к.т.н. Мракин А.Н.

ФГБОУ ВО Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., г. Саратов, Россия

Резервы энерготехнологического использования горючих отходов нефтепереработки и химической промышленности

Переработка нефти характеризуется высокой капиталоемкостью и значительными энергозатратами, так по оценкам [1] расход энергии на собственные нужды предприятия топливного профиля эквивалентен 6-7% объема перерабатываемой нефти, а при переходе к схемам глубокой переработки – увеличивается до 10%.

Наглядно представить объемы потребления энергоресурсов можно на примере Саратовского НПЗ для которого достигнутая мощность установки ЭЛОУ АВТ-6 с учетом проведенных реконструкций составляет 6,5 млн. тонн в год. По данным на 2010 г. приведенные коэффициенты энергоемкости (в расчете на т перерабатываемой нефти) составили: 33,7 кг топлива; 36,5 кВт·ч; 0,06 Гкал, причем до 40% тепловой энергии предприятие получает от ТЭЦ 2.

Для снижения эксплуатационных издержек на энергоресурсы помимо внедрения энергоресурсосберегающих технологий все большую актуальность приобретают вопросы создания собственных генерирующих мощностей. Причем резервы по использованию горючих ВЭР для этого весьма существенны, так сброс на факел на Саратовском НПЗ только в 2010 г. составил 13931 т, что при удельном расходе топлива 270 г/кВт·ч позволило бы вырабатывать до 51,6 млн. кВт·ч электроэнергии или до 21% ее потребления.

Поэтому в соответствии с ужесточением экологических требований, а также стратегией на снижение энергоемкости отечественной промышленности важнейшим направлением развития нефтепереработки и химической промышленности является комплексное энерготехнологическое комбинирование процессов с утилизацией всех видов ВЭР, которые обеспечат снижение необоснованных потерь, позволят перейти к малоотходным технологиям природопользования и диверсифицировать экономику.

Развитие доли вторичных процессов нефтепереработки приводит одновременно к увеличению глубины переработки и повышению энергопотребления. Однако систематическое углубление переработки сырья может привести к ликвидации выработки котельного топлива, традиционно используемого на собственные нужды НПЗ и по данным [1] оптимальная глубина нефтепереработки с учетом самообеспеченности энергопотребления для НПЗ топливного профиля составляет 81%.

В перспективе проблема энергообеспечения нефтеперерабатывающих предприятий может быть решена путем создания интегрированных установок с газификацией тяжелых остатков нефтепереработки, производящих комбинированным способом электроэнергию, водяной пар и синтез-газ. В [1] рассмотрена комплексная схема переработки нефти с использованием технологии кислородной газификации тяжелой фракции процесса деасфальтизации вакуумного остатка. Синтез-газ при этом становится источником водорода, который можно применять в процессах гидрообессеривания и гидроконверсии, а также при производстве метанола.

Однако не стоит забывать и о другие источники сырья, которые можно вовлекать в топливно-энергетический баланс НПЗ. По данным [2] представлены результаты исследования количества образующихся углеводородов на предприятиях по переработке нефти:

1) нефтешлам нефтяных резервуаров – 14,5 г/т нефти;

2) нефтешламы мазутных резервуаров – 31,4 г/т мазута;

3) нефтешламы очистных сооружений – 0,5-1 кг/т перерабатываемой нефти.

К тому же не стоит исключать такие источники вторичного углеводородного сырья как нефтешламы открытых шламонакопителей, замазученные пески и грунты. При чем нужно ориентироваться не на обезвреживание и утилизацию нефтешлама (при значительном его образовании, характерном для современных крупных НПЗ топливного профиля), а на вовлечение в производственный цикл содержащихся в них углеводородов на базе термических методов – сжигание, газификация, пиролиз и их комбинация [3]. При сжигании объем отходов сокращается примерно в 10 раз, а благодаря воздействию высоких температур выход вредных компонентов можно свести к минимуму. В таком случае заключительным этапом обработки нефтешламов может стать захоронение цементированного минерального остатка термодеструкции (исключающего вымывание тяжелых металлов [3]) на специальных полигонах.

Нефтехимическая промышленность также характеризуется не только высокой энергоемкостью, но и значительным выходом горючих ВЭР (табл. 1).

Таблица 1. Горючие ВЭР производств нефтехимической промышленности по данным [4].

Целевой продукт производства	Носитель ВЭР	Удельный выход, кг/кг продукта	Энергетический потенциал, кДж/кг
Этилен пиролизом углеводородного сырья	Метановодородная фракция	1,1	30000
Оксид этилена каталитического окисления этилена	Остаточные газы	7,0 8,4	218 446
Формальдегид каталитического окисления метанола	Остаточные газы	1,8	2300
Бутадиен двухстадийного дегидрирования н-бутана	Остаточные газы после абсорбции (абгаз)	1,0	45000
Бутадиен одностадийным дегидрированмием н-бутана	Абгаз	1,7	19000
Изопрен из изобутана и формальдегида	Высококипящие побочные продукты	3,1	46100
Изопрен двухстадийным дегидрированием изопрена	Абгаз	1,3 0,6	35100 43800
Нитрил акриловой кислоты аммонолизом пропилена	Остаточный газ	6,6	1500
Этиловый спирт гидратацией этилена	Остаточный газ	6,6	1500

Крупнотоннажные химические производства наряду с нефтехимическими характеризуются довольно значительным потенциалом горючих ВЭР [5], так при производстве аммиака удельный выход химически связанного тепла составляет 5,46-7,10 ГДж/т продукта; получение метанола – 7,1-10,5 ГДж/т; капролактама – 2,34 ГДж/т; желтого фосфора – 28,5-39,4 ГДж/т; карбида кальция – 3,14 ГДж/т.

Таким образом, можно заключить, что комплексные схемы переработки нефти и утилизации горючих отходов химической и нефтехимической промышленности позволят на базе традиционных процессов и новейших достижений в области энерготехнологического комбинирования повысить уровень полезного энергоиспользования и экономическую рентабельность этих производств.

Литература:

1. Asker-zade S.M. Energy supply for Azerbaijan refineries / S.M. Asker-zade, B.S. Khydyrov, O.B. Urban, M.N. Dzhavadova, S.G. El'darova // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2009. Vol. 45. №5. Pp. 326-330.

2. Shperber E.R. Sources of formation and methods of utilization of oil sludges / E.R. Shperber, T.N. Bokovikova, D.R. Shperber // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2011. Vol. 47. №2. Pp. 160-164.

3. Голинь Ц. Перспективы развития процессов переработки нефтешламов / Ц. Голинь, Л. Минмин, Ч. Тинтин // Химия и технология топлив и масел. 2011. №4. С. 44-54.

4. Симонов В.Ф. Повышение эффективности энергоиспользования в нефтехимических производствах. – М.: Химия, 1990. – 144 с.

5. Хараз Д.И., Псахис Б.И. Пути использования вторичных энергоресурсов в химических производствах. – М.: Химия, 1984. – 224 с.