Классификация процессов переработки нефтяного сырья

Технологические процессы НПЗ принято классифицировать на следующие две группы: физические и химические (табл. 16).

Физическими процессами (перегонка, сольвентная деасфальтизация), экстракция полярными растворителями, депарафинизация адсорбционная, карбамидная, кристаллизация и др.) достигается разделение нефти на составляющие компоненты (топливные и масляные фракции) без химических превращений или удаление (извлечение) из фракций или остатков нефти нежелательных химических компонентов (асфальтенов, полициклических ароматических углеводородов) из масляных фракций, парафинов из реактивных и дизельных топлив и масел, тем самым снижая температуру их застывания. В химических процессах переработка нефти осуществляется путем химических превращений с получением новых продуктов, не содержащихся в исходном сырье. Химические процессы, применяемые на современных НПЗ, подразделяются: по способу активации химических реакций – на термические и термокаталитические; по типу протекающих в них химических превращений на следующие три группы:

1. Деструктивные (крекинг, коксование, пиролиз, алкилирование олефинов изоалканами, спиртами, бензолом, полимеризация олефинов и др.), в которых протекают реакции как распада молекул сырья на низкомолекулярные углеводороды, так и уплотнения (конденсация, алкилирование, полимеризация) с образованием высокомолекулярных продуктов;

2. Гидрогенезационные (гидроочистка, гидрокрекинг, гидрокаталитический реформинг, гидрирование, изомеризация, гидродепарафинизация), проводимые в среде водорода, подаваемого извне или образуемого в самом процессе;

3. Окислительные (паровая или парокислородная конверсия, газификация, окислительный пиролиз, процесс Клаусса, карбонизация окислительной конденсацией), протекающие с участием окислителей (кислорода воздуха, водяного пара, двуокиси углерода, оксидов серы и др.) с образованием оксидов углерода, водорода, элементной серы, битума и др.

Головным процессом переработки нефти (после ЭЛОУ – электрообессоливающей и обезвоживающей установки) является атмосферная перегонка (АТ – атмосферная трубчатка), на которой отбираются топливные фракции (бензиновые, осветительного керосина, реактивного и дизельного топлив) и мазут, используемый либо как компонент котельного топлива, либо как сырье для последующей глубокой переработки. Топливные фракции атмосферной перегонки далее подвергаются облагораживанию (гидроочистке от гетероатомных соединений), а бензины – каталитическому риформингу с целью повышения их качества или получения индивидуальных ароматических углеводородов – сырья нефтехимии (бензола, толуола, ксилолов и др.). Из мазута путем вакуумной перегонки (на установке ВТ – вакуумной трубчатки) получают либо широкую фракцию (350–500°С) вакуумного газойля – сырья для последующей переработки на установках каталитического крекинга или гидрокрекинга с получением, главным образом, компонентов моторных топлив, либо узкие дистиллятные масляные фракции, направляемые далее на последующие процессы очистки (селективная очистка, депарафинизация и др.). Остаток вакуумной перегонки – гудрон – служит, при необходимости, для получения остаточных масел или как сырье для глубокой переработки с получением дополнительного количества моторных топлив, кокса нефтяного, дорожного и строительного битума или же в качестве компонента котельного топлива.

Поточные схемы НПЗ

Под термином “поточная схема” подразумевается определенная последовательность технологических процессов НПЗ. Условно эти процессы разделены на следующие группы:

1. первичная переработка (обессоливание и обезвоживание, атмосферная и атмосферно-вакуумная перегонка нефти, вторичная перегонка бензинов, дизельных и масляных фракций);

2. термические процессы (термический крекинг, висбрекинг, коксование, пиролиз);

3. термокаталитические процессы (каталитические крекинг и риформинг, гидроочистка, гидрокрекинг, селектоформинг);

4. процессы переработки нефтяных газов (алкилирование, полимеризация, изомеризация);

5. процессы производства масел и парафинов (деасфальтизация, депарафинизация, селективная очистка, адсорбционная и гидрогенизационная доочистка);

6. процессы производства битумов, пластичных смазок, присадок, нефтяных кислот, сырья для получения технического углерода;

7. процессы производства ароматических углеводородов (экстракция, гидродеалкилирование, деалформинг, диспропорционирование).

В зависимости от ассортимента получаемой продукции, сочетания технологических производств, характера схемы нефтеперерабатывающие заводы делят на топливные, топливно-масляные заводы с нефтехимическими производствами.

Рис. 6.1. Поточная схема НПЗ неглубокой переработки сернистой нефти: АО–аминная очистка; ВПБ–вторичная перегонка бензина; ГИЗ–гидроизомеризация; ГФУ–газофракционирующая установка; КР–каталитический риформинг; ГО–гидроочистка; ЭЛОУ –АТ– электрообессоливающая и обезвоживающая установка с атмосферной перегонкой; Клаус–установка получения серы.

Заводы с неглубокой переработкой нефти по топливному варианту (рис. 6.1) до недавнего времени строились в тех районах, где отсутствуют другие источники органического топлива (уголь, природный газ), а для снабжения энергетических установок используется остаток от перегонки нефти – мазут. Из нефти выделяют изначально содержащиеся в ней светлые дистиллятные фракции, которые затем облагораживают с применением вторичных процессов – каталитического риформинга, изомеризации, гидроочистки. В схеме завода предусмотрено также получение жидкого парафина – сырья для биохимических производств и битума.

Рис. 6.2. Поточная схема НПЗ углубленной переработки сернистой нефти: Алк – алкилирование; ПТМБЭ и ПВ – производство МТБЭ и Н₂ соответственно; ВБ – висбрекинг; СГК – селективный гидрокрекинг; КГДП – каталитическая гидропарафинизация; ВТ – вакуумная перегонка; КК – каталитический крекинг; АЛК – алкилирование; ГФУ – газофракционирующая установка; АГФУ – абсорбционногазофракционирующая установка; остальные обозначения как на рис. 6.1.

Помимо установок первичной перегонки и облагораживания светлых дистиллятов в состав завода включены установки гидрокрекинга, каталитического крекинга и коксования. На базе легких непредельных углеводородных фракций, полученных каталитическим крекингом и коксованием, может быть организовано производство высокооктановых компонентов автомобильного бензина–алкилата или метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ).

Производство масел из нефтей Урала, Поволжья и Западной Сибири включает (рис. 6.3) деасфальтизацию гудрона, селективную очистку узких масляных дистиллятов и деасфальтизата, депарафинизацию рафинатов селективной очистки, гидроочистку или контактную очистку депарафинированного масла, смешение очищенных остаточных и дистиллятных компонентов друг с другом и с композициями присадок.

Рис. 6.3. Поточная схема НПЗ глубокой переработки сернистой нефти:
ЛК-6у – комбинированная установка неглубокой переработки нефти, включающая ЭЛОУ-АТ, ГО бензина, керосина, дизельного топлива, КР и ГФУ; КТ-1 – комбинированная установка, включающая ВТ, ГО вакуумного газойля, КК, ГФУ; ДА – деасфальтизация гудрона; ГК – гидрокрекинг; ПБ – производство битума; остальные обозначения как на рис. 6.1 и рис. 6.2

В табл. 17 приведены товарные балансы нефтеперерабатывающих заводов с различными схемами переработки нефти.

Продукты переработки, нефти используются также в качестве сырья для разнообразных производств нефтехимического синтеза. Нефтехимические производства в некоторых случаях сооружаются в составе НПЗ. Создаются также самостоятельные нефтехимические заводы, которые получают сырье с НПЗ по железной дороге, автотранспортом или по трубопроводам.

Из анализа технологических схем следует, что для глубокой переработки нефти требуется более высокая степень насыщенности вторичными процессами. Эти процессы не только позволяют увеличить выход целевых продуктов, но и облагородить их качество. Разумеется, что по мере увеличения глубины переработки нефти 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.