Ahmetov_Pererab_nefti

С. А. АХМЕТОВ

ЛЕКЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ В МОТОРНЫЕ ТОПЛИВА

Допущено учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации в качестве учебного пособия для подготовки специалистов по специальностям 130606 «Оборудование нефтегазопереработки» и 240403 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов»

Санкт-Петербург • Недра • 2007

Содержание

Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Принятые сокращения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Тема I. Современное состояние нефтегазового комплекса

мира и России . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

Лекция 1. Значение нефти и газа . . . . . . . . . . . . . 15

Тема 2. Характеристика нефти и ее фракций как сырья

для производства moторныx топлив . . . . . . . . . .21

Лекция 2. Фракционный и углеводородный состав нефти и ее дистиллятных фракций . . . . . . 21

Лекция 3. Гетероатомные и смолисто-асфальтеновые соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Лекция 4. Классификация нефтей, процессов их переработки и товарных нефтепродуктов . . 32

Тема 3. Основы химмотологии моторных топлив . . . . . . .40

Тема 4. Теоретические основы и технология процессов первичной переработки нефти . . . . . . .72

Лекция 9. Подготовка нефти к переработке . . . . . . . 72 Лекция 10. Теоретические основы процессов

перегонки нефти . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Лекция 11. Основное оборудование

ректификационной колонны . . . . . . . . . 91 Лекция 12. Технология

атмосферной перегонки нефти . . . . . . . .103 Лекция 13. Технология перегонки мазута (установки

ЭЛОУ-АВТ-6). . . . . . . . . . . . . . . . . .111

Тема 5. Теоретические основы и технология термолитических процессов

переработки нефтяного сырья . . . . . . . . . . . . 123

3

Лекция 15. Теоретические основы термолитических процессов . . . . . . . . .123

Лекция 16. Влияние качества сырья и технологических параметров

на процесс термолиза нефтяных остатков . .130 Лекция 17. Технология современных

термолитических процессов переработки нефтяного сырья . . . . . . . .134

Лекция 18. Установки висбрекинга тяжелого сырья . . .138 Лекция 19. Технология процесса

замедленного коксования . . . . . . . . . . .142

Тема 6. Теоретические основы каталитических процессов переработки нефти . . . . . . . . . . . . 153

Лекция 20. Общие сведения о катализе и катализаторах. Классификация

катализа и каталитических процессов . . . .153 Лекция 21. Теории гетерогенного катализа . . . . . . . .161

Тема 7. Теоретические основы и технология гетеролитических процессов нефтепереработки . . 169

Лекция 22. Теоретические основы каталитического крекинга . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169

Лекция 23. Механизм и химизм каталитического крекинга . . . . .178

Лекция 24. Основы управления процессом каталитического крекинга. . . . . . . . . . .184

Лекция 25. Технология каталитического крекинга . . . .190 Лекция 26. Теоретические и технологические

основы процессов алкилирования изобутана алкенами . . . . . . . . . . . . . .199

Лекция 27. Теоретические и технологические основы каталитической этерификации

метанола изобутиленом . . . . . . . . . . . .209

Тема 8. Теоретические основы и технология каталитических гомолитических процессов

нефтепереработки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

Лекция 28. Теоретические основы и технология процессов паровой каталитической конверсии углеводородов

для производства водородов . . . . . . . . .214

4

Тема 9. Теоретические основы и технология гидрокаталитических процессов нефтепереработки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220

Лекция 29. Классификация гидрокаталитических процессов нефтепереработки. Основы процесса

каталитического риформинга . . . . . . . . .220 Лекция 30. Технология каталитического риформинга . .232 Лекция 31. Теоретические основы и технологии

каталитической изомеризации пентан-гексановой фракции бензинов . . . .237

Лекция 32. Теоретические основы гидрокаталитических процессов

облагораживания нефтяного сырья. . . . . .243 Лекция 33. Технология процессов

гидрооблагораживания дистиллятных фракций . . . . . . . . . . . .252

Лекция 34. Теоретические основы каталитических процессов

гидрокрекинга нефтяного сырья . . . . . . .258 Лекция 35. Технология гидрокрекинга

топливных фракций . . . . . . . . . . . . . .264 Лекция 36. Технология гидрокрекинга

вакуумного газойля . . . . . . . . . . . . . .271

Тема 10. Современное состояние и актуальные проблемы нефтепереработки . . . . 277

Лекция 37. Краткая характеристика и классификация НПЗ . . . . . . . . . . . . .277

Лекция 38. Основные принципы углубления переработки нефти

и блок-схемы НПЗ топливного профиля . . .287 Лекция 39. Современные проблемы производства

высококачественных моторных топлив . . .297 Лекция 40. Современное состояние

и тенденции развития нефтеперерабатывающей промышленности мира и России . . . . . . .303

Рекомендуемая литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311

5

Предисловие

Учебное пособие написано по материалам лекций автора, прочитанных в течение многих лет студентам, завершающим обучение по специальности 240403 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов»

испециализирующимся по технологии производства моторных топлив. До этого курса студенты изучали такие учебные дисциплины, как общая, аналитическая, органическая

ифизическая химии, химия нефти, процессы и аппараты нефтепереработки, теоретические основы процессов переработки нефти, все три части технологии нефтепереработки, проходили общеинженерную и технологическую практики

идр. Предлагаемый данный курс специализации является интегрирующей учебной дисциплиной и предназначен для более углубленного и целенаправленного изучения теории переработки нефти в моторные топлива.

Чтобы уменьшить объем, в книге использованы сокращения терминов и слов, как это принято в энциклопедических изданиях

Автор надеется, что студенты-технологи старших курсов, тем более инженеры, умеют свободно читать принципиальные технологические схемы процессов, как музыканты — ноты, для удобства чтения в них будут отсутствовать насосы, компрессоры, обвязки теплообменных аппаратов.

6

Принятые сокращения

max — максимум, максимальный, максимально; min — минимум, минимальный, минимально;

t — температура;

tвсп — температура вспышки; tзаст — температура застывания; tкк — температура конца кипения;

tнк — температура начала кипения; АБ — автобензин; абс. — абсолютный, абсолютно;

АВТ — атмосферно-вакуумная трубчатка; адсорбц. — адсорбционный;

АГФУ — абсорбционно-газофракционирующая установка; АКВ — алюмокобальтвольфрамовый катализатор; АКМ — алюмокобальтмолибденовый катализатор; АКО — адсорбционно-контактная очистка; АНВ — алюмоникельвольфрамовый катализатор;

АНМ — алюмоникельмолибденовый катализатор; АНКМ — алюмоникелькобальтмолибденовый катализатор;

АНМС — алюмоникелькобальтмолибденсиликатный катализатор; АРТ — процесс термоадсорбционного облагораживания тя-

желого сырья каталитического крекинга (США); ал-е — алкилирование;

АОС — азотсодержащие гетероорганические соединения; ар-я — ароматизация; АТ (АП) — атмосферная трубчатка (перегонка);

баром. — барометрический; ББФ — бутан-бутиленовая фракция; БД — бензиновый двигатель;

БКС — барометрический конденсатор смешения; бол-во — большинство; БОП — безостаточная переработка;

БТ — барометрическая труба; бывш. — бывший; в осн. — в основном;

7

вср. — среднем;

вт.ч. — в том числе; в. п. — водяной пар; ВБ — висбрекинг;

ВБО — висбрекинг-остаток; в-во — вещество; ВГ — вакуумный газойль; в-д — водород;

ВК — вакуумная колонна; вкл. — включая, включительно; ВО — высокооктановый; вост. — восточный;

ВПБ — вторичная перегонка бензина; ВРД — воздушно-реактивный двигатель; ВСГ — водородсодержащий газ;

ВТ (ВП) — вакуумная трубчатка (перегонка); ВГЦ — вакуумно-гидроциркуляционный; г. конд-т — газоконденсат; ГВГ — глубоковакуумный газойль;

ГВП — глубоковакуумная перегонка; ГГК — глубокий гидрокрекинг; ГДП — гидродепафинизация; гетерол. — гетеролитический; гид-е — гидрирование; гид-з — гидролиз; гидрог-з — гидрогенолиз; гид-т — гидрогенизат; ГИЗ — гидроизомеризация; ГК — гидрокрекинг;

ГКВД — глубокий крекинг вакуумных дистиллятов; ГКО — гидрокрекинг-остаток; ГКП — гидрокаталитические процессы; гл. — главный; гл. обр. — главным образом;

ГО — гидроочистка (гидрообессеривание); гомол. — гомолитический; ГОС — гетероорганические соединения; гос. — государственный; гос-во — государство;

8

ГПН — глубокая переработка нефти; ГТД — газотурбинный двигатель; ГТТ — газотурбинное топливо;

ГФУ — газофракционирующая установка; д.н.п. — давление насыщенных паров; ДА — деасфальтизация; давл. — давление;

ДВС — двигатель внутреннего сгорания; ДД — дизельный двигатель; деметал. — деметаллизация; десорбц. — десорбционный; деэ-р — деэмульгатор; дистил. — дистиллятный; ДМЭ — диметиловый эфир; доп. — дополнительный; ДП — депарафинизация; др. — другой;

ДС — детонационная стойкость; ДТ — дизельное топливо; ДЭГ — диэтиленгликоль; ед. — единица; ж. д. — железная дорога;

ж.-д. — железнодорожный; жид-сть — жидкость; зап. — западный;

ЗК — замедленное коксование; знач. — значительный, значительно; ИЗ — изомеризация; из-т — изомеризат;

индивид. — индивидуальный; иссл. — исследование; ист. — исторический;

ИТК — истинная температура кипения; к. к. — конец кипения; кап. — капитальный; катал. — каталитический; кат-з — катализ; кат-р — катализатор; кат-т — катализат;

9

кач-во — качество; КВСС — конденсационно-вакуумсоздающая система;

КГДП — каталитическая гидродепарафинизация; КИЗ — каталитическая изомеризация; КК — каталитический крекинг;

ККМС — каталитический крекинг миллисекундный; КО — крекинг-остаток; кол-во — количество; комб. — комбинированный; конд-т — конденсат;

КОС — кислородсодержащие ГОС; коэф. — коэффициент; КП — каталитические процессы;

КПД — коэффициент полезного действия; КР — каталитический риформинг; кр-г — крекинг; к-рый — который;

КТ — котельное топливо; к-та — кислота; к-тный — кислотный;

КУ — контактное устройство; лаб. — лабораторный; ЛГ — легкий газойль;

ЛГК — легкий гидрокрекинг; легк. — легкий; лимит. — лимитирующий; мат. — материальный; мат-л — материал;

матем. — математический; метал. — металлический; мех. — механический; мир. — мировой; ММ — молярная масса; мн. — многие, много;

м-ние — месторождение; мол. м. — молекулярная масса;

МОС — металлоорганические соединения; мощн. — мощность; МТ — моторные топлива;

10