книги / Современные и перспективные термолитические процессы глубокой переработки нефтяного сырья
..pdf50.Капустин В. М., Кукес Р. Г., Бертолусини Р. Г. Нефтеперерабатывающая промышленность США и бывшего СССР. — М.: Химия, 1995. — 304 с.
51.Сергиенко С. Р. Высокомолекулярные соединения нефти.— М.: Химия, 1964.— 541 с.
52.Эмирджанов Р. Т. Основы технологических расчетов в нефтепереработке. — М.: Химия, 1966.
53.Проблемы развития производства электродного кокса // Труды Баш НИИ НП. — Вып. 13. — Уфа, 1975.
54.Пути получения малосернистого кокса из сернистых нефтей / М. Б. Вольфх и др. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1978.
55.Валявин Г. Г., Железников Н. А. Место процесса замедленного коксования в схемах современных НПЗ и пути совершенствования работы установок // Сб. докладов межотраслевой конференции. Красноярск, 27-29 марта 2001 г.
56.Дорощук В. Е. Кризисы теплообмена при кипении воды в трубах. — М.: Энергия, 1970. — 163 с.
57.Пат. 1128584 РФ.
58.Седов П. С. Исследование эффективности действия антипенных присадок при их применении на установках замедленного коксования: Дис. ... канд. технических наук. — Уфа, 1971.
59.Пат. 220982 РФ.
60.Пат. 2314333 РФ.
61.Снижение потерь нефтепродуктов и уменьшение загрязнения окружающей среды
на установках замедленного коксования: тематический обзор / Г. Г. Валявин,
П. С. Седов, А. М. Соловьев, А. X. Онегова. — М., 1982.
62.Процесс замедленного коксования в необогреваемых камерах / Д. И. Бендеров и др. — М., Химия, 1976. — 176 с.
63.Походенко Н. Т., Брондз Б. И. Обработка и получение нефтяного кокса. — М.: Химия, 1986. — 312 с.
64.Международная конференция по замедленному коксованию. 29.09-03.10.2008, Кельн, Германия.
65.Howell R.G., Kerr R.C. // Hydr. Process. — 1981. — V. 60. — № 3. — P. 107-111.
6 6 . Элиот Дж. Д. Замедленное коксование: новаторство и перспективы // Химия и тех нология топлив и масел. — 1995. — № 2. — С. 9-17.
67.Походенко Н. Т. и др. // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. — 1982. — № 2. — С. 7-9.
6 8 . Пути повышения эффективности эксплуатации оборудования дробления, клас сификации и транспортирования на установках производства нефтяного кокса
/ Н. Т. Походенко и др. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1980.
69.Походенко Н. Т, Кузнецов В. А. Пути повышения эффективности эксплуатации оборудования дробления, классификации и транспортирования на установках производства кокса. — М., 1980. — 52 с.
70.Походенко Н. Т, Брондз Б. И. Получение и обработка нефтяного кокса.— М.: Химия, 1973. — 296 с.
71.Джамиберо Коронно, Аданцо Мария Нава. Повышение рентабельности НПЗ путем анализа конструкции и условий работы «сердца» технологической установки // 5-я конференция и выставка по технологиям нефтепереработки России и стран СНГ. 22-23 сентября 2005 г.
72.Капустин В. М. Современные проблемы и пути развития глубокой переработки нефти в России в условиях мирового кризиса // 4-я конференция и выставка России и стран СНГ по технологиям переработки нефтяных остатков. Москва. 22-23 апреля 2009 г.
201
ПРИЛОЖЕНИЕ. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УГЛУБЛЯЮЩИХ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКУ ПРОЦЕССОВ ЗАРУБЕЖНЫХ ФИРМ
В приложении приведены данные из журнала «Нефтегазовые технологии» № 4 за апрель 2005 г. в переводе М. Фальковича, где представлены процессы по перера ботке нефтяных остатков, материальные балансы, и, что особенно важно, затраты на строительство технологических процессов. Конечно, в настоящее время в связи с кризисом они уже устарели, однако данные по затрате энергоносителей и капи тальные могут быть полезны для сравнительного анализа при выборе того или иного процесса.
П 1. Замедленное коксование фирмы «ABB Lummus Global»
Назначение процесса. Превращение вакуумных остатков (прямогонных и гид роочищенных), различных нефтяных смол и угольных пеков методом замедленного коксования.
Продукты. Топливный газ, сжиженный нефтяной газ, нафта, газойли, котельное топливо, анодный или игольчатый кокс (в зависимости от свойств сырья и условий процесса).
Технологическая схема аналогична приведенной на рис. 3.1.
Рабочие условия |
|
|
|
|
Температура на выходе из печи, °С |
|
482-510 |
|
|
Избыточное давление в коксовой камере, МПа 0,10-0,61 |
|
|||
Кратность циркуляции, % об. свежего сырья |
0-100 |
|
||
Выходы продуктов |
|
|
|
|
|
|
Вакуумный остаток |
|
|
|
ближне |
продуктов |
каменно |
|
|
восточной |
угольного |
||
|
гидроочистки |
|||
|
нефти |
пека |
||
|
|
|
||
Характеристика сырья: |
|
|
|
|
плотность, кг/м3 |
1018,7 |
|
1065,5 |
1174,3 |
содержание серы, % мае. |
4,2 |
|
2,3 |
0,5 |
коксуемость по Конрадсону, |
|
|
27,6 |
_ |
% мае. |
2 0 , 0 |
|
202
Продукты, % мае.: |
|
|
|
газ + сжиженный нефтяной газ |
7,9 |
9,0 |
3,9 |
нафта |
1 2 , 6 |
1 1 , 1 |
— |
газойли |
50,8 |
44,0 |
31,0 |
кокс |
28,7 |
35,9 |
65,1 |
Экономические показатели. Удельные капиталовложения (мощность установки 3180 м3/сут прямогонного вакуумного остатка, получение топливного кокса, в состав установки входит блок разделения паров в условиях для побережья Мексиканского залива США) составляют 25 160 дол. на 1 м3/сут мощности.
Энергозатраты на 1 м3 сырья: |
|
Топливо, МДж |
957 |
Электроэнергия, кВт • ч |
24,5 |
Пар (выработка на сторону), кг |
57 |
Охлаждающая вода, м3 |
4,3 |
Промышленные установки. Более 55 установок. |
|
Лицензиар. «ABB Lummus Global». |
|
П 2. Замедленное коксование фирмы «Conoco Phillips»
Назначение процесса. Облагораживание нефтяных остатков (вакуумные остат ки, битумы, асфальтит после деасфальтизации и котельное топливо) в более ценные жидкие продукты (сжиженный нефтяной газ, нафта, дистиллят и газойль). Попутно вырабатываются топливный газ и нефтяной кокс.
Технологическая схема — типовая, аналогична предыдущей. Достоинства технологии:
—максимальные выходы жидких продуктов и минимальная выработка кокса в про цессе, проводимом при низком давлении, запатентованная технология возврата дистиллята и работа с нулевым (или минимальным) коэффициентом циркуляции тяжелых фракций;
—максимальная гибкость; дистиллят можно либо возвращать в процесс для управ ления распределением жидких продуктов, либо выводить без циркуляции для достижения максимальной мощности установки;
—продленный пробег печи между остановками на очистку труб от кокса;
—сверхкороткие рабочие циклы, обеспечивающие максимальную мощность и наи более полное использование оборудования;
—повышенная надежность и ремонтопригодность, позволяющие увеличить время пробега и сократить затраты на ремонт;
—уменьшенные капиталовложения.
Экономические показатели. Для установки ЗК мощностью 5560 м3/сут тяжело го высокосернистого вакуумного остатка капиталовложения (в условиях побережья Мексиканского залива США) составят примерно 145-160 млн дол.
203
Промышленные установки. Низкие капиталовложения и привлекательная структура выходов сделали технологию замедленного коксования основной при об лагораживании остаточных фракций. На НПЗ в разных странах работает множество установок замедленного коксования.
Лицензиар. «Technology Solutions Division of Conoco Phillips».
П 3. Замедленное коксование фирмы «Foster Wheeler» / «UOP LLC»
Назначение процесса. Получение нефтяного кокса и облагораживание остат ков путем превращения их в легкие углеводородные фракции с помощью процесса SYDEC (Selective Yield Delayed Coking) — селективного замедленного коксования.
Продукты. Кокс, газ, сжиженный нефтяной газ, нафта и газойли. Технологическая схема — типовая, аналогична предыдущей.
Рабочие условия |
|
Температура на выходе из печи,°С |
482-510 |
Избыточное давление в коксовой камере, МПа |
0,1-0,7 |
Кратность циркуляции, м3/м3 свежего сырья |
0,05-1 |
Увеличение температуры коксования ведет к уменьшению выработки кокса, рос ту выхода жидких продуктов и температуры конца кипения газойля. Увеличение давления и /или кратности циркуляции ведет к росту выхода кокса и газа, снижению выхода жидких продуктов и температуры конца кипения газойля.
Выходы продуктов, % мае. |
|
|
|
|
|
Вариант работы |
|
|
Максимум |
Анодный |
Игольчатый |
|
дистиллятов |
кокс |
кокс |
Газ |
8,7 |
8,4 |
9,8 |
Нафта |
14,0 |
2 1 , 6 |
8,4 |
Газойль |
48,3 |
43,8 |
41,6 |
Кокс |
29,3 |
26,2 |
40,2 |
Экономические показатели. Удельные капиталовложения (установка мощ ностью 1030-1590 м3 /сут, условия 2-го квартала 2004 г. для побережья Мексикан
ского залива США) составляют 17 300-31 450 дол. на 1 |
м3/сут мощности. |
|
Энергозатраты на 1 м3 сырья |
|
|
Топливо, МДж |
792 |
|
Электроэнергия, кВт • ч |
18,9 |
|
Пар (продажа на сторону), кг |
|
1 0 0 |
Охлаждающая вода, м3 |
0 |
, 8 6 |
204
Промышленные установки. Работают установки, вырабатывающие суммарно более 65 тыс. т/сут топливного, анодного и игольчатого кокса.
Лицензиар. «Foster Wheeler» / «UOP LLC».
П 4. Флексикокинг фирмы «Exxon Mobil Research and Engineering Co»
Назначение процесса. Непрерывный процесс в псевдоожиженном слое с целью превращения тяжелых углеводородов (вакуумный остаток, сверхтяжелая нефть или битум) в смесь легких углеводородов полного фракционного состава и низкокало рийный топливный газ. Применяется для переработки нефтяных остатков на НПЗ с ограниченным сбытом кокса, для переработки тяжелого сырья в местах его избытка и для выработки заменителей топлива там, где природный газ имеет высокую цену.
Продукты. Жидкие и газообразные продукты можно облагородить обычными способами. Низкокалорийный газ, получаемый газификацией кокса, может служить топливом для печей и парокотельных агрегатов, заменяя другие топлива на НПЗ или на предприятиях по добыче нефтяного сырья.
Технологическая схема — типовая, аналогична предыдущей.
Выходы. Пример — коксование вакуумного остатка ближневосточной нефти
(коксуемость около 25 %, содержание серы — около 5 %): |
|
|
|
С циркуляцией |
Без циркуляции |
Легкие фракции, % мае. |
1 1 , 8 |
10,4 |
Нафта (С5—177 °С), % мае. |
11,5 |
9,5 |
Дистиллят (177-343 °С), % мае. |
14,5 |
13,1 |
Тяжелый газойль (выше 343 °С), % мае. |
32,1 |
39,7 |
Низкокалорийный газ, МДж/м3 сырья |
7,92 |
7,26 |
Жидкие продукты от С5, % мае. |
58,1 |
62,3 |
Капиталовложения. Для условий побережья Мексиканского залива США и 2-го квартала 2003 г. они оцениваются (вместе со всеми необходимыми очистны ми сооружениями и в зависимости от мощности установки) в 18 900-29 600 дол. на 1 м3/сут мощности.
Конкурентные преимущества:
—Полностью непрерывный, проверенный в промышленном масштабе процесс коксования и газификации в псевдоожиженном слое, который получает топливо изнутри и интегрирован по теплу без продажи топливного газа.
—Малоценный кокс превращается в топливный газ для использования на площадке или для продажи.
—Перерабатывается широкий диапазон сырья, особенно с высоким содержанием металлов, серы, высокой коксуемостью и при мощности в одну технологическую линию >15 900 м3 /сут.
—Продолжающееся совершенствование технологии с целью повышения выходов, мощности, надежности и удлинения пробега.
205
—Более экономичный процесс, чем замедленное коксование с неполным окисле нием кокса или прямая газификация тяжелого сырья.
Лицензиар. «Exxon Mobil Research and Engineering Со».
П5. Висбрекинг фирмы «Shell Global Solutions International BV»
и«ABB Lummus Global BV»
Назначение процесса. Процесс висбрекинга с реакционной камерой (Soaker Visbreaking), разработанный компанией «Shell», очень хорошо подходит для сниже ния вязкости вакуумных и атмосферных остатков, вырабатываемых на НПЗ. Основ ные продукты — дистилляты и стабильное тяжелое котельное топливо. Выработка тяжелого котельного топлива снижается па счет уменьшения количества разбавителя при смешении. Добавляя в систему вакуумный испаритель, можно выделять из кре кинг-остатка дополнительное количество газойля и парафинистый дистиллят, кото рый пойдет на ККФ или на гидрокрекинг. Описываемая технология дала большой экономический эффект при модернизации существующих установок.
Технологическая схема — типовая, аналогична предыдущей.
Выходы меняются в зависимости от типа сырья и требований к продуктам.
|
Вакуумный остаток |
|
ближневосточной нефти |
Характеристика сырья: |
|
вязкость при 100 °С, мм2/с |
770 |
Выход продуктов, % мае. |
|
газ |
2,3 |
бензин (к. к. 165 °С) |
4,7 |
газойль (к. к. 350 °С) |
14,0 |
парафинистый дистиллят (к. к. 520 °С) |
2 0 , 0 |
остаток (выше 520 °С) |
59,0 |
Вязкость (при 100 °С) фракции с н. к. 165 °С, мм2/с |
97 |
Экономические показатели. Удельные капиталовложения (исключая очистку и в зависимости от мощности и наличия вакуумного испарителя) составляют для условий 1998 г. 6300-8800 дол. на 1 м3/сут мощности.
Энергозатраты на 1 м3 сырья, поступающего с температурой 180 °С:
Топливо, МДж |
420 |
Электроэнергия, кВт • ч |
3,1 |
Выработка пара, кг |
113 |
Охлаждающая вода, м3 |
0 , 6 |
Промышленные установки. По технологии компании «Shell» построены или находятся в стадии строительства 8 6 установок висбрекинга с реакционной камерой.
206
Послепусковые услуги и сервисное обслуживание существующих установок оказы ваются через фирму «Shell».
Лицензиар. «Shell Global Solutions International BV» и «ABB Lummus Global BV»
П6. Глубокая термическая конверсия фирмы «Shell Global Solutions International BV» и «ABB Lummus Global BV»
Назначение процесса. Процесс глубокой термической конверсии, разрабо танный фирмой «Shell», перекрывает зазор между висбрекингом и коксованием. В этом процессе добиваются максимального выхода дистиллятов путем конверсии вакуумного остатка с последующей вакуумной перегонкой крекинг-остатка. Кро ме дистиллятов, получают стабильный жидкий остаточный продукт, получивший название «жидкий кокс». Этот продукт, непригодный для введения в стандартное промышленное топливо, используется для газификации и / или в качестве местного топлива, т. е. выработки энергии и / или водорода.
Описание процесса. Предварительно подогретый вакуумный остаток подают через печь 1 в реакционную камеру 2, в которой протекает глубокая конверсия. Ре акционная смесь поступает затем в циклон 3, газовая фаза из которого идет в атмос ферную колонну 4, где отгоняются газ, сжиженный нефтяной газ, нафта, керосин
игазойль. Кубовый остаток атмосферной колонны и жидкость из циклона поступают в вакуумную колонну 5, в которой выделяют дополнительное количество газойля
ипарафинистый дистиллят. Кубовый продукт из вакуумной колонны — жидкий кокс — передается на последующую переработку.
Выходы зависят от типа сырья и технических требований к продуктам. Сырье — вакуумный остаток ближневосточной нефти.
207
Вязкость при 100 °С, мм2/с |
770 |
Выход продуктов, % от массы сырья: |
|
газ |
4,0 |
бензин (к. к. 165 °С) |
8 , 0 |
газойль (к. к. 350 °С) |
18,1 |
парафинистый дистиллят (к. к. 520 °С) |
22,5 |
остаток выше 520 °С |
47,4 |
Экономические показатели. Капиталовложения (включая стоимость монтажа, без установок очистки, условия 1998 г.) зависят от масштаба и схемы установки и со ставляют 8200-10 0 0 0 дол. на 1 м3 /сут.
Типичные энергозатраты на 1 м3 (температура поступающего сырья 180 °С):
Топливо, ГДж |
0,682 |
Электроэнергия, кВт • ч |
3,2 |
Выработка пара, кг |
126 |
Охлаждающая вода, м3 |
0,94 |
Промышленные установки. До настоящего времени проданы лицензии на че тыре установки глубокой термической конверсии. В двух случаях они относились к реконструкции существующих установок висбрекинга (по технологии «Shell») в реакционных камерах. Кроме того, запланирована реконструкция двух установок, и одна установка находится в стадии строительства. Фирма «Shell» предлагает услу ги по пуску и техническому обслуживанию действующих установок.
Лицензиар. «Shell Global Solutions International BV» и «ABB Lummus Global BV»
П 7. Деасфальтизация гудрона фирмы «UOP LLC» / «Foster Wheeler»
Назначение процесса. Приготовление качественного сырья для установок ККФ
игидрокрекинга из вакуумных остатков, получение компонентов смазочных масел
ибитумных смесей.
Продукты. Деасфальтизат для использования в качестве сырья ККФ и гидро крекинга, смолы для приготовления битумных смесей, асфальтит для приготовления битумных смесей и остаточных топлив.
Описание процесса. Сырье и легкий парафинистый растворитель смешивают
ивводят в экстрактор /, из верхней и нижней частей которого выходят деасфальтизат
иасфальтит, содержащие растворитель. Деасфальтизатную фазу, подогрев в печи, переводят в закритическое состояние и разделяют на деасфальтизат и растворитель в сепараторе 2, работающем в закритической области. Из асфальтита и деасфальтизата отпаривают остатки растворителя в соответствующих отпарных колоннах 3, 4. В случае когда необходимо получить смолы, применяют вторую ступень экстрак ции.
208
Условия процесса. Растворитель — смеси углеводородов С3-С 7, включая легкие прямогонные бензины. Избыточное давление от 2,07 до 4,14 МПа. Температура — от 49 до 232 °С. Отношение растворитель/масло — от 4/1 до 13/1.
Сырье |
|
Цель переработки |
|
||
|
Смазочное |
Сырье |
|
||
|
|
|
|||
Плотность, кг/м3 |
|
1024,6 |
|
1025,4 |
|
Содержание серы, % мае. |
|
4,9 |
|
3,0 |
|
Коксуемость по Конрадсону, % мае. |
|
2 0 , 1 |
|
2 1 , 8 |
|
Вязкость при 99 °С, мм2/с |
|
1600 |
|
1915 |
|
Содержание Ni/V, мг/кг |
|
29/100 |
|
46/125 |
|
(еасфальтизат |
|
|
|
|
|
Выход, % от массы сырья |
|
30 |
53 |
65 |
|
Плотность, кг/м3 |
932,1 |
949,0 |
965,2 |
||
Содержание серы, % мае. |
2,7 |
1,9 |
2 |
, 2 |
|
Коксуемость по Конрадсону, % мае. |
|
1,4 |
3,5 |
6 |
, 2 |
Вязкость при 99 °С, мм2/с |
|
35 . |
6 6 |
117 |
|
Содержание Ni/V, мг/кг |
0,25/0,37 |
1,8/3,4 |
4,5/10,3 |
||
асфальтит |
|
|
|
|
|
Температура размягчения (КиШ), °С |
|
65 |
108 |
116 |
|
Глубина проникания иглы при 25 °С, мм |
12 |
|
|
|
209
Экономические показатели. Удельные капиталовложения в установку мощнос тью 3180-6360 м3/сут (условия 2-го квартала 2004 г. для побережья Мексиканского залива США) составляют 5030-18900 дол. на 1 м3/сут мощности.
Энергозатраты на 1 м3 сырья:
|
Смазочное |
Сырье |
|
масло |
крекинга |
Топливо, МДж |
535 |
370 |
Электроэнергия, кВт • ч |
9,4 |
11,3 |
Пар (1,04 МПа), кг |
331 |
31 |
Охлаждающая вода, м3 |
0,36 |
— |
Промышленные установки. Более 50. В это число входят установки, проданные раздельно по лицензиям фирм «1ЮР» и «Foster Wheeler» до объединения технологий в 1996 г.
Лицензиар. «UOP LLC»/ «Foster Wheeler».
П 8. Процесс газификации фирмы «Future Energy GmbH»
Назначение процесса. В разработанном фирмой «Future Energy» (FE) процес се газификации перерабатываются жидкие, твердые или газообразные отходы НПЗ (нефтяной кокс, тяжелые остатки), химической промышленности и угли (антрацит, лигнит) в чистый, не содержащий смолы синтез-газ, который затем можно превра тить в метанол, водород, удобрения или энергию. Побочные продукты — стеклооб разный гранулированный шлак, элементарная сера и сульфиды тяжелых металлов, извлекаемые при очистке сточных вод.
210