Теоретические основы процессов, применяемых на современных НПЗ

Павлодарский нефтехимический завод выпускает свыше 10 видов нефтепродуктов: бензины, топливо для реактивных двигателей, дизельное, котельное топлива, сжиженные газы, битумы, кокс, серу различных марок и т.д.

Современный этап развития нефтегазовой отрасли Казахстана выдвигает перед нефтеперерабатывающими заводами задачи, решение которых должно способствовать дальнейшему его технологическому развитию и повышению экономического потенциала.

Совершенствование технологии и производства, повышение качества продукции позволило значительно снизить отрицательное воздействие предприятия на окружающую среду и выпускать продукцию, соответствующую экологическому классу К2.

Завод предназначен для переработки нефти по топливному варианту и обеспечивает глубину переработки до 85 %, что соответствует мировому уровню нефтепереработки. Переработка нефти осуществляется с использованием процессов:

• электрообезвоживания и обессоливания нефти;
• первичной перегонки электрообезвоженной и обессоленной нефти;
• гидроочистки бензинов и дизельного топлива;
• каталитического риформинга бензиновых фракций;
• каталитического крекинга;
• газофракционирования;
• производства нефтебитумов;
• производства коксов;
• производства серы.

Проектная мощность Павлодарского нефтехимического завода составляет 6 млн. тонн в год. Основной технологический процесс по первичной переработке нефти осуществляется на комбинированной установке ЛК-6у, преимущество которой в полном цикле переработки и наборе следующих установок:

• секция 100 – электрообессоливание, обезвоживание и атмосферная перегонка нефти. Установка является головной в комбинированной установке ЛК-6у;
• секция 200 – каталитический риформинг предназначен для получения высокооктановых компонентов автомобильных бензинов и технического водорода;
• секция 300 – гидроочистка и депарафинизация дизельного топлива предназначена для очистки фракции от сернистых, азотистых и других вредных соединений, а также для улучшения низкотемпературных свойств;
• секция 400 – газофракционирование, предназначена для получения сжиженных углеводородных газов коммунально-бытового и технического назначения, компонентов автомобильных бензинов.

С целью увеличения глубины переработки нефти на заводе была построена первая в СНГ уникальная установка – комплекс по глубокой переработке мазута КТ-1. В его состав входят:

• секция 001 – вакуумная перегонка мазута;
• секция 100 – гидроочистка вакуумного газойля, предназначена для очистки вакуумного газойля от сернистых, азотистых, кислородсодержащих соединений;
• секция 200 – каталитический крекинг, предназначенный для получения высокооктановых компонентов бензина;
• секция 300 – абсорбция и газофракционирование, предназначена для абсорбции, стабилизации и фракционирования жирного газа и нестабильного бензина, поступающих с секции каталитического крекинга.

С целью углубления переработки тяжелых фракций на заводе действуют:

• установка производства битумов (состоит из блока вакуумной перегонки мазута и блока окислительных колонн);
• установка замедленного коксования, предназначенная для получения нефтяного кокса, включает в себя блок ректификации и реакторный блок;
• установка производства серы, предназначенная для регенерации водного раствора моноэтаноламина и получения серы.

Наблюдение за качеством выпускаемой продукции осуществляет оснащенная современным оборудованием Центральная заводская лаборатория, которая включает в себя несколько подразделений:

• товарная;
• контрольная;
• исследовательская;
• санитарная.

Здесь трудятся специалисты высокой квалификации, контролирующие качество вырабатываемой продукции по стандартам, принятым в мировой практике нефтепереработки.

 

 

1. Технологический комплекс  ЛК-6У

Технологический цех № 1 ЛК-6У – главный, ведущий на заводе. Такую роль он занимает не только по масштабам производства, но и по выпуску основной продукции. Установка ЛК-6У - головная установка завода, здесь выпускают компоненты товарных бензинов марок АИ-92-К2, АИ-95-К2, дизельное топливо, топливо для реактивных двигателей марки ТС-1, мазут, газы коммунально-бытового назначения.

Комплекс ЛК-6У по первичной переработке нефти введен в эксплуатацию в 1978 году. Мощность по переработке нефти составляет 6 млн. тонн в год.

Проект комбинированной установки ЛК-6У разработан институтом «Ленгипронефтехим» г. Ленинграда именно для Павлодарского нефтехимического завода. Глубина переработки нефти на установке ЛК-6У составляет 55 %.

На комплексе ЛК-6у в 1978-1992 годы ежегодно перерабатывали 7 млн. тонн нефти в год. В 1993- 2002 годы проектные мощности установки ввиду отсутствия сырья полностью не использовались. С 2003 года объемы переработки нефти из года в год увеличивались, в 2007 году на установке переработано 4,3 млн. тонн нефти, а в 2012 году было уже переработано 5,0 млн. тонн нефти. За последние пять лет на комплексе ЛК-6у выполнены большие объемы работ по модернизации и замене технологического оборудования, что позволяет сегодня выпускать нефтепродукты, соответствующие Евростандартам.

В состав комплекса ЛК-6У входят следующие установки:

• С-100 - ЭЛОУ-АТ, мощностью 6 млн. т/год;
• С-200 - каталитический риформинг, мощностью 1 млн. т/год;
• С-300 - гидроочистка и депарафинизация дизельного топлива, мощностью 2 млн. т/год, после реконструкции в 2003г. – 1,1 млн. т/год;
• С-400 - газофракционирование, мощностью 450 тыс. т/год.

 

 2.2.1.1 Характеристика и физико-химические основы процессов секций ЛК-6У

СЕКЦИЯ 100

Секция 100, ЭЛОУ-АТ, является головной в комбинированной установке ЛК-6У и предназначена для переработки смеси западно-сибирских нефтей.

Процесс проводится с помощью физико-химических методов: обессоливания, обезвоживания, ректификации, теплообмена.

Секция 100 состоит из двух блоков:

• блока ЭЛОУ, предназначенного для электрообессоливания поступающей на переработку нефти
• блока АТ, на котором производится разделение нефти на фракции.

В результате технологического процесса получаются отдельные нефтяные фракции, которые являются сырьем последующих секций установки ЛК-6У. 

 

СЕКЦИЯ 200

Секция 200 установки ЛК-6У – каталитический риформинг, предназначена для получения высокооктановых компонентов автомобильных бензинов и технического водорода в результате каталитических превращений широкой бензиновой фракции 62-180°С секции 100 установки ЛК-6У.

Водородсодержащий газ (технический водород) используется далее в процессах гидроочистки топлив.

Процесс риформинга осуществляется при последовательном прохождении сырья через четыре реактора, заполненных полиметаллическим катализатором.

Для улучшения качества сырья каталитического риформинга в состав секции 200 включен блок гидроочистки, позволяющий снижать содержание сернистых, азотистых, кислородсодержащих, металлоорганических и непредельных соединений в сырье. 

 

СЕКЦИЯ 300

Секция 300 установки ЛК-6У - гидроочистка и депарафинизация дизельного топлива, предназначена для очистки фракции 180-350 °С от сернистых, азотистых и других вредных соединений и улучшение низкотемпературных характеристик дизельного топлива.

В процессе гидроочистки, основанном на реакции умеренной гидрогенизации, органические соединения серы, кислорода и азота превращаются в присутствии водорода и катализатора в углеводороды с выделением сероводорода, воды и аммиака.

Готовой продукцией секции являются:

• стабильное дизельное топливо - компонент товарного дизельного топлива;
• бензин- отгон, используемый в качестве компонента сырья секции 100, 200;
• углеводородный газ используется в качестве топлива.

 

 

СЕКЦИЯ 400

Секция 400 установки ЛК-6У – установка газофракционирования предельных углеводородов, предназначена для получения сжиженных углеводородных газов коммунально-бытового и технического назначения, сырья для нефтехимических производств и компонентов автомобильных бензинов путем переработки «нестабильных головок» первичной переработки нефти и каталитического риформинга.

Предусмотрено два варианта работы установки:

• 1 вариант – получение пропановой, изобутановой фракций, фракции нормального бутана, фракции С5 и выше;
• 2 вариант – получение бытового газа, бутана технического, изопентана, фракции С5 и выше. [10]
2. Технологический комплекс КТ-1

Технологический цех №3 КТ-1 начинает вторичные процессы переработки нефти на заводе. Первый в Союзе комплекс КТ-1 по глубокой переработке мазута введен в эксплуатацию в 1983 году и обеспечивает глубину переработки нефти до 80 %. Мощность комплекса по вакуумной перегонке мазута по проекту составляют 4 млн. т/год, после реконструкции в 2001 году – 2,2 млн. т/год., гидроочистки вакуумного газойля – 2,4 млн. т/год, каталитического крекинга - 2 млн. т/год, после реконструкции в 2006 году – 1,25 млн. т/год.

Проект первой в Союзе системы КТ-1 разработан специально для Павлодарского нефтеперерабатывающего завода институтом «Грозгипронефтехим» г. Грозный.

Комплекс КТ-1 позволяет получать дополнительно из мазута ценные нефтепродукты: высокооктановый компонент бензинов марок АИ-92-К2, АИ-95-К2, компонент гидроочищенного дизельного топлива, пропан- пропиленовую и бутан-бутиленовую фракцию (сырье для алкилирования и нефтехимии), печное топливо.

Комплекс КТ-1 уникален по набору технологических установок:

• установка вакуумной перегонки мазута;
• установка гидроочистки сырья каталитического крекинга;
• установка каталитического крекинга и ректификации;
• установка абсорбции и газофракционирования;
• установка утилизации тепла дымовых газов.

С начала 90-х годов с учетом накопленного опыта эксплуатации системы КТ-1 началась широкая модернизация комплекса с привлечением научно-исследовательских и проектных организаций с целью увеличения отбора светлых нефтепродуктов, расширения ассортимента выпускаемой продукции, улучшения экологической обстановки. В результате проведенных реконструкций на комплексе КТ-1 показатель глубины переработки нефти на заводе был доведен до 84 %, освоен выпуск высокооктановых бензинов марок АИ-92-К2 и АИ-95-К2.

В 2001-2007 годы на комплексе КТ-1 проведены значительные работы по замене технологического оборудования и совершенствованию технологии, что позволило увеличить отбор целевых продуктов более чем на 4,0 %. Весь объём бензина производится с октановым числом не ниже 94,0 пунктов по исследовательскому методу, что соответствует Евростандартам. Высокое качество выпускаемой продукции - один из главных показателей работы КТ-1.

1. Характеристика и физико-химические основы процессов секций КТ-1

СЕКЦИЯ 001

Секция 001 установка вакуумной перегонки мазута предназначена для переработки мазута методом ректификации под вакуумом с целью получения:

• вакуумного дистиллята – сырья гидроочистки вакуумного газойля (С-100);
• гудрона – сырья установки замедленного коксования и производства битума;
• легкой дизельной фракции – сырья гидроочистки секции 100;
• затемненного продукта – компонента котельного топлива.

СЕКЦИЯ 100

Секция 100 – установка гидроочистки вакуумного дистиллята, предназначена для предварительного гидрогенизационного облагораживания сырья каталитического крекинга с целью снижения содержания сернистых, азотистых, кислородсодержащих, металлорганических соединений и полициклической ароматики с одновременным снижением его коксуемости, а также очистки газов моноэтаноламином от сероводорода.