- •Глава 1. Современное состояние топливно-энергетического комплекса мира и России
- •Глава 2. Современные представления о происхождении горючих ископаемых
- •Глава 3. Основы химии нефти ..................................... ...... ................ 69
- •Глава 4. Классификация и товарная характеристика нефтепродуктов
- •Глава 5. Теоретические основы и технология процессов первичной переработки нефти и газов
- •Глава 6. Теоретические основы и технология производства
- •Глава 10. Теоретические основы и технология
- •Глава 7. Теоретические основы и технология термических процессов переработки нефтяного сырья
- •Глава 8. Теоретические основы и технология каталитических
- •Глава 9. Теоретические основы и технология каталитических гемолитических процессов нефтепереработки
- •Глава 1
- •1.1. Значение горючих ископаемых в мировой экономике
- •1.2. География месторождений и запасы горючих ископаемых в мире
- •1.2.2. Ресурсы и месторождения природного газа
- •1.2.3. Ресурсы и месторождения углей
- •1.2.4. Ресурсы горючих сланцев, тяжелых нефтей и битумов
- •1.3. Динамика и география добычи горючих ископаемых в мире
- •1.3.1. Добыча нефти
- •Добыча угля в мире в 1998 г. (млн т)
- •1.3.2. Добыча природного газа
- •1.3.3. Добыча угля
- •1.4. Топливно-энергетический баланс мира, развитых капиталистических стран и бывшего ссср
- •1.5. Краткие сведения о геологии, добыче и транспортировании нефти, газа и других горючих ископаемых
- •1.5.1. Геолого-поисковые работы на нефть, газ и твердые горючие ископаемые
- •1.5.2. Бурение нефтяных скважин
- •1.5.3. Методы разработки месторождений горючих ископаемых
- •1.5.4. Транспортирование нефти, газа и других горючих ископаемых
- •1.6. Краткий исторический обзор развития топливной промышленности
- •1.6.1. Развитие нефтяной и газовой промышленности
- •1.6.2. Развитие угольной промышленности
- •1.6.3. Развитие нефтеперерабатывающей промышленности
- •Вопросы
- •Глава 2
- •2.1. Основы геохимии
- •Геохронологическая шкала
- •2.2. Основы биогеохимии
- •2.3. Основные положения теорий органического происхождения твердых горючих ископаемых
- •2.4. Современные представления о происхождении нефти
- •2.5. Основные положения современной органической теории происхождения нефти
- •Вопросы
- •Глава 3
- •3.1. Элементный и фракционный состав нефти
- •3.2. Химический состав и распределение групповых углеводородных компонентов по фракциям нефти
- •3.2.2. Нафтеновые углеводороды
- •3.3. Гетероатомные соединения нефти
- •3.4. Смолисто-асфальтеновые вещества в нефтях и нефтяных остатках
- •3.5. Основные физические свойства нефтей и нефтяных фракций
- •5.5.7. Плотность
- •3.6. Классификация нефтей
- •3.6.2. Технологическая классификация
- •3.7. Производственно-проектная оценка и основные направления переработки нефтей и газоконденсатов
- •3.8. Классификация процессов переработки нефти, газовых конденсатов и газов
- •0 10 20 30 40 50 60 То Выход, %масс.
- •30 40 50 60 70 80 90100 Выход, %масс
- •Вопросы
- •Глава 4
- •4.2. Основы химмотологии моторных топлив и смазочных масел
- •4.3. Химмотологические требования и марки моторных топлив
- •4.4. Основные требования к качеству энергетических топлив и их марки
- •4.5. Основные химмотологические требования к нефтяным маслам
- •4.5.5. Присадки к маслам
- •4.6. Основные эксплуатационные требования к некоторым нетопливным нефтепродуктам
- •Вопросы
- •Глава 5
- •5.1. Научные основы и технология процессов подготовки нефти и горючих газов к переработке
- •5.2. Теоретические основы процессов перегонки нефти и газов
- •5.3. Современные промышленные установки перегонки нефти и газов
- •IX VIII
- •5.3.5. Особенности технологии вакуумной перегонки мазута по масляному варианту
- •5.3.8. Конденсационно-вакуумсоздающие системы вакуумных колонн
- •Вопросы
- •Глава 6
- •6.1. Основные понятия и определения экстракционных процессов
- •6.2. Теоретические основы экстракционных процессов очистки масел
- •6.2.3. Растворяющие и избирательные свойства растворителей
- •6.3. Технология процесса пропановой деасфальтизации гудрона
- •600 Всего
- •6.4. Технология процессов селективной очистки масляных фракций и деасфальтизатов
- •6.5. Технология процессов депарафинизации рафинатов кристаллизацией
- •Примерные показатели процесса депарафинизации рафинатов
- •6.6. Краткие сведения о прочих процессах депарафинизации
- •6.6.2. Карбамидная депарафинизация
- •6.7. Краткие сведения о прочих физико-химических процессах очистки масел
- •Глава 7
- •7.2. Теоретические основы термических процессов переработки нефтяного сырья
- •7.2.7. Основы химической термодинамики термических реакций углеводородов
- •2. Реакция
- •4. Последовательная реакция а,*»-». А,*-». А,
- •7.2.4. Неформальная кинетика цепных реакций термолиза (пиролиза) этана
- •7.3. Технология современных термических процессов переработки нефтяного сырья
- •7.3.3. Установки замедленного коксования
- •Требования к нефтяным пекам
- •Выход продуктов пиролиза нефтяных фракций при 820-850 °с и времени контакта, при котором достигается максимальный выход этилена (данные р.З. Магарила)
- •Вопросы
- •Глава 8
- •8.1. Общие сведения о катализе и катализаторах
- •8.2. Адсорбция и катализ
- •8.3. Энергетика и химическая природа катализа
- •Кислота протон основание
- •-Hj цнканэ. -jh,
- •8.4. Основы макро- и микрокинетики гетерогенных каталитических реакций
- •8.5. Технология процесса каталитического крекинга
- •8.5.2. Сырье каталитического крекинга
- •8.6. Основы управления процессом каталитического крекинга
- •8.6.1. Технологические параметры
- •8.7. Синтез высокооктановых компонентов бензинов из газов каталитического крекинга
- •Вопросы
- •Глава 9
- •9.2. Окислительная конверсия сероводорода в элементную серу (процесс Клауса)
- •9.3. Окислительная демеркаптанизация сжиженных газов и бензино-керосиновых фракций
- •9.4. Производство водорода парокислородной газификацией твердых нефтяных остатков
- •Глава 10
- •10.1. Классификация, назначение и значение гидрокаталитических процессов
- •10.2. Теоретические основы и технология процессов каталитического риформинга
- •Яеахции, идущие на кислотных центрах
- •Теоретические основы
- •193.2. Основные параметры процесса
- •10.4. Теоретические основы и технология каталитических гидрогенизационных процессов облагораживания нефтяного сырья
- •10.4.2. Химизм, термодинамика и кинетика
- •10.4.5. Промышленные процессы гидрооблагораживания дистиллятных фракций
- •0 Иа стабилизацию
- •10.5. Каталитические процессы гидрокрекинга нефтяного сырья
- •10.5.4. Процессы селективного гидрокрекинга
- •Вопросы
- •Глава 11
- •11.1. Краткая характеристика и классификация нпз
- •11.2. Основные принципы проектирования нпз
- •11.3. Основные принципы углубления переработки нефти и поточные схемы* нефтеперерабатывающих заводов топливного профиля
- •Isosso'c
- •11.4. Зачем и как перерабатывать нефтяные остатки в моторные топлива
- •11.5. Проблемы экологизации технологии в нефтепереработке
- •11.6. Основные тенденции и современные проблемы производства высококачественных моторных топлив
- •11.7. Современное состояние и тенденции развития нефтеперерабатывающей промышленности мира и России
- •Вопросы
- •Рекомендуемая литература
- •450001, Г.Уфа, пр. Октября, 2
Isosso'c
паи
ax-ISO'C
1Вв-350шС
коже
-*"■ rahS
13K HE
Рис.11.5. Схема химической перереботки гудрона сернистой нефти: дас- деасфальтизат гудрона
бинации представленных на рис. 11.2 и 11.5 схем переработки вакуумных газойлей и деасфальтизата гудрона. По существу, таковыми являются схемы глубокой переработки нефти, предложенные различными научно-исследовательскими институтами страны по переработке нефти (БашНИИ НП, ВНИИ НП и ГрозНИИ) и зарубежными фирмами.
Следует отметить, что из возможных комбинаций схем рис. 11.2,а-г и 11.5,а-г варианты ГПН с использованием однотипных процессов имеют одно немаловажное достоинство: они позволяют осуществить совместную переработку смеси вакуумного газойля и деасфальтизата гудрона в одном объединенном процессе. Так, схемы ГПН по типу комбинаций 11.2,а+11.5,а
627
легкий
—»■
гаэоол1>
ПБ
c,-c2
■ <V
<V
пк-62'С -
(S2 8S'C • бензил КР ■
дизельное . топливо
изомеризат ■*-бензин СГК ■*-
диэтапливо .
зимнее
МТБЭ •*-
алхилат ■*-
водород -о-
О
мефлиь
1г!
л
ЛК-6у
_£~
и,
ГИЗ
иж-62'С 62-85'С
СГК
<к
кгап
180-350'С
ПТМЕЭ
сн,он
Алк
ПВ
ЕЕФ УВГ
ДА
а
гх
с,-с, ес, (плф;
1С, (БВФ> бенэим /С/С легкий газой . тяжелый оиль
газой
черный соляр
битум
■ газы CfBS'C
. BS-165'C
■ 165-270'С 165 3S0'C
■ >3S0'C
«ро ■*-
Клаус
Рис. 11.6. Поточная схема НПЗ глубокой переработки сернистой нефти
или 11.2,в+11.5,в позволят осуществить глубокую переработку нефти с преобладающим выпуском либо автобензина, либо дизельного топлива. Однако очевидно, что схема ГПН по типу 11.2,а + 11.5, в (то есть КК + ГК) обладает большей технологической гибкостью в отношении регулирования потребного соотношения ДТ;Б и выпуска зимних или арктических сортов малосернистых дизельных и реактивных топлив для сверхзвуковой авиации.
На рис. 11.6 представлен один из вариантов поточной схемы перспективного НПЗ глубокой переработки сернистых нефтей. В состав этого НПЗ входят:
комбинированная установка неглубокой переработки нефти ЛК-бу;
комбинированная установка углубленной переработки мазута КТ-1 (без висбрекинга);
установка деасфальтизации и деметаллизации гудрона;
установка гидрокрекинга деасфальтированного гудрона;
установки гидроизомеризации и селективного гидрокрекинга легкого бензина, каталитической гидродепарафинизации прямогон-
628
Е>
-«■ газы
_ шоллшиим -*• ацсшииишщ
*
ЭЛОУ-АВТМ
а 8 a 5 s Sis— Аеасфалыяияацаш I
§ '5 >3 «9 1шнмт^анш^н^
в U
даппилляшы
—*• асфальт
Селективная очистка
-». экстракты
ной дизельной фрак- гЧ **■»■ ции, алкилирования; - установки по производству метил-третбутилового эфира, водорода, серы и битума.
рофимолш
Депарафинизация |~
деларафшшлш
■ ♦ ♦ !
-е>н,я
Гидроочистка
1111
базовые масла
Рис. 11.7. Поточная схема маслоблока НПЗ топливно-масляного профиля
Эта схема перспективного НПЗ позволяет получить высокооктановые компоненты автобензина, такие, как изоме-ризат, риформат, ал-килат, МТБЭ, бензины каталитического и гидрокрекинга и селективного гидрокрекинга, сжиженные
газы С3 и С4, столь необходимые для производства неэтилированных высокооктановых автобензинов с ограниченным содержанием ароматических углеводородов, а также малосернистые дизельные и реактивные топлива летних и зимних сортов.
Глубина переработки нефти на таком НПЗ составит около 90%.
В мировой и отечественной нефтепереработке в настоящее время широкое распространение получила схема ГПН с включением в состав НПЗ процесса замедленного коксования.
При переработке газоконденсатного сырья с исключительно низким содержанием смолисто-асфальтеновых веществ и металлов на перспективном НПЗ представляется возможность обходиться без использования процессов вакуумной перегонки и деасфальтизации, направляя остаток атмосферной перегонки - мазут - непосредственно на установку либо гидро-, либо каталитического крекинга.
На рис. 11.7 приведена поточная схема маслоблока НПЗ топливно-масляного профиля, являющаяся наиболее распространенной при получении высококачественных смазочных масел.
Концентрированные (твердые) нефтяные остатки глубокой переработки нефти (асфальты или тяжелые гудроны глубоковакуумной перегонки) - наименее ценная и трудноперерабатываемая со-
629
о. "Я J
Клаус! »•
Н^азЛГХ-
сухой гая
пропан
бутан
♦- бензин ГИЗ
♦- бенэцм СГК
*• бензин КЯ
о
■fr W,S на Клвус
■с* cyrofl гоз
о пропан+пропилен r-j—с* бупшн-f бутилен J |—к- бензин XX
дцзпммиим»
тяжелый газойль
с
тавляющая
нефти. Из-за высокой
их коксуемости
и значительного
содержания металлов
они практически не могут непосредственно
перерабатываться
каталитическими
процессами .
J ЛГ/С | 4*/Г~|
ЦЩ5
алкилат
■—чгоигяэ!
тйжплий гудрон (>6О0 *су _
—»- бааяуы
газы ТКК бензин ТКК газойль ТКК порошкоший коке
и,
*> Н, +СО
топламный газ
ткк
щ-
Рис. 11.8. Поточная схема перспективного НПЗ безостаточной переработки нефти
Т
олько
часть из
них может использоваться
как сырье
для получения
(или как компонент)
битумов, пеков,
связующих материалов,
поскольку потребность
в таких нетопливных
нефтепродуктах
значительно
меньше по
сравнению с объемом нефтяных
остатков, образующихся при глубокой
переработке нефти. Следовательно,
нетопливное направление использования
или переработки
тяжелых нефтяных остатков может позволить
лишь частично,
а не полностью решить проблему
безостаточной переработки нефти.
При решении проблемы безостаточной переработки нефти в последние годы наблюдается тенденция к использованию отработанных в смежной топливной отрасли промышленности технологий переработки твердых горючих ископаемых. Так, из внедренных на НПЗ США, Западной Европы и Японии можно отметить следующие тер-; модеструктивные процессы «угольного» происхождения:
,630
Таблица 11.4 Технологическая структура НПЗ различных типов
Процессы, которые входят ( + ) или могут входить ("\|) в состав НПЗ |
|
Тип НПЗ |
|
|
НГП |
УПН |
ГПН |
БОП |
|
1. Электрообезвоживание и обессиливание |
+ |
+ |
+ |
+ |
2. Атмосферная перегонка |
+ |
+ |
+ |
+ |
3. Гидроизомеризация фр. н.к. - 62 °С |
< |
< |
V |
V |
4. Селективный гидрокрекинг фр. 62 -8S °С |
< |
V |
V |
V |
5. Каталитический риформинг фр. 85-180 "С |
+ |
+ |
+ |
+ |
6. Гидроочистка керосиновой фракции |
у |
V |
V |
V |
7. Гидроочистка дизельной фракции |
+ |
+ |
+ |
+ |
8. Аминная очистка газов от сероводорода |
+ |
+ |
+ |
+ |
9. Газофракционируюшая установка |
+ |
+ |
+ |
+ |
10. Производство серы |
+ |
+ |
+ |
+ |
11. Вакуумная перегонка |
- |
+ |
V |
V |
12. Гидроочистка вакуумного газойля 350-(500-600) °С |
- |
+ |
< |
V- |
13. Легкий гидрокрекинг |
- |
' V |
V |
V |
14. Каталитический крекинг |
- |
+ |
+ |
+ |
15. Гидрокрекинг |
- |
V |
а/ |
V |
16. Алкилирование |
- |
+ |
+ |
+ |
17. Производство метилтретбутилового эфира |
- |
V |
V. |
V |
18. Висбрекинг гудрона |
-' |
V |
- |
- |
19. Глубоковакуумная перегонка |
- |
- |
V |
я |
20. Сольвентная деасфальтизация |
- |
- |
< |
V |
21. Замедленное коксование |
- |
- |
V |
>/ |
22. Битумная установка |
- |
- |
л/ |
V |
23. Термоконтактное коксование |
- |
- |
л| |
л/ |
24. Парокислородовоздушная конверсия |
- |
- |
- |
V |
процесс парокислородной газификации тяжелых нефтяных остатков «Покс», в котором из газов газификации получают водород для гидрогенизационных процессов НПЗ или смесь водорода и оксида углерода для синтеза метанола или искусственных жидких топлив;
комбинированный процесс термоконтактного коксования (ТКК) и парокислородовоздушной газификации (ПКВГ) образующегося
631
порошкообразного кокса (процесс «Флексикокинг»), в котором кроме газов газификации, используемых в тех же направлениях, что и в «Покс», получают значительное количество топливных дистиллятов, которые после соответствующего каталитического облагораживания являются высококачественными компонентами моторных топлив.
Из вышеперечисленных двух процессов предпочтителен второй, в котором газификации подвергается исключительно концентрированный (по углероду) остаток - кокс, выход которого в процессе ТКК почти на порядок меньше, чем количество газифицируемого сырья процесса «Покс» - сложного многоступенчатого и капиталоемкого процесса. К тому же имеется отечественная разработка (технологический проект) процесса ТКК с блоком газификации, выполненная во ВНИИНП более 30 лет назад.
Предпочтительная поточная схема перспективного НПЗ безостаточной переработки нефти (топливного профиля) приведена на рис. 11.8. В состав перспективного НПЗ рекомендованы преимущественно отечественные процессы, освоенные в промышленном или опытно-промышленном масштабе и требующие существенно меньших капитальных затрат по сравнению с зарубежными процессами, такими как «Хай-вал», «Покс», «APT» и др.
Из рассмотрения технологической структуры НПЗ различных типов (табл. 11.4) следует, что для глубокой и безостаточной переработки нефти требуется более высокая степень насыщенности вторичными процессами как углубления нефтепереработки, так и облагораживания нефтяных фракций. Разумеется, что по мере увеличения ГПН будут возрастать удельные капитальные и эксплуатационные затраты. Однако завышенные затраты на глубокую или безостаточную переработку нефтяного сырья должны окупиться за счет выпуска дополнительного количества более ценных, чем нефтяной остаток нефтепродуктов, прежде всего моторных топлив.
