Особенности промышленной нефтепереработки
Промышленная нефтепереработка достаточно сложный технологический процесс, имеющий свои особенности, которые необходимо учитывать при эксплуатации соответствующего оборудования. Этот процесс условно подразделяется на 3 стадии:
- Первичная переработка сырья, включающая в себя разделение на фракции нефтяного продукта, каждый из которых имеет свой температурный предел.
- Вторичная переработка полученных фракций посредством изменений, содержащихся в них, углеводородов. В результате получается товарный продукт нефтяной основы.
- Перемешивание всех полученных элементов с применением разнообразных присадок. На выходе получается товарный продукт, соответствующий определенным качественным показателям.
Товарной продукцией нефтеперерабатывающих заводов являются: топливо (котельное и моторное), сырье для нефтехимии, сжиженный газ, парафины, коксы, битумы, а также различные масла (гидравлические, смазочные и т.д.). Номенклатура подобных предприятий насчитывает от 5 до 40 видов продукции. Оборудование и технологические установки на НПЗ требуют капитального ремонта не реже 1 раза в 3 года. Это связано как с поддержанием эффективной эксплуатации опасных производственных объектов, так и обеспечением их промышленной безопасности. Любой технологический комплекс (установка) для производства того или иного вида нефтепереработки представляет собой набор оборудования, взаимосвязанного между собой, имеющего полный цикл для выпуска конкретного вида товарной продукции.
В Российской Федерации нефть, направляемая для дальнейшей переработки, в основном поступает по трубопроводным системам магистрального типа на нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ).
Газовый конденсат, а также часть нефти транспортируется по железной дороге. Если потребитель, как правило, зарубежный, имеет выход к морю, то перевозка нефтепродуктов осуществляется морским путем.
В составе сырой нефти присутствует соль. Она негативно влияет на линейное и технологическое оборудование, подвергая его коррозии. Существуют разнообразные методы ее удаления из продукта. Одним из самых распространенных является использование электрообессоливающего оборудования. Сырая нефть поступает на него после смешивания с жидкостью, в результате чего солевые структуры подвергаются растворению.
Эта процедура проводится в специальных дегидраторах электрического типа, которые представляют собой устройство цилиндрической формы с расположенными внутри электродами. Далее включается ток высокого напряжения, и водонефтяная эмульсия начинает разрушаться. При этом вода оседает внизу аппарата и в дальнейшем откачивается. Применение подобной технологии осуществляется при температурном режиме 100-120 °С. Для большей эффективности вводятся специальные деэмульгаторы.
Нефть, очищенная от соли и воды, направляется на специализированную установку, которая осуществляет ее атмосферно-вакуумную перегонку. На отечественных заводах по переработке нефти она имеет свое название – АВТ или атмосферно-вакуумная трубчатка. Дело в том, что в составе установки присутствует трубчатые печи со змеевиками, которые нагревают сырье перед его фракционным разделением. Печь работает на топливе и дополнительном тепле от дымовых газов.
Атмосферно-вакуумная трубчатка имеет два технологических элемента – вакуумная и атмосферная перегонка.
Продуктами атмосферной перегонки являются светлые фракции нефти, такие как дизельные, керосиновые и бензиновые. Все они выкипают при температуре до 360 °С. Производительность процесса составляет 45-60% от объема исходного продукта. Остатком этого вида перегонки является мазут. Технология отбора светлых нефтяных фракций заключается в следующем. Нагретый в трубчатой печи исходный продукт (нефть) поступает в вертикальную, цилиндрического типа, ректификационную колонну, внизу которой размещены специальные тарелки контактного типа. В результате жидкость опускается вниз, а пары направляются вверх. Подобные установки используются практически на всех НПЗ. Количество контактных тарелок может колебаться от 20 до 60 единиц. Кроме того, существует технологическая процедур, при которой температура в устройстве снижается в постепенном режиме с нижней его части к верхней. Это достигается соответствующим отводом и подводом тепла в нужную часть колонны. На выходе получается следующее: легкие бензиновые фракции в виде паров отводятся через верхнюю часть устройства, в соответствующих участках колонны конденсируются дизельные и керосиновые фракции, которые впоследствии выводятся, и в самом низу остается мазут, также откачивающийся в специальные резервуары.
В случае вакуумной перегонки происходит процесс отбора из мазутного вещества дистиллянтов масляного типа или вакуумного газойля. Этот технология используется в первом случае на НПЗ топливно-масляного направления, а во втором – топливного. Остаточным веществом подобной перегонки является гудрон.
Использование в этом методе перегонки именно вакуумного процесса объясняется тем, что при температуре свыше 380 °С начинается крекинг, заключающийся в разложении углеводородов. А при температурном режиме свыше 520 °С происходит окончание кипения вакуумного газойля. В связи с этим технологический процесс осуществляется при давлении 40-60 рт. ст., благодаря чему предоставляется возможность понизить температуру, достигшую максимума, до 340-360 °С.
Вся продукция, полученная в результате первичной переработки нефти, поддается охлаждению в специальных теплообменниках. В них эти вещества отдают свое тепло другому сырью, находящемуся в холодном виде. В дальнейшем они поступают на переработку. Это позволяет значительно экономить технологическое топливо.
В настоящее время используются современные установки комбинированного типа различной производительности, которая может колебаться от 3,0 до 6,0 млн. тонн сырой нефти. Учитывая сложность и трудоемкость технологии, зачастую на нефтеперерабатывающих заводах используется несколько установок. Это связано с необходимостью периодической остановки одной из них на плановый ремонт, в результате чего достигается непрерывность технологического процесса.