История/3.История науки и техники

 

К.т.н. Ахмадова Х.Х.

Грозненский государственный нефтяной технический университет, Россия

К.х.н. Сыркин А.М.

Уфимский государственный нефтяной технический университет, Россия

Ассистент Идрисова Э.У.

Грозненский государственный нефтяной технический университет, Россия

 

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОЦЕССА ТЕРМОКРЕКИНГА  В     СОСТАВЕ КОМБИНИРОВАННЫХ УСТАНОВОК

 

Известно, что одним из путей улучшения техноэкономических показателей переработки нефти является комбинирование технологических процессов.

В своё время на многих нефтеперерабатывающих заводах СССР были созданы комбинированные установки, объединяющие процесс прямой перегонки нефти и термического крекинга мазута. Большинство таких установок было создано путём реконструкции установок термического крекинга.

Первая комбинированная с первичной перегонкой крекинг-установка  в СССР была построена на Хабаровском НПЗ для переработки сахалинской нефти [1].

Эта установка однопечного термокрекинга   в комплексе АТ-ТК была запроектирована проектным институтом «Нефтепроект» и введена  в эксплуатацию в августе 1935 г.

Первая комбинированная крекинг-установка в СССР представляла собой известную мазутную установку Винклер-Коха с дополнительно установленной второй ректификационной колонной для отбора светлых продуктов прямой гонки.

1 апреля 1938 г. на Московском крекинг-заводе была введена в эксплуатацию первая крекинг-установка со щелочной очисткой, а 30 мая 1939 г. вторая установка. Обе установки термокрекинга на Московском НПЗ  системы Нефтепроекта работали в комбинированном комплексе АТ-ТК. Установки были запроектированы для переработки 550 тыс. т мазута бакинских нефтей.

Дальнейшее комбинирование процесса термического крекинга осуществлялось с процессами прямой перегонки нефти и риформинга бензина. Первая такая установка была закуплена за рубежом в США у фирмы Луммус и установлена  на уфимском крекинг-заводе.

Ее отличительными особенностями  были  компактность и, в тоже время, большая мощность по переработке, которая составляла 1 млн.т сырой нефти в год.

         Комбинированная установка Луммус включала процессы первичной перегонки нефти, термокрекинг мазута, двухступенчатый термокрекинг и риформинг  [2].

         Для осуществления этих процессов комбинированные установки имели от трех до пяти печей, несколько колонн и эвапораторов, большое количество теплообменников.

         Установки эти  были эффективны, так как при комбинировании была хорошо налажена система утилизации образующегося тепла, установки занимали сравнительно немного места и давали высокие выходы крекинг-бензина. К концу 1940 г. строительство двухпечной крекинг-установки термического крекинга в составе комбинированной установки "Луммус" было закончено и она была введена в эксплуатацию [3].

Производительность установки составляла 3000т в сутки по сырью.

На этой установке осуществлялся избирательный крекинг, преимущество которого состояло в том, что сырье делилось на несколько узких фракций и каждая из них крекировалась в отдельной печи при специально подобранном для нее оптимальном режиме.

  На уфимской комбинированной четырехпечной установке в первой печи (печи легкого крекинга) остаток от перегонки и тяжелые, уже прокрекированные фракции подвергались легкому крекингу; во второй печи крекировали газойль прямой гонки и прокрекированные фракции из печи легкого крекинга; в третьей печи крекировали прокрекированные фракции второй печи; в четвертой происходил риформинг лигроина. Такой способ крекинга позволял получать высокие выходы бензина (например, на этой установке из ишимбайской нефти получали 51% бензина и 14% газа).

На установке осуществляли:

1) прямую перегонку нефти с получением бензина, лигроина и остатка;

2) риформинг лигроина;

3) легкий крекинг мазута в смеси с тяжелыми прокрекированными фракциями печи легкого крекинга;

4) крекинг газойля прямой гонки в смеси с газойлем легкого крекинга;

5) крекинг прокрекированных фракций из газойлевой печи, печи риформинга и прокрекированных фракций этой печи;

б) стабилизацию бензина прямой гонки  и дистиллятов крекинга и риформинга.

Как видно из одного только перечня процессов, четырехпечная установка была очень сложна; при этом все ее отдельные части для слаженной работы  установки должны были действовать непрерывно и согласованно. Конечными продуктами являлись легкий бензин прямой гонки, используемый в качестве базового компонента авиационного бензина и автомобильные бензины крекинга и риформинга.

Принцип комбинирования установок термокрекинга с процессом первичной переработки нефти широко применялся и при строительстве отечественных нефтеперерабатывающих заводов  в военное и послевоенное время.

27 июля 1943 г.  на Красноводском НПЗ была введена в эксплуатацию комбинированная установка АТ-ТК,  построенная на  базе оборудования эвакуированного Туапсинского НПЗ и полученного по ленд-лизу из США.

Также  в 1943 г. на базе оборудования эвакуированного Бердянского крекинг-завода на Краснокамском НПЗ была сооружена установка двухпечного крекинга системы «Нефтезаводпроекта», работающая по схеме комбинированной установки АТ-ТК.

В сентябре 1945 года на Гурьевском НПЗ были введены в эксплуатацию установки термокрекинга в составе блока АТ–ТК, впоследствии переоборудованные в атмосферную установку. 

В октябре 1950 г. на Новокуйбышевском НПЗ была введена  в эксплуатацию первая установка термокрекинга ТК-1 в составе комбинированной установки АТ-ТК-риформинг, а в 1954 г.  вторая установка термокрекинга в составе комбинированной установки ТК-риформинг.

В декабре 1952 году на Сызранском НПЗ была введена  в эксплуатацию  установка термического крекинга № 2 системы Нефтепроекта, комбинированная с блоком первичной переработки нефти.

Установка термического крекинга на Ишимбаевском нефтеперерабатывающем заводе была введена в эксплуатацию в 1953 г. в составе комбинированной установки АТ-ТК.

В связи с заменой термического крекинга более эффективным: процессом каталитического крекинга, позволяющим получать бензин высокого качества, в послевоенное время создавались комбинированные установки нового типа, объединяющие головные процессы нефтепереработки - атмосферно-вакуумную перегонку нефти, термический крекинг гудрона, каталитический крекинг дистиллятов и вторичную перегонку бензинов.

Первыми установками такого типа мощностью 3 млн т в год были установки ГК-3, внедренные в конце 1960-х годов на НПЗ в гг. Ангарске и Кременчуге. Эксплуатация этих установок показала, что комбинирование указанных процессов позволяет на 36% снизить необходимые капитальные вложения по сравнению с затратами на строительство равноценного комплекса разобщенных установок.

Удельные расходы топлива, пара, воды, электроэнергии на комбинированной установке также значительно снижались, что помимо снижения стоимости переработки 1т нефти на 40% способствовало  уменьшению нагрузок на общезаводское хозяйство предприятия и приводило к снижению необходимых капитальных затрат в это хозяйство.

В начале 1970–х годов назрела необходимость разработки новых технологических решений, облегчающих широкое и ускоренное внедрение в отечественную нефтеперерабатывающую промышленность принципа комбинирования процессов - путём строительства новых комбинированных установок и реконструкции части существующих установок термокрекинга.

 С этой целью ГрозНИИ были  проведены работы по со­вершенствованию технологической схемы и аппаратурного оформления комбинированных установок. В частности, в схеме новых установок более широко использовалось избыточное тепло процесса каталитического крекинга для перегонки нефти, применялся усовершен­ствованный способ подготовки дистиллятного сырья для каталити­ческого крекинга. В разработанной ГрозНИИ комбинированной схеме было значительно улучшено аппаратурное оформление секции ка­талитического крекинга.

В ряде случаев целесообразно строить комбинированные установки по упрощенной схеме, оставив в их составе наиболее многотоннажные и "теплоёмкие" процессы - атмосферно-вакуумную перегонку нефти, деструктивно-вакуумную перегонку гудрона и ка­талитический крекинг дистиллятов, имея в виду, что вторичную перегонку бензинов прямой перегонки, а также стабилизацию крекинг-бензина и переработку газов можно осуществить на отдельностоящих установках.

         В результате опробования процесса деструктивной перегонки мазута и гудрона в промышленных условиях, ГрозНИИ рекомендовали этот процесс для внедрения на вновь строящихся заводах и реконструируемых крекингах с целью получения сырья для каталитического крекинга и контактного коксования [4]. Для использования процесса деструктивной перегонки на действующих установках термокрекинга необходимо было перевести печь легкого крекинга на режим деструктивной перегонки с подачей водяного пара или воды в печь.

Сооружение усовершенствованных комбинированных установок возможно было осуществить как путем нового строительства, так и путем строительства на площадках действующих установок термокрекинга с использованием части аппаратуры этих установок, так как для их эксплуатации не требовалось расширение общезаводского хозяйства. Одним из объектов такой реконструкции была выбрана грозненская сдвоенная установка термокрекинга № 1-2 [5]. Комбинированная переработка мазута по комбинированной схеме позволяла в три раза увеличить производительность установки по сравнению с переработкой на действующих сдвоенных установках термокрекинга, увеличить выработку светлых и улучшить их качество, уменьшить эксплуатационные затраты в 1,5 раза, уменьшить расходы топлива, воды и водяного пара. 

 

Литература:

1.Ахмадова, Х.Х. Первые комбинированные крекинг-установки / Х.Х. Ахмадова, А.М. Сыркин, Э.У. Идрисова, А.М. Такаева // История науки и техники, 2009. - 2, спецвыпуск №1. - С.106-109

2.Черныш, М.Е. Развитие нефтеперерабатывающей промышленности  в Советском Союзе: фрагменты истории  /М.Е. Черныш.- М.: Наука.2006.-320 с.

3.Вахитова, Р.Г. Этапы становления Уфимского нефтеперерабатывающего завода / Р.Г.Вахитова, С.Г. Прокопюк, Э.М. Мовсумзаде // Нефтепереработка и нефтехимия.-1998.№ 4, С.5-10.

4.Назаретова, Н.Б. Уточнение показателей процесса деструктивной перегонки нефтяного сырья в промышленных условиях. (Тема 43, 1957.) / Н.Б.Назаретова, Б.К.,Америк А.З. Дорогочинский и др. // Рефераты научно-исследовательских работ, законченных в 1957 г. ГОСИНТИ. М.: 1959. С.36-40.

5.Отчет о научно-исследовательской работе: «Усовершенствованные комбинированные установки для переработки нефти и мазута» / Б.К.Америк, Б.В.Матаева, М.Ф.Сапон -1968. - С.51.