Michael Pointner_Unsplash
Проблема очистки тяжёлой нефти
Одной из важнейших задач в нефтепереработке является удаление из сырья серы, азота и металлов для получения экологичного топлива, отвечающего современным стандартам. Этот процесс, называемый гидрообессериванием, проходит в реакторах под действием водорода и катализаторов. Однако с тяжёлыми нефтяными остатками, богатыми металлами и асфальтенами, традиционные методы не справляются: катализаторы быстро засоряются и теряют активность, что ведёт к частой и дорогостоящей замене или регенерации. Учёные Пермского Политеха предложили инновационное решение, которое не только продлевает срок службы катализатора на 40%, но и обеспечивает очистку на уровне 99%, повышая качество топлива и снижая затраты предприятий.
Результаты исследования опубликованы в сборнике «Химия. Экология. Урбанистика» (том 3, 2025 г.) в рамках программы «Приоритет 2030».
Экологическая необходимость глубокой очистки
Удаление сернистых и азотистых соединений из бензина, дизеля, керосина и мазута — критически важный этап. При сжигании загрязнённого топлива в двигателях или на электростанциях эти примеси образуют вредные выбросы, усугубляющие парниковый эффект и ухудшающие экологию. Поэтому нефтеперерабатывающие заводы уделяют особое внимание процессам очистки.
Как работает традиционный каталитический реактор
Очистка проводится в стальных колоннах, заполненных катализатором — гранулами или микросферами на основе оксида алюминия с добавками кобальта, никеля, вольфрама или молибдена. Оксид алюминия служит пористой основой, задерживающей молекулы нефти, а металлические добавки эффективно взаимодействуют с разными типами загрязнений. Под действием водорода и высокой температуры в реакторе происходит химическая реакция, в результате которой вредные соединения превращаются в сероводород и аммиак, а топливо становится чище.
Обратите внимание: Ученые Пермского Политеха разработали инновационный тренажер для безопасного обучения электриков в виртуальной реальности.
Инновационное решение для тяжёлой нефти
Основная проблема возникает при переработке тяжёлой нефти, доля которой в России составляет около 34%. Помимо серы и азота, она содержит металлы (ванадий, никель, железо) и асфальтены, которые забивают поры катализатора, выводя его из строя. Учёные Пермского Политеха предложили разделить процесс гидрообессеривания на две стадии с разными катализаторами, что значительно повышает эффективность.
Двухступенчатая технология: принцип работы
На первой стадии используется прочный и устойчивый к загрязнениям катализатор на основе оксида алюминия с молибденом и кобальтом. Он удаляет до 90% металлов и асфальтенов, принимая на себя основную нагрузку. На второй стадии в дело вступает высокоактивный катализатор на основе сульфидов никеля и вольфрама, который глубоко очищает сырьё от серы и азота. Благодаря такой предварительной фильтрации второй катализатор работает эффективнее и дольше сохраняет активность.
Как поясняет доцент ПНИПУ Макар Ромашкин, именно разделение процесса позволяет достичь очистки на 99%, снизив содержание серы в конечном продукте до 10 частей на миллион. Кроме того, двухступенчатая система продлевает срок службы катализатора и сокращает частоту его регенерации на 30–40%.
Дополнительные преимущества и экономический эффект
Технология также оптимизирует температурный режим: разделение на две зоны с перепадом в 20–40 °C предотвращает перегрев и дезактивацию катализатора. Как отмечает магистрант Данил Казанцев, это повышает стабильность всего процесса.
Хотя внедрение двухступенчатого реактора требует дополнительных капитальных вложений, они окупаются за счёт увеличения срока службы катализаторов, снижения эксплуатационных расходов и повышения качества (а значит, и стоимости) конечного продукта. Чистое дизельное топливо с низким содержанием серы имеет более высокую рыночную цену.
Значение разработки для отрасли
В условиях ужесточения экологических норм и роста доли тяжёлой нефти внедрение таких технологий становится стратегически важным для нефтеперерабатывающей промышленности. Разработка пермских учёных открывает путь к созданию более экономичных и экологичных производств, отвечающих вызовам будущего.
Больше интересных статей здесь: Производство.
Источник статьи: Разработка ученых Пермского Политеха на 99% очистит нефть от вредных примесей.