Комбинирование технол-х установок. Основные типы. Блочные типы основных отечественных КУ. Поточные схемы современных НПЗ на основе КУ.

Комбинирование технол-х установок. Основные типы. Блочные типы основных отечественных КУ. Поточные схемы современных НПЗ на основе КУ.

Комбинирование технологических процессов предусмотрено для того, чтобы:

1. Рационально разместить несколько взаимосвязанных технологических процессов в одной установке.

2. Снизить на 20-25% капитальные затраты на средство установки.

3. Снизить эксплуатационные затраты, в частности расход топлива в 1,3-2 раза.

4. Сократить на 50-80% площадь застройки установки и соответствующих коммуникаций

5. Увеличить выработку и качество конечных продуктов.

6. Эффективно использовать современные средства автоматизации и микропроцессорной техники.

К основным типам комбинированных установок относятся:

1. КУ, сочетания процессов ППН и очистки дистиллятов.

2. КУ, сочетание вторичных процессов получения и облагораживания топлив и масел.

3. КУ производства масел и парафинов.

В комбинировании решающую роль играет укрупнение мощности, т.к. С укрупнением – улучшаются технико-экономические показатели.

В 70-е годы была создана установка нового типа ЛК-6У –эта установка неглубокой переработки нефти до мазута, но с полным циклом облагораживания дистиллятов.На этой установке объединены 6 технологических процессов: атмосферная перегонка нефти (бензин, керосин, ДТ), вторичная переработка бензина, каталитический риформинг (фр 85-180), гидродеароматизация керосина, ГО ДТ, фракционирование смеси предельных УВ газов с получением C1-C2, С3-С4, и С5

Расход топлива, воды, кап.затрат, эксплуатационные затраты все эти показатели меньше на приведенных комбинированных установках по сравнению с отдельными установками.

Тогда же в начале 80-х годов появилось новое поколение комбинированыых установок КТ-1, а затем КТ-2, отличающейся от КТ-1 только блоком легкого гидрокрекинга вместо ГО

Какие вредные вещества могут присутствовать в сточных водах нефтеперерабатывающих производств?

Водоснабжение НПЗ в целом состоит из нескольких различных систем, отличающихся друг от друга своим назначением и соот­ветственно качеством исходной воды, а также составом отходя-шей воды и образуемых ею стоков:

В канализационную сеть завода сбрасываются вода и конден­саты только из незамкнутых систем водоснабжения, и в зависи­мости от того, от каких технологических процессов сбрасывает­ся вода и чем она загрязнена, на НПЗ существует несколько изолированных друг от друга систем канализации:

1-я система - производственно-ливневая канализация (отвод и очистка производственных и ливневых вод, загрязненных нефтепродуктами);

2-я система - сбор, отвод и очистка сточных вод, загрязнен­ных нефтью, нефтепродуктами, реагентами, солями и другими органическими и неорганическими веществами (в виде эмуль­сий и растворов);

2-я, а система - отвод и очистка сернисто-щелочных стоков;

3-я система - ливневая канализация для отвода и очистки ливневых и талых вод с дорог и крыш вне территорий техноло­гических установок;

4-я система - хозяйственно-фекальная канализация.

 

Водные стоки с АВТ установок направляются в каждую из этих систем, причем стоки ЭЛОУ, сбрасываемые во 2-ю си­стему, относятся к наиболее загрязненным и трудно под­дающимся обезвреживанию. В их составе содержится большое количество неорганических солей, и поэтому они даже после очистных сооружений не могут быть возвращены в систему обо­ротного водоснабжения НПЗ.

Состав сточной воды обычно характеризуют содержанием в ней примесей нефтепродуктов и химических соединений, а так­же показателями окисляемости содержащихся в ней органиче­ских соединений.

Требования, предъявляемые к качеству газовых топлив

Газообразные топлива должны удовлетворять требованиям:

- при всех режимах работы двигателя газовое топливо с возду­хом должны образовывать однородную по составу горючую смесь; - иметь высокие антидетонационные свойства; - обеспечивать полное сгорание горючей смеси с возможно большей отдачей теплоты – высокой теплотой сгорания; - не содержать коррозионно-активных газов и соединений способных разрушать оборудование для хранения, применения горю­чих газов или детали двигателя; - иметь минимальное содержа­ние непредельных углеводородов, механических примесей и паров воды; - должно обладать высокой стабильностью – возмож­но меньше изменять состав и свойства при транспортировании и хранении.

Одним из наиболее эффективных решений экологических проблем автотранспорта является перевод на альтернативные топлива, которые должны обеспечивать нормальную эксплуатацию двигателей и превосходить современные нефтяные топлива (бензин, дизельные) в первую очередь по экологическим свойствам. В наилучшей степени требованиям по экологическим и эксплуатационным свойствам отвечают альтернативные газообразные топлива: сжиженный нефтяной (СНГ), компримированный (КПГ) или сжатый и сжиженный природные газы (СПГ).

Термокрекинг и висбрекинг

Термокрекинг – один из первых процессов вторичной переработки нефти, начиная с 20-х годов (применялся для выработки бензина из мазута и получения крекинг-остатка). Сейчас как самостоятельный процесс он значение потерял и используется только как процесс облагораживания тяжелого сярья или в комбинированных установках.

Висбрекинг, наоборот, возродившийся процесс, позволяющий за счет уменьшения низкокачественного бензина, увеличить выход дизельной фракции (150-350°С) и получить большое количество вакуумного газойля для каталитического крекинга.

В отличие от схемы термокрекинга, схема установки висбрекинга (ВБ) проще (см.рис. 4.26). Здесь после реакционной камеры-испарителя паровая и жидкая фаза идут сразу же на разделение: паровая фаза в атмосферную колонну, а жидкая – в вакуумную, где отбирается вакуумный газойль (350-500°С) и крекинг-остаток. В качестве инициатора в сырье подается ацетон в количестве до 0,001%.

Пиролиз

Пиролиз — наиболее жесткая форма термического крекинга нефтя­ного и газового сырья, осуществляемая обычно при 700—900°С с целью получения углеводородного газа с высоким содержанием не­предельных. Режим может быть направлен на получение макси­мального выхода этилена, пропилена или бутиленов и бутадиена. Наряду с газом образуется некоторое количество жидкого про­дукта — смолы, содержащей значительные количества моноцикли­ческих (бензол, толуол, ксилолы) и полициклических ароматиче­ских углеводородов (нафталин, антрацен).

Наиболее распространенная форма промышленного процесса — пиролиз в трубчатых печах.

Результаты пиролиза оценивают по выходу целевого продукта, например этилена. Поскольку основными факторами пиролиза яв­ляются температура и длительность реакции, каждой температуре соответствует некоторое оптимальное время контакта — при кото­ром выход целевого продукта максимален.

Способов получения техуглерода существует три: печной, канальный и термический, причем наибольшее распространение получил первый из них.

Основная особенность этого метода – высокая температура процесса и очень малое время реакции (сотые доли секунды). Сырьем этого способа получения техуглерода служит высокоароматизированный газойль каталитического крекинга (фракция 360-420°С) и природный газ.

Существует три способа получения нефтяных битумов:

- Концентрирование нефтяных остатков перегонкой их в вакууме (остаточные битумы),

- Окисление кислородом воздуха тяжелых нефтяных остатков – гудронов, полугудронов, крекинг-остатков, масляных экстрактов,

- Компаундирование продуктов, полученных первыми двумя способами.

 

Каталитический крекинг.

Каталитический крекинг (КК) появился в США в начале 40-х годов и за истекшие годы неузнаваемо усовершенствовался. Сейчас это самый массовый процесс получения высокооктанового бензина, газа для синтеза алкилбензина, компонента дизтоплива и сырья для техуглерода. Поэтому он является базовым процессом в схемах глубокой переработки нефти.

Сырье для этого процесса оценивается по фракционному составу, по групповому составу и по содержанию примесей.По фракционному составу установки крекинга работают на 3-х видах сырья – прямогонном, смешанном и остаточном.

Катализаторы крекинга в настоящее время только цеолитсодержащие (ЦСКК), содержащие в своем составе от 3-х до 25-ти % цеолита типа «Y» в РЗЭ форме (размер входных окон 0,74 нм, а внутренних полостей 1,2 нм). Матрица ЦСКК – аморфный алюмосиликат или окись алюминия.

Каталитический крекинг мазута становится все более распространенным и поэтому целесообразно рассмотреть две такие установки (точнее, их реакторно-регенераторные блоки), чтобы иметь представление о показателях работы таких установок.

Первая из них разработана фирмой UOP совместно с нефтеперерабатывающей фирмой Ашлэн

Установка расчитана на мазут с коксуемостью не более 10% с содержанием ванадия и никеля не более 35 мг/кг, или мазут после установки ART, или смесь вакуумного газойля с добавлением мазута (гудрона) с коксуемостью до 12%

Реактор установки – лифтного типа с балластическим сепаратором у выходного конца. Он позволяет очень быстро отделить катализатор от продуктов реакции и ограничиться одноступенчатыми циклонами и избежать коксования верха реактора.

Важнейший элемент реактора – тонкий распыл сырья

и очень быстрый и равномерный контакт сырья и регенерированного катализатора. Для этого используются специальные форсунки, а сырье предварительно смешивается (гомогенизируется) с водой в количестве 0,04-0,25 частей при 0,5-3,0 МПа. Распыление такой смеси дает «микровзрывы» за счет испарения воды и интенсивную турбулизацию парокатализаторной смеси в точке ввода сырья и каталитора (время пребывания сырья в реакторе – до 5 сек.). Вниз реактора подают также ожижающий агент – пар, нафту или спирты.

Регенератор 2-х ступенчатый, с параллельной подачей воздуха в эти ступени и последовательным прохождением катализатором и дымовыми

газами (противотоком). Переток катализатора из первой ступени во вторую регулируется по двум стоякам – без охлаждения и с отводом тепла в теплообменнике, охлаждаемым водой.

Вторая из упомянутых выше установок это запатентованная фирмой «Тотал» (США) установка R-2-R, т.е. «реактор-2-регененератора»

Процесс расчитан на крекинг мазута с коксуемостью до 7% и имеет ряд оригинальных решений.

Реактор также лифтного типа. После ввода катализатора в реактор он ожижается, затем разгоняется газом и в поток катализатора вводится боковыми наклонными форсунками сырье. Система форсунок 2-х ярусная, что позволяет осуществить процесс крекинга в режиме МТС (Микс темпераче контрол), о чем будет подробнее сказано ниже. Узел ввода и распыления сырья запатентованы и они позволяют:

- быстрое (мгновенное) смешение катализатора с мелко распыленным сырьем, за счет чего на горячем катализаторе в первое мгновение асфальтены и смолы расщепляются на моно- и бициклические ароматические углеводороды, которые далее в реакциях не расщепляются,

- поодерживать увеличение соотношение водяной пар:сырье в узле смешения (особенно для мазутов), причем, чем больше в сырье фракций выше 540°С тем больше должна подача пара (обычно 1-5% на сырье).

С водяным паром иногда вводят дебутанизированный бензин или нафту.

Реактор имеет у выходного конца оригинальное устройство для мгновенного разделения продуктов реакции от катализатора. Оно позволяет ограничиться одной ступенью циклонов в реакторе.

Регенератор 2-х ступенчатый, но в отличие от системы RCC у него первая ступень внизу, а вторая наверху, поэтому катализатор из первой ступени во вторую поднимается принудительно воздухом.

Таким образом, процесс позволяет осуществлять каталитический крекинг остатков, содержащих фракций выше 550°С от 40 до 50% и с коксуемостью 5-6% и получать максимальный выход бензина 45-49% (до 60% объемных).

 

ГО остатков нефти

Задача такой очистки – получение малосернистых котельных топлив и компонентов сырья КК.

Особенность непосредственной ГО мазута в том, что это жидкофазный процесс с повышенным содержанием гетероатомных соединений, асфальтенов и смол.

Обычно ГО мазута ведут в 2 ступени: на первой гидродеметаллизация, а на второй – гидродесульфаризация, с тем чтобы чаще менять катализатор 1 ступени (быстрее дезактивируется металлами), а основной катализатор 2-й ступени сохранять дольше.

Особая проблема – ГО смеси ВГ с мазутом, приобретающая актуальность в связи с дефицитом сырья КК. Здесь возможны 3 схемы:

- ГО смеси ВГ и малосернистого мазута,

- ГО отдельно ВГ и отдельно мазута и смешение после этого,

- Добавка к ГО ВГ неочищенного малосернистого мазута.

 

 

Физические свойства алканов

Шесть алканов — газы при обычных условиях (метан, этан, пропан, бутан, изобутан, неопентан). Температуры кипения этих углеводоро­дов, "С:

Метан -161,6 Этан —88,5 Пропан —42,2 Бутан 0,5 Изобутан 12,2 Неопентан 9,45

Начиная с изопентана (Т_кт = 28°С) и пентана (Т_кип = 36°С) метано-ные углеводороды — жидкости. Для углеводородов нормального строе­ния увеличение на -СН₂- группу повышает температуру кипения и среднем на 30°С, затем по мере увеличения молекулярной массы эта нсличина уменьшается. Если сравнить температуры кипения алканов нормального и изостроения, то разветвленные углеводороды имеют бо­лее низкие температуры кипения, чем углеводороды с прямой цепью.

Начиная с С₁₆-С_|7, алканы с прямой цепью — твердые вещества. Температура плавления, °С:

Гексадекан С₁₆Н₃₄ 18,1

Гептадекан С_]7Н₃₆ 22,0

Температура плавления алканов с прямой цепью повышается с уве­личением числа углеродных атомов в молекуле. При переходе от угле-(юдорода с нечетным числом атомов углерода к углеводороду с четным числом атомов углерода увеличение температур плавления больше, чем при переходе от четного числа атомов углерода к нечетному (рис. 43).

Химические свойства алканов

Алканы, будучи насыщенными, способны только к реакциям заме­щения. Комплексообразование

Газообразные алканы образуют твердые комплексы с водой. Эти комплексы относятся к так называемым соединениям включения или клатратным соединениям. Комплексы углеводородных газов с водой образуются при пониженной температуре (~0°С). Иногда в газопрово­дах они могут быть причиной закупорки. В присутствии молекул газа вода («хозяин») кристаллизуется с образованием клеток, в которых зак­лючены молекулы алкана («гость»). Образование клатратов газообраз­ных алканов с водой лежит в основе обессоливания морской воды. Так,

Алканы нормального строения, начиная с гептана, образуют при комнатной температуре -соединения включения с мочевиной H₂N—CO—NH₂. В этих соединениях молекулы мочевины («хозяин»)¹ соединяются между собой с помощью водородных связей и образуют спиралевидные гексагональные каналы, в которых находятся молеку­лы алкана («гость») (рис. 45).

Изомеризация алканов

Алканы подвергаются изомеризации в присутствии кислотных катализаторов. Легко изомеризуются алканы, содержащие третичный углеродный атом, труднее — изоалканы с четвертичным атомом угле­рода. Углеводороды с прямой цепью занимают промежуточное поло­жение. Например, для гексанов скорость изомеризации падает в ряду: 2-метилпентан > н-гексан > 2,2-диметилбутан. Термическое разложение алканов

Под действием тепла при повышенных температурах алканы разла­гаются. При этом проходят две основные реакции: дегидрирование и расщепление по связи С-С. С повышением молекулярной массы алка­нов реакция с расщеплением связи С—С начинает преобладать. Газооб­разные алканы заметно расщепляются при 800—900°С. Высшие углево­дороды — при 500—600°С. При этом из молекулы алкана образуется алкан и алкен меньшей молекулярной массы.

Каталитический крекинг

Назначение. Получение дополнительных количеств светлых нефтепродук­тов — высокооктанового бензина и дизельного топлива из тяжелых нефтяных фракций; может использоваться для выработки нефтехимических продуктов — газообразных олефиновых углеводородов (этилена, пропилена, бутиленов и ами­ленов), ароматических углеводородов, сырья для производства технического углерода и нафталина. Гидроочистка Назначение. Улучшение качества и повышение стабильности топлив и масел, удаление сернистых, азотистых, кислородсодержащих соединений, гидриро­вание непредельных углеводородов. Гидрокрекинг Назначение. Получение дополнительных количеств светлых нефтепродуктов каталитическим разложением более тяжелого сырья в присутствии водорода.

Существуют многочисленные модификации установок гидрокрекинга. В за­висимости от сырья и продуктов, которые необходимо получить, используются одноступенчатые и двухступенчатые процессы с неподвижным слоем катализа­тора, системы с движущимися и суспендированными катализаторами. Одноступен­чатый вариант применяется для максимального производства дизельного топ­лива, двухступенчатый — при получении более легких продуктов.

Термический крекинг Назначение. Получение дополнительного количества светлых нефтепродук-тор термический разложением остаточных фракций, улучшение качества котель­ного топлива; используется также для выработки термогазойля — сырья для производства технического углерода. Газы термического крекинга, содержащие непредельные углеводороды, могут применяться в качестве нефтехимического сырья. Коксование Назначение. Получение нефтяного кокса для нужд электродной промышлен­ности, производства графита и карбидов; применяется также для выработки до­полнительных количеств светлых нефтепродуктов из тяжелых остатков.

В основную группу процессов очистки и переработки газа входят следующие: сепарация конденсата - отделение жидкой фазы, выноси­мой газом из скважины;сепарация капельной жидкости после сепарации ее основ­ной части на ступени, отделение вредных примесей - углекислого газа и серово­дорода; глубокая осушка газа от влаги 5 до точки росы минус 30 °С и ниже; отбензинивание газа - удаление из него углеводородов от пропана и выше; извлечение гелия.

Сырой газовый конденсат, выносимый газом в виде капель­ной жидкости из скважины (10 - 500 г/нм³), по своему составу более тяжелый и содержит углеводороды от этана (в малых ко­личествах) до додекана (С₂о) и выше. Технология переработки этого конденсата включает процессы: стабилиза­ции; обезвоживания и обессоливания; очистки от серы; пере­гонки и выделения фракций моторных топлив (с последующим их облагораживанием).

Иногда стабильный конденсат смешивают со стабильной нефтью, тогда последних три процесса совмещены с технологи­ей первичной переработки нефти.

Газотурбинные топлива.

Их назначение – стационарные газотурбинные установки (ГТУ), а также ГТУ судовых установок. Оно вырабатывается как однокомпонентное или многокомпонентное топливо, в которое вовлекаются дистилляты прямой гонки и вторичных процессов. В зависимости от типа ГТУ состав топлива может быть различным – от керосина до мазута. Топливо вырабатывается двух марок – А и Б.

Б – топливо несколько тяжелее дизельного летнего “Л” (конец кипения примерно 400⁰С), с низким содержанием серы, малой коксуемостью и малым содержанием ванадия.

А – нечто среднее между топливами ДТ и Ф-5, но с более жесткими нормами по содержанию ванадия и по коксуемости.

Жесткие ограничения по ванадию связаны с ванадиевой коррозией лопаток ротора турбин: при высокой температуре (выше 650⁰С): пентоксид ванадия (V₂O₅), находясь в полужидком состоянии, катализирует окисление металла лопаток турбины кислородом, и, растворяя продукты окисления, способствует дальнейшему окислению, и увеличивает дисбаланс турбины.

Показатели	Марка топлива
А	Б
Условная вязкость при 500С, ВУ, не более	1,6	3,0
Теплота сгорания низшая, кДж/кг, не менее
Зольность, % не более	0,01	0,01
Массовая доля, % не более:
ванадия	0,00005	0,0004
суммы натрия и калия	0,0002	-
кальция	0,0004	-
серы	1,8	2,5
механических примесей	0,02	0,03
воды	0,1	0,5
Коксуемость, %, не более	0,2	0,5

Комбинирование технол-х установок. Основные типы. Блочные типы основных отечественных КУ. Поточные схемы современных НПЗ на основе КУ.

Комбинирование технологических процессов предусмотрено для того, чтобы:

1. Рационально разместить несколько взаимосвязанных технологических процессов в одной установке.

2. Снизить на 20-25% капитальные затраты на средство установки.

3. Снизить эксплуатационные затраты, в частности расход топлива в 1,3-2 раза.

4. Сократить на 50-80% площадь застройки установки и соответствующих коммуникаций

5. Увеличить выработку и качество конечных продуктов.

6. Эффективно использовать современные средства автоматизации и микропроцессорной техники.

К основным типам комбинированных установок относятся:

1. КУ, сочетания процессов ППН и очистки дистиллятов.

2. КУ, сочетание вторичных процессов получения и облагораживания топлив и масел.

3. КУ производства масел и парафинов.

В комбинировании решающую роль играет укрупнение мощности, т.к. С укрупнением – улучшаются технико-экономические показатели.

В 70-е годы была создана установка нового типа ЛК-6У –эта установка неглубокой переработки нефти до мазута, но с полным циклом облагораживания дистиллятов.На этой установке объединены 6 технологических процессов: атмосферная перегонка нефти (бензин, керосин, ДТ), вторичная переработка бензина, каталитический риформинг (фр 85-180), гидродеароматизация керосина, ГО ДТ, фракционирование смеси предельных УВ газов с получением C1-C2, С3-С4, и С5

Расход топлива, воды, кап.затрат, эксплуатационные затраты все эти показатели меньше на приведенных комбинированных установках по сравнению с отдельными установками.

Тогда же в начале 80-х годов появилось новое поколение комбинированыых установок КТ-1, а затем КТ-2, отличающейся от КТ-1 только блоком легкого гидрокрекинга вместо ГО