Отечественные
катализаторы

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
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.

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.

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.

«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
Фото: пресс-служба «Газпром нефти»