CC BY
64ОПЫТ ПОЛУЧЕНИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА КЛАССА K5 НА АСТРАХАНСКОМ ГПЗ
УДК 665.753.4
О.В. Танаянц, ООО «Газпром добыча Астрахань» (Астрахань, РФ), otanayanc@astrakhan-dobycha.gazprom.ru В.В. Шардыко, ООО «Газпром добыча Астрахань», vshardyko@astrakhan-dobycha.gazprom.ru О.Н. Каратун, д.т.н., проф., ООО «Газпром добыча Астрахань», okaratun@astrakhan-dobycha.gazprom.ru А.Ю. Морозов, к.т.н., ООО «Газпром добыча Астрахань», aumorozov@astrakhan-dobycha.gazprom.ru
В статье рассмотрен опыт производства дизельного топлива на примере Астраханского газоперерабатывающего завода. Первоначальная схема выработки предусматривала первичную разгонку стабильного конденсата Астраханского газоконденсатного месторождения с последующей гидроочисткой широкой фракции НК-350 °C (содержание серы в прямогонной дизельной фракции достигает 1,6 мас. %) и завершается вторичной разгонкой стабильного гидрогенизата с получением дизельной фракции 180-350 °C, отвечающей на момент запуска завода требованиям ГОСТ 305-82.
После ввода в действие требований Технического регламента «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» в 2008 г. для выработки товарного дизельного топлива потребовалось использование присадок, улучшающих некоторые его свойства: смазывающую способность и цетановое число. Первоначально использовались присадки немецкого концерна BASF. Поиск и внедрение современных катализаторов гидроочистки позволили своевременно осуществлять переход на выпуск новых классов топлива, отвечающего требованиям Технического регламента. Дальнейшее ужесточение требований к моторным топливам привело к необходимости более глубокого обессеривания светлых дистиллятов, это привело к запуску второй установки гидроочистки, что способствовало улучшению качества конечных продуктов. Проведенная работа по поиску отечественных аналогов присадок привела к внедрению на Астраханском ГПЗ таких продуктов, как: цетаноповышающая присадка марки «Экоцетан», противоизносная присадка «АддиМАКС СМ» и депрессорно-диспергирующая «Диприс 5706». Проведенный комплекс мероприятий по поиску активного катализатора гидроочистки и отечественных присадок к дизельному топливу позволил Астраханскому газоперерабатывающему заводу перейти на выпуск дизельного топлива К5, полностью отвечающего как требованиям ГОСТ Р 52368-2005, так и требованиям Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 013/2011 «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту».
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО, ГИДРООЧИСТКА, КАТАЛИЗАТОР ГИДРООЧИСТКИ, ПРИСАДКИ, ЦЕТАНОПОВЫШАЮЩАЯ ПРИСАДКА, ПРОТИВОИЗНОСНАЯ ПРИСАДКА, ДЕПРЕССОРНО-ДИСПЕРГИРУЮЩАЯ ПРИСАДКА.
Астраханское газоконденсатное месторождение (ГКМ) расположено в юго-западной зоне Прикаспийской впадины, запасы газа составляют ~3,8 трлн м3, конденсата - 1 млрд т. Сырье поставляется на Астраханский газоперерабатывающий завод (ГПЗ), входящий как структурное подразделение в ООО «Газпром добыча Астрахань».
Пластовая смесь Астраханского ГКМ отличается высоким содержанием кислых компонентов
(Н^ - около 26 об. %, СО 2 - 13 об. %), а также содержит значительное количество сероорганических соединений (серооксид углерода ~1000 мг/м3; меркаптановая сера ~2000 мг/м3; сероуглерод ~10 мг/м3). Среди особенностей пластовой смеси - также ее широкий фракционный состав, газо-конденсатный фактор Астраханского ГКМ составляет 386 г/м3. Сложный состав пластовой смеси определил ассортимент вы-
пускаемой на Астраханском ГПЗ продукции и технологические особенности ее переработки.
ИСХОДНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
В связи с уникальностью месторождения технологическая схема его эксплуатации отличается целым рядом характерных особенностей:
- организация предварительной подготовки пластовой газо-
Вадарадсадержащий газ Рифармат
Рис. 1. Первоначальная принципиальная схема переработки конденсата на Астраханском ГПЗ
жидкостной смеси (сепарация) не на промысле, а непосредственно на самом ГПЗ;
- товарная продукция (сухой газ, моторные топлива, сжиженный углеводородный газ, мазут, сера) получается только в конце неразрывной технологической цепочки подготовки и переработки высокосернистого сырья после прохождения технологических установок сепарации,стабилизации газового конденсата, сероочистки газа сепарации, осушки и отбензинивания, атмосферной перегонки, гидроочистки, рифор-минга.
Согласно проектным решениям ассортимент продукции Астраханского ГПЗ на момент пуска в эксплуатацию был следующим:
- товарный газ по ГОСТ 5542-78 [1];
- бензин А-76 по ГОСТ 2084-77 [2];
- дизельное топливо Л-0,5-40 по ГОСТ 305-82 [3];
- котельное топливо - мазут марки 100 по ГОСТ 10585-75 [4],
- сжиженные газы по ГОСТ 20448-80 [5];
- сера техническая газовая, сорт 9998 по ГОСТ 127-76 [6].
Рассмотрим производство по получению моторных топлив. В процессе проектирования процессы атмосферной перегонки конденсата, вторичной ректификации гидрогенизата, очистки и получения сжиженных газов были объединены в составе единой комбинированной установки по переработке газового конденсата У-1.731 (рис. 1, здесь: комбинированная установка У-1.731 включает: АТ - блок атмосферной перегонки; ВП - блок вторичной перегонки; БОПСГ - блок очистки и получения сжиженных газов; У-1.732 - установка гидроочистки фракции НК-350 °С; установка риформинга У-1.734 включает: БПГО - блок предгидроочистки; БКР - блок каталитического риформинга; БПТП - блок приготовления товарной продукции; У-510 - товарно-сырьевой парк; У-500 - парк сжиженных углеводородных газов).
Для обессеривания фракции НК-350 °С конденсата разработан проект на базе использования комплектного оборудования установки гидроочистки дизельного топлива типа ЛЧ-24-2000. Облагораживание низкооктановых бензиновых фракций и производство водорода проводились на установке каталитического риформинга. В состав товарного бензина вовлекались при этом следующие фракции: риформат, фракция НК-62 °С и бутан-технический. Ди -зельная фракция 180-350 °С после вторичной разгонки стабильного гидрогенизата выводилась с куба колонны в качестве товарного дизельного топлива Л-0,5-40 по ГОСТ 305-82 [3] в товарный парк.
За период эксплуатации комплекса проектный ассортимент вырабатываемой продукции перестал соответствовать современным экологическим требованиям, появилась рыночная потребность в бензинах с октановыми числами не менее 92-95 пунктов, дизельного топлива с низким содержанием серы, появились новые технологии и катализаторы, позволяющие удовлетворить спрос потребителей в моторных топливах.
Действовавшая до 2009 г. схема производства по переработке газового конденсата ГПЗ ООО «Газпром добыча Астрахань» обеспечивала выпуск дизельного
топлива с содержанием серы не более 500 ррт, что было возможно за счет использования высокоактивного катализатора ТК-574 компании НаШог Topsoe.
НОВАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА
В связи с вступлением в силу с января 2009 г. Технического регламента «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту», утвержденного Постановлением Правительства РФ от 27.02.2008 № 118, возникла необходимость изменения действующей схемы переработки стабильного конденсата на ГПЗ ООО «Газпром добыча Астрахань» для обеспечения выпуска моторных топлив в соответствии с Европейскими экологическими требованиями к качеству моторных топлив [7].
Одним из новых показателей качества дизельного топлива в соответствии с Техническим регламентом стал «скорректированный диаметр пятна износа», уста -навливающий границу не более 460 мкм. Прямогонная дизельная фракция 180-350 °С имела значения показателя «скорректированный диаметр пятна износа» на уровне 630-650 мкм, что потребовало внесения изменения в схему производства дизельного
топлива. Приняли решение по улучшению показателя за счет добавления противоизносной присадки в поток дизельной фракции. Таким образом, после установки блока подачи присадки и в целях получения дизельного топлива, отвечающего классу «Евро-2», в 2009 г. стала вовлекаться присадка Kerokorr LA 99C производства компании BASF.
Для дальнейшего перехода на выпуск дизельного топлива, отвечающего характеристикам «Евро-3», потребовалась замена катализатора на более активный (был выбран и успешно использовался с 2010 по 2012 г. катализатор TK-570 BRIM производства Haldor Topsoe). В целях доведения показателя «цетановое число» до уровня не менее 51 пункта был установлен еще один блок подачи присадки (первоначально использовалась присадка Kerobrizol EHN компании BASF). Таким образом, начиная с 1 января 2011 г. исполь -зование нового катализатора и пакета присадок позволило получать дизельное топливо «Евро» сорта D по ГОСТ Р 52368-2005 [8], полностью отвечающее требованиям класса «Евро-3».
Для последующего перехода на выпуск дизельного топлива с содержанием серы <50 ppm был подобран высокоактивный катализатор HR-626 компании Axens. Данный катализатор успешно эксплуатировался с 2012 по 2014 г. в режиме получения дизельной фракции с содержанием серы <350 ppm. В 2013 г. за счет использования депрессорно-дисперги-рующей присадки Keroflux 3731 компании BASF удалось выпускать дизельное топливо «Евро» сорта F по ГОСТ Р 52368-2005 [8].
В 2014 г. был введен в работу блок гидроочистки бензиновой фракции, что позволило разделить потоки бензиновой и дизельной фракций. При этом за счет снижения объемной скорости подачи сырья на блоке гидроочистки дизельной фракции удалось перейти на выпуск дизельного
топлива «Евро», отвечающего экологическому классу «Евро-4» (К4).
В октябре 2015 г. осуществлен переход блока гидроочистки дизельной фракции на работу на новом активном катализаторе TK-578 BRIM компании Haldor Topsoe, за счет чего с ноября 2015 г. начат выпуск дизельного топлива, отвечающего экологическому классу «Евро-5» (К5).
Помимо поиска эффективного катализатора велась активная работа по поиску и подбору присадок к дизельному топливу. Действующие нормативы вовлечения присадок компании BASF при производстве дизельного топлива класса К-5 в условиях Астраханского ГПЗ составляли: Kerobrisol EHN - 1200 ppm, Kerokorr LA99C -150 ppm, Keroflux 3731 - 350 ppm.
ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ
В рамках работ по замещению импортных реагентов эффективными аналогами отечественного производства, не уступающими по техническим результатам применяемым присадкам,проведены комплексные исследования присадок к дизельному топливу различных марок отечественных производителей.
В первом полугодии 2016 г. выполнены лабораторные испытания образцов дизельной фракции Астраханского ГПЗ с па -кетами присадок производителей ООО «Оффо Трейд» (г. Санкт-Петербург), ООО «Русская инженер-нохимическая компания» (г. Москва), ООО «Научно-технический центр Салаватнефтеоргсинтез» (г. Салават) при различных соотношениях испытуемых присадок.
При получении дизельного топлива по ГОСТ Р 52368-2005 [8] вида III сорта D расходные показатели присадок ООО «Оффо Трейд» и НТЦ «ООО Салаватнефтеоргсинтез» оказались ниже, чем для присадок ООО «Русская инженер-нохимическая компания» (700 и 1000 ppm соответственно). Образцы топлива с пакетами присадок производителей ООО «Оффо Трейд»
и ООО «НТЦ Салаватнефтеоргсинтез» также позволяют при меньших расходах цетанопо-вышающих и противоизносных присадок обеспечить показатели качества топлива в соответствии с ГОСТ Р 52368-2005 [8] для вида III сорта F и класса 0 по сравнению с расходами присадок ООО «Русская инженернохимиче-ская компания».
При этом характеристики образцов топлива с присадками ООО «Оффо Трейд» имели больший запас по смазывающей способности и предельной температуры фильтруемости по сравнению с характеристиками образцов топлива ООО «НТЦ Салаватнефтеоргсинтез». На основании анализа результатов комплексных исследований образцов топлива с присадками производителей ООО «Оффо Трейд», ООО «НТЦ Салаватнефтеоргсинтез» и ООО «Русская инженернохимическая компания» установлено, что лучший технический эффект при получении дизельного топлива экологического класса К5 обеспечивают присадки ООО «Оффо Трейд».
Результаты лабораторных испытаний позволили со второго полугодия 2016 г. перейти на использование присадок ООО «Оффо Трейд»: цетаноповышающая «Диприс Ц», противоизносная «Диприс С» и депрессорно-дис-пергирующая «Диприс 5706».
Дальнейшая работа по поиску эффективных отечественных присадок привела к замене цетано-повыщающей и противоизносной присадок фирмы ООО «Оффо Трейд» на присадки ФКП «Завод имени Я.М. Свердлова».
Таким образом, в настоящее время используются следующие пакеты присадок для выработки дизельного топлива:
- для дизельного топлива сорта D: цетаноповышающая присадка «Экоцетан» (в количестве 1020 ppm); противоизносная присадка «АддиМАКС СМ» (150 ppm);
- для дизельного топлива сорта F: цетаноповышающая при-
Водородсодержащий газ
У-1.732
БО ДФ БО БФ
I Фракция НК-120 °C
^Фракция 120-230 °C Гидроочищенная фракция
У-1.731
ЭЛОУ АТ ВП БОПСГ УПСКП (тат 205)
Фракция 100-180(190) °C
БВБФ (тат 207)
БПТП (У-1.740-У-1.744)
Фракция НК-180(190) 'С '
Присадка для улучшения смазывающих свойств (депрессорно-диспергирующая присадка)
Фракция 180(190)—350 'С.:..
Цетаноповышающая присадка
Стабильный конденсат
Топливо дизельное «Евро», вид III, сорт D, сорт F, класс 0
Рис. 2. Фактическая принципиальная схема производства дизельного топлива на Астраханском ГПЗ
Кислый газ
БПГО
БКР
садка «Экоцетан» (1100 ppm); противоизносная присадка «АддиМАКС СМ» (150 ppm); де-прессорно-диспергирующая присадка «Диприс 5706» (130 ppm);
- для дизельного топлива класса 0: цетаноповышающая присадка «Экоцетан» (700 ppm); противоизносная присадка «АддиМАКС СМ» (170 ppm); депрес-сорно-диспергирующая присадка «Диприс 5706» (130 ppm).
ПРОИЗВОДСТВО ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА
Фактическая схема производства дизельного топлива на Астраханском ГПЗ представлена на рис. 2 (здесь: установка первичной переработки стабильного конденсата У-1.731 включает: АТ - блок атмосферной перегонки; ЭЛОУ - блок обессоливания и обезвоживания; ВП - блок вторичной перегонки стабильного гидрогенизата; БОПСГ - блок очистки и получения сжиженных газов; УПСКП - установка получения сырья для каталитических процессов; комбинированная установка гидроочистки топлив У-1.732 включает: БО БФ - блок гидроочистки бензиновой фракции; БО ДФ - блок гидроочистки дизельной фракции; установка риформинга У-1.734 включает: БПГО - блок предгидроочистки; БКР - блок каталитического риформинга; БВБФ - блок выделения бензольной фракции; БПТП -блок приготовления товарной
продукции; У-515,510 - товарно-сырьевой парк).
В целях обеспечения увеличения межрегенерационного пробега катализатора гидроочистки с 6 до 9 мес в период эксплуатации установки в 2017-2018 гг. была постепенно снижена температура конца кипения дизельной фракции примерно на 10 °С. С одной стороны, это позволило стабилизировать температуру на выходе из реактора гидроочистки, не допуская ее повышения до максимально допустимого значения, а с другой - снизить значения предельной температуры филь-труемости до -21...-23 °С, что дало возможность без применения депрессорно-диспергирующих присадок получать зимние сорта дизельного топлива.
В период ремонта установки в 2018 г. была проведена работа, направленная на снижение растворенного сероводорода в стабильном гидрогенизате. Для этого в куб колонны стабилизатора подвели линию подачи топливного газа и после теплообменника охлаждения стабильного гидрогенизата установили емкость выветривания растворенных газов.
Проведенный комплекс мероприятий по поиску активного катализатора гидроочистки и отечественных присадок к дизельному топливу позволил Астраханскому ГПЗ перейти на выпуск дизельного топлива К5, полностью отвечающего как требованиям ГОСТ Р 52368-2005 [8], так и требованиям Технического регламента ТР ТС 013/2011 [9].
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 5542-78. Газы природные топливные для коммунально-бытового назначения. Технические условия [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://gostexpert.ru/gost/gost-5542-78 (дата обращения: 23.10.2018).
2. ГОСТ 2084-77. Бензины автомобильные. Технические условия [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200001366 (дата обращения: 23.10.2018).
3. ГОСТ 305-82. Топливо дизельное. Технические условия [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200001406 (дата обращения: 23.10.2018).
4. ГОСТ 10585-75. Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/ document/1200003680 (дата обращения: 23.10.2018).
5. ГОСТ 20448-80. Газы углеводородные сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления. Технические условия [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://gostexpert.ru/gost/gost-20448-80 (дата обращения: 23.10.2018).
6. ГОСТ 127-76. Сера техническая. Технические условия [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.internet-law.ru/gosts/gost/44665/ (дата обращения: 23.10.2018).
7. Технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/902089396 (дата обращения: 23.10.2018).
8. ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590:2009). Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/ document/1200041173 (дата обращения: 23.10.2018).
9. ТР ТС 013/2011. Технический регламент Таможенного союза «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/ document/902307833 (дата обращения: 23.10.2018).
