Results of optimization of the ELOU-AVT Unit at the Atyrau Oil Refinery

Full Text

Введение

Интенсификация прямой перегонки нефти направлена на повышение отбора дистиллятных фракций, а также на обеспечение четкости ректификации, то есть уменьшение наложения температур конца кипения предыдущей и начала кипения последующей фракции, что позволяет повысить экономическую целесообразность нефтепереработки [1]. Известны способы повышения эффективности блока атмосферной перегонки нефти с помощью модернизации схемы ректификации, замены контактных устройств ректификационных колонн, применения разнообразных схем орошения, модернизации блока рекуперативного теплоообмена [2-4].

Содержание светлых фракций в мазуте является важной характеристикой эффективного разделения нефти на фракции. В практике первичного разделения нефти на установках АВТ оптимальным считается содержание светлых в мазуте на уровне 5-7% об. Повышенное количество светлых фракций в атмосферном остатке обуславливает дополнительные тепловые затраты на нагрев сырья вакуумных колонн, повышенную нагрузку на вакуумсоздающую аппаратуру, снижая технико-экономические показатели работы. К тому же снижение концентрации фракций, выкипающих до 350-360°С, в мазуте повышает отборы фракций топливного ряда на первой стадии разделения нефти [5].

В связи с этим представляется важным организовать работу атмосферной установки в режимах, при которых отборы светлых продуктов обеспечивали бы содержание последних в мазуте на уровне, не превышающем 7% об. Существует ряд возможностей как технического, так и технологического характера, позволяющих решить данную проблему [3].

Установка атмосферной переработки нефти и вакуумной перегонки мазута Атырауского нефтеперерабатывающего завода введена в эксплуатацию в 1969 году. Установка предназначена для подготовки и переработки 3,3 млн. тонн в год сырой мангышлакской нефти. Установка выпускает следующие виды нефтепродуктов: автокомпонент, уайт-спирит, реактивное топливо, дизельное топливо, мазут, вакуумный газойль, гудрон [6].

 

Материалы и методы исследования

Нами были  исследован мазут с установки ЭЛОУ-АВТ Атырауского нефтеперерабатывающего завода,  основные показатели которого представлены в таблице 1.  

 

Таблица 1. Показатели качества мазута

 

№ п/п	Наименование показателя	Значение
1	Плотность при 20 °С, кг/м3	897,3
2	Содержание серы, % масс.	0,406
3	Коксуемость, % масс.	5,7
4	Групповой химический состав, % масс.:
	- парафино-нафтеновые углеводороды	64,3
	- легкие ароматические углеводороды	8,0
	- средние ароматические углеводороды	3,2
	- тяжелые ароматические углеводороды	10,7
	- смолы	10,0
	- асфальтены	3,8

 

Мазут характеризуется умеренной плотностью, низким содержанием серы и умеренной коксуемостью, при этом химический состав показывает преимущественное содержание парафино-нафтеновых углевоородов.

В таблице 2 отражены массовые доли основных продуктов, выделенных в процессе вакуумной перегонки мазута на установке АРН [7], а также температурные пределы их кипения.

 

Таблица 2. Выходы продуктов фракционирования мазута

 

№ п/п	Наименование показателя	Выход, % масс.
1	Дизельная фракция (225 – 360 °С)	11,3
2	Вакуумный газойль I (360 – 420 °С)	14,7
3	Вакуумный газойль II (420 – 480 °С)	21,6
4	Гудрон (>480 °С)	52,4

 

Из таблицы 2 следует, что фракционирование мазута дает больше лёгких фракций, пригодных для дальнейшей переработки или использования в качестве сырья для вторичных процессов.

Для сравнения с производственными данными были изучены данные материального баланса действующей установки, представленные в таблице 3.

 

Таблица 3. Материальный баланс установки ЭЛОУ-АВТ-3 (в т/ч)

 

Дата	Загрузка ЭЛОУ-АВТ	Бензин	Авиационный керосин ТС-1	КГФ	Дизельная фракция	Мазут	Вакуумный газойль	Гудрон	Газ
27.01.25 г.	405	10,9	2,1	24,5	5,2	4,6	21,3	30,8	0,30
28.01.25 г.	406	10,9	1,9	24,0	5,1	5,4	21,0	30,9	0,22
29.01.25 г.	412	11,0	2,1	23,7	5,9	4,7	21,5	30,4	0,25
30.01.25 г.	396	11,3	1,9	23,7	4,3	3,9	23,4	30,7	0,26
31.01.25 г.	400	11,3	2,2	24,0	4,6	4,6	22,5	30,1	0,21
01.02.25 г.	422	10,9	2,2	24,2	4,7	5,5	21,2	30,6	0,28
02.02.25 г.	427	11,1	2,2	23,8	4,7	5,6	21,8	30,0	0,27
03.02.25 г.	426	11,0	2,5	24,5	4,6	4,8	21,6	30,3	0,26
04.02.25 г.	422	10,7	2,6	24,4	3,9	5,1	22,1	30,5	0,25
05.02.25 г.	426	10,9	2,8	24,9	3,9	4,2	22,0	30,7	0,26
06.02.25 г.	428	10,9	2,5	24,7	3,9	4,7	21,7	31,0	0,26
07.02.25 г.	423	11,0	2,4	25,0	3,9	4,2	21,8	30,7	0,36
08.02.25 г.	420	11,0	2,6	24,7	3,9	4,4	21,8	30,7	0,37
09.02.25 г.	432	11,2	2,5	24,8	3,8	5,1	21,5	30,3	0,30

 

С целью увеличения выхода вакуумного газойля, повышения коксуемости гудрона и снижения выработки мазута непосредственно на установке ЭЛОУ-АВТ-3 были проведены следующие мероприятия:

1. увеличение расхода пара в кубе атмосферной колонны К-2
2. снижение расхода пара в вакуумную колонну К-5

Для снижения светлых нефтепродуктов в мазуте был увеличен расход пара в кубе колонны К-2 с шагом 0,5 т/час с последующими выдержками. Во время технологических мероприятий достигнуто увеличение расхода пара в колонну К-2 с 4,4 до 8,0 т/час (рисунок 1).

Рис. 1. Диаграмма подачи пара в колонну К-2

 

С целью увеличения выхода вакуумного газойля и повышения коксуемости гудрона проведено снижение расхода пара в вакуумную колонну К-5 с шагом 0,1 т/час. Во время проведения опытных мероприятий было достигнуто снижение расхода пара в вакуумную колонну К-5 с 0,43 т/час до 0,15 т/час (рисунок 2).

 

 

Рис.2. Диаграмма снижения пара в колонну К-5

 

Результаты проведенных лабораторных  анализов приведены в таблицах 4 и 5.

 

Таблица 4. Результаты анализов по определению плотности и содержанию сетлых нефтепродуктов в мазуте

 

Дата анализа	Средняя плотность при 20°С, кг/м3	Начало кипения, °С	Содержание светлых нефтепродуктов в мазуте, %
19.01.2025 г.	898,7	256	7,0
20.01.2025 г.	899,6	267	6,5
21.01.2025 г.	899,2	270	6,0
22.01.2025 г.	898,7	255	7,0
23.01.2025 г.	898,2	258	7,0
24.01.2025 г.	899,6	258	6,5
25.01.2025 г.	899,6	256	6,5
26.01.2025 г.	899,2	261	6,4
27.01.2025 г.	897,7	265	6,0
28.01.2025 г.	899,6	270	5,5
29.01.2025 г.	899,6	268	5,5
30.01.2025 г.	898,2	266	6,0
31.01.2025 г.	898,7	268	6,0
01.02.2025 г.	898,7	262	6,5
02.02.2025 г	898,7	264	6,5
03.02.2025 г	897,7	266	6,0
04.02.2025 г	899,6	278	5,0
05.02.2025 г	899,6	276	5,0
06.02.2025 г	899,6	252	6,0
07.02.2025 г	899,6	270	5,5
08.02.2025 г	899,6	253	6,0
09.02.2025 г	898,7	274	5,5
10.02.2025 г	899,6	267	5,5
11.02.2025 г	899,2	272	5,5
12.02.2025 г	899,6	271	5,5
13.02.2025 г	899,2	270	5,5
14.02.2025 г	899,6	268	5,5

 

Таблица 5. Результаты по определению коксуемости гудрона

 

Дата анализа	Средняя коксуемость гудрона, %	Дата анализа	Средняя коксуемость гудрона, %
19.01.2025 г.	10,199	02.02.2025 г	10,279
20.01.2025 г.	10,319	03.02.2025 г	10,223
21.01.2025 г.	10,273	04.02.2025 г	10,351
22.01.2025 г.	10,187	05.02.2025 г	10,296
23.01.2025 г.	10,206	06.02.2025 г	10,226
24.01.2025 г.	10,371	07.02.2025 г	10,263
25.01.2025 г.	10,245	08.02.2025 г	10,305
26.01.2025 г.	10,093	09.02.2025 г	10,347
27.01.2025 г.	10,166	10.02.2025 г	10,534
28.01.2025 г.	10,215	11.02.2025 г	10,251
29.01.2025 г.	10,306	12.02.2025 г	10,231
30.01.2025 г.	10,348	13.02.2025 г	10,521
31.01.2025 г.	10,416	14.02.2025 г	10,619
01.02.2025 г.	10,328

 

В период проведения опытно-конструкторских мероприятий содержание светлых нефтепродуктов в мазуте снизилось с 7 до 5,5 % Коксуемость гудрона показала тенденцию к повышению с  10,199 до 10,619 %.

На нижеприведенных диаграммах (рис. 3-5) показана тенденция увеличения светлых нефтепродуктов.

 

Рис. 3. Выход бензина установки ЭЛОУ-АВТ

 

В период проведения опытных мероприятий зафиксировано увеличение производства бензина с 10,3 до 11,1 %, однако при увеличении загрузки установки наблюдалось снижение производства бензина.

 

Рис. 4. Выход керосино-газойлевой фракции установки ЭЛОУ-АВТ

 

На рисунке 4 показана диаграмма выхода керосино-газойлеых фракций, отмечено повышение с 24,4 до 24,8 %.

 

 

Рис. 5. Выход реактивного топлива установки ЭЛОУ-АВТ

 

На рисунке 5 показана диаграмма выхода реактивного топлива марки ТС-1, наблюдалось увеличение с 2,0 % до 2,5%.

Также выявлено повышение объёмов производства вакуумного газойля с 21,3% до 21,8 % (рис. 6).

 

Рис. 6. Выход вакуумного газойля установки ЭЛОУ-АВТ

 

На рисунке 7 графически показано снижение выхода мазута, получаемого на блоке АТ, с 62% до 61%. Если пересчитать на целую установку, то зафиксировано снижение выхода мазута с 5,5 до 4,9%.

Рис. 7. Выход мазута  установки ЭЛОУ-АВТ

 

Выход гудрона снизился с 30,54 до 30,51% (рис. 8).

 

Рис. 8.  Выход гудрона ЭЛОУ-АВТ

 

Заключение

 

В период проведения опытно-конструкторских работ наблюдается изменение выходов нефтепродуктов:

- выход бензина увеличился с 10,3 до 11,1%, увеличение на 0,8%.

- выход КГФ увеличился с 24,4 до 24,8%, увеличение на 0,4%.

- производства мазута на блоке АТ снизилось с 62% до 61%, снижение на 1,0%.

- выход компонента товарного мазута c установки снизился с 5,5 до 4,9%, снижение на 0,6%.

- выход вакуумного газойля увеличился с 21,3 до 21,8%, увеличение на 0,5%.

- выход гудрона снизился с 30,54 до 30,51%, снижение на 0,3%.

- выход реактивного топлива ТС-1 увеличился с 2,0% до 2,5%, увеличение на 0,5%.

- содержание светлых нефтепродуктов в мазуте снизился с 6,5% до 5,5%, снижение на 1,0%.

Следовательно, оптимизация подачи пара в обе колонны привела к улучшению фракционного состава получаемых продуктов. По полученным данным можно сделать выводы о снижении содержания лёгких фракций в остатке атмосферной колонны и повышении выхода газойлей в вакуумной колонне. Таким образом, данная оптимизация работающей установки позволяет увеличить глубину переработки мазута в вакуумной колонне, что приводит к увеличению выхода ценных дистиллятов, и углубить переработку нефти в целом.  

About the authors

Nagima Karabassova

Atyrau Oil and Gas University named after Safi Utebayev

Author for correspondence.
Email: nagima@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-6121-1125

старший преподаватель,  докторант 3 курса

Kazakhstan

References

Supplementary files