Разработка технологической схемы современного НПЗ для переработки Эхабинской нефти. Проект установки легкого гидрокрекинга вакуумного газойля
ВВЕДЕНИЕ
Первый нефтеперегонный завод (НПЗ) в России был построен в 1745 г. В 1876 г. по методу, разработанному Д. И. Менделеевым, в Балахне впервые в мире было организовано промышленное производство смазочных масел из мазута. Нефтеперерабатывающая промышленность, начинавшаяся с производства одного или нескольких продуктов, развилась до производства многих сотен нефтепродуктов и превратилась в перспективную отрасль промышленности России. В стране в настоящее время работают 37 крупных НПЗ, характеризующихся объемами переработки более 1 млн т в год. Суммарная мощность нефтеперерабатывающих предприятий составляет порядка 328 млн. тонн в год. Обеспечивается переработка примерно половины объема жидких углеводородов, добываемых в стране.
На качество нефтепродуктов и структуру производства большое влияние оказывают как технологическое перевооружение и модернизация оборудования, так и ценовая политика на мировом рынке нефти.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................5
1 Структура и характеристика НПЗ при переработке Эхабинской нефти.........................................................................................................................7
1.1 Общая характеристика современных НПЗ по объему перерабатываемой нефти, по глубине переработки нефти, требования к качеству продуктов переработки.................................................................................................................7
1.2 Характеристика Эхабинской нефти, растворенных газов и нефтяных фракций..................................................................................................................11
1.3 Выбор и обоснование ассортимента получаемых фракций на установке АВТ.........................................................................................................................11
1.4 Выбор и обоснование состава технологических установок; блок-схема НПЗ.........................................................................................................................13
1.5 Краткая характеристика технологических установок НПЗ. Назначение и тип установки, основные параметры и катализаторы, сырье и получаемые продукты................................................................................................................13
1.5.1 Установка первичной переработки нефти ЭЛОУ-АВТ; материальный баланс установки мощностью 12 млн. тонн в год..............................................15
1.5.2 Установки вторичных процессов переработки нефтяных фракций и процессов переработки нефтезаводских газов..................................................16
2 Проект установки гидрокрекинга вакуумного газойля.................................24
2.1 Теоретические основы и технологические аспекты процесса легкого гидрокрекинга вакуумных дистиллятов....................................................................24
2.1.1 Назначение, сырье и продукты процесса гидрокрекинга……………..24
2.1.2 Химические основы процесса………………………………………….25
2.1.3 Термодинамика и кинетика реакций…………………………………..28
2.1.4 Технологические параметры и их влияние на показатели процесса………………………………………………................................................30
2.1.5 Катализаторы процесса………………………………………………...33
2.1.6 Технологическое и аппаратурное оформление процесса………............35
2.1.7 Пути повышения технико-экономических показателей работы установок гидрокрекинга………………………………………………………………36
2.2 Характеристика сырья, получаемых продуктов, реагентов, ВСГ, катализаторов........................................................................................................................37
2.3 Выбор и обоснование технологического оформления, катализатора процесса и условий его проведения...........................................................................41
2.4 Технологическая схема установки с элементами КИП и А и ее описание, краткая характеристика основного оборудования.............................................44
2.5 Технологический расчет основного оборудования...................................49
2.5.1 Исходные данные для расчетов.................................................................49
2.5.2 Материальный баланс установки и реактора…………………………..49
2.5.3 Тепловой расчет реактора…………………………………………………53
2.5.4 Гидравлический расчет реактора……………………………………….66
2.5.5 Механический расчет толщины корпуса и днища реактора…………..70
2.5.6 Расчет узла сепарации ГПС…………………………………..…............72
2.5.7 Расчет сырьевого теплообменника «ГСС-ГПС»…………………...........80
2.5.8 Расчет печи подогрева сырья…………………………………...............84
2.6 Лабораторный контроль качества сырья, получаемой продукции………………………………………………………………………………...87
3 Мероприятия по безопасной эксплуатации установки……………...............88
3.1 Анализ опасностей технологического процесса………………………….88
3.2 Мероприятия по обеспечению безопасной эксплуатации установки……………………………………………………………………………...89
3.2.1 Обеспечение герметичности оборудования и коммуникаций…………89
3.2.2 Применение систем защиты……………………………………............90
3.2.3 Применение взрывозащищенного электрооборудования…………….92
3.2.4 Применение средств пожаротушения………………………………….92
3.2.5 Защита от статического электричества………………………………...93
4 Мероприятия по охране окружающей среды……………………………...94
4.1 Состояние окружающей среды в районе объекта проектирования………………………………………………………………………………...94
4.2 Мероприятия по охране атмосферного воздуха…………………………..94
4.3 Рациональное водопользование, образование сточных вод и их очистка ………………………………………………………………………………….....96
4.4 Образование, использование, обезвреживание, транспортировка и размещение опасных отходов………………………………………….................97
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 100
ПРИЛОЖЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Основные технологии переработки нефтегазового сырья : учебное пособие / М. А. Косарева, С. Г. Стахеев, Н. А. Третьякова ; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Уральский федеральный университет. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2022. — 110 с.
2. Каминский Э.Ф. Глубокая переработка нефти. - Уфа, 2001. - 385 с.
3. Нефтегазовый комплекс России и мира. Состояние и перспективы развития [Электронный ресурс]. – 2023. – URL: https://magazine.neftegaz.ru/articles/rynok/556001-neftegazovyy-kompleks-rossii-i-mira-sostoyanie-i-perspektivy-razvitiya/ (дата обращения 28.05.2023).
4. Ахметов С.А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие/ С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов; Под.ред. С.А. Ахметова. – СПб.: Недра, 2006. – 868 с.
5. АО «Газпромнефть-Омский НПЗ» - [Электронный ресурс]/. – 2022. – URL: https://pronpz.ru/neftepererabatyvayushchie-zavody/onpz.html / (дата обращения 28.05.2023).
6. В.Г. Власов, Е.О. Жилкина, Ю.В. Еремина Физико-химические свойства нефтей и их фракций., Самара: СамГТУ, 2008. - 284 с.
7. Власов В.Г., Агафонов И.А. Подготовка и первичная переработка нефти. Проектирование установки ЭЛОУ-АВТ: учеб.метод.пособие/ В.Г. Власов, И.А. Агафонов - Самар.гос.техн.ун-т, 2015. - 327 с.
8. Капустин В.М., Рудин М.Г. Химия и технология переработки нефти. – М.:Химия, 2013. – 496 с.
9. Шакун А.Н., Мириманян А.А., Федорова М.Л., Парсентьев Н.Н., Макеев С.А., Мкртычев А.А. Промышленный опыт перевода установки изомеризации пентан-гексановый фракции ОАО "ЛИНОС" на катализатор СИ-2.// Нефтепереработка и нефтехимия.-2006.-№3.-С.12-16.
10. Технология переработки нефти и газа. Процессы глубокой переработки нефти и нефтяных фракций: Учеб. – метод. комплекс для студ.спец. 1-48 01 03 в 2-х ч./Сост. : С.М. Ткачев – ч.1 Курс лекций. – Новополоцк: ПГУ, 2006. – 345 с.
Корпус аппарата изготовлен из биметалла – двухслойный лист, состоящий из двух различных металлов. Основной слой биметалла выполнен из теплоустойчивой хромомолибденовой стали 12ХМ. Защитный слой биметалла выполнен из стали 08Х18Н10Т [14].
Сталь 12ХМ ГОСТ 4543-71.
Стали, содержащие молибден, обладают значительно большей теплоустойчивостью, не склонны к снижению ударной вязкости при длительном пребывании при повышенных температурах, их широко применяют не только на нефтеперерабатывающих заводах, но и в других отраслях промышленности.
Высоколегированная сталь 08Х18Н10Т ГОСТ 5632-72 является коррозионностойкой, износостойкой и стойкой к задиранию сталями, а также теплоустойчивой и окалиностойкой при высоких температурах. Вследствие этого широко используется в оборудовании нефтезаводов и заводов нефтехимического синтеза.