Нефтеперерабатывающие заводы топливного и комплексного профиля

Выбор точки строительства нефтеперерабатывающего завода зависит от ряда факторов, главный из которых - потребность близлежащих районов в нефтепродуктах. Желательно, чтобы вблизи завода имелись источники сырья – нефти. В прошлом именно наличием нефти определялось местонахождение перерабатывающего завода. Качество нефти определяло и схему ее переработки. Масла, например, в течение длительного времени получали только из специальных сортов нефтей. С течением времени требование о наличии сырьевых ресурсов в непосредственной близости от НПЗ перестало быть обязательным. Широкое развитие транспорта, в особенности трубопроводного, сделало экономически целесообразной передачу нефти на большие расстояния. Как показал технико-экономический анализ, транспорт нефти более рентабелен, чем перевозка готовых нефтепродуктов с заводов, расположенных вблизи нефтепромыслов, к месту их потребления. НПЗ начали строить в районах, где совершенно отсутствуют нефтяные месторождения, но очень велика потребность в нефтепродуктах того или иного ассортимента определяется в основном и выбор направления переработки нефти на заводе. Качества сырья при этом уже не имеет такого значения, как это было раньше, поскольку разработаны процессы, позволяющие получать большинство нефтепродуктов, в том числе и высокого качества, из любых нефтей. При выборе точки строительства НПЗ в пределах района немаловажную роль играет, наличие энергетических ресурсов, обеспеченность рабочей силой и другие факторы. Современные НПЗ должны отвечать следующим требованиям: 1) обладать высокой пропускной способностью и минимальным числом единичных технологических установок с использованием комбинированных систем; 2) осуществлять комплексную переработку нефти с минимальной долей отходов; 3) обеспечивать высокое качество получаемых продуктов при максимальной рентабельности; 4) использовать безотходную технологию с учетом экологических требований. Значительное повышение эффективности переработки нефти дает использование комбинированных установок, работающих по «жестким связям». В этом случае дистиллятное или остаточное сырье вторичного процесса (каталитический крекинг, коксование) поступает в виде горячего потока непосредственно с установки, подготавливающей это сырье (АТ, АВТ). На случай остановки какого-либо звена «цепочки», составляющей комбинированную систему, предусмотрен небольшой парк промежуточных резервуаров. Если имеется несколько комбинированных блоков, «жесткие связи» могут быть предусмотрены не только внутри каждой системы, но и между блоками. Например, на АНПЗ запроектировано два комбинированных комплекса типа ЛК-6у, включающих первичную перегонку нефти, каталитический риформинг бензина, гидроочистку дизельного топлива и керосина, газофракционирование. Использование комбинированных установок в значительной мере способствует охране окружающей среды. Сокращается территория завода за счет устранения части коммуникаций и сокращения резервуарного парка, экономии топлива, уменьшения объема оборотной воды. В связи с этим уменьшается выделение в атмосферу продуктов сгорания углеводородных паров и газов. При выборе поточной схемы завода, определяющей его структуру, т.е. входящие в его состав технологические установки, учитывают целый ряд факторов. Основные из них следующие: 1) потребность в тех или иных нефтепродуктах в крупных районах их потребления. В настоящее время районы сооружения отечественных НПЗ соответствуют районам максимального потребления нефтепродуктов, что сокращает расходы на их транспортирование. 2) Оптимальное соотношение производимых нефтепродуктов – бензина, реактивного, дизельного и котельного топлива. 3) Потребность нефтехимической промышленности в отдельных видах сырья или полупродуктов. 4) Наличие или отсутствие других доступных энергетических ресурсов, позволяющих обеспечить минимальное использование нефти в качестве котельного топлива. 5) Качество перерабатываемой нефти, обусловливающее долю гидрогенизационных процессов, возможность производства битумов и т.д. 6) Гибкость отдельных процессов, позволяющая при необходимости изменять ассортимент получаемых продуктов. Поточные схемы заводов топливного профиля обычно характеризуют по глубине переработки нефти, т.е. по отбору светлых нефтепродуктов: с неглубокой и глубокой переработкой. В связи с развитием процессов получения сырья для нефтехимии поточные схемы глубокой переработки нефти все с большим основанием заслуживают названия комплексных. При неглубокой переработке нефти наряду со светлыми нефтепродуктами получают и значительный выход остатка – котельного топлива. При этом в поточную схему завода включено относительно небольшое число установок: прямой перегонки нефти, каталитического риформинга бензиновой фракции, гидроочистки на основе водорода, получаемого на установке риформинга. Подобные схемы НПЗ свойственны тем странам или районам, где высок спрос на котельное топливо. Описание схемы неглубокой переработки сернистой нефти: нефть поступает на обессоливание и затем на атмосферную перегонку. При этом от нефти отгоняют легкий бензин (до 62⁰С), который после изомеризации используют при компаундировании товарного бензина; фракцию 62-180⁰С, поступающую на каталитический риформинг; фракцию дизельного топлива (180-350⁰С). Остаток (мазут выше 350⁰С) является котельным топливом. Предусмотрены гидроочистка и депарафинизация (карбамидная или адсорбционная) фракции дизельного топлива для его облагораживания и снижения температуры застывания. Газы прямой перегонки нефти, риформинга, изомеризации и гидроочистки направляют на очистку от серы и фракционирование. С установки ГФУ выводят сжиженный (С₃-С₄) и сухой (С₁-С₂) газы. Сжиженный газ может служить бытовым или автомобильным топливом, сухой газ – технологическое топливо. Сероводород, выделенный при гидроочистке сырья риформинга и фракции дизельного топлива, направляют на производство серы. Товарный бензин получают компаундированием бензина риформинга, изомеризата и небольшого количества бензина, образующегося при гидроочистке дизельного топлива. Наличие установки депарафинизации позволяет получать зимнее и летнее дизельное топливо; последнее отбирают сразу после гидроочистки (минуя депарафинизацию), либо получают частичным компаундированием с зимним дизельным топливом. Наряду с дизельным топливом на этой установке получают жидкие парафины – сырье для нефтехимического синтеза. Характерной особенностью схемы является высокий выход мазута; поскольку нефть сернистая, мазут содержит 3% серы, т.е. его сжигание сопровождается отравлением атмосферы. Для современных заводов более типична глубокая переработка нефти. При современном уровне технологии переработки нефти является слишком ценным сырьем, чтобы сжигать значительную ее часть в топках котельных установок. Главным процессом в схемах глубокой переработки нефти является уже не атмосферная, а атмосферно-вакуумная перегонка нефти, т.е. отбор от нефти всех фракций, выкипающих не ниже, чем до 500⁰С. Совершенствование работы вакуумной ступени перегонки, а также использование в некоторых случаях вакуумной перегонки с деструкцией позволяет довести глубину отбора дистиллятов от нефти до 80-87%. Варианты поточных схем глубокой комплексной переработки нефти довольно разнообразны и зависят от перечисленных выше факторов, среди которых значительную роль играет качество исходной нефти.

Описание схемы глубокой переработки нефти: Нефть поступает на установку ЭЛОУ-АТ. Бензиновую фракцию н.к.-180⁰С разделяют вторичной перегонкой на более узкие. Легкий бензин (н.к.-62⁰С) подвергают изомеризации, а изомеризат смешивают с бензином риформинга. Фракция 62-140⁰С идет на риформинг для получения ароматических углеводородов. Фракция 140-180⁰С поступает частично на риформинг для получения высокооктанового бензина, а частично используется как компонент авиационного керосина, который вместе с фракцией 180-240⁰С подвергают гидроочистке. Фракция дизельного топлива (240-350⁰С) также проходит гидроочистку, после чего полностью или частично идет на депарафинизация для получения зимнего дизельного топлива. Из катализата, полученного при риформинге фракции 62-140⁰С, экстрагируют ароматические углеводороды С₆-С₈, которые затем разделяют перегонкой, а фракцию С₈ – четкой ректификацией в сочетании с адсорбцией. Рафинат (остаток после выделения экстракта) может явиться сырьем пиролиза. Мазут, поступающий на вакуумную перегонку, перерабатывают по двум направлениям: получаемая после вакуумной перегонки фракция 350-500⁰С (или выше) частично идет на каталитический крекинг, а частично на гидрокрекинг. Последнее оправдано в том случае, если требуется увеличить ресурсы реактивного топлива, которое получается при гидрокрекинге достаточно стабильным. Гудрон частично используют для получения битума, а основное количество направляют на коксование. Бензин коксования подвергают глубокой гидроочистке, поскольку он обладает повышенным содержанием непредельных углеводородов и серы; после этого его направляют на риформинг, т.к. октановое число его невысоко. Легкий газойль коксования после гидроочистки используют как компонент дизельного топлива. Тяжелый газойль коксования может служить компонентом сырья каталитического крекинга или гидрокрекинга, но последнее предпочтительнее, т.к. содержание серы в этом газойле больше, чем в прямогонном. Бензин каталитического крекинга тоже проходит гидроочистку; легкий газойль каталитического крекинга при наличии цеолитового катализатора сильно ароматизирован, и его использовать как сырье для гидродеалкилирования (с целью получения нафталина). Тяжелый газойль каталитического крекинга, если содержание серы позволяет, может быть использован как исходное сырье для получения технического углерода (сажи). При гидрокрекинге в зависимости от заданной глубины процесса и расхода водорода в том или другом соотношении получают бензин, фракции реактивного и дизельного топлив. Углеводородные газы всех процессов проходят очистку от сероводорода, но не в смеси: непредельные газы коксования и каталитического крекинга разделяют на компоненты на блоке ГФУ непредельных газов, а газы риформинга, изомеризации, гидроочистки и гидрокрекинга – на блоке предельных газов. Фракция С₄ с обоих блоков служит сырьем на установке алкилирования; фракцию С₃ предельных газов можно применять как сжиженный газ или направлять на пиролиз; фракцию С₃ непредельных газов можно использовать для нефтехимических целей (получение полипропилена, кумола). Сероводород, выделенный из газов, направляют на производство серы. Наличие гидрокрекинга и широкое использование гидроочистки потребует дополнительного количества водорода, помимо водорода риформинга; его можно получить конверсией части сухого газа (метан). Остальной сухой газ используют как технологическое топливо. На основе подобной схемы можно получить ассортимент топлив высокого качества: автомобильные бензины с октановым числом не ниже 93 (исследовательский метод); малосернистое дизельное топливо (0,2% серы), в том числе зимнее; котельное топливо с содержанием серы не выше 2%. Последняя цифра все же высока, что является недостатком рассмотренного варианта. Характерная особенность развития НПиНХП – то, что основная доля абсолютного прироста производства получена преимущественно за счет реконструкции и расширения действующих предприятий, их технического перевооружения и интенсификации производственных процессов. Совершенствование технологии комплексной переработки нефти сопровождается мероприятиями в области охраны окружающей среды. Одной из важнейших работ в создании безотходного производства является уменьшение потребления свежей воды и отделение загрязненных сточных вод при максимальной доле оборотной воды. С целью снижения расхода свежей воды сокращения объема сточных вод на НПЗ широко используют воздушные конденсаторы – холодильники, дополняемые иногда водяными холодильниками для снижения конечной температуры нефтепродукта. Рекомендуется и еще более глубокое охлаждение; его можно достигнуть снижением температуры свежей воды, подаваемой для пополнения оборотной системы.

При эксплуатации автомобильного транспорта большое внимание уделяется в нашей стране и за рубежом обезвреживанию продуктов сгорания топлива. К особо вредным компонентам относятся соединения свинца, выделяющиеся при использовании этилированных бензинов. В связи с этим во всех странах с развитой автомобильной промышленностью проводятся мероприятия по снижению содержания этиловой жидкости в бензинах, существует тенденция к постепенному отказу от нее или к ее замене другими, безвредными антидетонаторами. В СНГ применение этилированного бензина запрещено в большинстве крупных городов и в курортных зонах. Отказ от этилирования бензинов требует значительного расширения масштабов и совершенствования технологии получения высокооктановых компонентов каталитическим риформингом, изомеризацией, алкилированием. Истощение в ряде стран нефтяных ресурсов, рост цен на нефть, а также все возрастающая роль нефти как сырья для органического синтеза заставляют обратиться к новым источникам получения моторных топлив и в первую очередь автомобильных бензинов. Этими источниками являются природный газ и уголь.