Вторичные процессы нефтепереработки

Установки для первичной переработки нефти

Первичная переработка нефти начинается с ее поступления на установку ЭЛОУ-АВТ. Это далеко не единственная и не последняя установка, необходимая для получения качественного продукта, но от работы именно этой секции зависит эффективность остальных звеньев в технологической цепочке. Установки для первичной переработки нефти являются основой существования всех нефтеперерабатывающих компаний в мире.

Именно в условиях первичной перегонки нефти выделяются все компоненты моторного топлива, смазочные масла, сырье для вторичного процесса переработки и нефтехимии. От работы данного агрегата зависит и количеств, и качество топливных компонентов, смазочных масел, технико-экономические показатели, знание которых необходимо для последующих процессов очистки.

Стандартная установка ЭЛОУ-АВТ состоит из следующих блоков:

• электрообессоливающая установка (ЭЛОУ);
• атмосферного;
• вакуумного;
• стабилизационного;
• ректификационного (вторичная перегонка);
• защелачивающего.

Каждый из блоков отвечает за выделение определенной фракции.

Все под контролем

Строительство комбинированной установки «Евро+» стало для «Газпром нефти» значимой вехой и с точки зрения управления подобными проектами в нефтепереработке. Пожалуй, это первый крупный проект на НПЗ компании, где в процессе его реализации применены все лучшие мировые наработки, начиная от создания информационных 3D-моделей до EPC-контрактования.

Выбор системы контрактования определялся задачей реализовать проект быстро и качественно и в то же время по возможности минимизировать расходы. В результате был выбран EPCm-контракт***, который подразумевает значительный контроль со стороны заказчика за ходом реализации проекта. Таким образом, появилась возможность гибко распределять ответственность между всеми участниками процесса, не переплачивая исполнителю за риски. В качестве EPCm-подрядчика был выбран один из лидеров мирового рынка — итальянская компания Tecnimont S.p.A.

Крупногабаритное оборудование изготавливается на российских заводах

«Особенность проектной работы в том, что все процессы идут параллельно — пока изготавливается крупногабаритное оборудование, подготавливается площадка, создается и постоянно уточняется 3D-модель проекта. В то время как будут доставляться и устанавливаться основные крупные объекты, мы успеем спроектировать технологические коммуникации и заказать оставшееся оборудование. В итоге мы сможем сократить время строительства примерно в 1,5 раза по сравнению с традиционным „советским“ подходом последовательного проведения работ», — рассказал Игорь Долгов. Однако такой проектный подход требует четкого соблюдения сроков — малейшее отклонение от плана может серьезно отразиться на всех этапах

«Мы работаем на очень маленькой территории, а это значит, что завтра подъезд к какому-то узлу может быть перекрыт строительным краном или разгруженным оборудованием, поэтому так важно все делать точно в срок», — констатирует руководитель проекта

Привлечение к сотрудничеству ведущих мировых EPC-подрядчиков позволяет «Газпром нефти» применять лучшие практики в области управления проектом и внедрять новые стандарты безопасности. «При строительстве комбинированной установки „Евро+“ у нас есть возможность посмотреть, как работает система промышленной безопасности такой крупной международной компании, как Tecnimont, и перенять этот важный опыт», — считает начальник управления реализации проектов дирекции нефтепереработки Игорь Ткаченко. По словам специалиста, жесткие правила безопасного проведения работ, действующие сегодня на строительстве КУПН, определяют не только поведение сотрудников, но и регламентируют состояние самой строительной площадки — размещение материалов, оборудования, строительной техники и многое другое. Соблюдение правил полностью контролируется заказчиком и EPCm-подрядчиком, а столь беспрецедентные меры дают свои результаты — за все время реализации проекта на его площадке не было зафиксировано ни одного ЧП.

Транспортировка оборудования для установки — сложная логистическая задача

Сегодня строительство комбинированной установки входит в наиболее сложную фазу — после отгрузки оборудования начнется его монтаж на площадке. При этом вес отдельных секций будущей установки составляет более 200 тонн

«После начала монтажа нам придется утроить внимание, которое сегодня уделяется точности и безопасности операций. Но усилия стоят того: для нефтеперерабатывающего завода модернизация жизненно необходима, и введение в эксплуатацию „Евро+“ даст МНПЗ возможность выйти на уровень лучших мировых производств», — резюмирует руководитель проекта Игорь Долгов

* Индекс энергоемкости EII вычисляют как отношение фактического потребления энергии на НПЗ к сумме стандартного потребления. Аналогично индекс энергоемкости рассчитывается для каждой установки. Стандартный индекс EII равен 100 единицам. Значения ниже этой цифры указывают на то, что производство в целом или отдельная установка опережают средний уровень по отрасли

** Кислые газы — природные газы, в химическом отношении являющиеся кислотами. К кислым газам относится сероводород, углекислый газ, сернистый газ, оксид углерода и ряд других

Вторичные процессы

Целью вторичных процессов является увеличение количества производимых моторных топлив, они связаны с химической модификацией молекул углеводородов, входящих в состав нефти, как правило, с их преобразованием в более удобные для окисления формы.

По своим направлениям, все вторичные процессы можно разделить на 3 вида:

• Углубляющие: каталитический крекинг, термический крекинг, висбрекинг, замедленное коксование, гидрокрекинг, производство битумов и т.д.
• Облагораживающие: риформинг, гидроочистка, изомеризация и т.д.
• Прочие: процессы по производству масел, МТБЭ, алкилирования, производство ароматических углеводородов и т.д.

Риформинг

Основная статья: Каталитический риформинг

Каталитический риформинг — каталитическая ароматизация нефтепродуктов (повышение содержания аренов в результате прохождения реакций образования ароматических углеводородов). Риформингу подвергаются бензиновые фракции с пределами выкипания 85-180°С. В результате риформинга бензиновая фракция обогащается ароматическими соединениями, и октановое число бензина повышается примерно до 85. Полученный продукт (риформат) используется как компонент для производства автобензинов и как сырье для извлечения индивидуальных ароматических углеводородов, таких как бензол, толуол и ксилолы.

Гидроочистка

Основная статья: Гидроочистка

Гидроочистка — процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре. Гидроочистка нефтяных фракций направлена на снижение содержания сернистых соединений в товарных нефтепродуктах. Побочно происходит насыщение непредельных углеводородов, снижение содержания смол, кислородсодержащих соединений, а также гидрокрекинг молекул углеводородов. Наиболее распространённый процесс нефтепереработки.

Каталитический крекинг

Основная статья: Каталитический крекинг

Каталитический крекинг — процесс термокаталитической переработки нефтяных фракций с целью получения компонента высокооктанового бензина и непредельных жирных газов.
Сырьем для каталитического крекинга служат атмосферный и легкий вакуумный газойль, задачей процесса является расщепление молекул тяжелых углеводородов, что позволило бы использовать их для выпуска топлива. В процессе крекинга выделяется большое количество жирных (пропан-бутан) газов, которые разделяются на отдельные фракции и по большей части используются в третичных технологических процессах на самом НПЗ. Основными продуктами крекинга являются пентан-гексановая фракция (т. н. газовый бензин) и нафта крекинга, которые используются как компоненты автобензина. Остаток крекинга является компонентом мазута.

Гидрокрекинг

Основная статья: Гидрокрекинг

Гидрокрекинг — процесс расщепления молекул углеводородов в избытке водорода. Сырьем гидрокрекинга является тяжелый вакуумный газойль (средняя фракция вакуумной дистилляции). Главным источником водорода служит водородсодержащий газ, образующийся при риформинге бензиновых фракций. Основными продуктами гидрокрекинга являются дизельное топливо и т. н. бензин гидрокрекинга (компонент автобензина).

Основная статья: Коксование

Процесс получения нефтяного кокса из тяжелых фракций и остатков вторичных процессов.

Изомеризация

Основная статья: Изомеризация

Процесс получения изоуглеводородов (изобутан, изопентан, изогексан, изогептан) из углеводородов нормального строения. Целью процесса является получение сырья для нефтехимического производства (изоп из изопентана, МТБЭ и изобутилен из изобутана) и высокооктановых компонентов автомобильных бензинов.

Алкилирование

Основная статья: Алкилирование

Алкилирование — введение алкила в молекулу органического соединения. Алкилирующими агентами обычно являются алкилгалогениды, алкены, эпоксисоединения, спирты, реже альдегиды, кетоны, эфиры, сульфиды, диазоалканы.

Конкурентоспособность

Нефтеперерабатывающая промышленность сегодня – это весьма перспективная отрасль. Она отличается высокой конкурентоспособностью как на внутреннем, так и на международном рынке. Собственные производственные мощности позволяют полностью покрыть потребности в пределах государства. Что касается импорта, то он осуществляется в сравнительно небольших объемах, локально и эпизодически. Россия сегодня считается крупнейшим среди прочих стран экспортером нефтепродуктов. Высокая конкурентоспособность обусловлена абсолютной обеспеченностью сырьем и относительно невысоким уровнем расходов на дополнительные материальные ресурсы, электроэнергию, защиту окружающей среды. В качестве одного из негативных факторов в этом промышленном секторе выступает технологическая зависимость отечественной нефтепереработки от зарубежных государств. Несомненно, это не единственная проблема, которая существует в отрасли. На правительственном уровне постоянно ведется работа по улучшению ситуации в этом промышленном секторе. В частности, разрабатываются программы по модернизации предприятий. Особое значение имеет в данной области деятельность крупных нефтяных компаний, производителей современного производственного оборудования.

Применение нефтепродуктов

В зависимости от состава, сырье может использоваться в различных отраслях. Чаще всего, кроме основных элементов, сюда входят:

• Парафины нормального типа.
• Циклопарафины.
• Ароматические углеводороды.

Суть неорганической теории заключается в действии воды на карбиды металлов (соединения с углеродом). Для динамики процесса сыграли роль и другие компоненты:

• Высокая температура.
• Смена давления.
• Окружающая среда.
• Воздействие водорода.

Сырье важно не только для народного хозяйства, но и для комплексного развития экономики, ведь в процессе переработки получается продукт, способный влиять на создание каучука, спиртов, полиэтилена, пластмасс и изделий из них. Она служит реактивным топливом

В процессе перегонки нефти получаются разные виды топлива, что используются в индустриальных отраслях и быту.

В последнее время развитие и добыча угольной промышленности отошла на второй план, уступая место газу и нефти. Потребление продукта для энергетических целей снизилось, но повысилась роль сырья для создания химических компонентов.

Первичная переработка

Процесс перегонки нефти производится с целью получения очищенного продукта. На начальном этапе проводится обессоливание и обезвоживание на специальных аппаратах. После первого периода в составе нефти содержится 2−3 мг солей на литр.

Удаление жидких углеводородов возможно благодаря изменению температуры. Когда продукт начинает кипеть, запускаются реакции по выделению фракций. Температура зависит от количества углеводорода в составе и места добычи.

В зависимости от этого показателя выделяется:

• Бензин (оптимальная температура 180 градусов).
• Реактивное топливо (кипение возникает так же, как у бензина, но выкипать начинает только от 190 до 230 градусов).
• Дизельное топливо. Температура здесь выше, чем у реактивного.

В процессе начинает выделяться пара, которые специальными насосами убирают с поверхности. В большинстве случаев после первичной переработки надо провести дополнительные процедуры очистки и отфильтровать полученные компоненты. В их составе ещё много углеводородов, которые надо удалить.

Методы получения чистого продукта

Благодаря современному оборудованию и круглой автоматизации процесса, можно говорить о разных способах получения чистого продукта из натурального сырья. Для этого проводится неоднократная перегонка нефтяных фракций с помощью:

• Техники однократного испарения (равновесная дистилляция). Суть заключается в постепенном нагревании продукта до начала выделения пара и разложения его на составляющие.
• Ректификации.
• Испаряющего агента. Метод дорогой и требует смешивания продукта с другими элементами. Важна пропорциональность и правильно составленная формула для конкретного состава. Испаряющим агентом могут быть те же углеводороды.
• Вакуума или повышения давления.

После того как нужные компоненты уже получены, можно приступать ко вторичной технике обработки.

Основные этапы

Главным процессом после очистки на ЭЛОУ выступает атмосферная перегонка. В ходе нее осуществляется отбор топливных фракций: бензиновых, дизельного и реактивного топлива, а также осветительного керосина. Также при атмосферной перегонке отделяется мазут. Он используется или в качестве сырья для следующей глубокой переработки, или как элемент котельного топлива. Фракции затем подвергаются облагораживанию. Они проходят гидроочистку от гетероатомных соединений. Бензины подвергаются каталитическому риформингу. Этот процесс используется для повышения качества сырья либо для получения индивидуальных ароматических углеводородов – материала для нефтехимии. К последним, в частности, относят бензол, толуол, ксилолы и так далее. Мазут проходит вакуумную перегонку. Этот процесс позволяет получить широкую фракцию газойля. Это сырье проходит последующую переработку на установках гидро- или каталитического крекинга. В результате получают компоненты моторных топлив, масляные узкие дистиллятные фракции. Они далее направляются на следующие этапы очистки: селективную обработку, депарафинизацию и прочие. После вакуумной перегонки остается гудрон. Он может использоваться как сырье, применяемое при глубокой переработке для получения дополнительного объема моторных топлив, нефтяного кокса, строительного и дорожного битума, или как компонент котельного топлива.

Установки, аппараты, оборудование нефтепереработки

Предприятия нефтяной переработки используют в основном следующее оборудование и установки: резервуары и генераторы, фильтра, газовые и жидкостные нагреватели, факельные системы, паровые турбины и теплообменники, компрессорные установки, трубопроводы и другое оборудование.

Предприятия НПЗ применяют печи для термической перегонки нефти и деления ее на фракции. Для сжигания остатков получаемых от производственного процесса используются трубчатые печи. Основой переработки является деление сырья на фракции.

Затем, с учетом направленность НПЗ и вида оборудования, происходит дальнейшая переработка первичной продукции, проводится очистка и последующее деление для получения товарного вида продукции.

Процедура крекинга

Процесс перегонки нефти основан на различии элементов в итоге. Если первичная процедура позволяет разделить сырьё на несколько вариантов топлива, то вторичный процесс предназначается для увеличения добычи мазута и конкретного вида топлива.

В основе методики лежит использование высоких температур для выпаривания элементов, у которых меньшая молекулярная масса. В результате получаются масла для техники, компоненты для создания пластика и другие варианты сырья химической промышленности.

В ядре процесса лежит образование свободных радикалов на фоне основного состава сырья. По эффективности и способу действия все вторичные методы делятся на несколько категорий:

• Углубляющие. Сюда относится изготовление битумов и главный процесс вторичной обработки.
• Облагораживающие. В основе процедуры — насыщение добавочными компонентами уже имеющегося сырья. Риформинг, изомеризация, может проводиться и гидроочистка.
• Дополнительные процессы по выработке разных групп масел и дополнительных веществ для производства ароматических углеводородов.

https://youtube.com/watch?v=UWdDouIDfU8

Виды и особенности

В процессе термического разложения углеводородов используются дополнительные элементы и фильтры. Выделяется несколько подвидов методики:

• Жидкофазный этап позволяет получить из нефти максимум бензина и минимум отходов. Наиболее популярный метод, благодаря которому уменьшается число газов, в итоге остаётся приблизительно 10%.
• Парофазный метод заключается в выходе ароматических соединений и большого количества газа.
• Пиролизный крекинг ограничивает доступ воздуха к нефти и под давлением раскладывает формулы соединений на простые.
• Деструктивный тип гидрирования — увеличение давления с использованием катализаторов, используется для добычи бензина. Выход продукта составляет до 90%.

Дополнительные техники

Риформинг используется для ароматизации нефтепродуктов. Чаще всего для процедуры применяются бензиновые фракции с высокой температурой кипения. В итоге повышается октановое число бензина, а сама фракция обогащается ароматическими соединениями. Продукт может использоваться для создания автомобильного топлива или для разложения компонентов на ароматические составляющие и выработок толуола, бензола и ксилолов.

Каталитический крекинг относится к сложным процедурам и требует не только специального оборудования, но и составления формул для дозировки компонентов. Целью процедуры является получения бензина и группы жирных газов за счёт расщепления молекул тяжёлых углеводородов.

Отходом техники является компонент в составе мазута. Это наиболее экономичный метод вторичной обработки, поскольку практически все элементы входят в состав веществ, которые используются в разных отраслях промышленности.

В основе процедуры гидрокрекинга лежит:

• Очистка с помощью углеводородов и давления.
• Расщепление тяжёлых молекул на более мелкие.
• Насыщение водородом.

В зависимости от типа влияния выделяется мягкий и жёсткий процесс. Первый вариант применяется для получения дизельного топлива, а второй — для керосиновых и бензиновых фракций. Процедуры коксования и изомеризации относятся к вторичным дополнительным и используются для получения остатков и компонентов для продукции.

Основные фракции

В процессе переработки нефти и разложения её на дополнительные компоненты выделяются фракции. На получение того или иного компонента влияет тип переработки и количество этапов. Дополнительное фильтрование и очистка дают возможность получить качественный продукт.

• Газолиновая фракция. Для её получения необходимо использовать высокую температуру. В результате можно получить бензин и газолин.
• Лигроиновый этап. Позволяет создавать горючее для тракторов, продукт в процессе обработки будет содержать большое количество тяжёлых молекул. На следующих этапах переработки из лигроина можно получить бензин, но с применением дополнительной фильтрации.
• Керосиновая фракция. На этапе производится реактивное топливо.
• Газойлевый этап. Благодаря повышению температуры и использованию специального оборудования производится дизельное топливо, которое сразу без фильтрации можно использовать для заправки автомобилей.

Из нефти можно выделить приблизительно 25% бензина, остальное — продукты для промышленности. Благодаря теории строения органических соединений можно говорить об увеличении процесса разгонки нефти и получения большего количества топлива.

Эксплуатация объектов нефтепереработки

Объекты нефтепереработки, это сложные по организации системы, которые решают задачи переработки углеводородного сырья в продукцию товарного вида или в полуфабрикаты для нефтехимии.

Основные элементы, входящие в эксплуатацию объектов НПП:

• реакторы и технологические трубопроводы;
• колонные аппараты;
• резервуары и компрессорное оборудование совместно с насосами.

Кроме, основного оборудования и установок в эксплуатации объектов НПП задействовано оборудование, обеспечивающее технологический процесс:

• электрические шкафы и другое электротехническое оборудование;
• системы контрольной измерительной аппаратуры;
• инженерные системы водного снабжения.

Количество элементов, принимающих участие в эксплуатации объекта НПП, из-за которых может возникнуть аварийная ситуация вследствие их вывода из эксплуатации (поломки), достигает разных значений от сотен до тысяч

По этой причине важно своевременно проводить анализ рисков технологической системы. Существуют специальные методики для проведения подобных расчетов