Лекция 4. Товарное производство НПЗ

Технология первичной и глубокой
переработки нефти
Лекция № 4
Товарное производство НПЗ
Лектор – к.т.н., доцент кафедры ХТТ Юрьев Е.М.
Ассортимент товарной
продукции НПЗ
Номенклатура продуктов НПЗ (по материалам API): 17 классов, свыше 2000
наименований (1156 смазочных материалов, 300 химреагентов и
катализаторов, 209 битумов) продуктов, имеющих индивидуальные
спецификации (марки по ТУ).
Основную структуру НПЗ определяет 3-8 основных фракций нефти и
производимые на их основе продукты (бензин, ДТ, авиатопливо, СУГ).
Хранение продуктов и удаление отходов – дорого – требуется сбыт или
переработка всех производимых продуктов (в т.ч. по убыточным ценам,
например, высокосернистый мазут, высокосернистый кокс).
Основные факторы, которые определяют уникальность каждого НПЗ:
- Местоположение НПЗ,
- Спрос на продукты;
- Теплотворная способность продуктов;
- Содержание серы;
- Цены на топлива на конкурирующих НПЗ.
Основные особенности НПЗ
и взаимосвязь с товарным производством
…
2. Не существует 2 марок нефти с одинаковыми свойствами.
3. Структура НПЗ меняется с течением времени.
4. Не все НПЗ обладают равными возможностями.
…
6. Продукты переработки являются товарами и реализуются на сегментных
рынках.
7. Цены на нефтепродукты изменчивы.
8. Цены на нефтепродукты связаны с ценами на нефть
(в развитых странах с жестким антимонопольным законодательством!!!).
9. Нефтеперерабатывающие компании не влияют на цены на нефть
(при отсутствии вертикальной интеграции).
10. Чем тяжелее нефть, тем выше содержание серы в ней.
11. Оптимизация структуры НПЗ требует множества компромиссных решений.
…
13. НПЗ и нефтепродукты оказывают серьёзное влияние на окружающую
среду.
Ассортимент товарной
продукции НПЗ
Минимальная ценность НП определяется:
- Теплотворная способность;
- Ценность эквивалентного условного топлива
- в СССР и России - теплотворная способность 1 кг каменного угля =
29,3 МДж или 7000 ккал;
- Международное энергетическое агентство - нефтяной эквивалент
TOE (Tonne of oil equivalent) - 41,868 ГДж;
- баррель нефтяного эквивалента (BOE): 1 toe = 7,11, 7,33 или 7,4
boe.;
Товарное
производство НПЗ
Основные понятия
Общая задача товарного производства: прием,
подготовка, хранение, отгрузка товарных нефтепродуктов
в железнодорожные цистерны, автоцистерны и другие
транспортные системы.
Размещение товарного производства на НПЗ
Товарное производство должно быть спроектировано с учетом
расположения НПЗ на территории местности, с учетом наличия и типа
транспортных путей, с учетом типа назначения НПЗ, его мощности и
ассортимента товарных продуктов.
Ключевые критерии:
-Мощность установок по
сырью, тонн в год (наличие
первичной, вторичной
переработок);
- Требуемая суммарная
мощность товарносырьевой базы, м3;
-Требуемое количество
постов на
железнодорожной эстакаде;
-Требуемое количество
постов на автоэстакаде;
-Расстояние до жилой зоны;
-Расстояние до рек.
Условная граница товарного Резервуары для хранения
производства
нефтепродуктов
Подъездные железнодорожные пути
Юг
р. Иртыш
Север
Товарное производство на Омском НПЗ
Границы НПЗ
Сортировочная станция
Особенности товарного производства на НПЗ
К основным операциям товарного производства относятся такие как:
1) Приготовление товарной продукции, в т.ч. методом
компаундирования (от англ. Compound – составной,
смешанный, смешение).
2) Хранение нефтепродуктов в резервуарах и в тарных хранилищах;
3) Отгрузка нефтепродуктов и нефтей по железной дороге,
автомобильным, водным и трубопроводным транспортом;
К вспомогательным операциям относятся:
1) Изготовление и ремонт нефтяной тары;
2) Ремонт технологического оборудования, зданий и сооружений;
3) Эксплуатация энергетических установок и транспортных средств.
Особенности товарного производства на НПЗ
Потребность в емкости хранилищ определяется:
- Числом и видом продуктов;
- Методом сбыта;
- Источником сырой нефти;
- Местоположением и мощностью НПЗ;
Стоимость резервуарных парков:
- 330-860 долларов на 1 м3 емкости (для жидких НП);
- 660-1060 долларов на 1 м3 емкости (для СУГ);
Хранилища рассчитаны, как правило, на:
- 13-суточный запас нефти;
- 25-суточный запас нефтепродуктов (исходя из соображений
остановки на ремонт не менее 1 раза в 18-24 месяцев);
Общая емкость хранилищ должна быть равна 50 м3 в расчете на 1 м3
пропускной способности НПЗ в сутки.
Основные зоны товарного производства на НПЗ
Зона железнодорожных операций включает сооружения для погрузки и разгрузки
нефтепродуктов и нефтей. В этой зоне размещаются: железнодорожные
подъездные пути, сливо-наливные эстакады, насосные для перекачки
нефтепродуктов, операторная для обслуживающего персонала эстакады.
Зона водных нефтегрузовых операций включает сооружения для погрузки и
разгрузки нефтепродуктов, перевозимых водным транспортом. В этой зоне
размещаются: морские и речные грузовые пристани (пирсы и причалы),
насосные, береговые резервуарные парки, технологические трубопроводы,
операторные.
Зона хранения представлена: резервуарными парками, технологическими
трубопроводами, насосными, операторными.
Зона оперативная, в которой производится отпуск нефтепродуктов мелкими
партиями в автоцистерны, контейнеры и бочки, имеет: автоэстакады для налива
нефтепродуктов в автоцистерны, разливочные для налива нефтепродуктов в
бочки, склады для затаренных нефтепродуктов, лаборатория для анализа
качества нефтепродуктов, тарные склады и пр.
Способы хранения нефтепродуктов
Сжиженные углеводородные газы ранее хранили, как правило, в шаровых
резервуарах. Сейчас, в основном, хранят в цилиндрических вертикальных или
горизонтальных резервуарах.
Жидкие нефтепродукты, в том числе и вязкие, обычно хранят в РВС (резервуар
вертикальный стальной).
Типовые размеры РВС
Объем
резервуара, м3
200
300
400
500
700
1000
2000
3000
5000
10000
20000
Диаметр
3770 4730 6630
резервуара, мм.
7580
8530
8450
10430
10430
15180
18980
22800
34200
39900
7450
7450
9250
9000
12000
12000
12000
12000
12000
17880
5
5
5
5
5/6
5/7
6/9
7/10
8/10
11/16
Высота стенки,
мм.
Толщина стенки,
мм.
50
100
4470 5960 5960
5
5
5
Сжиженные углеводородные газы
При производстве сжиженных углеводородных газов (СУГ), как
правило, производится смешение следующих потоков:
Газофракционирующая установка
(абсорбционно-газофракционирующая
установка)
Бутановая (бутанбутиленовая) фракция
Пропановая (пропанпропиленовая)
фракция
Установка
каталитического
крекинга или
гидрокрекинга
Установка алкилирования
изобутана бутиленом
Пропан-пропиленовая
фракция
Бутановая фракция
(непрореагировавшая)
Производство сжиженных углеводородных газов
Пропан
технический
Смесь пропана и
бутана
технических
Бутан
технический
Сжиженные углеводородные газы
С установок, где газовая фракция была получена, она поступает в емкости, цилиндрические и
шарообразные.
Продукт, соответствующий требованиям нормативного документа и имеющий паспорт качества
откачивается по трубопроводу на эстакаду налива в железнодорожные цистерны.
Для налива предусмотрены:
-коллектор бытового газа со стояками налива;
-коллектор пропан-пропиленовой фракции со стояками налива;
-коллектор бутана со стояками налива.
Сжиженные углеводородные газы
Кроме того, после получения паспорта сжиженный газ может быть откачан на узел налива в
автоцистерны, оборудованный наливными колонками и площадкой под газовозы.
Для сбросов углеводородных газов с парка сжиженных газов служит факельная система. Сбросы
производятся периодически, при ручном стравливании и освобождении технологических блоков от
газов, а также в аварийных ситуациях от предохранительных клапанов в факельную систему завода.
Сжиженные углеводородные газы.
Требования безопасности
Особенностями сжиженных углеводородных газов являются:
•
высокий объёмный коэффициент расширения жидкости, значительно превышающий
коэффициенты расширения бензина, керосина и воды;
•
низкая плотность;
•
высокая упругость паров, возрастающая с ростом температуры жидкости.
•
•
•
•
Газообразные углеводороды имеют:
плотность, значительно превышающую плотность воздуха;
медленную диффузию в атмосферу, в особенности, при отсутствии ветра;
невысокие температуры воспламенения относительно большинства других горючих газов;
низкие пределы воспламеняемости (взрываемости) в воздухе.
Циркулирующие в технологическом оборудовании углеводороды находятся, как правило,
под высоким давлением (0,05-2,0 МПа), что может привести к выбросу большого
количества вредных, взрывопожароопасных веществ при разгерметизации систем
перекачки.
Обращение в технологическом оборудовании углеводородных газов в сжиженном
состоянии с низкой температурой кипения, может привести к низкотемпературным ожогам
обслуживающего персонала (обморожениям).
Высокие скорости транспортирования веществ в оборудовании и коммуникации парков и
эстакады налива могут привести к накоплению статического электричества, разряд
которого может служить источником загорания, взрыва.
Компаундирование товарных нефтепродуктов
Компаундирование - смешивание двух или нескольких видов топлив, масел,
видов или других составных жидкостей для получения специальных продуктов
заданных качеств.
Фактически, компаундирование – смешение нескольких однотипных потоков«полуфабрикатов» с целью получения нефтепродукта заданного качества
(регламентируется ГОСТ и другими нормативными документами)
Компаундирование
товарного бензина с
ОЧ=95
Бензин
риформинга
Бензин
крекинга
Изомеризат
Товарный
бензин с
ОЧ=95
Алкилат
МТБЭ
Компаундирование товарных нефтепродуктов
Суть процесса компаундирования заключается в выборе рецептуры
(соотношения компонентов) и аппаратуры смешения, которые обеспечивали бы
заданный выход и качество продукта. Кроме того, система компаундирования
должна быть гибкой по отношению к возможным перепадам расхода какоголибо из смешивающихся компонентов и даже к его внезапному отсутствию.
Например, перечень потоков из которых готовится товарный бензин на
автоматической станции смешения бензинов (АССБ):
Низкооктановые компоненты.
Установка атмосферновакуумной перегонки
нефти
Установка комплексного
производства ароматики
Установка физической
стабилизации бензинов
Фракция «НК – 62 оС»
Фракция «62 – 85 оС»
Фракция «85 – 140 оС»
Фракция «140 – 180 оС»
Фракция «НК – 185 оС»
Фракция «НК – 62 оС»
Фракция «62 – 85 оС»
Фракция «85 – 140 оС»
Фракция «140 – 170 оС»
Фракция «НК – 80 оС»
Фракция «НК – 180 оС»
Бензин – рафинат
АССБ
Бензин газовый
Бензин-отгон
Бензин коксования
Газофракционирующая
установка
Установка гидроочистки
дизельного топлива
Установка коксования
Компаундирование товарных нефтепродуктов
Высокооктановые компоненты.
Установка каталитического
крекинга
Установка гидрокрекинга
Фракция бензиновая,
МТБЭ
Фракция бензиновая
Установка алкилирования
Алкилат
АССБ
Фракция изо-пентановая
Бензин-риформат
Фракции С8 и С9
Толуольный концентрат
Установка изомеризации
Установка каталитического
риформинга
Установка производства
ароматики
Жидкая
антиокислительная
присадка агидол–1
(ионол).
Твердая
антиокислительная
присадка агидол–12.
Присадки.
Бензины автомобильные
Для коррекции ДНП – в бензины добавляют н-бутан (реже – изобутан), насколько
позволяют ограничения на ДНП (но не в летний период);
Для коррекции ОЧ - в бензины добавляют оксигенаты;
В США: ОЧ на АЗС – среднее арифметическое между ОЧи и ОЧм.
Массовые расходы по компонентам :
1) Риформат (ОЧи – 90-104) + прямогонный бензин;
2) Бензины каткрекинга и гидрокрекинга (тяжелые бензины КК и ГК можно
направить на риформинг);
3) Изомеризат, алкилат;
4) Бутан + оксигенаты;
5) Легкий прямогонный бензин (н-С5, н-С6);
Бензины автомобильные
Реформулирование бензина:
1. Этилированный бензин
отказ от соединений свинца;
2. Бензин на основе риформата
отказ от ароматических соединений (в т.ч. бензола);
3. Бензин с добавкой оксигенатов
отказ от эфиров, спиртов;
4. Бензин с балансовым количеством изомеризатов, алкилатов (из оксигенатов –
только этанол).
Сегодня (в США и Европе) топливо для ДВС должно иметь такую же полноту
сгорания, что и топлива с высоким содержанием оксигенатов.
Бензины автомобильные
Компоненты, критические по содержанию S:
-Бензин каткрекинга
-ГО сырья снижает содержание S (без снижения ОЧ);
-ГО непосредственно бензина КК снижает содержание S (снижается ОЧ за счет
высокого выхода олефинов);
Компоненты, критические по содержанию общей ароматики и бензола:
-Риформат;
-Бензин КК;
-Прямогонный бензин;
Компоненты, критические по содержанию олефинов:
-Бензин КК;
-Бензин коксования;
-Полимербензин;
Компоненты, критические по термохимической стабильности:
-Изоалкены;
-Алкены;
-Ароматика;
Компаундирование товарных нефтепродуктов
Приготовление товарных бензинов на АССБ происходит по принципу
смешения в потоке нескольких компонентов, путем их одновременной
подачи в один из 3-х финальных трубопроводов смешения, согласно
заданной рецептуре в объёмных %.
Перемешивание смеси компонентов происходит при их прокачке через
диафрагмовый смеситель, установленный на каждом из 3-х финальных
трубопроводов.
Максимальная производительность типовой АССБ при приготовлении –
1100 м3/час.
Единовременно АССБ может производить приготовление только одной
марки бензина по одному из финальных трубопроводов
Компаундирование товарных нефтепродуктов
Кроме того, современные АССБ могут работать в ручном режиме. При этом сначала в
резервуар для приготовления бензина закачиваются все компоненты, а затем осуществляется
их циркуляция подсоединенными насосами.
При приготовлении необходимо соблюдать порядок закачки компонентов в резервуары.
Последовательность, как правило, должна быть такой, чтобы в первую очередь закачивались
компоненты с большей плотностью, а затем – с меньшей плотностью.
При необходимости – возможна закачка компонентов в любом порядке, однако время
перемешивания циркуляционным насосом должна составлять в этом случае не менее 5-6
часов.
Толуольный концентрат и фракции ароматических углеводородов С8, С9 должны
закачиваться либо в первую очередь, либо во время циркуляции смеси для их лучшего
перемешивания.
При необходимости (когда необходимо исправление показателей качества партии бензина)
возможно дополнительное добавление компонентов с последующей циркуляцией смеси в
резервуаре.
После окончания циркуляции смеси компонентов в резервуаре производится отстой
нефтепродукта в течение 2-х часов, освобождение от воды и механических примесей
(дренирование производится в промышленно-ливневую канализацию). Контроль качества
нефтепродукта в резервуаре производится товарной лабораторией.
Компаундирование фракций дизельного топлива
Приготовление товарных марок дизельного топлива проводят с помощью процесса
компаундирования аналогично приготовлению товарных бензинов. При этом, как правило,
смешиваются следующие фракции:
- Прямогонная дизельная фракция;
- Гидроочищенная дизельная фракция;
Последняя получается путем очистки смеси следующих компонентов:
- Прямогонной дизельной фракции;
- Легкого вакуумного газойля;
- Фракций дизельного топлива, полученных в результате вторичных процессов (каталитический
крекинг, гидрокрекинг, коксование и др.).
Установка атмосферновакуумной перегонки нефти
Легкий вакуумный
газойль
Фракция
дизельного
топлива с
установки
каталитического
крекинга
Фракция
дизельного
топлива с
установки
коксования
Установка гидроочистки
дизельного топлива
Прямогонная дизельная
фракция
Станция смешения фракций дизельного
топлива
Компаундирование фракций авиационного керосина
Приготовление товарных марок реактивного топлива также проводят с
помощью процесса смешения. При этом, как правило, смешиваются следующие
фракции:
- Прямогонная керосиновая фракция (в т.ч. гидроочищенный);
- Керосиновая фракция гидрокрекинга;
- гидроочищенный легкий газойль коксования;
Компаундирование фракций котельного топлива
Приготовление товарных марок котельного топлива проводят с помощью процесса смешения. При
этом, как правило, смешиваются следующие фракции:
- Прямогонная фракция котельного топлива (мазут, температура начала кипения – 340-360 °С );
- Тяжелый газойль (температура начала кипения – 310-360 °С);
Тяжелый газойль получается путем смешения соответствующих продуктов различных установок:
- Каталитического крекинга;
- Гидрокрекинга;
- Коксования;
- Деасфальтизации (в технологии производства нефтяных масел) и т.д.
Установка атмосферновакуумной перегонки нефти
Установка каталитического
крекинга
Прямогонная фракция
котельного топлива
Тяжелый газойль
Станция смешения фракций котельного
топлива
Установка коксования
Список использованной литературы
1. Мановян А.К. Технология переработки природных энергоносителей. М.:
Химия, КолосС, 2004.
2. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа :
учебное пособие / С. А. Ахметов [и др.]. — СПб. : Недра, 2006. — 868 с.
3. Ахметов А.С. Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное
пособие. Уфа: Гилем, 2002