Ахметов А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа

Подождите немного. Документ загружается.

831

Рациональная переработка топливного направления вакуумных

(350…500 °С) или глубоковакуумных (350…(500…620) °С) газойлей

может быть осуществлена посредством следующих технологических

процессов (рис. 9.2):

а) гидрообессеривания (ГО) при давлении 5…6 МПа и каталитического

крекинга (КК) гидрогенизата с получением высокооктанового компо

нента автобензина, средних дистиллятов и газов КК — сырья процес

сов алкилирования и для получения метил-трет-бутилового эфира;

б) легкого гидрокрекинга (ЛГК) при давлении 4…5 МПа с получением

фракции дизельного топлива и каталитического крекинга газойля

ЛГК с получением компонентов

высокооктановых бензинов, сред

них дистиллятов и газов КК;

в) гидрокрекинга (ГК) при давлении

15 МПа и более на стационарном

слое катализатора с получением

автобензина, реактивного топли

ва для сверхзвуковой авиации

и зимних или арктических сортов

дизельных топлив;

г) гидрообессеривания при 5…6 МПа,

термического крекинга (ТК ДС)

гидрогенизата и замедленного

коксования (ЗК) малосернистого

дистиллятного крекинг-остатка

с получением высококачествен

ного малозольного электродного

кокса (игольчатой структуры)

и дистиллятных фракций, требую-

щих последующего облагоражи

вания.

В отечественной и зарубежной

нефтепереработке наиболее распро

странен вариант переработки ваку

умного газойля по схеме рис. 9.2

а,

позволяющий получить из сырья

значительно больше высокооктано

вых компонентов автобензинов по

сравнению с остальными варианта

ми. Принятый за основу в модел

�

��

�

��

�

��

�

��...��

�

��

Σ�

�

Σ�

�

��

�

��...��

�

��

�

��

�

��

�

��

�

��...��

�

��

Σ�

�

Σ�

�

��

�

��...��

�

��

�

��

�

��

�

��

�

��...��

�

��...��

�

��...��

�

��

�

��

�

��

�

��

�

��...��

�

��

� ��

��

�

��

�

��...��

�

��

�

��...��

�

��

�

��

�

Рис. 9.2. Схема химической переработки

и вакуумного (глубоковакуумного) газойля

350…(500..620) °С сернистой нефти

832

КТ-1y и КТ-2 вариант по схеме рис. 9.2б, где гидроочистка вакуумного

газойля заменена на легкий гидрокрекинг, позволяет увеличить выход

дизельного топлива (примерно на 25…30 %) и уменьшить нагрузку на ка

талитический крекинг. Переработка вакуумного газойля с применением

гидрокрекинга (по схеме рис. 9.2

в) требует повышенных капитальных

затрат, но обладает таким важным достоинством, как высокая техноло

гическая гибкость в отношении регулирования соотношения дизельное

топливо : бензин : реактивное топливо. Дизельное и реактивное топлива

при гидрокрекинге получаются более высокого качества, особенно по

низкотемпературным свойствам, что позволяет использовать их для

производства зимних и арктических сортов этих топлив. Вариант 9.2

находит применение и на НПЗ, когда требуется обеспечить возрастаю-

щие потребности электродной промышленности и электрометаллур

гии в высококачественных малозольных игольчатых коксах, хотя газы

и жидкие дистилляты термодеструктивных процессов значительно усту

пают по качеству аналогичным продуктам каталитических процессов.

Наибольшую трудность в нефтепереработке представляет квали

фицированная переработка гудронов (особенно глубоковакуумной

перегонки) с высоким содержанием асфальто-смолистых веществ, ме

таллов и других гетеросоединений,

требующая значительных капиталь

ных и эксплуатационных затрат.

В этой связи на ряде НПЗ ограни

чиваются переработкой гудронов

с получением таких нетопливных

нефтепродуктов, как котельное топ-

ливо, битум, нефтяной пек, нефтя

ной кокс и т. д. (рис. 9.3).

На рис. 9.4 приведена блок-схема

НПЗ, наиболее широко применяе

мая при углубленной переработке сернистых нефтей.

Глубокая переработка гудронов с максимальным получением ком

понентов моторных топлив может быть осуществлена посредством тех

же промышленных технологических процессов, которые применяются

при переработке вакуумных (глубоковакуумных) газойлей, но с пред

варительной деасфальтизацией и деметаллизацией сырья (рис. 9.5), где

одновременно достигается деметаллизация и снижение коксуемости

нефтяного остатка. Для этой цели более предпочтительна энергосбе-

регающая технология процесса термоадсорбционной деасфальтизации

и деметаллизации типа АРТ, 3Д, АКО и ЭТКК (см. пп. 6.4.3 и 9.3).

��

�

��

�

��

�

��

Рис. 9.3. Схемы переработки гудрона

с получением нетопливных нефтепродуктов:

ПБ — производство битума; ПП — производство

пека; ЗК — замедленное коксование

833

Сера

–С

Изомеризат

Бензин СГК

Бензин КР

Ре

активное

то

пливо

Дизельное

то

пливо

ЛК-6уВП

Мазут

>350 ˚С

>500 ˚С

350...500 ˚С

Нефть

ГК

ГО+КК+АО+АГФУ

–С

∑ С

н. к. – 195 ˚С (бензин КК)

Легкий газойль (дизтопливо)

Тяже

лый газойль (термогазойль)

Га

зы

– 85 ˚С

85...180 ˚С (бензин ГК)

180...350 ˚С (дизтопливо)

>350 ˚С

Гу

дрон

ПВ

Ал

к.

ПМТБЭ

ВБ

ПБ

ВБ+ВП

алкилат

МТБЭ

коте

льное топливо

битум

пек, битум,

темогазойль, сырье ЗК

УВТ

∑ С

СН

ОН+∑ С

Рис. 9.4. Блок-схема НПЗ углубленной переработки сернистой нефти в комплексе

комбинированной установки ЛК-6у:

а — КТ-1, б — гидрокрекинга (ГК), КК — каталитический крекинг, ВБ —висбрекинг, Алк — алкирова

ние, ПБ — производства битума, ВП — выкуумная перегонка, ПВ — производство водорода, ПМТБЭ

— производства МТБЭ

Рис. 9.5. Схемы химической переработки

мазута или гудрона сернистой нефти

�

��

ТАДД

��

�

��

Мазут

�

��

�

��

�

��

�

Σ�

�

Σ�

�

��

�

��

�

��

�

��

�

��

�

Σ�

�

Σ�

�

��

�

��...��

�

��

�

��

�

��

��...��

�

��

�

��...��

�

��...��

�

��

�

��

�

��...��

�

��

�

��

�

��...��

�

ТКДС

��

�

��

��...��

�

��

�

��

�

��...��

�

��

Мазут

ТАДД

834

Для глубокой и безостаточной переработки нефти применимы раз-

ные комбинации представленных на рис. 9.2, 9.3 и 9.5 схем переработки

вакуумных газойлей, мазута и гудрона.

На рис. 9.6—9.10 представлены варианты блок-схем перспективных

НПЗ глубокой и безостаточной переработки сернистых нефтей.

Рис. 9.6. Блок-схема глубокой переработки сернистой нефти с выработкой нефтяного кокса:

Г-43-107 — комбинированная установка, ЗК — замедленное коксование

–С

Изомеризат

Бензин СГК

Бензин КР

Ре

активное

топлив

Дизельное

топлив

–С

∑ С

Бензин КК

Легкий газойль

(дизт

опливо)

Тяже

лый газойль

(термогазойль)

350...500 ˚С

Гудрон

СН

ОН

ВТ ЛК- 6у

Нефть

Г- 43-107

ЗК

Газы С

–С

Бензин ЗК

Легкий газойль ЗК

Тяже

лый газойль ЗК

Электродный кокс

>500 ˚С

��

�

��

�

��

�

��

�

��

Рис. 9.7. Блок-схема перспективного НПЗ глубокой переработки сернистой нефти:

ТАДД — процесс термоабсорбционной деасфальтизации и деметаллизации; ЛГК — легкий гидро

крекинг

835

Продукты ЛК-6у

ЛК-6у

ЛГК

ТАДД

Мазут

Нефть

АО

АГФУ

КЛАУ

>350 ˚C

Сера

–С

∑ С

Бензин КК

(н.к. – 195 ˚С)

Бензин ЛГК

Дизельное

топлив

КК

л. газойль

т.

газойль

Рис. 9.8. Блок-схема перспективного НПЗ безостаточной переработки сернистой нефти

с выработкой максимума автобензина

Продукты ЛК-6у

ЛК-6у

ГК

ТАДД

Мазут

Нефть

АО

АГФУ

КЛАУ

>350 ˚C

Сера

–С

Бензин ГК

Дизельное

топлив

Рис. 9.9. Блок-схема перспективного НПЗ безостаточной переработки сернистой нефти

с выработкой максимума дизельного топлива

836

В состав перспективных НПЗ рекомендованы освоенные в про-

мышленном или опытно-промышленном масштабе такие процессы

нового поколения, как термоадсорбционная деасфальтизация и деме

таллизация (ТАДД типа ЗД или АРТ) мазута или гудрона; легкий гид-

рокрекинг (ЛКГ) и гидрокрекинг (ГК) деметаллизованного газойля,

бензина процесса ТАДД и легкого газойля каталитического крекинга;

каталитический крекинг типа ККМС газойля и нестабильного бензина

процесса ЛКГ, а также сопутствующие ККМС процессы производства

высококачественных бензинов — алкилирования (Алк.) и производство

метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ).

Эти схемы перспективных НПЗ позволяют получить высокооктано

вые компоненты автобензина, такие как изомеризат, риформат, алки-

лат, МТБЭ, бензины каталитического и гидрокрекинга и селективного

гидрокрекинга, сжиженные газы С

и С

, столь необходимые для про-

изводства неэтилированных высокооктановых автобензинов с огра

ниченным содержанием ароматических углеводородов, а также мало

сернистые дизельные и реактивные топлива летних и зимних сортов.

Глубина переработки нефти на таком НПЗ составит около 90 %.

В табл. 9.3 дана сравнительная оценка наиболее значимых досто

инств и недостатков блок-схем по таким показателям, как выход и качес-

тво моторных топлив, соотношение дизельное топливо : бензин, расход

водорода, капитальные и эксплуатационные затраты. Следует однако

Продукты ЛК-6у

ЛК-6у

ГО

ТАДД

Мазут

Нефть

АО

АГФУ

КЛАУ

>350 ˚C

>500 ˚C

Сера

–С

62...85 ˚С

Бензин на КР

Дизельное

топлив

Термогазойль

ТКДС+ВП

ЗК

ПЕК

Кокс игольчатый

Рис. 9.10. Блок-схема перспективного НПЗ глубокой переработки сернистой нефти

с получением моторных топлив и игольчатого кокса

837

отметить, что такой сопоставительный анализ без подробного технико-

экономического обоснования и без учета потребности экономического

района в тех или иных нефтепродуктах не является достаточно объек

тивным, тем не менее он позволяет выбрать наиболее предпочтитель

ные и технически легче реализуемые варианты.

Таблица 9.3 —

Сравнительные характеристики блок-схем НПЗ

при переработке сернистой нефти

Блок-

схемы

Достоинства Недостатки

Рис. 9.1 Низкие капитальные и эксплуатацион-

ные затраты

Низкие ГПН * (~50 %) и вы-

ход МТ (~50 %); максималь-

ный выход низкокачествен-

ного котельного топлива

Рис. 9.4а Повышенный выход и высокое ка-

чество автобензина. ГПН составляет

~75 %; умеренные капитальные затраты

Низкий выход и качество

дизтоплива

Рис. 9.4б Повышенный выход и высокое качест-

во дизтоплива; высокое соотношение

ДТ : Б

Повышенный расход Н

; боль-

шие капитальные и эксплуа-

тационные затраты

Рис. 9.6 Высокий выход МТ **; умеренные ка-

питальные затраты

Низкое качество кокса; дис-

тилляты ЗК требуют гидро-

облагораживания

Рис. 9.7 Высокое качество моторных топлив и

экологичность технологического топ-

лива, используемого как котельное,

печное, газотурбинное и судовые топ-

лива

Умеренный выход МТ

Рис. 9.8 Высокий выход МТ с максимумом вы-

работки высококачественного автобен-

зина

Повышенные капитальные

затраты

Рис. 9.9 Максимум выхода МТ с качеством,

удовлетворяющим требованиям Е. Р.;

высокое соотношение ДТ : Б

Большой расход Н

; высокие

капитальные и эксплуатацион-

ные затраты.

Рис. 9.10 Высокий выход МТ; производство

электродного кокса игольчатой струк-

туры;

Умеренные капитальные за-

траты

* ГПН —глубина переработки нефти, %

** МТ — моторные топлива

При переработке газоконденсатного сырья с исключительно низким

содержанием смолисто-асфальтеновых веществ и металлов на перспек

тивном НПЗ представляется возможность обходиться без использо

вания процессов вакуумной перегонки и деасфальтизации, направляя

остаток атмосферной перегонки — мазут — непосредственно на уста

новку либо гидро-, либо каталитического крекинга.

838

На рис. 9.11 приведена блок-схема маслоблока НПЗ топливно-мас-

ляного профиля, являющаяся наиболее распространенной при полу

чении высококачественных смазочных масел.

На современных НПЗ масляного профиля в настоящее время при

меняются как экстракционные (см. гл. 4), так и гидрокаталитические

(гл. 8) процессы подготовки масляного сырья.

Головным процессом в производстве смазочных масел вляется ва

куумная перегонка (ВП), где получают 3—4 (на западных НПЗ — до 6)

масляных дистиллята и гудрон. Масляные дистилляты по экстракци

онной технологии (9.11

а) подвергают селективной очистке (С. ОЧ) от

смол и полициклической ароматики. Целевой продукт этого процесса —

рафинат – затем подвергают депарафинизации (ДЕП) с целью полу

чения масел с низкой температурой застывания. Депарафинирован

ное масло далее доочищают на установках контактной очистки или (на

современных НПЗ) подвергают гидроочистке. Вакуумный остаток —

гудрон — является сырьем для получения высоковязких остаточных ма

сел. Из гудрона на установке экстракционной деасфальтизации (ЭДА)

удаляют смолисто-асфальтеновые вещества. Деасфальтизат далее под

вергается переработке аналогично масляным дистиллятам.

Рис. 9.11. Блок-схема масляного производства:

а — экстракционная технология, б — гидрокаталитическая технология; ЭДА — экстракционная деас

фальтизация; С. ОЧ — селективная очистка; К. ОЧ — контактная очистка; ДЕП —депарафинизация;

ДА — деасфальтизат.

экстракт

гач

петролатум

га

зы

дистил-

ляты

ГО

С. ОЧ

К. ОЧ

ДЕП

ВП

ЭДА Г

ГИЗ

мазут

масляные

дистилляты

рафинаты

базовые масла

ДА ДА

асфальт

гу

дрон

вакуумный газойль

га

зы

топливны

дистилляты

газы

топливны

дистилляты

839

Масляные дистилляты и деасфальтизат по гидрокаталитической

технологии (9.11

б) последовательно подвергаются химической пере-

работке в процессах гидрокрекинга, гидроизомеризации и при необхо

димости гидродепарафинизации, иногда гидрирования.

Особенность гидрокаталитических процессов – улучшение качества

базовых масел не за счет удаления вредных компонентов, а путем пре

образования их в высокоиндексные низкозастывающие углеводороды.

Важное преимущество гидрокаталитической технологии перед экстрак

ционной — экологическая чистота как самих технологических процес

сов (без применения токсичных растворителей), так и получающихся

базовых масел (высокоиндексных малосернистых) с повышенным вы

ходом масел, а также отсутствие побочных продуктов типа экстрактов,

петролатума и гача.

Концентрированные (твердые) нефтяные остатки глубокой пере

работки нефти (асфальты или тяжелые гудроны глубоковакуумной

перегонки) — трудноперерабатываемая и наименее ценная составляю-

щая нефти. Из-за высокой их коксуемости и значительного содержания

металлов они практически не могут непосредственно перерабатываться

каталитическими процессами. Только часть из них может использо

ваться как сырье для получения (или как компонент) битумов, пеков,

связующих материалов, поскольку потребность в таких нетопливных

нефтепродуктах значительно меньше по сравнению с объемом нефтя

ных остатков, образующихся при глубокой переработке нефти. Сле

довательно, нетопливное направление использования и переработки

тяжелых нефтяных остатков может позволить лишь частично, а не

полностью решить проблему безостаточной переработки нефти.

Включение в состав НПЗ одновременно процессов каталитического

крекинга (ККМС) и гидрокрекинга (ГК) позволит гибко регулировать

потребное соотношение бензин : дизтопливо и производить дизельное

топливо со сверхнизким содержанием серы.

Из рассмотрения технологической структуры НПЗ различных ти

пов (табл. 9.5) следует, что для глубокой и безостаточной переработки

нефти требуется более высокая степень насыщенности вторичными

процессами как углубления нефтепереработки, так и облагораживания

нефтяных фракций. Разумеется, что по мере увеличения ГПН будут

возрастать удельные капитальные и эксплуатационные затраты. Одна

ко завышенные затраты на глубокую или безостаточную переработку

нефтяного сырья должны окупиться за счет выпуска дополнительно

го количества более ценных, чем нефтяной остаток, нефтепродуктов,

прежде всего моторных топлив.

840

Таблица 9.5 — Технологическая структура НПЗ разных типов

Процессы, которые входят (+) или могут входить

(V) в состав НПЗ

Тип НПЗ

НГП УПН ГПН БОП

Электрообезвоживание и обессоливание + + + +

Атмосферная перегонка + + + +

Гидроизомеризация фр. н. к. – 62 °С V V V V

Селективный гидрокрекинг фр. 62…85 °С V V V V

Каталитический риформинг фр. 85…180 °С + + + +

Гидроочистка керосиновой фракции

V V V V

Гидроочистка дизельной фракции + + + +

Аминная очистка газов от сероводорода + + + +

Газофракционирующая установка

+ + + +

Производство серы + + + +

Вакуумная перегонка — + V V

Гидроочистка вакуумного газойля 350…(500…600) °С — + V V

Легкий гидрокрекинг — V V V

Каталитический крекинг — + + +

Гидрокрекинг — V V V

Алкилирование — + + +

Производство метил-трет-бутилового эфира — V V V

Висбрекинг гудрона — V — —

Глубоковакуумная перегонка — — V V

Сольвентная деасфальтизация

— — V V

Замедленное коксование — — V V

Битумная установка — — V V

Термокрекинг дистиллятного сырья

— — V V

Термоадсорбционная деасфальтизация

и деметаллизация

— — V V

9.5. Проблемы экологизации технологии в нефтепереработке

Промышленные предприятия топливно-энергетического комплек-

са, в том числе химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимичес-

кой промышленности, а также автомобильный транспорт в настоящее

время являются одним из наиболее крупных источников загрязнения

природы: атмосферы, почвы, водоемов и морей.

По характеру влияния на природу все загрязнители можно разде

лить на химические, механические, тепловые, биологические, акустичес-