Модернизация установки комплексной подготовки нефти

УДК 628.54

Р. Н. Сахапов, Р. Р. Рахматуллин

МОДЕРНИЗАЦИЯ УСТАНОВКИ КОМПЛЕКСНОЙ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ

Ключевые слова: очистка нефти, десорбционная колонна, нейтрализация сероводорода.

Проведен сравнительный анализ и выявлена наиболее подходящая технология нейтрализации сероводорода с целью доведения качества нефти до требований ГОСТ Р 51858-2002. Разработана установка получения товарной нефти состоящих из блоков: обезвоживания, обессоливания и отдувки сероводорода в десорционной колонне девонским газом. Проведены технико - эканомические расчеты.

Keywords: purification of oil, stripping column, hydrogen sulfide neutralization.

The comparative analysis is carried out and the most suitable technology of neutralization of hydrogen sulfide for the purpose of finishing of quality of oil to GOST P 51858-2002 requirements is revealed. Installation of receiving commodity oil consisting of blocks is developed: desiccation, an desalting and an venting of hydrogen sulfide in a stripping column devonian gas. Are carried out the technician - economic calculations.

В работе рассматривается модернизация установки комплексной подготовки нефти Азнакаевской НГДУ. Целью данной модернизации является повышение качества товарной нефти, за счет снижения содержания сероводорода в нефти.

В последние несколько лет в ПАО "Татнефть" уделяется большое значение удалению сероводорода из товарных нефтей. Это связано, с появлением новых требований к качеству товарной нефти, ограничивающих массовую долю сероводорода в нефти на уровне не более 20^100 млн-1 в зависимости от ее вида. В работе [1] рассмотрены применяемые в нефтяной промышленности методы очистки нефти от сероводорода:

- нейтрализация сероводорода в нефти химическими реагентами;

- отдувка сероводорода из нефти в десорбци-онной колонне;

- прямое окисление сероводорода кислородом воздуха в присутствии каталитического щелочного комплекса.

- Каждая технология имеет свою область эффективного применения. При выборе технологии рассматривались основные факторы: исходная концентрация сероводорода, особенности технологической схемы подготовки нефти, а также имеющаяся инфраструктура [2] по переработке сероводородсо-держащего газа.

Дальнейшая проработка вариантов очистки нефти от сероводорода показала, что наибольшей экономической эффективностью обладает технология отдувки сероводорода в десорбционной колонне. По этой технологии предусматривается нагрев нефтяной эмульсии до температуры 50 - 60°С и использование для отдувки девонского газа с объемным расходом 2,5 - 6,5 м3/т, при этих параметрах показатель по массовой доле сероводорода не превышает 100 млн-1. В настоящее время в ПАО «Татнефть с применением технологии отдувки удается снизить содержание массовой доли сероводорода до 90 млн-1, что соответствует требованиям ГОСТ Р 51858-2002 второго вида качества, при диапазоне изменений этого показателя в течение года от 50 до 90 млн-1. Объем подаваемого на отдувку девонского газа составляет 2.5-^6.5 м3/т.

Результаты расчетов и промысловых испытаний технологии очистки нефти с использованием реагента-нейтрализатора сероводорода показали ее высокую затратность. По этой причине технология нейтрализации сероводорода химическими реагентами принята в качестве резервной в варианте дозирования реагента на прием автономного насоса малой производительности. Насос выполняет роль перемешивающего устройства перед подачей реагента в основной поток нефти перед ступеней обезвоживания. Сравнение экономических показателей всех возможных технологий показало, что наиболее эффективной является отдувка сероводорода из нефти углеводородным газом. Данные представлены в таблице и на рис. 1.

Таблица 1 - Сравнительная характеристика технологий удаления сероводорода из нефти

Наименование технологии Параметры технологического процесса Кап. вложения, тыс. руб.

Температура, 0С Давление, МПа Расход раген ген-та, кг/т Расход нм3/т

газа воздуха

Нейтрализация Н^ хим. реагентами 40-60 0,05-1,0 2,53,0 0 0 150000

Отдувка нефти девонским газом До 60 0,1-0,4 0 3-6 0 540000

Прямое 40-60 До 1,5 1,0 0 1,2 660000

окисле-

ние

кисло-

родом

воздуха

Для отдувки сероводорода до остаточной его концентрации в нефти на уровне 90 млн-1 расход отдувочного газа должен составлять не менее 3 м3/т, а до значения 20 млн-1 не менее 6,5 м3 /т.

БО 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Массовая де>ля I ].S в нефти, ррт

Рис. 1 - График зависимости эксплуатационных затрат от массовой доли H2S в нефти, подаваемой на очистку

Технологическая схема подготовки нефти в НГДУ Азнакаевскнефть приведена на рис. 2.Нефть с содержанием воды до 5% масс. из буферных емкостей Азнакаевского товарного парка поступает на прием сырьевых насосов позиции 1. В линию сырой нефти перед насосом подается деэмульгатор СНПХ-4870.Сырьевые насосы позиции 1 под давлением 916 кгс/см2 прокачивают нефть в трубное пространство теплообменников поз. 2. Нагрев сырья в теплообменниках поз. 2 до температуры 105°С происходит за счет тепла уходящей с установки товарной нефти. После теплообменников поз. 2 нагретая нефтяная эмульсия поступает в горизонтальные отстойники поз. 3, где происходит обезвоживание до 0,5% масс. С горизонтальных отстойников поз. 3 нефть под давлением 3-7 кгс/см2 поступает в две ступени обессоливания - шаровые отстойники поз. 4, где при давлении 2,5-5 кгс/см2 происходит обес-соливание нефти, за счет подачи в поток нефти перед шаровыми отстойниками через диспергатор пресной воды в количестве 4-10 м3/час. Обессоленная нефть из шаровых отстойников насосом поз. 5 направляется в печь поз. 6, где нагревается до температуры 200-230°С. Затем 20-30% от общего объема нефти поступает на 2-ю тарелку и куб стабилизационной колонны поз. 8. Основная часть нефти после печи поз. 6 поступает в сепаратор поз. 7, где путем однократного испарения при давлении 5-8 кгс/см2 происходит разделение на паровую и жидкую фазы. Пары легких углеводородов и водяные пары из сепаратор поз. 7 поступают на 10-ую тарелку колонны поз. 8, а жидкая фаза из сепаратора поз. 7 подается на 7-ую тарелку колонны поз. 9. Заданная температура верха колонны поз. 8 регулируется автоматически количеством подаваемого орошения. Сверху стабилизационной колонны поз. 8 выводится широкая фракция легких углеводородов и часть водяных паров, которые, пройдя, аппараты воздушного охлаждения и концевые холодильники, конденсируются и поступают в рефлюксную емкость. ШФЛУ из емкости насосами подается на орошение колонны поз. 8, а избыточное количество откачивается на бензопарк. Нефть из колонны поз. 8 поступает по перетоку на 2-ую тарелку колонны поз. 9. Сверху колонны поз. 9 выводятся керосиновая фракция и водяные пары, которые, пройдя аппараты

воздушного охлакдения и концевые холодильники конденсируются и поступают в рефлюксную емкость. Из емкости керосиновая фракция насосом подается на питание в колонну поз. 8 на 15 и 21 тарелки. С низа колонны поз. 9 стабильная нефть поступает на прием насоса поз. 10 и прокачивается через теплообменники в железобетонные резервуары Азнакаевского товарного парка.

Рис. 2 - Принципиальная технологическая схема подготовки нефти на Азнакаевской УКППН: 1 -5, 10, -насосы; 2 - теплообменник; 3 - горизонтальный отстойник; 4 - шаровой отстойник; 6 -печь; 7 - сепаратор; 8,9 - ректификационные колонны

По действующей схеме в НГДУ Азнакаевск-нефть проектировалось получение прямогонного бензина, дизеля, керосина. Спрос на эти продукты отсутствует. Поэтому для получения ШФЛУ нагревать нефть до 200-230 °С чтобы колонна работала и получать только ШФЛУ нерентабельно. По этому в работе предлагается заменить эти колонны на отду-вочную колонну поз. 8 и получать нефть второго вида качества по ГОСТ Р 51858-2002 . При этой технологии стадии обезвоживания и обессоливания также остаются, при этом нефть надо будет нагревать в печи до 50-60 °С, а не до 200 - 230 °С. Для получения товарного ШФЛУ перед колонной от-дувки поз. 8 предусматривается двухстадийная сепарация нефти поз. 6,7. Сероводород-содержащий газ из колонны поз. 8 предлагается направить на ГПЗ для последующей очисткой от кислых компонентов и дальнейшей переработки [3]. Процесс от-дувки из нефти сероводорода должен выполняться при температурах 50-60 0С при давлении не превышающих 0,1 МПа (1 ат.) в десорбционной колонне. С повышением давления в колонне требуемый объем девонского газа увеличивается, что отрицательно сказывается на технико- экономических показателях. Увеличение температуры нагрева нефти отрицательно сказывается на показателе по массовому выходу товарной нефти. Предлагаемая модернизация установки комплексной подготовки нефти приведена на рис.3.

Экономические результаты представлены в таблице 2.

Экономические и технологические расчеты проекта показали рентабельность предлагаемой технологии.

Рис. 3 - Технологическая схема подготовки нефти по проекту на Азнакаевской УКППН: 1 -теплообменник; 2- горизонтальный отстойник; 3 - шаровой отстойник; 4, 11 -насосы; 5 - печь; 6,7 -сепараторы; 8 - колонна отдувки; 9 - конденсатор; 10 - буферные емкости

Таблица 2 - Технико-экономические показатели проекта

Показатели Единицы измерения Вариант по аналогу Вариант по проекту В % соотношении

Годовая мощность установки по сырью тонн 3500000 3500000 100

Годовой объем выпуск тов-х продуктов:

товарная нефть тонн/год 3159609,12 3065854,29 97,03

ШФЛУ тонн/год 167908,32 32799,7 19,53

Газ на гпз (сероводород содержащий газ) тонн/год 2258255,45

Инвестиции, млн руб. 667 564 413,67 622 153 156,46 93,20

NPV на момент окупаемости проекта, млн руб. х 710062660,9 х

NPV на момент окончания амортизации, млн руб. х 3292864988 х

ССК (i) % х 10 х

IRR % х 133% х

Срок окупаемости лет(годах) х 1 х

Рентабельность продаж % 6,73 6,32 93,88

Точка безубыточности тонн х 1180053 х

Цена руб/тон 7500 8500 113,33

Себестоимость 1 т. руб/т 6879,3 6980,6 101,47

Выручка валовая, млн руб. 23697068400 26059761465 109,97

Численность работающих число 30 30 100

Сред.годовая зарплата руб./чел. 400 140,36 400 140,36 100

Чистая прибыль 1 года, млн. руб. 1594077922 1645729599 103,24

Литература

1. Технологии очистки нефти от сероводорода / Р. 3. Са-хабутдинов [и др.] //Нефт. хоз-во. - 2011. - № 7. - С. 8285.

2. Шаталов А.Н., Гарифуллин P.M. Оптимизация процессов очистки нефти от сероводорода в условиях нефтяных промыслов // Technomat & info tel economy & business medbiopharm humanites technooil ecology: материалы науч.практ. конф., Болгария. 2009.

3. Латыпов Д.Н. Основные проблемы и пути решения комплексной очистки газовых выбросов больших объемов // Вестник Казанского технологического университета. - 2011 - №8. - С.340-344.

© Р. Н. Сахапов - студент-магистр гр. 414-МП1 каф. технологии основного органического и нефтехимического синтеза КНИТУ; Р. Р. Рахматуллин - к.х.н., доц. каф. технологии основного органического и нефтехимического синтеза КНИТУ, romanova_rg@mail.ru.

© R. N. Sahapov - rank, position: 1 year master student of Faculty of oil and petrochemical, KNRTU; R. R. Rahmatullin - rank, position: associate professor, Candidate of technical sciences, KNRTU, romanova_rg@mail.ru.