Виробництво елементарної сірки на НПЗ. нпз, що будуються та проектуються в Росії

На нафтопереробних заводах сірку отримують з технічного сірководню. На вітчизняних НПЗ сірководень в основному виділяють за допомогою 15%-ного водного розчинумоноетаноламіну з відповідних потоків з установок гідроочищення та гідрокрекінгу. Блоки регенерації сірково-дороду з насичених розчинів моноетаноламіну монтують на установках гідроочищення дизельного палива, гасу або бензину, гідрокрекінгу або безпосередньо на установках виробництва сірки, куди збирають розчини моноетаноламіну, що містять сірководень, з великої групи установок. Регенерований моноетаноламін повертається на установки гідроочищення, де знову використовується для вилучення сірководню.

На установках виробництва сірки, побудованих за проектами інституту «Гіпрогазоочищення», використовують сірководневмісний газ, в якому не менше 83,8% (про.) сірководню. Вміст вуглеводневих газів у сировині має бути не більше 1,64 % (об.), парів води (при 40 °С та 0,05 МПа) не більше 5 % (об.) та діоксиду вуглецю не більше 4.56 % (про .).

На установках виробляють високоякісну сірку з її вмістом за ГОСТ 127-76 не менше 99,98% (мас.); інші сорти містять сірку не менше 99,0 та 99,85 % (мас.). Вихід сірки від її потенційного вмісту в сірковододі становить 92 - 94% (мас.). Зі збільшенням концентрації сірково-дороду в сировині, наприклад, до 90 % (об.), вихід сірки від потенціалу збільшується до 95—96 % (мас.).

Основні стадії процесу виробництва сірки з технічного сірководню: термічне окислення сірководню киснем повітря з одержанням сірки та діоксиду сірки; взаємодія діоксиду сірки з сірководнем в реакторах (конверторах), завантажених каталізатором.

Процес термічного окислення протікає в основній топці, змонтованій в одному агрегаті з котлом-утилізатором.

Змішування та нагрівання сірководню та діоксиду сірки здійснюється у допоміжних топках. Ката-літичне виробництво сірки зазвичай проводять у два щаблі. Як і термічне, каталітичне виробництво сірки здійснюється при невеликому надлишковому тиску. Технологічну схему встановлення виробництва сірки за проектом інституту «Гіпрогазо-очищення» наведено на малюнку XI 1-4.

Сировина - сірководневмісний газ (технічний сірководень) - звільняється від захопленого моноетаноламіну і води в приймачі / і нагрівається до 45-50 ° С в паропідігрівачі 2. Потім 89% (мас.) від загальної кількості сірководневмісного газу вводиться через напрямну в основну топку 4. Через ту ж форсунку повітродувкою 5 в топку подається повітря. Витрата сировини та задане об'ємне співвідношення повітря: газ, рівне (2-3): 1, підтримуються автоматично. Температура на виході технологічного газу з основної топки вимірюється термопарою або пірометром. Потім газ охолоджується послідовно всередині першого, а потім другого конвективного пучка котла-утилізатора основної топки. Конденсат (хімічно очищена вода) надходить у котел-утилізатор з деаератора 3, з верху якого відводиться отримана водяна пара. У котлі-утилізаторі основної топки виробляється пара з тиском 04-05 МПа. Ця пара використовується в пароспутниках трубопро-[- вод установки. У трубопроводах, якими транспортується сірка, а також у сховище рідкої а сірки підтримується температура 130-150 °С. Сконденсована в котлі-утилізаторі сірка через гі-) дравлічний затвор 7 стікає в підземне сховище 20. Збагачений діоксидом сірки технологічний газ з котла-утилізатора направляється в ка-і міру змішування допоміжної топки I каталіти-I, чеської щаблі 1. по- i - ступає сірководневмісний газ (^ 6 % мас. загальної кількості) і повітря від повітродувки 5.

Об'ємне співвідношення повітря: газ, що дорівнює (2 - 3): 1, тут також підтримується автоматично. Суміш продуктів згоряння з камери змішування допоміжної топки 11 надходить зверху вниз у вертикальний реак-тор (конвертор) I ступені 8. У реакторі на перфоровану решітку завантажений каталізатор - активний оксид алюмінію. У міру проходження каталізатора температура газу зростає, що обмежує висоту шару, так як з підвищенням температури зростає ймовірність дезактивації каталізатора. Технологічний газ з ре-актора 8 направляється в окрему секцію конденсатора-генератора 10. Сконденсована сірка стікає через гідравлічний затвор 9 в підземне сховище сірки 20, а газ направляється в камеру змішування допоміжної топки II каталітичної щаблі 14. Вироблений тиском 0,5 або 1,2 МПа використовується на установці або відводиться заводський паропровід. У камеру спалювання топки 14 надходить сірководневмісний газ (5% мас. загальної кількості) і повітря від повітродувки 5 (в об'ємному співвідношенні 1:2-3). Суміш продуктів згоряння сірководневмісних і технологічного газів з камери змішування допоміжної топки 14 надходить в реактор (конвертор) II ступені 16, який також завантажений активний оксид алюмінію. З реактора газ надходить у другу секцію конденсатора-генератора 10, де сірка конденсується і стікає в підземне сховище 20 через гідравлічний затвор 17.Технологічний газ проходить сіркоуловлювач 15, в якому механічно віднесені краплі сірки затримуються шаром -лець. Сірка через гідравлічний затвор 18 стікає в сховище 20. Газ прямує в піч дожига 12, де нагрівається до 580-600 ° С за рахунок спалювання паливного газу. Повітря для горіння палива та допалу залишків сірководню до діоксиду сірки інжектується паливним газом за рахунок тяги димової труби 13.

Рідка сірка з підземного сховища 20 відкачується насосом 19 на відкритий склад комової сірки, де вона застигає і зберігається до навантаження в залізничні вагони. Іноді рідку сірку пропускають через спеціальний барабан, на якому в результаті швидкого охолодження отримують сірку лускату, потім її зливають у вагони.

Технологічний режим встановлення виробництва сірки:

Кількість сірководневмісного газу, що поступає на установку, м 3 /год Тиск надлишковий, МПа Сірководневмісного газу, що подається до топок повітря від повітродувок у топках у деаераторі Температура газу, °С в основній топці на виході з котла-утилізатора на вході в реактори (конвертори) на виході з реактора I ступеня на виході з реактора II ступеня газу на виході з конденсатора-генератора в сіркоуловлювачі на виході з печі допалення Розрідження в димарі, Па кисню діоксиду сірки сірководню

360-760 0,04-0,05 0,05-0,06 0,03-0,05 0,4-0,5 1100-1300 155-165 230-250 290-310 240-260 140-160 390-490 4,5-6 1,45 відсутність

Сірка широко застосовується в народному господарстві — у виробництві сірчаної кислоти, барвників, сірників, як вулканізуючий агент у гумовій промисловості та ін. високого ступенячистоти визначає і високу якість продукції. Наявність в сірководневмісному газі вуглеводнів та їх неповне згоряння призводять до утворення вуглецю, при цьому якість сірки погіршується, знижується вихід.

Аналіз складу технологічних газів на різних стадіях виробництва сірки дозволяє коригувати розподіл сірководневмісного газу по топках, співвідношення кисню і сировини на вході в топки. Так, збільшення частки діоксиду сірки в димових газах після печі дожнгу вище 1,45% (про.) свідчить про підвищений вміст непрореагував сірководню в процесі отримання сірки. У цьому випадку коригують витрату повітря в основну топку, або перерозподіляють сірководневмісний газ по топках.

Найважливішою умовою безперебійної роботи установки є підтримання температури ISO -150 ° С рідкої сірки в трубопроводах, апаратурі, в підземному сховищі. При плавленні сірка перетворюється на рухливу жовту рідину, але при 160 ° С буріє, а при температурі близько 190 ° С перетворюється на в'язку темно-коричневу масу, і лише при подальшому нагріванні в'язкість сірки зменшується.

З офіційних реєстрів Міненерго РФ відомо, що на сьогоднішній день у нашій країні будуються кілька нафтопереробних заводів. Ще величезна кількість НПЗ перебуває у стадії офіційного проектування згідно з даними реєстру Міністерства енергетики.

Усього буде охоплено порядку 18 регіонів Росії, причому в деяких регіонах навіть по кілька НПЗ.
Основна кількість нових НПЗ розташовуватиметься в Кемеровській області:

• ТОВ «Ітацький НПЗ»
• ТОВ «Нафтопереробний завод «Північний Кузбас»
• ТОВ «Анжерська нафтогазова компанія»

Роснефтьзводить завод під назвою Східний нафтохімічний комплексна 30 млн. Тонн потужністю.

НПЗ, що будуються та проектуються на різній стадії готовності

	Основні продукти	Глибина переробки (д.од.)	Запланована адреса	Статус
ТОВ «НПЗ «Північний Кузбас»		90	Кемеровська обл., Яйський р-н, сел. Безлісий	Будується
ТОВ «САМАРАТРАНСНАФТА – ТЕРМІНАЛ»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, мазут, сірка.	87	Самарська обл., Волзький р-н, с.Миколаївка	Будується
ЗАТ «Нафтатранс»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, сірка технічна.	92	Краснодарський край, Кавказький р-н, ст. Кавказька	Будується
ТОВ «Дагнотех»	бензин автомобільний, паливо дизельне, гас, гудрон, кокс	73,9	Республіка Дагестан, м. Махачкала, вул. Шосе Аеропорту, 1	Будується
ТОВ «ВПК-Ойл»	Паливо дизельне, бензин автомобільний, авіагас.	96	Новосибірська обл., Коченівський р-н, р.п. Коченева	Будується
ТОВ «Білгородський НПЗ»	бензин автомобільний, дизельне паливо	83.8	Білгородська обл., Яківлівський р-н, м. Будівельник, вул. 2-а Заводська, 23а	Реконструйований
ТОВ «ЕКОАЛЬЯНС М»	Бензин автомобільний, паливо дизельне, мазут топковий, авіагас, скраплені гази.	95	Ульянівська обл., Новоспаський р-н, с.Свірине	Проектований
ТОВ «ВСП Крутогорський НПЗ»	Бензин автомобільний, дизельне паливо, мазут топковий, парафіни, зріджені гази.	92	м. Омськ, мкр. Крута гірка, Проммайданчик, 1	Проектований
ТОВ «Томскнафтопереробка»		95	Томська обл., Томський р-н, с.Семилужки, вул.Нафтопровід, 2	Проектований
ТОВ «Ітацький НПЗ»	Бензин автомобільний, дизельне паливо, мазут топковий.	85	Кемеровська обл., Тяжинський р-н, смт. Ітатський, вул. Горького, 1	Проектований
ТОВ «Трансбункер-Ваніно», ТОВ «ТРБ-Ваніно»	Авіакеросин, дизельне паливо, суднове паливо, сірка товарна, зріджені гази.	98	Хабаровський край, п. Ваніне	Проектований
ЗАТ «УРП»	Бензин автомобільний, дизельне паливо, мазут, зріджені гази.	85	188302, Ленінградська обл., Гатчинський р-н, поблизу дер. Малі Ковпани, ділянка №1А	Проектований
ЗАТ «ТоТЕК»	Бензин автомобільний, дизельне паливо, дорожні бітуми, сірка, зріджені гази.	94	Тверська обл., Торжоцький р-н, дер. Чурікове	Проектований
ЗАТ «Корпорація ОРЕЛНАФТА»	Бензин автомобільний, авіагас, паливо дизельне, бітуми, сірка, кокс, товарні олії, скраплені гази.	97	Орлівська обл., Верхівський р-н, Турівський с/с	Проектований
ТОВ «НПЗ ПБК»	Паливо дизельне, бітуми, сірка.	98	Кемеровська обл., Кемеровський р-н, дер. Нова Балахонка	Проектований
ЗАТ «АНТЕЙ»	Паливо дизельне, авіагас, сірка.	98	Республіка Адигея, Тахтамукайський р-н, смт Яблонівський	Проектований
ЗАТ «ВНГК»	Бензин автомобільний, авіагас, паливо дизельне, МТБЕ, сірка, стирол, бутадієн, поліетилен, поліпропілен.	92	Приморський край, Партизанський муніципальний район, падь Єлізарова	Проектований
ТОВ «АЕК»	Паливо дизельне, скраплені гази, бітуми.	96	Амурська обл., Іванівський р-н, п.Березівка	Проектований
ТОВ «ЗапСиб НПЗ»	Паливо дизельне, гас, скраплені гази, сірка.	95	м.Томськ, Жовтневий р-н, Північний промузел	Проектований
ТОВ «Південноруський НПЗ»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, гас, бітуми, кокс, сірка.	98	Волгоградська обл., Жирнівський р-н, р.п. Червоний Яр	Проектований
ТОВ «Слов'янськ ЕКО»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, скраплені гази, топковий мазут, суднове паливо, кокс, сірка.	98	Краснодарський край, м.Слов'янськ-на-Кубані, вул. Колгоспна, буд. 2	Проектований
ЗАТ "Парк індустріальних технологій", ЗАТ "Парк ІНТЕХ"		92	Ярославська обл., Гаврилів – Ямський р-н, с.п. Великосільське	Проектований
Хімзавод – філія ВАТ «Красмаш»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, бітуми, базові олії.	94	Красноярський край, м.Желєзногорськ, п.Підгірний, вул. Заводська, буд.1	Проектований
ТОВ «Сибірський Барель»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, бітуми, скраплені гази, бензол, толуол, сірка.	96	Алтайський край, Зональний р-н, с. Зональне, вул. Заправна, буд.1	Проектований
ВАТ «ЯНПЗ ім.Д.І.Менделєєва»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, паливний мазут, суднове паливо, сірка.	86	Ярославська обл., Тутаєвський р-н, сел. Костянтинівський	Проектований
ЗАТ «Нафтопереробний завод Кіріші 2»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, гас, скраплені гази, сірка.	98	Ленінградська обл., Кириський р-н, Волхівське шосе, 11	Проектований
ВАТ НК "Туймаада-нафта"	Паливо дизельне, автомобільний бензин, реактивне паливо, скраплені гази, бітуми.	96	Республіка Саха (Якутія), Алданський р-н, п. Лебединий	Проектований
ВАТ «КНПЗ»		97	Ростовська обл., Кам'янський р-н, с.Чистоозерний, вул.Нафтозаводська буд. 1	Проектований
ТОВ «ПНК Волга-Альянс»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, скраплені гази, кокс.	96	Самарська обл., Кошкинський р-н, ст.	Проектований
ТОВ «ПЕРШИЙ ЗАВОД»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, гас, скраплені гази, бітум.	98	Калузька обл., Дзержинський р-н, сел. Полотняний завод	Проектований
ТОВ «НПЗ Барабінський»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, кокс, скраплені гази, бітум.	95	Новосибірська обл., Куйбишевський р-н, Жовтнева сільрада	Проектований
ТОВ «Вторнафтопродукт»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, скраплені гази, сірка.	75	Новосибірська обл., м. Бердськ, вул. Хімзаводська, б. 11	Проектований
ТОВ «ПНК-Петролеум»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, скраплені гази, кокс.	75	Ставропольський край, Ізобільненський р-н, п. Сонячнодольськ	Проектований
ТОВ «Єнісейський НПЗ»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, скраплені гази, кокс.	87	Красноярський край, Омелянівський р-н, Шуваївська сільрада, 20-й км. Єнісейського тракту (правий бік), дільниця № 38, споруда 1	Проектований
ТОВ «Албашнафта»	Паливо дизельне, автомобільний бензин, гас, скраплені гази, кокс.	92	Краснодарський край, Канівський р-н, Станиця Новомінська	Проектований
ТОВ «ВІТАНД-ОЙЛ»	Бензин автомобільний, дизельне паливо, елементарна сірка	92	Ленінградська обл., Волосівський р-н, сел. Молосковиці	Проектований
ТОВ «ЕкоТОН»	бензин автомобільний, дизельне паливо, елементарна сірка	75	Волгоградська обл., Світлоярський р-н, за 1,5 км у напрямку на південний захід від р.п. Світлий Яр	Проектований
ТОВ «Сибнафтоіндустрія»	паливо дизельне, паливо суднове малов'язке, бітум нафтовий	75	Іркутська обл., м. Ангарськ, Перший промисловий масив, квартал 17, стор 11	Проектований
ТОВ «ФОРАС»	автомобільний бензин, паливо дизельне, паливо суднове малов'язке, бітум дорожній, сірка	89	Самарська обл., Сизранський р-н, в районі с. Нова Рачейка, 1-а Промзона, ділянки № 2, 4, 5, 6	Проектований
Нафтопереробний завод ІП Дзотов Ф.Т."	автомобільний бензин, паливо дизельне, гас, кокс	73,9	363712, Республіка Північна Осетія - Аланія, м. Моздок, вул. Промислова, 18	Проектований
ЗАТ "Каспій - 1"	автомобільний бензин, дизельне паливо, мазут	75	Республіка Дагестан, м. Махачкала, Південно-Східна промзона, ділянки «А» та «Б»	Проектований
ТОВ «Юргаус»	автомобільний бензин, дизельне паливо, гас, зріджені гази, бітум нафтовий	94	Кемеровська обл., Гуріївський р-н, за 1,5 км на схід від м. Гур'євська	Проектований

До речі, прочитайте цю статтю також:

ВАМ БУДЕ ЦІКАВО:

Нафтопереробні заводи Росії Випуск дорожніх бітумів згідно з вимогами нового міждержавного стандарту Будівництво нового комплексу переробки нафтових залишків на Нижегородському НПЗ коштуватиме 90 млрд руб.

Принципові технологічні схемиустановок Клауса включають, як правило, три різні ступені: термічну, каталітичну і допалу. Каталітичний ступінь у свою чергу може бути розділений також на кілька стадій, що відрізняються температурним режимом. Ступінь допалу може бути як термічним, так і каталітичним. Кожна з аналогічних щаблів установок Клауса, хоч і мають загальні технологічні функції, між собою відрізняються як по конструкції апаратів, так і по обв'язці комунікацій. Основним показником, що визначає схему та режим установок Клауса, є склад кислих газів, що подаються на переробку. У кислому газі, що надходить у печі установок Клауса, вміст вуглеводнів має бути якнайменше. Вуглеводні при горінні утворюють смоли та сажу, які, змішуючись з елементною сіркою, знижують її якість. Крім того, ці речовини, беручи в облогу на поверхні каталізатора, знижують їх активність. На ефективність процесу Клауса особливо негативно впливають ароматичні вуглеводні.

Вміст води у кислих газах залежить від режиму конденсації верхнього продукту регенератора установки очищення газу. Кислі гази крім рівноважної вологи, що відповідає тиску та температурі у вузлі конденсації, можуть містити також пари метанолу та краплинну вологу. Для запобігання потраплянню краплинної рідини до реакторів установок виробництва сірки кислі гази проходять попередню сепарацію.

Собівартість сірки, одержуваної на установках Клауса, залежить від концентрації H 2 S в кислому газі.

Питомі капітальні вкладення на установці Клауса зростають пропорційно до зниження вмісту H 2 S в кислому газі. Витрати на обробку кислого газу, що містить 50% H 2 S на 25% перевищують витрати, необхідні на обробку газу, що містить 90% H 2 S.

Газ перед подачею камеру згоряння термічної щаблі проходить вхідний сепаратор С-1, де відокремлюється від краплинної рідини. Для контролю концентрації H 2 S у кислому газі на виході із сепаратора С-1 встановлюється потоковий газоаналізатор.

Для забезпечення горіння кислого газу камеру згоряння за допомогою повітродувки нагнітається атмосферне повітря, яке попередньо проходить фільтр і підігрівач. Підігрів повітря проводиться для усунення імпульсивного горіння кислого газу і запобігання корозії трубопроводів, так як при згорянні H 2 S можливе утворення SO 3 який при низьких температурах в присутності парів води може утворювати сірчану кислоту.

Витрата повітря регулюється в залежності від кількості кислого газу та співвідношення H 2 S: SO 2 у газі на виході з котла-утилізатора КУ.

Гази згоряння печі реакції (ПР) проходять трубним пучком котла-утилізатора, де охолоджуються до 500 °С. У цьому відбувається часткова конденсація сірки. Отримана сірка через серозатвор відводиться з апарату. За рахунок часткового зняття водою тепла реакції в котлі виходить пара високого тиску(Р = 2,1 МПа).

Після котла гази реакції надходять у каталітичний реактор-конвертор Р-1, де сірковуглець і сероксид вуглецю піддаються гідролізу.

Завдяки екзотермічності реакцій, що протікають у конверторі, температура на поверхні каталізатора піднімається приблизно на 30-60 °С. Це перешкоджає утворенню рідкого осаду сірки, яка потрапляючи на поверхню каталізатора знижувала б його активність. Такий температурний режимв конверторі одночасно забезпечує також розкладання продуктів побічних реакцій - COS та CS 2 .

Основна частина газу (близько 90%) з реактора надходить для охолодження трубний простір конденсатора Х-1, а потім направляється в реактор Р-2. Теплознімання в конденсаторі Х-1 проводиться за рахунок випаровування води в міжтрубному просторі з отриманням пари низького тиску (Р=0,4 МПа). При охолодженні газів Х-1 відбувається конденсація сірки. Рідка сірка через сіро-затвор відводиться в блок дегазації.

Частина реакційних газів (близько 10%), минаючи конденсатор Х-1, надходить на змішування з холоднішими газами, що відходять з того ж конденсатора. Температура суміші перед входом до реактора Р-1 становить близько 225°С.

Для регулювання температури в реакторах Р-1, Р-2, Р-3 (у пусковий період і у разі загоряння сірки) передбачена подача в них пари низького тиску та азоту.

При нормальній роботітемпература газів на виході з Х-2 та Р-1 становить 191 і 312°С відповідно.

Знімання тепла в апараті Х-2 здійснюється за рахунок випаровування води в його міжтрубному просторі з отриманням пари низького тиску.

Гази, що відходять, з реактора Р-2 надходять на охолодження в третій конденсатор Х-3, звідки з температурою 130°С подається на доочищення.

Для контролю концентрації H 2 S і SO 2 у газах, що відходять, на виході з Х-3 встановлюються потокові газоаналізатори.

Для запобігання винесення рідкої сірки з газами, що відходять, на їх лінії ставиться коагулятор.

Для запобігання затвердінню сірки в коагуляторі передбачена періодична подача до нього водяної пари.

Потоки рідкої сірки, що відводяться з конденсаторів, містять 0,02-0,03% (мас.) сірководню. Після дегазації сірки концентрація H2S у ній знижується до 0,0001%.

Дегазація сірки здійснюється у спеціальному блоці – сірчаній ямі. Це забезпечує нормальні умови складування, завантаження та зберігання газової сірки.

Основна кількість (~98%) кислого газу подається в реактор-генератор, що є паровим казаном газотрубного типу. Технологічний газ - продукти згоряння - послідовно проходить через трубну частину котла та конденсатор-генератор, де охолоджується відповідно до 350 і 185°С.

При цьому за рахунок тепла, що виділилося в цих апаратах, утворюється водяна пара з тиском 2,2 і 0,48 МПа відповідно.

Ступінь конверсії H2S сірку в реакторі-генераторі становить 58-63%. Подальше перетворення сірчистих сполук елементну сірку проводиться в каталітичних конверторах.

Таблиця 1.1 - Склади потоків установки Клауса, % (про):

Таблиця 1.2 - Тривалість перебування (ф S) технологічного газу в апаратах при різних витратахкислого газу G:

У табл. 1.1 та 1.2 наведено результати обстеження роботи установки.

Ступінь конверсії H2S в сірку в топці реактора-генератора становить 58-63,8, у першому та другому конверторах 64-74 та 43% відповідно. Після останнього ступеня конденсації сірки технологічні гази надходять у піч допалу.

При витраті газу 43-61 тис. м3/год піч допалювання забезпечувала практично повне окислення H 2 S до SO 2 . При великій тривалості перебування газу печі не забезпечується повне перетворення H 2 S в SO 2: на виході з печі концентрація H 2 S в газі становила 0,018-0,033%.

Основні показники газової сірки мають відповідати вимогам ГОСТ 126-76.

Наразі розроблено десятки модифікованих варіантів схем установок Клауса. Область застосування цих схем залежить як від вмісту сірководню в кислих газах, так і від наявності в них різних домішок, які негативно впливають на роботу установок виробництва сірки.

Для газів з низьким вмістом сірки (від 5 до 20%) проаналізовано чотири варіанти удосконалених установок Клауса.

Перший варіант передбачає подачу до камери згоряння (КС) печі кисню замість повітря за типовою схемою. Для отримання стабільних смолоскипів у міру зниження вмісту H2S в сировинному газі камеру згоряння в обхід пальників вводиться потік кислого газу. Струмені потоків забезпечують хороше змішування газів, що спалюються з газом, що подається в систему, минаючи пальники. Розміри печі та швидкість потоків вибираються таким чином, щоб забезпечити достатній час контакту для взаємодії між компонентами обох газових потоків. Після камери згоряння подальший хід процесу аналогічний до звичайного процесу Клауса.

У другому варіанті сировинний газ перед подачею на згоряння підігрівається за рахунок часткової рекуперації тепла газового потоку, що виходить із камери згоряння. У разі недостатнього попереднього підігріву для отримання камери згоряння необхідної температури в неї подають паливний газ.

Третій варіант передбачає спалювання сірки. Частина потоку сировинного газу подається до камери згоряння, попередньо змішуючись із повітрям. Решта кислого газу вводиться в камеру згоряння окремими струменями через обвідні лінії. Для підтримки необхідної температури і стабілізації процесу в камері згоряння рідку сірку, що отримується, додатково спалюють в спеціальному пальнику, змонтованої в КС.

При недостатності тепла в системі КС подається необхідна кількість паливного газу.

У четвертому варіанті на відміну від попередніх варіантів процесу не потрібна камера згоряння: кислий газ підігрівається в печі, потім подається в конвертор. Діоксид сірки, необхідний каталітичної конверсії, отримують в камері згоряння сірки, куди для забезпечення процесу горіння подають повітря. Діоксид сірки з КС проходить котел-утилізатор, потім змішується з підігрітим кислим газом і надходить каталітичний конвертор.

Аналіз даних таблиць дозволяє зробити такі висновки:

• - застосування процесу з попереднім підігрівом сировинного газу є кращим за великої вартості кисню;
• - Використання кисневого процесу вигідно при ціні кисню менше 0,1 марок 1 м 3 .

При цьому на собівартість сірки сприятливо впливають відносно низькі концентрації H2S в кислому газі;

• - за собівартістю сірки найкращі показники має каталітичний процес із отриманням діоксиду сірки із сірки;
• - Найдорожчим є процес зі спалюванням сірки. Цей процес може бути застосований при повній відсутності вуглеводнів у сировинному газі, оскільки наявність вуглеводнів у газі викликає утворення та відкладення вуглецю та смол на каталізаторі, що знижує якість сірки.

Рисунок 1.4 - Вплив ціни кисню на собівартість сірки CS при різних концентраціях H2S в газі:

Таблиця 1.3 - Усереднені показники варіантів переробки малосірчистого газу на установці Клауса:

Існує можливість удосконалення процесу Клауса за рахунок двох стадійного перетворення H 2 S елементну сірку: частина газу в реактор подається за звичайною схемою, а інша частина минаючи реакційну піч, подається на другий ступінь конверсії.

За такою схемою можна переробляти кислі гази при концентрації сірководню в них менше 50% (про.). Чим менший вміст H 2 S у сировині, тим більша частинайого, минаючи реакційну камеру, подається до конверторного ступеня.

Однак не слід захоплюватися байпасуванням великого обсягу газу. Чим більша кількість байпасованого газу, тим вища температура в конверторі, що призводить до збільшення кількості оксидів азоту та трьох – оксиду сірки у продуктах згоряння. Остання при гідролізі утворює сірчану кислоту, яка знижує активність каталізатора за рахунок його сульфатації. Кількість оксиду азоту та SO3 у газах особливо збільшується при температурах понад 1350°С. У ВНДІГАЗі розроблено також технологію отримання полімерної сірки. Полімерна сірка відрізняється від звичайних модифікацій сірки високою молекулярною масою. Крім того, вона на відміну від звичайної сірки не розчиняється у сірковуглецю. Остання властивість служить основою щодо складу полімерної сірки, вимоги до якості якої дано у таблиці 1.4. Полімерна сірка використовується в основному у шинній промисловості.

Сірка - неминучий побічний продукт переробки вуглеводнів, який може приносити як прибуток, так і проблеми через свою екологічну небезпеку. На Московському нафтопереробному заводі ці проблеми було вирішено за рахунок модернізації установки виробництва сірки, яка позитивно вплинула і на економічну складову процесу

Сірка - поширений хімічний елементі зустрічається у багатьох корисних копалин, у тому числі в нафті та природному газі. При переробці вуглеводневої сировини сірка стає побічним продуктом, якого потрібно якимось чином позбавлятися, а в ідеалі зробити джерелом отримання додаткового прибутку. Який ускладнює ситуацію фактор - неекологічність цієї речовини, що вимагає особливих умов її зберігання та транспортування.

У масштабах світового ринку обсяги сірки, що виробляються при переробці нафти і газу, приблизно рівні і в цілому складають близько 65%. Ще майже 30% припадає на гази, що відходять кольорової металургії. Невелика частка - це безпосередня розробка родовищ сірки і видобуток піритів *. У 2014 році у світі було вироблено 56 млн. тонн сірки, при цьому експерти прогнозують зростання цього показника до 2017-2018 років за рахунок введення в експлуатацію нових великих газових родовищ у Середній Азії та на Близькому Сході.

Російський ринок сірки можна вважати значно монополізованим: приблизно 85% сировини постачається газопереробними підприємствами "Газпрому". Частка, що залишилася, ділиться між «Норільським нікелем» і нафтопереробкою. За даними Росстату, в 2015 році в Росії вироблено приблизно 6 млн. тонн сірки, що дозволяє країні займати десяту частину світового ринку. Внутрішній ринок профіцитний: російські споживачі (а це переважно виробники добрив) щорічно закуповують близько 2–3 млн. тонн сірки, решта йде на експорт. При цьому ринок споживача також можна вважати монопольним: близько 80% всієї рідкої сірки, що виробляється в Росії, закуповують підприємства групи «ФосАгро», ще приблизно 13% відправляється іншому виробнику міндобрив - «ЄвроХіму». На експорт йде тільки гранульована та комова сірка (див. вріз про види сірки).

Види товарної сірки

Проста сірка є світлоложовтою порошкоподібною речовиною. У природі сірка може зустрічатися як у самородному кристалічному вигляді, так і в різних сполуках, у тому числі може бути присутнім у природному газі та нафті. В даний час переважно випускається три форми сірки - комова, рідка та гранульована. При виділенні сірки з газів одержують рідку (або розплавлену) сірку. Її зберігають і транспортують в резервуарах, що обігріваються. Для споживача транспорт рідкої сірки вигідніший, ніж її плавлення дома. Переваги рідкої сірки - відсутність втрат при транспортуванні та зберіганні та висока чистота. Недоліки – небезпека займання, витрати на обігрів цистерн.

При охолодженні рідкої сірки одержують комову сірку. Саме її на початок 1970-х років переважно випускали в СРСР. Серед недоліків комової сірки: невисока якість, втрати на пил та крихту при розпушуванні та навантаженні, небезпека займання, низька екологічність.

Гранульовану сірку одержують безпосередньо з рідкої сірки. Різні способигрануляції зводяться до розбивання рідини на окремі краплі з подальшим їх охолодженням та капсулюванням.

Очевидно, що великих споживачівцікавить постачальник, здатний повністю задовольнити їхній попит. «У цій ситуації невеликі виробники, як правило, шукають покупців серед сусідніх підприємств – це дозволяє заощадити на логістиці і за рахунок цього підвищити інтерес до товару, – пояснив начальник управління нафтохімії та ЗВГ „Газпром нафти“ Захар Бондаренко. - Іноді сірка, будучи побічним продуктом виробництва, взагалі віддається за безцінь, аби позбутися небезпечної для зберігання сировини».

Вибираючи свою стратегію утилізації сірководню, Московський нафтопереробний завод робив ставку на екологію, але зміг врахувати фінансові інтереси.

Без запаху та пилу

Реконструкція встановлення виробництва сірки на МНПЗ стала частиною проекту комплексної модернізації виробництва, спрямованої на покращення екологічних показників заводу. У 2014 році Московський НПЗ перейшов на випуск гранульованої сірки - сучасного продукту, що відповідає найсуворішим екологічним вимогам. В рамках реконструкції було оновлено обладнання установки, побудовано блок грануляції та блок доочищення газів, що відходять.

Значні обсяги сірководневмісних (кислих) газів на НПЗ отримують в результаті процесу каталітичного крекінгу, а також гідроочищення бензину та дизельного палива від сірки, що спочатку міститься в нафті. Сьогодні ця проблема особливо актуальна: нафта стає дедалі сірчистішою, а екологічні стандарти для палива жорстко обмежують вміст цього елемента. Екологічний клас«Євро-5», якому відповідає весь бензин, що випускається на МНПЗ, має на увазі п'ятикратне зниження вмісту сірки в паливі в порівнянні з «Євро-4», з 50 до 10 мг/кг.

Юрій Єрохін,
начальник управління охорони праці, промислової безпекита охорони навколишнього середовищаМНПЗ

Для нафтопереробного виробництва установка отримання сірки - це насамперед повітрозахисний об'єкт, що дозволяє утилізувати сірководень без шкоди для довкілля. Після впровадження на МНПЗ сучасних технологійми змогли повністю унеможливити викиди сірководню в атмосферу. Це не голослівне твердження. Нульові викиди підтверджуються і інструментальним контролем, який регулярно проводимо відповідно до законодавства силами незалежної акредитованої лабораторії. Фактично реконструкція установки одержання сірки дозволила скоротити обсяг викидів на МНПЗ на 50%. Це значуще досягнення як для заводу, але й екології всього регіону. У той же час, перейшовши на випуск гранульованої сірки та уникнувши виробництва комової сірки, ми змогли покращити екологічну обстановку безпосередньо на території заводу.

На установці отримання сірки сірководень спочатку окислюють до діоксиду сірки, який потім при взаємодії з тим же сірководнем у присутності каталізатора перетворюється на елементарну сірку (процес Клауса). Однак, щоб повністю утилізувати сірководень, треба не просто прогнати кислі гази через установку, а й зробити подальше додаткове очищення. «У процесі модернізації установки ми змінили 90% обладнання, – розповів куратор установки отримання сірки Володимир Суворкін. - Але одним із головних етапів проекту стало будівництво блоку доочищення газів, що відходять. Новий блок доочищення дозволяє мінімізувати викиди сірки діоксиду, а весь сірководень повертати в технологічний процес. Таким чином, нам вдалося збільшити рівень вилучення сірки більш ніж на 20% - зараз вона досягає 90%. При цьому викиди сірководню повністю виключені».

Інший важливий екологічний аспект - рятування від комової сірки - сипучого матеріалу, зберігання якого неминуче пов'язане з утворенням великої кількості шкідливого пилу. Спочатку установка виробляє рідку сірку, яку можна або продати в рідкому вигляді, або охолодити і перетворити на комову, або гранулювати. «На старій установці існували дві сірчані ями об'ємом 50 тонн кожна для зберігання рідкої сірки, – уточнив Володимир Суворкін. - Коли не було відвантаження рідкої сірки, в залізниці або автоцистерни доводилося відкачувати сірку на склад та зберігати вже у кристалізованому комовому вигляді. З введенням нового вузла (сірчаної ями) обсягом 950 тонн цієї проблеми ми позбулися». Частина рідкої сірки зараз продається одному з підприємств, розташованих у Московській області, решта прямує на встановлення грануляції.

Структура споживання сірки у РФ

Товарна структура виробництва сірки у РФ
у 2009-2015 рр., %

Джерело: «Інфомайн»

Структура ринку сірки у РФ,
млн т.

На відміну від виробництва комової сірки, при грануляції практично не утворюється пил та запах. Кожна гранула є напівсферою розміром від 2 до 5 мм і знаходиться в полімерній оболонці, що запобігає її розчиненню. На виході з конвеєра готова продукціяфасується в сучасну упаковку – герметичні мішки «біг-беги». Така упаковка повністю виключає контакт сірки з довкіллям.

Транспортний вузол

Звичайно, грануляція сірки - досить складний і витратний процес, який значно збільшує собівартість продукту. Уникнути витрат на введення в експлуатацію додаткового обладнання «Газпром нафта» могла б за умови продажу на ринку всієї рідкої сірки, що виробляється. Однак, розраховувати на це не доводиться. Головна проблема російського ринкуцього продукту на сьогодні - дефіцит цистерн, пов'язаний з новим техрегламентом, який зобов'язує власників рухомого складу або модернізувати застарілий рухомий склад, або виводити його з експлуатації. Власники цистерн віддають перевагу другому варіанту, при цьому вкладатися у виробництво нових цистерн ніхто не поспішає. «У масштабах вітчизняного ринкусірки МНПЗ - невеликий виробник, тому компанії немає сенсу витрачатися на розширення власного паркуцистерн, – розповів Захар Бондаренко. - Набагато вигідніше гранулювати нереалізовані залишки рідкої сірки і продавати на зовнішні ринки, де завжди можна знайти покупця навіть на невеликі обсяги».

Встановлення отримання сірки

Модернізована установка виробництва сірки на Московському НПЗ включає два блоки отримання сірки, кожен з яких був реконструйований. Глибина вилучення сірки цих блоках сягає 96,6 %. Також установка забезпечена блоком доочищення газів, що дозволяє в кінцевому підсумку видобувати 99,9% сірки. У новому вузлі відвантаження сірки може одночасно зберігатися до 950 тонн рідкої сірки, що виключає необхідність виробництва і зберігання комової сірки. Крім цього, в експлуатацію було введено блок грануляції сірки. Проектна потужність установки по рідкій дегазованій сірці з урахуванням роботи блоку очищення газів становить 94 тис. тонн на рік, а проектна потужність блоку грануляції рідкої сірки - 84 тис. тонн на рік, що повністю покриває існуючі потреби підприємства з утилізації сірководневмісних газів.

Якщо для російських споживачів гранульована сірка виявляється дуже дорогим продуктом, для переробки якого до того ж потрібне додаткове обладнання, то на зовнішні ринкипопит на гранульовану сірку стабільно високий. Сьогодні гранульована сірка Московського НПЗ постачається більш ніж у десяток країн, у тому числі до країн Латинської Америки, Африки та Південно-Східної Азії. «В даний час гранульована сірка на світовому ринку поступово витісняє її інші товарні формизавдяки більш високої якості(відсутності домішок та забруднень) та зручності транспортування, - пояснила керівник відділу ринків хімічної продукції дослідницької групи „Інфомайн“ ​​Ольга Волошина. - У той же час на внутрішньому ринкуЗазвичай використовують переважно рідку сірку. У найближчій перспективі ця ситуація навряд чи зміниться, оскільки для переходу виробництв на використання гранульованої сірки замість рідкої необхідно їхнє переобладнання, у тому числі створення сіркоплавильних потужностей. Це вимагатиме додаткових витрат, на які мало хто піде в умовах економічної кризи».

Перспективи та можливості

Незважаючи на поточну популярність сірки на зовнішніх ринках, експерти дуже обережні в прогнозах розвитку цього напряму. Світовий ринок сильно залежить від найбільших імпортерів, насамперед Китаю, який у 2015 році ввіз близько 10 млн. тонн сірки. Проте розвиток власного виробництвапоступово знижує зацікавленість китайців імпорту. Нестабільна ситуація з іншими значними гравцями. У зв'язку з цим уже кілька років поспіль «Газпром» як найбільший експортер говорить про необхідність шукати альтернативні ринки збуту сірки всередині країни. Таким ринком могла б стати сфера дорожнього будівництва за умови активного впровадження нових матеріалів – сіроасфальту та серобетону. Порівняльні дослідження цих матеріалів показують цілу низку їх переваг, зокрема екологічну безпеку, зносостійкість, теплостійкість, тріщиностійкість, стійкість до колії. «Незважаючи на створення досвідчених партій тротуарної плиткиіз серобетону, а також покриття ділянок доріг сероасфальтом, масового промислового виробництвацих будівельних матеріалівпоки що налагоджено не було, - констатувала Ольга Волошина. – Розробники пояснюють це відсутністю нормативно-технічної бази, яка регламентує вимоги до такого виду матеріалів, а також до технологій улаштування дорожнього покриття».

Поки що в «Газпромі» ведеться робота над довгостроковою. цільовою програмоюстворення та розвитку в РФ підгалузі промисловості будівельних та дорожньо-будівельних матеріалів на основі сірчаного в'яжучого. Свого часу в компанії говорили про доцільність розміщення виробництва таких матеріалів у регіонах високим рівнемдорожнього будівництва та наявністю сировини. Тоді як потенційної сировинної та виробничої бази називався Московський НПЗ. Щоправда, поки що таких проектів у «Газпром нафті» немає.

4.1 Встановлення ЕЛОУ-АВТ

Установка призначена для очищення нафти від вологи та солей, і для первинної розгонки нафти на фракції, що використовуються як сировина для подальшої переробки. У табл. 4.1. та 4.2. наведено матеріальні баланси блоків ЕЛОУ та АВТ відповідно.

Установка складається з трьох блоків: 1. Знесолювання та зневоднення. 2. Атмосферна перегонка. 3. Вакуумної перегонки мазуту.

Сировина процесу – нафта.

Продукція: Газ, Фракції 28-70 про З, 70-120 про З, 120-180 про З, 180-230 про З, 230-280 про З, 280-350 про З, 350-500 про З, і фракція, що википає при температурах вище 500 про С.

Таблиця 4.1

Матеріальний баланс блоку ЕЛОУ

Таблиця 4.2

Матеріальний баланс установки АВТ

статті балансу	Потенційний зміст,	Відбір від потенціалу у частках від одиниці	Фактичний відбір,
				тис. т/рік
отримано:
Фракція 28-70 °С
Фракція 85-120 ° С
Фракція 120-180 ° С
Фракція 180-230 ° С
Фракція 230-280 ° С
Фракція 280-350 ° С
Фракція 350-485 ° С
Фракція >485 °С

4.2 Каталітичний риформінг

На проектованому НПЗ процес каталітичного риформінгу призначений підвищення детонаційної стійкості бензину.

Як сировину риформінгу використовуємо широку прямогінну бензинову фракцію 70 – 180 ºС з установки ЕЛОУ-АВТ, а також бензини вісбрекінгу, коксування та бензини-відгони гідроочищення.

Режим установок каталітичного риформінгу залежить від типу каталізатора, призначення установки типу сировини. У табл. 4.3 наводяться експлуатаційні показники обраної установки каталітичного риформінгу фірми UOP «CCR-платформінг» з безперервною регенерацією каталізатора.

Таблиця 4.3

Технологічний режим встановлення каталітичного риформінгу фр. 70 - 180 ° С

Ці установки економічніші при зниженні робочого тиску з одночасним підвищенням глибини перетворення сировини. Риформінг з шаром каталізатора, що рухається, є найбільш сучасною моделлюпромислового процесу та забезпечує постійно високі вихід бензину та значення октанового числа, а також максимальний вихід водню при малій жорсткості процесу.

На установці риформінгу використовуватимемо каталізатор фірми «Axens» HR-526. Каталізатор являє собою оксид алюмінію, промотований хлором, з рівномірно розподіленими по всьому об'єму платиною (0,23 мас.%) і ренієм (0,3 мас.%). Діаметр кульок каталізатора становить 1,6 мм, питома поверхня 250 м 2 /р.

Для забезпечення довготривалого циклу роботи цього каталізатора сировина має бути очищена від сірчистих, азотистих і кисневмісних сполук, що забезпечується включенням до складу установки риформінгу блоку гідроочищення.

Продукцією установки каталітичного риформінгу є:

Вуглеводневий газ – містить в основному метан та етан, служить паливом нафтозаводських печей;

Головка стабілізації (вуглеводні З 3 - З 4 і З 3 - З 5) - застосовуються як сировина ГФУ граничних газів;

Каталізат, вихід якого становить 84% мас. використовується як компонент автомобільних бензинів. Він містить 55 - 58% мас. ароматичних вуглеводнів та має октанове число (ІМ) = 100 пунктів;

4.3 Гідроочищення

Процес призначений для забезпечення необхідного рівня експлуатаційних характеристик світлих дистилятів, сировини каталітичного крекінгу, що визначається сьогодні в основному екологічними вимогами. Якість продуктів гідроочищення підвищується в результаті використання реакцій деструктивного гідрування сірчистих, азотистих і кисневмісних сполук та гідрування ненасичених вуглеводнів.

На встановлення гідроочищення відправляємо фракцію дизельного палива, що википає в межах 180 – 350 ºС. До складу сировини установки гідроочищення дизельного палива входить також легкий газойль коксування. З даних табл. 1.6 вміст сірки у цій фракції приймаємо рівним 0,23 % мас. як і у фракції 200 – 350ºС.

Основні параметри технологічного режиму встановлення гідроочищення дизельного палива представлені у табл. 4.4.

Таблиця 4.4

Технологічний режим встановлення гідроочищення дизельного палива

У світовій практиці найбільшого поширення в гідрогенізаційних процесах набули алюмокобальтмолібденові (АКМ), алюмонікельмолібденові (АНМ). АКМ та АНМ каталізатори гідроочищення містять 2 – 4 % мас. З або Ni і 9 - 15% мас. МоО 3 на активному γ-оксид алюмінію. На стадії пускових операцій або на початку сировинного циклу їх піддають сульфідування (осернению) в струмі H 2 S і Н 2 при цьому їх каталітична активність істотно зростає. У нашому проекті на установці гідроочищення дизельного палива будемо використовувати вітчизняний каталізатор марки ГS-168ш, наступною характеристикою :

насипна щільність ÷ 750 кг/м 3 ;

носій ÷ алюмосилікат;

діаметр гранул ÷ 3 – 5 мм;

міжрегенераційний період ÷ 22 міс.;

загальний термін служби ÷36 – 48 міс.

Продукцією установки є:

гідроочищене дизельне паливо;

бензин-відгін - використовується як сировина установки каталітичного риформінгу, має низьке (50 - 55) октанове число;

сірководень – спрямовується як сировина на встановлення виробництва елементарної сірки;

паливний газ.

У медодичних вказівках пропонується, що на 100% сировини установки гідроочищення дизельного палива має місце наступний вихід продуктів:

гідроочищене дизельне паливо - 97,1% мас;

бензин-відгін - 1,1% мас.

Вихід сірководню в % мас. на сировину визначаємо за формулою

x i - Вихід гідроочищених продуктів в частках від одиниці;

32 – атомна маса сірки.

Фракція 230-350 про містить Сірки 0,98 % мас. До складу сировини установки гідроочищення дизельного палива входить також легкий газойль коксування. Вміст сірки у екологічно чистому дизельному паливі становить 0,01% мас.

Вихід продуктів:

H 2 S = 0,98-(0,01 * 0,971 +0,01 * 0,011) * 34/32 = 0,97%

4.4 Газофракціонуюча установка (ДФУ)

Установка призначена для отримання індивідуальних легких вуглеводнів або вуглеводневих фракцій високої чистоти нафтозаводських газів.

Газофракционирующие установки поділяються за типом сировини, що переробляється, на ДФУ граничних і ДФУ ненасичених газів.

Сировиною ДФУ граничних газів є газ та головка стабілізації АВТ у суміші з головками стабілізації каталітичного риформінгу бензинової фракції та гідрокрекінгу вакуумного газойлю.

У табл. 4.5 представлений технологічний режим ГФУ граничних газів.

Таблиця 4.5

Технологічний режим колон ректифікації ДФУ граничних газів

Ректифікаційні колони	Розділяються компоненти	Температура низу, °С	Температура верху, °С	Тиск, МПа
К-1 (деетанізатор)	C 2 Н 6 / C 3 Н 8 +
К-2 (пропанова)	C 3 Н 8 / C 4 Н 10 +
К-3 (бутанова)	ΣC 4 Н 10 / ΣC 5 Н 12 +
К-4 (ізобутанова)	ізо-З 4 Н 10 / н- C 4 Н 10
К-5 (пентанова)	ΣC 5 Н 12 / C 6 Н 14 +
К-6 (ізопентанова)	ізо-З 5 Н 12 / н- C 5 Н 12

Продукція ДФУ граничних газів – вузькі вуглеводневі фракції:

етанова – застосовується як сировина для водню, і навіть як паливо для технологічних печей;

пропанова – використовується як сировина піролізу, побутової скраплений газ, холодоагент;

ізобутанова - служить сировиною установок алкілування та виробництва синтетичного каучуку;

бутанова – застосовується як побутовий зріджений газ, сировина виробництва синтетичного каучуку, зимовий часдодається до товарних автомобільних бензинів для забезпечення необхідного тиску насиченої пари;

ізопентанова – використовується як компонент високооктанових бензинів;

пентанова – є сировиною для процесів каталітичної ізомеризації.

При поділі ненасичених вуглеводневих газів застосовуються установки АГФУ (абсорбційно-газофракціонує установка). Їхньою відмінною особливістю є використання для виділення в колоні К-1 сухого газу (С 1 - С 2) технології абсорбції вуглеводнів С 3 і вище важчим вуглеводневим компонентом (фракції С 5 +). Застосування цієї технології дозволяє знизити температури в колонах і зменшити ймовірність полімеризації ненасичених вуглеводнів. Сировиною АГФУ ненасичених газів є гази вторинних процесів, а саме: каталітичного крекінгу, вісбрекінгу та коксування.

Основні параметри технологічного режиму встановлення АГФУ ненасичених газів представлені в табл. 4.6.

Таблиця 4.6

Технологічний режим ректифікаційних колон АГФУ ненасичених газів

Ректифікаційні колони	Розділяються компоненти	Температура низу, °С	Температура живлення, °С	Температура верху, °С	Тиск, МПа
К-1 (фракціонуючий абсорбер)	C 2 - / ΣC 3 +
К-2 (стабілізаційна колона)	ΣC 3 – ΣС 5 / ΣC 6 +
К-3 (пропанова)	ΣC 3 / ΣC 4 +
К-4 (бутанова)	ΣC 4 / ΣС 5 +

Продуктами переробки ненасиченої вуглеводневої сировини є такі фракції:

пропан-пропіленова – застосовується як сировина для установок полімеризації та алкілування, виробництва нафтохімічних продуктів;

бутан-бутиленова – використовується як сировина для встановлення алкілування з метою отримання алкілату (високооктанового компонента товарних автобензинів).

4.5 Каталітична ізомеризація легких бензинових фракцій

Установка каталітичної ізомеризації призначена підвищення октанового числа легкої бензинової фракції 28 – 70ºС блоку вторинної перегонки бензину, шляхом перетворення парафінів нормальної будови на їх ізомери, мають вищі октанові числа.

Існує кілька варіантів процесу каталітичної ізомеризації парафінових вуглеводнів. Їх відмінності обумовлені властивостями каталізаторів, що застосовуються, умовами ведення процесу, а також прийнятою технологічною схемою («за прохід» або з рециклом непроконвертованих нормальних вуглеводнів).

Ізомеризація парафінових вуглеводнів супроводжується побічними реакціями крекінгу та диспропорціонування. Для придушення цих реакцій та підтримки активності каталізатора на постійному рівні процес проводиться при тисках водню 2,0 – 4,0 МПа та циркуляції водневмісного газу.

На проектованому НПЗ застосовується процес низькотемпературної ізомеризації. Параметри технологічного режиму ізомеризації фракції 28 – 70ºС наведено у табл. 4.7.

Таблиця 4.7

Технологічний режим встановлення каталітичної

ізомеризації легкої бензинової фракції

У процесі ізомеризації н-алканів застосовуються сучасні біфункціональні каталізатори, в яких як металевий компонент використовуються платина і паладій, а як носій - фторований або хлорований оксид алюмінію, а також алюмосилікати або цеоліти, внесені в матрицю оксиду алюмінію.

Пропонується використовувати каталізатор низькотемпературної ізомеризації на основі сульфатованого двоокису цирконію CІ-2, що містить платини 0,3-0,4 мас.%, нанесеної на оксид алюмінію.

Основний продукт установки - ізомеризат (ОЧМ 82 - 83 пункти), використовується як високооктановий компонент автобензину, що відповідає за його пускові характеристики.

Разом з ізомеризатом у процесі одержують сухий граничний газ, що використовується на заводі як паливо та сировина для виробництва водню.

4.6 Виробництво бітумів

Дана установка на проектованому НПЗ призначена для отримання дорожнього та будівельного бітумів.

Сировиною установки з виробництва бітумів є залишок вакуумної перегонки мазуту (гудрон).

Для виробництва бітумів застосовуються такі способи:

глибока вакуумна перегонка (отримання залишкової сировини);

окислення нафтопродуктів повітрям за високої температури (отримання окислених бітумів);

компаундування залишкових та окислених бітумів.

Технологічний режим установки одержання бітуму окисленням гудрону (фракція > 500 ºС) представлений у табл. 4.8.

Таблиця 4.8

Технологічний режим встановлення отримання бітуму з окислювальною колоною

дорожні бітуми, що застосовуються у дорожньому будівництві для виготовлення асфальтобетонних сумішей;

будівельні бітуми, що використовуються при виконанні різних будівельних робіт, зокрема для гідроізоляції фундаментів будівель

4.7 Каталітичний крекінг із попереднім гідроочищенням

Процес каталітичного крекінгу є одним із найбільш поширених великотоннажних процесів поглибленої переробки нафти та значною мірою визначає техніко-економічні показники сучасних та перспективних НПЗ паливного профілю.

Процес призначений для отримання додаткових кількостей світлих нафтопродуктів – високооктанового бензину та дизельного палива – розкладанням важких нафтових фракцій у присутності каталізатора.

Як сировина установки на проектованому НПЗ використовується вакуумний газойль прямої перегонки нафти (фракція 350 – 500ºС) після попереднього облагородження, як застосовується каталітична гідроочищення від шкідливих домішок – сірки, азоту і металів.

Процес каталітичного крекінгу планується проводити на вітчизняній установці крекінгу з ліфт-реактором типу Г-43-107 на мікросферичному каталізаторі, що містить цеоліт.

Основними факторами, що впливають на процес каталітичного крекінгу є властивості каталізатора, якість сировини, температура, тривалість контакту сировини і каталізатора, кратність циркуляції каталізатора.

Температура у цьому процесі є регулятором глибини процесу каталітичного крекінгу. При підвищенні температури зростає вихід газу, а кількість інших продуктів зменшується. При цьому якість бензину дещо підвищується внаслідок ароматизації.

Тиск у системі реактор – регенератор підтримується практично незмінним. Підвищення тиску дещо погіршує селективність крекінгу та призводить до зростання газо- та коксоутворення.

У табл. 4.9 наводяться показники технологічного режиму встановлення каталітичного крекінгу з ліфт-реактором.

Таблиця 4.9

Технологічний режим встановлення каталітичного крекінгу

Умови процесу	Встановлена ​​норма
Температура, ºС
у реакторі
у регенераторі
Тиск, МПа
у реакторі
у регенераторі
Масова швидкість подачі сировини, год -1
Кратність циркуляції каталізатора

Каталізатори сучасних процесів каталітичного крекінгу, що здійснюються при високих температурах, є складними багатокомпонентними системами, що складаються з матриці (носія), активного компонента – цеоліту, та допоміжних активних та неактивних добавок. Як матеріал матриці сучасних каталізаторів переважно застосовують синтетичний аморфний алюмосилікат з високою питомою поверхнею і оптимальною поровою структурою. Зазвичай у промислових аморфних алюмосилікатах вміст оксиду алюмінію перебуває у межах 6 – 30 % мас. Активним компонентом каталізаторів крекінгу є цеоліт, що є алюмосилікатом з тривимірною кристалічною структурою наступної загальної формули

Me 2/n O · Аl 2 Про 3 · x SiO 2 · уН 2 О,

що дозволяє здійснювати вторинні каталітичні перетворення вуглеводнів сировини з утворенням кінцевих цільових продуктів. Допоміжні добавки покращують або надають деякі специфічні фізико-хімічні та механічні властивості цеолітвмісних алюмосилікатних каталізаторів (ЦСК) крекінгу. Як промотори, що інтенсифікують регенерацію закоксованого каталізатора, застосовують найчастіше платину, нанесену в малих концентраціях (<0,1 %мас.) непосредственно на ЦСК или на окись алюминия с использованием как самостоятельной добавки к ЦСК.

На установці каталітичного крекінгу будемо використовувати вітчизняний каталізатор марки КМЦ-99, з наступною характеристикою:

вихід бензину ÷ 52 – 52,5 % мас.;

октанове число (ІМ) ÷ 92;

витрата каталізатора ÷ 0,4 кг/т сировини;

середній розмір часток ÷ 72 мкм;

насипна щільність ÷ 720 кг/м 3 .

Продукцією установки каталітичного крекінгу є:

У цьому проекті сировиною установки каталітичного крекінгу є частина прямогонної фракції нафти 350 – 500 °З вмістом сірки 1,50 % мас.

Для розрахунку виходу сірководню в процесі гідроочищення вакуумного газойлю приймаємо вміст сірки в продуктах та вихід продуктів наступним:

гідроочищений вакуумний газойль - 94,8% мас;

бензин-відгін - 1,46% мас.

До складу продуктів гідроочищення також входять: паливний газ, сірководень та втрати.

де S 0 – вміст сірки у вихідній сировині, % мас.;

S i– вміст сірки у кінцевих продуктах процесу, %мас.;

х i- Вихід гідроочищених продуктів в частках від одиниці;

34 – молекулярна маса сірководню;

32 – атомна маса сірки.

H 2 S = (1,50 - (0,2 * 0,948 + 0,2 * 0,014) * 34/32 = 1,26%

4.8 Коксування

Установка варта отримання нафтового коксу, вироблення додаткових кількостей світлих нафтопродуктів з важких нафтових залишків.

Сировиною установки коксування є частина гудрону (залишок вакуумної перегонки мазуту) з коксуванням – 9,50 % мас. та вмістом сірки 0,76 % мас.

На проектованому НПЗ процес коксування буде здійснено на установці уповільненого (напівнеперервного) коксування (УЗК).

У табл. 4.10 наведено технологічний режим встановлення УЗК.

Таблиця 4.10

Технологічний режим встановлення УЗК

Продукцією установки є:

нафтовий кокс – використовується у виробництві анодів для виплавки алюмінію та графітованих електродів, для отримання електролітичної сталі, застосовується у виробництві феросплавів, карбіду кальцію;

газ та головка стабілізації – містить в основному ненасичені вуглеводні та використовується як сировина ДФУ ненасичених вуглеводнів;

бензин - містить до 60% ненасичених вуглеводнів, недостатньо хімічно стабільний, ОЧММ = 60 - 66 пунктів, після глибокого гідроочищення використовується як сировина установки каталітичного риформінгу;

легкий газойль – слугує компонентом дизельного палива;

важкий газойль є компонентом котельного палива.

4.9 Вісбрекінг

Установка призначена зниження в'язкості важких нафтових залишків з метою отримання компонента стабільного котельного палива.

Сировиною для вісбрекінгу є гудрон (фракція > 500 ° С) із вакуумного блоку установки ЕЛОУ-АВТ.

На проектованому НПЗ застосовуємо установку вісбрекінгу з виносною реакційною камерою. У вісбрекінгу даного напрямку необхідна ступінь конверсії сировини досягається при м'якшому температурному режимі (430 - 450 ° С), тиск не більше 3,5 МПа і тривалий час перебування (10 - 15 хв).

Продукцією установки є:

газ – використовується як паливний газ;

бензин - характеристика: ОЧММ = 66 - 72 пунктів, вміст сірки - 0,5 - 1,2% мас, містить багато ненасичених вуглеводнів. Використовується як сировина риформінгу;

крекінг-залишок – використовується як компонент котельного палива, має більш високу теплоту згоряння, більше низьку температурузастигання та в'язкість, ніж прямогонний мазут.

4.10 Алкілювання

Призначення процесу – отримання бензинових фракцій, що мають високу стабільність і детонаційну стійкість з використанням реакції взаємодії ізобутану з олефінами в присутності каталізатора.

Сировиною установки є ізобутан та бутат-бутиленова фракція з установки ДФУ ненасичених газів.

Процес алкілування полягає у приєднанні бутилену до парафіну з утворенням відповідного вуглеводню більш високої молекулярної маси.

На проектованому НПЗ застосовуємо установку сірчанокислотного алкілування. Термодинамічно алкілування – низькотемпературна реакція. Межі температур промислового сірчанокислотного алкілування від 0 ° С до 10 ° С, так як при температурах вище 10 - 15 ° С сірчана кислота починає інтенсивно окислювати вуглеводні.

Тиск у реакторі вибираємо з таким розрахунком, щоб вся вуглеводнева сировина або основна його частина знаходилася в рідкій фазі. Тиск у промислових реакторах становить середньому 0,3 – 1,2 МПа.

Як каталізатор алкілування застосовуємо сірчану кислоту. Вибір цієї речовини обумовлений його гарною вибірковістю, зручністю поводження з рідким каталізатором, відносною дешевизною, тривалими циклами роботи установок завдяки можливості регенерації або безперервного заповнення активності каталізатора. Для алкілування ізобутану бутиленами використовуємо 96 - 98%-ну H 2 SO 4 . Продукцією установки є:

4.11 Виробництво сірки

Сірководень, що виділяється з технологічних газів термогідрокаталітичних процесів переробки заданої нафти, використовуємо НПЗ для виробництва елементної сірки. Найбільш поширеним та ефективним промисловим методом отримання сірки є процес каталітичної окисної конверсії сірководню Клауса.

Процес Клауса здійснюється у дві стадії:

стадія термічного окислення сірководню до діоксиду сірки в печі-реакторі

стадія каталітичного перетворення сірководню та діоксиду сірки в реакторах Р-1 та Р-2

Технологічний режим установки представлений у табл. 4.12.

Таблиця 4.12

Технологічний режим встановлення виробництва сірки

Умови процесу	Встановлена ​​норма
Тиск надлишковий, МПа
Температура, ºС
у печі-реакторі
на виході з котлів-утилізаторів
на вході в реактор Р-1
на виході з реактора Р-1
на вході в реактор Р-2
на виході з реактора Р-1

Як каталізатор застосовуємо активний оксид алюмінію, середній термін служби якого становить 4 роки.

Сірка широко застосовується в народному господарстві – у виробництві сірчаної кислоти, барвників, сірників, як вулканізуючий агент у гумовій промисловості та ін.

4.12 Виробництво водню

Широке впровадження гідрогенізаційних і гідрокаталітичних процесів на нафтопереробному заводі, що проектується, вимагає великої кількості водню, крім того, що надходить з установки каталітичного риформінгу.

Баланс водню для проектованого НПЗ з глибокої переробкою Тепловської нафти представлений в табл. 4.13.

Таблиця 4.13

Баланс водню для НПЗ з глибокою

переробкою Теплівської нафти вугленосного горизонту

Для виробництва водню застосовуємо як економічно найбільш ефективний метод парової каталітичної конверсії газової сировини.

Взаємодія метану (або його гомологів) з водяною парою протікає за рівняннями

Таблиця 4.14

Розподіл прямогонних фракцій Тепловської нафти по технологічним процесам, % Мас.

Найменування	Фактичний відбір, % мас. на нафту			Каталітична ізомеризація	Каталітичний риформінг для отримання високооктанового бензину		Гідроочищення ДП	Каталітичний крекінг	Уповільнене коксування	Вісбрекінг	Виробництво бітумів
Фракції нафти:
Газ +рефлюкс
Фракція 28-70 °С
Фракція 70-120 ° С
Фракція 120-180 ° С
Фракція 180-230 ° С
Фракція 230-280 ° С
Фракція 280-350 ° С
Фракція 350-500 ° С
Фракція понад 500 °С
Продуктивність з прямогонної сировини, тис.т. на рік

СХЕМА НПЗ