Для разработки технологической части проекта

Разработка технологической части проектов нефтеперерабаты­вающих и нефтехимических заводов ведется на основании комп­лекса исходных данных и/или технологического регламента на про­ектирование, которые выдаются научно-исследовательскими ин­ститутами, и базовых данных (basic data), разрабатываемых зару­бежными фирмами-лицензиарами. Состав исходных данных, со­держание разделов, порядок разработки, согласования, утвержде­ния и оформления регламентируется "Положением об исходных данных для проектирования".

Эти данные могут быть условно разделены на несколько групп.

В первую группу входят характеристика исходного сырья, кото­рое предполагается использовать на проектируемом заводе, и дан­ные о количестве и качестве промежуточных и конечных (товар­ных) продуктов, которые могут быть получены из этого сырья. В отдельную группу выделяют данные о мероприятиях, которые должны быть предусмотрены для охраны водного и воздушного бассейнов и почвы от загрязнений вредными выбросами.

Перед началом проектирования заказчик определяет головную организацию по выдаче данных для проектирования. Обязанности головной организации при проектировании НПЗ в России в тече­ние многих лет выполнялись Всероссийским научно-исследова­тельским институтом по переработке нефти (ВНИЙНП). В настоя­щее время российские заказчики зачастую привлекают в качестве ведущей организации по выдаче данных для проектирования широ­ко известные во всем мире компании UOP (США), "Axens" (Фран­ция) и др.

Головная организация проводит детальное исследование пред­ставительных образцов сырья. Сырье подвергается переработке на полупромышленных или промышленных установках, воспроизво­дящих реальные технологические процессы, намечаемые к осуще­ствлению на проектируемом заводе. В тех случаях, когда реальное сырье по каким-либо причинам отсутствует и провести его исследо­вание не представляется возможным, выдаются данные, получен­ные при изучении аналога.

Ниже приводится краткая характеристика основных технологи­ческих процессов переработки нефти и нефтехимического синтеза и их места в схеме завода.

Обессоливание и обезвоживание.Нефть, добываемую из земных недр, отделяют на промыслах от растворенного газа, воды и солей. В зависимости от степени подготовки нефти к транспортировке и переработке установлено три группы нефти, отличающиеся содер­жанием воды (0,5; 1 %) и хлоридов (до 100, 100-300, 300-900 мг/л).

Все нефти, поступающие для переработки на технологические установки НПЗ, должны быть обезвожены и обессолены до оста­точного содержания солей 3—5 мг/л. Обезвоживание и обессолива­ние проводятся на отдельных установках или блоках, входящих в состав установок первичной перегонки. Рекомендации по проек­тированию установок обессоливания, которые выдает научно-ис­следовательская организация, содержат сведения о температуре и давлении процесса, расходе промывной воды и деэмульгатора, конструкции электродегидраторов и смесителей, материальном ис­полнении основного оборудования.

Первичная перегонкапредназначена для получения нефтяных фракций, которые используются как сырье для последующей пере­работки или в качестве компонентов товарной продукции. Первич­ная перегонка осуществляется на атмосферных (AT) и атмосферно-вакуумных (АВТ) трубчатках. Первичная перегонка на современ­ных НПЗ часто комбинируется с обессоливанием нефти и вторич­ной перегонкой бензинов, целью которой является получение уз­ких бензиновых фракций для производства ароматических углево­дородов и высокооктанового бензина. В табл. 6.1 приводятся пере­чень фракций различного типа, получаемых на установках первич­ной перегонки, и направления для их дальнейшего использования.

Исследовательские данные для проектирования установок пер­вичной перегонки нефти содержат исходные данные и рекоменда­ции по выбору технологической схемы, ассортименту получаемых фракций, расходу водяного пара в атмосферную и вакуумные ко­лонны, защите оборудования от коррозии.

Каталитический риформинг.С помощью этого процесса на со­временных НПЗ получают высокооктановые базовые компоненты автомобильных бензинов, а также индивидуальные ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилолы. Наилучшим сырьем при производстве высокооктановых бензинов являются прямогонные бензиновые фракции 85—180 °С и 105—180 °С, для получения ароматических углеводородов используются узкие бензиновые фрак­ции 62-85_; °С, 85-105 °С, 105-140 °С или их смеси. Разработка процесса риформинга в России ведется во ВНИИНефтехиме (г. Санкт-Петербург), катализаторов в НПП Нефтехим. (г. Красно­дар) и ИППУ СО АН РФ. Ведущими мировыми лицензиарами про­цессов каталитического риформинга являются компании UOP и "Axens", катализаторов — UOP, "Criterion", "Axens", "НК'Тоснефть".

Проектировщики получают от лицензиаров следующие основ­ные сведения о процессе: характеристику сырья и катализата, выход и состав газообразных продуктов, рекомендуемые режимы работы в цикле реакции (температура, давление, кратность циркуляции во-дородсодержащего газа, объемная скорость подачи сырья, темпера­турный перепад по реакторам) и регенерации (количество кокса, температура регенерации), тип катализатора и срок его службы, продолжительность цикла реакции.

Для установок риформинга, имеющих в своем составе блок эк­стракции ароматических углеводородов, выдают, кроме того, рекомендации по выбору типа экстрагента, температуре и давлению процесса, массовое соотношение растворитель : сырье, количество рисайкла влроцентах к сырью, данные по регенерации растворите­ля и вторичной ректификации ароматических углеводородов.

Гидроочисткапредназначена для снижения содержания серы в нефтяных фракциях. На НПЗ строят установки гидроочистки прямогонных бензиновых фракций (обычно комбинируют с уста­новками риформинга), керосиновых и дизельных фракций, ваку­умных дистиллятов, масел, вторичных бензинов. Одновременно с удалением серы уменьшается содержание в продуктах непредель­ных и смолистых соединений. Процесс гидроочистки детально изу­чался в институте ВНИИНП. За рубежом технологию процесса и катализаторы для него разрабатывают уже упомянутые выше фир­мы UOP и "Axens", а также фирмы "Chevron", "LummusGlobal" (США), "HaldorTopsoe" (Дания), "ExxonMobil" и "CDTECH" (обе США). В России катализаторы гидроочистки производят компании ТНК-ВР и "НК'Тоснефть". Для проектирования установок выдают следующие данные: характеристика сырья и продуктов очистки, тип катализатора, рекомендуемые режимы работы в циклах реакции (температура, давление, объемная скорость подачи сырья, кратность циркуляции водородсодержащего газа, содержание водорода в цир­кулирующем газе, продолжительность цикла реакции, срок службы катализатора, тепловой эффект реакции) и регенерации.

Висбрекинг (легкий термокрекинг).Процесс висбрекинга гудрона получил свое второе рождение в 70-х гг. XX в., когда был востребо­ван как процесс, позволяющий снизить вязкость нефтяных остат­ков. В результате введения его в схему переработки на заводе выс­вобождаются. сотни тысяч тонн легких газойлей, которые могут после облагораживания использоваться как дизельное топливо, что повышает экономические показатели НПЗ. Наиболее известны тех­нологии компаний 'Shell", "Lummus", UOP. В России хорошо зареко­мендовала себя технология уфимского ГУП "Нефтехимпереработка".

Замедленное коксованиеслужит для получения нефтяного кокса, дополнительных количеств светлых нефтепродуктов из тяжелых остатков. Детальное исследование процесса проводится в ГУП "Нефтехимпереработка" (г. Уфа). Ведущими мировыми компаниями-лицензиарами процесса замедленного коксования являются "Foster Wheeler" и "Lummus Technology" (США).

Каталитический крекингполучил широкое распространение как один из ведущих процессов для углубления переработки нефти. С помощью каталитического крекинга из тяжелых газойлевых фракций получают высокооктановый компонент бензина, сырье для производства технического углерода, ценные олефинсодержа-щие газовые фракции. Исследования в области каталитического крекинга проводятся во ВНИИНП. Большую роль в создании российских установок каталитического крекинга сыграл в 1960— 1990 гг. ГрозНИИ (г. Грозный). Особую модификацию каталити­ческого крекинга представляет получившая за последние годы широкое применение технология с максимальным производством пропилена. За рубежом наибольшее распространение получили ус­тановки каталитического крекинга, созданные по лицензиям ком­паний KBR, UOP, "Shaw Stone and Webster", "Lummus Technology",. "ExxonMobil", "Shell Global Solutions", "Axens".

Гидрокрекингпредназначен для получения дополнительных ко­личеств светлых нефтепродуктов каталитическим разложением тя­желого сырья в присутствии водорода. В зависимости от сырья и продуктов, которые необходимо получить, используются одно­ступенчатые и двухступенчатые схемы, системы с неподвижным движущимся и суспендированным катализатором. В мировой прак­тике эксплуатируются установки, использующие в качестве сырья вакуумные дистилляты и остатки (мазут, гудрон). Процесс изучает­ся во ВНИИНП. Ведущие мировые лицензиары технологии гидро­крекинга — компании "Chevron Lummus Global", UOP, "Axens", "Haldor Topsoe", "Shell Global Solutions", "ExxonMobil", "DuPont".

Газофракционирование.В состав НПЗ включают установки для получения легких углеводородных фракций высокой чистоты из нефтезаводских газов. По типу перерабатываемого сырья газофрак-ционирующие установки (ГФУ) подразделяют: по виду сырья — на ГФУ предельных и ГФУ непредельных газов, по технологиче­ской схеме — на установки абсорбционного и конденсационно-компрессионного типов.

Алкилирование изобутана олефинамипозволяет получить из лег­ких углеводородных фракций (бутан-бутиленовой, пропан-пропи-леновой, изобутановой) высокооктановые компоненты автомо­бильных и авиационных бензинов. В качестве катализатора приме­няются концентрированная серная кислота и фтористый водород. Пущены в эксплуатацию первые установки алкилирования на твер­дом катализаторе. Лицензиарами процесса являются компании UOP, "DuPont" (процесс Stratco), "Axens", "Lummus Technology", "ExxonMobil".

Изомеризация низших парафиновых углеводородов(бутана, пен -тана, гексана, легкокипящих бензиновых фракций) применяется для выработки высокооктановых компонентов автомобильного бензина и получения сырья для производства синтетического кау­чука. Существуют'р'азличные модификации процесса, которые раз­личаются по типу применяемого катализатора, требованиям к сы­рью, условиям проведения процесса. Эксплуатируются установки среднетемпературной и низкотемпературной изомеризации. Науч­но-исследовательские данные, необходимые для проектирования, выдаются институтами ВНИИнефтехим (г. Санкт-Петербург) и НПП "Нефтехим" (г. Краснодар), зарубежнымидацензиарами яв­ляются компании UOP, "Axens", "CDTech".

Производство масел.Технология производства масел включает получение базовых масел и их смешение с присадками. Существуют различные схемы производства базовых масел, включающие гидро-генизационные процессы и процессы с применением избирательных растворителей. Применяемая на ряде российских НПЗ схема производства базовых масел из восточных парафинистых нефтей включает очистку с применением избирательных растворителей (деасфальтизацию гудрона, селективную очистку деасфальтизата и вакуумных дистиллятных фракций, депарафинизацию рафинатов селективной очистки) и гидрогенизационную или контактную до-очистку депарафинированных масел. Для проектирования устано­вок очистки с применением избирательных растворителей необхо­димы следующие данные: выход продуктов в расчете на сырье, со­став растворителя, температура и давление процесса, соотношение между растворителем и сырьем на различных ступенях извлечения и т. д. Эти данные выдаются ВНИИНП. В настоящее время в мире активно развиваются две технологии получения базовых масел с помощью процессов гидроочистки и гидрокрекинга: 1) техноло­гия компании "Chevron-Lummus", по которой сначала проводят гидрокрекинг вакуумного газойля, а затем гидрогенизат вакуумных фракций подвергают каталитической депарафинизации и гидро­очистке с получением масел II и III группы; 2) технология компа­нии "ExxonMobil", по которой сначала проводится селективная очистка масел, а затем гидроочистка и гидроизомеризация нор­мальных и слаборазветвленных парафинов.

Производство парафинов.Производство жидких и твердых пара­финов включает две стадии: выделение и очистку. Жидкие парафи­ны выделяют из дизельных фракций адсорбцией на молекулярных ситах. Твердые парафины получают обезмасливанием гача — по­бочного продукта установок депарафинизации масел, а также из дистиллятов высокопарафинистых нефтей методом фильтр-прес­сования и потения. Доочистка парафинов проводится сернокислот­ным, адсорбционным или гидрогенизационным методом. Компа­ниями-лицензиарами процессов выделения парафинов являются "ExxonMobil", "Chevron Lummus Global", "Bechtel", "Uhde".

Производство битумов.Для производства битумов в зависимости от качества сырья применяются либо глубокая вакуумная перегонка мазута, либо окисление нефтепродуктов воздухом при высокой температуре. В зависимости от типа перерабатываемой на НПЗ нефти, наличия различных видов сырья (гудрона; асфальтов и экст­рактов, получаемых при производстве масел), ГУП "Нефтехимпере-работка" (г. Уфа) и РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина выдают рекомендации по схеме получения битумов на предприятии, ассортименту вырабатываемой продукции, а при необходимости проектирования специальной установки — по схеме и технологи­ческому режиму этой установки.

Утилизация сероводорода.Получаемый на технологических ус­тановках в качестве побочного продукта сероводород утилизируют путем превращения в серу или серную кислоту. Основным процес­сом получения серы из сероводорода является процесс Клауса, ос­нованный на реакциях его окисления как в присутствии катализа­торов, так и без них. Установки производства серы проектируются российским институтом "Гипрогазоочистка", зарубежными фирма­ми "WorleyParsons", "Jacobs", "Sirtec Nigi".

Существуют различные технологии производства серной кисло­ты. Основные стадии получения серной кислоты: 1) окисление се-. роводорода с получением S0₂; 2) окисление S0₂ до S0₃ (конвер­сия); 3) абсорбция S0₃. В промышленности применяют два метода получения серной кислоты, отличающихся способом окисления S0₂, — контактный с использованием твердых катализаторов (кон­тактов) и нитрозный — оксидов азота. Широкое распространение в последние годы получила технология, разработанная фирмой "Haldor Topsoe" — WSA (Wet gas Sulphuric Acid — влажная серная кислота).

Получение низших олефинов.Головными производствами неф­техимических комплексов являются установки получения низших олефинов, состоящие из отделений пиролиза углеводородного сырья, газоразделения, переработки жидких продуктов пиролиза. Исследования в области пиролиза и газоразделения ведутся фирмами "Shaw Stone Webster", Linde (Германия), KBR, "Uhde", "Snamprogetti" (Италия). Для проектирования процесса пиролиза выдаются следующие данные: характеристика сырья и состав про­дуктов пиролиза, температура процесса, время пребывания сырья в зоне реакции (время контакта) и др. При разработке проекта от­деления газоразделения используют рекомендации по очистке пи-рогаза от сероводорода, диоксида углерода, ацетилена и диеновых углеводородов, осушке газа, последовательности выделения легких углеводородов.