Ассортимента, получаемых продуктов и схемы НПЗ

ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНОЙ НЕФТИ И ФРАКЦИЙ,

ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ НЕЕ. КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТИ

ПО ОСТ 38.1197-80

Физико-химические характеристики Усть-балыкской нефти (смесь) приводятся в табл. 1.1 - 1.10 [1]:

На основании данных табл. 1.1 – 1.10 можно дать характеристику Усть-Балыкской (смесь) нефти согласно ОСТ 38.1197-80:

По содержанию серы (1, 53%) нефть относится ко Ι Ι классу - сернистая

По содержанию фракций, выкипающих до 350^оС (42, 8%, табл. 1.1) нефть относится к третьему типу, обозначаемому Т3 (низкопотенциальная нефть).

Нефть содержит 31, 8 % базовых масел, что соответствует первой группе М1.

Дистиллятные базовые масла имеют индекс вязкости, равный 86, 5 и 84 пунктов, что соответствует третьей подгруппе, а остаточные 99 – что соответствует первой подгруппе. Отнесем нефть к третьей подгруппе.

По содержанию парафиновых углеводородов (2, 25%) нефть относится ко второму виду – П2 (парафинистая нефть).

Шифр данной нефти:

IТ3М1И3П2

ВЫБОР ВАРИАНТА ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ, ОБОСНОВАНИЕ

АССОРТИМЕНТА, ПОЛУЧАЕМЫХ ПРОДУКТОВ И СХЕМЫ НПЗ

В настоящее время существует три основных варианта переработки нефти, которые реализуются на современных НПЗ:

- топливный вариант (с глубокой и неглубокой переработкой);

- топливно-масляный вариант;

- нефтехимический (комплексный) вариант.

Нефтехимический вариант переработки нефти представляет собой сложное сочетание предприятий, на которых помимо выработки высококачественных топлив и масел не только производится подготовка сырья для тяжелого органического синтеза, но и осуществляются процессы связанные с многотоннажным производством азотных удобрений, синтетического каучука, пластмасс, синтетических волокон, моющих веществ, жирных кислот, фенола, ацетона, спиртов, эфиров и многих других химикалий. Таким образом, нефтехимический вариант по сравнению с топливным и топливно-масляным отличается большим ассортиментом нефтехимических продуктов, и, как следствие, высокими капиталовложениями. В настоящее время мировое производство продуктов основного органического синтеза базируется на использовании нефти и природного газа (около 95 %), уголь, сланцы, торф, древесина обеспечивают не более 5% потребляемого сырья. Химической переработке подвергается около 5 % добываемой нефти и ее продуктов. Остальная часть ее сжигается в различных двигателях и топках (выбросы в воздух СО₂ - до 20 млрд. т / год). Из этого видно, что хотя наиболее рациональным было бы использовать нефть в качестве сырья нефтехимической переработки, основная масса нефти перерабатывается по первым двум вариантам.

По топливному варианту нефть перерабатывают, в основном, на моторные и котельные топлива. При одной и той же мощности по сырью (нефти) завод, работающий по топливному варианту, отличается наименьшим числом технологических установок и низкими капиталовложениями.

Переработка нефти по топливному варианту может быть глубокой и неглубокой

Прямая перегонка дает только тот выход светлых, который обусловлен природными свойствами нефти. Поэтому, при глубокой переработке по топливному варианту предусматривается набор процессов вторичной переработки, при котором из тяжелых нефтяных фракций и остатка - гудрона получают высококачественные легкие моторные топлива. Каталитический крекинг вакуумного газойля может дать дополнительно 10...15 % бензина в пересчете на нефть.

Сырьем завода, работающего по топливно-масляному варианту являются нефти с высоким потенциальным содержанием масляных фракций. В этом случае требуется меньше производственных установок для получения высококачественных масел. Масляные фракции выкипают при температурах выше 350^оС. Их очищают селективными растворителями (фенол, N-метилпирролидон), удаляя смолы и углеводороды с низким индексом вязкости, депарафинируют (смесью метилэтилкетона или ацетона с толуолом), что снижает температуру застывания, и подвергают гидроочистке. Это получение дистиллятных масел (легкие и средние индустриальные, автотракторные и др.). Остаточные масла (авиационные, цилиндровые) выделяют из гудрона путем его деасфальтизации. Деасфальтизат затем подвергают дальнейшей переработке по аналогии с дистиллятными маслами. Асфальт перерабатывают в битум и кокс.

Усть-балыкскую нефть можно перерабатывать как по топливному, так и по топливно-масляному варианту, так как она содержит значительное количество базовых масел, имеющих высокий индекс вязкости. В соответствии с заданием предполагается перерабатывать данную нефть по топливному варианту с углубленной переработкой. Нефть на заводе вначале поступает на установку первичной переработки, на которой она разгоняется на узкие фракции. Эти фракции потом поступают на установки, на которых улучшают их те или иные свойства или вещества, содержащиеся в них, подвергаются трансформации с целью получения других веществ, потребность в которых особенно остра.

В соответствии с заданием и с учетом физико-химических характеристик нефти при первичной перегонке Усть-балыкскую нефти планируется получать следующие продукты:

- газ;

- фракция 28 - 85^оС;

- фракция 85-120^оС;

- фракция 120-180^оС;

- фракция 180-240^оС;

- фракция 240-280^оС;

- фракция 280-350^оС;

- фракция 350-500 ^оС;

- гудрон, фракция > 500^оС.

- Газ. Данная нефть содержит 0, 9 % мас. газов, которые состоят преимущественно из пропан-бутановой фракции (см. табл. 1.2). Они являются сырьем газофракционирующих установок предельных углеводородов, а также могут служить в качестве топлива на заводе. В состав проектируемого НПЗ вводим установку ГФУ предельных углеводородов.

- Фракция НК - 85^оС (см. табл. 1.3) имеет октановое число (64 п.) и может быть использована как компонент товарного бензина. Однако октановое число этой фракции может быть повышено, так как фракция состоит преимущественно из парафинов нормального строения (см. табл. 1.4), которые могут быть подвергнуты изомеризации. Следовательно, фракция направляется на установку изомеризации.

- Фракции 85-120^оС и 120-180^оС традиционно служат сырьем установки каталитического риформинга с целью получения компонента высокооктанового бензина. Фракция 85-180^оС содержит 24, 5 % нафтеновых углеводородов, легко подвергающихся ароматизации (см. табл. 1.5);

- Фракция 120-180^оС может использоваться как компонент реактивного топлива. Он представлена в табл. (1.5) двумя фракциями: 120-140^оС и 140-180^оС. Фракция 120-180^оС не содержит серы и может не подвергаться гидроочистке;

- Фракция 180-240^оС может использоваться для получения компонента реактивных топлив. Из табл. (1.6), где рассматриваются характеристики фракции 120-230^оС, видно, что данная фракция содержит 0, 06 % мас. общей и 0 % мас. меркаптановой серы и ее не надо подвергать гидроочистке. В табл. 2.1 проводим сравнение свойств этой фракции и свойств некоторых товарных реактивных топлив. Видно, что фракция обладает высокой теплотой сгорания и не нуждается в гидроочистке.

Таблица 2.1.

Сравнение свойств товарных реактивных топлив и фракции 120-230^оС

Показатели качества	Марки топлив	фракция 120-230оС
ТС-1	РТ
Плотность, кг/м3 при 200С, , не менее			775, 6
Фракционный состав, 0С:
температура начала перегонки:
не ниже	–		–
не выше			–
10% отгоняется при температуре, не выше
20% отгоняется при температуре, не выше	–	–	–
50% отгоняется при температуре, не выше
90% отгоняется при температуре, не выше
98% отгоняется при температуре, не выше
конец кипения	–	–	–
Кинематическая вязкость, мм2/с: при 200С, не менее при минус 200С, не более при минус 400С, не более	1, 30 -	1, 25 -	1, 32 - 5, 97
Низшая теплота сгорания, кДж/кг, не менее
Высота некоптящего пламени, мм, не менее			–
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива: не более в пределах	0, 7 -	- 0, 2-0, 7	0, 50
Йодное число, г I2/100 г топлива, не более	2, 5	0, 5	2, 0
Температура вспышки, 0С, не ниже
Температура начала кристаллизации, 0С, не выше	-60	-55	-60
Содержание ароматических углеводородов, % мас.(об.), не более
Содержание общей серы, % мас., не более	0, 20	0, 10	0, 06
Содержание меркаптановой серы, % мас., не более	0, 003	0, 001	0, 0

- Фракция 240-350^оС является компонентом дизельного топлива. Непосредственно по этой фракции данных нет. Фракция 230-350 ^оС (ближайшая по температурному диапазону выкипания) имеет высокое цетановое число, равное 59 пунктам (см. табл.1.7). Температура застывания фракции 230-350 ^оС составляет -13^оС, что позволяет использовать эту фракцию в качестве летнего дизельного топлива. Содержание общей серы составляет 0, 7 %, фракцию необходимо подвергать гидроочистке. Вводим на заводе установку гидроочистки дизельного топлива. Сравнение свойств этой фракции с летним дизельным топливом дано в табл. 2.2.

- Фракция 350-500^оС - вакуумный газойль. С помощью установки каталитического крекинга из газойля можно получить дополнительное количество высокооктанового бензина, не заложенного в потенциале нефти. Помимо этого, на установке каталитического крекинга получается газ, богатый бутиленом и пропиленом. Эти непредельные компоненты отделяются от газа на установке ГФУ непредельных углеводородов и используются на установке алкилирования с целью получения компонентов бензина и дизельного топлива.

- Гудрон, фракцию выкипающую при температуре выше 500^оС, на проектируемом НПЗ предлагается использовать в качестве сырья установок по производству битума и кокса. Битум используется для дорожных и строительных работ, а кокс необходим для производства электродов алюминиевой промышленности, химически стойкой посуды, с его помощью производится футеровка ядерных реакторов на АЭС.

Таблица 2.2

Сравнительная характеристика товарного летнего дизельного топлива

и фракции 230-350^оС

Схема НПЗ, предназначенная для переработки нефти приведена на рис. 2.1