Деструктивные процессы глубокой переработки нефти. Определение экономически наиболее выгодного диаметра трубопровода

  Использование  в качестве растворителей углеводородов  С₄–С₅  наряду с увеличением выхода деасфальтизата снижает кратность растворитель: сырье, что позволяет уменьшить размеры аппаратов, потребление энергии, капиталовложения и эксплуатационные расходы.

  В качестве  сырья каталитического крекинга  обычно используют деасфальтизат, предварительно подвергнутый гидрообессериванию. Деасфальтизат можно использовать как сырье и без предварительного гидрообессеривания, но в смеси с прямогонным сырьем. Доля деасфальтизата в сырье зависит от свойств сырья деасфальтизации и применяемого растворителя. Так, при деасфальтизации гудрона легкой аравийской нефти бутаном она может составлять 12,4%, пентаном – 9,1%. 

§5-2  Селективная очистка

  В ряде случаев для улучшения показателей работы установок каталитического крекинга прибегают к селективной очистке сырья. В результате этого снижается содержание серы и ароматических компонентов в сырье и удаляются тяжелые металлы, что приводит к увеличению выходов и улучшению качества получаемого при крекинге бензина. Однако при очистке селективным растворителем снижаются ресурсы сырья, так как для каталитического крекинга в качестве сырья берут только очищенный продукт – рафинат.

  Чем глубже  очистка, то есть чем больше  полнота удаления вредных соединений, тем меньше выход рафината. Решение  о применении селективной очистки должно приниматься на основании технико-экономического анализа работы комплекса селективной очистки и каталитического крекинга. В некоторых случаях можно несколько снизить затраты на селективную очистку, например в результате использования отработанного растворителя с производства смазочных масел. 

§5-2  Адсорбционно-каталитическая очистка (процесс «АКО»)

  Одним из эффективных процессов, обеспечивающих глубокую очистку нефтяных остатков от нежелательных примесей является процесс облагораживания сырья на мелкодисперсном контактном материале. При осуществлении процесса «АКО», разработанного под руководством Т. Х. Мелик-Ахназарова во ВНИИ НП, происходит селективное испарение сырья на твердо мелкозернистом контактном материале, а также его деметаллизация и деасфальтизация. Контактный материал по своим физическим характеристикам близок к катализатору крекинга в «кипящем» слое, но должен обладать минимальной каталитической активностью, низкой удельной поверхностью и повышенным сродством к коксу и металлам. По схеме и аппаратурному оформлению процесс «АКО» подобен процессу каталитического крекинга.

  Твердый  мелкозернистый материал циркулирует  между реактором и регенератором.  В реакторе при контактировании  с твердыми частицами легкие  компоненты сырья испаряются, а смолисто-асфальтовые вещества, содержащие металлы, серу и азот, отлагаются на поверхности частиц.

  В результате  очистки мазута происходит удаление  тяжелых металлов на 95-98%, серы  – на 35-45%,  азота – на 50-60%, коксуемость снижается на 75-80%мас. процесс характеризуется низкими выходами бензина и газа и высоким выходом газойлевой фракции.

§5-3 Гидрометаллизация и обессеривание

  В мировой практике используется ряд технологий, сочетающих гидрометаллизацию и обессеривание остаточного сырья с получением либо котельного топлива, либо сырья для последующего каталитического крекинга и других процессов. Первой стадией является гидрометаллизация, так как деметаллизированное сырье значительно глубже подвергается обессериванию.

  Комбинирование каталитической деметаллизации с гидрообессериванием позволяет из тяжелых остатков получить малосернистые продукты при относительно высоких технико-экономических показателях процесса. 

Глава 4

Становление деструктивных процессов в России                                                    и

основные  направления их развития на НПЗ России 

На первом этапе  развития нефтеперерабатывающей промышленности СССР, в 20 – 30-е годы, перед страной  стояли задачи увеличения выпуска автомобильного и авиационного бензина, тракторного и осветительного керосина и улучшения их качественных характеристик. Сложность задач усугублялась напряженностью в росте добыче нефти и повышением доли высокосернистых восточных нефтей. Проблема увеличения выхода светлых нефтепродуктов из нефти была успешно решена путем широкого освоения процесса термического крекинга. В первой пятилетке (1928-1932) в эксплуатацию было введено 23 установки, преимущественно системы Винклер-Кох, на НПЗ в городах Баку, Грозном, Батуми, Ярославле и других городах нашей необъятной родины.

  В середине 30-х годов было осуществлено  широкое строительство отечественных  установок двухпечного термического  крекинга системы «Нефтепроект»,  которые в 50-е годы были усовершенствованы.  К концу 30-х годов доля термического крекинга к общему объему переработки нефти составила около четверти, что позволило увеличить выход светлых нефтепродуктов с 35,4% в 1932 г. до 40% в 1937 г. и 42,7% в 1940 г.

  Достижением  первого пятилетнего плана развития  народного хозяйства явилась  создание нефтяного машиностроения, обеспечившего широкомасштабную реконструкцию нефтеперерабатывающих заводов. В результате с конца 1932 г. установки строились исключительно собственными силами и из отечественных материалов.

  После Великой  Отечественной войны термический крекинг был единственным промышленным бензинообразующим процессом. Из 81 действующей в тот период установки термического крекинга по отечественным проектам было построено 66. В 50 – 60-е годы разрабатывались также процессы термического риформинга, термического крекинга парафинов с целью получения α-олефинов, а также замедленного коксования.

  С применением  висбрекинга и замедленного коксования  было организовано производства  кокса для электротехнической  промышленности, а в дальнейшем  – кокса «игольчатой» структуры на Красноводском и Ново-Уфимском НПЗ. После внедрения процесса прокаливания кокса увеличился выход товарного продукта. Кроме того, был разработан  и внедрен процесс коксования дистиллятов для получения специальных коксов – КНПЭ и КНПС.

 В 50 – 60-е  годы осуществляется строительство  первых промышленных систем каталитического  крекинга с циркулирующим шариковым  катализатором (система 43-102).Эти  установки позволили успешно  превращать в бензин газойлевые  фракции, а после их реконструкции  и вакуумные дистилляты – с получением широкой гаммы целевых продуктов – олефинсодержащих газов, компонента автобензина, компонента дизельного топлива (легкий газойль, требующий дополнительной гидроочистки).

   Дальнейшим  развитием технологии крекинга  явилась разработка системы 1А/1М, применяющей «кипящий» слой пылевидного алюмосиликатного катализатора. В тот же период проводились исследования с целью создания установки 43-103, работающей на микросферических катализаторах. Такая установка была построена в 1973 г. на Омском НПЗ.

   В 1973 г.  по оригинальной схеме двухстадийного  ступенчато-противоточного каталитического  крекинга была реконструирована  установка 1А/1М Ново-Бакинского  НПЗ, что позволило улучшить  качество бензиновых фракций.

   Процесс  каталитического крекинга вакуумных дистиллятов в СССР развивался с отставанием от США на 15-20 лет и не получил такого широкого развития. Из 28 имеющихся в России НПЗ на 12 отсутствуют установки каталитического крекинга, что отрицательно сказывается и на глубине переработки нефти, и на качестве вырабатываемых бензинов.

   В 1956 г.  сооружена первая отечественная  опытно-промышленная установка гидроочистки  нефтяных дистиллятов (установка  24-1, Новокуйбышевский НПЗ), на которой  отрабатывались практически все  освоенные впоследствии виды гидрогенизационного облагораживания нефтепродуктов. С 1962 г. в СССР началась широкая промышленная реализация процесса гидроочистки дизельных фракций, позволившие в основном решить задачу производства малосернистого топлива. В настоящее время в России и странах СНГ эксплуатируется более 50 промышленных установок указанного типа.

  Всего по  разработкам отечественных НИИ  в странах СНГ и Балтии построено  установок гидроочистки: 63 – для  прямогонного дистиллятного сырья; 8 – для топливных вакуумных дистиллятов; 16 – для масляных фракций.

  В 1961 г.  освоена первая промышленная  установка каталитического риформинга  бензинов. За период с 1961 по  наши дни в России и странах  СНГ сооружено более 100 установок  каталитического риформинга, вырабатывающих  как компонент автомобильного бензина, так и ароматические углеводороды.

   К 1960 г.  благодаря освоению деструктивных  процессов удельный вес вторичных  процессов к мощности первичной  перегонки нефти составлял 34,4%, в том числе термического крекинга  – 27,5% и коксования – 0,9%, что позволило достичь в целом по отрасли глубины переработки нефти (вычисленной по современной методике) на уровне 65%.

   В 60-70-е  годы в связи с резким увеличением  добычи нефти со сравнительно  низкими затратами и возможностью  расширения объема производства светлых нефтепродуктов за счет роста объема переработки нефти стало снижаться значение термических процессов. Часть установок термического крекинга была реконструирована для осуществления атмосферной перегонки нефти или для работы по схеме АТ – термокрекинг; некоторые установки были ориентированы на производство сырья для  технического углерода и электродного кокса.

  В настоящее  время термические процессы –  основные промышленно освоенные  процессы по переработке тяжелых  нефтяных остатков в России. На их долю приходится около 60% общего объема процессов деструктивной переработки мазута и от их рационального использования в существенной степени будут зависеть углубление переработки нефти и повышение эффективности работы НПЗ.

  Значительный рост объемов переработки нефти в 60-70-е годы, необходимость повышения эффективности работы установки и снижения капитальных затрат на их строительство привели к идее комбинирования процессов. Инициатором этой идеи был министр нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР В.С. Федоров.

  Исследования  и разработки отраслевых НИИ  были положены в основу проектирования  заводов, как в СССР, так и  за рубежом. За послевоенные  годы были введены в эксплуатацию  следующие НПЗ:

• в 1950-1959 гг. – Новокуйбышевский (1951), Салаватский (1955), Ангарский и Омский (1956), Ново-Уфимский, Уфимский и Волгоградский (1957), Ново-Горьковский, Пермский и Надворнянский (1958), Ферганский (1959);
• в 1960-1969 гг. – Рязанский (1960), Ново-Ярославский (1961), Новополоцкий (1963), Киришский и Кременчугский (1966);
• в 1970-1979 гг. – Нижнекамский и Мозырский (1975), Лисичанский (1976);
• в 1980-1989 гг. – Мажейкяйский (1980), Ачинский (1983), Чимкентский (1984);
• в 1990 г. – Чарджоуский.

 Большой вклад  в развитие отечественных технологий нефтепереработки внесли научно-исследовательские и проектные институты. Во избежание дублирования исследовательских работ в начале 60-годов была проведена специализация институтов. Это позволило сосредоточить научные силы на решении ключевых задач: углубление переработки нефти; разработке новых, более качественных нефтепродуктов; повышении эффективности работы промышленных установок; охране окружающей среды. На основании разработок этих институтов за период после Великой Отечественной войны была создана вся нефтеперерабатывающая промышленность нашей страны.  
 
 
 
 
 
 
 

      «Определение экономически  наиболее выгодного  диаметра трубопровода»

      (расчетно-аналитическая часть, 2 часть курсового проекта) 

    Целью настоящего анализа является определение  экономически наиболее выгодного диаметра трубопровода.

    Для достижения поставленной цели необходимо  произвести расчет по следующим вариантам.

1. Зная годовую пропускную способность трубопровода (из табл. 1, приложения 2), определяется наружный диаметр D_нар= 325мм. К нему добавляется еще два диаметра ближайших по ГОСТу:  Dн₁ = 273мм (наименьший) и Dн₃ = 377мм (наибольший). Дальнейший расчет осуществляется по трем стандартным диаметрам.
2. Для каждого диаметра вычисляется толщина стенки трубы (значение d округляется до стандартной величины в большую сторону):