Леффлер Уильям. Переработка нефти

Подождите немного. Документ загружается.

172 Переработка нефти

поненты бензина. Примером является рафинат бензола.

Эти потоки могут служить хорошим сырьем для произ-

водства олефинов, не только потому, что они больше

никуда не годятся, но и потому, что в качестве побочных

продуктов производства этилена при этом получаются

высокооктановые компоненты бензина.

В то же время, некоторые установки нефтеперераба-

тывающего завода служат дополнением для установки

производства этилена. Например, бутилены и более тя-

желые побочные продукты с этой установки находят при-

менение в процессах переработки нефти. Нигде, кроме

нефтеперерабатывающего завода, эти продукты товарной

ценности не представляют.

XVIII.

ПРОИЗВОДСТВО ЭТИЛЕНА 173

Технологический процесс

Установки, в которых осуществляется крекинг этана

или пропана, представляют гобой простейший вариант,

но они позволяют изучить основы процесса. Этан и про-

пан по отдельности либо в виде смеси поступают в печь

крекинга, где они пребывают короткое время при высо-

174 Переработка нефти

кой температуре, а затем происходит быстрое охлажде-

ние; в результате образуется большое количество этилена

(рис.

18.1).

Что касается режима работы и сырья, установ-

ка по производству олефинов — это фактически обычная

установка термического крекинга.

Этан и пропан не расходуются полностью за один

проход через печи крекинга. Поэтому в ректификацион-

ной колонне эти газы отделяются и снова направляются

в процесс. Обычно этан рециркулирует до уничтожения,

а пропан частично выходит вместе с пропиленом. Суще-

ствует три торговых марки пропилена, в зависимости от

содержания примеси пропана: пропилен для полимери-

зации (97—99% основного вещества), химически чистый

пропилен (92—95%) и нефтяной пропилен (50—65%).

На установке, предназначенной для крекинга более тя-

желого сырья (нафты или газойля), образуется этан. По-

этому такие установки также содержат печь для перера-

ботки возвращенного этана (см. рис. 18.2). Выходы обычно

указывают с учетом рециркуляции, а не за один проход.

Поток, который остается на олефиновом заводе, а не

уходит в секцию переработки нефти, состоит из бутадие-

на (рис. 18.3). Бутадиен является диеновым углеводоро-

дом, его формула

Н^,

и молекула содержит две двой-

ных связи. Благодаря двум двойным связям, это вещество

очень реакционноспособно и используется для произ-

водства каучуков и пластмасс.

XVIII. ПРОИЗВОДСТВО ЭТИЛЕНА 175

УПРАЖНЕНИЯ

1. Сколько сырья (бар/сут) потребуется для работы ти-

пичной установки по производству олефинов, произ-

водящей 1 млрд. фунтов этилена в год. В качестве сырья

установка использует следующие продукты:

этан (3,2

фунт/гал),

пропан (4,24 фунт/гал),

нафта (6,4 фунт/гал),

газойль (7,3 фунт/гал).

2. Имеется установка крекинга этан-пропанового сырья

с производительностью 500 млн. фунтов этилена в год.

В настоящее время сырьем является смесь, состоящая

из 70% этана (по объему) и 30% пропана, при этом

установка работает с полной производительностью.

Внезапно возникли трудности на рынке пропилена, и

компания решила производить пропилен только в ко-

личестве 20 млн. фунтов в год. Сколько сырья перера-

батывалось на установке до сих пор, сколько при этом

получалось пропилена, и сколько этана теперь следует

использовать вместо пропана, чтобы соотношение

продуктов изменилось нужным образом?

XIX

ПРОСТАЯ И СЛОЖНАЯ

ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ

Простота редко встречается в наше время.

Публий Овидий Назон. «Искусство любви»

В начале 80-х гг. бизнесмены и экономисты, имевшие

дело с нефтепереработкой, совершили интеллектуальный

прорыв. Они обнаружили, что состав оборудования, экс-

плуатируемого на различных заводах, существенно влия-

ет на цену нефтепродуктов и сырой нефти, а также на

извлекаемую прибыль. Дальнейшее изучение этой про-

блемы привело к появлению терминов простая и слож-

ная (или комплексная) переработка, которые теперь проч-

но вошли в словарь нефтепереработчиков.

Как и многие слова в английском языке, термины

простая и сложная были взяты из другого контекста,

имеющего лишь косвенное отношение к данному вопро-

су. За двадцать лет до этого, в 60-е годы, Вилбур Е. Нель-

сон разработал шкалу коэффициентов сложности. Его за-

дача состояла в создании общего подхода к определению

необходимых капиталовложений для строительства но-

вых нефтеперерабатывающих заводов разных типов. В рам-

ках схемы Нельсона капиталовложения на строительство

каждой крупной единицы оборудования были отнесены

к соответствующей величине для установки перегонки

сырой нефти, сложность которой принималась за едини-

цу. Всем прочим установкам присваивались коэффициен-

ты, в зависимости от их сложности и стоимости. Напри-

мер, установка каталитического крекинга имела коэф-

фициент, равный 4,0, то есть она была в четыре раза

сложнее, чем установка для перегонки сырой нефти при

той же производительности.

XIX. ПРОСТАЯ И СЛОЖНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ 177

Чтобы проиллюстрировать использование коэффици-

ентов сложности, рассмотрим три типа нефтепереработ-

ки: переработка, направленная на производство жидкого

топлива, на производство бензина и нефтехимическое

производство. Схему производства жидкого топлива, по-

казанную на рисунке 19.1, иногда называют гидрооблаго-

раживание легких фракций, так как в этом варианте лег-

кие дистилляты, полученные из сырой нефти, перераба-

тывают с использованием водорода. Источником водоро-

да является каталитический риформинг, в котором фрак-

178 Переработка нефти

ции

типа нафты перерабатываются в качественные ком-

поненты бензина. По этой схеме значительный объем тя-

желого газойля при перегонке попадает в остаток, по-

этому выход жидкого топлива оказывается достаточно

высоким.

Теперь вычислим сложность такой схемы. Для пере-

гонки сырой нефти эта величина по определению равна

1,0. Чтобы вычислить добавочную сложность для осталь-

ных процессов, относительную производительность каж-

дой установки следует умножить на соответствующий ко-

эффициент сложности. Например, установка каталити-

ческого риформинга забирает 15% продукта с установки

перегонки, а ее коэффициент сложности (рассчитанный

Нельсоном) равен 4,0. Таким образом, слагаемое для ус-

тановки риформинга составляет 0,15 х 4,0

0,6.

Для

гид-

роочистки коэффициент сложности составляет только

0,5, зато эта установка перерабатывает 35% общего пото-

ка — произведение этих чисел дает 0,175. Аналогичные

действия для прочих установок, входящих в схему гидро-

облагораживания легких фракций, приводят к общей ве-

личине сложности 2,5 (см табл. 19.1).

XIX. ПРОСТАЯ И СЛОЖНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ 179

А как насчет более сложных вариантов нефтеперера-

ботки, при которых большую часть остаточного топлива

превращают в бензин или в дистилляты? Для таких схем

нефтепереработки (по бензиновому варианту) коэффици-

енты сложности оказываются гораздо выше, так как ус-

тановки, которые при этом добавляются, очень дороги.

Для схемы нефтепереработки по бензиновому варианту,

показанной на рисунке 19.2, которая содержит установ-

180 Переработка нефти

ки вакуумной перегонки (коэффициент сложности 2,0),

каталитического крекинга (6,0), гидрокрекинга (10,0),

ал

копирования

(11,0)

и некоторые дополнительные узлы,

общая сложность оказывается равной

9—10,0.

При такой

схеме выход остаточного топлива снижается до 15—20%,

а выход бензина может составить 45—55%.

Наибольшей сложностью отличаются схемы нефтепе-

реработки, включающие производство специальных особо

ценных продуктов, например, смазочных масел или неф-

техимической продукции. Соответствующие установки

имеют высокие коэффициенты сложности, что отражает

уровень капитальных затрат на их строительство. Напри-

мер, коэффициент сложности для установки извлечения

ароматических соединений равен 33, а для производства

олефинов он составляет 10—20 (в зависимости от вида

сырья и способа переработки выходящих потоков). Не

является редкостью схема нефтепереработки с выходом

химических продуктов (этилен, пропилен, бутадиен и

ароматика) около 10%, имеющая показатель сложности

не менее 16.

Вся идея анализа, предложенного Нельсоном, заклю-

чалась в том, чтобы иметь возможность построить (и ис-

пользовать) диаграмму, показанную на рисунке 19.3. Эта

диаграмма отображает зависимость стоимости нефтепе-

реработки от ее сложности с учетом эффекта масштаба

производства. Числа на вертикальной оси в левой части

диаграммы не являются абсолютными величинами — эта

шкала должна быть откалибрована в зависимости от ре-

альной стоимости сооружения установки для перегонки

сырой нефти определенного типа в данный момент вре-

мени с учетом инфляции. Остальная часть диаграммы

показывает, как влияет на удельные капитальные вложе-

ния показатель производительности (мощности) завода

по переработке сырой нефти (традиционная характерис-

тика «масштаба производства») в сочетании со слож-

ностью (более тонким технологическим показателем, ха-

рактеризующим масштаб производства в его современ-

ном понимании).

XIX. ПРОСТАЯ И СЛОЖНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ 181

Новый взгляд на сложность

Система Нельсона была разработана в эру растущей

переработки дешевой арабской нефти и задумана для

того, чтобы рассчитывать стоимость каждого нового неф-

теперерабатывающего завода прежде, чем его строить. Но

в 80-х годах интерес сместился из области расширения

производства в область эксплуатации, то есть уже требо-

валось оценивать не капитальные вложения в нефтепере-

работку, а маржу переработчика. Вы скажете, что идею

оценки сложности наверняка приспособили к этим но-

вым требованиям. Так оно и было, и стимулирующую

роль здесь сыграл рынок.

Общую концепцию понять несложно: чем более доро-

гие продукты производит нефтеперерабатывающий за-

вод, тем больше переработчик может позволить себе за-

платить за сырье. Но в зыбком мире, где стоимость сырья,