CC BY
26к.т.н. Курочкин А.К., к.х.н. Курочкин А.В., д.т.н., Гимаев Р.Н., Курочкин А.А.
НПЦ «Термакат», г. Уфа, Россия
НОВЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ КОНФИГУРАЦИИ
СОВРЕМЕННОГО НПЗ III-ГО УРОВНЯ ГЛУБИНЫ ПЕРЕРАБОТКИ. Часть 2.
Во второй части статьи оцениваются возможности применения процесса «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®» в качестве базового процесса для построения схем НПЗ при переработке различных видов нефтяного сырья. Очерчена область наиболее эффективного применения новой технологии.
Интегрированные процессы, как основа построения эффективных конфигураций новых НПЗ
Применение интегрированных схем переработки нефти позволяет сократить удельные капиталовложения В первой части этой статьи [1,2] нами была обоснована объективная необходимость пересмотра традиционной концепции компоновки НПЗ глубокой переработки нефти и перехода на построение схем переработки нефти на основе интегрированных процессов. Рассмотрены теоретические и технологические основы нового варианта висбрекинга, перспективного, по мнению авторов, для применения в качестве базового процесса современных НПЗ. Нефтеперерабатывающий завод, построенный на основе интегрированных процессов, по жесткой схеме, состоит из двух взаимоувязанных технологических переделов - базового, обеспечивающего максимальную глубину переработки нефти и передела по облагораживанию полученных светлых продуктов, обеспечивающего качество конечной продукции. Вспомогательные производства и объекты общезаводского хозяйства обеспечивают технологическую часть НПЗ материалами и инженерной поддержкой.
Основными направлениями интеграции процессов является увязка технологических переделов по функциям и решаемым задачам, по материальным и тепловым потокам.
Интеграция по функциям. В качестве наиболее яркого примера рассмотрим вариант интеграции производств НПЗ по функции обеспечения фракционного состава. Товарные продукты любого НПЗ должны соответствовать ГОСТ по многим показателям, в том числе и по фракционному составу, это: давление насыщенных паров, 10, 50, 90% точки, конец кипения — для бензинов, температура вспышки, 50 и 90% точки — для дизельных топлив. На традиционно укомплектованном НПЗ практически каждая технологическая установка имеет блок ректификации, обеспечивающий заданный фракционный состав ее продуктов. Это можно понять, если эти продукты отправляются в промежуточный парк, и далее направляются из него на последующие переделы. Но при жесткой схеме иметь на заводе трех-че-тырехкратную ректификацию (АВТ, гидроочистка, риформинг, каталитический крекинг и т.д. и т.п.) бессмысленно. Многие технологические процессы позволяют перерабатывать сырьевой продукт нечеткого фракционного состава,
что позволяет готовить сырье для них методами дробной конденсации или испарения и экономить очень серьезные средства в масштабах НПЗ как на капиталовложениях, так и на эксплуатационных расходах. Четкая ректификация нужна в конце технологического цикла — при получении товарных продуктов. Внутри производственного цикла четкая ректификация должна допускаться только в случае жесточайшей технологической необходимости. Принятие сформулированной идеологии диктует и обратную задачу подбора процессов, более толерантных к показателям качества их сырья.
Комплекс одновременно решаемых прямых и обратных задач такого плана и составляет многопараметрическую, нечеткую (с математической точки зрения) задачу разработки структуры НПЗ. Искусство разработчика — найти эффективное решение такой задачи, которое в результате позволит построить стабильно работающее, экономически эффективное предприятие за минимальные деньги. Интеграция по материальным потокам состоит в использовании промежуточных потоков определенного химического состава и теплофизических параметров одного передела в другом
Расслабьтесь и отдыхайте. Austrian Airlines быстро и с комфортом доставит Вас в 13 городов на Ближнем Востоке, выполняя более 70 рейсов в неделю. Летайте с Austrian Airlines в более 130 направлений по всему миру через международный аэропорт Вены - самый быстрый и удобный для пересадки европейский аэропорт. Дополнительная информация и бронирование авиабилетов: (495) 995 0 995, www.austrian.com и в Вашем туристическом агентстве.
Тегеран Триполи Каир
от $ 399 от $ 399 от $ 399
47IG
Vienna Interna Airport
fly with friends. Austrian
Open For New Horizons.
Период бронирования и покупки авиабилетов с 1.10.06 по 30.11.06. Период путешествия с 1.10.06 по 14.12.06 (дата последнего вылета) Применяются ограничения по тарифам. Тарифы действительны для путешествий в обе стороны. Аэропортовые сборы не включены.
Накопите мили с Miles Ее More
технологическом переделе. Простейшим примером может служить интеграция атмосферной ректификации дизельных фракций и вакуумсоздающей системы (ВСУ) с использованием тяжелого бокового погона дизельной фракции в качестве рабочего тела ВСУ и возвратом отработавшего рабочего тела в атмосферную колонну в качестве циркуляционного орошения. Интеграция по тепловым потокам позволяет достичь максимальной рекуперации тепла и значительного снижения энергопотребления предприятием. При этом следует оптимизировать потоки не только по энтальпийной составляющей энергетических потоков. Не менее важна их энтропийная составляющая. Интуитивно, на уровне опыта, общеинженерных подходов, учет энтропии потоков при разработке технологических решений в той или иной мере, как правило, производится. В то же время осознанное, термодинамически оптимальное проектирование стадий технологических процессов да-
A STAR ALLIANCE MEMBER '
ет ощутимый эффект. Квалифицированное использование высокопотенциальных тепловых потоков, потоков с повышенным давлением и высококонцентрированных материальных потоков, оптимальная организация стадий разделения — смешения, использование, по возможности, двухфазных процессов конденсации — испарения, нагрева-охлаждения углеводородных потоков для их разделения по фракционному составу — эти и подобные технические решения являются фактически энергосберегающими мероприятиями и благоприятно отражаются на интегральной экономической эффективности переработки нефти на проектировании предприятии.
Применение интегрированных схем переработки нефти позволяет, с одной стороны, значительно сократить уровень удельных капиталовложений в строительство НПЗ, что гарантирует быструю окупаемость созданных производственных мощностей, даже в мало- и средне-тоннажных вариантах. С
другой стороны, такие схемы, как это ни парадоксально, обеспечивают гибкость нефтеперерабатывающего предприятия, оставляют такие возможности его технологического развития, которые в перспективе позволят реали-зовывать самые жесткие требования по качеству продукции, экологической и промышленной безопасности и обеспечить устойчивость бизнеса в стремительно меняющихся условиях рынка.
Применение процесса «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®» в интегрированных схемах НПЗ
Процесс «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®» по достигаемым технологическим результатам превосходит известную линейку базовых процессов НПЗ Начало статьи было посвящено логическому обоснованию места процесса «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®», как интегрированного процесса, в технологической цепочке получения остаточных продуктов. Было показано, что процесс функционально полностью заменяет
16 14 12 10 % 8 6 4 2 0
1 11 21
цепочку процессов вакуумная ректификация — висбрекинг — битумная установка и является серьезной альтернативой процессу замедленного коксования. Однако его перспективы, как базового процесса НПЗ, гарантирующего его технологическую и экономическую эффективность, связаны с возможностью получения на одном технологическом переделе максимального выхода светлых продуктов, и еще большего сокращения «обязательного» набора заводских процессов. Получение на базовом переделе максимального выхода светлых продуктов является технологическим результатом, получающимся за счет управляемого термического превращения масляных фракций нефти, выкипающих в
31 41 51
интервале 360-М300С Гуглеводороды С20-С40+Н в блнзино-дизельные фракции (углеводороды С5-С22). Из графиков, приведенных на рис.1 видно, что происходит это с очень высокой селективностью — свыше 80% тяжелых углеводородов переходят в углеводороды С11-С22, составляющие основу дизельных топлив, и только 5-15% превращаются в продукты конденсации с молекулярной массой более 1000 у.е., и лишь 4-6% — в углеводороды С1-С4. Причем на водород, метан, этан и этилен в сумме приходится не более 0,5%. Потеря атомов водорода с газами и легкими фракциями минимальна, уплотнение остаточных продуктов также минимально, а, в результате, выход средних керосино-дизельных дистил-
лятов — максимален. В данном случае один технологический передел решает технологические задачи, как минимум, сразу трех процессов традиционного НПЗ: атмосферной ректификации, вакуумной ректификации и каталитического крекинга (ККФ). Причем с меньшими потерями — газообразование минимально, а кокс не образуется. Благодаря смягчению температурных режимов выход газообразных продуктов в новом процессе по сравнению с термическим и каталитическим крекингом, соответственно, в 1,8 и в 56 раз ниже, а селективность по выходу целевых бензино-дизельных фракций в 3,5 и 1,3 раза выше, что прекрасно иллюстрирует рис.1.
Если дополнительно принять во внимание, что применение нового базового процесса исключает необходимость комплектования НПЗ шлейфом производственных мощностей по переработке легких углеводородных газов: установками газофракционирования, алки-лирования и полимеризации (рис.2), и соответственно уменьшает капиталовложения, то удивительно, почему у дверей разработчика стоит очередь российских и иностранных компаний, желающих как можно быстрее его внедрить, только не первыми, а вторыми? Один из возможных ответов — обязательное замечание скептиков: «Качество бензинов каталитического крекинга гораздо выше в сравнении с любыми термическими бензинами». Это замечание можно было принять 1020 лет назад, когда качество бензина каталитического крекинга удовлетворяло требованиям на компонент товарного бензина. Сейчас, в XXI веке, ситуация значительно изменилась. Для выполнения современных требований по содержанию серы в бензинах процесс ККФ необходимо дополнять процессами предварительной сероочистки вакуумного газойля. А для снижения количества ароматических углеводородов -процессами по удаления избытка аро-
— Термический крекинг —Термоакустический крекинг
— Сырье - вакуумный газойль —Каталитический крекинг -Ж-Кокс
Рис. 1. Превращение углеводородов вакуумного газойля в газо-дистиллят-ные и остаточные продукты при переработке по различным технологическим процессам [3].
Нефть
АТ
ВТ
¥
ГФУ
Сжиженные газы
Бензиновые
фракции —►
Установка полимеризации
Каталитический крекинг
Керосиновые фракции
Дизельные
фракции -►
Топливный газ
Бензиновые фракции
Керосиновые фракции
Дизельные фракции
Рис. 2. Сопоставление блок-схем базового технологического передела по светлым продуктам традиционного НПЗ и НПЗ-Термакат (без процессов облагораживания).
Краски И ОТ УН - непревзойденная защита от коррозии !
ютиы
л т
Мролажа краски со склада к Санкт-Петербурге.
Приглашаем к сотрудничеству региональных ш и.1ро$:
Имеется муяътикдгюрная машина.
<|1'1||
ль
198096^ Петербург пр. £тячек д.57 оф.31 тел. (812) 332 110 »0 фикс {812) 783 05 25
Е- таЛ: г и а.гесе plion@johin.com
ии \i.jot ии.ги
Сжиженные газы
Бензиновые фракции
Керосиновые фракции
Топливный газ
Керосиновые фракции
Топочный мазут М-100
Битум
Флотский мазут Топочный мазут М-100
Рис. 3. Базовый процесс "Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®" по технологическому результату превосходит традиционный набор установок НПЗ
Битум
Кокс нефтяной
матики. В настоящее время процесс каталитического крекинга находится в перечне ординарных заводских процессов, производящих полупродукты, и не является безальтернативным. Основной «тормоз» внедрения нового базового процесса — существующая структура процессов действующих НПЗ. Если на предприятии уже есть вакуумная трубчатка и каталитический крекинг, то любое вмешательство в действующую (хотя и недостаточно эффективно) схему переработки, влечет за собой останов НПЗ и его полную реконструкцию. С вытекающими отсюда финансовыми и бизнес-рисками. В последующих публикациях мы более подробно остановимся на вопросах реконструкции и обсудим наименее болезненные варианты совершенствования действующих НПЗ. Рисунок 3 подводит итог предыдущему анализу: технологический результат применения процесса «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®» в качестве базового передела НПЗ эквивалентен результату работы пяти-семи установок НПЗ традиционной комплектации. Элементарный расчет на основании среднемировых статистических данных за 1992-2002 годы [4] для вариан-
та переработки нефти «urals» дает следующую величину экономии удельных капиталовложений на базовом технологическом переделе НПЗ в расчете на 1 годовую тонну нефти (без учета процессов облагораживания, вспомогательных производств и ОЗХ): плюс $40 («Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®») минус $17 (АВТ) + [$18 (ВБ) + $6 (БУ) или $25 (ЗК)] + $16 (ККФ) + $11 (ГФУ+АЛК)
= $20 — экономия удельных капиталовложений.
Экономический эффект от сокращения эксплуатационных расходов дает дополнительный плюс. Таким образом, подытоживая вышесказанное, можно сделать вывод, что технология «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®» превосходит известные термические технологии переработки тяжелого нефтяного сырья по возможности управления физико-химическими и химическими превращениями сырья, их глубине и селективности. А процесс «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®», как базовый процесс НПЗ, превосходит известные процессы, как по достигаемым технологическим результатам — глубине переработки нефти и выходу светлых продуктов, так и по экономическим показателям: мини-
муму металлоемкости, капиталоемкости, эксплуатационных затрат. Построение нефтеперерабатывающего производства на основе такого процесса, помимо вышесказанного, может обеспечить для НПЗ гибкость по сырью и ассортименту товарной продукции, что дает возможность мгновенного реагирования на потребности рынка.
Процессинг различных видов сырья
Основополагающей характеристикой, определяющей материальный баланс переработки, является плотность нефтяного сырья
Потенциал выработки светлых продуктов и их качественные характеристики зависят, прежде всего, от фракционного и структурно-группового состава сырья. При одинаковом фракционном составе нефтяное сырье, обогащенное нафтеноароматическими углеводородами, смолами и асфальтенами, ядро которых имеет преимущественно ароматическую природу [5,6], имеет минимальную свободную энергию и, следовательно, минимально возможную потенциальную глубину превращения углеводородов. И, наоборот, нефти и мазуты парафинового основания имеют
повышенный запас свободной энергии и, следовательно, максимальный потенциал возможной глубины превращения. Симбатно с величиной свободной энергии углеводородной системы изменяется и ее мольный объем, при одинаковом фракционном составе обратно пропорциональный плотности сырья. То есть априори, при прочих равных условиях, сырье с минимальной плотностью должно давать в термических процессах максимальную глубину превращения что, примени-
Углеводородные газы
тельно к основному назначению процесса, означает максимальный выход светлых дистиллятов. Рис. 4 и 5 иллюстрируют полную применимость сформулированного общетермодинамического подхода (безотносительно к какой-то конкретной технологии и аппаратурному оформлению) к результатам переработки различных видов сырья по процессу «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®». На рисунках приведены данные по переработке нефтяного сырья до дистиллятных и остаточных про-
дуктов. В дистиллятных продуктах выделены неконденсируемые углеводородные газы с Ткип < 350С, бензиновые фракции с Ткип 35-1800С и дизельные фракции с Ткип 180-3600С. В качестве остаточных продуктов на рисунке 4 представлены вторичные топочные мазуты с плотностью более 0,98 г/см3, на рисунке 5 — дорожные битумы с плотностью выше 1,01-1,02 г/см3. Выход светлых продуктов на 10-15% больше в варианте получения неокис-ленного битума, продукта, уплотненно-
Дизе льные фра кции
ч
Ч 4 0
0,81 0,83 0,85 0,87 0,89 0,91 0,93 0,95 0,97 0,99 1,01
Бензиновые фракции
< ► ♦ 4 ♦ = 4024,5х3 13772 х2 + 1 4712х - 4962 ,7
♦ ----« ♦ »
♦ ♦ к*
—1—1—1—1—1—1—1—1—1—1—1—1—1—1—1—1- 1—1-Х- —
0,81 0,83 0,85 0,87 0,89 0,91 0,93 0,95 0,97 0,99 1,01 Топочный! мазут М-100
у = -375843Р4 + Е + 06Р3 - 2Е + 06Р2 ♦ + 1Е + 06Р - 25571^/^ ¿Т* ♦
-1-1-1-1-1- \ ♦ ♦
0,81 0,83 0,85 0,87 0,89 0,91 0,93 0,95 0,97 0,99 1,01
0,81 0,83 0,85 0,87 0,89 0,91 0,93 0,95 0,97 0,99 1,01
..3
Плотность, г/см3
Рис.4. Зависимость выхода углеводородных газов, бензиновых и дизельных фракций в зависимости от плотности сырья (нефти, первичные и вторичные мазуты, газойли, полугудроны) по варианту вырнботки вторичного топочного мазута марки 100.
10
8
6
4
2
0
Углеводородные газы
Дизельные фракции
я 4
У = -111,89х2 + 196,27х - 82,052
► ♦ 4 ► ►
♦ ♦ ♦
90
70
Ч 50
0,81 0,83 0,85 0,87 0,89 0,91 0,93 0,95 0,97 0,<
Бензиновые фракции
" ♦ у = 531,05х3 - 4086,7х2 + 5857,7х ♦ ♦ ♦ 2284,8
♦ гЧ>
♦ ♦ \
♦Ч
♦
0,81 0,83 0,85 0,87 0,89 0,91 0,93 0,95 0,97 0,99 1,01 Битум дорожный
100
у = -410902Х4 + 2Е+06Х3 - 2Е + 06Х2 + 1Е+06Х - 282312
Я 20
0,81 0,83 0,85 0,87 0,89 0,91 0,93 0,95 0,97 0
0,81 0,83 0,85 0,87 0,89 0,91 0,93 0,95 0,97 0,99 1,01
,3
Плотность, г/см3
Рис.5. Зависимость выхода углеводородных газов, бензиновых и дизельных фракций в зависимости от плотности сырья (нефти, первичные и вторичные мазуты, газойли, полугудроны) по варианту выработки дорожного битума.
го в большей степени, чем топочный мазут. Кроме того, заметно, что потенциал отбора светлых продуктов (бензино-ди-зельных фракций), равно как и остаточных продуктов (битумов), существенно зависит от ароматичности и сернистос-0,6
ти сырья. Так, при переработке первичных сернистых мазутов выход светлых дистиллятных продуктов составляет только 55-60%, достигая 88-92% при переработке парафинистых газокон-денсатных мазутов и газойлей.
1,20 ■
При переработке вторечных мазутов (гудронов) и тяжелых нефтей ароматического основания выход светлых продуктов минимален. Переработкой по разработанной технологии остаточных топочных мазутов, производимых за-
100 200 300
Температура, °С Прямогонные дистилляты
400
500
I I I 200 300
Температура, °С
500
Дистилляты процесса "Висбрекинг-ТЕРМАКАТ " Рис.6. Фракционный состав и содержание общей серы в узких дистиллятных фракциях Урайской нефти и суммарного дистиллята термолиза по процессу "Висбрекинг-ТЕРМ АКАТ®"
8
6
2
0
10
1 ,01
0
водами 11-го Ш-го уровня глубины по методу компаундирования всех имеющихся окисленных, пара-финистых, ароматических и смолистых отходов, получать топочные мазуты нецелесообразно,а иногда и невозможно. Как плотность, так и вязкость остаточного продукта в ходе процессинга постоянно повышаются, приводя к образованию битумов. Минимума вязкости, показанного на рис.4 в первой части статьи, в этом случае не наблюдается (топочные мазуты М-100 Уфы, Салавата, Омска). Следует обратить внимание еще на один любопытный факт: выход дизельных фракций относительно мало зависит от плотности сырья. Переработка нефтей дает 60-65% дизельных фракций,а первичных мазутов - 55-60%. Различие минималь-
50,0
ООО «Завод АКС»
Изготавливаем и поставляем изделия (отливки] из обычных и легированных сталей, цветных металлов и чугуна.
Используем технологию литья по газифицируемым и выплавляемым моделям.
Имеется механо-обрабатывающее и сборочное производство.
195009, САНКТ-ПЕТЕРБУРГ УЛ. МИХАЙЛОВА, Д.11
(812) 324-85-55 (812) 324-85-52
но, что делает процесс весьма ценным еще и с точки зрения выработки оптимального ассортимента моторных топ-лив. Дизельные топлива, как обеспечивающие наибольшую экономичность грузоперевозок,все более востребованы на рынке.
Е-МА11-: MAIL@ZAVODAKS.SPB.RU HTTP://WWW.CF.SPB.RU
Найденные корреляции могут служить также для первичной оценки материального баланса базового передела проектируемых НПЗ-Термакат при выборе сырья из имеющихся вариантов.
30,0
5 10,0
х
га
т
л
ь
« -10,0
-30,0
-50,0
-70,0
150 200 250 300 350 400 450 Температура, °С
100
200 300
Температура, °С
400
500
Прямогонные дистилляты
Дистилляты процесса "Висбрекинг-ТЕРМАКАТ "
Рис.7. Температура застывания и плотность узких дистиллятных фракций Урайской нефти и суммарного дистиллята термолиза по процессу "Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®"
0
Таблица 1. Свойства бензино-дизельных фракций суммарного продукта переработки урайской нефти по процессу «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®»
Физико-химические свойства
Фракция, 0С Выход, % масс. на нефть Плотность, г/см3 Температура застывания, 0С Содерж. общей серы, % масс. Содерж. олефи-нов, % масс. Вязкость, сст
Бензиновые фракции
Н.К.-140 14,2 0,706 -139 0,13 4,4 0,6
Н.К.-150 15,8 0,714 -132 0,14 5,0 0,7
Н.К.-165 19,2 0,723 -126 0,18 7,0 1,0
Н.К.-180 22,7 0,732 -117 0,21 9,0 1,2
Керосиновые фракции
140-240 22,1 0,781 -75 0,29 9,5 1,6
140-280 34,7 0,797 -64 0,34 10,4 2,1
180-280 26,2 0,806 -57 0,38 10,9 2,4
Дизельные фракции
140-320 49,7 0,813 -52 0,39 10,9 3,0
150-320 48,2 0,815 -51 0,39 11,0 3,1
165-320 44,7 0,818 -48 0,41 11,2 3,2
180-320 41,2 0,822 -45 0,42 11,3 3,4
140-340 58,0 0,820 -47 0,42 11 3,7
150-340 56,5 0,822 -45 0,43 12 3,7
165-340 53,0 0,826 -43 0,44 12 3,9
180-340 49,6 0,829 -40 0,46 12 4,1
Продукты процесса «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®»
Продукты процесса соответствуют, или близки по качеству к товарным продуктам
Для иллюстрации параметров качества продуктов процесса на рис. 6 и 7 и в табл. 1 мы приводим результат переработки нефти одного их урайских месторождений (ХМАО). Бензиновые фракции, вырабатываемые в количестве 6-12%, по основным параметрам, в том числе по октановому числу, соответствуют автомобильным бензинам А-80, благодаря присутствию олефинов. Повышенное содержание (0,1-0,2%) содержание диеновых и сопряженных с ароматическим кольцом двойных связей обуславливают невысокую окислительную ста-
бильность продукта и повышенное содержание смол. Однако не представляет никакого труда провести гидрирование, а также и дегидросульфуризацию всех химически активных соединений известными или новыми процессам облагораживания (наличие которых обязательно предусмотрено в составе НПЗ), и получить полноценный компонент «восьмидесятого» бензина или сырье процесса риформинга для получения высокооктановых компонентов товарного бензина. За счет некоторой ароматизации при термических превращениях наблюдается небольшое повышение плотности бензиновых фракций по сравнению с прямогонны-ми (на 0,01-0,015 г/см3). Дизельные фракции за счет заметной концентрации моноолефинов соот-
ветствуют низкозастывающим сортам дизельных топлив. Несколько понижена окислительная стабильность дизельных дистиллятов из-за содержания в них 0,05-0,15% непредельных соединений с сопряженными двойными связями, что характерно для продуктов термического происхождения. В условиях действующего НПЗ качество дизельных топлив может быть доведено до требований нормативов их гидроочисткой.
На малотоннажных установках, когда не представляется возможным укомплектование производства полным набором заводских процессов облагораживания, возможно доведение окислительной стабильности бензино-ди-зельных дистиллятов до нормативных показателей за счет компаундирова-
ВТОРАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ МЕТАЛЛУРГИИ
ГК Измайлово г. Москва
29-30 ноября 2006 г.
На конференции запланированы доклады по экологии и газоочистке, антикоррозионной защите строительных конструкций зданий и сооружений, экспертизе промышленной безопасности, улучшению качества управления, средствам контроля и автоматизации, современным достижениям в области информационных технологий, оптимизации инфраструктуры предприятий, экологическому законодательству.
В первой научно-практической конференции, проведенной осенью прошлого года, приняли участие 137 крупнейших компаний России, Украины, Казахстана, Франции, США, Великобритании, Германии, Швеции, Литвы, Бельгии. Десятки прослушанных докладов вызвали неподдельный интерес, что позволяет не без оснований надеяться на не меньшую заинтересованность профильных предприятий к нынешней конференции.
Организаторы: ОАО «Гипрогазоочистка» и НОУ «Академия Информационных Систем», при поддержке департаментов Министерств и ведомств РФ, регламентирующих политику государства в сфере промышленности и экологии.
Информационные спонсоры: журналы Коррозия ТНГ, Территория Нефтегаз, Экология и Жизнь, Химическая техника, Компрессорная техника и пневматика, Мир Металла, Черные металлы, Всероссийский экологический портал, Газета Содружество, Черметинформация, Бюллетень Черная металлургия, портал Промышленная безопасность, Казахстанский горнопромышленный портал, Гильдия Экологов.
Подробная информация на сайте www.ggo.ru
Ермаков Алексей Владимирович, тел./ факс: (495) 461 -1941,231 -3040, aermakov@ggo.ru
ния с антиокислительными присадками, а также с родственными продуктами первичного происхождения. Качество неокисленных остаточных продуктов весьма высоко, топочные мазуты полностью соответствует требованиям ГОСТ (табл.2), а качество битумов — ТУ и ГОСТам на дорожные и промышленные битумы, зачастую пре-
восходя их (табл.3). Так, неокислен-ные дорожные битумы, вырабатываемые из высокосернистого сырья, характеризуются уникальным комплексом термомеханических свойств — высокой дуктильностью в сочетании с повышенной температурой размягчения и низкой температурой хрупкости. По мнению некоторых экспертов, ахилле-
сова пята неокисленных битумов — их низкая термоокислительная стабильность, связанная с повышенным содержанием ненасыщенных связей по сравнению с остаточными битумами, полученными концентрированием нативных ас-фальтенов и окисленными битумами. Эта проблема решается в технологии «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®» путем окисли-
Таблица 2. Физико-химические свойства остаточного продукта переработки урайской нефти по процессу «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®» в режиме «до топочного мазута» и требования ГОСТ 10585-99 на мазут топочный марки 100
Наименование Значение показателя
показателя Определено по ГОСТ
Плотность при 20°С, г/см3 0,940-0,960 Не норм.
Кинематическая вязкость при 80°С, сСт 60-120 118, не более
Вязкость условная при 80°С, °ВУ 8-16 16, не более
Содержание общей серы, % масс. 1,2 3,5, не более
Содержание воды, % масс. отсутст. 1,0, не более
Содержание мехпримесей, % масс. 0-0,5 1,0, не более
Содержание асфальтенов, % масс. 7,0-10,0 Не норм.
Температура застывания,°С +4-+15 42, не более
Температура вспышки в открытом тигле, °С 170-205 110, не более
Таблица 3. Физико-химические свойства остаточного продукта переработки урайской нефти по процессу «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®» в режиме «до битума» и требования ГОСТ 22245-90 на битум дорожный марки БНД 90/130
Наименование Значение показателя
показателя Определено по ГОСТ
Пенетрация, 0,1 мм
при температуре 25 °С 130 91-130
0 °С, не менее 35 28
Температура размягчения, °С по КиШ, не ниже 45 43
Температура хрупкости, °С, не выше -19 - 17
Температура вспышки, °С, не ниже 247 230
Дуктильность при 25 °С, см, не менее, >100 65
После прогрева: Изменение температуры размягчения, °С, не более 3,0 5
Сцепление, по образцу №: с песком/с гранитом 1/1 1/1-2
тельной стабилизации полученных битумов для насыщения химически активных двойных связей кислородом. Стабилизация осуществляется путем проведения контролируемого процесса термоокислительной кавитационной поликонденсации остатков без разрыва углеродных цепочек и образования «черного соляра». Для интенсификации процесса окисления и обеспечения полноты превращения кислорода воздуха применяется специально разработанный кавитаци-онно-акустический излучатель погружного типа с регулируемой энергетикой кави-тационного воздействия. Оборудование позволяет вырабатывать и традиционные марки окисленных битумов. В качестве «окислителя-стабилизатора» применяется также элементарная сера - малоценный продукт, фактически — отход любого НПЗ. Промышленная установка такого назначения построена нами для ОАО «Газпром».
Рекомендации по применению процесса «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®» для переработки различных видов нефтяного сырья
Переработке подлежат практически лю-50 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
бые виды тяжелого нефтяного сырья Опыт переработки на лабораторной пилотной установке более, чем 70 видов нефтяного сырья, показывает, что процесс универсален по видам перерабатываемого сырья - переработке подлежат практически любые виды тяжелого нефтяного сырья: прямогонные мазуты, полугудроны, вакуумные газойли, тяжелые и битуминозные нефти, а также легкие сырые нефти и газовые конденсаты, и даже отработанные масла и нефтешламы. В табл.4 приведены рекомендации по применению технологии в зависимости от вида нефтяного сырья и целей создаваемого нефтеперерабатывающего производства.
Легкие нефти перерабатываются по технологии «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®» после их отбензинивания. Переработка полученного легкого мазута во вторичное котельное топливо обеспечивает 90-93% выход светлых продуктов. Выработка битумов из легких, особенно парафинового основания нефтей, в связи с малым их количеством — 2-5%, целесообразна только в интересах мест-
ного рынка при объеме переработки сырья свыше 100 тысяч тонн в год. Тяжелые парафинистые нефти перерабатываются аналогично легким. Глубина переработки вследствие глубокой деструкции парафинов также велика — до 88-90% (при выработке остаточного котельного топлива). Выработка битумов целесообразна при объеме переработки сырья более 50 тысяч тонн в год. Представляется привлекательным также вариант переработки добытой и подготовленной парафи-нистой высоковязкой нефти в условиях кустовых пунктов подготовки нефти для повышения ее сортности за счет облегчения фракционного состава и снижения вязкости. Тяжелые смолистые и сернистые нефти с плотностью выше 0,885 г/см3 являются великолепным сырьем для выработки битумов разнообразных марок по процессу «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®». Выход неокисленных дорожных (либо строительных) битумов составляет 2025%, при этом глубина переработки составляет 70-75%. Выработка остаточного высокосернистого котельного
Таблица 4. Рекомендуемые области применения технологии «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®» в нефтепереработке (++ — максимальная эффективность применения; + — применение целесообразно; - — применение нецелесообразно, +/--целесообразность применения зависит от характеристик сырья и задач рынка)
Основная цель производства Повышение качества или получение синтетической нефти Получение светлых дистиллятов и топочных мазутов Получение светлых дистиллятов и битумов
Нефтяное сырье
Легкие нефти - ++ +/-
Тяжелые парафинистые нефти + ++ +/-
Тяжелые смолистые, нефти ароматического основания +/- + ++
Вакуумные газойли, тяжелые газойли термокрекинга - ++ -
Прямогонные мазуты и полугудроны - + ++
Вторичные мазуты - +/- +/-
топлива целесообразна только при наличии потребности в нем на региональном рынке.
Переработка прямогонных мазутов и полугудронов также наиболее экономически выгодна при получении битумов, выработка которых может составить 15-45, и 30-60% на остаточное сырье, соответственно. Образуется также до 4-5% топливного газа, остальное — светлые дистиллятные продукты. Вторичные мазуты выделены в отдельную строку в связи со значительным варьированием их состава и физико-химических свойств в зависимости от состава процессов производящего их НПЗ. Зачастую во вторичных мазутах содержатся большие количества газойлей замедленного коксования, смол пиролиза, кубовых остатков, фракций черного соляра битумного производства, и т.п., содержащих тяжелые ароматические компоненты, гетероатом-ные кислород- и азотсодержащие соединения, механические примеси, воду и растворенные в ней соли. Решение о целесообразности глубокой переработки таких мазутов требует предварительных исследований каждого вида
мазута. Возможность их эффективной переработки до остаточных котельных топлив или битумов требует, как правило, дополнительных стадий подготовки сырья. Выход светлых при переработке вторичных мазутов колеблется от 20 до 50%.
«Всеядность» процесса дает возможность эффективной переработки нефтяных остатков и нефтесодержащих отходов различного происхождения и химического состава, даже частично окисленных и битуминизированных [7]. Этому вопросу будет посвящена одна из последующих публикаций авторов. В следующей статье будут рассмотрены варианты схем малобюджетной реконструкции действующих НПЗ для углубления переработки нефти и повышения их экономической эффективности с применением технологии «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ®».
ЛИТЕРАТУРА
1. Курочкин А.К.,. Курочкин А.В., Гимаев Р.Н., Курочкин А.А. Новые интегрированные конфигурации современного НПЗ III-го уровня глубины пе-
реработки. Часть 1 (начало) // Территория нефть и газ. 2006, №8.
2. Курочкин А.К.,. Курочкин А.В., Гимаев Р.Н., Курочкин А.А. Новые интегрированные конфигурации современного НПЗ III-го уровня глубины переработки. Часть 1 (продолжение) // Территория нефть и газ. 2006, №9.
3. Ахметов С.А. с соавт. Технология, экономика и автоматизация процессов переработки нефти и газа. - М.:Химия, 2005. - 736 с.
4. Технико-экономические показатели современных нефтеперерабатывающих установок. Перспективные направления переработки нефти на мировом рынке. Отчет-справочник. С.-Пб., 2002. - 225 с.
5. Сюняев З.И., Сюняев Р.З., Сафиева Р.З. Нефтяные дисперсные системы. -М., 1990. - 224 с.
6. Надиров Н.К. Высоковязкие нефти и природные битумы. В 5 т. Т.1 - Алматы: FbmbIM, 2001. - 360 с.
7. Пеганов В.Н., Курочкин А.К., Курочкин А.А., Казанцева Л.Н. Мини-завод по переработке нефтешламов // Нефтегазовые технологии. 2002, №1. с. 26-34.
