Переработка тяжелых нефтей и нефтяных остатков. Гидрогенизационные процессы

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Hydroprocessing
of Heavy Oils
and Residua

Jorge Ancheyta
Instituto Mexicano del Petroleo
Instituto Politécnico Nacional
Mexico City, Mexico
James G. Speight
CD & W Inc.
Laramie, Wyoming, U.S.A.

CRC Press is an imprint of the
Taylor & Francis Group, an informa business

Boca Raton   London   New York

© 2007 by Taylor & Francis Group, LLC

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Санкт-Петербург

2012

Переработка тяжелых нефтей 
и нефтяных остатkов

Гидрогенизационные 
процессы

Перевод с английского языка под редакцией
О. Ф. Глаголевой

Х. Анчита, Дж. Спейт (ред.)

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

УДК 663.63 
ББК 35.514
А 74

А 74  Х. Анчита, Дж. Спейт (ред.). Переработка тяжелых нефтей и нефтяных остатков. Гидрогенизационные процессы : пер. с англ. / [Х. Анчита и др.] ; под ред. 
О. Ф. Глаголевой. — СПб. : ЦОП «Профессия», 2012. — 384 с., ил. 

ISBN 978-5-91884-040-5

В книге собраны и доступно изложены сведения из многочисленных источников, посвященных особенностям гидрогенизационной переработки тяжелого нефтяного сырья.
Обсуждены вопросы, связанные с химизмом, термодинамикой и кинетикой гидрогенизационных процессов (гидроочистки, гидрокрекинга), а также особенностями основных 
реакций. Выполнен анализ характеристик различных типов реакторов — с неподвижным, 
движущимся и кипящим слоем катализатора. Приведены принципиальные схемы процессов 
гидропереработки, параметры режима.
В книге подробно рассмотрены катализаторы гидропереработки с характеристикой 
носителей, вопросы дезактивации катализаторов и их регенерации.
Особый интерес представляют разделы, связанные с промышленными процессами 
гидроочистки и гидрокрекинга. Кратко описаны отдельные промышленные варианты гидропереработки атмосферных и вакуумных остатков, разработанные ведущими зарубежными 
фирмами.
Рассмотрены перспективы развития технологий и создания катализаторов гидропереработки на основе результатов экспериментальных  работ. 
Книга рекомендована специалистам в области переработки нефти, а также менеджерам и сотрудникам нефтяных компаний, работникам НПЗ, аспирантам, магистрам и студентам профильных вузов.
УДК 663.63
ББК 35.514

Copyright © 2007 Taylor & Francis Group, LLC
All Rights Reserved. Authorized translation from English language edition published by CRC Press, 
part of Taylor & Francis Group LLC

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного 
разрешения владельцев авторских прав.

Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, 
имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту 
приводимых сведений и не несет ответственности за  возможные ошибки, связанные с использованием книги. 

ISBN 978-0-8493-7033-5 (англ.)  
© 2007 by Taylor & Francis Group, LLC

ISBN 978-5-91884-040-5 
© ЦОП «Профессия», 2012  

 
© Перевод, оформление: ЦОП «Профессия», 2012

 

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
6

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
7

 

 

  

 

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
8

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
9

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Предисловие к русскому изданию

Вниманию русскоязычного читателя впервые предлагается перевод книги 
Hydroprocessing of Heavy Oils and Residua. Подготовленный коллективом авторов, этот труд представляет большой интерес для любого специалистатехнолога по переработке нефти. Здесь собраны и доступно изложены 
сведения из многочисленных источников, посвященных особенностям гидрогенизационной переработки тяжелого нефтяного сырья.

Ввиду некоторых рыночных и экономических факторов гидрогенизацион
ная переработка тяжелых нефтей и нефтяных остатков приобретает большое 
значение. Известно, что добываемые во многих районах мира нефти становятся всё более тяжелыми, сернистыми, общее качество нефтей ухудшается, 
а добыча тяжелых и сверхтяжелых (битумных) нефтей продолжает возрастать. Одновременно растет потребность в моторных топливах и значительно 
ужесточаются требования к показателям качества нефтепродуктов.

Описание характеристик тяжелой, битумной нефти и битуминозных пес
ков подкрепляется перечислением методов разделения и анализа этих веществ.

Обсуждаются вопросы, связанные с химизмом, термодинамикой и кинетикой гидрогенизационных процессов (гидроочистки, гидрокрекинга), 
а также особенностями основных реакций (гидродесульфуризации, гидродеазотирования, гидродеметаллизации и т. д.). Дается характеристика различных типов реакторов — с неподвижным, движущимся и кипящим слоем 
катализатора. Авторы приводят принципиальные схемы процессов гидропереработки, параметры режима.

В книге подробно рассмотрены катализаторы гидропереработки с характеристикой носителей; уделено внимание влиянию пористости, размеров 
частиц, удельной поверхности и т. п. на рассматриваемые процессы. Приводятся характеристики катализаторов с применением современных инструментальных методов, таких как рентгенолюминеcценция, эмиссионная 
спектрометрия, атомная адсорбция, ртутная порометрия и др. Рассмотрены 
вопросы дезактивации катализаторов и их регенерации. Описаны и результаты экспериментальной работы в области создания перспективных катализаторов гидропереработки.

Авторы уделяют внимание и одному из важных теоретических и практических вопросов — влиянию состава сырья на работу катализаторов гидрогенизационных превращений. Рассмотрены состав, свойства и роль основных 
коксогенов сырья — асфальтенов — в закоксовывании катализаторов.

Особый интерес представляют разделы, связанные с промышленными 

процессами гидроочистки и гидрокрекинга. Кратко описаны отдельные 
промышленные варианты гидропереработки атмосферных и вакуумных 
остатков, разработанные ведущими зарубежными фирмами.

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Предисловие к русскому изданию
11

Книга завершается отдельной главой, посвященной важному вопросу производства водорода. Известно, что водородсодержащего газа риформинга 
уже недостаточно для удовлетворения нужд установок гидроочистки не только легких фракций, средних дистиллятов и вакуумного газойля, но и установок гидрокрекинга тяжелых нефтяных остатков. С годами проблема снабжения водородом процессов гидропереработки будет только обостряться.
Таким образом, книга охватывает широкий круг проблем, связанных 

с перспективными процессами гидрогенизационной переработки разных 
видов нефтяного сырья, в первую очередь тяжелого. Показаны водородная 
сеть и водородный баланс современного НПЗ. Всё это представляет большой интерес и важно как в теоретическом, так и в практическом плане.

Книга рекомендована специалистам в области переработки нефти, а так
же менеджерам и сотрудникам нефтяных компаний, работникам НПЗ, 
аспирантам, магистрам и студентам соответствующих вузов, желающим повысить квалификацию и расширить свои знания в области одного из важнейших сегментов технологии переработки нефтяного сырья.

Глаголева Ольга Фёдоровна

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Предисловие

Задуманное как процесс превращения угля и нефти в более легкие продукты, гидрирование доказало свою эффективность и как средство одновременного удаления из сырья соединений азота, кислорода и серы. Вместе 
с тем применение гидрирования к нефтяным фракциям не представляется 
экономически целесообразным. Это обусловлено по меньшей мере двумя 
факторами: 1) высокой стоимостью водорода; 2) достаточным удовлетворением спроса на продукты высокой ценности существующими методами 
переработки обычной нефти.
Так как нефтеперерабатывающая промышленность обычно рассматрива
ет тяжелые нефти и остатки как малоценное сырье, они выступают объектом 
множества схем превращения. В связи с общим ухудшением качества нефтяного сырья (так, современное нефтезаводское сырье в среднем отличается меньшей плотностью по шкале API и большим содержанием серы, чем 
сырье начала 1980-х гг.) неминуем рост объемов остатков и тяжелых нефтей, 
подлежащих переработке.

Есть несколько веских доводов в пользу применения водорода для пере
работки тяжелых нефтей: 1) снижение содержания серы в продуктах или ее 
полное устранение; 2) получение продуктов, обладающих приемлемыми 
свойствами; 3) улучшение характеристик бензина, в том числе его стабильности; 4) уменьшение дымообразования при горении керосина; 5) улучшение характеристик горения котельного топлива до экологически приемлемого уровня.

За последние 30 лет существенно возрос интерес к высокосернистым тя
желым нефтям и остаткам. Это обусловлено как подорожанием обычной 
нефти, так и постепенным истощением ее месторождений по всему миру. 
Кроме того, растущая потребность в малоценном сырье приводит к увеличению общего содержания серы в продуктах. Нефтепереработчикам 
по-прежнему приходится удалять из легких продуктов значительную часть 
серы, но очистка остатков и тяжелых нефтей представляет собой особенно трудную задачу. Несмотря на эти и другие проблемы, связанные с переработкой тяжелого сырья, последнее, вне всякого сомнения, обещает быть 
основой для жидких топлив будущего.
Гидропереработка нефтяных фракций уже давно является неотъемлемой 

частью нефтезаводского производства и в той или иной форме используется 
на любом современном НПЗ. В основе процесса лежит каталитическая реакция водорода с сырьем, ведущая к образованию ценных углеводородных 
продуктов. Если технологии гидропереработки газойлей и низкокипящих 
продуктов хорошо освещены в литературе, то исчерпывающего описания гидропереработки тяжелых нефтей и остатков до сих пор не существует. Впол
©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Предисловие 
13

не естественно, что переработка тяжелых нефтей и остатков ставит сложные 
задачи, которые несвойственны переработке дистиллятов. Для удовлетворения специальных требований, предъявляемых к десульфуризации тяжелого 
сырья, необходимы особые технические решения.

Кроме того, с началом XXI в. нефтеперерабатывающая отрасль вступила 

в важный переходный период. По мере неуклонного повышения спроса на 
транспортное и котельное топлива нефтезаводская деятельность пополнилась рядом революционных процессов, разнообразных как по методам, так 
и по номенклатуре продуктов. Их главная цель — превращение тяжелого сырья в низкокипящие продукты, предусматривающее снижение содержания 
серы. Описанию этих современных процессов облагораживания тяжелого 
сырья посвящены главы 9 и 10.

В свете вышесказанного, цель данной работы — показать, как в рамках 

существующих технологий гидропереработки тяжелого сырья получить 
максимальный выход ценных продуктов.

Книга адресована специалистам и инженерам, желающим постичь 

основы технологий гидропереработки, а также тем, кто хочет встретить детальное описание процессов с участием водорода. Для получения общего 
представления о типах сырья, подлежащего десульфуризации, обязательно 
следует ознакомиться с главами, посвященными анализу и составу сырья. 
Читателям, нуждающимся в детальной теоретической базе, помогут главы, 
затрагивающие физические и химические принципы гидропереработки. 
Значительную часть книги составляют разделы, где рассмотрены влияние 
на процесс гидропереработки таких факторов, как тип реактора или сырья, 
параметры процесса, вид катализаторов, состав сырья и т. д. В заключительных главах представлены примеры и краткие описания промышленных процессов, а также некоторые сведения о способах получения водорода.

Мы признательны нашим многочисленным коллегам, вложившим свой 

труд в эту книгу, нашим друзьям, студентам, а также всем тем, кто оказал 
нам поддержку.

Д-р Хорхе Анчита
Мексиканский институт нефти
Высшая школа инженеров-химиков,  
Национальный политехнический институт (ESIQIE-IPN)
Мехико, Мексика

Д-р Джеймс Дж. Спейт

Университет Тринидада и Тобаго

Арима, Тринидад и Тобаго

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

редакторы

Доктор Хорхе Анчита — бакалавр (1989) и магистр (1993) соответственно нефтехимии и химии Национального политехнического института Мексики; 
в 1997 г. стал магистром по управлению, планированию и экономике промышленности углеводородов в том же институте. Он успешно прошел программу подготовки докторов Независимого столичного университета Мексики и Королевского колледжа науки, технологии и медицины в Лондоне 
(1998), а также последокторскую стажировку в Лаборатории каталитических 
процессов Высшей школы химии, физики и электроники при Национальном центре научных исследований в Лионе, Франция (1999).

С 1989 г. Хорхе Анчита сотрудничает с Мексиканским институтом неф
ти, где в настоящее время выполняет функции руководителя научноисследовательских проектов. С 1992 г. он занимает должность профессора 
старших курсов и аспирантуры в Школе химических технологий и добывающих отраслей промышленности при Национальном политехническом 
институте Мексики, а с 2003 г. — профессора аспирантуры Мексиканского 
института нефти. Он является научным руководителем более 70 диссертаций бакалавров, магистров и докторов наук.

В настоящее время Анчита отвечает за кинетическое и реакторное модели
рование, разработку и применение катализаторов нефтепереработки, а также технологических процессов, главным образом в области каталитического 
крекинга, каталитического риформинга, гидроочистки средних дистиллятов 
и облагораживания тяжелой нефти. Он является автором и соавтором ряда 
патентов, книг и научных трудов. Анчита награжден званием заслуженного исследователя Мексики и входит в состав Академии наук своей страны. 
Кроме того, он является внештатным редактором различных международных журналов, таких как Catalysis Today, Petroleum Science and Technology 
и Fuel, и председательствует на многих международных конференциях.

Доктор Джеймс Дж. Спейт обладает более чем тридцатипятилетним опы
том работы в областях, связанных со свойствами и переработкой традиционных и синтетических топлив. Он руководил рядом исследований, во многом 
определивших направление химии тяжелой нефти и угля. Д-р Спейт — автор более чем 400 публикаций, докладов и презентаций, подробно описывающих эту исследовательскую деятельность; он провел более 70 курсов на 
данную тему.
В настоящее время д-р Спейт является редактором журналов Petroleum 
Science and Technology (прежнее название — Fuel Science and Technology 
International) и Energy Sources (разделы A и B). Это лучший в мире специалист по разработке и определению топлив. Д-р Спейт является адъюнктпрофессором химических технологий университета штата Вайоминг, а также 

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Соавторы
15

адъюнкт-профессором химических и топливных технологий университета 
штата Юта.

Д-р Спейт — автор, соавтор и редактор более 30 книг и справочников, 

посвященных переработке ископаемых топлив и связанным с этим экологическим проблемам.

Деятельность д-ра Спейта отмечена следующими наградами: в 1995 г. — 

почетным дипломом Национального общества нефтяных технологий за особый вклад в развитие нефтяной промышленности; в 1996 г. — Золотой медалью РАЕН за выдающуюся деятельность в области нефтепереработки; в 1987 
и 1996 гг. — премиями Программы приглашенных специалистов под эгидой 
NEDO (New Energy Development Organization, Япония) за успехи в исследовании углей; в 1997 г. — званием доктора наук Научно-исследовательского 
геологоразведочного института (ВНИГРИ), Санкт-Петербург, Россия, за 
выдающуюся деятельность в области нефтепереработки; в 2001 г. — медалью 
Эйнштейна РАЕН за особый вклад в области геологических наук; в 2005 г. — 
золотой медалью «Ученые без границ» РАН за деятельность, направленную 
на сближение ученых разных стран; в 2006 г. — золотой медалью «Гиганты 
науки и техники» РАН за выдающиеся успехи в науке и технике.

соавторы

Сайед Ахмед Али
Научно-исследовательский центр нефтепереработки и нефтехимических 
продуктов
Исследовательский институт
Университет нефти и минералов имени короля Фахда
Дахран, Саудовская Аравия
Мигель А. Валенсуэла
Высшая школа инженерной химии 
и горнодобывающей промышленности (ESIQIE-IPN)
Федеральный округ Мехико, Мексика
Хайме С. Валенте
Мексиканский институт нефти
Федеральный округ Мехико, Мексика
Джеффри Е. Долбиер
Компания G. E. Dolbear & Associates, 
Inc.
Даймонд-Бар, Калифорния

Беатрис Запата
Мексиканский институт нефти
Федеральный округ Мехико, Мексика
Эстебан Лопес-Салинас
Мексиканский институт нефти
Федеральный округ Мехико, Мексика
С. К. Мэити
Мексиканский институт нефти
Федеральный округ Мехико, Мексика
Хорхе Рамирес
Департамент инженерной химии
UNICAT
Федеральный округ Мехико, Мексика
Мохан С. Рана
Мексиканский институт нефти
Федеральный округ Мехико, Мексика
Пол Р. Робинсон
Компания Albemarle Catalysts
Хьюстон, Техас

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru