РОЛЬ ГИДРООЧИСТКИ В ПОВЫШЕНИИ КАЧЕСТВА МОТОРНЫХ ТОПЛИВ

Качество моторных топлив определяется эксплуатационными и экологическими требованиями. Для бензина и дизельного топлива класса К5 предельная массовая доля серы составляет 10 мг/кг [1, с. 12, 14]; аналогичные значения приведены в ГОСТ 32513-2023 [2, с. 5] и ГОСТ 32511-2013 [3, с. 1]. Поэтому глубокая очистка нефтяных фракций от сернистых соединений является условием производства современных товарных топлив.

Гидроочистка удаляет серо-, азот- и кислородсодержащие соединения, насыщает непредельные углеводороды, а при более жестких условиях частично гидрирует ароматические структуры [4, с. 3, 5]. Цель статьи — показать ее технологическую роль в обеспечении качества моторных топлив и соответствия экологическим требованиям.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Статья имеет аналитический обзорный характер и основана на учебной, научно-технической и нормативной литературе. Использованы пособие Н. Л. Солодовой и Н. А. Терентьевой, курс лекций С. М. Ткачева, ТР ТС 013/2011 и стандарты на бензин и дизельное топливо. Собственные экспериментальные данные и расчет экономического эффекта не приводятся; для количественной оценки необходимы исходные данные конкретной установки.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Значение и химизм гидроочистки

Гидроочистка является базовым процессом получения малосернистых топлив и подготовки сырья к последующим каталитическим стадиям. Ее значение связано с ростом доли сернистых нефтей, ужесточением требований к нефтепродуктам и развитием процессов, требующих предварительного гидрооблагораживания сырья [4, с. 3]. С. М. Ткачев относит гидроочистку к гидрогенизационным процессам, протекающим в присутствии водорода или водородсодержащего газа [5, с. 124-125].

Химизм процесса определяется гидрогенолизом связей C-S, C-N и C-O и гидрированием непредельных углеводородов. При превращении сернистых соединений органическая сера переходит преимущественно в сероводород. Устойчивость сернистых соединений возрастает в ряду: меркаптаны — дисульфиды — сульфиды — тиофаны — тиофены; внутри групп скорость обессеривания снижается с ростом молекулярной массы [4, с. 7-8]. Поэтому тяжелые и вторичные фракции обычно очищаются труднее легких прямогонных фракций.

Азотсодержащие соединения превращаются с образованием аммиака и углеводородов и гидрируются труднее других гетероатомных соединений [4, с. 8]. Кислородсодержащие соединения удаляются с образованием воды [4, с. 8]. Насыщение олефиновых и диеновых структур повышает стабильность вторичных фракций; побочные реакции крекинга и изомеризации должны контролироваться [4, с. 5-6].

Влияние на качество топлив

Основной результат гидроочистки — снижение содержания серы до уровня, соответствующего нормативным требованиям. Дополнительно процесс уменьшает содержание азотистых и кислородсодержащих соединений, снижает долю непредельных углеводородов и повышает стабильность топлива при хранении. По данным Солодовой и Терентьевой, удаление сернистых соединений снижает коррозию аппаратуры при переработке и транспортировании нефтепродуктов и повышает стабильность к смолообразованию [4, с. 5].

Для бензиновых фракций гидроочистка важна как подготовка к каталитическому риформингу, так как сернистые и азотистые соединения могут отравлять катализаторы. Для дизельных фракций она обеспечивает снижение содержания серы. Количественная оценка улучшения качества возможна только по данным анализа конкретного сырья и гидрогенизата.

Катализаторы, параметры и экологический аспект

В промышленности применяются алюмокобальтмолибденовые, алюмоникельмолибденовые и смешанные алюмоникелькобальтмолибденовые катализаторы [4, с. 12]. Первые селективны в реакциях разрыва C-S и устойчивы к каталитическим ядам, вторые более активны в отношении азотистых соединений и ароматических структур [4, с. 14]. Активной является сульфидная форма катализатора [4, с. 15-16].

Основные параметры процесса — температура, парциальное давление водорода, объемная скорость, циркуляция водородсодержащего газа, состав сырья и активность катализатора. При температуре ниже 330-340 °C обессеривание недостаточно глубоко, а около 420 °C усиливаются побочные реакции гидрокрекинга и дезактивация катализатора [4, с. 28-29]. Рост парциального давления водорода ускоряет гидрирование [4, с. 29-30], а снижение объемной скорости увеличивает время контакта с катализатором [4, с. 29].

Экологический аспект связан с получением топлив, соответствующих экологическим классам. ТР ТС 013/2011 устанавливает требования в целях защиты жизни и здоровья человека, имущества и окружающей среды [1, с. 3]. Для класса К5 ограничение серы 10 мг/кг задает технологическую планку для НПЗ [1, с. 12, 14]. Полная оценка должна учитывать также потребление водорода, энергозатраты, очистку газов от сероводорода и обращение с серосодержащими потоками.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Наиболее значимыми факторами повышения качества моторных топлив при гидроочистке являются состав сырья, тип и активность катализатора, парциальное давление водорода, температура и объемная скорость. Гидроочистка остается ключевым процессом благодаря прямой связи с нормативно ограниченным содержанием серы и роли стадии подготовки сырья для последующих каталитических процессов. Ужесточение режима может повышать глубину очистки, но одновременно усиливает гидрокрекинг, газообразование, коксообразование и дезактивацию катализатора; поэтому режим должен подтверждаться расчетами или промышленными данными.

ВЫВОДЫ

1. Гидроочистка повышает качество моторных топлив за счет удаления сернистых, азотистых и кислородсодержащих соединений и насыщения непредельных углеводородов.

2. Нормативно значимым результатом является снижение содержания серы; для топлив класса К5 в рассмотренных документах установлено предельное значение 10 мг/кг.

3. Эффективность процесса зависит от состава сырья, типа и сульфидного состояния катализатора, температуры, парциального давления водорода и объемной скорости.

4. Повышение жесткости режима может увеличить глубину очистки, но усиливает побочные процессы и риск дезактивации катализатора.

5. Для оценки промышленного или экономического эффекта требуются исходные данные конкретной установки.

1. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 013/2011 «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту»: утв. решением Комиссии Таможенного союза от 18 октября 2011 г. № 826. – URL: https://eec.eaeunion.org/upload/medialibrary/4ae/P_826_1.pdf (дата обращения: 25.05.2026).
2. ГОСТ 32513-2023. Бензин автомобильный. Технические условия. – М.: Российский институт стандартизации, 2024. – URL: https://files.stroyinf.ru/Data/799/79978.pdf (дата обращения: 25.05.2026).
3. ГОСТ 32511-2013 (EN 590:2009). Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия. – М.: Стандартинформ, 2014. – URL: https://meganorm.ru/Data2/1/4293773/4293773031.pdf (дата обращения: 25.05.2026).
4. Солодова Н. Л. Гидроочистка топлив: учебное пособие / Н. Л. Солодова, Н. А. Терентьева. – Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2008. – 103 с.
5. Ткачев С. М. Технология переработки нефти и газа. Процессы глубокой переработки нефти и нефтяных фракций: учеб.-метод. комплекс: в 2 ч. Ч. 1: курс лекций / сост. С. М. Ткачев. – Новополоцк: ПГУ, 2006. – 345 с.