Обзор технологических аспектов первичной переработки с учетом переменного состава нефтяного сырья

В настоящее время перед нефтеперерабатывающими предприятиями стоят вопросы увеличения глубины переработки нефтяного сырья. Желательно при этом получить быстрый эффект за счет оптимизации действующих производств без существенных инвестиций. Для получения дополнительной маржи необходимо комплексно подходить к решению этой задачи. На многих отечественных НПЗ, в основном, перерабатывались легкие Западно-Сибирские нефти хорошо изученного качества с низким содержанием серы. Но в последнее время существует тенденция ухудшения качественных характеристик нефти, утяжеления состава нефти, повышения содержания серы, сероводорода и серосодержащих соединений, что существенно ухудшает качество получаемой продукции. Развивается география месторождений, расширение и перераспределение в географическом плане источников исходного нефтесырья увеличивает ответственность в выборе закупки сырья и нефтепродуктов. Обеспечение соответствующего качества поставки сырья на НПЗ является весьма существенным для конвертации производства в прибыль.

В связи с освоением новых месторождений, появляется возможность вовлекать в переработку нефти других малоизученных месторождений, к примеру, Зайкинской, Сорочинской, Червленной, Новосергиевской и других, а также газовый конденсат.

Нефти разных месторождений существенно отличаются по своему со-ставу, плотности, содержанию асфальто-смолистых соединений, парафино-вых соединений и другим параметрам. Необдуманное смешение нефтей разных составов может привести к неожиданным последствиям в процессе переработки. На диаграммах (рисунки 1-4) представлены потенциальные содержания светлых фракций в зависимости от качества исходных смесей нефти.

Рис. 1. Содержание светлых фракций в Новосергиевской нефти.

Рис. 2. Содержание светлых фракций в смесевой нефти: Червленная нефть, Новосергиевская нефть, Сорочинская нефть.

Рис. 3. Содержание светлых фракций в смесевой нефти: Urals, Зайкинская нефть.

Рис. 4. Содержание светлых фракций в смесевой нефти: Червленная и Сорочинская нефть.

Из-за неритмичности поставок исходных нефтей, состав сырьевой смеси нефти, поступающей на переработку, может меняться в течение суток или периода времени, что влечет за собой изменения физико-химических свойств сырья и влияет на технологический режим работы АВТ.

Рисунок 5. Тренд изменения плотности нефти.

Наглядно это показано на рисунке 5 - тренде изменения плотности нефтяного сырья, поступающего на переработку на установку АВТ. Интервал фиксирования данных равен 1 минуте, период – 1 день, колебания плотности составили от 852 кг/м³ до 862 кг/м³.

В связи с этим, существует необходимость постоянного контроля за качеством нефтесмеси по определенным показателям качества в заданных пределах для обеспечения эффективности использования ее на НПЗ, а также определения товарной стоимости сырья.

Расчёт показателя «глубина переработки» применяется в нефтепереработке согласно Инструкции по составлению статистической отчетности о глубине переработки нефти по производственному объединению (предприятию) (форма №5-ТЭК (нефтепереработка), утвержденной постановлением Госкомстата России от 13.10.1993 №190.

На основании упомянутой инструкции «глубина переработки» определяется по формуле:

где Гп – глубина переработки нефти, %;

Нс – количество перерабатываемого нефтяного сырья, тыс.тонн;

М – количество валового топочного мазута, тыс.тонн;

П – безвозвратные потери сырья и нефтепродукты в процессах нефтепереработки, тыс.тонн [1].

Глубина переработки напрямую связана с потенциальным содержанием светлых фракций в исходном нефтяном сырье. На рисунке 6 представлено сравнение содержания светлых фракций в разных нефтяных сырьевых смесях.

Рисунок 6. Распределение сумма светлых фракций (%) при разном нефтяном сырье.

Для решения определения задач, стоящих перед НПЗ, в части оперативного выбора режима работы эксплуатируемых технологических установок, в частности, подбора режима технологических параметров работы атмосферно-вакуумной трубчатки, необходимо комплексно подходить к методам усовершенствования получения продукции требуемого качества.

Одним из проблемных моментов при переработке смеси нефтей непостоянного качества является сложность оперативного влияния и регулирования технологического режима работы установки первичной переработки нефти.

При наличии глубокого анализа нефтяного сырья из каждого месторождения и его узких фракций, получении информации по наиболее важным показателям качества узких фракций, таким как кинематическая вязкость, плотность, содержание серы и сероводорода, температурам застывания и помутнения и другим, можно прогнозировать качество выхода светлых фракций с необходимыми качественными характеристиками.

В этом случае исходная нефть с разных источников поставки в зависимости от месторождения разбивается на составляющие компоненты, каждый из которых имеет температуру кипения, плотность, вязкость и другие физико-химические свойства. При наличии наиболее полной базы по качеству нефтяного сырья с помощью современных программных продуктов можно смоделировать смесь нефтей из разных источников поступления, далее подобрать максимально приближенную к реальной характеристике смеси с учетом основных особенностей свойств нефтяного сырья.

Анализ выхода светлых фракций возможно проводить до тех пор, пока не будет подобран оптимальный вариант для уменьшения влияния негативных факторов и улучшения положительных факторов.

В процессе анализа физико-химического состава смеси определяются соответствующие нормы технологического режима для определенных смесей сырьевой нефти, которые уменьшают диапазон технологических параметров работы установок первичной переработки нефти [2].

В зависимости от объема переработки НПЗ экономический эффект от подбора и планирования работы установки первичной переработки может значительно отличаться. В дальнейшем, при проработке смесей возможно включение некоторой доли газового конденсата для увеличения выхода светлых фракций с анализом фракционного состава и технологических особенностей вовлечения в переработку. При вовлечении газового конденсата необходимо разработать перечень корректирующих мероприятий для контроля давления в системе во избежание резких перепадов, определении фракционного состава смесей, прогноза качественных характеристик получаемых фракций.

Список литературы:

1. Инструкция по составлению статистической отчетности о глубине переработки нефти по производственному объединению (предприятию) (форма №5-ТЭК (нефтепереработка), утвержденная постановлением Госкомстата России от 13.10.1993 №190.

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