Введение
Нефтеперерабатывающая промышленность – замыкающее звено нефтяной отрасли. От ее состояния зависят показатели всей отрасли, экономика и обороноспособность страны.
Важнейшей проблемой, стоящей в настоящее время перед нефтеперерабатывающей промышленностью, является углубление переработки нефти с целью максимального получения наиболее ценных светлых нефтепродуктов – моторных топлив и нефтехимического сырья.
Актуальность углубления переработки нефти все более возрастает в связи со снижением прироста ее добычи, увеличением затрат на добычу и транспортировку. Ограниченность мировых запасов нефти ведет к необходимости вовлечения в переработку нетрадиционных видов сырья – тяжелых и битуминозных нефтей, запасы которых заметно превосходят запасы обычных нефтей. Современные мировые доказанные запасы тяжелых нефтей и природных битумов составляет до 100 млрд. м3. Ресурсы тяжелой нефти и нефтяных песков играют весьма существенную роль уже в настоящее время. Кроме того, многие нефтеперерабатывающие заводы стоят перед проблемой утилизации тяжелых остаточных фракций в связи с сокращением потребления котельных топлив, а также в связи с вводом норм ЕЭС, ограничивающих содержание в них серы (0.25 – 0.15%).
В девяностых годах отечественная нефтепереработка пережила глубочайший кризис, приведший к тому, что по объему переработки нефти Россия переместилась со второго места после США на четвертое, пропустив вперед Японию и Китай. Это, прежде всего, связано со следующими обстоятельствами: на большинстве нефтеперерабатывающих заводах износ основных фондов оценивается в 80% и приближается к критической черте; суммарная мощность предприятий используется на 80% /1/.
Эти два обстоятельства не позволяют нефтеперерабатывающим заводам накопить оборотных средств, для того, чтобы произвести модернизацию технологических процессов или внедрить новые экологически безопасные технологические процессы, которые бы позволили повысить глубину переработку нефти и обеспечить потребности страны в высококачественных, экологически чистых моторных топливах, смазочных материалах и другой продукции.
Доля углубляющих процессов в России примерно 20% от объема переработки нефти, а в США более 73%. Существенно отстает и развитие процессов, обеспечивающих качество нефтепродуктов (алкилирование, изомеризация, производство оксигенатов). Сравнительный состав технологических процессов приведен в таблице.
Современный состав технологических процессов нефтепереботки
| Основные вторичные процессы | Зап. Европа | США | Россия | Япония | Китай |
| Каталитический крекинг | 15.6 | 36.2 | 6.6 | 19.1 | 20.9 |
| Гидрокрекинг | 6.6 | 9.6 | 0.5 | 3.8 | 2.9 |
| Термокрекинг (висбрекинг) | 12.4 | 0.3 | 4.7 | - | - |
| Коксование | 2.5 | 15.6 | 1.9 | 2.2 | 7.8 |
| Риформинг | 12.6 | 18.6 | 11.3 | 13.5 | 3 |
| Гидроочистка | 45.5 | 48.1 | 25.8 | 76.3 | 5.6 |
| Алкилирование | 1.3 | 5.8 | 0.2 | 0.8 | 0.5 |
| Изомеризация | 2.2 | 2.8 | 0.6 | 0.3 | - |
| Производство МТБЭ | 0.3 | 0.6 | 0.1 | 0.1 | 0.02 |
| Производство ароматики | 1.6 | 2.4 | 0.8 | 3.6 | - |
| Производство масел | 1.0 | 1.0 | 1.5 | 0.9 | 1.1 |
| Битум | 2.7 | 3.4 | 3.8 | 2.7 | - |
| Процессы углубляющие переработку | 42.9 | 73.3 | 20.3 | 32.6 | 33.4 |
Период формирования новой российской нефтепереработки совпал с существенным ужесточением мировых требований к качеству нефтепродуктов. Впервые было сформулировано понятие «экологически чистые моторные топлива».
За последние годы на большей части нефтеперерабатывающих заводов достигнуты определенные успехи в увеличении глубины переработки нефти, изменения ассортимента и улучшения качества нефтепродуктов.
Решение проблемы углубления переработки нефти в России (до уровня 75% к 2010 г. и 85% к 2020 г.) будет предопределятся наличием сырья для загрузки мощностей углубляющих процессов и освоения новых технологий для вовлечения в глубокую переработку нефтяных остатков, т.е. процессов каталитического крекинга, висбрекинга, коксования, гидрогенизационных процессов.
Основным процессом углубления, по имеющимся оценкам и прогнозам, будет каталитический крекинг. Для загрузки этого процесса потребуется вовлечение все более тяжелого сырья, вплоть до мазутов и гудронов после соответствующей подготовки их путем деасфальтизации различными растворителями, а также газойлей вторичного происхождения.
Наряду с каталитическим крекингом достаточно широкое использовние в мировой нефтепереработке находит гидрокрекинг, обеспечивающий более высокие выходы моторных топлив, а сочетание каталитического кркинга с гидрокрекингом позволяет создавать оптимальные схемы перебоки с максимальным выходом и требуемым ассортиментом моторных топлив с заданным соотношением автобензина, авиакеросина и дизельного топлива.
Наращивание мощностей по каталитическому крекингу, термическому крекингу и коксованию приведет к увеличению ресурсов низших олефинов, которые будут вовлекаться в химическую переработку с целью получения изопарафиновых углеводородов путем алкилирования и кислородсодержащих соединений, главным образом, путем этерификации.
Без увеличения производства изопарафиновых углеводородов и кислородсодержащих соединений обеспечить потребности общества в высокосортных и экологически чистых бензинах практически невозможно.
Большая часть бензинов, выпускаемых отечественными нефтеперерабатывающими заводами, не соответствуют европейским стандартам. Экспортируемый бензин используется как сырье для дальнейшей переработки, а не как топливо.
Основными базовыми компонентами товарных автобензинов являются катализаты риформинга и каталитического крекинга. Распространение каталитического риформинга может быть ограничено из-за высокого содержания в продуктах ароматических углеводородов, в том числе бензола.
Процессы алкилирования изобутана бутиленами, изомеризации пентан-гексановой фракции, олигомеризации и полимеризации, производства оксигенатов в последнее десятилетия значительно усовершенствованы. Указанные процессы позволяют вырабатывать нетоксичные высокооктановые компоненты, доля которых в товарных бензинах неуклонно растет.
По имеющимся оценкам для выхода России на уровень ведущих стран мира по выпуску высокооктановых бензинов необходимо мощности каталитического крекинга довести до 15% к мощности установок первичной переработки нефти; мощности каталитического риформинга – 15%, изомеризации легких бензиновых фракций – до 3%, алкилирования с получением технического изооктана – до 4%. Одновременно требуется существенно расширить вовлечение в товарные бензины кислородсодержащих добавок (эфиры и спирты) и различных октанповышающих присадок.
1. Характеристика исходного сырья
Исходным сырьём принимается Одоптинская нефть окобыкайской свиты о. Сахалин. Характеристика исходного сырья приведена в таблице 1.1.
Таблица 1.1. – Характеристика исходного сырья
| Наименование показателя | Фактическое значение |
| -плотность – с4Іє– молекулярная масса– кинематическая вязкость, сст, при 20 єС-при 50 єС– температура застывания, єС с обработкойбез обработкой– температура вспышки в закрытом тигле, єС– содержание твердых парафинов, % масс– содержание серы, %масс– содержание азота, %масс– содержание смол, %масс сернокислотныхсиликагелевых– содержание асфальтенов, %масс– коксуемость, %масс– зольность % масс– выход фракций до 200єС, % масс– выход фракций до350 єС, % масс– выход базовых масел на нефть % масс– выход базовых масел на мазут % масс | 0,85712064,552,26минус 10минус 6минус 353,500,400,23287,111,141,780,00830,6869,515,450,49 |
Пригодность нефти для производства битумов (ГОСТ11954–66) определяется по формулам:
А+С – 2,5*П≥8 – наиболее пригодна; /5, с. 245/ (1.1)
0≤А+С – 2,5*П≤8 – пригодна; /5, с. 245/ (1.2)
А+С – 2,5*П≤0 – непригодна; /5, с. 245/ (1.3)
где А – содержание асфальтенов, % масс;
С – содержание смол, % масс;
П – содержание твердых парафинов, % масс;
Поскольку выражение А+С – 2,5*П= -0,50, то Одоптинская нефть не пригодна для производства битумов.
2. Характеристика продукции
Готовой продукцией завода является: автомобильный бензин Аи-95, зимнее и летнее дизельное топливо, сера элементарная, сжиженные газы, жидкий парафин, кокс.
2.1 Характеристика автомобильного бензина
На НПЗ вырабатывается бензин Аи-95. Требования к бензину Аи-95 представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Требования к бензину АИ-95 по ГОСТ 2084–77
| № | Наименование показателя | Норма для марки Аи-95 | Метод испытания |
| Неэтилированный (ОКП 02 5112 0300) | |||
| 1 | Детонационная стойкость, октановоечисло не менее:по моторному методупо исследовательскому методу | 8595 | По ГОСТ 511–82По ГОСТ 8226–82 |
| 2 | Концентрация свинца, гр на 1 дм3 бензина, не более | 0,013 | По ГОСТ2084–77 п. 4.5 |
| 3456 | Фракционный состав:температура начала перегонкибензина, 0С, не ниже:летнегозимнего10% бензина перегоняется притемпературе 0С, не выше:летнегозимнего50% бензина перегоняется притемпературе 0С, не выше:летнегозимнего90% бензина перегоняется при температуре, 0С | 30Не нормируется7555120105 | По ГОСТ 2177–8 |
2.2 Характеристика дизельного топлива (ДТ)
Требования к дизельному топливу представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 – Характеристика ДТ в соответствии с ГОСТ 32675 – 01
| № | Наименование показателя | Норма для марки | Методиспытания | ||
| Л | З | А | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1. | Цетановое число, не менее | 45 | 45 | 45 | По ГОСТ 3122–76 |
| 2. | Фракционный состав:50% перегоняется при температуре, 0С, не выше96% перегоняется при температуре (конец перегонки), 0С, не выше | 280360 | 280340 | 255330 | По ГОСТ 2177–82 |
| 3. | Кинематическая вязкость при 20 0С, мм2/с (сСт) | 3,0–6,0 | 1,8–5,0 | 1,5–4,0 | По ГОСТ 33–2000 |
| 4. | Температура застывания 0С, для климатической зоны, не выше:умереннойхолодной | -10- | -35-45 | --55 | По ГОСТ 20287–91 и п. 5.2 ГОСТ 305–82 |
| 5. | Температура помутнения для климатической зоны, 0С, не выше:умереннойхолодной | -5- | -25-35 | -- | По ГОСТ 5066–91 (второй метод) |
| 6 | Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, 0С, не ниже:для тепловозных и судовых двигателей и газовых турбиндля дизелей общего назначения | 6240 | 4035 | 3530 | По ГОСТ 6356–75 |
2.3 Характеристика сжиженного газа