Второе рождение комбинированных систем по производству базовых масел

А. С. Садулаева, П. Л. Ольков, A. M. Сыркин

Второе рождение комбинированных систем по производству базовых масел

Грозненский государственный нефтяной институт г. Грозный, ул. Клары Цеткин; тел. (8712) 22-31-20 Уфимский государственный нефтяной технический университет г. Уфа, ул. Космонавтов, 1/4; тел. (347) 242-07-12

Дан обзор комбинированных установок и систем по производству базовых нефтяных масел, разработанных институтами ГрозНИИ и Гроз-гипронефтехим. Рассмотрены технико-экономические показатели комбинированных установок и систем.

Ключевые слова: комбинированные установки, комбинированные системы, ГрозНИИ, Гроз-гипронефтехим.

В течение нескольких десятилетий Грозный был одним из интеллектуальных центров России в области производства нефтяных масел. У истоков традиционной технологии производства нефтяных масел с использованием избирательных растворителей стоял русский ученый К. В. Харичков, который работал в Грозном с 1896 по 1909 гг. 1 2. В этот период им был разработан и предложен метод «холодной фракционировки» нефтяных фракций с использованием избирательных растворителей, который позднее был реализован в России и во всех странах мира.

Традиционная технология производства нефтяных масел с использованием избирательных растворителей включает ряд последовательно выполняемых технологических процессов: деасфальтизацию гудрона в растворе пропана, селективную очистку масляных дистиллятов и деасфальтизата, депарафинизацию рафинатов, контактную очистку или гидроочистку депарафинированных масел (рис. 1).

Производство нефтяных масел характеризуется более высокой энергоемкостью по сравнению с производством топлив. В связи с этим, совершенствование производства нефтяных масел, направленное на снижение их себестоимости, всегда было актуально для НПЗ топливно-масляного профиля.

Одним из эффективных методов переработки нефти является комбинирование нескольких технологических процессов в единую технологическую установку.

Дата поступления 23.05.06

При этом удельные капитальные вложения и эксплуатационные затраты снижаются на 20—30 % в зависимости от степени комбинирования. Снижаются также удельные энергозатраты, улучшается экологическая характеристика производства и всего завода в целом.

Ученые и сотрудники «Грозгипронефте-хим» и ГрозНИИ внесли существенный вклад в разработку и внедрение комбинированных установок и систем. Одна из первых комбинированных установок — ГК-3 была внедрена на Ангарском и Кременчугском НПЗ и с успехом эксплуатируется до настоящего времени 3. Более поздняя разработка — комбинированная установка Г-43-107 с успехом была использована при модернизации Московского и Уфимского НПЗ 4 5

Огромна заслуга ученых и сотрудников «Грозгипронефтехим» и ГрозНИИ в разработке комбинированных установок по производству масел. Одна из первых установок Г-36/37 объединяла два технологических процесса по сырью: деасфальтизацию гудрона и селективную очистку деасфальтизата 6.

Процесс очистки гудрона парными растворителями («Дуосол-процесс») Г-36-37 был предназначен для удаления из гудрона ас-фальто-смолистых веществ и низкоиндексных полициклических ароматических и нафтеноароматических углеводородов. Деасфальтиза-ция гудрона проводилась с использованием пропана. При этом из гудрона полностью удалялись асфальтены и значительная часть смолистых соединений. Полученный при этом деасфальтизат далее направлялся на селективную очистку для удаления низкоиндексных полициклических ароматических и нафтеноароматических углеводородов, а также смолистых соединений.

В качестве избирательного растворителя применялась смесь, состоящая из фенола и крезола.

Опыт работы комбинированной установки Г-36/37 показал, что при таком комбинировании удельные капитальные вложения уменьшились на 30%, а производительность

7

труда увеличилась в три раза .

Комбинированная установка Г-39/40, объединяет процесс депарафинизации рафина-тов и обезмасливания гачей с использованием единого растворителя, представляющего собой

смесь метилэтилкетона (МЭК) и толуола (МЭК : толуол = 60 : 40 по объему).

На установке получалось депарафинирован-ное масло с температурой застывания —15 оС, парафин с содержанием масла не более 2%. Эксплутационные расходы снизились на 32.2%, численность обслуживающего персонала в 1.5 раза, также снизилась себестоимость получаемого масла и парафина.

БАЗОВЫЕ іМАСЛА ГРУППЫ I

ПР

Смешение

ТОВАРНЫЕ МАСЛА

Рис. 1. Традиционная поточная схема производства нефтяных масел (селективная очистка) с использованием избирательных растворителей

Огромный вклад в идеи разработки, проектирования и внедрения комбинированных установок в схему маслоблоков внесли видные ученые, плодотворно трудившиеся в ГрозНИИ на протяжении многих лет: М. Ф. Богданов, А. М. Переверзев, М. Г. Митрофанова,

А. Г. Мартыненко, Л. Г. Ширяева и др. Знаменательным событием в деле разработки, проектирования и внедрения комбинированных установок явилась разработка учеными и сотрудниками ГрозНИИ и Грозгипронефтехим комбинированных систем КМ-1 и КМ-2 для производства нефтяных масел и парарфи-нов. Эти системы объединяли все технологические процессы по сырью и растворителям жесткими технологическими связями.

Комбинированные системы обладали следующими преимуществами:

1) по объему производства масел и парафинов комбинированная система эквивалентна значительной части завода масляно-парафинового профиля;

2) впервые на установке селективной очистки деасфальтизата были использованы новые растворители и ротационно-дисковые контакторы, что значительно упростило схему и оформление процесса экстракции.

Комбинированная система позволила усовершенствовать и создать:

1) общую систему регенерации растворителя из растворов, экстрактов и фильтратов;

2) единую систему циркуляции фурфурола;

3) объединенную систему циркуляции пропана;

4) общую систему циркуляции водородсодержащего газа;

5) использовать укрупненное высокопроизводительное оборудование.

Применение комбинированной системы позволило исключить большой объем промежуточных перекачек и резервуарных парков,

что приводило к значительному сокращению площади строительства установки, рационально решить схему теплообмена, использовать тепло технологических потоков для выработки пара.

Первая комбинированная система КМ-1 была построена на Дрогобычском НПЗ. Проектная мощность системы — 380 тыс. т/год масел. В технологическую схему системы были включены процессы вакуумной перегонки мазута, очистки дистиллятов фурфуролом и остатка гудрона фурфурол-пропаном, депарафи-низация рафинатов и обезмасливания гачей, гидроочистки масел и парафинов.

Преимущества комбинированной системы КМ-1 перед комплексом отдельно стоящих установок приведены в табл. 1.

Из представленных данных видно, что внедрение комбинированной системы КМ-1 позволило уменьшить расход воды и электроэнергии. Капитальные и эксплуатационные расходы снижены в 1.5 раза.

Вторая комбинированная система — комплекс КМ-2 — была построена в 1984 г. на Ярославском НПЗ, и являлась самым современным предприятием среди отечественных НПЗ топливно-масляного профиля по производству базовых масел и парафинов 9.

В состав комплекса КМ-2 входили секции:

— вакуумная разгонка мазута (С-100), де-асфальтизация гудрона и селективная очистка парным растворителем (фурфурол-пропан) де-асфальтизата (С-200);

— селективная очистка фурфуролом дис-тиллятных фракций 330—420 оС и 420—490 оС (С-300);

— депарафинизация рафинатов и обезмасливания гачей в растворе растворителя МЭК-толуол (С-400); гидроочистка парафинов (С-600).

Таблица 1

Технико-экономические показатели комбинированной системы КМ-1

Показатели Комбинированная система КМ-1 Комплекс отдельно стоящих установок

1. Оборотная вода, м3/ч 2300 3400

2. Электроэнергия, кВт.ч 24287 29500

3. Топливо, т/ч 20 19.5

4. Штат, чел. 149 301

5. Занимаемая территория, га 10 40.9

6. Капитальные затраты, млн руб. 24.5 32.7

7. Эксплуатационные расходы, тыс. руб. 14280 18902

8. Производительность труда, тыс. руб./чел 256.1 130.7

Башкирский химический журнал. 2006. Тож 13. Жя№5

(л

со

фр. до зза°с

Рис. 2. Поточная схема комплекса КМ-2

Кроме этого, в состав комплекса входила секция вакуумной разгонки масла фракции 330—420 оС (С-700), а также блок утилизации тепла (С-800).

В разработке и проектировании комбинированных систем принимали активное участие сотрудники института Грозгипронефтехим:

В. В. Заманов, С. В. Макарьев, Т. С. Круглова, И. Н. Качлишвили и др.

В течение 10 лет эксплуатации комплекса КМ-2 проводились работы по реконструкции вакуумной колонны, экстракционных колонн, блока регенерации растворителей. Установки селективной очистки были переведены на новый растворитель — Ы-метилпирролидон (Ы-МП).

Проведенные работы позволили заметно улучшить качество получаемых базовых масел, расширить ассортимент товарных нефтяных масел.

Однако традиционная технология с использованием избирательных растворителей не позволила получать базовые масла с эксплуатационными и экологическими свойствами, отвечающие перспективным требованиям.

Классификация базовых масел по АРІ 9 достаточно жестко устанавливает связь между качеством базовых масел и технологией их получения (табл. 2).

В соответствии с классификацией АРІ традиционная технология (рис. 1) позволяет получать базовые масла только I группы.

Смешанная очистка позволяет получать базовые масла ІІ группы, а гидрогенизацион-ная очистка — масла III группы.

Учитывая перспективные требования к базовым маслам, на комплексе КМ-2 к 1999 г. были завершены работы по внедрению процессов гидрооблагораживания рафинатов селектив-

Классификация А

ной очистки (рис. 2). Внедрение на комплексе КМ-2 смешанной очистки позволило увеличить ассортимент моторных масел и уровень эксплуатационных свойств.

На комплексе стали вырабатывать моторные масла группы SH/CF по API с уровнем вязкости по SAE 5W/30; 5W/40; 10W/30; 10W/40; 15W/30; 20W/50.

В процессах экстракции (С-300) и кристаллизации (С-400) с успехом применяются поверхностно-активные вещества для интенсификации процессов очистки масляных фракций.

Идея комбинированных систем, зарожденная в ГрозНИИ, получила дальнейшее развитие с использованием процессов гидрогени-зационной очистки. Примером такой системы является комплекс КМ-3 по производству низ-козастывающих гидравлических и специальных масел, который был построен на Волгоградском НПЗ в 1988 г. 10.

В проект комплекса КМ-3 были заложены наиболее перспективные по тому времени разработки ОАО «ВНИИНП» (рис. 3). В состав комплекса входили следующие блоки:

— вторичные разгонки дизельного топлива и керосиновой фракции;

— гидроочистки;

— гидрокаталитической депарафиниза-ции, гидроочистки и гидродеароматизации;

— стабилизации, ректификации и вакуумной разгонки;

— концентрирования ВСГ;

— компаунидирования и отгрузки моторных масел.

В 2002 г. проведена модернизация комплекса по производству масел — организованно промышленное производство изопарафиновых базовых масел по технологии компании «Шеврон».

Таблица 2

на базовые масла

Гру ппа Содержание, % Индекс вязкости Технология производства

насыщенных соединений серы

I менее 9G.G более G3 8G—12G Нефтяные традиционной (селективной) очистки

II более 9G.G менее G.3 8G—12G Нефтяные смешанной (селективная + гидрооблагораживание) очистки

III более 9G.G менее G3 более 12G Нефтяные гидрогенизациионной (гидрокрекинг + гидроизомеризация) очистки

IV Полиальфаолефиновые Органический синтез

V Прочие, не включенные в группы I-IV

Рис. 3. Блок-схема комплекса КМ-3

Базовые масла, полученные на комплексе КМ-3 после модернизации, по вязкостно-температурным и экологическим свойствам соответствуют III группе по классификации АР1. При этом содержание ароматических углеводородов не превышает 1% мас., значение индекса вязкости не менее 140 п, испаряемости по NOAK — не более 13% мас.

Изопарафиновые базовые масла с такими показателями качества по своим эксплуатационным свойствам приближаются к синтетическим.

Комбинированные системы, основные принципы проектирования которых были заложены трудами сотрудников института ГрозНИИ и Грозгипронефтехим, в настоящее время являются флагманами по производству нефтяных масел.

Опыт эксплуатации комбинированных систем является основой для дальнейшего совершенствования производства нефтяных масел в России.

1.

2

Литература

Сергиенко С. Р. Очерк развития химии и переработки нефти.— М: АН СССР, 1955. —

С. 283.

Дорогочинский А. З., Жаворонков М. Н. Выдающийся ученый химик-нефтяник. Харичков Н. В.-Грозный: Чечено-Ингушское кн. изд-во, 1966. — С. 85.

3. Елшин А. Н., Соляр Б. З., Глазов Л. Ш. и др. // Химия и технология топлив и масел.— 2004.— № 4.- С. 15.

4. Черныш М. Е. // Химия и технология топлив и масел.- 1997,- № 2.- С. 3.

5. Радченко Е. Д. // Химия и технология топлив и масел.- 1997,- № 4.- С. 3.

6. Мартыненко А. Г., Чеховский Р. А., Ледяшо-ва Г. Е., Ширяева Г. П., Поташников Г. А. // Нефтяная и газовая промышленность.- 1978. — № 4.- С. 38.

7. Мартыненко А. Г., Ледяшова Г. Е., Поташников Г. Л., Ширяева Г. П. // Нефтепереработка и нефтехимия.- 1980.- № 4.- С. 13.

8. Блохинов В. Ф., Лавриненко А. М. // Нефтепереработка и нефтехимия.- 2001.- № 9.- С. 26.

9. Экспресс-информация «Переработка нефти и нефтехимия за рубежом».- М.: ЦНИИТЭ-нефтехим.- 2002.- № 8.- С. 9.

10. Афанасьев А. Н., Голузинец И. Я., Зязин В. А., Морошкин Ю. Г., Федоринов И. А. // Нефтепереработка и нефтехимия.- 2002,- № 12.- С. 8.