МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РК АТЫРАУСКИЙ ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА КАФЕДРА «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ» Курс лекций по дисциплине «Перспективные технологии углубленной переработки нефти»
Задачи курса «Перспективные технологии углубленной переработки нефти Курс лекций «Перспективные технологии углубленной переработки нефти» является одной из составляющих спецкурса «Химическая технология органических веществ» и связан со всеми предыдущими общетехническими и специальными курсами специальности. Курс лекций предназначен для расширения и углубления знания студентов в области глубокой переработки нефти и газа, прогнозирования развития данной отрасли производства, для изучения состояния и перспектив развития процессов глубокой переработки нефти и газа. Основной задачей дисциплины являются: развивать умение студентов производить анализ схем глубокой переработки нефти, нефтяных остатков, рационально решать вопросы совершенствования технологических схем переработки нефти, принимать оптимальные решения по комбинированию установок на НПЗ, сопоставлять технологические и экономические показатели современных отечественных и зарубежных процессов глубокой переработки, вникать в проблемы экологии в нефтепереработке. В соответствии с требованиями, установленными Государственным стандартом специалист должен знать основы технологии глубокой переработки нефтяного сырья с целью получения современного ассортимента топлив, масел и других нефтепродуктов, знать основные направления технического прогресса в области нефтепереработки.
Характеристика состояния и перспективы развития нефтегазовой отрасли и нефтегазопереработки в Казахстане и странах ближнего и дальнего зарубежья В Стратегии развития Казахстана до 2030 г. особая роль отводится нефтегазовой отрасли промышленности. Определяя в качестве долгосрочных приоритетов энергетические ресурсы, эффективное использование которых будет способствовать устойчивому росту экономики и улучшению жизни народа, программа нацеливает на решение ключевых вопросов, имеющих принципиальное значение для всего нефтегазового комплекса. Стратегия использования энергетических ресурсов базируется на долгосрочном партнерстве с крупнейшими нефтяными компаниями для привлечения капиталов и современных технологий, создании системы экспортных трубопроводов, по которым будет реализовываться углеводородное сырье, ускоренном создании своей энергетической инфраструктуры, разумном с позиции эффективности использовании будущих доходов от экспорта ресурсов. Лидирующая роль нефтяной промышленности в экономике Казахстана объясняется, прежде всего, потенциальными возможностями извлечения ресурсов из недр. Республика сегодня относится к группе государств, обладающих стратегическими запасами углеводородов и оказывающих влияние на формирование мирового рынка.
Развитие нефтехимии. Перспективы нефте- и газопереработки. Прогнозируемый рост объемов добычи нефти и попутного газа как на разрабатываемых месторождениях, так и по перспективным проектам на шельфе Каспия, требует решения ряда вопросов не только по первичной очистке сырья, но и по комплексной его переработке с получением базовой нефтехимической продукции и продукции с высокой добавленной стоимостью. Важнейшим направлением инвестиционной политики Казахстана на ближайшую и долгосрочную перспективу станет развитие нефтеперерабатывающих мощностей и производства нефтехимической продукции. Возможные направления развития нефтехимического комплекса. Разработана отраслевая Программа развития нефтехимической промышленности на 2004 -2010 гг. В ее рамках определены базовые условия для строительства и развития нефтехимических производств в Республике Казахстан, разработана и утверждена законодательная, нормативно- правовая база, обеспечивающая привлечение инвестиций для строительства нефтехимических производств. Для создания благоприятных условий для развития производственного потенциала нефтехимической промышленности и привлечения инвестиций в строительство комплекса взаимосвязанных нефтехимических производств Правительством Казахстана установлены следующие налоговые преференции. Кроме того, для привлечения инвестиций в строительство комплекса взаимосвязанных нефтехимических производств разрабатываются предложения по формированию Национального индустриального нефтехимического технопарка в Атырауской области с использованием преимуществ специальной экономической зоны. Активные действия по созданию и развитию нефтехимических производств на основе углеводородного сырья начали отечественные инвесторы.
Лекция 2. Термические процессы переработки нефтяного остаточного сырья План: 1. Главный показатель НПЗ - глубина переработки нефти. 2. Классификация процессов переработки нефтяных остатков 3. Термические процессы переработки тяжелого углеводородного сырья. Висбрекинг. Глубина переработки нефти - основополагающий показатель степени технического и экономического совершенства нефтеперерабатывающего завода. Принято считать, что 93 -95% - практически максимально достижимый результат, а 50% - низший предел, обеспечивающий окупаемость затрат на переработку нефти.
Существующие в настоящее время процессы переработки нефтяных остатков принято классифицировать на физические и химические. Физические процессы – вакуумная перегонка, сольвентная деасфальтизация низкомолекулярными алканами (пропаном, бутаном, легким бензином), экстракционное облагораживание полярными растворителями, депарафинизация кристаллизацией в среде растворителя, процессы сернокислотной деасфальтизации. Большинство из перечисленных процессов характеризуется большой энергоемкостью, обусловленной необходимостью регенерации больших количеств растворителей, кроме того, с помощью только физических процессов из остатков не удается получить моторные топлива, поэтому их рассматривают как процессы подготовки сырья для последующей глубокой химической переработки.
Химические процессы Широкое применение имеют три типа процессов. Термические и термокаталитические, основанные на удалении из тяжелых нефтяных остатков углерода или продукта, более богатого углеродом, чем сырье (кокс, крекинг-остаток, тяжелый газойль) с одновременным получением низкомолекулярного олефинсодержащего продукта деструкции, более богатого водородом по сравнению с исходным сырьем. Гидротермические и гидрокаталитические, основанные на введении водорода извне с образованием низко – и среднемолекулярных фракций или облагороженного продукта с низким содержанием серы, кислорода, азота, металлов. Термои каталитические окислительные процессы парокислородной и паровой газофикации (конверсии) коксов, углей, тяжелых нефтяных остатков с образованием оксидов углерода и водорода для синтеза кислородсодержащих соединений – спиртов, эфиров, кетонов, альдегидов, а также окислительной конденсации (с получением битумов).
Термические процессы переработки тяжелого углеводородного сырья Висбрекинг. Обычным сырьем висбрекинга является гудрон, но возможна переработка тяжелых нефтей, мазутов, асфальтов. Существует два направления в технологии висбрекинга: - «печной» или висбрекинг в печи с сокинг-секцией, при котором высокая температура (480 -500°С) сочетается с коротким временем пребывания сырья в реакционной зоне (1, 5 -2 мин. ) - висбрекинг с выносной реакционной камерой. Требуемая степень конверсии достигается при более мягком температурном режиме (440 -450°С) и длительном времени (10 -15 мин. ). Этот вариант более экономичен, т. к. при одной и той же конверсии тепловая нагрузка на печь меньше. Однако крекинг-остаток, который используется в качестве котельного топлива, содержит серы не меньше, чем исходное сырье, т. е. экологические проблемы использования сернистых топлив не решаются. Выход продуктов при висбрекинге гудрона, % мас. : Газ………………… 1, 5 -3, 5 Бензин ………………. 3, 0 -6, 7 компонент котельного топлива …… 88, 4 -94, 7 Потери………………. 0, 8 -1, 4
Закалочный продукт 3 2 Газойль 1 4 Крекингостаток Рисунок 1 – Технологическая схема установки висбрекинга для получения котельного топлива: 1 – печь; 2 – выносная реакционная камера; 3 – ректификационная колонна; 4 – сырьевой насос
Закалочный продукт 3 2 Легкий газойль Тяжелый газойль 1 4 5 Крекинг-остаток Рисунок 2 – Комбинированная технологическая схема висбрекинга гудрона с термическим крекингом тяжелого газойля: 1 – печь; 2 – выносная реакционная камера; 3 – ректификационная колонна; 4 - печь термического крекинга; 5 – сырьевой насос
При включении двух вакуумных блоков достигается высокая степень конверсии: выход фракции дизельного топлива достигает 30%, вязкость остатка снижается в 10 раз. При переработке гудрона по такой схеме увеличивается выход газа, бензина, среднего дистиллята, понижается температура застывания котельного топлива. Средний выход продуктов, % мас. : С 1 -С 4 - до 4; С 5 - 165°С - до 7; 165 – 350°С - 23 -30; котельное топливо – остальное
Газ + бензин 3 2 4 Водяной пар Легкий газойль 1 Закалочное охлаждение Остаток Сырье Добавка (катализатор) Водяной пар Рисунок 4 - Принципиальная технологическая схема каталитического висбрекинга 1 - печь для нагрева тяжелого сырья; 2 - выносная реакционная камера, 3 - ректификационная колонна; 4 - отпарная колонна, 5 - блок рекуперации добавки (катализатора).
Термоконденсационные процессы переработки остаточного сырья План: Производство пеков термополиконденсацией крекинг-остатка. Термоокислительные некаталитические процессы переработки тяжелых нефтяных остатков. В зависимости от области применения различаются следующие пеки: • пропитывающие; • брикетные - связующее для брикетирования углей перед их коксованием, коксобрикетов для цветной металлургии; • связующие, применяемые при изготовлении самообжигающихся или обожженных анодов, графитированных электродов, электроугольных изделий и конструкционных материалов на основе графита; • волокнообразующие пеки; • специальные; • сырье для коксования.
Для получения пеков можно использовать недефицитные нефтяные остатки: асфальты деасфальтизации, крекинг-остатки висбрекинга, гудрона и др. Эти остатки обладают низкой коксуемостью - 10 -25%, и температурой размягчения, низким содержанием асфальтенов и карбенов, поэтому в качестве пеков без предварительной термической обработки термоконденсации использоваться не могут. Этот процесс по условиям во многом подобен термокрекингу и висбрекингу, но отличается пониженными температурой (360 -420°С) и давлением (0, 1 -0, 5 МПа), а по продолжительности (0, 5 -10 ч) и аппаратурному оформлению - замедленному коксованию.
Вакуумный газойль Схема процесса двухступенчатого крекинга 1 - трубчатые печи; 2 - реакционная камера; 3 - испаритель высокого давления; 4 - ректификационная колонна; 5 - испаритель низкого давления; 6 - реакторы поликонденсации; 7 - вакуумная колонна; 8 – газосепаратор
Таблица 3. 1 - Выходы продуктов обычного крекинга и крекинга с последующей термополиконденсацией (% мас. ). Продукт Обычный крекинг гудрона Двухступенча тый крекинг гудрона 1 2 3 1. Газы 2. Бензин 3. Газойль суммарный 4. Крекинг-остаток 5. Пек 5, 5 9, 9 18, 8 65, 8 - 8, 6 15, 1 39, 6 36, 7 ВСЕГО: 100
Процесс Юрека (фирма «Куреха» , Япония). Этот процесс представляет собой термокрекинг гудронов, по схеме, близкой к схеме замедленного коксования с участием перегретого водяного пара. Схема процесса «Юрека» 1 - трубчатые печи; 2 - реакторы; 3 - буферная емкость, 4 - ректификационная колонна; 5 - газосепаратор.
Нефтяной пек имеет температуру размягчения 226 -241°С, отличается высокой коксуемостью и значительным содержанием нерастворимых в хинолине веществ, что свидетельствует о низкой «мезогенности» данного пека. При использовании в качестве сырья гудрона со следующими показателями: при расходе пара 25 -30 % мас. , получен следующий выход продуктов, % масс: H 2 S 0, 48 газы по С 4 4, 32 фракция С 5 - 240°С (нафта) 14, 2 фракция 240 -540°С (тяжелый газойль) 50, 5 пек 30
Процесс HSC. В отличие от процесса Юрека, процесс HSC, разработанный японскими фирмами «Тойо Инженеринг корпорейшн» и «Митцуи Кован Кемикал» , больше напоминает традиционный процесс термического крекинга с выносной реакционной камерой Схема процесса HSC. 1 - трубчатая печь; 2 - реакционная камера; 3 -ректификационная колонна; 4 - отпарная колонна; 5 - газосепаратор
Пек с температурой размягчения 144 -155°С содержит значительное количество серы (более 5%) и рекомендуется для использования в коксохимическом производстве в виде спекающей добавки или брикетного связующего, а также может применяться в качестве компонента дорожного битума. Эктив - процесс термического крекинга, разработанный фирмой «Ниппон Минигэс» . Основным продуктом этого процесса является брикетный пек (синтетический коксующийся уголь), используемый при выплавке чугуна и стали. Этот процесс можно рассматривать как модификацию процесса замедленного коксования, который проводится при пониженном общем давлении и парциальном давлении паров углеводородов, регулируемым подачей водяного пара, ниже 66 к. Па. Перепад температуры по реактору (от входа сырья до выхода продуктов) составляет 150 -200°С, в то время как при замедленном коксовании только 40 -60°С. Содержания летучих в коксе 20 -40% мас, а при замедленном коксовании 8 -10% т. е. продукт этот практически представляет собой полукокс.
Термоокислительные некаталитические процессы переработки тяжелых нефтяных остатков К термоокислительным некаталитическим процессам переработки тяжелых нефтяных остатков относятся парокислородная газификация, паровая конверсия, окислительный пиролиз, окислительная конденсация (получение битумов). Флексикокинг ( «Exxon Research» ), Процесс «флексикокинг» можно рассматривать как модифицированный вариант коксования «флюид» , причем в отличие от последнего в процессе флексикокинг вместо высокосернистого пылевидного кокса получается низкокалорийный топливный газ, легко поддающийся очистке (моноэтаноламином).
Технологическая схема флексикокинга с двумя газификаторами фирмы « Экссон рисерч» I - реактор; 2 - скруббер; 3 - нагреватель; 4 - газификатор первой ступени, 5 - газификатор второй ступени; 6 - теплообменники; 7 - блок удаления коксовой мелочи; 8 - блок очистки
Таблица 3. 2 - Результаты работы промышленной установки флексикокинг мощностью 1 млн. т/год Показатели Данные Сырье, м 3/сут. 3387 Плотность сырья, р15, 5 1, 038 Коксуемость по Кондрадсону, % мас. 22, 7 Содержание серы в сырье, % мас. 4, 3 Выход, % мас: С 2 С 3 С 4 C 5 - 1820 C, % об. 182 -5100 С, % 6, 8 3, 2 2, 1 16, 1 50, 4 Общий кокс, т/сут. 1021, 5 Кокс газифицированный, т/сут. 928, 1 Отдувочный кокс*, т/сут. 93, 4 Коксовый газ. m 3 мазутных эквивалентов 526
Процесс газификации SGP ( «Шелл» ). Этот процесс был разработан в 1956 году для газификации мазута. В 70 -х годах в качестве основного сырья были вакуумные остатки. В настоящее время на установках SGP используются остатки с установок висбрекинга, асфальты с установок деасфальтизации гудронов низкомолекулярными арканами. Технологическая схема установки SGP на основе нефтяных остатков 1 - реактор; 2 - теплообменник-утилизатор; 3 -труба резкого охлаждения; 4 - сепаратор углерода, 5 - скруббер; 6 - блок удаления сажи и золы.
Скачать презентацию МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РК АТЫРАУСКИЙ ИНСТИТУТ НЕФТИ
Лекции Перспектив.ppt