Интенсификация процесса висбрекинга гудрона

В настоящее время на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) Россий-ской Федерации сложилась критическая ситуация. Высокий износ основных производственных фондов (около 80%) предопределяет низкую загрузку заводов (в среднем около 83%). Низкое качество готовой продукции, выпускаемой большинством НПЗ России, обусловлено низкой глубиной переработки нефти [1].
На сегодняшний день, глубина переработки нефти (ГПН) в среднем, со-ставляет 71-72%, в то время как в западноевропейских странах составляет порядка 85%, в США – 95%. В нашей стране до сих пор действует техническая документация, позволяющая российским НПЗ выпускать продукцию, не соответствующую требованиям зарубежных нормативных до-кументов [1].
Для увеличения ГПН на Российских НПЗ необходимо:
- строительство новых технологических установок, направленных на углубление переработки нефти (каталитический крекинг, гидрокрекинг и др.)
- модернизация старых установок и эксплуатация их в комбинированном варианте.
Для большинства Российских НПЗ актуальна проблема замены устаревшего оборудования базовых процессов и дальнейшего повышения ГПН свыше 70%. Из тридцати крупнейших российских НПЗ девять не используют углубленную переработку нефтяных фракций [1].
Задача углубления переработки нефти заключается в основном в квали-фицированной переработке тяжелых нефтяных остатков (гудронов, асфальтов, тяжелых газойлей) с получением дополнительного количества светлых нефтепродуктов и товарного котельного топлива без использования разбавителей.
Защита окружающей среды от вредных выбросов и загрязненных стоков требует использования в качестве моторных и котельных топлив высококачественных, специально подготовленных компонентов. Если с моторными топливами положение в отрасли относительно неплохое, то котельные топлива не удовлетворяют современным требованиям.
Особенно много проблем возникает с переработкой вакуумных остатков на заводах, перерабатывающих сернистые нефти с высоким содержанием металлов, объем таких остатков достигает 40 % от перерабатываемой нефти [1].
Еще недавно, в конверсии тяжелых остатков нефти, термическим процессам отдавалось предпочтение в связи с невысокими затратами. Однако, по мере роста цен на сырую нефть, получение, например, значительных объемов кокса из гудронов (до 35 % масс.) становится нерентабельным.
При этом нет надежного и долговременного рынка сбыта для тяжелых остатков с высоким содержанием серы и металлов. Все это говорит о том, что необходимо изменить схему переработки тяжелых остатков так, чтобы превратить их в максимальное количество топлива для транспорта [2].
На отечественных НПЗ эксплуатируется 15 установок висбрекинга: Лу-койл - 2, ТНК - ВР - 2, Роснефть - 1, Башнефтехим -3, Газпромнефть - 1, МНТК-1, Славнефть -1, ТАИФ-НК -1, ОАО Салаватнефтеоргсинтез - 1, Сургутнефтегаз – 1, ТАНЕКО – 1 [3].
В России разработками технологии процесса висбрекинга занимаются ведущие научно-исследовательские институты: ГУП «Институт нефтехимпереработки РБ», ГрозНИИ и ВНИПИнефть [4].
Интенсификация процесса висбрекинга с помощью внешних воздействий дает возможность более полно реализовывать его потенциальные возможности и добиться повышения качественных и количественных показателей продуктов в технологическом процессе [5, c. 2].

Введение 8
1. Аналитическая часть 10
1.1. Историческая справка 10
1.2. Висбрекинг нефтяных остатков 10
1.2.1 Химические превращения в процессе висбрекинга 11
1.2.2. Сырье и продукты висбрекинга 14
1.2.3. Режимные показатели процесса 17
1.2.4. Коксообразование 19
1.2.5. Интенсификация процесса висбрекинга 21
1.2.6. Варианты технологических схем 24
1.3. Изменение свойств нефтяных остатков магнитной обработкой 25
1.4. Патентные исследования 28
1.5. Выбор и обоснование метода интенсификации производства 40
2. Расчетно-технологическая часть 46
2.1 Описание технологической схемы производства 46
2.2 Внесенные изменения по сравнению с аналогом и обоснование изменений, вводимых в проект 50
2.2 Техническая характеристика сырья и продукта 52
2.3 Расчет материальных балансов 53
2.3.1 Материальный баланс печи 53
2.3.2 Материальный баланс реакционной камеры 55
2.4 Технологический расчет печи 56
2.4.1 Исходные данные для расчета 56
2.4.2 Расчет процесса горения 57
2.4.3. Расчет тепловой нагрузки печи, КПД и расхода топлива 61
2.4.4 Расчет радиантной секции 64
2.4.5 Поверочный расчет камеры радиации 68
2.4.6 Расчет конвекционной секции 72
2.5 – Технологический расчет выносной реакционной камеры 76
2.6 Гидравлический и механический расчет аппарата магнитной обработки 80
2.6.1 Гидравлический расчет 80
2.6.2 Расчет толщины обечайки 81
2.6.3 Расчет эллиптического днища (крышки) 82
2.6.4 Укрепление отверстий 83
2.6.5 Расчет опор аппарата 84
2.7 Выбор и обоснование схемы автоматизации процесса 85
2.8 Моделирование кинетики висбрекинга 109
2.9 Обеспечение производственной и экологической безопасности 113
2.9.1 Общая характеристика производственной опасности объекта 113
2.9.2 Технологические решения, обеспечивающие безопасность эксплуатации объекта 121
2.9.3 Производственная санитария и гигиена труда 126
2.9.4 Освещение помещений и наружных установок 130
2.9.5 Средства индивидуальной защиты 131
2.9.6 Пожарная профилактика, методы и средства тушения 132
2.9.7 Защита зданий и сооружений от разрядов атмосферного электричества 133
2.9.8 Вопросы гражданской обороны и действий в условиях чрезвычайных ситуаций 135
2.9.9 Защита окружающей среды 135
2.10 Экономическое обоснование проекта 142
Заключение 156
Список использованных источников 157
Приложение А 162
Приложение Б 166
Спецификации 168

Дипломный проект содержит 176 страниц, 9 рисунков, 44 таблицы,

39 литературных источников, 2 приложения.

ГУДРОН, ВИСБРЕКИНГ, АППАРАТ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ,

КОТЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО, РАСЧЁТ, РЕКОНСТРУКЦИЯ

Дипломный проект разработан на основании материалов полученных

во время прохождения преддипломной практики на установке висбрекинга

гудрона Комплекса Нефтеперерабатывающих и Нефтехимических Заводов

ОАО «ТАНЕКО».

Целью проекта является увеличение выхода светлых дистиллятов при

включении в схему аппарата магнитной обработки.

Проект включает: литературный обзор, патентные исследования,

технологические расчеты, экономическое обоснование проекта, раздел по

экологической и производственной безопасности, спецификации схемы

автоматизации технологического процесса.

1. Ахмадова Х. Х. Роль висбрекинга в углублении переработки нефти / Х. Х. Ахмадова А. М. Сыркин, А. С. Садулаева // Инновации в науке: материалы международной заочной научно-практической конференции. - Новосибирск, 2012. – С. 210 -216.
2. Албаева Е. Е Значение процесса висбрекинга в углублении переработки нефти / Е. Е. Албаева, В. Н. Сапрыгина // Переработка углеводородного сырья: сб. науч. тр. - Иркутск, 2012. - С. 14-18.
3. Капустин В. М. Глубокая переработка углеводородного сырья в условиях финансового кризиса /В. М. Капустин // Мир нефтепродуктов. - 2009. - №3. - С. 8-10.
4. Ахмадова Х. Х. Применение процесса висбрекинга в составе ком-бинированных схем переработки нефти / Х.Х. Ахмадова, З.А, Абдулмежидова// Нефтегазовое дело. - 2011. - №2. - С. 103-113.
5. Пивоварова Н. А. Интенсификация процессов переработки углеводородного сырья воздействием постоянного магнитного поля: автореферат дисс. … д.т.н / Н. А. Пивоварова. – М., 2005. -50 с.
6. Технология переработки нефти и газа: учеб. для вузов /В. А. Грузе, Д. Р. Стивенс; пер. с англ; под ред. И. Я. Фингрута. – Л.: Химия, 1964. – 609 с.
7. Ткачев С. М. Технология переработки нефти и газа. Процессы глубокой переработки нефти и нефтяных фракций: учеб. -метод. комплекс: в 2-х ч. Ч.1. Курс лекций. /сост.: С. М. Ткачев. – Новополоцк: ПГУ, 2006. – 345 с.
8. Оразова Г. А. Роль процесса висбрекинга в схеме переработки нефтяных остатков / Г. А. Оразова, Т. И. Сажина // Вестник КазНТУ. – 2009. - № 1. – С. 2 – 4.
9. Пивоварова Н.А. Висбрекинг нефтяного сырья: научное издание / Н. А. Пивоварова, Б. П. Туманян, Б. И. Белинский. – М.: Техника, 2002. – 64 с.
10. Козин В.Г. Современные технологии производства компонентов моторных топлив / В. Г. Козин, Н. Л. Солодова , Н. Ю. Башкирцева. – Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2001. – 272 с.
11. Справочник нефтепереработчика: справочное издание / под ред. Г. А. Ластовкина [и др.].- Л.: Химия, 1986. - 648 с.
12. Технология переработки нефти и газа: учебник для нефтяных спец. вузов. Ч.2 / Е. В. Смидович. - М.: Химия, 1980. – 328 с.
13. Давлетшин А.Р. Исследование закономерностей термолиза нефтя-ных остатков в процессе висбрекинга с реакционной камерой с восходящим потоком: автореф. дисс. … к.т.н. / А. Р. Давлетшин. – Уфа, 2001. -25 с.
14. Теляшев И. Р. Исследование превращений нефтяных остатков при ультразвуковой обработке / И. Р. Теляшев, Л. Р. Давлетшин, Р. Р. Везирев // Материалы 47-й НТК студентов, аспирантов и молодых ученых:сб. T. 1. - Уфа: Изд-во УНГТУ, 1996. – С. 88.
15. Зайкин Ю. Р. Новое направление в переработке тяжелых нефтяных отходов / Ю. Р. Зайкин, Надиров Н. Н. // Нефть России. – 1997. - № 5. - С.72-73.
16. Пат. 2213763 РФ; Способ переработки остаточных нефтепродуктов. МПК C 10 G 9/16/ Синицын С. А.; патентообладатель Королева Н. В. - № 2001114686/04; заявл. 31.05.2001; опубл. 10.10.2003, Бюл. № 7. – 3 с: ил.
17. Везиров Р. Р. Основные практические закономерности и особенности процесса висбрекинга / Р. Р. Везиров // Башкирский химический журнал. - 2010. - № 3. - С. 189-195.
18. Пивоварова Н. А. Новые пути интенсификации процессов нефте- и газоперерабатывающей отрасли / Н. А. Пивоварова, Б. И. Белинский // Вестник Астрахансого государственного технического университета – 2005. - № 6. – С. 82-88.
19. База данных Федерального института промышленной собственно-сти [Электронный ресурс]: база содержит сведения об изобретениях, полезных моделях, промышленных образцах, товарных знаках, наименованиях мест происхождения товаров. – М., 2013. – Режим доступа: http://www.fips/ru. - Загл. с экрана.
20. О свойствах и строении нефтяных дисперсных систем / Н. А. Пивоварова, Л. Б. Кириллова, М. А. Такаева [и др.] // Вестник АГТУ. – 2008. - № 6. – С. 138-144.
21. Такаева М. А. Интенсификация процессов подготовки и переработки грозненских нефтей и тяжелого углеводородного сырья под действием магнитного поля / М. А. Такаева, М. А. Мусаева, Х. Х. Ахмадова // Нефтегазовое дело. - 2011. - №3. - С. 223-230.
22. Пат. 2215020 РФ; Способ переработки тяжелого углеводородного сырья: МПК C 10 G 15/00 / Пивоварова Н. А.; заявитель и патентообладатель: ООО Астраханьгазпром. - № 2002116712/12; заявл. 21.06.2002; опубл. 27.10.2003, Бюл. № 7. – 12 с: ил.
23. Ахназарова С. Л. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов / С. Л. Ахназарова, В. В. Кафаров – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1985. – 327 с.
24. Козырёв О. Н. Интенсификация процесса висбрекинга углеводо-родных остатков: автореф.дисс. … к.т.н. / О. Н. Козырев. – Астрахань, 2003. - 23 с.
25. Володин Ю. А. Углубление переработки нефти воздействием на сырье различных факторов /Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России: тез. докл. 3-й научн. техн. конф. – С. 27 -28.
26. Туманян Б. П. Научные и прикладные аспекты теории нефтяных дисперсных систем : научное издание / Б. П. Туманян. - М.: Техника, 2000. – 336 с.
27. Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия: ГОСТ 10585-99. - М.: Комитет по стандартам, 2001. - 18 с.
28. Ишкильдин А. Ф. Висбрекинг нефтяных остатков: учеб. пособие / А. Ф. Ишкильдин. –Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. – 52 с.
29. Кузнецов А.А. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности : справочное пособие / А.А. Кузнецов, С.М. Кагерманов, Е.Н. Судаков. – М.: Химия, 1966. – 336 с.
30. Ястржембский А.С. Техническая термодинамика : научное издание / А. С. Ястржембский. – М.: Госэнергоиздат, 1960. - 491 с.
31. Сарданашвили А.Г. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа: учебное пособие для нефтяных спец. вузов/ А.Г. Сарданашвили, А.И. Львова. – М.: Химия, 1980. – 256 с.
32. Танатаров М.А. Технологические расчеты установок переработки нефти: учебное пособие для вузов / М.А. Танатаров, М.Н. Ахметшина, Р.А. Фасхутдинов. – М.: Химия, 1987. – 352 с.
33. Пивоварова Н. А. Технологические аспекты выбора параметров магнитного активирования углеводородных систем / Н. А. Пивоварова // Изв. вузов. Химия и химическая технология. - 2004. - № 7. - С. 142-146.
34. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие для вузов /К.Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков. - Л.: Химия, 1981. - 560 с.
35. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Ю. И. Дытнерский, Г. С. Борисов [и др.]; под ред. Ю. И. Дытнерского. - М.: Химия, 1991. - 496 с.
36. Ившин В. П. Интеллектуальная автоматика в курсовых и диплом-ных проектах: учебное пособие / В.П. Ившин, И.А. Дюдина, А.В. Фафурин. - Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2008. - 102 с.
37. Будник В. А. Математическое описание процесса висбрекинга остаточного нефтяного сырья / В. А. Будник, Е. А. Порошин, В. В. Зольников // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2009. - №10. - С. 35-38.
38. Гимранов Ф.М. Обеспечение производственной и экологической безопасности: методические указания и рекомендации по дипломному проек-тированию / Ф. М. Гимранов, Д. К. Шаяхметов, Е. Б. Гаврилов, Ф. А. Галеев. - Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 1998. - 60 с.
39. Экономическое обоснование курсовых и дипломных проектов: метод. указания и рекомендации/ сост. Н.В. Лыжина [и др.]. – Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та. – Казань, 2008. - 106 с.