ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Современное состояние применения гидрогенизационных процессов в топливной промышленности и тенденции их дальнейшего развития из "Химия гидрогенизационных процессов" Гидрогенизационные процессы в производстве топлив утвердились не сразу, они прошли большой и сложный путь, их развитие иногда даже было противоречиво. [c.7] В настоящее время процессы гидрогенизации прочно и широко вошли в нефтеперерабатывающую промышленность, в переработку с их помощью вовлекаются все более тяжелые погоны нефти. Это является общей тенденцией, и можно говорить о начале в 70-х годах четвертого периода, в котором все виды топлив, включая котельные, а также почти все масла будут облагораживаться при помощи этих процессов. Все это относится в первую очередь к переработке нефти, однако остается актуальной и возможность получения моторных топлив и масел из пенефтяного сырья, т. е. гидрогенизация может, но уже на новой технической основе, вернуться к своим истокам. Исторически сложилось так, что гидрогенизация топлив возникла и развивалась как метод получения искусственного жидкого топлива главным образом из ненефтяного сырья — сланцевых и угольных смол, а также-каменных углей. Это объясняется тем, что в предвоенный период нефти нехватало, а эксплуатируемые сейчас крупнейшие нефтеносные районы (Ближний Восток, Северная Африка, Поволжье, Западная Сибирь и др.) еще не были открыты. [c.7] Таким образом, как это ни парадоксально, гидрогенизационные процессы начали развиваться с использованием самого неблагоприятного сырья. [c.7] Однако ограниченность запасов нефти и полное отсутствие ее на огромных территориях делало задачу получения моторндх топлив из каменных углей весьма заманчивой. Мировые запасы нефти в 1925 г. оценивались только в 795 млн. т и высказывались серьезные опасения о возможности исчерпания их через несколько десятилетий. [c.8] Разделение процесса на три ступени позволило предотвратить отравление активных, но дорогих катализаторов и уменьшило образование побочных газообразных продуктов, а следовательно, и расход водорода. Такая многоступенчатая схема давала возможность перерабатывать практически любое сырье, но большое число ступеней крайне осложняло и удорожало процесс. Более того, для получения высококачественных бензинов требовалось введение еще четвертой ступени — гидроформинга продукта бензинирования — для превращения нафтеновых углеводородов в ароматические. [c.9] При непрерывном росте запасов и добычи нефти проблема получения искусственного жидкого топлива потеряла свою остроту, а дорогостоящий бензин, получаемый гидрогенизацией, не мог конкурировать с нефтяным бензином. Стоимость бензина, получаемого гидрированием угля, составляет 270—316% стоимости бензина из нефти, а стоимость бензина из сланцевой смолы (с включением стадий гидрогенизации) — НО—141% стоимости бензина из нефти Эти обстоятельства в значительной степени уменьшили интерес к гидрогенизации угля, и исследования в области гидрогенизации были направлены на переработку нефтяных и сланцевых продуктов. [c.9] В послевоенный период методы гидрогенизации начинают проникать в 11ер0ра6отку нефти. Этому способствовал ряд факторов. Так, прогресс двигателестроения требовал моторных топлив и масел все более высокого качества. Первостепенное значение приобрела необходимость снижения содержания или даже полного удаления сернистых соединений из бензинов, реактивных и дизельных топлив, масел. [c.9] Известно, что сернистые соединения моторных топливах вызывают повышенный расход топлива, быстрый износ моторов и, как следствие, более частые ремонты. Так, по данным повышение содержания серы в бензине с 0,033 до 0,15% снижает мощность мотора на 10,5% и увеличивает удельный расход топлива на 12, 2%. При этом число капитальных ремонтов двигателей увеличивается в 2,05, а средних — в 2,13 раза, вызывая необходимость увеличивать па 1,7% парк грузовых автомобилей для компенсации простоев при ремонте двигателей. На 1000 т израсходованного бензина это приносит такие убытки от перерасхода топлива — 1320 руб., от повышения числа ремонтов и расхода запасных частей — 4678 руб., от необходимости производства дополнительных автомобилей — 8990 руб. (всего — 14 988 руб.). Аналогичные убытки приносит использование сернистого дизельного топлива дополнительные эксплуатационные затраты на 1000 т топлива составляют 4540 руб., а дополнительные капитальные затраты — 7610 руб. [c.10] Однако прирост запасов нефти и рост ее добычи все время шли преимущественно за счет нефтей с высоким содержанием серы. Нефти наиболее важных нефтедобывающих районов — Венесуэлы, Ближнего Востока, ряда районов США и др. — относятся к сернистым и высокосернистым типам нефтей. Если в 1929 г. сернистые (содержание серы 0,5—1,9%) и высокосерпистыв (содержание серы 1,9%) нефти составляли лишь 25% мировой добычи, то в настоящее время их количество возросло до 75%. Увеличилась доля сернистых и высокосернистых нефтей и в СССР. [c.10] Важным фактором является также диспропорция между масштабами потребления бензина и других легких дистиллятов и содержанием их в нефтях прямая перегонка нефти дает их слишком мало, нужна деструкция тяжелых углеводородов до более легких. В прошлом эта причина вызвала к жизни сначала термический, а затем каталитический крекинг. Эти процессы и сейчас играют важную роль в переработке нефти, но их возможности ограничены из-за низкого содержания водорода. Хиндс подсчитал потенциальный выход бензина как функцию содержания водорода в сырье в случае так называемого идеального катализа, когда водород совсем не участвует в образовании нежелательных продуктов (рис. 1). Если учесть, что содержание водорода в тяжелом сырье обычно равно 12%, теоретический выход бензина составит не более 75—80%. Фактические выходы из-за газообразования существенно ниже. Следовательно, для повышения выходов ценных дистиллятных продуктов в переработке нефти неизбежно применение гидрогенизационных процессов. [c.10] В силу всех перечисленных факторов уже в конце сороковых — начале пятидесятых годов было разработано много модификаций процессов риформинга и гидроочистки дистиллятного сырья, а их промышленное использование развивалось так быстро, что эти процессы по используемым мощностям быстро выдвинулись в число важнейших процессов нефтепереработки. [c.11] Статистические данные по суммарной мощности трех наиболее важных групп процессов нефтепереработки (каталитический крекинг, каталитический риформинг и гидрогенизационные процессы) на 1966 г., а также прогнозы по увеличению этих мощностей на 1975 г. приведены в табл. 1. [c.12] По статистическим данным, а США из 23 млн. т 803, выброшенного в атмосферу в 1963 г., 41% обусловлен сжиганием угля на крупных электростанциях и 19% — сжиганием угля на прочих промышленных установках. Сжигание котельных топлив дает относительно меньшие выбросы ЗО 2,8% за счет сжигания на электростанциях и 13,1% — на других промышленных объектах. Остальные выбросы относятся к различным другим технологическим процессам. Таким образом, хотя использование котельных топлив дает только 15,9% суммарных выбросов ЗОа, оно представляет едва ли не главную опасность, так как котельные расположены в густонаселенных районах. [c.13] Если учесть, что три четверти всего количества добываемой. нефти приходится на сернистые и высокосернистые нефти и что почти половина добываемой нефти используется как котельное топливо (особенно в Западной Европе и Японии), то становится ясным, что при добыче нефти более 2 млрд. т в год производственные мощности процессов гидроочистки и гидрокрекинга мазутов составят несколько сот млн. т в год. [c.13] Хотя гидрогенизационные процессы в переработке нефти оттеснили на второй план процессы гидрогенизации смол и полностью вытеснили процессы гидрогенизации угля, эти области продолжают привлекать исследователей. Это объясняется, во-первых, требованиями перспективы. Запасы углей на несколько порядков больше запасов нефти. И хотя опасность истончения последних отодвинута на много десятилетий, а возможно, и на столетие, в будущем сланцы II уголь вероятно станут основным поставщиком углеводородного сырья. Кроме того, многие страны или крупные экономические районы некоторых стран не имеют собственных запасов нефти. [c.14] Во-вторых, метод гидрогенизации и в условиях развития нефтепереработки сохраняет свое значение как практически единственный способ переработки различных смол, образующихся в качестве побочных продуктов коксования, полукоксования и газификации углей и сланцев. С ростом производства металлургического кокса и организацией дальнего газоснабжения городов количество этих смол будет возрастать. Без гидрогенизации невозможно их квалифицированное использование и выделение из них ценных химических продуктов. [c.14] В-третьих, заводы, гидрирующие различное ненефтяное сырье, сохранились и работают в ряде стран 2з-28 Технология этих процессов постоянно совершенствуется, что требует непрерывных научных исследований и опытных разработок. [c.14] Все вышеизложенное показывает огромную роль гидрогенизационных процессов, блестящие перспективы их развития и объясняет возрастающий интерес ученых многих стран к проблемам гидрогенизации. [c.14] Вернуться к основной статье