Современные технологии углубления переработки нефти

Глубина переработки нефти (сокращенно – ГНП) является важнейшим показателям, характеризующим эффективность использования единицы нефтяного сырья.

Достижение значения этого показателя на уровне 85-90 процентов – главная задача отечественной нефтепереработки. В 2009-ом году среднее значение  показателя ГПН по российской перерабатывающей  отрасли составляло примерно 70 процентов, о больше 80-ти показывали только 5-ть из 28-ми крупнейших НПЗ. Согласно программе, разработанной Министерством энергетики РФ, 80-85 процентов ГПН планируется достичь к 2020-му году.

Как вы думаете, что будет с нефтью в 2022 году?

• Подорожает
• Подешевеет

Просмотреть результаты

 Загрузка ...

В стратегическом плане основными целями модернизации российской нефтепереработки являются:

• максимизация производства топлив, отвечающих стандарту Евро-5;
• минимизация при этом выхода мазута.

И как должна развиваться углубленная переработка нефти тоже понятно –  необходимо строительство  и введение в эксплуатацию новые конверсионные процессы, с целью увеличения их годовой мощности почти вдвое:  с 72-х  до 136-ти миллионов тонн.

К примеру, на предприятиях мирового лидера в нефтеперерабатывающей отрасли – США,  доля углубляющих переработку процессов составляет более 55-ти процентов, а в нашей стране – только 17-ть.

Изменение этой ситуации возможно, но с помощью каких технологий? Применение классического набора процессов является долгим и весьма затратным путем. На современном этапе крайне необходимы самые эффективные технологии, которые можно было бы применить на каждом российском НПЗ. Поиск таких решений должен проводиться с учетом  специфических свойств тяжелых нефтяных остатков, таких, как повышенное содержание асфальтеновых и смолистых веществ и высокий уровень  коксуемости.

Именно эти свойства остатков косвенно подталкивают специалистов к тому, что классические технологии  вторичной переработки нефтяных тяжелых  остатков (например, коксование, деасфальтизация и термический крекинг) ограниченны в своих возможностях по отбору светлых дистиллятов, а значит, углубление переработки нефти с их помощью будет недостаточным.

Доступные современные технологии

Основные углубляющие технологии в основаны на процессе замедленного коксования гудронов, которые обеспечивают максимальный выход дистиллятов (от 60-ти до 80-ти процентов от общего объема перерабатываемого сырья). При этом получаемые фракции относятся к средним и газойлевым дистиллятам. Средние фракции отправляются на  гидроочистку для получения дизельных топлив,  а тяжелые газойлевые – подвергаются каталитической переработке.

Если взять такие страны, как Канада и Венесуэла, то в них  уже больше двух десятилетий замедленное коксование применяется в качестве базового процесса  промысловой переработки нефтей тяжелых сортов. Однако, для сырья с высоким содержанием серы коксование неприменимо по причинам экологического характера. Кроме того, вырабатываемый в колоссальных объемах высокосернистый кокс в качестве топлива эффективного применения не имеет, а подвергать его  обессериванию – попросту  нерентабельно.

Читать также: Каково содержание серы в нефти?

России кокс плохого качества, тем более – в таких количествах, не нужен тоже.  Кроме того, замедленное коксование является  весьма энергоемким процессом, вредным с точки зрения экологии и нерентабельным при малых мощностях переработки. В связи с этими факторами, нужно найти другие углубляющие технологии.

Гидрокрекинг и газификация – самая дорогостоящая глубокая нефтепереработка, поэтому в ближайшее время они на российских НПЗ применяться не будут.

Поэтому и уделять им внимание мы в этой статье не станем. России необходимы наименее капиталоемкие, но достаточно эффективные конверсионные технологии.

Поиск таких технологических решений ведется давно, и основной задачей такого поиска является получение квалифицированных остаточных продуктов.

Таковыми являются:

• высокоплавкий пек;
• «жидкий кокс»;
• различные марки битумов.

Кроме того, выход остатков  должен быть минимален, чтобы его переработка с помощью коксования,  газификации и гидрокрекинга было рентабельна.

Также одним из критериев выбора метода вторичной углубленной переработки остатков нефтяного сырья является получение востребованного  качественного продукта без потери эффективности самой технологии. В нашей стране таким продуктом, вне всякого сомнения, является дорожный битум высокого качества, поскольку состояние российских дорог является извечной проблемой.

Поэтому, если удастся подобрать и реализовать  эффективный процесс получения средних дистиллятов и остатков в виде качественных битумов – это даст возможность  одновременно решить и проблему  углубления нефтепереработки, и обеспечить дорожно-строительную отрасль высококачественным остаточным продуктом.

Среди таких технологических процессов, которые можно внедрить на российских перерабатывающих предприятиях, внимания достойны  следующие методики:

Технология вакуумной перегонки мазута

Это – широко известный технологический процесс, используемый в  производстве битумов и  гудронов. Стоит сразу сказать, что примерно 80-90 процентов получаемых вакуумной мазутной перегонкой  гудронов по своим качественным характеристикам не соответствуют требованиям, предъявляемым к товарным битумам, и необходима их дальнейшая переработка с помощью окислительных процессов.

Как правило, гудроны перед окислением  подвергают дополнительному висбрекингу, с целью понизить значение вязкости  получаемого котельного топлива, а также для уменьшения концентрации в битумном сырье трудноокисляемых парафинов.

Если говорить о получаемых с помощью этого процесса  вакуумных газойлях, то для них характерны:

• высокая плотность (больше 900 килограмм на кубический метр);
• высокой степень вязкости;
• высокие значения температур застывания (нередко – больше млюс тридцати – сорока градусов Цельсия).

Такие высоковязкие и, в основном, высокопарафинистые газойли по сути представляют собой полупродукты, которые необходимо подвергнуть  дальнейшей каталитической переработке. Основная масса получаемых гудронов – это котельное топливо марки М-100.

Читать также: Как осуществляется сбор отработанных нефтепродуктов?

Исходя из вышесказанного, вакуумная переработка мазута уже не  удовлетворяет современные требования к процессам, которые призваны углубить нефтепереработку, вследствие чего в качестве  базового процесса, способного кардинально увеличить ГПН, её рассматривать не стоит.

Процесс деасфальтизации гудрона

Пропановая деасфальтизация, как правило, используется для получения высокоиндексных масел.

Деасфальтизация гудронов при помощи бензина применяется в основном для выработки  сырья, которое затем идет на производство битумов, хотя выделяемая при этом асфальтовая фаза далеко не всегда имеет  свойства, необходимые  для  получения товарного битума нужного качества. В связи с этим получаемый асфальтит нужно  дополнительно подвергать или  окислению, или разбавлению масляной фазой.

Легкой  фазой этого технологического процесса является  деасфальтизат. Его показатели еще тяжелее, чем у вакуумного газойля:

• значение плотности – более 920-ти килограммов на кубометр;
• температура застывания – больше сорока градусов Цельсия;
• большее значение вязкости.

Все это требует дополнительной каталитической переработки. Кроме того, деасфальтизат, в силу своей высокой вязкости, очень трудно перекачивать.

Но самой большой проблемой деасфальтизации является высокая степень её энергоемкости, из-за чего размер капитальных вложений, по сравнению с вакуумной перегонкой, возрастает больше,  чем в 2 раза.

Основная масса  получаемого асфальтита требует дополнительной  переработки с помощью конверсионных процессов: замедленного коксования или газификации.

В связи со всем сказанным выше, деасфальтизация также не отвечает основным требованиям к технологии, призванной одновременно углубить нефтепереработку и получить качественные дорожные битумы, поэтому в качестве эффективной технологии увеличения ГПН также не подходит.

Висбрекинг мазута

Этот техпроцесс переживает свое второе рождение и становится все более востребованным.

Если  ранее  висбрекинг применялся для понижения значения вязкости гудронов, то на современном этапе развития технологии он становится  основным углубляющим нефтепереработку процессом. Практически все крупнейшие фирмы мира (Chioda, Shell, KBR, Foster Wuiller, UOP и так далее) за последнее время  разработали сразу несколько оригинальных технологических решений.

Основными достоинствами этих современных  термических процессов являются:

• простота;
• высокая степень  надежности;
• малая стоимость необходимого оборудования;
• рост значения выхода средних дистиллятов, получаемых из тяжелых нефтяных остатков, на 40 – 60 процентов.

Кроме того, современный  висбрекинг дает возможность получать качественные  дорожные битумы и такое энергетическое топливо, как  «жидкий кокс».

Например, такие крупные корпорации, как Chioda и Shell, отправляют  тяжелые газойли (как вакуумные, так и атмосферные) в печи жесткого крекинга, что позволяет исключить выход фракций, температура кипения которых больше 370-ти градусов Цельсия.  В получаемых  продуктах остаются только бензиновые и дизельные дистилляты и очень тяжелый остаток, а вот тяжелых видов газойлей  – нет совсем!

Технология  «Висбрекинг – ТЕРМАКАТ»

Владимир Хомутко

Задать вопрос автору

Эта современная технология позволяет получить из перерабатываемого мазута от 88-ми до 93-х процентов дизельно-бензиновых дистиллятов.

При разработке технологии «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ» удалось выйти на управление сразу двумя параллельно происходящими процессами: термодеструкцией и термополиконденсацией. При этом  деструкция происходит в пролонгированном режиме, а термополиконденсация – в отложенном режиме.

Читать также: Как проходит процесс получения бензина из нефти?

Именно это дает максимальный выход  бензиново-дизельных фракций, а в качестве остатков получаются дорожные битумы высокого качества и с заданными свойствами.

В зависимости от того, насколько велико содержание асфальтеновых веществ и исходной  нефти, выход битумов варьируется от 3-5 до 20-30 процентов. Если потребности в битумах нет, из остатков можно произвести либо вторичное котельное топливо, либо использовать их в качестве сырья для процессов гидрокрекинга и газификации.

По энергозатратам эта технология  сравнима с процессом вакуумной перегонки мазута, которая при использовании «Висбрекинг – Термокат» абсолютно не нужна. Такой мазутный висбрекинг протекает гораздо глубже и мягче, чем  висбрекинг гудрона, да и к тому же гораздо надежнее в процессе эксплуатации, поскольку  не происходит  закоксовывания используемого оборудования, что при висбрекинге гудрона практически неизбежно.

В связи с этим, «Висбрекинг – Термокат» является одним из самых малозатратных способов модернизации существующих  НПЗ (в комплексе  с процессами атмосферной или вакуумной перегонки нефти). При минимальных капитальных вложениях выход светлых дистиллятов возрастает на 15-30  процентов.