Новые технологии

На современном этапе развития науки и техники для производства энергии из энергетических видов ресурсов используются, преимущественно, нефть и природный газ. Наши потребности в этих традиционных источниках углеводородов значительно превышают объемы их естественного восполнения, в результате неизбежно наступит истощение запасов. Поэтому уже в ближайшем будущем им на смену должно прийти альтернативное сырье: тяжелые нефти, природные битумы, горючие сланцы, углеводородные газы. Однако чтобы освоить эти запасы в промышленном масштабе, необходимы новые технологии, отвечающие современным требованиям ресурсо- и энергосбережения, экологической безопасности. До настоящего времени на отечественных нефтеперерабатывающих заводах используются, в основном, технологии, ориентированные на переработку легких нефтей.

Отличительными особенностями тяжелого углеродсодержащего сырья является высокое содержание в них парафинов, смолисто-асфальтеновых веществ и гетероатомных соединений, обладающих высокой коксуемостью и отравляющим действием на катализаторы. Недостаток информации о природе смолисто-асфальтеновых компонентов и гетероатомных соединений, их роли и поведении в условиях различных способов воздействия является главной причиной неэффективности технологий переработки тяжелого нефтяного сырья по существующим технологическим схемам.

Сотрудниками ИХН СО РАН предлагается для переработки тяжелого углеводородного сырья использовать термический крекинг в присутствии ферросфер энергетических зол от сжигания угля на ТЭЦ и наноразмерных порошков металлов, в частности никеля, средний размер частиц которого составляет 20 нанометров. Процесс крекинга с микросферами или нанопорошком никеля протекает без применения сложных по составу катализаторов и дорогостоящего водорода. Глубина переработки тяжелого сырья по предлагаемому процессу за один цикл может быть увеличена на 20-30 %, при этом существенно улучшается качество получаемых нефтепродуктов, что облегчает проведение процессов вторичной переработки или облагораживания.

Другим потенциальным сырьем для получения ценных химических продуктов является попутный нефтяной газ (ПНГ), используемый в настоящее время, в основном, для выработки тепла и электроэнергии. Четвертая же часть ПНГ (порядка 15-20 миллиардов кубических метров в год) сжигается на промысловых факелах, приводя к невосполнимой потере ценного химического сырья и нанося огромный вред окружающей среде. В ИХН СО РАН разработан и создан бифункциональный цеолитсодержащий катализатор, позволяющий проводить прямое ожижение компонентов попутного газа в жидкие углеводороды, преимущественно ароматические – ценное сырье для нефтехимии и органического синтеза. В настоящее время совместно со специалистами ОАО «Новосибирский завод химконцентратов» ведутся работы по организации опытно-промышленного производства этого катализатора на их технологической площадке с целью последующего его испытания на пилотном уровне в реальных нефтепромысловых условиях.

Одним из основных источников сырья для производства органических соединений в самом ближайшем будущем может стать природный газ, доказанные запасы которого в мире оцениваются в 144 триллиона кубических метров и в России – 47,6 триллиона кубических метров. В ИХН СО РАН совместно с сотрудниками Института химии и химической технологии СО РАН разрабатывается процесс получения из метана в присутствии многокомпонентных нанесенных оксидных систем этана и этилена, которые на второй стадии без выделения из реакционной смеси превращаются в высокооктановые компоненты бензина на созданном полифункциональном катализаторе. Полученные экспериментальные данные показывают перспективность создания такой технологии, т.к. выход целевого продукта практически достигает уровня рентабельности процесса.

Для того чтобы в ближайшем будущем российским компаниям для переработки тяжелых нефтей и природных битумов, горючих сланцев и углеводородных газов не пришлось вновь закупать зарубежные технологии, необходимо уже сейчас изменить им свое отношение к данным актуальнейшим проблемам и перспективным отечественным научным разработкам.