оборудование позволят гибко модифицировать катализаторную композицию, адаптируя продукт под требования заказчика. Во-вторых, для контроля качества предусмотрены собственная аналитическая лаборатория и инженерный центр. В-третьих, катализаторы и технологии их производства защищены 35 российскими и международными патентами.

Глава четвёртая

Какие катализаторы предлагает Россия

вниз Что «Газпром нефти» совместно с российскими учеными уже удалось внедрить на практике, как обеспечить эффективную эксплуатацию установок каталитического крекинга и какими будут российские катализаторы нового поколения

«Газпром нефть» строит катализаторное производство, где будет внедряться целый «модельный ряд» отечественных катализаторов, разработка которых ведется учеными Института катализа им Г.К. Борескова СО РАН (г. Новосибирск) и Института проблем переработки углеводородов СО РАН (г. Омск) вместе с инженерами компании.

Зачем же постоянно изобретать новые версии катализаторов? Ответ прост.

Во-первых, нефтепереработка — это непрерывная технологическая цепочка с определенным балансом нефтепродуктов, и увеличение, например, выхода светлых за счет использования более эффективного катализатора требует модернизации всей цепочки.

Во-вторых, оборудование в нефтепереработке просто невозможно тиражировать без конструкционных изменений, т.е. двух одинаковых установок для переработки нефти просто не бывает, даже если они построены по одному проекту.

Еще одна важная деталь — установки интегрируются в состав разных технологических комплексов и используют разное сырье. Поэтому и катализаторы для разных установок даже одного назначения должны подбираться индивидуально.

«Газпром нефть» предложит каталитические системы ключевых процессов. Пресс-служба «Газпром нефти» «Газпром нефть» предложит каталитические системы ключевых процессов
Фото: пресс-служба «Газпром нефти»

Так, омские катализаторы нового поколения с активной матрицей, которые были испытаны на установках каткрекинга Омского НПЗ, уже успешно внедрены в эксплуатацию. В отличие от катализаторов предыдущих поколений и западных аналогов новая линейка катализаторов обладает активной ультра матрицей — в пористую основу катализаторной микрочастицы встроены активные компоненты, что увеличивает эффективность превращения молекул углеводородного сырья в ценные продукты. Вместе с высокой активностью, катализаторы нового поколения более устойчивы к повышенным температурам. Кроме того, результаты испытаний подтвердили рост отбора качественного бензина из сырья и повышение октанового числа продукта при использовании нового катализатора.

Производство по переработке нефти

2-х одинаковых установок для переработки нефти не бывает, даже если они построены по одному проекту

«Белое золото» — именно так можно назвать компоненты, из которых ученые синтезируют катализаторы
Фото: пресс-служба «Газпром нефти»
«Белое золото» — именно так можно назвать компоненты, из которых ученые синтезируют катализаторы. Пресс-служба «Газпром нефти»
«Белое золото» — именно так можно назвать компоненты, из которых ученые синтезируют катализаторы
Фото: пресс-служба «Газпром нефти»
«Белое золото» — именно так можно назвать компоненты, из которых ученые синтезируют катализаторы. Пресс-служба «Газпром нефти»
«Белое золото» — именно так можно назвать компоненты, из которых ученые синтезируют катализаторы
Фото: пресс-служба «Газпром нефти»
«Белое золото» — именно так можно назвать компоненты, из которых ученые синтезируют катализаторы. Пресс-служба «Газпром нефти»

И новые разработки продолжают появляться — российскими специалистами успешно разрабатываются различные катализаторы для всех технологических процессов нефтепереработки, хотя еще несколько лет назад проекты существовали только в теории.

Глава пятая

Заключительное слово

вниз Модернизация всего отечественного нефтеперерабатывающего комплекса создает новые потребности, а значит, и новые возможности. И когда «Газпром нефть» претворит все намеченные планы в жизнь — мы получим не только, без преувеличения, перспективный и практически новый высокотехнологичный сегмент в нефтеперерабатывающей отрасли с улучшенными экологическими показателями, но и новый рынок сбыта, обладающий хорошими экономическими перспективами.

Караханов Эдуард Аветисович Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, д.х.н., профессор, заведующий кафедрой «Химия нефти и органического катализа» Сегодня необходимо и востребовано не создание отечественных катализаторов, но создание конкурентноспособных отечественных катализаторов, которые прошли успешную апробацию на НПЗ. В этом случае проект «Газпром нефти» может быть интересен для российской нефтепереработки в целом. Использование конкурентноспособных катализаторов гидропроцессов позволяет при переработке нефти получать высококачественные топлива и масла с высокими технико-экономическими показателями
Омский нефтеперерабатывающий завод. Установка гидроочистки бензинов каталитического крекинга

Омский нефтеперерабатывающий завод. Установка
гидроочистки бензинов каталитического крекинга
Фото: пресс-служба «Газпром нефти»

 

Выражаем благодарность за предоставленные комментарии Министерству энергетики Российской Федерации, Министерству промышленности и торговли Российской Федерации, а также Отделу внешних коммуникаций Института катализа СО РАН

Над проектом работали:

Редакторы: Ольга Бахтина, Анастасия Никитина, Анна Павлихина

Бильд-редактор: Ольга Цыганова

Дизайн: Руслан Машков

Программирование и вёрстка: Игорь Мартынюк

Инфографика, видео: пресс-служба «Газпром нефти»

Фото: пресс-служба «Газпром нефти»

Менеджмент проекта: Дмитрий Аверьянов

© Neftegaz.RU, 2000 — 2019

Neftegaz.RU