Переработка нефти-2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ИТС 30-2017

Следует отметить, что реконструкция приводит к резкому увеличению потребления всех видов энергоносителей на НПЗ: топлива, электроэнергии, воды, водяного пара. Переход на производство современных моторных топлив при одновременном углублении переработки нефти до 85 % обуславливает рост потребления ТЭР на 1 т сырой нефти [50]:

-55-65 кг топлива;

-80-110 кВт°ч электроэнергии;

-0,2-0,3 Гкал водяного пара;

-18-22 м3 оборотной воды.

Это требует разработки мероприятий по снижению энергопотребления и повышению энергоэффективности.

Косновным направлениям сокращения потребления энергии на НПЗ относятся:

1)замена устаревшего и использование современного оборудования (печи, котлы-утилизаторы, насосы и др.);

2)реализация имеющихся резервов энергии на установках нефтепереработки;

3)использование современных высокоактивных и селективных катализаторов;

4)строительство собственных источников энергоснабжения (котельные, парогазовые, газотурбинные установки) на НПЗ.

2 Основные технологические процессы, связанные с использованием энергии Наиболее энергоемкими являются процессы гидрокрекинга, каталитического

крекинга и риформинга, коксования, производства масел. Процессы первичной переработки нефти менее энергоемкие, но атмосферно-вакуумной перегонке подвергается вся поступающая на нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) нефть, при этом расходуется около 50 % суммарных энергозатрат НПЗ.

Наиболее затратными, с точки зрения использования энергии в виде топлива, пара или электрической энергии, процессами на НПЗ являются:

•нагрев сырой нефти или сырья для технологических установок;

•получение пара для механического привода турбин для питания основных компрессоров и некоторых крупных насосов, процессов нагревания и питания пароструйных вакуумных эжекторов;

•нагрев рибойлеров и др.

3 Уровни потребления Удельные расходы топлива и тепловой энергии по некоторым установкам

предприятий нефтепереработки представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Удельные расходы топлива и тепловой энергии по некоторым установкам предприятий нефтепереработки

624

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ИТС 30-2017

Удельные расходы электроэнергии по некоторым установкам предприятий нефтепереработки (в среднем по отрасли) представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Удельные расходы электроэнергии по некоторым установкам предприятий нефтепереработки

4 Наилучшие доступные технологии, направленные на повышение энергоэффективности, оптимизацию и сокращение ресурсопотребления

625

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ИТС 30-2017

Номер и наименование НДТ

Раздел/пункт

справочника

85. Использование котла-утилизатора для рекуперации

5.24.4

энергии

91.Технологии повторного использования шлама на

(топливный газ, сжиженный газ, котельное топливо).

5 Экономические аспекты реализации НДТ, направленные на повышени энергоэффективностии оптимизацию и сокращение ресурсопотребления

Экономическая целесообразность как таковая является неотъемлемой составной частью концепции НДТ. Углубленную оценку экономической целесообразности следует проводить только в тех случаях, когда существуют явные разногласия относительно того, какие именно НДТ могут быть внедрены в отрасли промышленности экономически эффективным образом.

При использовании методологии оценки соответствия НДТ критерий экономической целесообразности не является самодостаточным - необходимо учитывать и остальные описанные подходы..

При этом детальный анализ необходимо проводить только в том случае, если существуют реальные основания полагать, что технология (или комбинация технологий) является чрезмерно дорогостоящей, чтобы считаться НДТ.

России в настоящее время большинство НПЗ находятся в составе ВИНК. НПЗ являются центрами формирования прибыли, поэтому акционеры заинтересованы в снижении производственных издержек, значительная часть которых приходится на ТЭР. Цены на ТЭР влияют на ту часть прибыли, которую ВИНК получают от реализации нефтепродуктов. В среднем по нефтеперерабатывающей отрасли в структуре операционных затрат, как видно на рисунке 3, более половины занимают затраты на энергию (57,6%), на втором месте (16,3%) находятся затраты на капитальный ремонт.

626

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ИТС 30-2017

«ТАИФ-НК» за счет внедрения инноваций, позволяющих сократить расход энергии, удалось добиться более рационального использования ТЭР и значительной экономии в более 300 млн.руб [54].

6 Перспективные технологии, направленные на повышение энергоэффективности и оптимизацию и сокращение ресурсопотребления

К перспективным технологиям, направленным на повышение энергоэффективности и одновременно на снижение экологической нагрузки на окружающую среду, можно отнести следующие процессы:

-Атмосферная перегонка с использованием двух отбензиниваюицих колонн -

это процесс последовательной перегонки, позволяющий с минимальными суммарными затратами энергии разгонять нефти или конденсаты на углеводородные фракции, число и свойства которых оптимальны с учетом сложных схем НПЗ и ужесточающихся нормативов. Обычно эта технология рассчитана на применение на новых атмосферных или атмосферно-вакуумных установках, но может быть использована для ликвидации узких мест на существующих установках, например, для увеличения производительности процесса без добавления новой печи. Суммарное потребление первичных энергоресурсов для различных нефтей составляет 1,15 - 1,25 т топлива на 100 т нефти;

-Непрерывное коксование в токе теплоносителя с получением кокса (Fluidcoking). Удельные капиталовложения в оборудование установки

Fluidcoking, включая необходимые очистные сооружения, в диапазоне

единичных мощностей 0,6-6,0 млн т. по сырью составляют 60,0 - 36,6 млн долл,

на один млн т/год;

-Непрерывное коксование в токе теплоносителя с газификацией кокса (Flexicoking). Характеризуется низким выбросом твердых частиц, низкими выбросами углеводородов, SOx, NOx. Выработка пара и электроэнергии для внутреннего потребления и продажи в электроэнергетическую систему, удовлетворение потребностей в водороде и паре избавляет НПЗ от нестабильных цен на природный газ;

-Технологии низкотемпературной изомеризации С7, позволяющие снизить энергозатраты за счет организации схемы разделения потоков, ректификации и рекуперации тепла, увеличения межрегенерационного пробега;

-Каталитический крекинг с ультракоротким временем контакта (миллисеконд). По сравнению с традиционной установкой каталитического крекинга с лифт-реактором технология MSCC обеспечивает существенное повышение выхода целевых продуктов, улучшение качества продуктов, повышение надежности и снижение эксплуатационных и капитальных затрат;

-Каталитический крекинг остаточного сырья с двухступенчатой регенерацией. Экологические преимущества процесса связаны с расширением номенклатуры сырьевых ресурсов за счет вовлечения в переработку тяжелого нефтяного сырья и остатков, вт.ч. вторичного происхождения;

-Каталитический крекинг остаточного сырья с двумя регенераторами.

Особенность этого процесса - наличие двух регенераторов с раздельной подачей воздуха и выводом дымовых газов. К основным преимуществам процесса R2R относят высокий выход бензина и улучшенный процесс регенерации, обеспечивающий глубокий выжиг кокса в условиях, исключающих термопаровую дезактивацию

628

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ИТС 30-2017

катализатора. Экологические преимущества процесса связаны с расширением номенклатуры сырьевых ресурсов за счет вовлечения в переработку тяжелого нефтяного сырья и остатков, вт.ч. вторичного происхождения;

-Каталитический крекинг с максимальным выходом этилена. Экологический эффект технологии состоит в повышении общей конверсии сырья, снижения выработки побочных продуктов (легкого и тяжелого газойлей). Технология характеризуется повышенным выходом пропилена и легких бутиленов, что позволяет расширить сырьевые ресурсы для производства полипропилена и алкилбензинов без вовлечения

впереработку дополнительного количества нефти.

-Каталитический крекинг с максимальным выходом легкого газойля.

Основными экологическими преимуществами процесса являются снижение выбросов СО и СО2, а также оксидов серы и азота, из регенератора вследствие снижения выхода кокса в процессе крекинга, а также снижение образования остатка - тяжелого газойля. Главным экономическим аспектом технологии является увеличение выхода легкого газойля - сырья для производства реактивного и дизельного топлив. Совместное применение специальных катализаторов и технологических приемов позволяет увеличить выход легкого газойля на 10% об (абс). Вторичным аспектом является снижение выхода побочного продукта крекинга - тяжелого газойля;

-Гидроочистка тяжелого газойля коксования (Prime-D). Позволяет

уменьшать выбросы токсичных газов (NOX,H2S, S 02, другие серные соединения)

за счет снижения содержания серы и азота в газойле коксования.

-Гидроизомеризация дизельных топлив. Процесс изодепарафинизации является наиболее перспективным и обеспечивает высокий выход целевого продукта - дизельного топлива для холодных климатических зон с требуемыми эксплуатационными характеристиками.

-Гпубокий гидрокрекинг остаточного сырья на неподвижном слое катализатора. Процесс RCD Unionfining обеспечивает обессеривание, деазотирование и деметаллизацию остаточного сырья и деасфальтизата. Кроме выработки малосернистого котельного топлива, процесс часто используют для улучшения сырья, подаваемого на установки коксования, FCC и гидрокрекинга. Назначение установок - обычное обессеривание, предварительная обработка сырья для последующих установок превращения неперегоняемых (тяжелых) остатков.

-Процесс «Veba Combi Cracker» обеспечивает переработку тяжелого и

остаточного сырья с одновременным уменьшением содержания сернистых, азотсодержащих и непредельных соединений в продуктах, что позволит сократить выбросы в атмосферу загрязняющих веществ при использовании продуктов процесса , в том числе в качестве компонентов топлив;

-Гидрокрекинг остаточного сырья в кипящем слое катализатора - Процесс LC-Fining (лицензиар Shell Lummus Global). Процесс LC-Fining предназначен для гидрокрекинга тяжелого нефтяного сырья - остатков перегонки нефти, тяжелых фракций, выделяемых из природных битумов, нефтяных песков, горючих сланцев, а также продуктов ожижения углей;

-Гидрокрекинг остаточного сырья в кипящем слое катализатора - Процесс

H-Oil (лицензиар IFP Group). В реакторе с погруженным слоем катализатора осуществляется полное перемешивание трехфазной реагирующей системы и быстро достигается изотермичность режима при каких-либо колебаниях исходного сырья, что

629

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ИТС 30-2017

способствует стабилизации показателей качества продуктов в зависимости от принимаемой глубины конверсии При общей степени превращения сырья 55-75% степень удаления серы в процессе H-Oil составляет 80-84%, а степень удаления металлов - 52-85%;

-Технология гидроконверсии (ИНХС РАН). Технология гидроконверсии обеспечивает глубину переработки нефти до 97%, не производит трудно утилизируемых продуктов, не имеет отходов, обеспечивает регенерацию катализатора

иизвлечение металлов из нефтяных остатков;

-Технология Uniflex (UOP). Технология глубокой переработки тяжелых остатков в сларри-реакторах с движущимся катализатором. Разработана новая каталитическая система (наноразмерные частицы закрытого состава - ноу-хау) и реактор гидрогенизации. Это позволило уменьшить в 3 раза расход активной фазы катализатора, при использовании которого конверсию удалось повысить на 6%, а выход широкой фракции С5-525°С - на 6,5%.;

Технология акваконверсии («Foster Wheeler» и UOP). Процесс «Акваконверсия» направлен на превращение нефтяных остатков в присутствии водяного пара с использованием катализаторов на основе неблагородных металлов, растворимых в нефтяном сырье;

Технология глубокого гидрокрекинга остаточного сырья с движущемся катализатором (Eni). Сырье может варьироваться от

разнообразных мазутов и деасфальтизатов до сверхтяжелых нефтей, природных битумов, гудронов и остатков термокрекинга и висбрекинга. Среди продуктов процесса EST - легкие газы, нафта, газойль (дизельная фракция), вакуумный газойль. Можно получать низкосернистое (S <10 ppm) дизельное топливо с цетановым числом >52 пунктов. Будучи в составе НПЗ, установка EST может быть оптимизирована таким образом, чтобы обеспечивать получение вакуумного газойля с характеристиками, приемлемыми для использования в качестве сырья для каталитического крекинга или гидрокрекинга;

-Твердокислотное алкилирование. Процесс исключает проблемы, связанные с регенерацией и транспортом серной кислоты, которые на типовой установке производительностью 260 000 т/год по алкилату составляют 30-40 т/сутки по свежей кислоте. Процесс «АпкиРАН-ГПН» обеспечивает уникальные преимущества, связанные с работой с некоррозионной средой, с получением более высокого октанового числа (при практически одинаковом материальном балансе процесса, таблица 3) при более низких капитальных затратах в сравнении с сернокислотным алкилированием (исключаются дорогостоящая и экологически вредная установка регенерации отработанной серной кислоты, блоки защелачивания и водной промывки продуктов реакции, система транспорта и хранения серной кислоты, комплексные мероприятия по защите экологии от влияния серной кислоты);

-Технология олигомеризации олефинов на кварцевом песке с пленкой жидкой фосфорной кислоты. Данный процесс характеризуется высокой конверсией олефинов

ихорошим выходом полимербензина;

-Технология получения ДИПЭ. Несомненным преимуществом данной технологии является ее одностадийность, доступность сырьевой базы и возможность использования воды вместо низших спиртов.

630

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ИТС 30-2017

- Производство водорода из метанола (Haldor Topsoe). К основным преимуществам данной технологии следует отнести низкие капитальные затраты благодаря невысокой температуре процесса (250 - 295°С), низкие эксплуатационные расходы, гибкость в эксплуатации: установка быстро выходит из режима ожидания на заданную мощность, полностью автоматизированный процесс, объем производимого водорода легко регулируется расходом сырья в интервале от 30 до 100% от расчетной производительности.

631

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ИТС 30-2017

БИБЛИОГРАФИЯ

1ВАТ Guide for oil refineries [Electronic resource]// Civil Service Bureau Turkey [Official website], URL: http://www.csb.gov.tr (accessed: 02.08.2015)

2 Best available techniques guidance document on oil and gas industry [Electronic resource]// Department of Environment Malaysia [Official website], URL: http://ac.gov.ru (accessed: 05.08.2015)

3Directive 2008/1/ЕС of the European Parliament and the Council of 15 January 2008 concerning integrated pollution prevention and control [Electronic resource] // European Union law [Official website], URL: http://eur-lex.europa.eu (accessed: 12.08.2015)

4 Industrial Emissions. Prevention and control of industrial emissions [Electronic resource]// The European Comission [Official website], URL: http://ec.europa.eu (accessed: 02.10.2015)

5Industrial Emissions. Prevention and control of industrial emissions [Electronic resource]// The European Comission [Official website], URL: http://ec.europa.eu/environment/air/pollutants/stationary/index.htm (accessed: 09.09.2015)

6 Integrated Pollution Prevention and Control. Reference Document on Best Available Techniques for Mineral Oil and Gas Refineries [Electronic resource]// The European IPPC Bureau [Official website], URL: http://eippcb.jrc.ec.europa.eu (accessed: 13.08.2015)

7Kharaka, Y. K. Environmental issues of petroleum exploration and production: Introduction/ Y. K. Kharaka, N. S. Dorsey// Environmental Geosciences.2005. V. 12. № 2. pp. 61-63

8Kick-off meeting for the review of the Reference document on best available techniques for the mineral oil and gas refineries [Electronic resource]// The European IPPC Bureau [Official website] URL: http://eippcb.jrc.ec.europa.eu (accessed: 12.08.2015)

9Liu, Z. Ionic liquid alkylation process produces high-quality gasoline/ Z. Liu , R. Zhang, C.Xu, R. Xia// Oil & Gas Journal.2006. Vol 104

10Reference Document on Economics and Cross-Media Effects [Electronic resource]// the European IPPC Bureau (EIPPCB) [Official website], URL: http://forum.europa.eu (accessed: 02.08.2015)

11Reference documents under the IPPC Directive and the IED [Electronic resource]// the European IPPC Bureau (EIPPCB) [Official website], URL: http://eippcb.jrc.es/reference (accessed: 01.08.2015)

12Stanislaus, A. Recent advances in the science and technology of ultra-low sulfur diesel (ULSD) production/ A. Stanislaus, A. Marafi, M. S. Rana// Catalysis Today. 2010. Vol. 153, p. 1-68

13Абросимов, A.A. Экология переработки углеводородных систем - М., Химия, 2002-608 с.

14Анализ развития прорывных технологий [Электронный ресурс]// ПАО «Газпром нефть» [Офиц.сайт]. URL: http://www.gazprom-neft.ru (дата обращения: 04.08.2015)

15Артюхов, В.В. Методика оценки экологической и энергетической эффективности экономики России/ Артюхов В.В., Мартынов А.С. - М. 2010. 101 с.

632