Сущность нефтеперерабатывающего производства

Процесс переработки нефти можно разделить на 3 основных этапа:

1. Разделение нефтяного сырья на фракции, различающиеся по интервалам температур кипения (первичная переработка);
2. Переработка полученных фракций путем химических превращений содержащихся в них углеводородов и выработка компонентов товарных нефтепродуктов (вторичная переработка);
3. Смешение компонентов с вовлечением, при необходимости, различных присадок, с получением товарных нефтепродуктов с заданными показателями качества (товарное производство).
Продукцией НПЗ являются моторные и котельные топлива, сжиженные газы, различные виды сырья для нефтехимических производств, а также, в зависимости от технологической схемы предприятия - смазочные, гидравлические и иные масла, битумы, нефтяные коксы, парафины. Исходя из набора технологических процессов, на НПЗ может быть получено от 5 до более, чем 40 позиций товарных нефтепродуктов.
Нефтепереработка - непрерывное производство, период работы производств между капитальными ремонтами на современных заводах составляет до 3-х лет. Функциональной единицей НПЗ является технологическая установка - производственный объект с набором оборудования, позволяющего осуществить полный цикл того или иного технологического процесса.
В данном материале кратко описаны основные технологические процессы топливного производства - получения моторных и котельных топлив, а также кокса.
Подготовка нефти к переработке (электрообессоливание)
Сырая нефть содержит соли, вызывающие сильную коррозию технологического оборудования. Для их удаления нефть, поступающая из сырьевых емкостей, смешивается с водой, в которой соли растворяются, и поступает на ЭЛОУ - электрообессоливащую установку (рис.2). Процесс обессоливания осуществляется в электродегидраторах - цилиндрических аппаратах со смонтированными внутри электродами. Под воздействием тока высокого напряжения (25 кВ и более), смесь воды и нефти (эмульсия) разрушается, вода собирается внизу аппарата и откачивается. Для более эффективного разрушения эмульсии, в сырьё вводятся специальные вещества - деэмульгаторы. Температура процесса - 100-120°С.
Первичная переработка нефти
Обессоленная нефть с ЭЛОУ поступает на установку атмосферно-вакуумной перегонки нефти, которая на российских НПЗ обозначается аббревиатурой АВТ - атмосферно-вакуумная трубчатка. Такое название обусловлено тем, что нагрев сырья перед разделением его на фракции, осуществляется в змеевиках трубчатых печей (рис.6) за счет тепла сжигания топлива и тепла дымовых газов.
АВТ разделена на два блока - атмосферной и вакуумной перегонки.
1. Атмосферная перегонка
Атмосферная перегонка (рис. 3,4) предназначена для отбора светлых нефтяных фракций - бензиновой, керосиновой и дизельных, выкипающих до 360°С, потенциальный выход которых составляет 45-60% на нефть. Остаток атмосферной перегонки - мазут.
Процесс заключается в разделении нагретой в печи нефти на отдельные фракции в ректификационной колонне - цилиндрическом вертикальном аппарате, внутри которого расположены контактные устройства (тарелки), через которые пары движутся вверх, а жидкость - вниз. Ректификационные колонны различных размеров и конфигураций применяются практически на всех установках нефтеперерабатывающего производства, количество тарелок в них варьируется от 20 до 60. Предусматривается подвод тепла в нижнюю часть колонны и отвод тепла с верхней части колонны, в связи с чем температура в аппарате постепенно снижается от низа к верху. В результате сверху колонны отводится бензиновая фракция в виде паров, а пары керосиновой и дизельных фракций конденсируются в соответствующих частях колонны и выводятся, мазут остаётся жидким и откачивается с низа колонны.
2. Вакуумная перегонка
Вакуумная перегонка (рис.3,5,6) предназначена для отбора от мазута масляных дистиллятов на НПЗ топливно-масляного профиля, или широкой масляной фракции (вакуумного газойля) на НПЗ топливного профиля. Остатком вакуумной перегонки является гудрон.
Необходимость отбора масляных фракций под вакуумом обусловлена тем, что при температуре свыше 380°С начинается термическое разложение углеводородов (крекинг), а конец кипения вакуумного газойля - 520°С и более. Поэтому перегонку ведут при остаточном давлении 40-60 мм рт. ст., что позволяет снизить максимальную температуру в аппарате до 360-380°С.
Разряжение в колонне создается при помощи соответствующего оборудования, ключевыми аппаратами являются паровые или жидкостные эжекторы (рис.7).
3. Стабилизация и вторичная перегонка бензина
Получаемая на атмосферном блоке бензиновая фракция содержит газы (в основном пропан и бутан) в объёме, превышающем требования по качеству, и не может использоваться ни в качестве компонента автобензина, ни в качестве товарного прямогонного бензина. Кроме того, процессы нефтепереработки, направленные на повышение октанового числа бензина и производства ароматических углеводородов в качестве сырья используют узкие бензиновые фракции. Этим обусловлено включение в технологическую схему переработки нефти данного процесса (рис.4), при котором от бензиновой фракции отгоняются сжиженные газы, и осуществляется её разгонка на 2-5 узких фракций на соответствующем количестве колонн.
Продукты первичной переработки нефти охлаждаются в теплообменниках, в которых отдают тепло поступающему на переработку холодному сырью, за счет чего осуществляется экономия технологического топлива, в водяных и воздушных холодильниках и выводятся с производства. Аналогичная схема теплообмена используется и на других установках НПЗ.

Пожарная опасность установок первичной перегонки нефти характеризуется наличием большого количества ЛВЖ, ГЖ, их паров и углеводородных газов. Так, в не­которых аппаратах (ректификационных колоннах, труб­чатых печах) находится одновременно от 20 до 30 т и бо­лее нефтепродуктов.в производствен­ных условиях даже при нормальной работе технологиче­ского оборудования нефтепродукты могут иметь темпе­ратуру, лежащую в температурных пределах воспламе­нения. Следовательно, горючая концентрация может образоваться не только в паровоздушном пространстве аппаратов, но и при выходе паров наружу.
При нормальной работе установок возможность обра­зования горючей концентрации существует в дышащих аппаратах и в вакуумных ректификационных колоннах.
При образовании неплотностей или повреждений в вакуумных колоннах АВТ или ВТ будет происходить подсос наружного воздуха внутрь аппаратов.

Атмосферные и вакуумные трубчатые установки существуют независимо друг от друга или комбинируются в составе одной установки.
Атмосферные трубчатые установки подразделяются в зависимости от их технологической схемы на установки с однократным и двукратным испарением нефти.
Принципиальная схема установки с однократным испарением: Нефть пропускается сырьевым насосом через теплообменники и трубчатую печь в ректификационную колонну. В эвапорационном пространстве происходит однократное испарение нефти. Пары нефти затем разделяют ректификацией на целевые фракции, а из жидкости также с применением процесса ректификации удаляют легкокипящие фракции.

Пожарные опасность производства связаны с наличием:

- высоких температур;

- избыточных давлений;

- открытого огня в нагревательных печах;

- возможной разгерметизации трубопроводов;

- взрывоопасных смесей паров нефтепродуктов с воздухом при нарушении установленных режимов работы оборудования;

- статического электричества;

- образования пирофорного железа, способного к самовоспламенению в присутствии воздуха при обычной температуре.

Проектом предусмотрены следующие мероприятия для помещений категории "Ан":

- предусмотрены сигнализаторы довзрывных концентраций;

- освещение и система постоянно - действующей вентиляции выполнены во взрывобезопасном исполнении;

- взрывоопасные помещения размещены в одноэтажных зданиях, у наружных стен с соответствующими взрывными проемами;

- взрывоопасные и пожароопасные помещения разделяются глухими противопожарными преградами;

- все вспомогательные помещения размещаются в пристройках;

- взрывоопасные и пожароопасные помещения разделяются глухими противопожарными преградами;

- все вспомогательные помещения размещаются в пристройках, отделенных от взрывоопасных помещений противопожарными стенами из керамзитбетонных самонесущих панелей с разделкой швов, обеспечивающих требуемые пределы огнестойкости и газонепроницаемости.

В целях предотвращения и профилактики аварий со взрывами и пожарами на площадке, а также осуществление контроля за обеспечением взрывопожароопасности, предусматривается пожарное депо с ком­плексом сооружений, обеспечивающим автономное существование этой службы. Пожарное депо располагается рядом с газоспасательной службой, обеспечивая возможность прямого выезда на основную дорогу.

Защита производства категории "Ан" выполняется стационарными установками на базе огнетушителей ОПА-100 с термомеханическим пуском. Установки имеют 100% резерв огнетушителей, включение резерва обеспечивается при необходимости персоналом.

В помещениях насосных в дополнение к автоматической системе ту­шения, установлены передвижные огнетушители ОП-100.

Защита технологических печей от взрыва обеспечивается подачей пара в топку печи и включением паровой завесы по периметру печи.

Установка оборудуется системами автоматической пожарной сигнализации с выходом сигналов в соответствующие помещения управления и пожарное депо. В зависимости от применяемых в процессах продуктов датчики сигнализации реагируют на пламя, дым или тепло. По периметру наружных площадок в местах наиболее возможного пребывания обслуживающего персонала устанавливаются кнопки ручных пожарных извещателей.

На наружных площадках, где возможно выделение горючих газов и паров, устанавливаются по периметру датчики довзрывоопасной концентрации. Предусматривается предупреждающая и аварийная световая и звуковая сигнализация (при концентрации горючих газов 20% и 50% от нижнего соответственно концентрационного предела воспламенения) от группы датчиков по месту установки датчиков и в помещение управления предусматривается аварийная сигнализация возникновения пожара на проектируемом объекте на пульте дежурного газоспасательной и службы.

На установке запроектирован один пожарный водоем, объемом 10 тыс. м3. По периметру блока колонных аппаратов запроектировано 4 пожарных лафета. Предусмотрен насосный агрегат, подающий воду в пожарный трубопровод. Для тушения аппаратов предусмотрены линии подачи паровой завесы. На складе депо имеется постоянный запас пенообразователя для тушения разлитых нефтепродуктов [23].