Нефтеперерабатывающий завод (НПЗ)

НПЗ - промышленное предприятие, основной функцией которого является переработка нефти в бензин, авиационный керосин, мазут, дизельное топливо, смазочные масла, смазки, битум, нефтяной кокс, сырье для нефтехимии.

Производственный цикл НПЗ:

• подготовка сырья;
• первичная перегонка нефти;
• вторичная переработки нефтяных фракций:
• каталитический крекинг,
• каталитический риформинг,
• коксование,
• висбрекинг,
• гидрокрекинг,
• гидроочистки,
• смешение компонентов готовых нефтепродуктов.

НПЗ характеризуются по следующим показателям:

• Вариант переработки нефти:
• топливный,
• топливно-масляный,
• топливно-нефтехимический.
• Объем переработки (в млн тонн).
• Глубина переработки нефти (выход нефтепродуктов в расчете на нефть, в % по массе за минусом топочного мазута и газа).

На сегодняшний день НПЗ становятся более универсальными.
Например, наличие каталитического крекинга на НПЗ позволяет наладить производство полипропилена из пропилена, который получается в значительных количествах при крекинге, как побочный продукт.

Сначала производится обезвоживание и обессоливание нефти на технологических установках для выделения солей и других примесей, вызывающих коррозию аппаратуры, замедляющих крекинг и снижающих качество продуктов переработки.
В нефти остается не более 3-4 мг/л солей и около 0,1 % воды.
Затем нефть поступает на первичную перегонку.

Первичная переработка - перегонка

Жидкие углеводороды нефти имеют различную температуру кипения. На этом свойстве основана перегонка.
При нагреве в ректификационной колонне до 350 °C из нефти последовательно с ростом температуры выделяются различные фракции.
Нефть на первых НПЗ перегоняли на следующие фракции:

• прямогонный бензин (он выкипает в интервале температур 28-180°С);
• реактивное топливо (180-240 °С);
• дизельное топливо (240-350 °С).

Остатком перегонки нефти был мазут.
До конца 19 века его выбрасывали, как отходы производства.
Для перегонки нефти обычно используют 5 ректификационных колонн, в которых последовательно выделяются различные нефтепродукты.
Выход бензина при первичной перегонке нефти незначителен, поэтому проводится ее вторичная переработка для получения большего объема автомобильного топлива.

Одна из самых распространенных технологий этого цикла - крекинг (англ. cracking - расщепление).
В 1891 г. инженеры В. Г. Шухов и С. П. Гаврилов предложили первую в мире промышленную установку для непрерывной реализации термического крекинг-процесса: трубчатый реактор непрерывного действия, где по трубам осуществляется принудительная циркуляция мазута или другого тяжелого нефтяного сырья, а в межтрубное пространство подаются нагретые топочные газы.
Выход светлых составляющих при крекинг-процессе, из которых затем можно приготовить бензин, керосин, дизельное топливо составляет от 40-45 до 55-60 %.
Крекинг-процесс позволяет производить из мазута компоненты для производства смазочных масел. Каталитический крекинг был открыт в 1930^х гг.
Катализатор отбирает из сырья и сорбирует на себе прежде всего те молекулы, которые способны достаточно легко дегидрироваться (отдавать водород).
Образующиеся при этом непредельные углеводороды, обладая повышенной адсорбционной способностью, вступают в связь с активными центрами катализатора.
Происходит полимеризация углеводородов, появляются смолы и кокс.
Высвобождающийся водород принимает активное участие в реакциях гидрокрекинга, изомеризации и др.
Продукт крекинга обогащается легкими высококачественными углеводородами и в результате получается широкая бензиновая фракция и фракции дизельного топлива, относящиеся к светлым нефтепродуктам.
В итоге получаются углеводородные газы (20 %), бензиновая фракция (50 %), дизельная фракция (20 %), тяжелый газойль и кокс.

Гидроочистка

Гидроочистку осуществляют на гидрирующих катализаторах с использованием алюминиевых, кобальтовых и молибденовых соединений. Один из наиболее важных процессов в нефтепереработке.

Задача процесса - очистка бензиновых, керосиновых и дизельных фракций, а также вакуумного газойля от сернистых, азотсодержащих, смолистых соединений и кислорода. На установки гидроочистки могут подаваться дистилляты вторичного происхождения с установок крекинга или коксования, в таком случае идет также процесс гидрирования олефинов. Мощность существующих в РФ установок составляет от 600 до 3000 тыс. т/год. Водород, необходимый для реакций гидроочистки, поступает с установок каталитического риформинга, либо производится на специальных установках.

Сырьё смешивается с водородсодержащим газом концентрацией 85-95 % об., поступающим с циркуляционных компрессоров, поддерживающих давление в системе. Полученная смесь нагревается в печи до 280-340 °C, в зависимости от сырья, затем поступает в реактор. Реакция идет на катализаторах, содержащих никель, кобальт или молибден под давлением до 50 атм. В таких условиях происходит разрушение сернистых и азотсодержащих соединений с образованием сероводорода и аммиака, а также насыщение олефинов. В процессе за счет термического разложения образуется незначительное (1,5-2 %) количество низкооктанового бензина, а при гидроочистке вакуумного газойля также образуется 6-8 % дизельной фракции. В очищенной дизельной фракции содержание серы может снизиться с 1,0 % до 0,005 % и ниже. Газы процесса подвергаются очистке с целью извлечения сероводорода, который поступает на производство элементарной серы или серной кислоты.

Процесс Клауса (Окислительная конверсия сероводорода в элементную серу)

Установка Клауса активно применяется на нефтеперерабатывающих предприятиях для переработки сероводорода с установок гидрогенизации и установок аминной очистки газов для получения серы.

Формирование готовой продукции

Бензин, керосин, дизельное топливо и технические масла подразделяются на различные марки в зависимости от химического состава.
Завершающей стадией производства НПЗ является смешение полученных компонентов для получения готовой продукции требуемого состава.
Также этот процесс называется компаундирование или блендинг.

Крупнейшие нефтеперерабатывающие заводы России

Крупные независимые НПЗ России