Технико экономическое проектирование нефтеперерабатывающего завода

Оксосинтез. Процессы оксосинтеза включаются в схемы НХЗ для получения различных кислородсодержащих соединений — спиртов, альдегидов, кислот. В этих процессах используются реакции гидроформилирования — взаимодействия ненасыщенных соединений с окисью углерода и водородом в присутствии катализаторов, из которых в настоящее время наиболее широко используются, карбонилы кобальта. Методом оксосинтеза в РФ получают бутиловые спирты (через масляные альдегиды), спирты С7—С9. Намечается организовать производство высших спиртов, пропионовой кислоты и других продуктов. Современные установки производства бутиловых, спиртов методом оксосинтеза состоят из отделений приготовления катализатора (кобальти-аации), гидроформилирования, разложения и регенерации катализатора (декобальтизации), гидрирования альдегидов в спирты, ректификации. В состав установки включают также производство синтез-газа: (смеси окиси углерода и водорода) на базе природного или нефтезаводского газа. Новыми направлениями развития оксосинтеза являются процессы гидрокарбоксилирова-ния олефинов (взаимодействия с окисью углерода и водой) с получением кислот, гидрокарбалкоксилирования олефинов (взаимодействия с окисью углерода и спиртами) с получением эфиров и др. Исследования в области оксосинтеза проводятся в НПО «Лен-нефтехим».

2.3. СОСТАВЛЕНИЕ  МАТЕРИАЛЬНЫХ БАЛАНСОВ ПРОИЗВОДСТВА  И СХЕМ МАТЕРИАЛЬНЫХ ПОТОКОВ  ЗАВОДА

Руководствуясь данными научно-исследовательских институтов и материалами типовых, повторно применяемых и индивидуальных проектов- технологических установок, составляют схему материальных потоков предприятия, в которой увязываются между собой (по сырью и товарной продукции) все установки и производства. В результате составления схемы материальных потоков определяется количество и качество отдельных компонентов товарной продукции, рассчитывается качество товарных продуктов с учетом имеющихся в наличии компонентов, и, наконец, составляется сводный материальный баланс предприятия в целом.

При составлении технологических схем и материальных балансов НПЗ, следует учитывать ряд соображений, некоторые из которых приводятся ниже.

1.  Производительность  установок или секций обессоливания  должна обеспечивать рбессоливание  и обезвоживание всей нефти, поступающей  на завод. Расчет материального  баланса НПЗ ведется на обессоленную  нефть, и в плановых и проектных  документах всегда указывается  мощность завода по  подготовленной  нефти.

2. При составлении баланса  по прямогонным бензинам следует  предусматривать полное использование  бензиновых фракций (кроме легкого  бензина н. к. — 62° С) для каталитического  риформирования. При этом фракции  62—85°С и  85^—105°C направляются на установку риформинга с блоком экстракции ароматических углеводородов и применяются для получения, соответственно, бензола и толуола. Поскольку потребность народного хозяйства в бензоле значительно выше, чем в толуоле, при составлении балансов следует предусматривать первоочередное использование фракции 62—85°С. Остаток фракции 85—105°С, а также фракции  105—140°С, 140— 180°С направляются на установки риформинга для получения высокооктанового компонента автобензина. Использование на установках  риформинга, работающих в режиме облагораживания, фракции 62—85°С нецелесообразно, так как при ее вовлечении в сырье не удается получить катализатор с октановым числом выше 90 пунктов (по исследовательскому методу).

3. Мощность завода по  гидроочистке должна обеспечивать  получение дизельного топлива  с содержанием серы ниже 0,2% (масс.). Рациональная схема материальных  потоков НПЗ предусматривает  получение дизельного топлива  смешением неочи-Ценной легкой  дизельной фракции 180—230°С, в которой  обычно содержится не выше 0,3% (масс.) серы, и гидроочищенной фракции 230—350°С. Следует иметь в виду, что такое решение не только  позволяет более рационально  использовать мощности гидроочистки, но и улучшает защитные свойства  дизельных топлив за счет вовлечения  неочищенного компонента.

4. Выработка авиакеросина  на НПЗ обычно оговаривается  в задании. Исходя из заданного  объема, на производство этого  продукта частично отвлекаются  бензиновые и дизельные фракции.

5. Дизельное топливо зимнее  получают депарафинизацией прямогонных  фракций. Целесообразно на установки  депарафинизации направлять гидроочищенные  продукты.

6. При разработке схем  глубокой переработки нефти и  составлении материальных балансов  НПЗ определяющими факторами  являются потребность в том  или ином светлом нефтепродукте  и состояние разработки тех  или иных технологических процессов, включая возможности по выпуску  аппаратуры, оборудования, катализаторов  и реагентов. В общем случае  считается, что если НПЗ должен  производить максимальное количество  автобензина, то в его состав  включают установку каталитического  крекинга, а если задачей углубления  является увеличение выработки  средних дистиллятов (керосина, дизельного  топлива), то следует предусматривать  строительство установок гидрокрекинга. На схеме (рис. 2.2) и в материальных  балансах (табл. 2.2 и 2.4) НПЗ с глубокой  переработкой нефти предусмотрено  включение в состав завода  установок как каталитического  крекинга, так и гидрокрекинга, что  позволяет значительно увеличить  отбор светлых нефтепродуктов.

7. Одним из наиболее  важных и ценных продуктов  переработки нефти является нефтяной  кокс. В состав многих НПЗ в  настоящее время включается производство  кокса методом замедленного коксования  Повторно применяемые установки  замедленного коксования имеют  мощность 600 и 1500 тыс. т/год по сырью. При составлении балансов следует  иметь в виду, что для получения  кокса, удовлетворяющего требованиям  стандартов по содержанию серы  и металлов (ванадия, никеля и  др.), из сернистых нефтей, может потребоваться сооружение комплекса, включающего не только установку замедленного коксования, но и несколько установок подготовки сырья (гидроочистка вакуумного газойля, термический крекинг гидроочищенного вакуумного газойля). Получить стандартный нефтяной кокс непосредственно замедленным коксованием гудрона, как это показано на рис. 2.2, можно только из нефтей с относительно невысоким  содержанием серы и ванадия.

8. Полученная при замедленном  коксовании, висбрекинте и термическом  крекинге бензиновая фракция  характеризуется низким октановым  числом и химической нестабильностью. В настоящее время она, как  правило, используется в качестве  компонента бензинов А-72 и А-76 (после добавления соответствующих  ингибиторов окисления и антидетонаторов). В перспективе следует предусматривать  гидрогенизационное облагораживание  этой фракции.

Разработаны две схемы гидрирования вторичных бензинов — в смеси с легким газойлем (метод БашНИИНП) и в смеси с пря-могонными бензинами (метод ВНИИНП). Гидрированные бензины направляют затем на установки каталитического риформинга.

9. Для получения высокооктановых  легкокипящих компонентов автобензина  в состав завода включаются  установки изомеризации и алкилирования. Сырьем процесса изомеризации  может служить либо пентан-изогексановая  фракция н. к. - 62° С, либо пентан-гексановая  фракция н. к.-70°С. Во втором случае  значительно расширяется выработка  изокомпонента за счет вовлечения в процесс изомеризации нормального гексана, однако при этом существует опасность потери некоторого количества бензола из-за попадания во фракцию н. к.—70°С бензолообразующих фракций. Составляя схему и баланс НПЗ, следует также оценить, обеспечат ли действующие установки первичной перегонки получение фракции н. к.-70°С, поскольку традиционно они рассчитаны только на выработку фракции н. к.—62°С.

Если изомеризация может быть включена в состав любого НПЗ, то алкилирование входит в состав только тех заводов, на которых имеются установки каталитического крекинга, вырабатывающие непредельные углеводороды С3—С4. Сырьем установок алкилирования обычно является бутан-бутиленовая фракция, которая содержит и бутены и изобутан, причем в необходимом для реализации процесса соотношении. С целью расширения ресурсов сырья и увеличения выхода алкилата рекомендуется привлекать на эти установки пропан-пропиленовую фракцию  (ППФ). Однако для алкилирования ППФ необходим получаемый со стороны изобутан.

10. При составлении материальных  балансов следует иметь в виду, что для обеспечения требуемого  давления насыщенных паров автобензинов  к ним добавляют, бутаны. В летний  период в бензинах содержится  до 2% (масс.) бутанов, в зимний —  до 5—7% (масс.). Учитывая ценность  изобутана как сырья алкилирования, необходимо предусматривать разделение  суммарной бутановой фракции  на нормальный компонент и  изокомпонент с тем, чтобы не  направлять в бензин изобутан.

11. Сырьем заводов синтетического  каучука (СК) являются легкие углеводороды, вырабатываемые на НПЗ — бутаны  и пентаны. Потребность заводов  СК в сырье весьма высока, причем  особенно дефицитен изопентан. При  составлении схем материальных  потоков НПЗ нужно предусматривать  не только использование изопентана  в качестве компонента высокооктановых  автобензинов, но и его выработку  как товарного продукта. Выработка  товарного изопентана обычно  оговаривается в задании на  проектирование. Следует, однако, иметь в виду, что содержанием пентан-гексановых фракций определяется такой важный показатель качества бензина, как температура 10%-го отгона, и при чрезмерной выработке товарного изопентана этот предусмотренный стандартами показатель не будет обеспечен.

12. В составе каждого  НПЗ должно быть предусмотрено  производство битума, потребность  в котором в условиях растущих  объемов промышленного, жилищного  и дорожного строительства неуклонно  увеличивается. Мощность битумных  производств современного НПЗ  составляет 4—7% (масс.) в расчете  на нефть. На заводах топливного  профиля битум получают из  гудрона с добавлением вакуумного  дистиллята, а на предприятиях  топливно-масляного профиля в  сырье битумных установок вовлекаются  побочные продукты  производства  масел — асфальт и экстракты. На заводах с неглубокой переработкой  нефти головными обычно являются  установки атмосферной  перегонки  нефти, на которых остатком от  перегонки служит мазут. Чтобы  получить на этих НПЗ сырье  для производства битумов, блок  вакуумной перегонки мазута включается  в состав битумных установок. Мощность вакуумного блока определяется  потребностью в гудроне.

13. Мощность комплекса  по производству масел (в расчете  на товарные масла) определяется  заданием на проектирование и  составляет обычно 3—5%   (масс.) от общей мощности завода по  нефти. Наиболее распространенная  схема производства масел из  парафинистых нефтей приведена  на рис. 2.3. Сырьем комплекса являются  узкие дистиллятные фракции, получаемые  при вакуумной перегонке мазута, и гудрон. Узкие фракции получают  на комбинированных атмосферно-вакуумных  трубчатых установках (АВТ) или отдельно  стоящих вакуумных установках. Как  показала практика,-на отдельно  стоящих вакуумных установках  удается получить масляные фракции  более высокого качества.

14. Для повышения эксплуатационных  свойств смазочных масел к  ним добавляют различные присадки. Большинство сортов смазочных  масел наряду с базовыми компонентами (очищенными нефтяными фракциями) содержит различные присадки. В  зависимости от заданного ассортимента  масел при составлении материального  баланса определяют ассортимент  и количество присадок, необходимых  для приготовления товарной продукции. Получаемые со стороны присадки  к маслам и поверхностно-активные  вещества, необходимые для получения  битумов, при составлении приходной  части баланса, учитываются в  балансе сверх 100%.

15. На заводах с неглубокой  переработкой нефти потребность  в водороде для гидрогенизацирнных  процессов удается, как правило, обеспечить за счет водородсодержащего  газа риформинга. На предприятиях  с глубокой  переработкой нефти  наблюдается нехватка водорода, поэтому следует предусматривать  специальные установки по его  производству.

16. На каждой из установок  НПЗ имеют место потери, величина  которых оговорена нормами технологического  проектирования. В нормах указана  также величина безвозвратных  потерь на НПЗ в зависимости  от его мощности и профиля  переработки,

Разница между общей величиной потерь по всем установкам НПЗ и величиной безвозвратных потерь соответствует количеству ловушечного нефтепродукта, возвращаемого с очистных сооружений для повторной переработки. В составе завода целесообразно предусматривать установку для разделения ловушечного продукта на светлые и темные нефтепродукты. За последнее время в практике многих НПЗ принято направлять ловушечный продукт в мазут, что не приводит к ухудшению качества мазута.

Глава 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЧАСТИ УСТАНОВОК И ЦЕХОВ

3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ, ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ ЗАВОДА.

Переработка нефти на современных НПЗ осуществляется по различным схемам с получением комплекса топливных и химических продуктов. На НПЗ и НХЗ самостоятельные технологические объекты, вырабатывающие из сырья какой-либо один или несколько видов товарной продукции, обычно принято называть установками. Организационная структура предприятий предусматривает объединение нескольких установок в цеха или (при бесцеховой структуре) в производства. На крупных предприятиях существует несколько производств (например, газокаталитическое производство, производства масел, присадок и т. д.). Разработка проекта технологической установки представляет собой один из основных видов проектной работы при создании нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов.

В 1950—70-х годах для отечественной нефтепереработки было характерно строительство предприятий на базе типовых проектов. Перечень наиболее распространенных типовых установок, построенных на отечественных НПЗ, приводится в табл. 3.1.1. Применение типовых проектов позволило сократить стоимость проектирования, ускорить и удешевить строительство. Однако, как показала практика, во многих случаях типовые установки, запроектированные на какой-либо определенный вид сырья, при его из-. менении значительно ухудшали работу. На этих установках не удавалось получить при заданной производительности продукцию необходимого качества.