3. Нефтеперерабатывающая промышленность
3.1. Общая характеристика промышленности
Нефтеперерабатывающие предприятия производят топливо для двигателей и самолетов, дизельное топливо, мазут, сжиженный нефтяной газ, смазочные масла и сырье для химических заводов. Сырая нефть очищается до нафты, которая служит сырьем для производства ацетилена, метанола, аммиака и многих других химикатов.
Современные нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) состоят из отдельных комплексных технологических установок, число которых принимается в соответствии с годовой производительностью НПЗ. Производительность НПЗ достигает до 20 млн. т. продукции в год. В зависимости от выбранного ассортимента выпускаемой продукции изменяется технологическая схема НПЗ. Различные технологические схемы НПЗ изменяют и глубину переработки нефти [9].
На НПЗ большое разнообразие электроприемников технологических установок общезаводского характера, из которых наиболее мощными являются блоки оборотной воды с насосными станциями мощностью несколько тысяч киловатт и товарно-сырьевая база с многочисленными насосами. Особенность НПЗ – множество различных двигателей, асинхронных и синхронных, используемых для приводов мощных насосных станций и компрессорных установок различного назначения.
Особо нужно обратить внимание на электроснабжении постов оперативного управления технологическими установками, категория электроприемников постов - особая группа первой категории.
Теплоэлектростанция часто строится около нефтеперерабатывающего предприятия, так как НПЗ является очень мощным потребителем пара. При отсутствии ТЭЦ требуется устройство заводской котельной.
На рисунке 3.1 приведена примерная схема технологических связей нефтеперерабатывающего завода [10].
Альбомный лист
Рис. 3.1 – Примерная технологическая схема нефтеперерабатывающего завода
3.2. Характеристика установок основного производства
Сырьевые и товарные парки. Нефть и нефтепродукты на заводах хранятся в резервуарах, которые объединены в группы. Группа резервуаров единого назначения носит название резервуарного парка. Парки делятся на сырьевые, промежуточные и товарные.
На нефтеперерабатывающий завод нефть может поступать по трубопроводу, по железной дороге или водным транспортом. В зависимости от способа доставки организуется и прием сырья на заводе. Нефть, поступающая по трубопроводу, подается непосредственно в резервуары сырьевого парка. При поступлении водным транспортом ее откачивают из танкеров в сырьевой парк. Для приема нефти из железнодорожных цистерн сооружают специальные сливные эстакады для дальнейшей ее транспортировки в сырьевой парк.
Готовая продукция, хранится в резервуарах товарных парков, которые размещаются вне зоны технологических установок завода. Готовую продукцию отправляют также трубопроводным, железнодорожным и водным транспортом.
Категория приемников по электроснабжению – 1.
Условия среды – пары легковоспламеняющихся жидкостей и газов.
Категория размещения электрооборудования – 1.
Степень защиты электрооборудования – взрывозащищенное.
Установка ЭЛОУ-АТ и установка ЭЛОУ-АВТ. При добыче нефти ее почти всегда сопровождает пластовая (буровая) вода и растворы различных солей (хлориды и бикарбонаты натрия, кальция, магния, реже карбонаты и сульфаты). Наличие в нефти воды и солей снижает производительность и коэффициент теплопередачи технологических установок, способствует коррозии металла аппаратов, ухудшает качество выпускаемой продукции.
Следовательно, перед подачей нефти на переработку ее необходимо очистить от вредных примесей. Установки, использующие термохимическую обработку эмульсии в электрическом поле носят название электрообессоливающих (ЭЛОУ). Обессоленная нефть проходит через теплообменник, холодильник и подается в резервуары обессоленной нефти сырьевого парка. Основная аппаратура установок ЭЛОУ — электродегидратор. Напряжение от 15 до 33 кВ на электроды электродегидратора подастся от повышающего трансформатора.
Разделение нефти на фракции, различающиеся температурными режимами перегонки, происходит в установках первичной перегонки нефти с применением процессов дистилляции и ректификации. Для этих целей используются атмосферные трубчатые установки (АТ) или атмосферно-вакуумные трубчатые установки (АВТ). При перегонке нефти на атмосферных трубчатых установках, работающих при атмосферном давлении, из нефти выделяют светлые дистилляты – бензиновый, керосиновый, дизельный. Остатком от перегонки при атмосферном давлении является мазут - фракция, перегоняющаяся выше 330-350 оС. Для того чтобы выделить более высококипящие нефтяные фракции, мазут подвергается перегонке на атмосферно-вакуумных трубчатых установках, работающих под вакуумом. Остатком от перегонки мазута является гудрон.
В зависимости от общей схемы нефтеперерабатывающего завода и свойств поступающей для переработки нефти атмосферные и вакуумные трубчатые установки существуют независимо друг от друга или комбинируются и составе одной установки.
В тех случаях, когда на заводе необходимо получить максимальное количество светлых продуктов, перегонку ведут до гудрона. Выделенные из мазута темные дистиллятные фракции и гудрон затем перерабатывают с применением различных технологических процессов, направленных на получение более легких нефтепродуктов (крекинг, коксование и др.). Перегонку до гудрона проводят и в том случае, если на заводе организуется производство нефтяных масел, кокса, битума. Если требуется получить максимальное количество котельного топлива, то ограничиваются перегонкой до мазута.
Ассортимент продуктов атмосферных и атмосферно-вакуумных установок:
– сжиженный углеводородный газ (в основном пропан и бутан);
– бензиновая фракция;
– керосиновая фракция;
– дизельная фракция;
– мазут;
– гудрон.
На отечественных нефтеперерабатывающих заводах построены комбинированные установки обессоливания и атмосферной перегонки нефти, обессоливания и атмосферно-вакуумной перегонки - ЭЛОУ-АТ-6 и ЭЛОУ-АВТ-6 [11; 12]. Потребляемая электрическая мощность ЭЛОУ от сотен киловатт до десятка мегаватт. Установки АТ и АВТ потребляют электроэнергии примерно в таком же диапазоне мощностей.
Категория приемников по электроснабжению – 1.
Условия среды – пары легковоспламеняющихся жидкостей и газов.
Категория размещения электрооборудования – 1.
Вид защиты электрооборудования – взрывозащищенное.
Установки каталитического риформинга. Предназначены для получения бензинов с повышенным октановым числом и ароматических углеводородов: бензола, толуола, ксилолов. В этих установках используются процессы каталитических реакций углеводородов. Установка состоит из трёх блоков: предварительной гидроочистки бензина; платформинга (платинового риформинга) гидроочищенного бензина; стабилизации бензина. Если на установке получают ещё и ароматические углеводороды, то добавляют к ней блок выделения ароматических углеводородов.
Основной электрической нагрузкой на установке являются компрессоры, а так же различные перекачивающие насосы. Мощность установки до 10 МВт. Напряжение питания 0,4 и 6 (10) кВ.
Категория приемников по электроснабжению – 1.
Условия среды – пары легковоспламеняющихся жидкостей и газов.
Категория размещения электрооборудования – 1.
Вид защиты электрооборудования – взрывозащищенное.
Установка изомеризации. Процесс изомеризации является одним из самых рентабельных способов получения компонентов высокооктановых бензинов с улучшенными экологическими свойствами. Сырьем для него служат легкие фракции прямогонных бензинов, а также бензинов риформинга и гидрокрекинга, имеющие низкое октановое число 69-85 пунктов. В процессе изомеризации получают так называемый изомеризат, октановое число которого в результате увеличивается и находится в интервале 85-90 пунктов, причем выход продукта из сырья очень высокий и составляет 98%. Установка изомеризации состоит из блока подготовки сырья, реактора и блока стабилизации.
Потребление электроэнергии установкой изомеризации 50-60 кВт на тонну продукта. Основные электроприёмники – перекачивающие насосы.
Категория приемников по электроснабжению – 1.
Условия среды – пары легковоспламеняющихся жидкостей и газов.
Категория размещения электрооборудования – 1.
Вид защиты электрооборудования – взрывозащищенное.
Установки гидроочистки. Процесс каталитической очистки под давлением водорода называется гидроочисткой. Гидроочистку нефтяных продуктов и дистиллятов осуществляют для удаления соединений серы. В процессе гидроочистки образуется сероводород, который используется для получения элементарной серы и серной кислоты. Аппаратура и оборудование аналогичны установкам каталитического риформинга.
Категория приемников по электроснабжению – 1.
Условия среды – пары легковоспламеняющихся жидкостей и газов.
Категория размещения электрооборудования – 1.
Вид защиты электрооборудования – взрывозащищенное.
Газофракционная установка. Разделение газов на отдельные индивидуальные фракции происходит на газофракционной установке (ГФУ). ГФУ применяют двух типов конденсационно-компрессорные и абсорбционные. Путём сжатия и охлаждения газ разделяют по фракциям. Основными электроприёмниками ГФУ являются компрессоры. Мощность ГФУ 0,8-6 МВт.
Категория приемников по электроснабжению – 1.
Условия среды – пары легковоспламеняющихся жидкостей и газов.
Категория размещения электрооборудования – 1.
Вид защиты электрооборудования – взрывозащищенное.
Установка селективной очистки масел. Установка называется селективной так как для очистки масел применяют различные растворители способные извлекать из смеси при определённой температуре только один компонент. Основными электроприёмниками установки являются перекачивающие насосы различной мощности.
Категория приемников по электроснабжению – 1.
Условия среды – пары легковоспламеняющихся жидкостей и газов.
Категория размещения электрооборудования – 1.
Вид защиты электрооборудования – взрывозащищенное.
Установка коксования. Коксование позволяет утилизировать остатки прямогонного производства, асфальты и экстракты масляного производства.
На современных предприятиях применяют установки непрерывного действия. Коксование происходит в колоннах термического крекинга, а затем в трубчатых печах до температуры 500 – 510 °С. Для получения товарного кокса продукт дополнительно прокаливают в прокалочных печах при температуре 1200-1300 оС. Кокс необходим для производства анодной массы и электродов.
Потребляемая электрическая мощность установки может достигать десятка мегаватт.
Категория приемников по электроснабжению – 1.
Условия среды – пары легковоспламеняющихся жидкостей и газов.
Категория размещения электрооборудования – 1.
Вид защиты электрооборудования – взрывозащищенное.
Установка деасфальтизации. Остаточные масла производят из гудронов. С помощью сжиженного пропана масла отделяют от смол и асфальтенов. Для поддержания пропана в сжиженном состоянии процесс протекает при давлении 40-45 атмосфер. Основная установка – экстракционная колонна диаметром 3 м и высотой 20 м. Электроприёмники – компрессоры и насосы различной мощности. Мощность установки до 2,5 МВт.
Категория приемников по электроснабжению – 1.
Условия среды – пары легковоспламеняющихся жидкостей и газов.
Категория размещения электрооборудования – 1.
Вид защиты электрооборудования – взрывозащищенное.
Установка гидроочистки масел. Цель процесса гидроочистки масел – стабилизация свойств, повышение индекса вязкости, снижение содержания серы. Масла подвергают гидроочистке после очистки избирательными растворителями. Гидроочистке подвергают депарафинированные масла из дистиллятных рафинатов после очистки фенолом и фурфуролом, а также депарафинированные масла из остаточных фракций после деасфальтизации пропаном и фенольной очистки. Гидроочищенные масла служат для приготовления широкого ассортимента моторных и индустриальных масел путем смешения их с присадками. Процесс гидроочистки позволяет получать высококачественные турбинные и трансформаторные масла.
Побочными продуктами гидроочистки являются сероводород, углеводородные газы и отгон. Сероводород используется для производства серы или серной кислоты, углеводородные газы применяются в качестве топлива, отгон добавляется к котельным топливам для снижения их вязкости.
Основные электроприёмники – трубчатые печи, насосы и компрессоры различной мощности. Мощность установки до 600 кВт.
Категория приемников по электроснабжению – 1.
Условия среды – пары легковоспламеняющихся жидкостей и газов.
Категория размещения электрооборудования – 2.
Вид защиты электрооборудования – взрывозащищенное.
Установка депарафинизации. Депарафинизацией называется процесс удаления из нефтяных фракций твёрдых углеводородов (парафины, церезины), выпадающих из раствора при понижении температуры.
Установка депарафинизации состоит из отделения кристаллизации и фильтрования, отделения регенерации растворителя и холодильного отделения с системой инертного газа. В качестве холодильных машин используются аммиачные установки. Основными электроприёмниками являются различные перекачивающие насосы и компрессоры. Мощность установки 5-10 МВт. Напряжение питания 0,4 и 6 (10) кВ.
Категория приемников по электроснабжению – 1-2.
Условия среды – пары легковоспламеняющихся жидкостей и газов.
Категория размещения электрооборудования – 2.
Вид защиты электрооборудования – взрывозащищенное.
Установка обезмасливания гача и петролатума. Полученный при депарафинизации масляных дистиллятов продукт называется гачем и служит сырьем для производства парафина. Продукт, выделенный из остаточных масел и получивший название петролатума, является сырьем для производства церезина. Гач и петролатум содержат значительное количество масла, поэтому для получения товарного парафина и церезина их необходимо подвергнуть обезмасливанию. Процесс обезмасливания можно вести или способом потения, или с применением избирательных растворителей.
Потение — периодический процесс, который проводится в специальных теплоизолированных камерах, имеющих по стенам паровые, змеевики.
Непрерывный процесс обезмасливания гачей и петролатумов с применением избирательных растворителей аналогичен процессу депарафинизации масел. Различие состоит в температурном режиме. Основными электроприёмниками являются теплоизолированные камеры.
Категория приемников по электроснабжению – 1.
Условия среды – пары легковоспламеняющихся жидкостей и газов.
Категория размещения электрооборудования – 3.
Вид защиты электрооборудования – взрывозащищенное.
Установка перколяционной очистки парафина. Обезмасленный парафин-сырец подвергается дополнительной очистке методом перколяции (сернокислотная очистка с последующей отбеливанием). Аппараты: отстойники и смесители. Основные электроприёмники – насосы различной мощности. Мощность установки до 200 кВт.
Категория приемников по электроснабжению – 1.
Условия среды – химически агрессивная.
Категория размещения электрооборудования – 3.
Вид защиты электрооборудования – взрывозащищенное.
Производство серы. При переработке сернистых нефтей на установках гидроочистки дополнительно производится извлечение и переработка сероводорода. Очистка и осушка газов предшествуют их фракционированию и дальнейшей переработке. Наличие активных сернистых соединений вредно влияет на оборудование газоперерабатывающих установок, вызывает активную коррозию аппаратов и трубопроводов.
При очистке газа от сероводорода чаще всего используется процесс абсорбции. Очистка осуществляется за счет поглощения сероводорода абсорбентами с образованием нестойких химических соединений.
Извлеченный сероводород поступает на установки получения элементарной серы. Очищенный углеводородный газ направляется в заводскую топливную сеть. Основные электроприёмники - компрессоры различной мощности. Мощность установки до 2 МВт.
Категория приемников по электроснабжению – 1.
Условия среды – химически агрессивная.
Категория размещения электрооборудования – 1-2.
Вид защиты электрооборудования – взрывозащищенное.
Производство битумов. Битумы представляют собой темные пластичные нефтепродукты, имеющие высокую вязкость. Битумы можно получать одним из трех способов: глубокая вакуумная перегонка мазута; окисление остаточных нефтепродуктов при высокой температуре; компаундирование остаточных и окисленных продуктов.
Наилучшим сырьем для производства битума служат остаточные продукты переработки тяжелых смолисто-асфальтеновых нефтей. Технологическое оборудование: реактор, смеситель, окислитель колонного типа. Для охлаждения битума и газов реакции применяют воздушные холодильники.
Основные электроприёмники – насосы и компрессоры. Мощность установки до 600 кВт. Напряжение питания 0,4 и 6 (10) кВ.
Категория приемников по электроснабжению – 1-2.
Условия среды – пары легковоспламеняющихся жидкостей и газов.
Категория размещения электрооборудования – 1.
Вид защиты электрооборудования – взрывозащищенное (избирательно).