СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООКТАНОВОГО БЕНЗИНА
METHOD FOR PRODUCTION OF HIGH-GRADE PETROL

Изобретение относится к производству моторных топлив, в частности к способам получения высокооктанового бензина, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленности.
Современные автомобильные бензины, соответствующие экологическим требованиям стандартов Евро 3, Евро 4, имеют ограничения по содержанию ароматических углеводородов (не более 35 об.%). Особенно жесткое требование предъявляется к наиболее токсичному из ароматических углеводородов - бензолу, объемная доля которого ограничена содержанием не более 1%.
При использовании риформата в качестве базового компонента автомобильного бензина задача снижения содержания как бензола, так и в целом ароматических углеводородов может быть решена разными способами.
Известен способ получения высокооктанового бензина путем комбинирования процессов риформинга и изомеризации (процесс ригиз), включающий риформинг широкой бензиновой фракции, фракционирование риформата с получением головной фракции, выкипающей до 85-105°С, и остаточной фракции, гидроизомеризацию головной фракции при температуре 300-400°С в присутствии алюмоплатинового катализатора, смешение оставшейся части бензина каталитического риформинга, гидроизомеризата и алкилата (Танатаров М.А., Ахметов А.Ф. и др. Производство неэтилированных бензинов, Тематический обзор, ЦНИИТЭнефтехим. - М.: 1981, с.45-54). Способ позволяет достичь нормативных требований по остаточному содержанию бензола и существенно снизить содержание ароматических углеводородов (с 63 до 49 мас.%) с сохранением октанового числа.
Недостатком этого способа получения высокооктанового бензина является недостаточно низкое содержание ароматических углеводородов в целевом продукте, а также необходимость вовлечения в целевой продукт дорогостоящего алкилата.
Известен способ получения высокооктанового бензина путем разделения прямогонной бензиновой фракции на фракции: низкокипящую НК-70°С, среднекипящую 70-100°С и высококипящую 100°С-КК, изомеризации низкокипящей фракции, гидроизомеризации среднекипящей фракции при температуре 170-250°С и давлении 2,5-3,5 МПа в присутствии платиносодержащего катализатора, предварительной гидроочистки и каталитического риформинга высококипящей фракции, последующего смешения изомеризата, гидроизомеризата и бензина каталитического риформинга (Рабинович Г.Л., Парпуц О.И. и др. Технология получения высокооктановых бензинов, «НефтьГазПромышленность», 2007, №7). Полученный целевой продукт имеет октановое число по исследовательскому методу (ИОЧ) 89 пунктов, содержит ~35 об.% ароматических углеводородов, менее 0,5 об.% бензола.
Недостатком способа являются невысокие октановые числа получаемых топлив, поэтому для приготовления товарных бензинов дополнительно требуется введение таких октаноповышающих добавок, как алкилат, простые эфиры, низшие спирты.
1
5
1
4
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ получения высокооктанового бензина путем предварительной гидроочистки прямогонного бензина, ректификации гидрогенизата с получением легкокипящей и тяжелокипящей фракций, изомеризации легкокипящей фракции и каталитического риформинга тяжелокипящей фракции, фракционирования 40-80 мас.% бензина каталитического риформинга с получением фракции, выкипающей в интервале температур НК-85°С, смешения части полученной фракции с легкокипящей фракцией гидрогенизата в количестве, обеспечивающем допустимое содержание бензола в сырьевой смеси процесса изомеризации - не более 5 мас.%, гидроизомеризации оставшейся части фракции НК-85°С бензина каталитического риформинга в отдельном реакторе в присутствии катализатора, содержащего металлы VIII группы на окиси алюминия, при температуре 300-400°С и давлении 2,5-3,5 МПа, выделения фракции бензина каталитического риформинга, выкипающей в интервале температур 130°С-КК, и смешения фракции 130°С-КК бензина каталитического риформинга, бензина каталитического риформинга, алкилата, изомеризата и/или гидроизомеризата в соотношении, мас.%: 15-45, 1-40, 5-40, 3-30 соответственно и дополнительного введения в целевой продукт 1,0-15,0 мас.% простых эфиров спиртов C-С или их смесей с низшими спиртами C-C (RU, патент №2131909, С10G 63/00, 1998 - прототип). Октановое число целевого продукта составляет 87,9-93,0 пункта по моторному методу, содержание ароматических углеводородов в нем составляет 34,8-41,6 об.%, в том числе бензола 0-0,5 об.%.
Недостатком известного способа получения высокооктанового бензина является повышенное содержание ароматических углеводородов в целевом продукте (34,8-41,6 об.%), которое соответствует норме на бензины Евро 3 (менее 42 об.%), однако превышает требования к бензинам Евро 4 (менее 35 об.%). Кроме того, в целевой продукт по указанному способу не вовлекается фракция бензина каталитического риформинга, выкипающая в интервале температур 85-130°С, что снижает объем производства высокооктанового бензина.
Технической задачей изобретения является улучшение экологических характеристик высокооктанового бензина путем снижения в нем доли ароматических углеводородов, повышение выработки целевого продукта путем квалифицированной переработки всех бензиновых фракций.
Поставленная задача решена следующим образом. Способ получения высокооктанового бензина включает предварительную гидроочистку прямогонного бензина, фракционирование гидрогенизата с выделением легкокипящей, среднекипящей и тяжелокипящей фракций, изомеризацию легкокипящей фракции с выделением изомеризата, каталитический риформинг тяжелокипящей фракции с выделением ректификацией фракции риформата, выкипающей в интервале температур НК-85°С, и бензина каталитического риформинга, среднекипящую фракцию, выкипающую в интервале от 70 до 85°С, совместно с фракцией риформата НК-85°С подвергают гидроизомеризации при температуре 260-290°С в присутствии платиноалюмоморденитного катализатора с выделением гидроизомеризата, смешение бензина каталитического риформинга, изомеризата и гидроизомеризата, с получением целевого продукта. Платиноалюмоморденитный катализатор предпочтительно содержит высокомодульный морденит с силикатным модулем М 20-30 в количестве 20-30 мас.%.
Отличия заявляемого технического решения заключаются в:
- выделении после гидроочистки трех фракций с дальнейшей их переработкой;
- гидроизомеризации среднекипящей фракции, выкипающей в интервале от 70 до 85°С, совместно с фракцией риформата НК-85°С при температуре 260-290°С в присутствии платиноалюмоморденитного катализатора с выделением гидроизомеризата и смешении бензина каталитического риформинга, изомеризата и гидроизомеризата, с получением целевого продукта.
Предпочтительный признак - использование платиноалюмоморденитного катализатора, содержащего высокомодульный морденит с силикатным модулем М 20-30 в количестве 20-30 мас.%.
Исследованиями установлено, что фракция гидрогенизата, выкипающая в интервале от 70 до 85°С и содержащая 4,5 об.% бензола, ухудшает показатели изомеризации при вовлечении ее в сырье изомеризации (фракцию НК-70°С), а также снижает эффективность процесса риформинга при вовлечении ее в сырье риформинга (тяжелокипящую фракцию гидрогенизата). В связи с этим предлагается перед компаундированием товарных экологически чистых высокооктановых бензинов с целью удаления бензола подвергать эту фракцию (совместно с фракцией риформата НК-85°С) гидроизомеризации при температуре 260-290°С в присутствии платиноалюмоморденитного катализатора. Оптимальное содержание высокомодульного морденита (М=20-30) в катализаторе составляет 20-30 мас.%.
Установлено, что при совместной переработке указанных фракций наряду с удалением бензола происходит прирост октанового числа полученного гидроизомеризата, причем неожиданным явился тот факт, что его величина превышает величину октанового числа при аналогичной переработке этих продуктов по отдельности.
Дополнительный положительный эффект способа заключается в улучшенном распределении октановых характеристик по отдельным фракциям, поскольку прирост октанового числа по способу происходит у легко- и среднекипящих фракций. Это особенно важно при использовании риформата в качестве базового компонента автобензинов.
Способ осуществляют следующим образом. Прямогонную бензиновую фракцию НК-180°С подвергают гидроочистке при температуре 300-320°С, давлении 3,0-3,5 МПа в присутствии никельмолибденового катализатора, а затем фракционированию с получением легкокипящей фракции НК-70°С, среднекипящей фракции 70-85°С и тяжелокипящей фракции 85°С-КК. Легкокипящую фракцию гидрогенизата подвергают изомеризации с выделением изомеризата при температуре 120-150°С, давлении 2,5-3,0 МПа в присутствии сульфатциркониевого катализатора, тяжелокипящую фракцию подвергают каталитическому риформингу при температуре 490-510°С, давлении 1,5-2,5 МПа в присутствии платинорениевого катализатора, затем риформат подвергают фракционированию с получением фракции бензина каталитического риформинга, выкипающей в интервале температур НК-85°С, и бензина каталитического риформинга. Среднекипящую фракцию 70-85°С совместно с фракцией НК-85°С бензина каталитического риформинга подвергают гидроизомеризации в присутствии платиалюмоморденитного катализатора при температуре 260-290°С и давлении 2,0-3,5 МПа с выделением гидроизомеризата. Целевой продукт получают смешением бензина каталитического риформинга, изомеризата и гидроизомеризата в балансовом соотношении.
Содержание ароматических углеводородов в целевом продукте составляет 34,2-34,4 об.%, в том числе бензола 0-0,1 об.%, против 40,6 об.% и 0,5 об.% соответственно (прототип).
При сохранении октанового числа целевого продукта, которое составляет 95,5-96,6 пункта по исследовательскому методу против 96,5 пунктов и.м. (прототип), у целевого продукта увеличивается доля и октановое число низкокипящих фракций, что улучшает пусковые свойства целевого продукта, особенно при низких температурах. Так ИОЧ фракции, выкипающей до 100°С, у целевого продукта составляет 82,0-82,9 пунктов против 79,4 пунктов у прототипа, а 10% объема бензина испаряется при температуре 54-55°С против 60°С (прототип).
Примеры осуществления заявляемого изобретения
Пример 1. Прямогонную бензиновую фракцию НК-180°С подвергают гидроочистке при температуре 320°С, давлении 3,2 МПа в присутствии никельмолибденового катализатора, а затем фракционированию с получением легкокипящей фракции НК-70°С, среднекипящей фракции 70-85°С и тяжелокипящей фракции 85°С-КК, характеристики которых представлены в таблице 1.
Легкокипящую фракцию гидрогенизата при температуре 120°С, давлении 2,8 МПа в присутствии сульфатциркониевого катализатора подвергают изомеризации с получением изомеризата. Тяжелокипящую фракцию подвергают каталитическому риформингу при температуре 510°С, давлении 2,0 МПа в присутствии платинорениевого катализатора, затем бензин каталитического риформинга подвергают фракционированию с получением фракций бензина каталитического риформинга, выкипающих в интервалах температур НК-85°С и 85°С-КК. Фракцию НК-85°С бензина каталитического риформинга смешивают со среднекипящей фракцией гидрогенизата и при температуре 260°С и давлении 3,0 МПа подвергают гидроизомеризации в присутствии платиноалюмоморденитного катализатора, содержащего морденит с силикатным модулем М=20 в количестве 30 мас.%.
Характеристики изомеризата, сырьевой смеси процесса гидроизомеризации, гидроизомеризата, бензина каталитического риформинга, фракций НК-85°С и 85°С-КК бензина каталитического риформинга представлены в таблице 1.
Целевой продукт получают смешением фракции 85°С-КК бензина каталитического риформинга, изомеризата и гидроизомеризата в балансовом соотношении. Характеристики полученного продукта и продукта известного способа представлены в таблице 2.
Содержание ароматических углеводородов в целевом продукте составляет 34,2 об.%, что ниже, чем содержание ароматических углеводородов в целевом продукте, полученном известным способом (таблица 2), а также соответствует требованиям на современные автобензины (ниже 35 об.%); выше октановое число и доля низкокипящих фракций, улучшены пусковые свойства продукта.
Пример 2. Прямогонную бензиновую фракцию НК-180°С подвергают гидроочистке в условиях примера 1, а затем фракционированию с получением легкокипящей фракции НК-70°С, среднекипящей фракции 70-85°С и тяжелокипящей фракции 85°С-КК. Легкокипящую фракцию гидрогенизата в условиях примера 1 подвергают изомеризации с образованием изомеризата, а тяжелокипящую фракцию подвергают каталитическому риформингу в условиях примера 1. Бензин каталитического риформинга подвергают фракционированию с получением фракций бензина каталитического риформинга, выкипающих в интервалах температур НК-85°С и 85°С-КК. Фракцию НК-85°С бензина каталитического риформинга смешивают со среднекипящей фракцией гидрогенизата и при температуре 290°С, давлении 3,0 МПа подвергают гидроизомеризации в присутствии платиноалюмоморденитного катализатора, содержащего морденит с силикатным модулем М=25 в количестве 20 мас.%.
Характеристики изомеризата, сырьевой смеси процесса
гидроизомеризации, гидроизомеризата, бензина каталитического риформинга, фракций НК-85°С и 85°С-КК бензина каталитического риформинга представлены в таблице 1.
Целевой продукт получают смешением фракции 85°С-КК бензина каталитического риформинга, изомеризата и гидроизомеризата в балансовом соотношении. Характеристики полученного продукта представлены в таблице 2.
Содержание ароматических углеводородов в целевом продукте составляет 34,5 об.%, ИОЧ 96,6 пунктов, ИОЧ фракции, выкипающей до 100°С, составляет 82,9 пунктов; 10% объема бензина испаряются при температуре 54°С.
Пример 3. Прямогонную бензиновую фракцию НК-180°С подвергают гидроочистке в условиях примера 1, а затем фракционированию с получением легкокипящей фракции НК-70°С, среднекипящей фракции 70-85°С и тяжелокипящей фракции 85°С-КК. Легкокипящую фракцию гидрогенизата в условиях примера 1 подвергают изомеризации с образованием изомеризата, а тяжелокипящую фракцию подвергают каталитическому риформингу в условиях примера 1. Бензин каталитического риформинга подвергают фракционированию с получением фракций бензина каталитического риформинга, выкипающих в интервалах температур НК-85°С и 85°С-КК. Фракцию НК-85°С бензина каталитического риформинга смешивают со среднекипящей фракцией гидрогенизата и при температуре 280°С, давлении 3,0 МПа подвергают гидроизомеризации в присутствии платиноалюмоморденитного катализатора, содержащего морденит с силикатным модулем М=30 в количестве 25 мас.%.
Характеристики изомеризата, сырьевой смеси процесса гидроизомеризации, гидроизомеризата, бензина каталитического риформинга, фракций НК-85°С и 85°С-КК бензина каталитического риформинга представлены в таблице 1.
Целевой продукт получают смешением фракции 85°С-КК бензина каталитического риформинга, изомеризата и гидроизомеризата в балансовом соотношении. Характеристики полученного продукта представлены в таблице 2.
Содержание ароматических углеводородов в целевом продукте составляет 34,3 об.%, ИОЧ 96,5 пунктов, ИОЧ фракции, выкипающей до 100°С, составляет 82,7 пунктов; 10% объема бензина испаряются при температуре 54°С.
Из представленных в таблице 2 данных видно, что предлагаемый способ позволяет повысить качество целевого продукта за счет снижения в нем содержания ароматических углеводородов без изменения октановой характеристики, повысить октановое число фракции, выкипающей до 100°С, улучшить пусковые свойства продукта.
Предлагаемое изобретение может быть использовано на нефтеперерабатывающих заводах топливного направления для получения высокооктановых бензинов, соответствующих современным стандартам, включая технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту».
Дополнительными преимуществами предлагаемого способа являются:
1. Увеличение объемов производства высококачественных бензинов за счет вовлечения в товарную продукцию всех компонентов бензина каталитического риформинга;
2. Уменьшение загрязнения окружающей среды автотранспортом за счет снижения вредных выбросов в атмосферу.
Таблица 1
Продукт
Показатель
МОЧ
ИОЧ
Фракционный состав, °С
Сод. Аr, об.%
Сод. бензола, об.%
НК
10%
50%
90%
КК
Гидрогенизат фр. НК-180°С
60,2
61,0
30
62
97
150
177
9,2
0,8
Гидрогенизат фр. НК-70°С
67,7
68,7
28
35
52
68
73
0,7
0,7
Гидрогенизат фр. 70-85°С
64,2
64,9
70
72
75
83
92
6,3
4,5
Гидрогенизат фр. 85-180°С
58,0
58,9
80
87
111
155
179
10,6
0,1
Изомеризат
82,9
83,4
28
30
36
58
63
0,0
0,0
Риформат
84,5
94,2
39
77
112
162
190
57,3
5,2
Фр. НК-85°С риформата
74,7
76,6
31
42
55
82
87
20,6
19,6
Фр. 85°С-КК риформата
88,4
100,8
86
96
143
176
199
70,0
0,2
Смесь фр. 70-85°С и НК-85°С риформата - сырье гидроизомеризации
71,2
72,6
32
45
76
80
89
11,6
11,2
Гидроизомеризат
81,4
82,3
30
44
77
81
90
0,1
0,1
Таблица 2
Показатели
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Прототип
Фракционный состав, °С
НК
34
33
33
32
10%
55
54
54
60
50%
108
108
109
109
90%
154
154
155
159
КК
181
181
181
199
МОЧ
86,7
87,9
87,6
87,9
ИОЧ
95,5
96,6
96,5
96,5
ИОЧ фракции до 100°С
82,0
82,9
82,7
79,4
Содержание ароматических углеводородов, об.%
34,2
34,5
34,3
40,6
Содержание бензола, об.%
<0,1
0,1
0,1
0,5