Основное отличие и преимущество предлагаемого подхода и технологии заключается в том, что сырье, в основном тяжелое и содержащее большое количество разнообразных вредных примесей, не контактирует непосредственно с катализатором: сначала оно подвергается мягкому некаталитическому (например, термическому и/или термомеханическому) крекингу.
Каталитические процессы углубленной переработки углеводородного сырья не могут предложить достаточно привлекательный технико-экономический баланс для многих нефтепереработчиков при переработке самых тяжелых видов сырья. Более того, с их помощью решение задачи полной переработки не представляется возможным, поскольку тяжелые нефтяные остатки будут очень быстро приводить к отравлению и коксованию активной поверхности любого катализатора. Необходимость постоянного изготовления и обновления катализаторов, оперативная их смена и утилизация требует дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат и повышает себестоимость процесса переработки и получаемой продукции.
Поэтому глубокая переработка нефти и нефтяных остатков, вовлечение в традиционную переработку газообразных и особенно твердых углеводородов является основной задачей ближайшего времени. Необходимо разработать новый подход или новое направление глубокой переработки углеводородного сырья, которое позволит осуществить безостаточную, практически 100 % конверсию любого жидкого, твердого или газообразного углеводородного сырья в целевые легкие углеводороды.
В процессе крекинга сырья образуются непредельные углеводороды, которые впоследствии могут конденсироваться, что приводит к ограничению глубины переработки. Для наиболее полной и глубокой переработки и увеличения выхода легких целевых продуктов и фракций схема переработки должна быть дополнена устройством, которое позволяет с минимальными затратами насыщать открытые связи атомарным водородом и/или легкими радикалами. Проблему можно решить такой организацией схемы процесса, при которой тяжелое сырье, содержащее вредные примеси и компоненты, и катализатор не контактируют, от чего катализатор практически не отравляется вредными примесями и не коксуется. Это приводит к увеличению долговечности катализатора и отсутствию необходимости его замены.
Для этого молекулярный водород и/или легкие водородсодержащие среды, обогащенные водородом (они не содержат смол, асфальтенов и других вредных примесей и компонентов), например, природный газ, при необходимости подогревают и направляют для получения активного атомарного водорода и/или легких радикалов в реактор с нагретым катализатором. Полученные активный водород и/или легкие радикалы направляют в устройства нагрева (учитывая высокую реакционную способность атомарного водорода и/или легких радикалов, которые являются своеобразными катализаторами) и/или некаталитического крекинга жидкого исходного сырья для проведения реакции. Атомарный водород и/или легкие радикалы насыщают открытые связи непредельных углеводородов с получением легких целевых фракций высокого качества. Легкие насыщенные продукты реакции непрерывно выводятся из процесса для получения легких целевых продуктов (сжиженного газа, бензина, реактивного, дизельного топлива, продуктов нефтехимии). При этом такие дорогие процессы, как гидроочистка и риформинг в блоках получения легких товарных продуктов могут не использоваться, в силу того, что открытые связи радикалов крекинга сырья насыщаются до блока получения товарных продуктов, а регулировка свойств и состава получаемых фракций производится изменением режима и параметров процесса.
В процессе обработки сырья уменьшается количество вредных примесей, т.к. основная часть серы переходит в сероводород и далее выводится из процесса известными методами получения серы и других полезных побочных продуктов. Тяжелые фракции направляются на повторную обработку. При повторной обработке тяжелых фракций можно достичь практически полной переработки и выхода легких целевых продуктов.
Если получение молекулярного водорода в настоящее время является довольно дорогим процессом, то использование для получения атомарного водорода и/или легких радикалов природного или попутного газа, который во многих случаях сжигается на факелах, позволяет свести затраты на проведение процесса глубокой переработки к минимуму.
Твердое углеводородное сырье направляют в блок мелкодисперсного размельчения и вводят в исходное сырье и/или тяжелые фракции перед повторной обработкой или приводят в непосредственный контакт с легкими радикалами. Газообразные углеводороды также вводят в исходное сырье и/или тяжелые фракции перед их повторной обработкой. Жидкие, твердые и газообразные углеводороды могут обрабатываться по данной схеме одновременно, по отдельности или попарно.
Тяжелое сырье не вступает в непосредственный контакт с катализатором, не происходит его отравление и коксование, отпадает необходимость регенерации и замены катализатора, процесс упрощается и становится более надежным, стоимость процесса и оборудования значительно уменьшается, т.е. происходит снижение капитальных и эксплуатационных затрат, глубина переработки может быть увеличена до 100 %. При этом происходит экономия сырья при выработке необходимого количества целевых товарных продуктов, другими словами оптимальное и рациональное использование сырьевых ресурсов при их дальнейшей переработке при реализации данной схемы. Кроме того, различные остатки и отходы, накапливающиеся в процессе, например, добычи и переработки нефти, приводят к ухудшению экологической обстановки, и их переработка по данной схеме с получением высоколиквидной продукции позволяет решать экологические проблемы и получать дополнительную прибыль. Минимальная производительность, при которой процесс становиться окупаемым, в несколько раз меньше, чем при использовании известных каталитических технологий. Появляется возможность строительства небольших перерабатывающих производств, непосредственно приближенных к потребителю и оптимально удовлетворяющих его требованиям.
Внедрение таких технологий эквивалентно увеличению мировых запасов углеводородов в несколько раз без затрат на их разведку и добычу при существенном снижении стоимости готовой продукции переработки. По топливному варианту и производству продуктов нефтехимии оно позволит получать огромную дополнительную прибыль и экономить сотни и тысячи миллионов тонн сырья при полном удовлетворении рынка качественными горюче-смазочными веществами.

Владимир Золотухин, кандидат технических наук.