«ЛЕКЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ В МОТОРНЫЕ ТОПЛИВА Допущено учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации в качестве учебного пособия для подготовки специалистов по специальностям 130606 ...»

— снижения потерь нефтепр-тов и кол-ва стоков и, следовательно, кол-ва вредных выбросов в окружающую среду.

Считается, что на НПЗ ср. мощн. (5…7 млн т/год) каждый процесс должен быть представлен одной технол. установкой.

Однако при такой технол. структуре НПЗ связи между процессами становятся весьма жесткими, резко повышаются требования к надежности оборудования, системе контроля и автоматизации, сроку службы катализаторов. В совр. практике проектирования и строительства НПЗ большой мощн.

(10…15 млн т/год) предпочтение отдают двухпоточной схеме перераб. нефти, когда каждый процесс представлен двумя одноименными технол. установками. При этом процесс, для к-рого ресурсы сырья ограничены при данной мощн. НПЗ, может быть представлен одной технол. установкой (алк-е, коксование, ВБ, произ-во серы и др.).

Исходя из принятой оптимальной мощн. НПЗ топливного профиля, равной 12 млн т/год, на основании технико-экон.

расчетов и опыта экспл. совр. отеч. и зарубежных заводов принята оптимальной мощн. головной установки АВТ, равная 6 млн т/год.

Наиб. часто комбинируют след. процессы: ЭЛОУ-АВТ (AT), ГО бензина — КР, ГО ВГ — КК — газоразделение, сероочистка газов — произ-во серы; ВП — ГО — КК — газофракционирование и др.

В отеч. нефтеперераб. разработаны след. модели комб.

установок (табл. 9.2):

1) НГП нефти ЛК-6у — произв-стью 6 млн т/год;

2) УПН ГК-3 — произв-стью 3 млн т/год;

3) перераб. ВГ Г-43-107 — произв-стью 2 млн т/год;

4) перераб. мазута КТ-1, включающая в свой состав комб.

установку Г-43-107 и секции ВП мазута и ВБ гудрона;

5) перераб. мазута КТ-1y, отличающаяся от КТ-1 использованием процесса ЛГК вместо ГО ВГ;

6) перераб. мазута КТ-2, к-рая отличается от КТ-1y использованием вместо обычной ВП ГВП с отбором фр-и 350…540 °С (и отсутствием процесса ВБ).

Модели 1–4 внедрены на ряде НПЗ страны и показали выс. эффек-ть. Так, по ср. с набором отдельно стоящих установок, на комб. установке КТ-1 кап. и экспл. затраты ниже соотв. на 36 и 40 %, площадь застройки меньше в 3 раза, а произв-сть труда выше в 2,5 раза.

С использованием высокопроизводительных комб. установок, а именно ЛК-6у и КТ-1, были в последние годы сооружены и пущены в экспл. высокоэффективные НПЗ нового поколения в г. Павлодаре, Чимкенте, Лисичанске и Чарджоу, на к-рых осуществляется УПН. В их состав, кроме ЛК-6у и КТ-1, дополнительно входят такие процессы, как ал-ие, коксование, произ-во в-да, серы, битума и т. д. Тенденция к укрупнению единичной мощн. и комбинированию нескольких процессов характерна не только для нефтеперерабатывающей пром-сти. Она явл. генеральной линией развития и др. отраслей пром-сти, таких как нефтехим., химическая, металлургия и др.

Таблица 10.2 — Набор технологических процессов, Наиб. трудность в нефтеперераб. представляет квалифицированная переработка гудронов (остатков вакуумной, а в последние годы — ГВП) с высоким содерж-ем САВ, металлов и гетеросоединений, требующая знач. кап. и экспл.

затрат. В этой связи на ряде НПЗ страны и за рубежом часто ограничиваются неглубокой перераб. гудронов с получением таких нетопливных нефтепр-тов, как битум, нефт. пек Из процессов глубокой хим. перераб. гудронов, основанных на удалении избытка углерода, в мир. практике наиб.

распространение получили следующие:

1) ЗК, предназначенное для произв-ва кускового нефт. кокса, используемого как углеродистое сырье для послед.

изготовления анодов, графитированных электродов для черной и цветной металлургии, а также низкокач-венных дистил. фр-й МТ и углев-дных газов;

2) ТКК, т. н. непрерывный процесс коксования в кипящем слое (за рубежом — флюид-кокинг, целевым назначением к-рого явл. получение дистил. фр-й, газов и побочного порошкообразного кокса, используемого как малоценное энергетическое топливо;

3) комб. процесс ТКК с послед. парокислородной (воздушной) газификацией порошкообразного кокса (процесс «Флексикокинг» с получением кроме дистиллятов синтез-газов;

4) процессы КК или ГК нефт. остатков после их предварительной ДА и деметал. посредством след. некатал. процессов:

— сольвентной ДА и деметал. (процесс «Демекс» фирмы ЮОП, «Розе» фирмы «Керр-Макги» и др.) с получением деасфальтизатов с низкой коксуемостью и пониженным содерж-ем металлов и трудноутилизируемого остатка — асфальтита; они характ-ся высокой энергоемкостью, повышенными кап. и экспл. затратами;

— процессы ТАДД (процессы APT в США, в Японии НОТ и ККИ, АКО, ЗД и др.) с получением облагороженного сырья для послед. катал. перераб.;

— высокотемпературные процессы парокислородной газификации ТНО с получением энергетических или технол. газов, пригодных для синтеза МТ, ПВ, аммиака, метанола и др. Эти процессы характ-ся исключительно высокими кап. и экспл. затратами.

Перечисленные выше процессы, за исключением ЗК коксования, не предусматриваются в гос. программах строительства и развития нефтеперераб. России на ближайшую перспективу. В то же время на мн. НПЗ страны осуществляется строительство бесперспективного процесса ВБ. Надо отметить, что в этом процессе не происходит удаление избыточного углерода гудрона, осуществляется лишь незнач. снижение вязкости остатка, что позволяет несколько уменьшить расход дистил. разбавителя при получении КТ.

';

Для безостаточной перераб. ТНО в МТ наиб. приемлемы термоконтактные процессы, осуществляемые при повышенных t крекинга и малом времени контакта на поверхности дешевого прир. адсорбента в реакторах нового поколения и регенераторах-котлах с получением дистил. полупродуктов, направляемых на облагораживание и катал. перераб.

(так же, как АРТ, 3Д).

С. А. Ахметовым и профессором Ж. Ф. Галимовым разрабатываются технол. и конструктивные основы перспективного термоадсорбц. процесса безостаточной перераб. ТНО ЭТКК*. Сущность этого технически легко реализуемого процесса состоит в его высокой интенсивности, достигаемой в условиях кратковременности (доли секунды) контакта тонкодиспергированного нефт. сырья с дешевым прир. адсорбентом при t 510…530 °С в реакторе циклонного типа с послед. окислительной регенерацией закоксованного адсорбента. В реакторе осуществляется легк. (экспресс) конверсия, деметал. и частичная декарбонизация без чрезмерного крекирования сырья с обр-ем преим. газойлевого дистиллята, направляемого для послед. катал. перераб. в МТ (процессами КК или ГК). Предлагаемый процесс позволяет осуществлять безостаточную экобезопасную перераб. любого ТНО или битуминозных нефтей без ограничения требований к их кач-ву по коксуемости, сернистости и металлосодержанию.

В кач-ве контактного адсорбента, на к-ром сорбируются металлы ТНО (никель, ванадий и др.), применяются пылевидные и порошкообразные прир. рудные и нерудные мат-лы и отходы их переработки (железорудный концентрат, огарок обжига колчедана, горелая порода, каолин), а также отработанный катализатор крекинга. Часть отработанного контакта непрерывно выводится из системы его циркуляции между реактором и регенератором.

Технол. режим процесса ЭТКК мазута следующий:

кратность циркуляции адсорбента 7…15 кг/кг;

В регенераторе:

* Известия вузов. Нефть и газ. — 2003. — № 3. — С. 129.

Примерный мат. баланс ЭТКК при переработке 47 % мазута зап.-сиб. нефти (в % мас.):

Лекция 38. Основные принципы углубления переработки НПЗ НГП характ-ся наиб. простой технол. структурой, низкими кап. и экспл. затратами по ср. с НПЗ УГП или ГПН. Осн. недостаток НПЗ НГП — большой удельный расход ценного и дефицитного нефт. сырья и ограниченный ассортимент нефтепр-тов. Наиб. типичный нефтепр. такого типа НПЗ — КТ, ДТ, АБ (при необходимости печное топливо), сухой и сжиженные газы. Глубина отбора МТ ограничивается потенциальным содерж-ем их в исходной нефти.

Строительство НПЗ НГП могут позволить себе лишь страны, располагающие неограниченными ресурсами нефти (Саудовская Аравия, Иран, Ирак, Кувейт). Нефтеперераб. России, обладающей скромными запасами нефти (менее 5 % от мир.), должна ориентироваться только на ГПН или БОП нефти.

Типовая блок-схема* НПЗ НГП сернистой нефти представлена на рис. 10.1.

Технол. структура НПЗ НГП представляет собой по существу тот же набор технол. процессов, к-рые входят в состав комб. установки ЛК-6у (см. табл. 10.2).

Осуществление технол. след. ступени нефтеперераб. — УГП с получением МТ в кол-вах, превышающих потенциальное их содерж-е в исходном сырье, связано с физ.-хим.

перераб. остатка от атмосферной перегонки — мазута.

В мир. практике при УГП и ГПН исключительно широкое распространение получили схемы переработки мазута посредством ВП или ГВП с послед. катал. перераб. ВГ (ГВГ) в компоненты МТ.

Кол-во трудноперерабатываемого ТНО — гудрона — при этом примерно вдвое меньше по ср. с мазутом. Технология хим. переработки ВГ в нефтеперераб. давно освоена и не представляет знач. техн. трудностей.

На рис. 10.2 приведена блок-схема НПЗ, наиб. широко применяемая при УГП сернистых нефтей, включающая КУ Под термином блок-схема понимают определенную последовательность технлогических процессов НПЗ.

Рис. 10.1. Блок-схема НПЗ НГП сернистой нефти (комб. установки ЛК-6у) Изомеризат Реактивное Рис. 10.2. Блок-схема НПЗ УГП сернистой нефти в комплексе комб.установкой ЛК-6у: а — КТ-1, б — ГК Глубокая переработка гудронов с max получением компонентов МТ может быть осуществлена посредством тех же пром. технол. процессов, к-рые применяются при перераб.

ВГ (ГВГ), но с предварительной ДА и деметал. сырья, где одновр. достигается деметал. и снижение коксуемости нефт.

остатка. Для этой цели более предпочтительна энергосберегающая технология процесса ТАДД и деметал. типа АРТ, 3Д, АКО и ЭТКК (см. лекции 25 и 37).

На рис. 10.3–10.7 представлены варианты блок-схем перспективных НПЗ ГПН и БОП сернистых нефтей.

В состав перспективных НПЗ рекомендованы освоенные в пром. или опытно-пром. масштабе такие процессы нового поколения, как ТАДД типа 3Д или АРТ мазута или гудрона;

ЛКГ и ГК деметаллизованного газойля, КК типа ККМС газойля, а также сопутствующие ККМС процессы произв-ва высококач-венных бензинов — алк-е и произ-во МТБЭ.

Эти схемы перспективных НПЗ позволяют получить ВО компоненты АБ, такие как ИЗ, риф-т, алкилат, МТБЭ, бензины катал. и ГК и СГК, сжиженные газы С3 и С4, столь необходимые для произв-ва неэтилированных ВО АБ с ограниченным содерж-ем аренов, а также малосернистые ДТ и РТ летних и зимних сортов.

Из данных табл. 10.3 видно, что при перераб. зап.-сиб.

нефти max выход МТ (81,4 %), в т. ч. ДТ (55,5 %) достигается при комбинировании ЛК-6у с процессом ТАДД и ГК (блок-схема 10.6), а max выход компонентов АБ — при включении в состав НПЗ процесса КК (блок-схема 10.5). Важным достоинством использования ЗК (блок-схема 10.7) явл.

возможность получения малосернистого кокса игольчатой структуры.

При перераб. газоконденсатного сырья с исключительно низким содерж-ем САВ и металлов на перспективном НПЗ представляется возможность обходиться без использования процессов ВП и ДА, направляя остаток АП — мазут — непосредственно на установку ГК или КК.

Рис. 10.3. Блок-схема НПЗ ГП сернистой нефти с выработкой нефт. кокса.

Рис. 10.4. Блок-схема перспективного НПЗ глубокой переработки сернистой нефти

АО АГФУ

Продукты ЛК-6у Продукты ЛК-6у

АО АГФУ

Рис. 10.7. Блок-схема перспективного НПЗ глубокой перераб. сернистой нефти с получением МТ и игольчатого кокса Таблица 10.3 — Сравнительные характеристики блок-схем НПЗ Выход н. п., % мас. Рис. 10.1 Рис. 10.2а Рис. 10.2б Рис. 10.3 Рис. 10.4 Рис. 10.5 Рис. 10.6 Рис. 10. Лекция 39. Современные проблемы производства Осн. тенденции произв-ва АБ. Мир. произ-во АБ по состоянию на 2000 г. составило 953 млн т/год. Предполагается, что несмотря на высокие темпы роста автомобильного парка в мире (ежегодно на 10 млн шт.), потребление АБ в ближайшие годы сохранится на нынешнем уровне за счет существенного повышения топливной экономичности автомобилей, перевода части автотранспорта на альтернативные источники топлива и ускорения дизелизации.

Главенствующей до последнего времени тенденцией в развитии произв-ва АБ являлось непрерывное повышение их ДС (в двигателестроении — увеличение степ. сжатия), что способствовало существенному улучшению технико-экон.

показателей экспл. транспортных средств. в то время, когда уровень ОЧ выпускаемых АБ был не столь высок, как в наст.

время, повышение ДС достигалось относительно легко за счет использования сравнительно дешевых термодеструктивных процессов и КК. Однако для послед. повышения ДС до совр. высокого уровня потребовалось развивать в нефтеперераб. более дорогие энергоемкие КП, такие как КР, алк-е, ИЗ и т. д., в которых, кроме того, происходит снижение ресурсов АБ. Естественно, затраты на такие процессы в нефтеперераб. должны окупаться экономией средств потребителей за счет применения ВО бензинов. Следовательно, оптимальные значения ДС АБ будут определяться уровнем химизации и технологии процессов нефтеперераб., а также мир. ценами Наиб. массовым в России в наст. время явл. АБ А-76.

В перспективе будет преим. развиваться произ-во АИ- (или АИ-92) и АИ-95.

С целью улучшения транспортной обеспеченности населения страны предусматривается знач. увеличение выпуска автомобилей преим. повышенной топливной экономичности:

грузовых спецмашин меньшей грузоподъемности, легковых ср. (ВАЗ-21-08, ВАЗ-21-09), малого и особо малого классов («Таврия», «Ока» и др.) и ряд др. мероприятий по оптимизации структуры автопарка.

В связи с ужесточением экологических требований во мн. странах мира приняты законодательные акты по запрещению применения свинцовых антидетонаторов в АБ. Совр.

автомобили должны удовлетворять жестким экологическим нормам токсичности выхлопных газов (табл. 10.4), а АБ и ДТ для их ДВС должны выпускаться по нормам Европейского союза и США (табл. 10.5).

Таблица 10.4 — Нормы предельно-допустимых * Сумма СmНn и NO.

Таблица 10.5 — Основные показатели качества Содержание, не более:

серы, % мас. (ppm) 0,05 (500) 0,015 (150) 0,003…0,001 (30…10) Содержание, не более:

Как видно из табл. 10.5, характерной особенностью перспективных зарубежных бензинов явл. низкое содерж-е в них