Лук звенит, стрела трепещет,

И, клубясь, издох Пифон;

И твой лик победой блещет,

Бельведерский Аполлон!

Кто ж вступился за Пифона,

Кто разбил твой истукан?

Ты, соперник Аполлона,

Бельведерский Митрофан.

(А.С. Пушкин, Дата создания: 1827, опубл.: 1827 г)

В этой заметке мы продолжим недавно открытый цикл «Проектные примеры». Он, напомню, про отдельные, точечные кейсы применения или отдельных технологий, или оригинальных технологических решений. А задача в том, чтобы продемонстрировать: совершенствованию технологической эрудиции и кругозора в химии нет предела. Впрочем, кто-то может быть возьмет отдельные идеи на вооружение (что сомнительно, учитывая наступившую сильную инвестиционную инертность в России).

Итак, чем больше мы занимаемся изучением, применением и адаптацией различных технологических решений, тем с большим удивлением узнаем, что в технологическом мире существует – внезапно! – Индонезия, Австралия, Индия и т. д. Да и в том же Китае или США существует масса закоулков и задворок, где можно отыскать уникальные и интереснейшие решения, которые там воспринимаются, как очевидность. Недавно в другом месте мы говорили про индонезийское ацетоновое дерево, которое выросло буквально на пустом месте. Позже посетим европейский чердак, на котором имеется огромное количество работающих технологий малой и специальной химии, оставшихся от СЭВ, и никто не считает, что они являются пережитком прошлого, так как приносят доход, да и заменить их по большому счету нечем.

Сегодня мы поговорим про моноолефины С5 – амилены: пентен-1 (α-амилен), цис-пентен-2 (цис-β-амилен), транс-пентен-2 (транс-β-амилен), 2-метилбутен-1 (γ-изоамилен), 3-метилбутен-1 (α-изоамилен), 2-метилбутен-2 (β-изоамилен).

Бестолковые надо сказать продукты, но только если не уметь их готовить!

Традиционно выделяют два основных источника углеводородов С5: это каталитический крекинг (КК) нефтепереработки и пиролиз (паровой крекинг) нефтехимии (ЭП).

В таблице приведены составы фракций С5-С5", получаемые на установках КК и ЭП. Желтым цветом выделены сырьевые компоненты, ну а зеленым, то, к чему стремимся: к изопрену, циклопентадиену, ну и, наверное, к пиперелену. Зачем нужны эти штуки – объяснять не буду, кому тема С5 интересна, и так знают, а кому не интересна – им и не нужно.

Сколько получается С5-С5" в продуктах пиролиза при переработке различных видов сырья, знает каждый школьник. Вот столько:

·       этановая фракция: выход фракции С5 от сырья 0,5 %;

·       пропановая фракция: выход фракции С5 от сырья 1,0 %;

·       бутановая фракция: выход фракции С5 от сырья 1,5 %;

·       пентановая фракция: выход фракции С5 от сырья 6,5-8,5 %;

·       нафта: выход фракции С5 от сырья 4,0-16,0 %;

·       дизельная фракция: выход фракции С5 от сырья 8,0-25,0 %.

В России вся С5-С5" пиролиза заворачивается рециклом в печь. Исключением являлись установки пиролиза, на которых предусматривалось производство дициклопентадиена (ДЦПД), но после этого все остатки С5-С5" все равно шли рециклом. На всех действующих установках ЭП в России выход амиленовой фракции снижают до минимальных показателей, чтобы уменьшить долю рецикла, так как амилены – это совсем не лучшее сырье пиролиза. В мировой практике на установках пиролиза, связанных с экстракцией изопрена, выход С5-С5" фракции, наоборот, максимально увеличивают и в ряде случаев достигают 23% от количества подаваемого сырья (!).

Потенциал установок каталитического крекинга в отношении фракции С5-С5” рассчитывается следующим образом:

·       содержание фракции С5-С5" в бензине каталитического крекинга 20-24 %;

·       выход бензина каталитического крекинга 46-52 % от сырья каталитического крекинга.

Выделение фракции С5-С5" из бензина КК в России планировалось исключительно с целью производства ТАМЭ. Основные проекты, внедрение которых предполагалось не позднее 2015 г:

·       ОАО «Газпромнефть-МНПЗ»: производство ТАМЭ 200 тыс. т/год;

·       ОАО «Газпромнефть-ОНПЗ»: производство ТАМЭ 400 тыс. т/год;

·       ОАО «ТАИФ-НК»: производство ТАМЭ 150 тыс. т/год.

Но, по-моему, ни один из них не был реализован.

Посмотрим теперь, как в мировой практике фракция С5-С5” используется для производства изопрена, циклопетадиена и пиперелена.

Начнем с баланса пары установок КК мощностью 1,2 млн тонн по сырью и ЭП мощностью 1,0 млн тонн по этилену, использующего в качестве сырья пропан-бутановую фракцию и нафту в соотношении 60/40. Как следует из таблицы, переработка «бестолковых» амиленов и экстракция изопрена дают совсем неплохие результаты.

Как они это делают, показано на схеме.

В основе процесса по выделению изопрена из амиленовой фракции парового крекинга заложены те же принципы, что и по выделению бутадиена из соответствующего сырья – экстрактивная перегонка с N-метилпирролидоном (BASF), диметилформамидом (Nippon Zeon Co.), или ацетонитрилом (Shell, Goodrich-Arco). Получаемые продукты: изопрен, циклопентен, пиперелены, смесь пентанов, пентенов, изоамиленов и изопентана.

В основе процесса по выделению изоамиленов из фракции С5-С5" каталитического крекинга заложен принцип экстракции изоамиленов (и – незначительно, – пентенов) 65%-ой серной кислотой – процесс Sinclair.

В основе процесса по дегидрированию изоамиленов в изопрен положен тот же принцип, что и при дегидрировании бутенов.

Н-пентены, которые не экстрагируются в процессе Sinklair, после осушки направляются в реактор изомеризации. В основе процесса изомеризации н-пентенов из фракции С5-С5» каталитического крекинга в изоамилены заложены технологии Lyondell Basell, аналогичный процесс имеется у UOP. Изначально процесс был разработан для увеличения выхода ТАМЭ при этерификации фракции С5-С5" каталитического крекинга, но в последующем он распространился и на производство изоамиленов для дегидрирования в изопрен.

Собственно, в логике серии этих очерков особых комментариев к вышеизложенному не требуется: люди эффективно используют синергию двух С5-генерирующих производств, чтобы получать интересные продукты. Решение не то чтобы экзотическое, а просто грамотное. На что все же стоит обратить внимание, так это на тот факт, что фракции С5 каткреинга и пиролиза – побочные. Для новых производств это грубо говоря означает, что такая не продукция не несет на себе бремя вмененного капекса основного производства – оно ложится на бензины в случае КК и этилен с пропиленом в случае с пиролизом. Поэтому представленный кейс есть суть симпатичный способ добрать маржу, когда все грустно с бензином или капекс, понесенный на пиролизе, вызывает дрожь. Намек, я думаю, ясен.

RUPEC в Telegram