2. Методы переработки мазута

Классическая схема переработки нефти (рисунок 36) по топливному вариан­ту включает традиционные процессы: первичную перегонку нефти на ат­мосферных трубчатых (AT) и перегон­ка мазута на вакуумных трубчатых (ВТ) установках; вторичную перера­ботку гудрона на установках терми­ческого крекинга (ТК) или замедлен­ного коксования (ЗК).

Основное количество неокислен­ных битумов получают, из тяжелых нефтяных остатков (гудронов, полугудронов, крекинг-остатков) метода­ми крекирования и вакуумирования (рисунок 37).

Рисунок 36 - Классическая схема переработки нефти

Рисунок 37 - Схема получения неокисленных битумов

Производство светлых печных, газотурбинных и су­довых топлив основано на компаун­дировании светлых дистиллятных фракций, как правило, вторичного происхождения. Так, производство коксов (ЗК) позволяет значительно увеличить глубину отбора светлых по сравнению с "мазутным" вариантом переработки нефти. Однако этот про­цесс чрезвычайно энергоемок и для установок с малой производительно­стью экономически неприемлем.

Для малых НПЗ необходимо рас­сматривать такие схемы переработки, которые предусматривают превраще­ние всего балансового количества нефти и мазута в целевые ликвидные нефтепродукты. Отсутствие полупро­дуктов дает основание называть такие технологии безостаточными.

Если исходить из того, что коли­чество основных процессов, исполь­зуемых в схемах современных НПЗ незначительно, то и число реально осуществимых технологий безоста­точной переработки нефти оказыва­ется очень ограниченным.

В качестве основного процесса практически во всех схемах НПЗ ис­пользуется перегонка нефти под ат­мосферным давлением с получени­ем мазута в остатке. Распростране­но также комбинирование атмосфер­ной перегонки нефти с вакуумной перегонкой мазута до образования гудрона, полугудрона с отбором ва­куумных газойлей.

Широко используется в России висбрекинг гудронов в связи с большой потребностью в котельных топливах. Применение висбрекинга, как уже от­мечалось, практически не способству­ет увеличению выхода светлых неф­тепродуктов, поскольку основным про­дуктом этого процесса является нефтяной остаток, отвечающий по показателям вязкости, предъявляемым к качеству мазутов марки М-100, после разбавления дистиллятными фракциями.

Для мини-НПЗ традиционные заводские схемы переработки нефти и мазута не подходят. Эти технологии неприемлемы для малых НПЗ из-за их высокой себестоимости. Появив­шиеся проекты НПЗ с годовой мощ­ностью 250 тыс. - 500 тыс. т, копирующие структуру процессов крупных заводских технологий, оказываются экономически убыточными.

Традиционный процесс висбрекинга тяжёлых нефтяных остатков, как правило, используется в двух ва­риантах: для получения котельного топлива; для получения неокисленных битумов с вакуумированием ос­татка висбрекинга и вакуумного газой­ля - компонента котельного топлива.

3. Новая технология переработки мазута

Предлагаемая технология безостаточной переработки мазутов концентрирует в своем аппаратурно-технологическом оформлении после­дние достижения наукоемких решений в области нефтепереработки. Техноло­гическую сущность процесса составля­ют основные стадии процессов первич­ной перегонки, термического крекинга, термолиза при высокоэнергетическом кавитационно-акустическом воздей­ствии. Разработанный процесс полу­чил название Термакат.

При разработке новой технологии переработки мазутов исходили из следующих положений:

- мазут должен быть сырьём для глубокой квалифицированной переработки;

- переработка мазутов и полугудронов должна давать максималь­ный выход высоколиквидных светлых нефтепродуктов;

- технология производства битумов должна быть экологически чистой:

- в процессе переработки не долж­но быть отходов и полупродуктов;

- технология должна быть энерго­сберегающей;

- технология должна быть простой и надёжной;

- в зависимости от сезонности спроса должна быть предусмот­рена возможность изменения ассортимента вырабатываемых остаточных продуктов;

- технология должна быть высоко­рентабельной;

- мазут, как полупродукт, в перспек­тиве должен быть исключён из ассортимента товарной продук­ции НПЗ, поскольку должен стать основной сырьевой базой для реального увеличения глубины переработки нефти.

Предлагаемый вариант комбини­рования процесса висбрекинга с ап­паратами кавитационно-акустического воздействия позволит перера­батывать разнообразное по свойствам и составу сырье и получать в зависи­мости от сезонных потребностей раз­личные товарные продукты: бензино­вые фракции (н.к.-180°С), дистиллятные дизельные фракции (180-360°С), битумы дорожные и строительные, электродный пек. Выход продуктов зависит от вида нефтяного сырья и требований к качеству продуктов.

Вопросы для самопроверки

1. Задачи углубленной переработки мазута.

2. Методы переработки мазута.

Литература

1. Матвеева К.К. Новые высокопроизводительные комбинированные установки и комплексы по переработке нефти. М. 1985.

Лекция 15. Возможности процесса ТЕРМАКАТ

1. Возможности процесса ТЕРМАКАТ

2. Установка производства битумов на асфальто-битумном заводе

3. Установка переработки нефтешламов

1 Возможности процесса ТЕРМАКАТ

Принципиальную схему непре­рывного процесса Термакат (рисунок 38) можно рассмотреть на примере пе­реработки иреляхской нефти.

Процесс Термакат существенно пре­восходит известные технологии перера­ботки мазутов по энергосбережению и возможностям управления физико-хи­мическими и химическими превращени­ями сырья, позволяет достичь макси­мальных выходов дистиллятных фрак­ций путем изменения параметров тех­нологического режима и, в частности, энергии кавитационно-акустического воздействия на жидкофазный процесс в реакционном аппарате. При пере­работке мазутов оптимальными явля­ются такие условия проведения процес­са, когда выход дистиллятных фракций достигает 60-80%.

Исследованиями, выполненными в отделе интенсификации химических технологий НИИРеактив, на 16-ти различных видах сырья показано, что дистиллятные продукты процесса Термакат по основным физико-хими­ческим свойствам соответствуют ди­зельным топливам. В качестве аль­тернативы можно получать печные или судовые топлива. Остатки пред­ставляют собой неокисленные биту­мы или являются сырьем для произ­водства различных марок битума и битумных композиций, а также про­питочных, связующих, волокнообразующих и спекающих пеков.

Рисунок 38 - Схема процесса Термакат

Процесс позволяет получать и окис­ленные битумы. В этом случае в тех­нологической схеме предусматривает­ся блок термоокислительной поликон­денсации остатков. Для интенсифика­ции процесса окисления предлагается применять кавитационно-акустический излучатель погружного типа с регули­руемой частотой следования импуль­сов давления в широком диапазоне из­менения как частот, так и амплитуд. Аппарат совмещает функции насоса и турбинной мешалки с эффектом само­стоятельного подсасывания необходи­мого количества воздуха на окисление.

Разработаны два принципиально различных варианта аппаратурно-тех-нологического оформления процесса переработки мазута по предлагаемо­му способу. Один из них предназна­чен для использования в схемах неф­теперерабатывающих заводов мощ­ностью по сырью 200 тыс. -1000 тыс. т/год. Другим вариантом являются малогабаритные установки произво­дительностью по сырью 20 тыс, -160 тыс. т/год.

Аппаратурно-технологическое оформление процессов кавитацион­но-акустического воздействия отвеча­ет требованиям энергосберегающих технологий и приемлемо также для применения в мини-производствах других отраслей промышленности.

Для оценки эффективности приме­нения блока Термакат в составе ма­логабаритной установки первичной переработки нефти - "первички" проведены процессинговые сравнительные пробеги на пилотной установке с использованием в каче­стве сырья тяжелой (содержание асфальтенов 9 мас.%) высокосернистой донской нефти. Материальный баланс приведен в таблице 15.1.

Из таблицы видно, что общий вы­ход светлых нефтепродуктов с уста­новки, оснащенной блоком Термакат, в 2 раза выше, чем с установки пер­вичной переработки: 65 масс.% против 32 масс.%. Однако, чтобы качество по­лучаемых дистиллятных фракции от­вечало требованиям стандартов на моторные топлива, необходимо при­менение гидроочистки, зато вместо высокосернистого мазута, квалифици­рованная реализация которого весь­ма проблематична, получаются высо­кокачественные дорожные битумы с температурами по КиШ > 53 °С.

Экономическая эффективность малогабаритных установок (первич­ная переработка и процесс Термакат) мощностью 20 тыс. т по сырью при­ведена в таблице 15.2 и таблице 15.3 соответ­ственно. Оптовые цены нефтепродук­тов приняты по котировкам на 15.03.2002 г.

• Превышение дохода от реали­зации нефтепродуктов над затрата­ми на сырьё - 6,4 млн руб.

• Если эту сумму отнести к затра­там на создание мини-НПЗ (примем 30 млн руб.) и эксплуатационным рас­ходам, то (без учёта налогов) окупае­мость проекта может наступить через четыре-пять лет эксплуатации НПЗ.

• Превышение доходности от ре­ализации нефтепродуктов получен­ных по технологии Термакат над зат­ратами на сырьё - 34 млн. руб., что в 5,3 раза выше, чем в варианте пер­вичной переработки, поэтому очевид­но, что окупаемость установки (зат­раты 30 млн. руб.) наступит уже пос­ле первого года её эксплуатации.

Малогабаритные установки пер­вичной перегонки нефти легче всего могут быть сопряжены с блоком газопереработки мазута по технологии Термакат. Потребуется дополнительны монтаж нескольких единиц нового технологического оборудования. Все имеющееся оборудование установки первичной переработки полностью задействовано в новой технологии.

В качестве примера на рисунке 39 приведена схема малогабаритной установки производства битума из мазута. Сырьё - мазут из куба атмосферной колонны с температурой 300-360°С забирается сырьевым насосом Н-1,прокачивается через печь П-1. Продукты крекинга поступают в термоакустический блок, газопаровая фаза из которого поступает в атмос­ферную колонну на разделение. Жид­кая фаза выводится (в зависимости от режима) в виде котельного топли­ва или остаточного битума.

Рисунок 39 - Принципиальная схема производства битума из мазута

Таблица 15.1 - Материальный баланс мини-НПЗ

Наименование продуктов	Выход продуктов, масс. %
	Установка первичной переработки	Установка первичной переработки +Термокат
Взято: нефть	100	100
Получено: Газ, топливный бензин (компонент А-76)	2 12	5 20
Дизельное топливо сернистое Мазут высокосернистый Битум дорожный	20 66 -	45 - 30

Таблица 15.2 - Вариант первичной переработки нефти

Продукты	Выход		Цена, руб./т	Сумма реализации, млн.руб.
	масс. %	тыс.т
Взято: нефть	100	20	1300	26,0
Получено: Газ Бензин прямогонный Дизтопливо сернистое мазут сернистый	2 12 20 66	0,4* 2,4 4,0 13,2	- 3000 4000 700	- 7,2 16 9,2
итого		19,6		32,4-26=6,4

Таблица 15.3 - Вариант переработки нефти по технологии Термокат

Продукты	Выход		Цена, руб./т	Сумма реализации, млн.руб.
	масс. %	тыс.т
Взято: нефть	100	20	1300	26,0
Получено: Газ Бензин стабильный Дизтопливо сернистое битум	5 20 45 30	1,0* 4,0 9,0 6,0	- 3000 4000 2000	- 12,0 36,0 12,0
итого		19,0		60,0-26,0=34

* Газ используется как топливо для собственных нужд.