В ИХН СО РАН развивают технологию управляемого термокрекинга тяжелых остатков нефтепереработки

Ученые из Института химии нефти СО РАН продемонстрировали возможность управления реакцией термического крекинга гудрона для получения ценных товарных продуктов. Использование твердофазной инициирующей добавки – ацетата кальция – позволило увеличить на выходе долю светлых фракций до 60 %.

– В ходе перегонки тяжелых нефтей образуются мазуты и гудроны. Объем этих остатков составляет 25-30 %, а их дальнейшая переработка затруднена. Высокое содержание в этом сырье смол и асфальтенов приводит к образованию коксоподобных продуктов, следовательно, к износу оборудования и преждевременной дезактивации катализаторов. Наиболее простым, доступным и перспективным является метод управляемого термокрекинга, возможности которого изучаются в нашем институте, – говорит научный сотрудник лаборатории углеводородов и высокомолекулярных соединений нефти ИХН СО РАН кандидат химических наук Алексей Гончаров.

Крекинг – это высокотемпературная переработка нефти и ее фракций путем расщепления длинных цепочек углеводородов на более короткие с целью получения ценных нефтепродуктов с меньшей молекулярной массой – бензина, дизельного топлива, керосина, моторных масел, а также сырья для химической и нефтехимической промышленности.

По словам Алексея Викторовича, продолжительность реакции крекинга, протекающей в автоклаве при температуре 500°C, зависит от содержания в гудроне асфальтенов. Чем оно выше, тем меньше длится процесс деструкции тяжелых нефтяных остатков. Например, если в гудроне содержится более 20 % асфальтенов, термокрекинг длится 15 минут, если 5 % – полчаса, а если всего лишь 1-2 %, – потребуется 45 минут.

Как объяснил ученый, из-за высокомолекулярной структуры асфальтены при нагревании способны образовывать углеродные отложения на поверхности оборудования (чем больше асфальтенов в сырье, тем быстрее они будут образовываться). Понимание зависимости продолжительности термообработки от содержания асфальтенов позволяет контролировать реакции, протекающие в процессе крекинга, снижая образование побочных газообразных и твердых продуктов и увеличивая выход целевых продуктов.

При этом если не применять никаких специальных добавок, то массовая доля получившихся на выходе товарных фракций составит 40 %. Использование же твердофазной инициирующей добавки ацетата кальция увеличит выход светлых фракций еще на 20 %.

– Изначально молекулы асфальтенов крупные. Они либо имеют разветвленную структуру типа архипелага, кластеры которой связаны между собой с помощью мостиков. Либо это сконденсированные молекулы, в которых все ароматические циклы соединены вместе. Одним из преимуществ термокрекинга является возможность разбивать крупные молекулы, направляя, в том числе с помощью добавок, реакции по нужному пути. Когда блокируется вхождение образовавшихся молекул в твердые продукты реакции, они, напротив, входят в состав жидких товарных продуктов, – сказал А. В. Гончаров.

Томские ученые исследуют влияние на процесс термического крекинга и других добавок, с помощью которых можно не только увеличить выход ценных нефтяных фракций, но и уменьшить количество атомов серы и азота, что значительно повышает эффективность дальнейшей переработки тяжелых нефтяных остатков.

© Пресс-служба ТНЦ СО РАН