Технологии в нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности: получения топливного газа для технологических печей и углубления переработки нефти

Москва, 6 ноя - ИА Neftegaz.RU. Нефть и газ имеют колоссальное влияние на мировую и российскую экономику. Внедрения новейших технологий требует не только их добыча, но и переработка. Снижение удельных затрат на производство и использование энергоресурсов, а также минимизация техногенного воздействия на окружающую среду – главные приоритеты индустрии. Силами талантливого инженера и руководителя компании ПРИАС Александра Попова реализуются данные направления.

Важные разработки в нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности

Развитие нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей отраслей очень важно для России. Поэтому в этой области так необходимы специалисты, которые способны автоматизировать эти процессы.
Главный инженер проектов Александр Попов в профессии уже 13 лет. За это время ему удалось разработать сразу две уникальные технологии: по получению топливного газа для технологических печей и углубления переработки нефти.

Получение топливного газа для технологических печей как безотходное производство

Много лет ученые искали способ минимизировать затраты на производство, а сдуваемый углеводородный газ занимал около 5-8% потерь. Александр Попов придумал, как снизить затраты на производство и также минимизировать негативное влияние на экологию.

Он разработал новый композиционный состав топливного газа на основе смеси углеводородного газа установок топливного производства и «отдувочного» водородсодержащего газа (ВСГ). Ранее «сдуваемый» газ направлялся на факельную установку для сжигания на факеле, что вело к увеличению удельных затрат на производство, теперь же газы отправляются в печи и используются повторно. Благодаря этой работе Александр Попов стал Лауреатом конкурса «ТЭК-2013», а также в 2016 году участвуя в конкурсе «Инженер года» получил статус профессионального инженера России.

Цель проекта заключалась в повторном применении «отдувочного» ВСГ в качестве топлива в технологических печах нефтеперерабатывающих предприятий, данный ВСГ получают как побочный процесс в короткоцикловой адсорбции, каталитическом риформинге и прочих.

Для решения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Провести анализ вторичного использования «отдувочного» ВСГ, путем исследования вариантов вторичного применения «отдувочного» ВСГ в отечественной и мировой практике, определить направления использования «отдувочного» ВСГ в качестве композиционного топливного газа.
2. Оптимизировать состав композиционного топливного газа, исходя из возможных ресурсов предприятия в соответствии с требованиями по эксплуатации технологических печей нефтеперерабатывающих предприятий, и провести исследования оценки влияния содержания водорода в композиционном топливном газе на его физико-химические и теплофизические свойства.
3. Разработать способ получения композиционного топливного газа.

В процессе работ было установлено:

1. Композиционный топливный газ, в состав которого входит смешанный «отдувочный» ВСГ и низкопотенциальные углеводородные газы, имеет схожие теплофизические и физико-химические свойства, что и природный газ.
2. Были выявлены зависимости теплофизических и физико-химических свойств композиционного топливного газа от содержания водорода (в %), в градиенте до температуры термического разложения углеводородов.
3. Был подобран оптимальный состав композиционного топливного газа с концентрацией водорода 44% об., данное соотношение гарантирует устойчивое безопасное горение пламени, и пламя имеет стабильную структуру

В результате проведенной работы были получены следующие результаты:

1. Разработан способ получения композиционного топливного газа для технологических печей установок НПЗ с применением газоструйных аппаратов по принципу прямого питания.
2. В промышленных условиях получен и экспериментально исследован композиционный топливный газ из низкопотенциального газа с различным содержанием водорода.
3. В условиях промышленной эксплуатации подтверждена устойчивость пламени при горении композиционного топливного газа в форсунках технологических печей.
4. Принятые технические решения позволили:

• снизить расход жидкого топлива в 6 раз, что позволило повысить энергетическую эффективность производства;
• снизить объем сжигаемых газов на факеле на 148,1 тыс. тонн, а также снизить валовый выброс продуктов сгорания в атмосферу по бенз(а)пирену в 4 раза, углекислому газу в 2 раза, оксиду азота в 3,2 раза и диоксиду серы в 32 раза, что позволило улучшить экономические и экологические показатели производства.

«Таким образом, данная технологическая установка, в которую входят стадии очистки и смешения газовых потоков, позволяет с минимальными энергетическими затратами вовлекать в технологический процесс низкопотенциальные и «отдувочный» водородсодержащий газы, которые сжигаются на факельных установках. Процесс позволяет создать цикл полной переработки вторичных и факельных газов производства. Технология позволяет наиболее эффективно использовать сырье, что в свою очередь ведет к углублению переработки нефти. В процессе смешения применяется простое в техническом исполнении оборудование. Новая технология снижает потребление жидкого топлива в технологических печах, стабилизирует работу топливного кольца предприятия, снижает количество сжигаемых углеводородных газов на факеле, что сокращает выбросы вредных веществ в атмосферу. Направление жидкого топлива на дальнейшую переработку в качестве сырья приведет к повышению глубины переработки нефти» - рассказывает Александр.

Углубление переработки нефти

Сегодня грамотное потребление дизельного топлива формируют требования по дальнейшему углублению переработки нефти, а также получения дизельного топлива с низкой температурой застывания и увеличения выхода продукта.

Для решения этой задачи Александр Попов, в сотрудничестве с Дмитрием Анохиным на предприятии Росстройинвест на установке УКОРН-30 разработал и успешно испытали технологию углубления переработки нефти для установок малой производительности. Благодаря ее внедрению удалось добиться снижения температуры застывания дизельного топлива с минус 5°С до минус 25°С/минус 35°С, увеличения выхода продукта на 10% и снижения содержания серы до 0,65%.

Основополагающей концепцией является переработка дизельных фракций в отсутствии водорода в присутствии бифункциональных катализаторов на основе цеолита, обеспечивающие высокую степень расщепления парафиновых углеводородов, входящих в состав дизельной фракций. Цеолиты проявляют необычные адсорбционные, молекулярно-ситовые и каталитические свойства. Например в цеолите ZSM-5 поры представлены прямыми и «синусоидальными» каналами. Средний диаметр пор этих цеолитов таков, что препятствует образованию углеводородов с числом атомов углерода в молекуле большим, чем 12, что обеспечивает высокую селективность процесса превращения парафиновых углеводородов, входящих в состав дизельной фракций.

Для реализации поставленной задачи по углублению переработки нефти для малых НПЗ была выбрана установка УКОРН-30 предназначена для переработки углеводородного сырья компании Росстройинвест в Волгоградской области, компанией руководит Дмитрий Анохин. Проведя анализ работы процесса, была разработана технологическая схема предусматривающая взаимосвязь между производственными блоками по потокам исходного сырья, перерабатываемых продуктов, получаемой продукции и вспомогательных жидкостей.

Кубовый продукт колонны фракционирования дизельной фракция с температурой до 280°С, подается в реактор депарафинизации. В реакторе засыпан катализатор ZSM-5. При попадании продукта в реактор происходит крекенгирование парафинов на цеолитах типа ZSM-5. Наибольшая скорость крекирования наблюдается у парафинов.

Таким образом, превращение углеводородов на цеолитах катализатора ZSM-5 представляет собой многомаршрутный процесс, состоящий из ряда последовательно-параллельных реакций. Данный процесс позволяет получить продукт с низким содержанием парафинов. Опытно-промышленными пробегами установлено:

• снижение температуры застывания дизельного топлива с минус 5°С до минус 25°С/ минус 35°С;
• довести опытным путем период деактивации катализатора – 2 недели;
• снизить содержания серы до 0,65%;
• увеличение выхода продукта на 10%;
• срок окупаемости вложений составляет не более 2-х лет.

Результаты внедрения разработок

Благодаря технологии получения топливного газа для технологических печей как безотходное производство удалось улучшить экономические и экологические показатели нефтеперерабатывающих производств, снизив объем сжигаемых газов на факеле на 148,1 тыс. тонн, что привело к снижению валовых выбросов продуктов сгорания в атмосферу по бенз(а)пирену в 4 раза, углекислому газу в 2 раза, оксиду азота в 3,2 раза и диоксиду серы в 32 раза.

А благодаря внедрению углубленной переработки нефти - на малых нефтеперерабатывающих производствах получить продукт, отвечающий необходимым требованиям законодательства РФ. Данная технология сегодня применяется на 2х объектах: Росстройинвест г. Ленинск Волгоградской области и Промтек г. Элиста республика Калмыкия. Кроме того ведутся переговоры о новых контрактах для реализации технологии на других предприятиях отрасли. Ожидается что к середине 2024 года технология получит более массовое использование.

Александр Попов убежден, что любая уникальная разработка должна стать частью индустрии и ее сообщества, поэтому он опубликовал свыше 10 работ, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, опубликован патент на изобретение.

Автор: А. Иванова