Технологические установки первичной переработки. Анализ возникающих проблем

В настоящее время в экономических условиях нефтеперерабатывающие предприятия обращают внимание на более выгодные направления для увеличения выхода светлых фракций и получения целевых компонентов и продуктов высокого качества. В связи с освоением новых месторождений на территории Российской Федерации, возникают новые возможности вовлечения в переработку нефтей других малоизученных месторождений. Новые перспективы также связаны со «старением» основных месторождений, усложнением условий добычи, на новых месторождениях нефти более легкие и лучшего качества. Ранее в работах [1, 2] были рассмотрены варианты смесей нефтей из различных месторождений, которые могут быть вовлечены в переработку, проанализировано возможное содержание светлых фракций и глубина переработки.

Различные варианты смешения нефтей из разных источников зависят, в первую очередь, от условий транспортировки нефтей и местонахождением предприятия. Транспортировка по магистральному трубопроводу существует с Западно-Сибирского месторождения, откуда перемещается нефть марки Urals по территории России. Остальные нефти возможно транспортировать по железной дороге при возможности нефтеперерабатывающего предприятия либо нефтебазы принять сырье.

При вовлечении в переработку нефтей различных марок необходимо особое внимание уделять их качественным характеристикам, а также физико-химическим данным. При весьма существенной разнице в плотности могут возникнуть проблемы из-за плохого перемешивания нефтяной смеси до момента ее первичной переработки. Необходимо анализировать возможности предприятий по условиям приема из железнодорожных цистерн, по процессам смешения сырья, оборудованию резервуаров специальными устройствами для перемешивания продуктов во избежание расслоения. При транспортировке по трубопроводу данные проблемы минимизированы, так как при продолжительном перемещении по трубе смесевая нефть достаточно хорошо перемешивается, расслоение в сырьевых резервуарах наблюдается приемлемое для вовлечения в первичную переработку.

Для получения данных по выходу светлых нефтепродуктов при пере-работке необходимо учитывать все технологические нюансы. Одной из особенностей, является четкость ректификации колонн. Четкость ректификации напрямую зависит от конструкции колонны, количества тарелок и технологического режима работы, определяется величиной наложения смежных фракций, где приходится граница начала кипения более тяжелой фракции и концом кипения более легкой фракции. Наложение смежных фракций определяется как разница между значением температур конца и начала кипения смежных фракций. [9] Наложение фракций можно наглядно проанализировать на основании кривых ИТК, полученных при испытаниях в лабораторных условиях.

От четкости ректификации зависит выход светлых фракций, например, керосино-дизельных фракций и дизельной фракции. Необходимо поддерживать такой режим работы установки первичной переработки, чтобы не допустить «провала» дизельной фракции в мазут, так как это значительно окажет влияние на глубину переработки, выходу светлых фракций и прибыльность предприятия в целом.

Недостатки существующих схем управления на большинстве НПЗ, построенных в советское время:

• колебания отбора тепла ЦО изменяют внутренние потоки флегмы, что напрямую влияет на качество продуктов;

• колебания температуры верха колонны;

• нестабильный тепловой режим колонны.

Регулирование фракционного состава можно производить изменением количества флегмы в секции через распределение количества отбираемого тепла циркуляционного орошения. Отбор продуктов следует осуществлять с корректировкой по температуре паров под тарелкой отбора [3, 4].

Для корректировки четкости фракционирования необходимо изменять значение отбора тепла, стабилизировать внутренние потоки в колоннах, за счет корректировки отборов циркуляционного орошения можно нивелировать колебания и сохранить качество продуктов.

Одним из последних направлений в нефтепереработке является усиление контроля за производством. В этих целях используются приборы, системы взаимосвязи, программные продукты и иные средства для контроля и мониторинга, приближающие руководство к производственной деятельности.

На современных установках АВТ предусмотрена система АСУТП и приборы КИП для наиболее подробного слежения за процессом, вывод параметров на экраны не только операторов, но и руководителей для наблюдения в режиме он-лайн за ведением процесса.

Принципиальными моментами, определяющим работу вакуумного блока являются:

• остаточное давление в вакуумной колонне;

• перепад давления по колонне;

• при прочих равных условиях остаточное давление в колонне определяется количеством неконденсируемых компонентов [3, 4].

Нежелательно увеличение температуры нагрева сырья, которое приводит к увеличению степени разложения компонентов и увеличению давления в колонне.

Оборудование вакуумного блока проектируется с учетом термической стабильности нефти, достигая при этом в нагревательной печи минимальной температуры нагрева и минимального времени пребывания потоков. [5] В свою очередь, обеспечение минимального времени пребывания сырья в зоне нагрева достигается за счет пропорционального подвода водяного пара и минимального размера труб змеевика. Отбор вакуумного газойля определяется количеством отгона из сырья и количество отгона из зоны стриппинга гудрона. Увеличение отгона вакуумного газойля из зоны стриппинга гудрона позволяет снизить температуру на выходе из печи.

Поиск наиболее эффективного сочетания давления в вакуумной колонне и давления в зоне ввода сырья, температуры на выходе из печи, расхода пара в печь и в стриппинг гудрона – важные факторы для отбора газойля с высоким концом кипения [6].

При работе АВТ повышение отборов светлых фракций не должно оказывать негативного влияния на качество вырабатываемой продукции. Для предотвращения возможного нарушения температуры вспышки дизельного топлива необходимо регулировать режим работы колонн путем повышения отпарки керосиновой составляющей дизельного топлива. Лимитирующим показателем при отборе дизельной фракции является температуры выкипания 95% отгона. Температура вспышки и кинематическая вязкость, как правило, остаются в пределах нормы [6].

В процессе вовлечения вязкой нефти и тяжелой по плотности возможно возникновение проблем в работе динамического оборудования. В массообменных процессах местами может возникать образование налетов смолисто-асфальтеновых углеводородов, масляных парафинистых отложений и гудрона. Это может привести к ухудшению работы насосов, появлению задиров, налетов, термотрещин и других проблем. На атмосферных вращающихся втулках насосов, особенно, если это касается насосов перекачки тяжелых продуктов в кубовых зон колонн, могут появится существенные износы и черные налипания тяжелых нефтепродуктов. Данное обстоятельство может быть причиной пропуска нефтепродукта во внутренние полости динамического оборудования и дальнейшего выхода из строя. Тяжелая нефть должна вовлекаться в технологических процесс только после согласования рабочих параметров работы динамического оборудования с научным институтом-разработчиком технологии и технологической документации. Вполне вероятно, что насосное и иное оборудование не было рассчитано при проектировании на определенные плотности перекачиваемого продукта, необходимо перепроверить и произвести перерасчет режима работы оборудования на предмет нагрузок. При несоблюдении данного условия, в промышленности в процессе реальной работы на предприятии могут возникать проблемы по ненормативному пуску оборудования, появлению сильных вибраций на оборудовании и выходу из строя, что чревато дорогостоящим ремонтом и потерями не только нефтепродукта, простоем предприятия, вплоть до угрозы возникновения авариных ситуаций, что недопустимо по правилам промышленной безопасности и охраны труда.

Для проведения подготовительных технологических мероприятий до вовлечения в переработку тяжелой нефти необходимо не только провести работу в научным институтом, но и с изготовителями оборудования, так как последние более близко сталкиваются с определенной проблематикой и могут сформировать определенный перечень мероприятий для уменьшения негативных последствий.

К примеру, для минимизирования выхода из строя насосов, перекачивающих тяжелые фракции углеводородов, работающих в сложных условиях и высоких нагрузках, в том числе и температурных нагрузках, мероприятия можно разделить на 2 блока:

1.Соблюдение технологического режима эксплуатации оборудования:

-соблюдение регламентного рекомендуемого изготовителем оборудования пуска агрегата,

-соблюдение требований по плавности пуска без резких скачков,

-соблюдение температурного пускового режима и подогреву аппарата,

-отсутствие газовых пробок,

-отсутствие высоких нерегламентированных вибраций,

-поддержание определенного паспортом давления насыщенных паров углеводородов, для насосов, перекачивающих тяжелые фракции, не должно быть в среде легкокипящих фракций,

-отсутствие перегрева перекачиваемой продукции,

-поддержание условий по температурному режиму перекачиваемой продукции до порога коксования,

-поддержание технологических параметров: давление, температура, состав продукта.

2.Соблюдение режима по сборке оборудования:

-сборка торцевых уплотнений согласно инструкции по эксплуатации,

-проведение промывки системы обвязки при каждой ревизии уплотнения для удаления остатков проникающих тяжелых смолистых и масляных фракций,

-применение в качестве затворной жидкости высококачественного гидроочищенного дизельного топлива, что предотвращает старение топлива и коксование масла,

-анализ обвязки агрегата во избежание лишних нагрузок на агрегат,

-продувка азотом в регламентируемых пределах по давлению.

Все вышеперечисленные мероприятия могут помочь при подготовке к обдуманному вовлечению в переработку тяжелой нефти в сырьевой смеси. Особенно необходимо на это обратить внимание при отсутствии большого сырьевого нефтяного парка в периметре нефтеперерабатывающего завода и отсутствия обеспечения должного смешивания разных по плотности исходных нефтей.

Список литературы

1. Ясьян Ю.П., Асатрян А.А. Статья: «Обзор технологических аспектов режима работы установок первичной переработки нефти при поступлении нефтяного сырья переменного состава», журнал «Успехи современной науки», том 4, №4, 2017 г., стр. 79-82.

2. Ясьян Ю.П., Асатрян А.А. Статья: «Обзор технологических аспектов режима работы АВТ с учетом особенностей планирования производственной деятельности», журнал «Успехи современной науки», том 2, №5, 2017 г., стр. 78-82.

3. Мановян А. К. Технология первичной переработки нефти и природного газа. Учебное пособие для вузов. 2-е изд. - М.: Химия, 2001. - 568 с.

4. Ахметов С.А. Физико-химическая технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие. 4.2. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1996. -304 с.

5. Гуревич И. Л. Технология переработки нефти и газа. Ч.1.- М.: Химия, 1972.- 360 с.

6. Ван Лицзюнь, Ольков П. Л., Богатых К.Ф. Направление реконструкции вакуумных блоков промышленных установок АВТМ / в сб. Нефтепереработка и нефтехимия проблемы и перспективы. Уфа, 1991.

7. Грищенко О.В. «Анализ и диагностика финансово-хозяйственной деятельности предприятия»: Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. 112с.