СПОСОБ МОДЕРНИЗАЦИИ МАЛОТОННАЖНОГО НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ
METHOD OF MODERNISING SMALL TONNAGE OIL REFINERY

Изобретение предназначено для использования в нефтеперерабатывающей промышленности и относится к способу модернизации малотоннажных нефтеперерабатывающих предприятий.
Достоинствами малотоннажных нефтеперерабатывающих предприятий (миниНПЗ) являются простота технологической схемы, низкие капитальные и эксплуатационные расходы.
Однако технологические схемы существующих миниНПЗ не всегда обеспечивает необходимую подготовку сырого углеводородного сырья. Атмосферная перегонка включает обычно один или два блока. Атмосферные блоки не имеют предварительной стабилизации сырья и зачастую оборудованы контактными устройствами не достаточной эффективности. В связи с этим четкость ректификации исходного сырья не высокая, существует большое наложение фракций, составляющих до 50°С и выше. Эти обстоятельства оказывают негативное влияние на показатели качества прямогонных дистиллятных фракций и глубину их отбора от потенциала и, соответственно, на экономические показатели работы малотоннажного предприятия.
Требования Технического регламента Таможенного Союза (TP ТС) 013/2011 ограничивают содержание серы в моторных топливах в соответствие с требованиями экологических классов К4 (сера не более 50 ppm) и К5 (сера не более 10 ppm). Кроме того, TP ТС в товарных бензинах нормирует на уровне 35% содержание ароматических углеводородов, в том числе 1% бензола и 18% олефинов; температуру вспышки летнего и межсезонного дизельного топлива «Не ниже 55°С» и т.д.
Проблему снижения содержания серы в моторных топливах обеспечивают введением в технологическую схему процесса гидроочистки. Температуру вспышки дизельного топлива, например, регулируют заданной четкостью ректификации сырья, которая определяет конструкцию аппаратов атмосферного блока миниНПЗ и условия работы. Увеличение четкости ректификации и отбора дистиллятов от потенциального содержания в сырье решают путем реконструкции ректификационных колонн, использованием более эффективных контактных устройств или в некоторых случаях полной заменой оборудования.
Реализация требований TP ТС к показателям качества компонентов и моторных топлив, особенно экологическим, регламентирование сроков введения экологических классов (К4 вводится на территории РФ с 01.01.2015 г., К5 - с 01.01.2016 г.) определяют необходимость проведения модернизации для усовершенствования технологических схем малотоннажных предприятий.
Известен и широко применяют на практике способ проектирования и сооружения нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) (С.А. Ахметов, М.Х. Ишмияров, А.П. Веревкин, Е.С. Докучаев, Ю.М. Малышев «Технология, экономика и автоматизация процессов переработки нефти и газа», Москва: изд. Химия, 2005 г., с. 346-349).
Стандартная схема такого НПЗ включает подготовку сырья (сырая нефть или нефтегазовая смесь) на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ), в которых происходит его обессоливание и обезвоживание. Далее в условиях первичной перегонки на атмосферной установке (AT), включающей колонну предварительной стабилизации сырья для выделения легких растворенных газов и головных фракций бензинов, происходит разделение сырья с получением прямогонных фракций: бензиновой, дизельной и атмосферного остатка - мазута.
К недостаткам данного способа относят отсутствие возможности изменять содержание вредных примесей серы в дистиллятах, количество которых определяют исключительно по их содержанию в исходном сырье.
Известен способ переработки углеводородного сырья на модульных установках (ООО «Рус-Инвест»), которые состоят из AT и вспомогательных блоков (ООО «Рус-Инвест». Техническое описание и инструкция по эксплуатации установки для очистки, переработки, восстановлению качества и улучшению экологических параметров углеводородного сырья, Москва, 2006 г., с. 2-3).
3
Для обеспечения нормальной работы установки и выхода качественных нефтепродуктов углеводородное сырье проходит подготовку (сероводород и меркаптаны - отсутствие); сера общая - не более 1,5%; вода - не более 0,3%; хлористые соли - не более 100 мг/дм). Разделение проводят в двухступенчатой системе испаритель - конденсатор (кожухотрубчатый теплообменный аппарат, совмещенный с кубом), в первом отбирают бензиновую фракцию, во втором - дизельную. Например, при переработке на модульной установке данного типа Николаевской нефтегазоконденсатной смеси и Карабулакской нефти юга России, содержащих соответственно 84 и 54% фракций до 360°С, 0,05 и 0,14% серы, отбор бензиновой фракции на 13% отн. выше ее потенциала в сырье (сера 0,003 и 0,06%). Выход дизельной фракции (сера 0,15 и 0,16%) на 27,3% отн. ниже потенциального содержания в сырье. Приведенные данные свидетельствуют о невысокой четкости разделения фракций в данных системах, что считают основным недостатком данных установок.
Кроме того, экологические свойства получаемых фракций моторных топлив, оцениваемые по содержанию серы, не удовлетворяют требованиям TP ТС.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является схема установки с однократным испарением (В.Е. Пархоменко «Технология переработки нефти и газа», Москва-Ленинград: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1953 г., с. 89-90).
Данная схема включает в себя сырьевой насос для прокачки сырья через трубчатую печь и подачи в ректификационную колонну, где выделяют продукты перегонки - дистилляты и остаток. Эта схема является базовой для многих малых (миниНПЗ) и крупных по мощности нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ). Известная схема не обеспечивает получения экологических параметров топлив, установленных Техническим регламентом Таможенного Союза.
Модернизацию НПЗ проводят с целью выполнения требований TP ТС по повышению экологических и эксплуатационных свойств прямогонных дистиллятных фракций в процессах гидроочистки, гидродепарафинизации. Сокращение содержания ароматических и олефиновых углеводородов вызывает необходимость замены в составе моторного топлива доли высокооктановых продуктов риформинга и каталитического крекинга, например, компонентами процесса изомеризации, алкилирования, т.е. существенного изменения технологической схемы.
Сооружение новых технологических процессов на крупных НПЗ экономически обосновано, так как предполагает инвестирование затрат крупной корпорацией. Кроме того, за счет большой мощности отдельных установок и использования серийного оборудования снижают себестоимость единицы товарной продукции.
Проведение способа модернизации вышеуказанными путями не применимо для малотоннажных предприятий, так как предполагает использование сложных процессов переработки с использованием несерийного оборудования малой мощности и в связи с этим высокой стоимости.
Учитывая различия в технологиях переработки углеводородного сырья и в финансировании модернизации НПЗ и миниНПЗ, целесообразно создание способа модернизации малотоннажных предприятий.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа модернизации малотоннажного нефтеперерабатывающего предприятия, обеспечивающего увеличение выхода компонентов и моторных топлив, показатели качества которых удовлетворяют требованиям TP ТС 013/2011.
Поставленную задачу решают созданием способа модернизации малотоннажного нефтеперерабатывающего предприятия, включающего блок атмосферной перегонки углеводородного сырья, который отличается тем, что поэтапно, отдельными блоками, последовательно, или параллельно, или последовательно-параллельно в условиях непрерывной работы предприятия сооружают дополнительные блоки: блок, который состоит из секции подготовки сырья и секции атмосферной перегонки, проводят реконструкцию существующего блока атмосферной перегонки или его демонтаж; сооружают блок, включающий секцию сероочистки прямогонного дизельного дистиллята для выработки компонентов судового маловязкого топлива и секции гидроочистки прямогонных бензинового и дизельного дистиллята для получения компонентов моторных топлив с необходимыми экологическими свойствами, а также сооружают блок производства водорода.
Также дополнительно сооружают блок предварительной подготовки и обработки прямогонного мазута.
Блок предварительной подготовки и обработки прямогонного мазута оборудуют трубопроводом для подвода прямогонного мазута со стороны, что обеспечивает гибкость по объему выпуска бензиновых и дизельных дистиллятов.
В секции подготовки сырья используют термогравитацию, электрические поля высокого напряжения и химические реагенты.
Реконструкцию существующего блока атмосферной перегонки осуществляют путем дооборудования его колонной стабилизации сырья.
В колонне стабилизации и атмосферной колонне применяют эффективные контактные устройства, обеспечивающие заданную четкость ректификации.
Модернизацию технологической схемы миниНПЗ по предлагаемому способу начинают с детального обследования работы существующего предприятия, проведения оценки технических возможностей данного предприятия, обоснования необходимости усовершенствования процесса переработки сырья и изменения ассортимента выпускаемой продукции в соответствии с требованиями TP ТС, действующих и перспективных нормативных документов на моторные топлива.
Предлагаемый способ модернизации малотоннажного предприятия может быть реализован согласно представленным на фиг. 1-4 блок-схемам, которые включают:
- блок 1 атмосферная перегонка (АТ-1), действующее производство;
- блок 2 (новый) состоит из секции подготовки сырья (2-1) и секции (2-2) атмосферной перегонки (АТ-2);
- блок 3 (новый) включает секцию сероочистки прямогонного дизельного дистиллята (3-1) и секцию гидрирования прямогонных бензинового и дизельного дистиллятов (3-2);
- блок 4 (новый) производства водорода;
- блок 5 (новый) предварительной подготовки и обработки прямогонного мазута;
Потоки:
- I углеводородное сырье (нефть или нефтегазовая смесь);
- II прямогонный бензиновый дистиллят;
- III прямогонный дизельный дистиллят;
- IV прямогонный мазут;
- V углеводородное сырье подготовленное;
- VI водород;
- VII компонент судового маловязкого топлива;
- VIII компонент товарного бензина по К-4 (К-5);
- IX компонент товарного дизельного топлива по К-4 (К-5);
- X бензиновая фракция, полученная из мазута в блоке 5;
- XI дизельная фракция, полученная из мазута в блоке 5;
- XII остаток, полученный из мазута в блоке 5;
- XIII прямогонный мазут со стороны.
По предлагаемому способу модернизацию малотоннажного предприятия отличает порядок проведения работ: поэтапно, отдельными блоками, последовательно, параллельно или последовательно-параллельно в условиях непрерывной работы существующего предприятия. С целью расширения производительности миниНПЗ возможен вариант переработки части сырья со стороны.
Выбор варианта проведения процесса модернизации определяют планируемый ассортимент продукции, технологические и экономические составляющие.
Пример 1. Блок-схема примера 1 для способа модернизации малотоннажного предприятия приведена на фиг. 1.
Модернизацию миниНПЗ по примеру 1 начинают с сооружения нового блока 2, включающего секцию (2-1) предварительной подготовки сырья с использованием сочетания термогравитации с электрическими полями высокого напряжения и химическими реагентами и секцию атмосферной перегонки (2-2) со стабилизационной колонной и ректификационной колонной атмосферной перегонки (АТ-2) оптимальной мощности, оборудованных современными контактными устройствами, обеспечивающими заданную четкость разделения фракций и увеличение отбора прямогонных дистиллятов от потенциального содержания в сырье.
Существующий блок 1 малотоннажного НПЗ после завершения модернизации в зависимости от его характеристик могут продолжать эксплуатировать после некоторой реконструкции или без нее.
Для получения из прямогонных бензинового и дизельного дистиллятов компонентов моторных топлив экологических свойств по К4 и К5 блок-схему примера 1 дополняют новым блоком 3, в составе которого сероочистка дизельного дистиллята (блок 3-1) и гидроочистка бензинового и дизельного дистиллятов (блок 3-2).
Необходимость в блоке сероочистки прямогонного дизельного дистиллята обусловлена тем, что в составе судовых маловязких топлив допускают более высокое значение содержания серы (до 1,0%), по сравнению с компонентами моторных топлив (до 0,0010-0,0050%). Использование более простых и дешевых процессов сероочистки в блоке 3-1 улучшает экономические показатели эксплуатации предприятия.
Водород, необходимый для гидроочистки дистиллятов в блоке 3-2, производят на данном миниНПЗ в новом блоке 4.
Способ модернизации малотоннажного НПЗ по примеру 1 характеризуется относительно невысокими инвестиционными расходами и небольшими сроками реализации. К недостатку данного способа относят ограничение объема выпуска компонентов моторных топлив исключительно их потенциальным содержанием в сырье.
Пример 2. Блок-схема примера 2 для способа модернизации малотоннажного предприятия приведена на фиг. 2.
В блок-схеме примера 2 (фиг. 2) в отличие от блок-схемы по примеру 1 (фиг. 1) планируют вывод блока 1 из работы после окончания модернизации малотоннажного предприятия при условии максимального использования имеющихся аппаратов, оборудования трубопроводов и объектов общезаводского хозяйства.
Пример 3. Блок-схема примера 3 для способа модернизации малотоннажного предприятия приведена на фиг. 3.
Блок-схема примера 3 в отличие от блок-схемы по примеру 1 включает сооружение нового блока 5 предварительной подготовки и обработки прямогонного мазута, в котором используют один или комбинацию нескольких видов известных энергий. Нефтяной остаток из блока 5 направляют в качестве компонента в производство судовых высоковязких топлив и топочных мазутов.
Блок 1 малотоннажного НПЗ после завершения модернизации продолжают эксплуатировать после некоторой реконструкции или без нее.
Способ модернизации по примеру 3 позволяет получить из прямогонного мазута дополнительный выход бензинового и дизельного дистиллятов для получения компонентов моторных топлив, особенно дизельных, что способствует повышению технико-экономических показателей процесса.
Однако способ модернизации миниНПЗ по примеру 3 потребует существенного увеличения расходов и сроков реализации.
Для обеспечения гибкости в удовлетворении сезонных потребностей рынка в тех или иных компонентах моторных топлив блок 5 подготовки и обработки прямогонного мазута оборудуют трубопроводом для подвода прямогонного мазута со стороны.
Пример 4. Блок-схема примера 4 способа модернизации малотоннажного предприятия приведена на фиг. 4.
Блок-схему примера 4 (фиг. 4) в отличие от блок-схемы по примеру 3 (фиг. 3) характеризуют вывод из работы блока 1 после завершения работ по модернизации малотоннажного предприятия при условии максимального использования имеющихся аппаратов, оборудования трубопроводов и объектов общезаводского хозяйства.
Таким образом, предлагаемый способ модернизации малотоннажного нефтеперерабатывающего предприятия обеспечивает увеличение выхода компонентов и моторных топлив, показатели качества которых удовлетворяют требованиям TP ТС 013/2011.