ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Для глубокой и безостаточной переработки нефти применимы разные комбинации представленных на рис. 9.2, 9.3 и 9.5 схем переработки вакуумных газойлей, мазута и гудрона.

На рис. 9.6—9.10 представлены варианты блок-схем перспективных НПЗ глубокой и безостаточной переработки сернистых нефтей.

Рис. 9.6. Блок-схема глубокой переработки сернистой нефти с выработкой нефтяного кокса: Г-43-107 — комбинированная установка, ЗК — замедленное коксование

Рис. 9.7. Блок-схема перспективного НПЗ глубокой переработки сернистой нефти:

ТАДД — процесс термоабсорбционной деасфальтизации и деметаллизации; ЛГК — легкий гидрокрекинг

834

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

т. газойль

Рис. 9.8. Блок-схема перспективного НПЗ безостаточной переработки сернистой нефти с выработкой максимума автобензина

Рис. 9.9. Блок-схема перспективного НПЗ безостаточной переработки сернистой нефти с выработкой максимума дизельного топлива

835

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 9.10. Блок-схема перспективного НПЗ глубокой переработки сернистой нефти

сполучением моторных топлив и игольчатого кокса

Всостав перспективных НПЗ рекомендованы освоенные в промышленном или опытно-промышленном масштабе такие процессы нового поколения, как термоадсорбционная деасфальтизация и деметаллизация (ТАДД типа ЗД или АРТ) мазута или гудрона; легкий гидрокрекинг (ЛКГ) и гидрокрекинг (ГК) деметаллизованного газойля, бензина процесса ТАДД и легкого газойля каталитического крекинга; каталитический крекинг типа ККМС газойля и нестабильного бензина процесса ЛКГ, а также сопутствующие ККМС процессы производства высококачественныхбензинов—алкилирования(Алк.)ипроизводство метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ).

ЭтисхемыперспективныхНПЗпозволяютполучитьвысокооктановые компоненты автобензина, такие как изомеризат, риформат, алкилат, МТБЭ, бензины каталитического и гидрокрекинга и селективного

гидрокрекинга, сжиженные газы С3 и С4, столь необходимые для производства неэтилированных высокооктановых автобензинов с ограниченным содержанием ароматических углеводородов, а также малосернистые дизельные и реактивные топлива летних и зимних сортов.

Глубина переработки нефти на таком НПЗ составит около 90%.

Втабл. 9.3 дана сравнительная оценка наиболее значимых досто- инствинедостатковблок-схемпотакимпоказателям,каквыходикачес- тво моторных топлив, соотношение дизельное топливо : бензин, расход водорода, капитальные и эксплуатационные затраты. Следует однако

836

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

отметить, что такой сопоставительный анализ без подробного техникоэкономического обоснования и без учета потребности экономического района в тех или иных нефтепродуктах не является достаточно объективным, тем не менее он позволяет выбрать наиболее предпочтительные и технически легче реализуемые варианты.

* ГПН —глубина переработки нефти,% ** МТ — моторные топлива

Припереработкегазоконденсатногосырьясисключительнонизким содержаниемсмолисто-асфальтеновыхвеществиметалловнаперспек- тивном НПЗ представляется возможность обходиться без использования процессов вакуумной перегонки и деасфальтизации, направляя остаток атмосферной перегонки — мазут — непосредственно на установку либо гидро-, либо каталитического крекинга.

837

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

На рис. 9.11 приведена блок-схема маслоблока НПЗ топливно-мас- ляного профиля, являющаяся наиболее распространенной при получении высококачественных смазочных масел.

мазут

ГО К. ОЧ

дистилляты

базовые масла

Рис. 9.11. Блок-схема масляного производства:

а—экстракционнаятехнология,б—гидрокаталитическаятехнология;ЭДА—экстракционнаядеас- фальтизация; С. ОЧ — селективная очистка; К. ОЧ — контактная очистка; ДЕП —депарафинизация; ДА — деасфальтизат.

На современных НПЗ масляного профиля в настоящее время применяются как экстракционные (см. гл. 4), так и гидрокаталитические (гл. 8) процессы подготовки масляного сырья.

Головным процессом в производстве смазочных масел вляется вакуумная перегонка (ВП), где получают 3—4 (на западных НПЗ — до 6) масляных дистиллята и гудрон. Масляные дистилляты по экстракционной технологии (9.11а) подвергают селективной очистке (С. ОЧ) от смолиполициклическойароматики.Целевойпродуктэтогопроцесса— рафинат – затем подвергают депарафинизации (ДЕП) с целью получения масел с низкой температурой застывания. Депарафинированное масло далее доочищают на установках контактной очистки или (на современных НПЗ) подвергают гидроочистке. Вакуумный остаток — гудрон—являетсясырьемдляполучениявысоковязкихостаточныхма- сел. Из гудрона на установке экстракционной деасфальтизации (ЭДА) удаляют смолисто-асфальтеновые вещества. Деасфальтизат далее подвергается переработке аналогично масляным дистиллятам.

838

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Масляные дистилляты и деасфальтизат по гидрокаталитической технологии (9.11б) последовательно подвергаются химической переработке в процессах гидрокрекинга, гидроизомеризации и при необходимости гидродепарафинизации, иногда гидрирования.

Особенностьгидрокаталитическихпроцессов–улучшениекачества базовых масел не за счет удаления вредных компонентов, а путем преобразования их в высокоиндексные низкозастывающие углеводороды. Важноепреимуществогидрокаталитическойтехнологиипередэкстракционной — экологическая чистота как самих технологических процессов (без применения токсичных растворителей), так и получающихся базовых масел (высокоиндексных малосернистых) с повышенным выходом масел, а также отсутствие побочных продуктов типа экстрактов, петролатума и гача.

Концентрированные (твердые) нефтяные остатки глубокой переработки нефти (асфальты или тяжелые гудроны глубоковакуумной перегонки) — трудноперерабатываемая и наименее ценная составляю- щаянефти.Из-завысокойихкоксуемостиизначительногосодержания металловонипрактическинемогутнепосредственноперерабатываться каталитическими процессами. Только часть из них может использоваться как сырье для получения (или как компонент) битумов, пеков, связующих материалов, поскольку потребность в таких нетопливных нефтепродуктах значительно меньше по сравнению с объемом нефтяных остатков, образующихся при глубокой переработке нефти. Следовательно, нетопливное направление использования и переработки тяжелых нефтяных остатков может позволить лишь частично, а не полностью решить проблему безостаточной переработки нефти.

Включениев состав НПЗ одновременнопроцессовкаталитического крекинга (ККМС) и гидрокрекинга (ГК) позволит гибко регулировать потребное соотношение бензин : дизтопливо и производить дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы.

Из рассмотрения технологической структуры НПЗ различных типов (табл. 9.5) следует, что для глубокой и безостаточной переработки нефти требуется более высокая степень насыщенности вторичными процессами как углубления нефтепереработки, так и облагораживания нефтяных фракций. Разумеется, что по мере увеличения ГПН будут возрастать удельные капитальные и эксплуатационные затраты. Однако завышенные затраты на глубокую или безостаточную переработку нефтяного сырья должны окупиться за счет выпуска дополнительного количества более ценных, чем нефтяной остаток, нефтепродуктов, прежде всего моторных топлив.

839

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Таблица 9.5 — Технологическая структура НПЗ разных типов

9.5. Проблемы экологизации технологии в нефтепереработке

Промышленные предприятия топливно-энергетического комплекса, в том числе химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, а также автомобильный транспорт в настоящее время являются одним из наиболее крупных источников загрязнения природы: атмосферы, почвы, водоемов и морей.

По характеру влияния на природу все загрязнители можно разделитьнахимические,механические,тепловые,биологические,акустичес-

840

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

кие (шумовые), электромагнитные и радиоактивные; по физическому состоянию — на газообразные, жидкие, твердые; по происхождению — на естественные (природные) и антропогенные.

Загрязнение атмосферы. По своим источникам антропогенные атмосферные загрязнители разделяют на несколько групп:

Транспортные, связанные прежде всего с выхлопными газами автомобилей. Они содержат оксиды углерода, серы, азота, углеводороды, канцерогенные полициклические углеводороды и наиболее активный из них 3,4-бензпирен, сажу, а также сильно токсичные продукты, содержащие свинец, хлор, бром. Оксиды углерода, серы и азота, в свою очередь, в результате взаимодействия с влагой воздуха образуют вторичные загрязнения, так называемые «кислотные дожди». Сажевые частицы канцерогенны по той причине, что являются хорошим адсорбентом для бензпирена. Вредное воздействие выхлопных газов усиливается всвязистем,что,поступаявприземныеслоиатмосферы,оседаянапочве и концентрируясь на растениях (например, свинец в количестве 50 мг на 1 кг сухой биомассы), они затем попадают в организм животных, человекаистановятсявозбудителямиканцерогенныхзаболеваний.Количество выделяемых в атмосферу транспортных загрязнителей зависит от численности и структуры автомобильного парка, технического состояния автомобиля и двигателя, типа двигателя и вида применяемого топлива, а также условий его эксплуатации.

Ниже приведены показатели для различных типов двигателей по относительнымудельнымвыбросамосновныхтоксичныхкомпонентов:

Мировой автомобильный парк в настоящее время составил около 700 млн единиц. Если учесть, что один грузовой автомобиль в среднем выбрасывает в год около 3 т вредных веществ, то нетрудно подсчитать, что ежегодные выбросы транспортных загрязнителей в атмосферу составят более 2,5 млрд т и что роль автомобильного транспорта как главного источника загрязнения природы непрерывно возрастает.

В настоящее время доля автомобильного транспорта в загрязнении окружающей среды в ряде городов составляет 30…40%, в крупных — до 60%, а в крупнейших городах мира по оксиду углерода превышает 90%.

841

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Газовые выбросы ТЭС и котельных. Они содержат примерно те же примеси,чтоитранспортныезагрязнители,атакжечастичкиугля,золы

ит.д.Природаэтихзагрязненийизменяетсявзависимостиотвидатоплива, типа сжигания, режима работы и регулировки горелок. Из всех атмосферных загрязнителей ТЭС наиболее опасны оксиды серы и азота, наносящие сильный вред растительности и вызывающие коррозию оборудования и зданий. При одинаковой мощности ТЭС количество выбрасываемого сернистого газа при работе на газе, мазуте и угле находится в соотношениях 1 : 4,5 : 11,5. Наиболее экологически чистым топливом для ТЭС является природный газ.

Неменееопасноевоздействиенаприроду,чемоксидыуглерода,азота и серы, оказывают выбросы ТЭС в виде диоксида углерода, вызывая так называемый парниковый эффект. В настоящее время в результате сжиганияорганическихгорючихископаемыхнаТЭСватмосферуЗемли ежегодно поступает около 20 млрд т углекислого газа. Содержание его в атмосфере уже сегодня превышает уровень 1940-х гг. на 15…20%. В результате усиливается процесс поглощения биосферой инфракрасного излучения Солнца и тем самым потепления климата Земли. Парниковый эффект может привести к значительному изменению атмосферной циркуляции, таянию льдов, затоплению материков и другим глобальным социальным и экономическим потрясениям.

Газовые выбросы промышленных предприятий. Больше всего загрязняют окружающую среду металлургическая, топливно-энерге- тическая, нефтехимическая и химическая промышленности. Эти загрязнения весьма разнообразны, и их состав зависит от качества сырья

итехнологии переработки.

Загрязнители в атмосфере (как и в гидро- и литосфере) распределяются неравномерно и имеют локальный характер. Загрязнения в воздушной среде распределены: над промышленными комплекса- ми—80%,надгородами—12,9инадсельскойместностью—1.Характер распределения выбросов обусловлен излишней концентрацией производственных объектов в некоторых городах, плохой техникой и технологией. В качестве примера приведены данные о количестве выбросов вредныхгазовватмосферу(втыс.твгод)внекоторыхгородахв1988г.:

842

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В местах сильного очагового загрязнения атмосферы при неблагоприятныхпогодныхусловияхврезультатевзаимодействиязагрязнений и кислорода воздуха под действием ультрафиолетовых лучей может образоваться токсичный туман — «фотохимический смог». При этом наблюдаетсясинергетическийэффект—двазагрязняющихкомпонента в результате реакции образуют более ядовитые вещества, например:

Оксиды азота + углеводороды hv пероксиацетилнитрат + озон

Оба полученных вещества (озон — сильный окислитель) вызывают слезотечение и затруднение дыхания у человека, крайне ядовиты для растений и приводят к их гибели. Так, в декабре 1952 г. за 5 дней лондонского смога погибло более 4000 человек. В августе 1989 г. над Омском создалось газовое облако толщиной до 1 км из-за неблагоприятных погодных условий (+ 30°С, безветрие).

Загрязнение гидросферы. Исключительно сильное отрицательное влияние на природу оказывают также жидкие или растворимые

вводезагрязнители,попадающиеввидепромышленных,коммунальных идождевыхстоковвреки,моряиокеаны.Объемсточныхвод,сбрасываемых в водоемы мира, ежегодно составляет ~ 1500 км3. Как правило, для нейтрализациистоковтребуетсяих5…12-кратноеразбавлениепресной водой.Следовательно,присовременныхтемпахразвитияпроизводства и непрерывно растущем водопотреблении (5…6% в год) в самом ближайшем будущем человечество полностью исчерпает запасы пресных вод на Земле. К наиболее крупным источникам загрязнения водоемов относятхимическую,нефтехимическую,нефтеперерабатывающую,нефтяную, целлюлозно-бумажную, металлургическую и некоторые другие отрасли промышленности, а также сельское хозяйство (например, для целей орошения). Со сточными водами НПЗ в водоемы попадают соленая вода ЭЛОУ, ловушечная нефть, нефтешламы, нефтепродукты, химические реагенты, кислые гудроны, отработанные щелочные растворы и т.д. С талыми и дождевыми стоками в водоемы сбрасывается

вогромных количествах практически вся гамма производимых в мире неорганических и органических веществ: нефть и нефтепродукты, минеральныеудобрения,ядохимикаты,тяжелыеметаллы,радиоактивные, биологически активные и другие загрязнители. В мировой океан ежегодно попадает в том числе более 15 млн т нефти и нефтепродуктов, 200 тыс. т свинца, 5 тыс. т ртути; 1 т нефти образует на поверхности воды пленку диаметром около 12 км. Нефтяная пленка существенно ухудшает газообмен и испарение на границе атмосфера-гидросфера,

843