close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

848

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING: ТЕХНОЛОГИИ
ОБЛАГОРАЖИВАНИЕ
СВЕРХТЯЖЕЛОГО СЫРЬЯ
ГИДРОКРЕКИНГОМ
G. Rispoli, D. Sanfilippo, A. Amoroso, Eni Refining and Marketing Division, Миланезе, Италия
Новый процесс присоединения водорода используется для получения средних дистиллятов
с нулевым производством тяжелого жидкого топлива и кокса из вакуумного остатка
Предложение и спрос на тяжелое жидкое топливо, млн брл/сут
Строительство на НПЗ Sannazzaro (оператор – Eni)
первой перспективной установки гидрокрекинга в
суспендированной фазе идет полным ходом. Эта установка предназначена для превращения 23 000 брл/сут
вакуумного остатка в высококачественное дизельное
топливо (<10 млн–1 серы) и другие ценные продукты
– сжиженный нефтяной газ (liquid petroleum gas –
LPG), нафту, реактивное топливо и каталитическое
сырье.
Доведение до промышленного масштаба запатентованного процесса гидрокрекинга в суспендированной
фазе может быть ответом на крайнюю заинтересованность обоих секторов нефтяной промышленности
– добывающего и перерабатывающего – в облагораживании «остаточных фракций». В добывающей
отрасли прогнозируется дальнейший рост добычи тяжелых нефтей в течение ближайшего десятилетия [1].
В нескольких географических зонах, включая Канаду
и Венесуэлу, находятся большие запасы сверхтяжелой и битуминозной нефти, поэтому, в перспективе
роль тяжелого сырья в снабжении нефтепродуктами
возрастет.
1
2
3
4
5
6
7
8
Источник: Eni R&M on Parpinelli data
Рис. 1. Баланс предложения и спроса на тяжелое жидкое
топливо: 1 – суммарное тяжелое жидкое топливо; 2 – Северная
Америка; 3 – Латинская Америка; 4 – Европа; 5 – страны
бывшего СССР; 6 – Африка; 7 – Ближний Восток; 8 – АзиатскоТихоокеанский регион
82
Высокая температура кипения, высокий удельный
вес (менее 10 °API), низкое содержание водорода и высокий коксовый остаток крайне затрудняют переработку этого сырья. Кроме того в нем содержатся большие
количества асфальтенов, серы, азота и металлов. По
мере сокращения запасов обычной нефти доля этого
нетрадиционного сырья возрастает в ассортименте
нефтепереработчиков. Более важно то, что этим видам
нефти необходимы эффективные технологии для глубокого облагораживания и удовлетворения растущего
спроса на легкие и средние дистиллятные топлива.
Нефтеперерабатывающая промышленность должна
учитывать эволюцию рынка в сторону улучшения качества топлив для наземного, воздушного и морского
транспорта и снижение спроса на тяжелое жидкое
топливо в промышленности и в производстве электроэнергии [2]. Новое предложение Международной
морской организации (International Marine Organization
– IMO) относительно качества морского бункерного
топлива снизит содержание серы до <1 %, что в дальнейшем отразится на излишках остаточного котельного
топлива. Рост снабжения высокосернистыми тяжелыми
нефтями и ужесточение экологических требований
усиливают дисбаланс между наличием остаточных продуктов и рыночным спросом [3]. Поэтому необходимы
экономически эффективные модификации нефтеперерабатывающих заводов, которые могут достигнуть
более глубокой конверсии остатков для превращения
излишков низкокачественных остаточных продуктов
в более чистые топлива (рис. 1).
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБЛАГОРАЖИВАНИЯ
Существует несколько промышленно доступных
технологий превращения вакуумных остатков в более легкие продукты. Нефтяные вакуумные остатки,
и особенно остатки, полученные из сверхтяжелых
нефтей, имеют высокое атомное отношение углерода
к водороду по сравнению с желаемыми топливами.
Соответственно процессы конверсии подразделяют
на:
• процессы удаления углерода (в которых избыток
углерода удаляется посредством термической и/или
каталитической переработки);
• процессы присоединения водорода, проводимые
в присутствии соответствующих катализаторов.
№6 июнь • 2010
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING: ТЕХНОЛОГИИ
Коксование – наиболее типичобеспечивают переработку сырья с
ная технология удаления углерода,
высоким содержанием металлов блаобладает высокой гибкостью в отгодаря непрерывному поступлению
ношении сырья и может обеспечить
свежего и отводу отработавшего капереработку самого тяжелого сырья
тализатора.
с высоким содержанием коксового остатка и гетероатомов. Процесс
СЛАБЫЕ СТОРОНЫ
коксования связан с потерей выходов
Основным недостатком всех
жидких продуктов, производством
действующих технологий гидропебольших количеств (около 30 мас. %)
реработки является потеря стабилькокса и низкокачественных дисности остатка при высоких уровнях
тиллятов, которым необходимо
превращения, что ограничивает макглубокое облагораживание для досимально достижимую конверсию.
стижения спецификаций на товарВо время реакции самые тяжелые
ные продукты. В настоящее время в
компоненты сырья становятся нерасмире ежегодно производится около
творимыми в более легких фракциях.
Рис. 2. Нанопластинки катализатора
100 млн т нефтяного кокса [4].
Высокие температуры или высокое
гидрокрекинга в суспендированной фазе
Безусловно, производство кокса
содержание асфальтенов способстувеличивает переработку нестандартвуют реакции полимеризации и
ных сверхтяжелых нефтей. Ценность нефтяного кокса
конденсации между ароматическими комплексами.
низкая; трудный сбыт, серьезные потенциальные пробКогда разность между параметрами растворимости
двух псевдокомпонентов (асфальтена и мальтены)
лемы с логистикой – все это осложняется зачастую
приближается к критической величине, может проотдаленным расположением ресурсов нефти.
изойти осаждение асфальтенов и образование кокГазификация также допускает использование
са. Ввиду ограниченной конверсии тяжелое жидкое
остаточных фракций. Этим методом превращают
топливо является сложным продуктом. Кроме того,
малоценные тяжелые продукты или кокс в синтезпродолжается обесценивание углеводородов в остатке;
газ – смесь водорода (H2) и оксида углерода (CO),
который используется в комбинированном цикле иннеобходимость использования более легких фракций
тегрированной газификации (integrated gasification
в качестве разжижителя повышает неэкономичность
combined cycle – IGCC) для выработки электроэнертяжелых жидких топлив. Мировое производство тягии. Комбинированная выработка электроэнергии из
желых жидких топлив, достигшее максимума в 2004 г.,
синтез-газа стала привлекательной ввиду ограничения
снижается. Нефтепереработчики намерены оснастить
вмешательства государства в экономику, особенно в
свои заводы установками каталитического крекинга,
США и в Европе. Любой тип тяжелого кубового остатка,
гидрокрекинга или коксования c целью постепенного
включая гудрон висбрекинга, пек деасфальтизации,
снижения производства тяжелых жидких топлив и увевысокосернистый кокс и вредные нефтезаводские
личения выхода легких, более чистых, транспортных
отходы могут быть использованы в качестве сырья
топлив. Сейчас фактически производится более 9 млн
для газификации. Готовым продуктом в этом случае
брл/сут котельного топлива (более 10 % мирового проявляется не транспортное топливо, а электричество.
изводства нефти) [5].
Недостатками такого подхода являются большие капиБыли разработаны прогрессивные технологии, остальные затраты и потребность в сырье, не представнованные на концепции реактора с суспендированным
ляющем ценности, или с отрицательным показателем
слоем катализатора для гидрокрекинга тяжелых остатстоимости.
ков, но они еще не достигли промышленного уровня
[6, 7]. Основными ограничениями этих новых процессов
МЕТОДЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ВОДОРОДА
с диспергированным катализатором являются очень
Процессы конверсии остатков через присоединение
жесткие рабочие условия, необходимые для достижения
водорода протекают в присутствии гетерогенных кацелей углубленной конверсии, из-за низкой активности
тализаторов, обычно на основе переходных металлов,
катализаторов при соблюдении низких концентраций,
таких как молибден (Mo), никель (Ni)и кобальт (Co)
обусловленных переработкой за один проход.
на окисно-алюминиевых носителях. Желательные
реакции отщепляют серу, азот и металлы от нефтяОПЫТНЫЙ НЕФТЕПЕРЕРАБОТЧИК
ного субстрата и насыщают кольца полициклической
Нефтеперерабатывающая компания Eni S.p.A имеет
ароматики (polynuclear aromatic – PNA) при высокой
большой опыт конверсии остатков через свои системы
температуре в присутствии водорода.
переработки:
Реакторы гидропереработки могут быть со стацио• установка гидроконверсии остатков в стационарном
нарным, подвижным, кипящим, либо комбинированслое – НПЗ Taranto, 25 000 брл/сут;
ным слоем. Большинство каталитических процессов
• установка гидроконверсии в кипящем слое – НПЗ
в стационарном слое предназначено для сырья с низMilazzo, 25 000 брл/сут;
ким содержанием металлов. В результате отложения
• установка замедленного коксования 1 – НПЗ Gela,
металлов и кокса на катализаторе гидропереработки
4600 т/сут;
межрегенерационные периоды ограничивали рабо• установка замедленного коксования 2 – НПЗ Gela,
чие циклы. Каталитические процессы в кипящем слое
3300 т/сут;
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№6 • июнь 2010
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING: ТЕХНОЛОГИИ
Газ
синтетической нефти (synthetic crude oil – SCO) более
чем на 20 % [8].
Рециркуляция H2
Продукты
реакции
Очищенные
продукты
Реактор
с суспендированной
фазой
Система
фракционирования
Первичный
катализатор
Сырье
Синтетическая
нефть
Рециркуляция катализатора и остатка
Продувка
Рис. 3. Концепция гидрокрекинга в суспендированной фазе
• установка газификации гудрона висбрекинга
(visbroken – VB) – НПЗ Sannazzaro, 400 000 т/год с
выработкой 200 МВт электроэнергии.
Кроме экономических выгод все эти технологии демонстрируют некоторые ограничения по сокращению
производства малоценных побочных продуктов, пользующихся низким спросом (ноль тяжелого жидкого топлива/ноль кокса) или по увеличению выхода дистиллятов
при той же мощности установки атмосферной перегонки
(crude distillation unit – CDU). Необходима была более
совершенная технология глубокого превращения.
НОВЫЙ ПОДХОД
Вначале 1990 гг. компания приступила к разработке
новой концепции для достижения полного превращения и облагораживания остатков. Эти усилия привели
к разработке запатентованной технологии, которая
позволяет осуществить почти полное превращение
в дистилляты самых тяжелых нефтезаводских остатков, а также облагораживание посредством удаления
гетероатомов или их сокращения до уровня, с которым можно справиться в обычных нефтезаводских
операциях. Успешная работа полупромышленной
демонстрационной установки наглядно показала техническую жизнеспособность и надежность нового
процесса гидрокрекинга в суспендированной фазе.
Вслед за этим достижением было решено построить
новую полномасштабную установку гидрокрекинга
в суспендированной фазе на НПЗ Sannazzaro, пуск
которой запланирован на 4-й квартал 2012 г. Установка
Sannazzaro будет также первой промышленной установкой, основанной на технологии гидропереработки
в суспендированной фазе. Исследование для второй
установки мощностью 14 000 брл/сут на НПЗ Taranto,
предусматривающее реконструкцию существующего
заводского оборудования, находится в стадии успешной
реализации. Применение технологии гидрокрекинга
в суспендированной фазе исключает производство и
обращение с нефтяным коксом. Как технология присоединения водорода она увеличивает производство
84
ПЕРЕДОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ГИДРОКРЕКИНГА
В СУСПЕНДИРОВАННОЙ ФАЗЕ
С технологической точки зрения, гидрокрекинг в
суспендированной фазе – это процесс гидрокрекинга,
основанный на уникальных особенностях нанодиспергированного (суспензия) катализатора с использованием специального гомогенного изотермического
реактора, синергетически работающего в инновационной технологической схеме, которая допускает почти
полное (>98 %) превращение сырья в дистилляты, а
также высокую степень облагораживания [9,10].
КАТАЛИЗАТОР
Активной фазой процесса является катализатор –
молибденит (MoS2) без носителя в форме нанопластин,
образующихся на месте из нефтерастворимых первичных форм.
Наблюдения с помощью электронной микроскопии
(просвечивающая электронная микроскопия высокого
разрешения) выявили превосходную дисперсию катализатора. Большая часть MoS2 присутствует в виде
одиночных изолированных пленок (рис. 2). Явления
наслоения (частицы из 2–3 пленок) охватывают лишь
незначительную часть катализатора.
Поскольку металлы осаждаются в виде сульфидов,
образующих отдельные фазы без интерференции с обнаженными активными центрами MoS2, катализатор
практически не подвергается изменению в течение
всего процесса, таким образом, исключая старение. Не
требуется замена катализатора (и соответствующие
выключения установки), типичные для всех каталитических процессов гидропереработки.
В противоположность традиционным катализаторам
на носителях, используемым в реакторах со стационарным и кипящим слоем, новый катализатор гидрокрекинга
в суспендированной фазе не испытывает проблем забивки, обусловленной отложениями металлов и кокса
в порах носителей.
Снижение действия кокса, большая площадь поверхности и отсутствие диффузионных сопротивлений массопередаче помогают катализатору быть более активным, чем катализаторы на носителях. Очень высокая
удельная активность позволяет сохранять концентрацию катализатора на уровне нескольких тысяч млн–1.
Регулирование температуры с диспергированным катализатором однородное, тогда как катализатор на носителе
может подвергаться местным перегревам. Применение
суспендированных катализаторов без носителей особенно полезно в случае сырья, содержащего высокую
концентрацию загрязнителей, в частности металлов и
асфальтенов.
Превращение тяжелых продуктов в дистиллят инициируется термически через разрыв C-C и образование
свободных радикалов. Реакции поглощения водорода
быстро прекращаются и избегают механизма цепной
реакции через β-расщепление свободных радикалов и
их рекомбинацию, которая ведет к образованию кокса.
Расстояние между пластинками MoS2 в суспендированной фазе на несколько порядков ближе к размеру
№6 июнь • 2010
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING: ТЕХНОЛОГИИ
молекулы нефти, чем у любого катализатора на носителе. Это сокращает момент времени между образованием радикала и гидрогенизации на катализаторе,
ограничивая тем самым образование кокса. Захват водорода, катализированный Mo, обеспечивает возможность гидрирования ароматических колец, снижения
CCR и удаления гетероатомов – гидрообессеривание
(hydrodesulfurization – HDS), гидродеметаллизация
(hydrodemetallation – HDM)и гидродеазотирование
(hydrodenitrification – HDN) – через гидрогенолиз
связей C-гетероатомов.
Реактор. Другой важной особенностью процесса
гидрокрекинга является использование реактора специальной конструкции с барботажной колонной, работающего в суспендированной фазе. Гомогенное поведение реактора обусловлено малым размером частиц
катализатора; его изотермичность обусловлена высокой
степенью обратного перемешивания жидкости – динамически регулируемого в суспендированной фазе,
обеспечивая, таким образом, почти горизонтальные
профили осевых и радиальных температур. Это повышает защищенность реактора от выхода температуры
из-под контроля.
Синергетическое сочетание разработок катализатора
и реактора позволяет новой технологии гидрокрекинга
в суспендированной фазе адаптировать конфигурацию
процесса, основанную на рециркуляции непревращенных тяжелых концевых фракций для достижения
полного превращения сырья и избежать производства
тяжелых жидких топлив.
Технологическая схема процесса. На рис. 3 представлена упрощенная схема реакционной секции нового
процесса гидрокрекинга в суспендированной фазе.
Процесс сконцентрирован в реакторе суспендированной фазой, где тяжелое сырье гидрокрекируют в
более легкие продукты в присутствии суспендированной
катализатора на основе Mo. Облагороженное сырье направляется из реактора в систему разделения для извлечения газа, нафты, средних дистиллятов и каталитического сырья. Газовая фаза, после отделения более легких
продуктов, поступает в секцию промывки амином, и
чистый газ, после повторного сжатия и подпитки водородом, возвращается в реакционную секцию. Дистилляты
извлекают из жидкой фазы. Непревращенные остатки
вместе с диспергированным катализатором возвращают
обратно в реактор.
В зависимости от сырья оптимизируют жесткость
процесса (время реакции и температуру) для получения
остатка строго в границах стабильности, избегая осаждения асфальтенов, которые могут образовывать кокс и загрязнять технологическое оборудование. Рециркуляция
и смешение частично превращенного остатка со свежим
сырьем поддерживают стабильность рециркулирующего
потока, таким образом, он может быть повторно переработан почти до полного превращения. После повторных
циклов система достигает стабилизированного состояния, так что конечным результатом является полное
превращение сырья в ценные продукты.
Для ограничения накопления металлов (Ni и V), а
также удаления остаточных углеводородов и металлов
(включая Mo), необходима небольшая продувка (<3 %).
Таким образом, процесс гидрокрекинга в суспендированной фазе может перерабатывать тяжелое сырье
без выработки побочных продуктов, таких как кокс и
тяжелое жидкое топливо.
ПРОЙДЕННЫЙ ПУТЬ
Впервые идея создания процесса гидропереработки, основанного на использовании катализатора
с микронным размером частиц, возникла в конце
1980-х гг. После интенсивных НИОКР, проведенных
на лабораторном уровне в 1990 гг., все новые технологические ступени были объединены на пилотной
установке (0,3 брл/сут), которая была построена и
эксплуатировалась в 2000–2003 гг. Работа пилотной
установки, макетные исследования с имитируемыми
жидкостями и разработка соответствующих моделей
позволили получить всю необходимую информацию,
которая требуется для проектирования и строительства
полупромышленной (1200 брл/сут) демонстрационной
установки (commercial demonstration plant – CDP).
CDP была расположена на территории принадлежащего компании Eni НПЗ Taranto. Со времени пуска в конце 2005 г. на установке CDP было успешно
переработано более 230 000 брл остаточного сырья
(табл. 1).
Испытание CDP дала возможность подкрепить
ноу-хау на эту технологию, и подтвердило эксплуатационные характеристики. CDP позволила провести
оценку гидродинамики реакторов с барботажной колонной и суспендированной фазой, а также внутренних устройств [11, 12]. Конфигурация процесса была
упрощена, чтобы исключить секцию деасфальтизации
растворителем, которая входила в первоначальный
проект. Новый проект дает возможность оптимизировать рабочие условия; полное превращение тяжелых
Таблица 1. Сырье, испытанное в прогонах CDP
Показатель
Нефть Урал (VR)
Фракция НТК, °C
Плотность API
H/C
S, мас. %
N, мас. %
Ni, млн–1
V, млн–1
Асфальтен, мас. %
CCR, мас. %
500+
9
1,49
2,9
0,53
90
253
12,6
18
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№6 • июнь 2010
Атабаска
450+
5
1,47
5,4
0,38
86
230
19,9
17
Басра (VR)
Гудрон VBЗМPV=1,1
500+
5,6
1,45
4,9
0,39
35
119
13,9
20
410+
0,1
1,33
5,9
0,49
68
125
22,5
27
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING: ТЕХНОЛОГИИ
Таблица 2. Экспериментальные выходы,
полученные на CDP
Экспериментальные
выходы на CDP
Расход H2
H2S + NH3
C1 – C4
Нафта
AGO
Катсырье
Продувка перед PTU
На свежее сырье,
мас. %
2,9–3,3
3–5
6–9
6–20
35–55
12–55
2–3
фракций в более ценные дистилляты осуществляется
в одном и том же реакторе.
Одна из главных характеристик процесса гидрокрекинга в суспендированной фазе – превосходная
гибкость в отношении сырья. Работа CDP подтвердила
техническую и экономическую жизнеспособность этой
методологии, продемонстрировав надежные и устойчивые прогоны даже с сырьем, близким к нестабильности
(P величина гудрона VB = 1,1).
Со всеми видами сырья, использованными на CDP,
новый процесс гидрокрекинга продемонстрировал
возможность достижения полной конверсии остатка
в легкие, средние и тяжелые дистилляты с минимальной продувкой. В табл. 2 показаны экспериментальные
выходы на CDP, полученные в широком диапазоне рабочих условий – температура, время контакта свежего
сырья, кратность рециркуляции и концентрация катализатора.
В табл. 2 также отмечено, что выбор надлежащих
рабочих условий может оптимизировать конверсию
более тяжелого или более легкого ассортимента сырья в
соответствии с конфигурацией НПЗ. Эксплуатационные
характеристики процесса были подтверждены на некоторых видах сверхтяжелого сырья, подобного битуминозной нефти Атабаска, битуминозным пескам Черро
Негро, Зуата, Конго, и вакуумным остаткам Темпа Росса.
Все они были успешно переработаны.
Во всех случаях процесс гарантирует полное удаление
металлов, превосходное снижение CCR и серы и хорошее
деазотирование. Другой своеобразной характеристикой
процесса гидрокрекинга в суспендированной фазе является производство высококачественного дизельного
топлива и каталитического сырья с низким содержанием
серы и ароматики, которое в дальнейшем может быть
конвертировано в транспортные топлива (дизельное и/
или бензин) посредством гидрокрекинга (hydrocracking
– HDC) или каталитического крекинга в псевдоожиженном слое (fluid catalytic cracking – FCC).
Типичные общие характеристики, достигнутые в
реакционной системе в результате рециркуляции непревращенных остатков.
• Удаление металлов (metal removing – HDM) >99 %.
• Снижение содержания коксового остатка по
Конрадсону (Conradson carbon residue – HDCCR)
>97 %.
• Снижение содержания серы (sulfur reduction –
HDS) >85 %.
• Снижение содержания азота (nitrogen reduction
– HDN) >40 %.
86
С точки зрения экономики важно подчеркнуть, что
объемный выход продуктов превышает 110 % свежего
сырья.
Испытания CDP имели решающее значение для
разработки и модельного перехода к полномасштабной промышленной установке. Кроме того, опыт CDP
предоставил возможности для:
• адаптации технологии к разному сырью;
• разработки и тонкой настройки имитационных
моделей процесса;
• организации рабочих процедур для нового процесса
гидрокрекинга (пуска, работы в устойчивом режиме и
в аварийных условиях);
• обучения рабочего и обслуживающего персонала
и инженеров-технологов;
• оценки антикоррозионных качеств выбранных
конструктивных материалов в жестких условиях;
• определения рабочих характеристик различных
типов КИП, подвергающихся воздействию тяжелых
загрязняющих жидкостей.
CDP до сих пор находится в эксплуатации с целью
получения полезной объемной информации, совершенствования технологических схем и оптимизации
соответствующих рабочих условий для любого нового
сырья.
УСТАНОВКА НА НПЗ SANNAZZAR
Принимая во внимание положительные результаты,
полученные на установке CDP, было принято решение
построить на НПЗ Eni Sannazzaro de Burgondi (Павиz,
Италия) первую полномасштабную промышленную
установку нового гидрокрекинга в суспендированной
фазе. НПЗ Sannazzaro имеет сбалансированную мощность переработки 170 000 брл/сут с одним из самых
высоких индексов конверсии в Италии (индекс конверсии гидроскимминга 52 % и эффективная конверсия
85 %). Этот завод мощностью 5 млн т/г был построен
в 1963 г. Производительность завода в 1975 г. была увеличена вдвое; в период 1988–1992 гг. проведена новая
реконструкция; в течение последних нескольких лет
осуществлена модернизация с использованием усовершенствованной технологии. Сегодня этот НПЗ занимает
одно из первых мест по числу установок и мощностям
конверсии в Европе.
Технология и эффективность, а также благоприятная позиция логистики и гибкость в удовлетворении
рыночного спроса и экологических требований делают
НПЗ Sannazzaro ключевым предприятием Eni (отделения
Refining and Marketing Division). НПЗ поставляет продукты переработки на рынки северо-западной Италии
и Швейцарии. Высокая степень гибкости позволяет
ему перерабатывать широкий спектр сырья. Что касается логистики, то этот НПЗ расположен недалеко от
Центрального европейского трубопровода, который
связывает терминал Генуи со Швейцарией.
Этот НПЗ имеет две линии первичной перегонки и
соответствующее оборудование, включая три установки
обессеривания для достижения спецификации Евро V
на дизельное топливо 10 млн–1 S, и установку FCC доочистки бензина для 10 млн–1 S. Глубокую конверсию
обеспечивают установка FCC, 45 000 брл/сут, и две установки гидрокрекинга общей мощностью 70 000 брл/сут.
№6 июнь • 2010
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING: ТЕХНОЛОГИИ
(Одна установка гидрокрекинга, 30 брл/сут, является
установкой полного превращения при высоком давлении,
введенная в эксплуатацию в июле 2009 г.).
«Остаток» сведен к минимуму, поскольку тяжелый
остаток висбрекинга (гудрон) используется для производства водорода высокой чистоты и синтез-газа,
питающего расположенную поблизости электростанцию Eni Power (рис. 4).
На основании вышеизложенного комплекс Sannazzaro
представляет собой современный высокотехнологичный
НПЗ с глубокой конверсией, который не требует дополнительного оснащения. Тем не менее, сооружение
новой установки гидрокрекинга в суспендированной
фазе даст этому заводу исключительно выгодные возможности выбора. Некоторые уникальные особенности
этого НПЗ включают следующее.
• Стратегические и логистические вопросы. НПЗ
расположен в центре европейского рынка дизельного
топлива и является узловым пунктом трубопроводной
сети для поставки нефти и распределения продуктов.
• Новая установка гидрокрекинга в суспендированной фазе позволит осуществить синергетическую
интеграцию с имеющимся оборудованием и существующим унитарным НПЗ в основном благодаря установкам конверсии высокой мощности, способным
перерабатывать малоценные продукты, полученные
в процессе гидрокрекинга в суспендированной фазе,
т.е., тяжелый газойль.
• НПЗ сможет перерабатывать 100 % сверхтяжелой
сырой нефти с высоким содержанием серы и производить высококачественные средние дистилляты, в
частности, дизельное топливо. Следует принять во
внимание, что AR малосернистой нефти, питающей
FCC, может стать ограничением в связи с утяжелением
ассортимента нефти.
• Увеличение конверсии в результате снижения
выхода тяжелого жидкого топлива до нуля (минимальное количество асфальта, соответствующее спросу,
будет обеспечено).
• Увеличение производительности НПЗ на 10 % без
влияния на окружающую среду.
Выбранная конфигурация процесса гидрокрекинга
в суспендированной фазе вобрала в себя весь эксплуатационный опыт и инновацию, продемонстрированную на CDP в Taranto, смягчая, таким образом,
технологический риск. Будут установлены реакторы
максимального размера (внутренний диаметр и вес),
которые станут надежным эталоном для развития важных промышленных инициатив. Проектная мощность
новой установки 23 000 брл/сут вакуумного остатка. На
рис. 5 показано расположение установки и основное
оборудование. Дополнительно комплекс гидрокрекинга
в суспендированной фазе включает:
– установку реформинга водяным паром – мощность 100 000 нм3/ч водорода (H2);
– установку регенерации серы (две линии) – мощность 80 т/сут. для каждой линии;
– энерготехнические средства и объекты общезаводской инфраструктуры.
Гидрокрекинг в суспендированной фазе был предназначен для переработки вакуумного остатка (VR) нефти
Уральской нефти – меньше S, больше N и металлов
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№6 • июнь 2010
15
16
11
12
17
10
1
20
18
13
9
7
19
8
6
21
2
4
5
14
3
22
23
Рис. 4. Конфигурация НПЗ Sannazzaro: 1 – отгон легких
фракций; 2 – вакуумная перегонка; 3 – EST; 4 –висбрекинг;
5 – деасфальтизация растворителя; 6 – гидрокрекинг; 7 – FCC;
8 – гидропереработка; 9 – MTBE; 10 – гидрообессеривание; 11 –
изомеризация; 12 – каталитический реформинг; 13 – алкилирование;
14 – интегрированная газификация; 15 – Сжиженный нефтяной
газ; 16 – Бензин; 17 – Керосин; 18 – Газойль; 19 – Тяжелое жидкое
топливо и битум; 20 – Смешение; 21 – H2 на НПЗ; 22 – Синтез-газ;
23 – Enipowerе
1
3
2
4
15
7
5
6
13
8
9
7-9
wt %
10
6.5-7.6
wt %
11
38-50
wt %
12
30-45
wt %
14
Рис. 5. Блок-схема комплекса гидрокрекинга в суспендированной
фазе на НПЗ Sannazzaro: 1 – NP; 2 – реформинг с водяным
паром; 3 – вакуумный остаток; 4 – реакционная секция; 5 –
фракционирование; 6 – секция облагораживания; 7 – установка
для регенерации серы; 8 – сера; 9 – отходящий газ; 10 – нафта;
11 – реактивное топливо; высококачественное дизельное топливо;
12 – каталитическое сырье; 13 – PTU – установка для очистки
продувки; 14 – металлы на утилизацию; 15 – энерготехнические
средства и объекты общезаводского хозяйства
– и в качестве альтернативного сырья для VR нефти
Басра – больше S, ниже отношение H/C, как показано
в табл. 3. В табл. 4 отражен ожидаемый расход водорода, ассортимент и качество полученных продуктов.
Объем жидких продуктов, значительно обусловленный
реакцией гидрогенизации, приблизительно на 15 %
превышает объем сырья.
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING: ТЕХНОЛОГИИ
Таблица 3. Характеристики сырья
Показатель
Проектное сырье
(нефть Урал – VR)
350-500 °C, мас. %
500+, мас. %
Асфальтены C5, мас. %
Удельный вес, кг/м3
Плотность, °API
Вязкость, ccm
Вязкость, ccm
Температура потери
текучести, °C
Рис. 6. Часть реактора гидрокрекинга в суспендированной
фазе (сбросный цех, Масса, Италия)
ПРОЕКТ SANNAZZARO EPC
Sannazzaro-проект гидрокрекинга в суспендированной фазе продвигается ускоренными темпами.
Он уже находится в стадии инженерной разработки/
поставки оборудования, строительства (engineering,
procurement, construction – EPC), и уже ведется работа
на месте. Закончен предварительный технический
проект. Выполнена заявка по изучению влияния на
окружающую среду с экологической оценкой этого
влияния.
Уже начаты работы на участке. С октября 2009 г. ведется сборка реакторов высокого давления (рис. 6 и 7), которая продолжится до марта 2011 г. Строительные работы
и ввод в эксплуатацию будут длиться около 32 месяцев,
пуск объектов запланирован на 4 квартал 2012 г.
Комплекс занимает площадь 220 000 м2 (+ 190 000 м2
во время строительства). НПЗ Sannazzaro – очень
тесная зона; поэтому пришлось расширять границы
за счет соседнего поля, где будет расположена установка гидрокрекинга в суспендированной фазе. Это
оказало значительное влияние на стоимость выполнения проекта, подготовки площади и коммуникаций/
энерготехнических средств. Кроме технологических
блоков и обычных хозяйственных объектов, вспомогательное оборудование включает новую отпарную
колонну для кислой воды (sour-water stripper – SWS),
установку регенерации амина (amine regeneration unit
Альтернативное
сырье типа
Нефть Басра – VR)
5
95
15
1004
9,4
982@100°C
159@135°C
51
5
95
15,6
1039
4,7
1126@80°C
436@100°C
51
3
0,7
68
214
20,2
1,41
6
0,4
46
164
18,5
1,37
Сера, мас. %
Азот, мас. %
Ni, млн–1
V, млн–1
CCR, мас. %.
Отношение H/C
– ARU), аварийный спуск и факел. Дополнительная
информация дает представление о масштабе этого
проекта.
• Инженерная разработка: около 1,3 млн чел/ч.
• Технологический контроль: 3000 чел/мес.
• Изготовление оборудования: 32 мес.
• Строительные работы: около 7,5 млн ч.
• Материалы навалом и оборудование: 17 000 т.
• Оборудование: 17 000 т.
• Электропроводка КИП: 700 км.
Суммарные капиталовложения в проект Sannazzaro,
включая вспомогательное оборудование и хозяйственные
объекты, составляют приблизительно 1 млрд евро. Второй
промышленный проект установки гидрокрекинга в суспендированной фазе мощностью 14 000 брл/сут на НПЗ
Tarano посредством реконструкции части существующего оборудования находится в стадии продвинутых
исследований.
Перспектива. Необходимы подменные технологические открытия, чтобы дать возможность нефтяной
промышленности решить ключевые проблемы в секторах добычи и переработки. Новый запатентованный процесс гидрокрекинга в суспендированной фазе
позволяет получать топлива требуемого повышенного
качества из нетрадиционных сырых нефтей, битума
и остаточных продуктов НПЗ, количество которых
возрастает, а качество ухудшается. Это обеспечивает
Таблица 4. Расход водорода и ассортимент продуктов/качество, мас. % свежего сырья (FF)
Расход водорода
H2, суммарно, мас. % на FF
H2, суспензия, мас. % на FF
Продукты
H2S + NH3, мас. %
C1–C4, мас. %
Нафта (C5–170 °C), мас. %
Керосин + AGO, мас. %
Катсырье (350-500 °C), мас. %
Продувка перед PTU, мас. %
88
4,5–5
3–3,4
3,2–4
7–9
6,5–7,5
38–50
30–45
2,5–3,8
S, млн–1
N, млн–1
–
–
–
–
<10
<10
<400
–
–
<700
№6 июнь • 2010
Уд. вес
540 (LPG)
700
840
920
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING: ТЕХНОЛОГИИ
нефтепереработчикам некоторую стабильность поставки сырья и изменчивость спроса на продукты переработки. В новой технологии гидрокрекинга использован
процесс присоединения водорода, осуществляемый в
специальном гомогенном изотермическом безопасном реакторе в присутствии нанодиспергированного
нестареющего катализатора. Процесс превращает более 98 % остатка любого типа приблизительно в 110 %
по объему более легких продуктов и дистиллятов или
сверхтяжелого сырья в высококачественную безостаточную SCO. Типичные эксплуатационные характеристики: HDS >85 %; HDM >99 %; HDCCR >97 %.
Эта новая методология для облагораживания остатков
может достигнуть намеченной цели: «ноль тяжелого
жидкого топлива – ноль кокса».
Перевела Н. Иванова
9. Panariti N., A. Delbianco, G. Del Piero and M. Marchionna,
«Petroleum Residue Upgrading with Dispersed Catalysts. Part 1. Catalysts
activity and selectivity», Applied Catalyst, A, 204, 2000, pp. 203–213.
10. Panariti N., A. Delbianco, G. Del Piero and M. Marchionna and
P. Carniti, «Petroleum Residue Upgrading with Dispersed Catalysts.
Part 2: Effect of Operating Conditions», Applied Catalyst, A, 204, 2000,
pp. 215–222.
11. Rispoli G., N. Panariti, A. Delbianco, and S. Meli, «Upgrading
Unconventional Oil Resources with the EST Process», 20th World Energy
Congress, Rome, 2007.
12. Rispoli G., «Heavy Oil Upgrading», GE Oil & Gas Annual Meeting,
Florence (Italy), Jan. 26–27, 2009.
Giacomo Rispoli (Дж. Рипсоли), старший вице-президент и директор по НИОКР в Eni Refining and
Marketing Division, ответственный за разработку
и применение инновационных технологий переработки нефти и газа. Имеет ученую степень по
химии. Работает в Eni с 1986 г.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРА
1. Radler, M., «Oil, Gas reserves inch up, Production Steady in 2007»,
Oil &Gas Journal, Dec. 24, 2007, p. 22.
2. Eagles, L. (Ed.), Medium-Term Oil Market Report, International
Energy Agency, July 2007, www.oilmarketreport.org.
3. Eni R&M on Parpinelli Tecnon data, 2008.
4. Platt, J., «Petcoke and low-rank coal/lignite supply outlook for
IGCC evaluations», Rep. No. 1013038—Electric Power Research Institute
Final Report, February 2006.
5. Poten & Partners, Inc., «Synopsis of World Fuel Oil Production
&Consumption in 2007», Fuel Oil in World Markets, November 2007.
6. Butler, G., R. Spencer, B. Cook, Z. Ring, A. Sheiffer and M. Rupp,
«Maximize liquid yield from extra heavy oil», Hydrocarbon Processing,
September 2009, pp. 51–55.
7. Stratiev, D., and K. Petkov, «Residue upgrading: Challenges and
perspectives», Hydrocarbon Processing, September 2009, pp. 93–97.
8. Delbianco, A., A., Faggella, R., Montanari, L., Petti, D., Sanfilippo
and A., Amoroso, «Process Selection for Upgrading Extra-Heavy Oils,
Venezuela Perspective», World Heavy Oil Conference, Puerto la Cruz,
November 2009, Paper No. 407.
Domenico Sanfilippo (Д. Санфилиппо), главный научный сотрудник Eni Refining and Marketing Division.
Менеджер по технологии Eni в суспендированной
фазе (EST) для проектов индустриализации. Ранее, с
1970–2008 гг. работал в Suamprogetti S.p.A. – ответственный за отечественные технологии, их лицензирование за рубежом и заключение контрактов EPC на все
запатентованные технологии. Защитил докторскую
диссертацию (промышленная химия) в 1969 г.
Andrea Amoroso (А. Аморозо), вице-президент
по технологии переработки в Eni Refining and
Marketing Division. Работает в Eni с 1992 г., сначала старшим технологом, затем менеджером по
технологии на НПЗ Sannazzaro Eni. Имеет ученую
степень по химии.
РЕГИОНАЛЬНЫЕ НОВОСТИ О КОМПАНИЯХ
БЛИЖНИЙ ВОСТОК
Samsung Engineering подписал контракт с Abu
Dhabi Oil Refining Co. стоимостью 2,73 млрд долл.
на проведение модернизации на НПЗ в Ruwais.
Завершение работ намечено на апрель 2013 г.
Ожидается, что после завершения проекта производственная мощность предприятия повысится на
400 тыс. брл. Samsung Engineering будет осуществлять инженерно-техническое обеспечение, строительство и сдачу в эксплуатацию проекта модернизации. Инвестиции в проект составят 10 млрд долл. и
будут вложены в основном корейскими подрядчиками, в том числе SK E&C и GS E&C.
Technip подписала контракт с Abu Dhabi Gas
Industries Ltd. (GASCO) на сумму около 415 млн
на реконструкцию мощностей Abu Dhabi Co. for
Onshore Oil Operations. Проект нацелен на увеличение добычи нефти и попутного газа до 150 млн фут3/
сут на месторождениях нефти Асаб, Шах и Шахил.
Technip будет осуществлять установку двух новых
компрессора, производственных линий, а также мо-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№6 • июнь 2010
дернизацию мощностей Асаб 0 – Асаб I/II, включая установку нового компрессора, производственных линий и других связанных с ними объектов.
Руководство проектом будет осуществляться из
операционного центра Technip в Абу-Даби, ОАЭ.
Первый этап будет завершен в 3 квартале 2012 г., а
остальные этапы во 2 квартале 2013 г.
АЗИАТСКО-ТИХООКЕАНСКИЙ РЕГИОН
Компания Shell Chemicals Ltd. недавно сдала в эксплуатацию новую установку по получению моноэтиленгликоля (monoethylene glycol –
MEG) на нефтехимическом комплексе на о-ве
Джуронг (Сингапур), управляемом Shell Eastern
Petrochemicals. Производственная мощность предприятия составляет 750 тыс. т/год. Комплекс также
включает этиленовую крекинг-установку (производственной мощностью 800 тыс. т/год) и установку по производству бутадиена. Начало работ запланировано на 2010 г.
Перевел Д. Баранаев
89
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
1 409 Кб
Теги
848
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа