CC BY
53НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА
УДК 665.642.2
А.К. Курочкин, к.т.н., А.А. Курочкин, ООО «НПЦ «Термакат»
МАЛЫЙ НПЗ. СОВРЕМЕННЫЕ РАЦИОНАЛЬНЫЕ РЕШЕНИЯ
В статье рассмотрены некоторые принципы классификации и обозначения современных НПЗ. С позиции глубины переработки нефти рассмотрены вторичные процессы деструктивной переработки нефтяных асфальтеносодержащих остатков и предложена технология их переработки. Показано, что новая редакция процесса Висбрекинг может служить базовым процессом для кардинального углубления переработки нефти как на существующих НПЗ, так и в схемах проектируемых малых НПЗ.
Современный малый НПЗ - это автоматизированный технологический комплекс по переработке углеводородного сырья мощностью от 50 тыс. до 3 млн твг, вырабатывающий не менее 80% светлых моторных топлив по категории качества не ниже Евро-3 из нефти любого типа и вида, включающий необходимый набор технологий, объектов общезаводского хозяйства и инженерных сетей, обеспечивающих безотходную, промышленно надежную и экологически безопасную эксплуатацию НПЗ в автономном режиме в течение 10-15 суток [1].
Среди российских нефтяников корпус нефтепереработчиков, очевидно, является самым консервативным. Именно в этом видится причина технического застоя отечественной нефтепереработки на достигнутой глубине переработки в 68-71%. Появление так называемых мини-НПЗ, не отвечающих ни техническим требованиям XXI века, ни элементарному багажу инженерных знаний и технологических наработок, накопленных за столетнюю историю технологии переработки нефти,увы, не способствовало развитию технологических процессов переработки нефти. Более того, абсолютное их большинство может служить лишь предметом, порочащим профессию инженера - технолога нефтепереработчика. А ведь изначально малым НПЗ отводили роль пилотных, отрабатывающих передовые технологии. Почему так произошло и что необходимо делать для перехода на углубленную
переработку нефти и укрепления имиджа отечественной нефтепереработки?
КАКОЙ ЗАВОД НАЗВАТЬ НПЗ?
Мы не случайно привели формулировку определения «современный малый НПЗ». В самом начале необходимо разобраться в предмете разговора.
На наш взгляд, право на жизнь имеют следующие проекты:
1. В определенных условиях целесообразно строительство промысловых установок для выработки дизельных топлив.
2. Промысловые установки по подготовке тяжелых нефтей решают особую задачу - повышают сортность нефти и снижают технологические затраты на ее перекачку.
3. В некоторых случаях целесообразны установки в составе нефтебаз: по выработке более высококачественных моторных топлив, при этом должны быть решены экологические проблемы утилизации отходящих газов, более тяжелых нефтяных остатков и серы.
4. Малотоннажные установки по производству битумов, несомненно, имеют право на жизнь. Более того, их целесообразно аттестовать и сертифицировать в составе деятельности дорожностроительных фирм.
5. Установки по квалифицированной утилизации нефтешламов должны функционировать у нефтедобытчиков и на нефтеперерабатывающих заводах как экологические подразделения.
6. Региональные НПЗ решают задачи по обеспечению своих регионов востребованными видами топлив и нефтепродуктов.
Степень комплектности технологическими процессами, инженерными сетями и объектами общезаводского хозяйства для названных объектов будет различная, в зависимости от их предназначения. Но степень их совершенства на соответствие достигнутому уровню развития науки и техники, несомненно, должна отвечать самым высоким требованиям. И это соответствие должно быть отражено уже в самом названии нефтеперерабатывающего завода.
О КЛАССИФИКАЦИИ НПЗ
Даже узким профессионалам не разобраться в степени совершенства действующих НПЗ. Если качество производимых светлых моторных и темных котельных топлив должно соответствовать единым стандартизованным по паспорту требованиям, то их содержимое известно только товарному цеху, осуществляющему заключительную стадию производства товарного продукта, -компаундирование. Иной раз и главный технолог завода не знает об уникальных способностях своих товарников, такого «накомпаундируют»...
Какая же самая необходимая информация должна быть отражена в названии НПЗ? На наш взгляд, в названии завода должны быть отражены:
Рис. 1. Уровень глубины переработки нефти (ГПН) и типовые схемы НПЗ
1. профиль завода: нефтеперерабатывающий - НПЗ;
• газоконденсат перерабатывающий
- ГКПЗ;
• нефтебитумный - Н БЗ;
• производство синтетической нефти -ЗПСН;
2. мощность завода: проще всего указывать в виде цифр, соответствующих годовой мощности по переработке сырой нефти в млн тонн, например: НПЗ
- 12,0 или НПЗ - 0,1;
3. уровень глубины переработки нефти (ГПН) в мировой практике уже классифицируется по 3 уровням:
I уровень - глубина переработки нефти с отбором 50-55% светлых только на АТ и ВТ, возможно с каталитическим риформингом и гидроочисткой светлых;
II уровень - с отбором светлых до 65-75% с применением технологий деструктивной переработки тяжелых дистиллятов и процессов их облагораживания;
III уровень - с отбором светлых свыше 80% с применением технологий деструктивной переработки нефтяных остатков, процессов облагораживания
и сероочистки всех дистиллятных и газовых потоков.
И если отражать степень отбора светлых нефтепродуктов в десятичных долях от единицы вместе с сочетанием уровня глубины переработки нефти, то получится весьма информативная система о степени комплектности завода технологическими процессами. Так, по обозначению 0,631 можно сказать, что это НПЗ на основе АТ или АВТ с
глубиной отбора светлых 63%. Обозначение 0,87111 соответствует НПЗ с глубиной отбора светлых 87%, и это обеспечивается вторичными процессами глубокой переработки нефтяных остатков.
Четвертую классификацию по качеству
производимой на НПЗ продукции целесообразно маркировать в соответствии с европейскими требованиями качества, например Евро2 - е2, для Евро4 - е4.
НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА
Рис. 2. Традиционная переработка нефти по топливной схеме
Рис. 3. Переработка остатков
Парафины 4 олсфниы ■> нафгены арены ^ поли циклические арены ^ смолы ♦ асфалътены 4 STOP! ^ карбены ■> карбонды ^ кокс
Кпмц^нТрЭЦнА Парафинов >1 BflSrtftC Ть П0 Н 80 Г ( ад.Ц
Степень превращения, %
Рис. 4. Висбрекинг - ТЕРМАКАТ® в процессе для производства светлых
Таким образом, шифр завода НПЗ 0,1-0,85111-е4 будет обозначать нефтеперерабатывающий завод мощностью 100 тыс. твг по сырой нефти, со вторичными процессами глубокой переработки нефтяных остатков, с выработкой 85% светлых моторных топлив по категории качества Евро4. Некоторые передовые отечественные НПЗ можно обозначить НПЗ 12,0-0,89111-е4. Есть отечественные заводы НПЗ 3,0-0,47 1-е2.
УРОВЕНЬ ГЛУБИНЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ (ГПН)
Степень совершенства НПЗ закладывается еще на стадии разработки инженерной концепции, при разработке базового проекта технологии и исходных данных на проектирование будущего завода. Многократными расчетами показано, что и малый НПЗ может быть весьма рентабельным предприятием, если уровень глубины переработки нефти на нем не ниже 80%.
Какие процессы могут обеспечить высокую рентабельность? На рис. 1 представлены схемы типовых НПЗ топливного профиля. Для малых НПЗ нужно выбирать схемы с минимальным набором технологических переделов, да и сами переделы должны быть с минимальной капиталоемкостью. Вполне очевидно, что именно из-за высокой капиталоемкости процессы гидрокрекинга, замедленного коксования не могут быть рекомендованы для комплектования блок-схем малых НПЗ.
Как отмечалось выше, абсолютное большинство мини-НПЗ не отвечают профессиональным требованиям, предъявляемым к проектированию объектов нефтеперерабатывающей отрасли. И даже если проект выполняется профессионально, то в схему завода все равно закладывается традиционный набор вторичных технологических процессов (см. рис. 2). С одной стороны, это опять-таки дорого, с другой - тиражируется промышленно небезопасная схема переработки нефтяного остатка. Передача нефтяного остатка от атмосферной колонны в вакуумную и из нее на термокрекинг сначала просто увеличивает концентрацию асфальтеновых веществ в 2-3 раза по отношению их содержания в
исходной нефти, а затем и дополнительно производит за счет процессов термополиконденсации. При высоких температурах (выше 440-4600С) происходит нежелательное явление - за-коксовывание технологического оборудования. Да и сам крекинг гудрона остатка куба вакуумной колонны малоэффективен - углубление переработки нефти лишь на 4-6%, а весьма высокий выход крекированного мазута даже не окупает технологических затрат на процесс.
В последние годы появились новые технологические решения,позволяющие значительно упростить конфигурации схемных решений для проектирования больших НПЗ на кардинальное углубление переработки нефти. Для малых НПЗ, ориентированных на переработку средних и тяжелых нефтей, эти решения, пожалуй, единственные, которые могут обеспечить высокорентабельную переработку нефти в малых объемах.
Речь идет о мягком висбрекинге, так называемом термоакустическом катализе, в котором необходимая для протекания деструктивных процессов
Вигбрекинг трнднцночный Внгб]1гкннГ - Тррмакят* Новая редакция
Назначение УмснЫНсннс ЕЯЗКОСГН гудрона Получение сбетльк оттю до бО-ВО'*« на мазут
Продукты Газ, бензин - до 5-8%, мазут М-100 Газ, б И КЕШ. ДЕЫТОЛЛНЮ, иеокнстнный бнтум
Решает задачи Повышение кэчст тьа нефтяного остатка Одностадийная переработЕса тяжелы* фрикцнй - а светлые, остагочньп фраводЕ« - б Фвттум
Эффективность Затратный лщкстг Повышает рентабельность на 40-6044
Наз€оние спщхы - нинс назначен*?: базоеик процесс глубокой переработки нефти
Рис. 5. Висбрекинг-ТЕРМАКАТ® - новые возможности висбрекинга
энергия подводится в высокопотенциальном виде - в виде кавитационноакустического воздействия (КАВ). На рис. 3 условно показаны сложные термохимические процессы, протекающие при КАВ с участием асфальтенов и поликонденсирован-ных агрегатов на их основе. При схло-пывании кавитационных пузырьков выделяется значительная энергия, которая обеспечивает глубокое протекание термодеструктивных процессов с разрывом химических связей и перераспределением водорода, с
разрушением сложных надмолекулярных структур и высвобождением масляной фазы из агрегатов. На рис. 4 представлена известная из теории технологическая цепочка химических превращений углеводородов при термическом воздействии на сложную углеводородную смесь. Парафины срабатываются в дизельнобензиновые фракции. Управляя переработкой концентрации асфальтенов, можно получить битум тех или иных свойств, вторичный остаток той или иной вязкости.
HEФTEПEPEPAБОTКA
Фото 1. Нефтеперерабатывающий завод в Ясло
ПРАКТИЧЕСКИ НА ПИЛОТНОЙ УСТАНОВКЕ ПОЛУЧЕНЫ:
• из чистого парафина с температурой плавления +5б0С получено 92% бензино-дизельной фракции с температурой помутнения -150С, в остатке флотский мазут с содержанием асфальтенов -3% масс;
• из котельного топлива - мазута марки 100 ШНОС - получено 50% бензинодизельных фракций, а в остатке котельное топливо мазут М100 с более низкой температурой застывания;
• из газоконденсатных мазутов Астраханского ГКПЗ, Сургутского ЗСК, Завода Конденсат (Казахстан) выход бензино-дизельных дистиллятов составляет 88, 92 и 93% соответствен-
но, а в остатке - низкозастывающие флотские мазуты;
• из тяжелых вторичных мазутов Московского НПЗ, Салаватского НОС, Уфимской группы заводов выход остаточных неокисленных дорожных битумов составляет 40-60%, а более 40% составляют бензино-дизельные дистиллятные фракции.
Кавитационный термолиз высокомолекулярных соединений приводит к образованию большого количества углеводородов бензино-дизельного ряда, а также сопровождается образованием продуктов уплотнения. Технология Термакат обеспечивает обрыв цепочки поликонденсацион-ных превращений на стадии образо-
вания асфальтенов - в необходимом количестве для высококачественных дорожных битумов.
В целом новая редакция процесса «Висбрекинг-Термакат» может быть рекомендована в качестве базового процесса глубокой переработки нефти (см. рис. 5) как для модернизации действующих заводов, так и при проектировании новых больших и малых НПЗ. Малобюджетная модернизация польского нефтеперерабатывающего завода в Ясло (см. фото 1) позволила дополнительно увеличить выработку бензинодизельных фракций на существующем оборудовании на 14%, при этом срок окупаемости капиталовложений и в НИР, и в саму модернизацию оказался менее одного месяца. По подобной схеме могут быть модернизированы как большие, так и малые установки АТ, АВТ, Висбрекинга, битумные, ТК и 3R. Рациональные технологические решения на основе высокой степени интегрирования процессов первичной подготовки нефти атмосферной перегонки, термолиза мазутов и термополиконденсации нефтяных остатков в сочетании с каталитическими процессами облагораживания бензиновых и дизельных фракций позволяют создавать современные высокорентабельные нефтеперерабатывающие предприятия, отвечающие самым современным требованиям науки и техники в области нефтепереработки, автоматизации, экологической и промышленной безопасности. Одним из таких заводов является Кондинский НПЗ (см. фото 2), спроектированный и построенный на основе вышеизложенных решений.
Фото 2. Кондинский НПЗ
Организатор:
ОАО “Казанская ярмарка
Президента и Правитепьствэ Республики Татарстан Министерства промышленности и торговли Республики Татарстан Министерства экологии и природных ресурсов Республики Татарстан Мэрии города Казани
При содействии и участии ОАО 'ТАТНЕФТЬ11
16-я международная выставка
НЕфТЬ^ ГАЗ
^ НЕФТЕХИМИЯ
9-11 сентября Казань, 2009
ГЕНЕРАЛЬНЫЕ МЕДИА-ПАРТНЕРЫ
NGE.RU
спонсор деловой программы
ОАО “Казанская ярмарка” Россия, 420059, Казань, Оренбургский тракт, 8 т./ф.: (843) 570-51-14, 570-51-11 e-mail: expokazan@rambler.ru
www.oilexpo.ru
ньктліючмьиі ur.i пї1 ISO 9001 Iv U
КАЗАНСКАЯ
ЯРМАРКА
НЕФТЕГАЗ
