CC BY
248
А. С. Садулаева, П. Л. Ольков, A. M. Сыркин
Второе рождение комбинированных систем по производству базовых масел
Грозненский государственный нефтяной институт г. Грозный, ул. Клары Цеткин; тел. (8712) 22-31-20 Уфимский государственный нефтяной технический университет г. Уфа, ул. Космонавтов, 1/4; тел. (347) 242-07-12
Дан обзор комбинированных установок и систем по производству базовых нефтяных масел, разработанных институтами ГрозНИИ и Гроз-гипронефтехим. Рассмотрены технико-экономические показатели комбинированных установок и систем.
Ключевые слова: комбинированные установки, комбинированные системы, ГрозНИИ, Гроз-гипронефтехим.
В течение нескольких десятилетий Грозный был одним из интеллектуальных центров России в области производства нефтяных масел. У истоков традиционной технологии производства нефтяных масел с использованием избирательных растворителей стоял русский ученый К. В. Харичков, который работал в Грозном с 1896 по 1909 гг. 1 2. В этот период им был разработан и предложен метод «холодной фракционировки» нефтяных фракций с использованием избирательных растворителей, который позднее был реализован в России и во всех странах мира.
Традиционная технология производства нефтяных масел с использованием избирательных растворителей включает ряд последовательно выполняемых технологических процессов: деасфальтизацию гудрона в растворе пропана, селективную очистку масляных дистиллятов и деасфальтизата, депарафинизацию рафинатов, контактную очистку или гидроочистку депарафинированных масел (рис. 1).
Производство нефтяных масел характеризуется более высокой энергоемкостью по сравнению с производством топлив. В связи с этим, совершенствование производства нефтяных масел, направленное на снижение их себестоимости, всегда было актуально для НПЗ топливно-масляного профиля.
Одним из эффективных методов переработки нефти является комбинирование нескольких технологических процессов в единую технологическую установку.
Дата поступления 23.05.06
При этом удельные капитальные вложения и эксплуатационные затраты снижаются на 20—30 % в зависимости от степени комбинирования. Снижаются также удельные энергозатраты, улучшается экологическая характеристика производства и всего завода в целом.
Ученые и сотрудники «Грозгипронефте-хим» и ГрозНИИ внесли существенный вклад в разработку и внедрение комбинированных установок и систем. Одна из первых комбинированных установок — ГК-3 была внедрена на Ангарском и Кременчугском НПЗ и с успехом эксплуатируется до настоящего времени 3. Более поздняя разработка — комбинированная установка Г-43-107 с успехом была использована при модернизации Московского и Уфимского НПЗ 4 5
Огромна заслуга ученых и сотрудников «Грозгипронефтехим» и ГрозНИИ в разработке комбинированных установок по производству масел. Одна из первых установок Г-36/37 объединяла два технологических процесса по сырью: деасфальтизацию гудрона и селективную очистку деасфальтизата 6.
Процесс очистки гудрона парными растворителями («Дуосол-процесс») Г-36-37 был предназначен для удаления из гудрона ас-фальто-смолистых веществ и низкоиндексных полициклических ароматических и нафтеноароматических углеводородов. Деасфальтиза-ция гудрона проводилась с использованием пропана. При этом из гудрона полностью удалялись асфальтены и значительная часть смолистых соединений. Полученный при этом деасфальтизат далее направлялся на селективную очистку для удаления низкоиндексных полициклических ароматических и нафтеноароматических углеводородов, а также смолистых соединений.
В качестве избирательного растворителя применялась смесь, состоящая из фенола и крезола.
Опыт работы комбинированной установки Г-36/37 показал, что при таком комбинировании удельные капитальные вложения уменьшились на 30%, а производительность
7
труда увеличилась в три раза .
Комбинированная установка Г-39/40, объединяет процесс депарафинизации рафина-тов и обезмасливания гачей с использованием единого растворителя, представляющего собой
смесь метилэтилкетона (МЭК) и толуола (МЭК : толуол = 60 : 40 по объему).
На установке получалось депарафинирован-ное масло с температурой застывания —15 оС, парафин с содержанием масла не более 2%. Эксплутационные расходы снизились на 32.2%, численность обслуживающего персонала в 1.5 раза, также снизилась себестоимость получаемого масла и парафина.
БАЗОВЫЕ іМАСЛА ГРУППЫ I
ПР
Смешение
ТОВАРНЫЕ МАСЛА
Рис. 1. Традиционная поточная схема производства нефтяных масел (селективная очистка) с использованием избирательных растворителей
Огромный вклад в идеи разработки, проектирования и внедрения комбинированных установок в схему маслоблоков внесли видные ученые, плодотворно трудившиеся в ГрозНИИ на протяжении многих лет: М. Ф. Богданов, А. М. Переверзев, М. Г. Митрофанова,
А. Г. Мартыненко, Л. Г. Ширяева и др. Знаменательным событием в деле разработки, проектирования и внедрения комбинированных установок явилась разработка учеными и сотрудниками ГрозНИИ и Грозгипронефтехим комбинированных систем КМ-1 и КМ-2 для производства нефтяных масел и парарфи-нов. Эти системы объединяли все технологические процессы по сырью и растворителям жесткими технологическими связями.
Комбинированные системы обладали следующими преимуществами:
1) по объему производства масел и парафинов комбинированная система эквивалентна значительной части завода масляно-парафинового профиля;
2) впервые на установке селективной очистки деасфальтизата были использованы новые растворители и ротационно-дисковые контакторы, что значительно упростило схему и оформление процесса экстракции.
Комбинированная система позволила усовершенствовать и создать:
1) общую систему регенерации растворителя из растворов, экстрактов и фильтратов;
2) единую систему циркуляции фурфурола;
3) объединенную систему циркуляции пропана;
4) общую систему циркуляции водородсодержащего газа;
5) использовать укрупненное высокопроизводительное оборудование.
Применение комбинированной системы позволило исключить большой объем промежуточных перекачек и резервуарных парков,
что приводило к значительному сокращению площади строительства установки, рационально решить схему теплообмена, использовать тепло технологических потоков для выработки пара.
Первая комбинированная система КМ-1 была построена на Дрогобычском НПЗ. Проектная мощность системы — 380 тыс. т/год масел. В технологическую схему системы были включены процессы вакуумной перегонки мазута, очистки дистиллятов фурфуролом и остатка гудрона фурфурол-пропаном, депарафи-низация рафинатов и обезмасливания гачей, гидроочистки масел и парафинов.
Преимущества комбинированной системы КМ-1 перед комплексом отдельно стоящих установок приведены в табл. 1.
Из представленных данных видно, что внедрение комбинированной системы КМ-1 позволило уменьшить расход воды и электроэнергии. Капитальные и эксплуатационные расходы снижены в 1.5 раза.
Вторая комбинированная система — комплекс КМ-2 — была построена в 1984 г. на Ярославском НПЗ, и являлась самым современным предприятием среди отечественных НПЗ топливно-масляного профиля по производству базовых масел и парафинов 9.
В состав комплекса КМ-2 входили секции:
— вакуумная разгонка мазута (С-100), де-асфальтизация гудрона и селективная очистка парным растворителем (фурфурол-пропан) де-асфальтизата (С-200);
— селективная очистка фурфуролом дис-тиллятных фракций 330—420 оС и 420—490 оС (С-300);
— депарафинизация рафинатов и обезмасливания гачей в растворе растворителя МЭК-толуол (С-400); гидроочистка парафинов (С-600).
Таблица 1
Технико-экономические показатели комбинированной системы КМ-1
Показатели Комбинированная система КМ-1 Комплекс отдельно стоящих установок
1. Оборотная вода, м3/ч 2300 3400
2. Электроэнергия, кВт.ч 24287 29500
3. Топливо, т/ч 20 19.5
4. Штат, чел. 149 301
5. Занимаемая территория, га 10 40.9
6. Капитальные затраты, млн руб. 24.5 32.7
7. Эксплуатационные расходы, тыс. руб. 14280 18902
8. Производительность труда, тыс. руб./чел 256.1 130.7
Башкирский химический журнал. 2006. Тож 13. Жя№5
(л
со
фр. до зза°с
Рис. 2. Поточная схема комплекса КМ-2
Кроме этого, в состав комплекса входила секция вакуумной разгонки масла фракции 330—420 оС (С-700), а также блок утилизации тепла (С-800).
В разработке и проектировании комбинированных систем принимали активное участие сотрудники института Грозгипронефтехим:
В. В. Заманов, С. В. Макарьев, Т. С. Круглова, И. Н. Качлишвили и др.
В течение 10 лет эксплуатации комплекса КМ-2 проводились работы по реконструкции вакуумной колонны, экстракционных колонн, блока регенерации растворителей. Установки селективной очистки были переведены на новый растворитель — Ы-метилпирролидон (Ы-МП).
Проведенные работы позволили заметно улучшить качество получаемых базовых масел, расширить ассортимент товарных нефтяных масел.
Однако традиционная технология с использованием избирательных растворителей не позволила получать базовые масла с эксплуатационными и экологическими свойствами, отвечающие перспективным требованиям.
Классификация базовых масел по АРІ 9 достаточно жестко устанавливает связь между качеством базовых масел и технологией их получения (табл. 2).
В соответствии с классификацией АРІ традиционная технология (рис. 1) позволяет получать базовые масла только I группы.
Смешанная очистка позволяет получать базовые масла ІІ группы, а гидрогенизацион-ная очистка — масла III группы.
Учитывая перспективные требования к базовым маслам, на комплексе КМ-2 к 1999 г. были завершены работы по внедрению процессов гидрооблагораживания рафинатов селектив-
Классификация А
ной очистки (рис. 2). Внедрение на комплексе КМ-2 смешанной очистки позволило увеличить ассортимент моторных масел и уровень эксплуатационных свойств.
На комплексе стали вырабатывать моторные масла группы SH/CF по API с уровнем вязкости по SAE 5W/30; 5W/40; 10W/30; 10W/40; 15W/30; 20W/50.
В процессах экстракции (С-300) и кристаллизации (С-400) с успехом применяются поверхностно-активные вещества для интенсификации процессов очистки масляных фракций.
Идея комбинированных систем, зарожденная в ГрозНИИ, получила дальнейшее развитие с использованием процессов гидрогени-зационной очистки. Примером такой системы является комплекс КМ-3 по производству низ-козастывающих гидравлических и специальных масел, который был построен на Волгоградском НПЗ в 1988 г. 10.
В проект комплекса КМ-3 были заложены наиболее перспективные по тому времени разработки ОАО «ВНИИНП» (рис. 3). В состав комплекса входили следующие блоки:
— вторичные разгонки дизельного топлива и керосиновой фракции;
— гидроочистки;
— гидрокаталитической депарафиниза-ции, гидроочистки и гидродеароматизации;
— стабилизации, ректификации и вакуумной разгонки;
— концентрирования ВСГ;
— компаунидирования и отгрузки моторных масел.
В 2002 г. проведена модернизация комплекса по производству масел — организованно промышленное производство изопарафиновых базовых масел по технологии компании «Шеврон».
Таблица 2
на базовые масла
Гру ппа Содержание, % Индекс вязкости Технология производства
насыщенных соединений серы
I менее 9G.G более G3 8G—12G Нефтяные традиционной (селективной) очистки
II более 9G.G менее G.3 8G—12G Нефтяные смешанной (селективная + гидрооблагораживание) очистки
III более 9G.G менее G3 более 12G Нефтяные гидрогенизациионной (гидрокрекинг + гидроизомеризация) очистки
IV Полиальфаолефиновые Органический синтез
V Прочие, не включенные в группы I-IV
Рис. 3. Блок-схема комплекса КМ-3
Базовые масла, полученные на комплексе КМ-3 после модернизации, по вязкостно-температурным и экологическим свойствам соответствуют III группе по классификации АР1. При этом содержание ароматических углеводородов не превышает 1% мас., значение индекса вязкости не менее 140 п, испаряемости по NOAK — не более 13% мас.
Изопарафиновые базовые масла с такими показателями качества по своим эксплуатационным свойствам приближаются к синтетическим.
Комбинированные системы, основные принципы проектирования которых были заложены трудами сотрудников института ГрозНИИ и Грозгипронефтехим, в настоящее время являются флагманами по производству нефтяных масел.
Опыт эксплуатации комбинированных систем является основой для дальнейшего совершенствования производства нефтяных масел в России.
1.
2
Литература
Сергиенко С. Р. Очерк развития химии и переработки нефти.— М: АН СССР, 1955. —
С. 283.
Дорогочинский А. З., Жаворонков М. Н. Выдающийся ученый химик-нефтяник. Харичков Н. В.-Грозный: Чечено-Ингушское кн. изд-во, 1966. — С. 85.
3. Елшин А. Н., Соляр Б. З., Глазов Л. Ш. и др. // Химия и технология топлив и масел.— 2004.— № 4.- С. 15.
4. Черныш М. Е. // Химия и технология топлив и масел.- 1997,- № 2.- С. 3.
5. Радченко Е. Д. // Химия и технология топлив и масел.- 1997,- № 4.- С. 3.
6. Мартыненко А. Г., Чеховский Р. А., Ледяшо-ва Г. Е., Ширяева Г. П., Поташников Г. А. // Нефтяная и газовая промышленность.- 1978. — № 4.- С. 38.
7. Мартыненко А. Г., Ледяшова Г. Е., Поташников Г. Л., Ширяева Г. П. // Нефтепереработка и нефтехимия.- 1980.- № 4.- С. 13.
8. Блохинов В. Ф., Лавриненко А. М. // Нефтепереработка и нефтехимия.- 2001.- № 9.- С. 26.
9. Экспресс-информация «Переработка нефти и нефтехимия за рубежом».- М.: ЦНИИТЭ-нефтехим.- 2002.- № 8.- С. 9.
10. Афанасьев А. Н., Голузинец И. Я., Зязин В. А., Морошкин Ю. Г., Федоринов И. А. // Нефтепереработка и нефтехимия.- 2002,- № 12.- С. 8.
