книги из ГПНТБ / Уманский Л.М. Экономика нефтяной и газовой промышленности учеб. пособие

В последние годы на нефтеперерабатывающих заводах страны введены в эксплуатацию крупные установки гидроочистки дизель­ ного топлива. Как показывает опыт работы установок гидроочистки на нефтезаводах Урала и Поволжья, выход обессеренного дизель­ ного топлива после гидроочистки достигает 94—97% от сырья. Эксплуатационные издержки процесса на установках мощностью 900 и 1500 тыс. т/год составляют 2—2,5 руб. на 1 т топлива. Они компенсируются нефтеперерабатывающему заводу путем реализации обессеренных топлив по повышенным оптовым ценам. В результате прибыль в расчете на 1 т топлива увеличивается вдвое. Применение обессеренного дизельного топлива дает народному хозяйству боль­

тического крекинга — получение высокооктанового автомобильного бензина. Наряду с бензином в значительных количествах получают компонент дизельного топлива и углеводородные газы.

Значение каталитического крекинга в нефтепереработке непре­ рывно возрастает при одновременном сокращении значения терми­ ческого крекинга. В последние годы на нефтеперерабатывающих заводах СССР построено и введено в действие значительное число установок каталитического крекинга. В текущей пятилетке (1971 — 1975 гг.) объем каталитического крекинга будет возрастать.

Экономические преимущества, связанные с применением катали­ тического крекинга, характеризуются сравнением показателей двух вариантов переработки мазутов ромашкинской нефти — термиче­ ского крекинга мазутов с каталитическим крекингом вакуумного газойля (фракция 350—500° С) в сочетании с термическим крекин­ гом остаточных фракций.

Сравнение показывает, что при переходе от термического кре­ кинга тяжелых соляровых дистиллятов (в количестве 45% на нефть) к каталитическому крекингу глубина переработки мазута возра­ стает. Выход светлых нефтепродуктов от мазута составит 30,7% вместо 23,8% при термическом крекинге мазутов. Октановое число автобензина возрастает на 9 пунктов. Выгоды от улучшения струк­ туры продукции и повышения ее качества реализуются потреби­ телем.

Повышение рентабельности процесса требует внедрения новых более современных систем каталитического крекинга, в частности систем каталитического крекинга с микросферическим катализато­ ром в кипящем слое. Высокой экономичностью характеризуется* например, установка 43—103, представляющая собой систему кре­ кинга с двухзональной регенерацией катализатора, параллельно расположенными реакционными аппаратами, пневмотранспортом катализатора в потоке высокой концентрации и двухстадийной схемой контактирования сырья с катализатором. Судя по проектным данным выход автобензина на этой установке (сравнительно с ре­ конструированной установкой 43—102) увеличивается с 21,4 до

120

32%, октановое число бензина с 74,4 до 80,4 п. Эксплуатационные издержки крекирования 1 т сырья уменьшаются в 1,7 раза. Рента­ бельность процесса резко возрастает.

Значительные возможности повышения эффективности процесса заключены в улучшении подготовки сырья для каталитического крекинга. При крекировании гидроочищенного сырья примерно в 1,3 раза возрастает производительность установки по перерабаты­ ваемому сырью.

Рентабельность процесса каталитического крекинга может и должна быть повышена путем применения цеолитовых катализаторов. Как показывает опыт нефтеперерабатывающей промышленности СССР

и США, цеолитонаполненные катализаторы по сравнению с обычными алюмосиликатными характеризуются повышенной активностью и избирательностью (увеличивающей срок их службы без замены). Это позволяет повысить производительность и конверсию сырья при сохранении того же уровня выжига кокса как и с применением обычных катализаторов. Выход бензина от сырья увеличивается на 10—20%. Рентабельность процесса с учетом вложений в производ­ ственные фонды катализаторного производства возрастает на 40%.

К а т а л и т и ч е с к и й г и д р о к р е к и н г — один из пер­ спективных процессов нефтепереработки. Его можно рассматривать как сочетание гидрогенизации и каталитического крекинга. Процесс обеспечивает получение высококачественных моторных топлив (ди­ зельного топлива, автомобильного бензина и топлива для реактив­ ных двигателей) и отличается высокой эксплуатационной гибкостью. Сырье — легкие и тяжелые газойли прямой перегонки нефти и вто­ ричного происхождения, а также остаточные фракции.

На некоторых нефтеперерабатывающих заводах СССР предусма­

смол и других нежелательных компонентов), а также выходов от­ дельных продуктов и требований к их качеству применяют одноили двухступенчатую схему гидрокрекинга.

Применение одноступенчатого гидрокрекинга вакуумных ди­ стиллятов в сочетании с крекированием его остаточных фракций обеспечивает по сравнению с каталитическим крекингом вакуумного дистиллята: 1) увеличение выхода светлых нефтепродуктов с 54,3 до 74,4%, в том числе дизельного топлива с 22,9 до 54,2%; 2) соот­ ветствие дизельного топлива требованиям ГОСТ 4749—49; 3) сни­ жение себестоимости моторных топлив на 5—7%; 4) увеличение прибыли на 20% при сохранении на одном уровне рентабельности производства.

Экономически целесообразно, как видно из этих данных, строи­ тельство установок гидрокрекинга в районах, потребляющих большор количество дизельного топлива. Это даст особенный' эффект при завозе дизельного топлива из других районов страны. Умень­ шаются издержки транспорта нефтепродуктов, повышается рента­ бельность социалистического производства.

121

К о к с о в а н и е н е ф т я н ы х о с т а т к о в обеспечивает получение нефтяного кокса, потребность в котором непрерывно растет, и одновременно позволяет углубить переработку нефти. При термическом крекировании тяжелого остатка прямой перегонки (гудрона) выход светлых нефтепродуктов составляет 10—12%. Основной продукт — крекинг-остаток — используют в качестве ко­ тельного топлива. Коксование гудрона увеличивает выход светлых нефтепродуктов до 40%, а в сочетании с каталитическим крекингом полученной при коксовании фракции 350—500° С до 50—51 % на гудрон. Общий выход светлых нефтепродуктов, считая на гудрон, увеличивается в 4 раза.

На установках коксования перерабатывают гудрон, крекингостатки, пиролизный пек и другие нефтяные остатки. В последние годы введены в эксплуатацию коксовые установки замедленного коксования, отличающиеся по сравнению с коксовыми кубами более высокой производительностью и меньшими издержками экс­ плуатации. Однако вырабатываемый кокс по качеству пока ниже получаемого на кубовых установках.

В условиях использования коксования нефтяных остатков для увеличения выработки светлых нефтепродуктов (с направлением кокса па топливные нужды) предпочтителен процесс термоконтакт­ ного крекинга мазутов и гудронов. Возрастает выход бензиновых фракций и газообразных углеводородов, увеличивается на 6—8 пунк­ тов октановое число автобензина. Газы содержат больше непре­ дельных углеводородов. Эксплуатационные затраты на 1 т сырья на 2%, а капитальные вложения в производственные фонды на 4% ниже, чем при замедленном коксовании.

С о в е р ш е н с т в о в а н и е п р о и з в о д с т в а с м а з о ч ­

Разработаны и внедрены методы очистки масел селективными раство­ рителями, обеспечивающие удаление из масел фракций асфальто­ смолистых веществ, нафтеновых кислот, твердых парафинов и дру ­ гих нежелательны х компонентов и получение на этой основе высоко­ качественных масел.

Благодаря внедрению новых процессов очистки значительно расширена сырьевая база масляного производства. Кроме беспарафиновых малосмолистых нефтей Азербайджана и Северного Кавказа, ранее служивших основным видом сырья для получения масел, в качестве масляного сырья стали использовать парафиновые мало­ сернистые и сернистые нефти, на долю которых приходится пода­ вляющая часть нефтей, добываемых в СССР. В 1970 г. около 80% масел получили методом очистки селективными растворителями.

Усовершенствование отдельных аппаратов, установок и всей технологической схемы масляного производства позволило значи­ тельно увеличить производительность и улучшить технико-эконо­ мические показатели работы.

122

К важнейшим направлениям дальнейшего совершенствования производства масел относятся: 1) улучшение фракционирующей способности вакуумных колонн установок АВТ; 2) внедрение процесса селективной очистки масляных дистиллятов фурфуролом (взамен фенола); 3) очистка гудрона двойными селективными растворителями (дуосол-процесс) с предварительной неглубокой деасфальтизацией (вместо глубокой деасфальтизации и фенольной очистки); 4) вне­ дрение двухступенчатой деасфальтизации гудрона пропаном (вместо деасфальтизации в одну ступень); 5) применение абсорбционной очистки масляных дистиллятов для выработки масел особо высоких качеств; 6) внедрение процессов гидрирования для очистки и до­

ф у р о л о м повышает выход рафината на 5—13% по сравнению с фенольной очисткой. Удельные капитальные вложения на 1 т

стоимость его на 19% по сравнению со схемой деасфальтизации и селективной очистки. Все это значительно удешевляет получе­ ние остаточных масел.

Процесс г и д р о о ч и с т к и м а с е л , применяемый взамен контактной очистки отбеливающими глинами, позволяет получать масла, удовлетворяющие повышенным требованиям по цвету, ста­ бильности, индексу вязкости, содержанию кокса и серы.

Как показывает опыт гидроочистки масел на Ферганском нефте­ перерабатывающем заводе, выход масла достигает 98—99% от

•сырья. Это на 4,5% больше, чем при контактной очистке. Эксплуа­ тационные расходы сокращаются на 13%, а производительность

Внастоящее время твердые парафины вырабатываются путем:

1)неглубокой депарафинизации парафинового дистиллята методом фильтрпрессования с последующим обезмасливанием гача потением

иочисткой сырого парафина; 2) обезмасливания парафинового сырья в избирательных растворителях с последующей очисткой сырого парафина.

Свыше 60% всех твердых парафинов вырабатывается по второй

схеме. Особенность ее — подчиненное значение (по большинству заводов) парафинового производства в системе масляного блока.

В последние годы парафиновые установки были реконструиро­ ваны, а качество сырья по фракционному составу и содержанию

123

масла улучшено. Это позволило значительно превзойти проектную

и воды и удешевить парафин.

Совершенствование технологии производства нефтехимических продуктов и полупродуктов

Применение нефтегазового сырья вместо других видов (кокса, сланцев, растительных и животных жиров и др.) внесло коренные изменения в химическую промышленность, ее характер, масштабы производства, сложившиеся технологические приемы и методы. Являясь готовой или почти готовой для химической переработки смесью углеводородов или даже индивидуальными углеводородами, продукты переработки нефти и газа во многих случаях не требуют осуществления специальных операций по выделению индивидуаль­ ных веществ. Сложные многостадийные процессы производства, связанные с применением неорганических веществ, заменяются прямыми синтезами. Так, синтез ацетилена из природного газа проводится в одну технологическую стадию вместо двух-трех, необходимых при получении его из карбида кальция.

Возможность переработки углеводородов нефти и газа в жидкой и газовой фазах позволяет вести непрерывные технологические процессы, которые по сравнению с традиционными методами на­ много более производительны. Это, а также большие ресурсы нефте­ газового сырья во многих районах СССР позволяют создавать уста­ новки для получения нефтехимикатов большой производитель­ ности. Более совершенная технология производства, применение мощных высокоэкономичных технологических установок, а также дешевое нефтегазовое сырье сокращают капитальные вложения в хи­ мическое производство и себестоимость химической продукции.

Многообразие видов нефтегазового сырья, пригодного для полу­ чения разнообразных химических продуктов, а также методов его химической переработки делают актуальным выбор рациональ­ ных методов переработки сырья разного происхождения. Известен ряд методов пиролиза углеводородного сырья для получения оле­ финов (этилен, пропилен, бутилен), являющихся важнейшими ис­ ходными мономерами промышленности органического синтеза; среди них — в трубчатых печах различного типа, в установках с приме­ нением твердого теплоносителя, кислорода, перегретого водяного пара и др. Олефины ныне получают в основном в трубчатых печах.

Существенные возможности дальнейшего повышения эффектив­ ности пиролиза углеводородного сырья заключены в применении агрегатов с твердым теплоносителем. Для сооружения таких уста­ новок требуется меньше легированных сталей, условия передачи тепла к пиролизному сырью в них значительно лучше, что дает возможность создавать реакторы большой мощности, интенсифици­ ровать процесс путем повышения температуры. Снижаются удельные

124

капитальные затраты на производство этилена на 13%, и себестои­ мость 1 т этилена на 17%. В силу высокой материалоемкости хими­ ческих производств важное значение имеет выбор наилучших источ­ ников сырья и совершенствование подготовки сырья к переработке.

Рост добычи нефти и газа, развитие нефтегазоперерабатывающей промышленности открывают возможности выбора сырьевых источ­ ников, создающих условия для повышения выхода готовой продук­ ции и повышения экономичности процесса. В частности, эффектив­ ным видом сырья для получения этилена является этан, отлича­ ющийся высокой концентрацией полезного вещества.

Большие возможности сбережения труда, повышения его эф­ фективности заключены в комбинировании нефтеперерабатывающего и нефтехимических производств на основе комплексного использо­ вания нефтегазового сырья (подробнее см. главу VII).

Создание и внедрение высокоэффективного оборудования

За последние годы ВНИИпефтемашем и другими институтами разработаны и нефтезаводами внедрены новые виды нефтезавод­ ской аппаратуры и оборудования, отличающиеся повышенной про­ изводительностью и экономичностью — печи беспламенного горения, ректификационные колонны с тарелками новых типов, укрупненные теплообменные аппараты, конденсаторы воздушного охлажде­ ния и др.

Печь беспламенного горения отличается от трубной печи факель­ ного типа меньшими размерами и расходом металла, более высоким коэффициентом полезного действия. Стоимость ее почти вдвое ниже стоимости печи факельного типа равной теплопроизводительности, а удельный расход топлива снижается на 17%. Однако область применения этих печей ограничена ресурсами газового топлива. Непригодность их для работы на жидком топливе приводит к необ­ ходимости сооружения на некоторых заводах печей устаревшего

типа.

Ректификационные колонны с S-образными тарелками отлича­ ются от колонн с тарелками желобчатого типа меньшей массой (на 10—15%). Как показал опыт Куйбышевского нефтеперерабаты­ вающего завода, применение этих тарелок повышает производитель­ ность ректификационных колонн и улучшает их погоноразделитель­

ную способность.

Внедрение конденсаторов-холодильников воздушного охлажде­ ния взамен систем водяного охлаждения резко сокращает расход воды и количество стоков, в значительной мере исключает необхо­ димость в громоздких водозаборных и очистных сооружениях. В расчете на 1 млн. т первичной переработки нефти капитальные вложения при использовании воздушного охлаждения сокращаются на 1,65 млн. руб., или на 27%, по сравнению с водяным охлаждением.

125'

М еханизация и автоматизация производственных процессов

Комплекс машин и механизмов, применяемых на нефтеперера­ батывающих и нефтехимических заводах, охватывает преимуще­ ственно процессы основного производства, а ремонт оборудования, аппаратуры, арматуры трубопроводов и других сооружений, розлив парафина и битума твердых марок в основном остаются слабо ме­ ханизированными. Между тем это весьма трудоемкие тяжелые работы. Примерно 8—12% всего календарного времени установки простаивают в ремонте. К наиболее трудоемким ремонтным работам

•относятся: вскрытие и закрытие аппаратуры, проверка аппаратуры, коксоочистка печных труб, ремонт и очистка теплообменных, кон­ денсационных и холодильных аппаратов, ремонт арматуры и насо­ сов. Многие из этих работ выполняются вручную при помощи про­ стейших приспособлений.

Механизация тяжелых трудоемких работ в нефтепереработке

инефтехимии и осуществление комплексной механизации имеют огромное значение.

За последние годы в СССР осуществлен ряд мероприятий, на­ правленных на совершенствование ремонта технологических уста­ новок. Созданы и все шире внедряются механизмы и приспособле­ ния, ускоряющие и облегчающие производство работ: стационарные

ипередвижные грузоподъемные механизмы для монтажа и де­ монтажа оборудования и его узлов, установки для паровоздушной очистки печных труб от кокса, устройства для очистки и ремонта

теплообменных аппаратов, устройства для воздушной очистки хо­ лодильников, конденсаторов, различные средства малой механи­ зации и т. д. Все это наряду с повышением культуры эксплуатации установок позволило повысить производительность труда ремонт­ ного персонала.

Однако техника ремонта заводского оборудования все еще от­ стает от общего состояния техники нефтепереработки. Ремонт обо­ рудования продолжает оставаться весьма тяжелым и трудоемким процессом. На ремонтных работах занято примерно 18—20% об­ щего числа рабочих нефтезаводов и значительное число рабочих подрядных организаций.

Директивами XXIV съезда КПСС предусмотрено неуклонное проведение комплексной механизации производства и на этой основе сокращение затрат ручного труда как на основных, так и на вспо­ могательных операциях.

Автоматизация и телемеханизация производственных процессов — одно из важнейших направлений технического прогресса.

Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность занимают одно из первых мест в народном хозяйстве страны по насы­ щенности средствами автоматического контроля и управления. На основных технологических установках осуществляется непре­ рывный контроль температры, давления, расхода, уровня и ведется автоматическое местное регулирование важнейших технологиче-

126

ских параметров на заданных режимах. Разработан и находит все большее применение ряд автоматических анализаторов качества, позволяющих перенести лабораторные анализы на установки, обес­ печить непрерывный контроль качества нефтепродуктов в потоке и должную стабильность технологического режима. Внедряются системы дистанционного замера уровня жидкости в резервуарных парках и полуавтоматический сниженный отбор проб нефтепродук­ тов из резервуаров, что исключает необходимость содержания тысяч замерщиков, работающих в трудных и опасных условиях, и резко

Высокой экономичностью характеризуется применение автомати­ ческих анализаторов качества в потоке. При эффективном исполь­ зовании срок их окупаемости не превышает 0,4—1,2 года при уве­ личении выхода, повышении качества продукции и улучшении условий труда.

Нефтепереработка и нефтехимия в настоящее время находятся на уровне частичной автоматизации. На основных технологических установках регулирование, как правило, производится без взаимо­ связи регуляторов между собой. Изменение заданий поддержания режима автоматическими регуляторами операторы производят пе­ риодически вручную в зависимости от изменяющихся результатов лабораторных анализов качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции.

Мощный фактор повышения эффективности нефтепереработки и нефтехимии — переход от частичной к комплексной автомати­ зации, охватывающей технологические установки и объекты под­

Комплексная автоматизация перерабатывающих установок, по­ зволяя поддерживать значения параметров технологического про­ цесса на оптимальном уровне, увеличивает производительность установок и время межремонтной эксплуатации, повышает выход

икачество целевых продуктов, снижает расходы, реагентов, катали­ заторов, топлива, пара, электроэнергии. Благодаря автоматизации высвобождается часть обслуживающего персонала. Все это увели­ чивает выработку продукции, повышает производительность труда

ирентабельность производства.

На Ново-Уфимском нефтеперерабатывающем заводе, например, в результате перевода абсорбционно-газофракционирующей уста­ новки с частичной на комплексную автоматизацию повысились производительность труда на 10% и глубина отбора целевого про­ дукта на 0,5—3,0%, улучшилось качество продукции.

Срок окупаемости капитальных вложений в комплексную авто­ матизацию отдельных технологических установок (АВТ масляного профиля, АВТ топливного профиля, селективная очистка масел, глубокая депарафинизация масел и др.) не превышает 0,7—1,5 года. Главный источник экономии — повышение выхода целевой

127

продукции, обеспечиваемого стабилизацией физико-химических

•свойств сырья и технологического режима.

Существенные возможности экономии кроются в автоматизации объектов общезаводского хозяйства. Так, капитальные вложения в автоматизацию резервуарных парков нефтезавода, включающую механизацию и автоматизацию операций по замеру уровня жид­ кости, переключению резервуаров, дренированию подтоварной воды, отбору проб сырья, полупродуктов и готовой продукции, управлению внутризаводскими перекачками, по проектным данным, окупаются полученной экономией в течение одного года. Основой экономии являются достигаемые благодаря автоматизации повышение степени использования полезного объема резервуаров, увеличение оборачи­ ваемости резервуаров, уменьшение потерь нефти и нефтепродуктов, сокращение трудоемкости обслуживания резервуаров.

Комплексная автоматизация особенно эффективна, когда она сочетается с укрупнением и комбинированием технологических установок и применением счетно-решающей техники для управле­ ния технологическими процессами. Уменьшаются капитальные вложения в средства автоматизации установок и объектов общеза­ водского хозяйства, открываются возможности глубокой центра­ лизации контроля и управления производством, получения мак­ симальной экономии.

Комплексную автоматизацию на действующих нефтеперерабаты­ вающих и нефтехимических заводах необходимо сосредоточить в первую очередь на объектах, по которым обеспечивается достижение наибольшего эффекта — головные установки технологического по­ тока (с последующей автоматизацией комплекса взаимосвязанных процессов), товарные парки, лабораторный анализ качества про­ дукции и другие объекты общезаводского хозяйства.

§ 9. ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС И ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

Под качеством продукции понимается совокупность ее потре­ бительских свойств, обусловливающих пригодность продукции удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее на­ значением. На XXIV съезде КПСС подчеркнута необходимость существенного повышения качества производимой продукции и со­ ответственно развитие производств, обеспечивающих решение этой задачи.

Основные направления в улучшении качества продукции в неф­ тяной, газовой и нефтехимической промышленности сводятся к сле­ дующему:

1) по нефтесырью — к уменьшению содержания в нефти, напра­

детонационной стойкости (октанового числа), снижению содержания

•серы и смол, повышению стабильности при хранении;

128

3) по дизельному топливу — к снижению содержания серы

итемпературы застывания, повышению цетанового числа;

4)по котельному топливу — к снижению содержания серы, зольных элементов, механических примесей в топливе, уменьше­ нию вязкости;

5)по смазочным маслЭхМ — к обеспечению стабильности против окисления при высоких температурах, низкой температуры засты­ вания, надлежащей вязкости, высоких смазывающих и антикорро­ зийных свойств;

6)по синтетическому каучуку — к сохранению рабочих свойств

вбольших температурных интервалах, повышению эластичности, износостойкости, стойкости к различным растворителям, кислотам, атмосферным воздействиям, радиационным излучениям и др., рас­ ширению ассортимента каучуков.

Улучшение качества нефтепродуктов повышает производитель­ ность автомашин и тракторов, других средств производства, удли­ няет сроки службы двигателей и механизмов, увеличивает межре­ монтные пробеги оборудования, уменьшает затраты на ремонт, снижает расход горючего и равнозначно увеличению выработки нефтепродуктов. G уменьшением содержания солей в нефтесырье увеличивается производительность установок прямой перегонки нефти, возрастает продолжительность межремонтных пробегов нефте­ перерабатывающих установок, уменьшается расход топлива и ката­ лизаторов, повышается качество нефтяного кокса, котельного то­ плива и битума.

Качество продукции — важнейшая межотраслевая проблема. Об­ щественно необходимый уровень качества каждого отдельного вида продукции определяется с учетом общественных потребностей, ре­

сурсов общества, экономического эффекта, обеспечиваемого повыше­ нием потребительских свойств продукции. Технические параметры качества продукции недостаточны поэтому для оценки степени ее полезности народному хозяйству. Нефтепродукты могут обладать высокими эксплуатационными свойствами, но из-за чрезмерно больших издержек производства оказаться бесполезными, так как применение их будет экономически невыгодно. Поэтому при оценке степени полезности качества нефтесырья, нефте- и химических про­ дуктов следует учитывать экономические выгоды, которые приносит использование этой продукции. Это вызывает необходимость исчи­ сления экономической эффективности повышения качества продук­ ции, экономического обоснования путей, а в ряде случаев и рацио­ нальных границ улучшения качества отдельных видов продукции. Под этими границами понимается та степень повышения качества продукции, при которой размер экономии от использования продукции, получаемой народным хозяйством, будет максималь­ ным.

9 Заказ 783