Переработка нефти делится на первичную переработку и вторичную переработку полученных продуктов.
На рисунке приведена упрощенная блок схема переработки нефти
Углубленная переработка нефти на Мини НПЗ имеет ряд особенностей.
Особенности вторичных процессов на Мини НПЗ
- Как правило в отличие от крупных НПЗ, Мини НПЗ используют не постоянное по физико-химическим характеристикам сырье. Часто в процессе поиска сырья происходит перенастройка оборудования с внесением изменений в существующую технологию производства.
- Использование высокотехнологичных процессов каталитического крекинга и высокоэффективных катализаторов требует развитой инфраструктуры и стабильного по физико-химическим характеристикам сырья. Поэтому стоимость введения новой технологии превосходит стоимость существующего завода в разы. В результате этого производственные затраты становятся выше по сравнению с крупными заводами, так как на долю себестоимости существенно сказывается показатель низкой производительности. Данное производство становится не рентабельным.
- Процессы углубления переработки нефти для Мини НПЗ должны быть дешевыми и простыми. Не должно быть высоких требований к качеству получаемых топлив в результате вторичных процессов. К таким процессам можно отнести — висбрекинг, термокрекинг, Бимт технология, технологии битумного производства, магнитные резонаторы.
- В зависимости от качества используемого сырья должна выбираться необходимая дальнейшая технология. Вот несколько направлений, повышения глубины переработки нефти на Мини НПЗ.
- Основные направления переработки в зависимости от показателей качества сырья)
- Введение процесса вакуумной перегонки мазута в технологическую схему первичной переработки нефти с целью получения вакуумного газойля и гудрона.
Краткое описание каждого процесса
Как видно из схемы сырье условно можно разделить на две группы: высокопарафинистое и высокосмолистое.
Для переработки высокопарафинистого сырья на Мини НПЗ применимы технологии деструктивных процессов, задачей которых является повышение выхода светлых компонентов.
Процесс каталитического крекинга с использованием дешевых катализаторов
Данный процесс может быть использован на Мини НПЗ в разрезе повышения глубины переработки
на 15-20%. Основным оборудованием является реактор периодического заполнения. Использование двух и более реакторов позволяет производить регенерацию катализатора без остановки основного процесса. Регенерация катализатора производится за счет подачи в него дозированного количества кислорода. Так называемое выжигание. В качестве катализатора может быть использованы цеолит содержащие катализаторы
Как правило сырьем для такой установки служит не мазут, а вакуумный газойль, который получается при разгонке мазута под вакуумом. К сожалению можно пересчитать по пальцам Мини НПЗ использующие вакуумную колонну.
Минусом данного процесса является повышение селективности в сторону образования бензиновых фракций и газа. Таким образом селективность используемого катализатора существенно влияет на рентабельность производства.
Процесс термокрекинга
Процесс термического крекинга может использоваться на Мини НПЗ при переработке высокопарафинистого низкосернистого сырья. К такому сырью относятся нефти месторождений Республики Калмыкия, Республики Дагестан, Казахстана, ряда месторождений Краснодарского края.
Большое количество парафинов позволяет вести процесс с высокой селективностью в сторону образования керосино-дизельных фракций. Для использования этого процесса нет необходимости в катализаторе, что существенно упрощает технологию. Повышение глубины переработки на 15-20%
Висбрекинг
Данный процесс может быть задействован при переработке высокопарафинистого сырья с целью снижения вязкости получаемого при первичной переработке мазута. Побочным продуктом в результате термодиструкции является бензино-керосиновая фракция. Поскольку получаемый продукт является целевым отличным от первичного состояния, глубина переработки может определятся в пределах 95 %, однако данное определение некорректно, и определяющим является выход светлых компонентов. Таким образом глубина процесса висбрекинга не выше 5-10%.
Рентабельность процесса висбрекинга зависит от соотношения стоимости исходно мазута с высоковязкими характеристиками и продукта полученного в результате обработки.
Процесс коксования
Процесс коксования является одним из перспективных направлений развития отрасли Мини НПЗ, поскольку позволяет обеспечить переработку практически любого сырья вплоть до нефтешламов. Глубина переработки процесса позволяет поднять общую глубину переработки на НПЗ до 85-90%. К сожалению данный процесс наименее развит в промышленности даже крупных НПЗ. Поэтому его применение на Мини НПЗ на сегодняшний день остается только в перспективе. Однако к сведению, в Дагестане используется технология коксования примитивным способом.
Качество продуктов термодеструктивных процессов
Одним из ограничивающих факторов для использования термодеструктивных процессов является качество получаемых продуктов. В результате деструкции длинных цепочек углеводородов получаются непредельные углеводороды, которые в дальнейшем подвергаются осмолению и полимеризации. Также катализатором процесса осмоления является содержание высокого количества серы. В результате качество полученных топлив снижается за несколько дней (происходит осмоление). На крупных НПЗ для остановки процессов ухудшения качества топлив использую вспомогательный процесс гидроочистки, который позволяет насытить непредельные углеводороды атомами водорода. Как правило водород содержащий газ используемый в данном процессе получают либо паровой конверсией метана либо от установки каталитического реформинга.
Таким образом видно, что использование процессов гидроочистки для малых НПЗ сложно доступно.
Поэтому из вышеперечисленных процессов наиболее вероятными процессами которые могут быть задействованы в производстве являются процессы термического крекинга и висбрекинга, с определенными ограничениями.
Описание процесса термокрекинга
Нашим предприятием разработана технология на основе процессов прямой термической деструкции совмещенной с преобразованием получаемых продуктов на катализаторе изомеризации . По сути это совмещение процесса висбрекинга, термокрекинга с процессом каталитической изомеризации с дальнейшей перегонкой продуктов на установке первичной переработки нефти. Качество получаемых продуктов позволяет использовать данную технологию для повышения рентабельности производства.
Описание Битумной технологии
Для переработки сырья с высоким содержанием смол и асфальтенов процессы термической деструкции малоэффективны, поскольку качество получаемых продуктов еще хуже чем при переработке высокопарафинистого сырья. Поэтому одним из перспективных направлений является технология производства битума . Для производства битума наиболее подходят высокосмолистные нефти, а вот содержание парафина существенно снижает качество и уменьшает спектр получаемых продуктов.
Использование технологии производства битума в структуре Мини НПЗ позволяет поднять глубину переработки до 80-85%. НОУпром уже реализовано несколько объектов на базе установок модельного ряда МБУ. В состав данных установок входит модуль вакуумной разгонки мазута, позволяющий использовать в качестве сырья для установки мазут полученный на установке первичной переработки нефти.
ТЕХНОЛОГИИ НОУХАУ
Магнитные резонаторы:
Одним из направлений предлагаемом сегодня на рынке является использование систем позволяющих обрабатывать исходное сырье магнитным полем высокой частоты. Такой процесс нельзя отнести ко вторичным процессам, поскольку обработка происходит до первичной перегонки нефти. Производители оборудования заявляют, что обеспечивают повышение уровня выхода светлых фракций от 5 до 15%. С нашей точки зрение, такое явление возможно за счет улучшения реологических свойств нефти под воздействием магнитного поля. Так называемая «дефрагментация диска» если сравнивать с терминами компьютерного мира. Однако не всегда молекулы в исходном сырье расположены настолько хаотично, чтобы воздействие магнитного поля оказало существенное влияние на реологию . Поэтому и разброс выхода светлых компонентов очень велик.
Кавитаторы:
Данный процесс наименее изучен наукой. На сегодня есть несколько ученых которые занимаются данным процессом. В основу входит та же деструкция углеводородов за счет разрыва длинных цепей. Изобретенный способ основан на эффекте сопла Лавалля либо на использовании центробежной силы и сил поверхностного напряжения, образующихся между ротером и статором. К сожалению такие процессы не решают проблему качества получаемых топлив, а всего лишь находят способ альтернативы термодеструктивным процессам.
Вывод
Таким образом наиболее перспективными направлениями в области углубления переработки Мини НПЗ являются 3 основных:
- Термический крекинг (висбрекинг)
- Битумные технологии
- Коксование