Основные технологические процессы топливного производства
Технологический процесс, используемый для переработки нефти, состоит из трех основных этапов:
- Разделения нефтяного сырья на несколько фракций, различающихся температурными интервалами кипения (этап первичной переработки);
- Переработки получаемых фракций. На этой стадии содержащиеся в них углеводороды подвергаются химическим превращениям, вследствие чего вырабатываются компоненты товарных нефтепродуктов (этап вторичной переработки);
- Смешения компонентов и, при необходимости, вовлечения нескольких присадок. На данной стадии образуются товарные нефтепродукты, имеющие заданные показатели качества (этап товарного производства).
На НПЗ получают большой перечень продукции: моторных и котельных топлив, сжиженных газов, различных видов сырья, используемых нефтехимическими производствами, а также, в соответствии с технологической схемой предприятия – большой ассортимент смазочных, гидравлических и иных масел, битумов, нефтяных коксов, парафинов. В соответствии с набором технологических процессов НПЗ может производить от пяти до сорока позиций, представляющих собой товарные нефтепродукты.
Нефтепереработка является непрерывным производством. Капитальные ремонты на современном заводе в сфере нефтепереработки проводятся с периодичностью раз в три года. НПЗ состоят из следующих функциональных единиц – технологических установок, которые являются производственными объектами с комплектом оборудования, необходимого для осуществления полного цикла тех или иных технологических процессов.
Данная статья описывает краткий перечень основных технологических процессов топливных производств, благодаря которым пользователей обеспечивают моторными и котельными топливами, а также коксом.
Особенности поставки и приёма нефти
Наличие товарно-сырьевой базы
На территории России сырую нефть в основных объемах, поставляемую для переработки, транспортируют на НПЗ от объединений, занимающихся добычей, с помощью магистральных нефтепроводов. Если есть необходимость в поставках небольших количеств нефти, а также газового конденсата, то пользуются железной дорогой. Для государств-импортеров нефти, обладающих выходом к морю, характерно использование водного транспорта для поставки до припортовых НПЗ.
Сырье, получаемое на заводе, хранится в соответствующих емкостях, входящих в товарно-сырьевую базу, связанную трубопроводами со всем комплексом технологических установок НПЗ. Для определения количества поступившей нефти пользуются данными приборного учета или замерами в емкостях, содержащих сырье.
Процедура подготовки нефти к переработке (метод электрообессоливания)
Расскажем о работе электрообессоливающей установки, выпускаемой компанией Aker Kvaerner. В сырой нефти содержатся соли, являющиеся причиной для сильной коррозии технологического оборудования. Соли удаляют с помощью смешивания нефти, поступающей из емкостей, в которых содержится сырье, с водой. Вода растворяет соли, после чего нефть поступает для переработки в ЭЛОУ – электрообессоливающей установке. Для осуществления процедуры обессоливания установка комплектуется электродегидраторами — цилиндрическими аппаратами, внутри которых смонтированы электроды. На эмульсионную смесь нефти и воды воздействует ток высокого напряжения (не менее 25 кВ), что приводит к ее разрушению, накапливанию воды в нижней части аппарата и возможности откачивания. Для повышения эффективности разрушения эмульсии сырье смешивается со специальными веществами – деэмульгаторами. Процедура проходит при температуре от 100 до 120°С.
Процедура первичной переработки нефти
Обессоленную на ЭЛОУ нефть направляют на установку, с помощью которой осуществляют атмосферно-вакуумную перегонку нефти. На отечественных НПЗ данное оборудование обозначают аббревиатурой АВТ, называя его атмосферно-вакуумной трубчаткой. Сырье нагревается в АВТ до разделения на фракции. Для этой процедуры используются трубчатые печи, оснащенные змеевиками. Возможность нагрева возникает благодаря теплу дымовых газов и теплу сжигаемого топлива.
АВТ состоит из двух блоков, в которых производят атмосферную и вакуумную перегонку
1. Процедура атмосферной перегонки
Атмосферную перегонку выполняют для того, чтобы отобрать светлые фракции нефти – бензиновую, керосиновую, дизельную, которые выкипают до 360°С. Потенциально выход данных фракций достигает от 45 до 60%. Остатком данного этапа является мазут.
Во время процедуры происходит разделение нефти, которую нагревают в печи, на несколько отдельных фракций. Для этого установка комплектуется ректификационной колонной – цилиндрическим вертикальным аппаратом, оснащенным внутри контактными устройствами (тарелками), где происходит движение паров кверху, а жидкости книзу.
Все установки, использующиеся на нефтеперерабатывающих производствах, оснащаются ректификационными колоннами, отличающимися конфигурациями и размерами. Также они отличаются количеством тарелок в диапазоне от 20 до 60. К нижней части колонны может подводиться тепло, а в верхней части может отводиться тепло. Это способствует постепенному снижению температуры в установке снизу доверху и отводу к верху колонны бензиновой фракции в виде паров. Пары дизельной и керосиновой фракций в виде конденсата сосредотачиваются в соответствующей части колонны, после чего выводятся. Так как мазут сохраняет жидкую форму, его откачивают из нижней части колонны.
2. Процедура вакуумной перегонки
С помощью оборудования для вакуумной перегонки на НПЗ, отличающихся топливно-масляным профилем, занимаются отбором масляных дистиллятов от мазута. Широкую масляную фракцию (вакуумный газойль) отбирают на НПЗ, отличающихся топливным профилем. После вакуумной перегонки в качестве остатка получают гудрон.
Отбирать масляные фракции под вакуумом необходимо потому, что температура более 380°С приводит к термическому разложению углеводородов (крекингу), а кипение вакуумного газойля завершается при температуре от 520°С. Процедура перегонки проводится при значении остаточного давления от 40 до 60 мм рт. ст., что дает возможность для снижения максимальной температуры в устройстве до 360-380°С.
Для создания разряжения в колонне пользуются соответствующим оборудованием, состоящим из основных аппаратов: паровых или жидкостных эжекторов.
Процедура стабилизации и вторичной перегонки бензина
Бензиновая фракция, которую получают с помощью атмосферного блока, состоит из газов (в основном пропана и бутана), объем которых является выше требований по качеству. Поэтому данную фракцию нельзя использовать в автомобильном бензине или в товарном прямогонном бензине. Помимо этого, в процессах нефтепереработки, способствующих повышению октанового числа бензина и производству ароматических углеводородов, пользуются в качестве сырья узкими бензиновыми фракциями. Поэтому технологическая схема переработки нефти включает данный процесс, предназначенный для отгонки от бензиновой фракции сжиженных газов. С его помощью и с использованием соответствующего количества колонн осуществляют разгонку нефти и образования от 2 до 5 узких фракций.
Охлаждение продуктов первичной переработки нефти осуществляется в теплообменниках. Холодное сырье, поступающее для переработки, получает в них тепло, что способствует экономии технологического топлива. Теплообменники оборудованы водяными и воздушными холодильниками. Аналогичную схему теплообмена применяют в нескольких установках, используемых на НПЗ.
На НПЗ нередко пользуются современными комбинированными установками первичной переработки, которые предназначены для осуществления вышеперечисленных процессов в различных конфигурациях. Установки могут отличаться мощностью и возможностью ежегодной переработки сырой нефти от 3 до 6 миллионов тонн.
Заводы оснащаются несколькими установками первичной переработки, чтобы не допустить остановки производства из-за ремонта одной установки.
