ОБ ОБЛАГОРАЖИВАНИИ ВЫСОКОСЕРНИСТОГО МАЗУТА АСТРАХАНСКОГО ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА
Рубрики: ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
Авторы:
1.
Астраханский государственный технический университет
2.
ООО «Газпром добыча Астрахань», инженерно-технический центр
3.
Астраханский государственный технический университет
Тип:
Статья
Страницы:
с 32
по 36
Статус:
Опубликован
Получено:
10.04.2017
Одобрено:
21.02.2020
Опубликовано:
14.04.2017
Классификаторы:
УДК 665.6
ГРНТИ 20.01 Общие вопросы информатики
ГРНТИ 26.03 Общественно-политическая мысль
ГРНТИ 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
ГРНТИ 44.01 Общие вопросы энергетики
ГРНТИ 45.01 Общие вопросы электротехники
ГРНТИ 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
ГРНТИ 62.01 Общие вопросы биотехнологии
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
ГРНТИ 73.34 Водный транспорт
ГРНТИ 20.01 Общие вопросы информатики
ГРНТИ 26.03 Общественно-политическая мысль
ГРНТИ 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
ГРНТИ 44.01 Общие вопросы энергетики
ГРНТИ 45.01 Общие вопросы электротехники
ГРНТИ 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
ГРНТИ 62.01 Общие вопросы биотехнологии
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
ГРНТИ 73.34 Водный транспорт
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
мазут, содержание серы, облагораживание, процесс каталитической гидрогенизации, катализатор, температура, давление, объёмная скорость подачи сырья, кратность циркуляции водородсодержащего газа, лабораторная установка
Аннотация (русский):
Процесс каталитической гидропереработки остаточного газоконденсатного сырья является одним из направлений улучшения качества и расширения ассортимента выпускаемой на предприятии продукции. Гидрокаталитическая технология облагораживания высокосернистого мазута заключается в его термообработке при повышенном давлении водорода, выступающего в качестве реагента, в присутствии катализаторов, что приводит к снижению концентрации примесей (металлов, соединений серы и азота) в продукте. Предложена и обоснована принципиальная технологическая схема установки каталитической гидрогенизации мазута Астраханского газоперерабатывающего завода, приведены основные технологические параметры для осуществления процесса. Проведена предварительная экономическая оценка квалифицированной переработки 500 т/год мазута. Для разработки технологии квалифицированной переработки мазута создана экспериментальная установка, работающая под высоким давлением, определен диапазон основных параметров экспериментальных исследований. Облагораживание астраханского мазута с использованием гидрогенизационного каталитического процесса позволит получить высококачественный нефтепродукт с содержанием серы менее 1 % масс. Использование гидрогенизата целесоообразно в качестве компонента судового топлива, т. к. позволяет снизить экологическую нагрузку от воздействия выбросов продуктов сгорания топлив.
Процесс каталитической гидропереработки остаточного газоконденсатного сырья является одним из направлений улучшения качества и расширения ассортимента выпускаемой на предприятии продукции. Гидрокаталитическая технология облагораживания высокосернистого мазута заключается в его термообработке при повышенном давлении водорода, выступающего в качестве реагента, в присутствии катализаторов, что приводит к снижению концентрации примесей (металлов, соединений серы и азота) в продукте. Предложена и обоснована принципиальная технологическая схема установки каталитической гидрогенизации мазута Астраханского газоперерабатывающего завода, приведены основные технологические параметры для осуществления процесса. Проведена предварительная экономическая оценка квалифицированной переработки 500 т/год мазута. Для разработки технологии квалифицированной переработки мазута создана экспериментальная установка, работающая под высоким давлением, определен диапазон основных параметров экспериментальных исследований. Облагораживание астраханского мазута с использованием гидрогенизационного каталитического процесса позволит получить высококачественный нефтепродукт с содержанием серы менее 1 % масс. Использование гидрогенизата целесоообразно в качестве компонента судового топлива, т. к. позволяет снизить экологическую нагрузку от воздействия выбросов продуктов сгорания топлив.
Ключевые слова:
мазут, содержание серы, облагораживание, процесс каталитической гидрогенизации, катализатор, температура, давление, объёмная скорость подачи сырья, кратность циркуляции водородсодержащего газа, лабораторная установка
мазут, содержание серы, облагораживание, процесс каталитической гидрогенизации, катализатор, температура, давление, объёмная скорость подачи сырья, кратность циркуляции водородсодержащего газа, лабораторная установка
Введение При первичной переработке газового конденсата Астраханского газоконденсатного месторождения, осуществляемой на установке атмосферной перегонки Астраханского газоперерабатывающего завода (ГПЗ), высококипящие фракции (выше 350 °С) остаются в кубовом остатке. Выход кубового остатка составляет 13-15 % масс. на газовый конденсат. Этот продукт реализуют потребителю как котельное топливо марки 100 ГКТ (ТУ ТУ-0252-060-05780913-98) либо как топливо марки М-100 (ГОСТ 10585-2013). Одной из характерных особенностей астраханского мазута является высокое содержание общей серы - 2,7-2,9 % масс. Присутствие сераорганических соединений в котельном топливе негативно сказывается на окружающей среде, поскольку продуктами сгорания такого топлива являются сернистый ангидрид и другие вредные соединения серы (сероуглерод, сероокись углерода). При увеличении объемов получаемого газоконденсатного мазута, что ожидается по завершении реконструкции производственных объектов Астраханского ГПЗ, и дальнейшем использовании высокосернистого мазута в качестве топлива на котельных, суммарное количество сернистых соединений, поступающих в атмосферу, оценивается на уровне 30 тыс. т/год [1]. Облагораживание высококипящих фракций астраханского газового конденсата Оптимальным способом облагораживания высококипящих фракций астраханского газового конденсата в целях снижения содержания соединений серы, на наш взгляд, является процесс каталитической гидрогенизации. Механизм гидрогенолиза тиофена, дибензтиофена и их гомологов хорошо изучен и может быть продемонстрирован, например, схемой, изображенной на рис. 1. Рис. 1. Схема химических реакций тиофена и бензтиофена с водородом Основные химические превращения в процессе каталитической гидрогенизации по предлагаемому способу облагораживания газоконденсатного остатка протекают в реакторе со стационарным слоем катализатора. При этом гидрогенолиз серосодержащих компонентов происходит без значительной деструкции углеводородных соединений. Принципиальная технологическая схема установки каталитической гидрогенизации приведена на рис. 2. Рис. 2. Принципиальная технологическая схема установки каталитической гидрогенизации тяжелого углеводородного сырья: ВСГ - водородсодержащий газ; ДЭА - диэтаноламин Процесс осуществляется при температуре 370-410 °С, давлении 8-13 МПа, объемной скорости подачи сырья 0,2-0,5 ч-1, кратности ВСГ выше 500 нм3/м3. В качестве катализаторов используют алюмокобальтмолибденовые и алюмоникельмолибденовые катализаторы. Данный процесс характеризуется высокой (70-90 % масс.) степенью обессеривания при незначительной (15-25 % масс.) конверсии сырья. Использование данного процесса особенно целесообразно для сырья с низким содержанием металлов (Ni и V < 25 ppm) и асфальтенов (< 8 % масс.), влияющих на скорость дезактивации катализатора [2, 3]. По этим показателям мазут Астраханского ГПЗ является благоприятным сырьём для прямого каталитического гидрооблагораживания, поскольку содержание металлов (Ni и V) в нем не превышает 1 ppm, а доля асфальтеновых веществ находится на уровне 0,7 % масс. В зависимости от условий осуществления и используемого катализатора содержание серы в гидрогенизате может составить 0,3-1,5 % масс. Продукт, получаемый в результате гидрогенизационного облагораживания, может найти применение в качестве маловязкого судового топлива. Ориентировочные результаты предварительной экономической оценки проекта [4] внедрения установки мощностью 500 тыс. т/год мазута и реализации судового топлива представлены в табл. 1. Таблица 1 Экономическая эффективность проекта Показатель Значение Капиталовложения, тыс. руб. 3 150 000 Срок эксплуатации, лет 20 Цена судового топлива, руб. 15 000 Денежные оттоки, тыс. руб. 995 226 Чистый денежный поток (ЧДП), тыс. руб. 1 754 774 Срок окупаемости проекта, лет 4,29 Накопленный дисконтированный ЧДП, тыс. руб. 10 656 854 Внутренняя норма доходности, % 27,2 Для моделирования процесса каталитической гидрогенизации с целью получения исходных данных, необходимых при разработке технологии квалифицированной переработки мазута Астраханского ГПЗ, создана экспериментальная установка по изучению термокаталитических процессов, протекающих при высоких значениях давления. Схема установки представлена на рис. 3. Рис. 3. Проточная лабораторная установка для проведения гидрокаталитических процессов переработки высокосернистого газоконденсатного мазута: 1 - сырьевая емкость; 2 - насос; 3 - реактор; 4 - печь; 5, 7 - холодильники; 6, 8 - сепараторы высокого давления; 9, 10 - сепараторы низкого давления; 11 - термопары; 12 - манометр; 13 - вентили; 14 - газовые счетчики; I - сырьё; II - вода; III - газ; IV - водород Экспериментальная установка включает в себя весь набор аппаратов и контрольно-измерительных приборов, необходимых для проведения исследований. В табл. 2 представлен диапазон значений основных параметров процесса для экспериментальных исследований с использованием катализаторов алюмоникельмолибденового и кобальт-молибденового типа. Таблица 2 Диапазон значений основных параметров экспериментального исследования процесса гидрокаталитического облагораживания Температура, °C Давление, МПа Объемная скорость подачи сырья, ч-1 Кратность циркуляции ВСГ, нм3/м3 340-360 4-6 1-2 200 Данные (в указанных выше диапазонах), полученные на экспериментальной установке, позволят проанализировать зависимость качественных и количественных показателей продуктов каталитической гидропереработки от условий ведения процесса. Заключение Облагораживание астраханского мазута с использованием гирогенизационного каталитического процесса позволит получить высококачественный нефтепродукт с содержанием серы менее 1 % масс. С учетом больших объемов внешнеторгового и транзитного грузопотока через морские транспортные узлы Астраханской области, использование гидрогенизата в качестве компонента судового топлива является целесообразным и позволит снизить экологическую нагрузку от воздействия выбросов продуктов сгорания топлив.
1. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час. М., 1999. URL: https://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/7/7042/.
2. Ахметов А. Ф., Красильникова Ю. В., Герасимова E. B. Особенности переработки тяжелых нефтяных остатков // Нефтегазовое дело. 2011. Т. 9, № 1. С. 101-104.
3. Стратиев Д. Актуальные технологические решения в современном нефтеперерабатывающем бизнесе // Нефтегазохимия. 2014. № 1. С. 3-18.
4. Бочаров В. В. Инвестиции: учеб. для вузов. СПб.: Питер, 2009. 384 с.
