vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1 Краткая характеристика и классификация нефтеперерабатывающих заводов

На нефтеперерабатывающих заводах осуществляется большое число разнообразных процессов, предназначенных для получения из исходного сырья (нефти или газа) целевых продуктов: бензина, керосина, дизельного топлива, масла, парафина, битумов, сульфокислот, деэмульгаторов, кокса, сажи и др., включая сырье для химической промышленности. Такими процессами являются: транспортирование газов, жидкостей и твердых материалов; нагревание, охлаждение, перемешивание и сушка веществ; разделение жидких

игазовых неоднородных смесей; измельчение и классификация твердых материалов и другие физические и физико-химические процессы. В последние годы в нефтеперерабатывающей промышленности все больший объем занимают химические процессы как основа глубокой переработки нефтяного сырья.

Однотипные физические, физико-химические и химические процессы характеризуются общими закономерностями и в различных производствах осуществляются в машинах и аппаратах, работающих по одному принципу.

Общие для различных производств нефтепереработки процессы в зависимости от основных законов, определяющих их, подразделяют на [1, 2, 3]:

гидромеханические процессы (перемещение жидкостей и газов, разделение жидких и газовых неоднородных систем, перемешивание жидкостей);

тепловые процессы (нагревание, охлаждение, выпаривание, конденсация);

массообменные процессы (они объединены законами массопередачи и включают перегонку, ректификацию, абсорбцию, адсорбцию, экстракцию, кристаллизацию и сушку);

механические процессы (измельчение, транспортирование, сортировка

исмешение твердых веществ);

химические процессы (они объединены законами химической кинетики

ивключают разнообразные химические реакции).

Все названные процессы осуществляются в соответствующих аппаратах и машинах, конструкция которых определяется наиболее целесообразным способом и конкретными условиями осуществления данного процесса.

Оборудование нефтеперерабатывающих заводов разнообразно как по назначению, так и по конструктивному оформлению. Далее рассмотрены только четыре наиболее распространенных типа оборудования, выбранных в качестве реальных объектов для разработки различных видов СРС, в которых обеспечивается преемственность в изучении дисциплин: колонные аппараты, теплообменные аппараты, центробежные насосы и печи.

Нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) (рисунок 1.1) представляет собой совокупность основных нефтетехнологических процессов, состоящих из цехов, установок (рисунок 1.2), блоков, а также вспомогательных и обслуживающих

5

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

служб, обеспечивающих нормальное функционирование промышленного предприятия (товарно-сырьевые, ремонтно-механические цеха, цеха КИПиА, паро-, водо- и электроснабжения, цеховые и заводские лаборатории, транспортные, пожаро- и газоспасательные подразделения, медпункты, столовые, диспетчерская, дирекция, отделы кадров, финансов, снабжения, бухгалтерия и т.д.). [1]

Рисунок 1.1 – Общий вид НПЗ

Целевое назначение НПЗ – производство в требуемых объеме и ассортименте высококачественных нефтепродуктов и сырья для нефтехимии (в последние годы – и товаров народного потребления) [2].

Технологические процессы, при помощи которых осуществляется переработка нефти на НПЗ, условно можно разделить на первичные и вторичные.

К первичным относится первичная переработка нефти: обессоливание и обезвоживание, атмосферная и атмосферно-вакуумная перегонка; вторичная перегонка бензинов, дизельных и масляных фракций.

Вторичные процессы условно можно разделить на следующие группы:

1)термические процессы (термический крекинг, висбрекинг, коксование, пирполиз);

2)термокаталитические процессы (каталитический крекинг и риформинг, гидроочистка, гидрокрегинг, селектоформинг);

3)процессы переработки нефтяных газов (алкилирование, полимеризация, изомеризация);

4)процессы производства масел и парафинов (деасфальтизация, депарафинизация, селективная очистка, адсорбционная и гидрогенизационная доочистка);

6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

5)процессы производства битумов, пластических смазок, присадок, нефтяных кислот, сырья для получения технического углерода;

6)процессы производства ароматических углеводородов (экстракция, гидроалкелирование, диспропорционирование) [2].

Современные нефтеперерабатывающие предприятия характеризуются большой мощностью как НПЗ (исчисляемой миллионами тонн в год), так и составляющих их технологических процессов.

1.1 Мощность и ассортимент НПЗ

Мощность зависит от многих факторов, прежде всего от востребованности тех или иных нефтепродуктов экономического района их потребления, наличия ресурсов сырья и энергии, дальности транспортных перевозок и близости соседних аналогичных предприятий.

Общеизвестно, что крупные предприятия экономически эффективнее, чем мелкие. На крупных НПЗ имеются благоприятные предпосылки для сооружения мощных высокоавтоматизированных технологических установок и комбинированных производств на базе крупнотоннажных аппаратов и оборудования для более эффективного использования сырьевых, водных, земельных ресурсов, а так же значительного снижения удельных капитальных и эксплуатационных расходов. Но при чрезмерной концентрации нефтеперерабатывающих (и нефтехимических) предприятий пропорционально росту мощности возрастает радиус перевозок, увеличивается продолжительность строительства и, что особенно недопустимо, ухудшается экологическая ситуация внутри и вокруг НПЗ.

По мощности НПЗ условно можно подразделить на мини заводы, заводы малой, средней и большой мощности (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Технологическая установка

7

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рисунок 1.3 – Классификация НПЗ по мощности

Оптимальной считается мощность НПЗ, равная 12 млн. т/год. При этом для НПЗ топливного профиля оптимальная мощность головной установки АВТ составляет 6 млн. т/год.

Отличительной особенностью НПЗ является получение разнообразной продукции из одного исходного нефтяного сырья. При этом необходимо учитывать, что на нефтеперерабатывающих заводах могут перерабатываться нефти трех сортов:

1)высокосортные, к которым можно отнести малосернистые с высоким или повышенным содержанием светлых типа бакинских, грозненских нефтей;

2)среднесортные, к которым следует отнести сернистые с умеренным содержанием светлых типа смесей западно-сибирских нефтей;

3)низкосортные высокосернистых с низким содержанием светлых типа нефтей «Большого Арлана».

Ассортимент нефтепродуктов НПЗ исчисляется обычно сотнями наименований. Характерно, что в большинстве технологических процессов производят преимущественно только компоненты или полупродукты. Конечные товарные нефтепродукты получают, как правило, путем компаундирования нескольких компонентов, производимых на данном НПЗ, а также добавок и присадок. Это обусловливает необходимость иметь в составе НПЗ разнообразный набор технологических процессов с исключительно сложной взаимосвязью по сырьевым, продуктовым и энергетическим потокам.

Ни один НПЗ не может вырабатывать все виды нефтепродуктов, в которых нуждаются потребители, и одинаково эффективно перерабатывать все типы добываемых в стране нефтей, весьма существенно различающихся между собой по качеству. Следовательно, не может быть единого стандартного (типового) НПЗ.

По ассортименту выпускаемых нефтепродуктов нефтеперерабатывающие предприятия принято классифицировать на следующие группы (профили), (рисунок 1.4):

НПЗ топливного профиля;

НПЗ топливно-масляного профиля;

НПЗ топливно-нефтехимического профиля (нефтехимкомбинаты);

НПЗ топливно-масляно-нефтехимического профиля.

8

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Среди перечисленных выше нефтеперерабатывающих предприятий наибольшее распространение имеют НПЗ топливного профиля, поскольку по объемам потребления и производства моторные топлива значительно превосходят как смазочные масла, так и продукцию нефтехимического синтеза. Естественно, комплексная переработка нефтяного сырья (т.е. топливно- масляно-нефтехимическая) экономически более эффективна по сравнению с узкоспециализированной переработкой, например чисто топливной.

НПЗ

Рисунок 1.4 – Классификация НПЗ по ассортименту выпускаемой продукции

При этом желательно, чтобы каждый НПЗ имел оптимальную технологическую схему (структуру). Оптимизация технологической структуры заключается в расчетном выборе наиболее экономически целесообразного варианта набора технологических установок. Выбранный набор технологических процессов должен обеспечить оптимальную глубину переработки данной нефти и выпуск заводом заданного ассортимента нефтепродуктов высокого качества с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами.

При минимизации капитальных и эксплуатационных затрат наиболее значительный эффект достигается, когда в проекте предусматривается строительство НПЗ на базе крупнотоннажных технологических процессов и комбинированных установок.

Наиболее часто комбинируют следующие процессы: ЭЛОУ-АВТ (AT), гидроочистка бензина – каталитический риформинг, гидроочистка вакуумного газойля – каталитический крекинг – газоразделение, серо-очистка газов – производство серы; вакуумная перегонка – гидроочистка – каталитический крекинг – газофракционирование; деасфальтизация – селективная очистка, депарафинизация – обезмасливание и др.

В отечественной нефтепереработке разработаны следующие модели комбинированных установок (таблица 1.1):

1) неглубокой переработки нефти ЛК-6у – производительностью 6 млн.

т/год;

9