Email this article Optimization results of the ELOU-AVT unit at the Atyrau Oil Refinery
- Authors: Karabassova N.A.1, Kayrliyeva F.B.1, Shambilova G.K.2, Shiriyazdanov R.R.2
-
Affiliations:
- Atyrau Oil and Gas University named after Safi Utebaev
- Ufa State Petroleum Technological University
- Issue: Vol 8, No 1 (2026)
- Pages: 89-97
- Section: Petrochemistry and Oil Refining
- URL: https://vestnik-ngo.kz/2707-4226/article/view/108933
- DOI: https://doi.org/10.54859/kjogi108933
- ID: 108933
Cite item
Full Text
Abstract
Background: Increasing the depth of oil refining and improving the quality of commercial petroleum products are directly related to the efficiency of primary processing, particularly atmospheric oil distillation. This problem is extremely relevant for the modern oil and gas industradoy, since primary crude oil processing units operating in Kazakhstan were constructed during the Soviet period and therefore require modernization.
Aim: Development and experimental evaluation of technological methods for intensifying atmospheric and vacuum crude oil distillation at the ELOU-AVT unit of the Atyrau Refinery, aimed at reducing the content of light fractions in fuel oil and increasing the yield of valuable distillate products.
Materials and methods: To study the fractional composition of fuel oil, the ARN laboratory setup was used. Data from analytical control of ELOU-AVT products and material balance calculations are presented. Diagrams illustrating the yield of light petroleum products were constructed to visualize the obtained results.
Results: Based on laboratory research, it was found that the content of light petroleum products in fuel oil exceeded the norm. To increase the yield of vacuum gas oil, raise the coke residue of the tar, and reduce the output of fuel oil at the ELOU-AVT unit, technological measures were implemented to increase the supply of live steam to the bottom of the atmospheric column and reduce its consumption in the vacuum column. During the experimental and design phase, the content of light petroleum products in fuel oil was reduced from 7% to 5.5%. The coke residue of tar increased from 10.199% to 10.619%. An increase in the yield of gasoline, jet fuel, vacuum gas oil, and vacuum diesel fuel was recorded.
Conclusion: The calculations and analysis carried out confirm the feasibility of investing in the development of a modernized autonomous oil platform that has improved ice resistance and meets all safety requirements for operation in the North Caspian Sea.
Full Text
Введение
Интенсификация прямой перегонки нефти направлена на повышение отбора дистиллятных фракций, а также на обеспечение чёткости ректификации, т.е. уменьшение наложения температур конца кипения предыдущей и начала кипения последующей фракции, что позволяет повысить экономическую эффективность нефтепереработки [1]. Известны способы повышения эффективности блока атмосферной перегонки нефти с помощью модернизации схемы ректификации, замены контактных устройств ректификационных колонн, применения разнообразных схем орошения, модернизации блока рекуперативного теплоообмена [2–4].
Содержание светлых фракций в мазуте является важной характеристикой эффективного разделения нефти на фракции. В практике первичного разделения нефти на установках АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка) оптимальным считается содержание светлых фракций в мазуте на уровне 5–7%об. Повышенное количество светлых фракций в атмосферном остатке обуславливает дополнительные тепловые затраты на нагрев сырья вакуумных колонн, повышенную нагрузку на вакуумсоздающую аппаратуру, снижая технико-экономические показатели работы. К тому же снижение концентрации фракций, выкипающих до 350–360°С, в мазуте повышает отборы фракций топливного ряда на первой стадии разделения нефти [5].
В связи с этим представляется важным организовать работу атмосферной установки в режимах, при которых отборы светлых продуктов обеспечивали бы содержание последних в мазуте на уровне, не превышающем 7%об. Существует ряд возможностей как технического, так и технологического характера, позволяющих решить данную проблему [3].
Установка атмосферной переработки нефти и вакуумной перегонки мазута Атырауского нефтеперерабатывающего завода (далее – АНПЗ) введена в эксплуатацию в 1969 г. Установка предназначена для подготовки и переработки 3,3 млн т/г. сырой мангышлакской нефти. Установка выпускает следующие виды нефтепродуктов: автокомпонент, уайт-спирит, реактивное топливо, дизельное топливо, мазут, вакуумный газойль, гудрон1.
Материалы и методы
В рамках данной работы был исследован мазут с установки ЭЛОУ-АВТ (электрообессоливания и обезвоживания нефти, атмосферной и вакуумной перегонки нефти) АНПЗ, основные показатели которого представлены в табл. 1.
Таблица 1. Показатели качества мазута
Table 1. Fuel oil quality indicators
№ | Наименование показателя Name of indicator | Значение Value |
1 | Плотность при 20°С, кг/м3 Density at 20 °C, kg/m3 | 897,3 |
2 | Содержание серы, %масс. Sulfur content, wt.% | 0,406 |
3 | Коксуемость, %масс. Coking tendency, wt.% | 5,7 |
4 | Групповой химический состав, %масс.: Group chemical composition, wt.%: | |
| 64,3 | |
| 8,0 | |
| 3,2 | |
| 10,7 | |
| 10,0 | |
| 3,8 |
УВ / HC – углеводороды / hydrocarbons
Мазут характеризуется умеренной плотностью, низким содержанием серы и умеренной коксуемостью, при этом химический состав показывает преимущественное содержание парафино-нафтеновых УВ.
В табл. 2 отражены массовые доли основных продуктов, выделенных в процессе вакуумной перегонки мазута на лабораторной установке АРН (аппарат для разгонки нефти)2, а также температурные пределы их кипения.
Таблица 2. Выходы продуктов фракционирования мазута
Table 2. Yields of fractionation products of fuel oil
№ | Наименование показателя Name of indicator | Выход, %масс. Yield, wt.% |
1 | Дизельная фракция (225–360°С) Diesel fraction (225–360 °C) | 11,3 |
2 | Вакуумный газойль I (360–420°С) Vacuum gas oil I (360–420 °C) | 14,7 |
3 | Вакуумный газойль II (420–480°С) Vacuum gas oil II (420–480 °C) | 21,6 |
4 | Гудрон (> 480°С) Tar (> 480 °C) | 52,4 |
Из табл. 2 следует, что фракционирование мазута дает больше лёгких фракций, пригодных для дальнейшей переработки или использования в качестве сырья для вторичных процессов.
Для сравнения с производственными данными были изучены данные материального баланса действующей установки, представленные в табл. 3.
Таблица 3. Материальный баланс установки ЭЛОУ-АВТ-3, т/ч
Table 3. Material balance of the ELOU-AVT-3 unit, t/h
Дата Date | Загрузка ЭЛОУ-АВТ ELOU-AVT feed | Бензин Gasoline | Авиационный керосин ТС-1 Aviation kerosene TS-1 | КГФ KGOF | Дизельная фракция Diesel fraction | Мазут Fuel oil | Вакуумный газойль Vacuum gas oil | Гудрон Tar | Газ Gas |
27.01.2025 | 405 | 10,9 | 2,1 | 24,5 | 5,2 | 4,6 | 21,3 | 30,8 | 0,30 |
28.01.2025 | 406 | 10,9 | 1,9 | 24,0 | 5,1 | 5,4 | 21,0 | 30,9 | 0,22 |
29.01.2025 | 412 | 11,0 | 2,1 | 23,7 | 5,9 | 4,7 | 21,5 | 30,4 | 0,25 |
30.01.2025 | 396 | 11,3 | 1,9 | 23,7 | 4,3 | 3,9 | 23,4 | 30,7 | 0,26 |
31.01.2025 | 400 | 11,3 | 2,2 | 24,0 | 4,6 | 4,6 | 22,5 | 30,1 | 0,21 |
01.02.2025 | 422 | 10,9 | 2,2 | 24,2 | 4,7 | 5,5 | 21,2 | 30,6 | 0,28 |
02.02.2025 | 427 | 11,1 | 2,2 | 23,8 | 4,7 | 5,6 | 21,8 | 30,0 | 0,27 |
03.02.2025 | 426 | 11,0 | 2,5 | 24,5 | 4,6 | 4,8 | 21,6 | 30,3 | 0,26 |
04.02.2025 | 422 | 10,7 | 2,6 | 24,4 | 3,9 | 5,1 | 22,1 | 30,5 | 0,25 |
05.02.2025 | 426 | 10,9 | 2,8 | 24,9 | 3,9 | 4,2 | 22,0 | 30,7 | 0,26 |
06.02.2025 | 428 | 10,9 | 2,5 | 24,7 | 3,9 | 4,7 | 21,7 | 31,0 | 0,26 |
07.02.2025 | 423 | 11,0 | 2,4 | 25,0 | 3,9 | 4,2 | 21,8 | 30,7 | 0,36 |
08.02.2025 | 420 | 11,0 | 2,6 | 24,7 | 3,9 | 4,4 | 21,8 | 30,7 | 0,37 |
09.02.2025 | 432 | 11,2 | 2,5 | 24,8 | 3,8 | 5,1 | 21,5 | 30,3 | 0,30 |
ТС-1 / TS-1 – топливо самолётное / aviation fuel; КГФ / KGOF – керосино-газойлевая фракция / kerosene-gas oil fraction
Таблица 4. Результаты анализов по определению плотности и содержанию светлых нефтепродуктов в мазуте
Table 4. Results of analyses for determining density and light petroleum product content in fuel oil
Дата анализа Analysis date | Средняя плотность при 20°С, кг/м3 Average density at 20 °C, kg/m3 | Начало кипения, °С Initial boiling point, °C | Содержание светлых нефтепродуктов в мазуте, % Light petroleum product content in fuel oil, % |
19.01.2025 | 898,7 | 256 | 7,0 |
20.01.2025 | 899,6 | 267 | 6,5 |
21.01.2025 | 899,2 | 270 | 6,0 |
22.01.2025 | 898,7 | 255 | 7,0 |
23.01.2025 | 898,2 | 258 | 7,0 |
24.01.2025 | 899,6 | 258 | 6,5 |
25.01.2025 | 899,6 | 256 | 6,5 |
26.01.2025 | 899,2 | 261 | 6,4 |
27.01.2025 | 897,7 | 265 | 6,0 |
28.01.2025 | 899,6 | 270 | 5,5 |
29.01.2025 | 899,6 | 268 | 5,5 |
30.01.2025 | 898,2 | 266 | 6,0 |
31.01.2025 | 898,7 | 268 | 6,0 |
01.02.2025 | 898,7 | 262 | 6,5 |
02.02.2025 | 898,7 | 264 | 6,5 |
03.02.2025 | 897,7 | 266 | 6,0 |
04.02.2025 | 899,6 | 278 | 5,0 |
05.02.2025 | 899,6 | 276 | 5,0 |
06.02.2025 | 899,6 | 252 | 6,0 |
07.02.2025 | 899,6 | 270 | 5,5 |
08.02.2025 | 899,6 | 253 | 6,0 |
09.02.2025 | 898,7 | 274 | 5,5 |
10.02.2025 | 899,6 | 267 | 5,5 |
11.02.2025 | 899,2 | 272 | 5,5 |
12.02.2025 | 899,6 | 271 | 5,5 |
13.02.2025 | 899,2 | 270 | 5,5 |
14.02.2025 | 899,6 | 268 | 5,5 |
Таблица 5. Результаты анализов по определению плотности и содержанию светлых нефтепродуктов в мазуте
Table 5. Results of analyses for determining density and light petroleum product content in fuel oil
Дата анализа Analysis date | Средняя коксуемость гудрона, % Average coking tendency of tar, % | Дата анализа Analysis date | Средняя коксуемость гудрона, % Average coking tendency of tar, % |
19.01.2025 | 10,199 | 02.02.2025 | 10,279 |
20.01.2025 | 10,319 | 03.02.2025 | 10,223 |
21.01.2025 | 10,273 | 04.02.2025 | 10,351 |
22.01.2025 | 10,187 | 05.02.2025 | 10,296 |
23.01.2025 | 10,206 | 06.02.2025 | 10,226 |
24.01.2025 | 10,371 | 07.02.2025 | 10,263 |
25.01.2025 | 10,245 | 08.02.2025 | 10,305 |
26.01.2025 | 10,093 | 09.02.2025 | 10,347 |
27.01.2025 | 10,166 | 10.02.2025 | 10,534 |
28.01.2025 | 10,215 | 11.02.2025 | 10,251 |
29.01.2025 | 10,306 | 12.02.2025 | 10,231 |
30.01.2025 | 10,348 | 13.02.2025 | 10,521 |
31.01.2025 | 10,416 | 14.02.2025 | 10,619 |
01.02.2025 | 10,328 |
С целью увеличения выхода вакуумного газойля, повышения коксуемости гудрона и снижения выработки мазута непосредственно на установке ЭЛОУ-АВТ-3 были проведены следующие мероприятия:
- увеличение расхода пара в кубе атмосферной колонны К-2;
- снижение расхода пара в вакуумную колонну К-5.
Аналогичные технические приёмы были использованы на установке АТ-2 (атмосферная трубчатка) АНПЗ и описаны в работе [7]. Автор при помощи моделирования в программе Aspen Hysys3 и в ходе опытного пробега непосредственно на установке выявил, что повышение
расхода пара в основной колонне атмосферной перегонки нефти способствует снижению содержания светлых фракций в прямогонном мазуте, при этом увеличивается выходы бензиновой и керосино-газойлевой фракций. Для снижения светлых нефтепродуктов в мазуте был увеличен расход пара в кубе колонны К-2 с шагом 0,5 т/ч с последующими выдержками. Во время технологических мероприятий достигнуто увеличение расхода пара в колонну К-2 с 4,4 до 8,0 т/ч (рис. 1).
Рисунок 1. Диаграмма подачи пара в колонну К-2
Figure 1. Steam feed diagram for column K-2
Рисунок 2. Диаграмма снижения пара в колонну К-5
Figure 2. Steam reduction diagram in column K-5
В период проведения опытно-конструкторских мероприятий содержание светлых нефтепродуктов в мазуте снизилось с 7% до 5,5%. Коксуемость гудрона показала тенденцию к повышению с 10,199% до 10,619%.
На нижеприведённых диаграммах (рис. 3–5) показана тенденция увеличения выхода светлых нефтепродуктов.
Рисунок 3. Выход бензина установки ЭЛОУ-АВТ
Figure 3. Gasoline yield of the ELOU-AVT unit
Рисунок 4. Выход керосино-газойлевой фракции установки ЭЛОУ-АВТ
Figure 4. Kerosene-gas oil fraction yield of the ELOU-AVT unit
Рисунок 5. Выход реактивного топлива установки ЭЛОУ-АВТ
Figure 5. Jet fuel yield of the ELOU-AVT unit
В период проведения опытных мероприятий зафиксировано увеличение производства бензина с 10,3% до 11,1%, однако при увеличении загрузки установки наблюдалось снижение производства бензина.
На рис. 4 показана диаграмма выхода керосино-газойлевых фракций, отмечено повышение с 24,4% до 24,8%.
На рис. 5 показана диаграмма выхода реактивного топлива марки ТС-1, наблюдалось увеличение с 2,0% до 2,5%.
Также выявлено повышение объёмов производства вакуумного газойля с 21,3% до 21,8% (рис. 6).
Рисунок 6. Выход вакуумного газойля установки ЭЛОУ-АВТ
Figure 6. Vacuum gas oil yield of the ELOU-AVT unit
На рис. 7 графически показано снижение выхода мазута, получаемого на блоке АТ, с 62% до 61%. Если пересчитать на целую установку, то зафиксировано снижение выхода мазута с 5,5 до 4,9%. Выход гудрона снизился с 30,54% до 30,51% (рис. 8).
Рисунок 7. Выход мазута установки ЭЛОУ-АВТ
Figure 7. Fuel oil yield of the ELOU-AVT unit
Рисунок 8. Выход гудрона ЭЛОУ-АВТ
Figure 8. Tar yield of the ELOU-AVT unit
Результаты и обсуждение
В период проведения опытно-конструкторских работ наблюдается изменение выходов нефтепродуктов:
- выход бензина увеличился с 10,3% до 11,1% (+0,8%);
- выход КГФ увеличился с 24,4% до 24,8%, (+0,4%);
- производства мазута на блоке АТ снизилось с 62% до 61% (-1,0%);
- выход компонента товарного мазута c установки снизился с 5,5% до 4,9% (-0,6%);
- выход вакуумного газойля увеличился с 21,3% до 21,8% (+0,5%);
- выход гудрона снизился с 30,54% до 30,51%, (-0,3%);
- выход реактивного топлива ТС-1 увеличился с 2,0% до 2,5% (+0,5%);
- содержание светлых нефтепродуктов в мазуте снизилось с 6,5% до 5,5% (-1,0%).
Оптимизация подачи пара в обе колонны привела к улучшению фракционного состава получаемых продуктов. По полученным данным можно сделать выводы о снижении содержания лёгких фракций в остатке атмосферной колонны и повышении выхода газойлей в вакуумной колонне. Таким образом, данная оптимизация работающей установки позволяет увеличить глубину переработки мазута в вакуумной колонне, что приводит к увеличению выхода ценных дистиллятов, и углубить переработку нефти в целом.
Заключение
По результатам выполненного исследования рекомендуется применение оптимизированного режима подачи водяного пара в атмосферную и вакуумную колонны установок ЭЛОУ-АВТ.
Реализация указанных режимов должна осуществляться с учётом свойств перерабатываемого нефтяного сырья и параметров работы оборудования. При эксплуатации установок в оптимизированных режимах требуется контроль показателей качества вакуумного остатка, в т.ч. коксуемости гудрона, повышение которой оказывает влияние на эффективность последующих процессов переработки тяжёлых
В условиях необходимости повышения эффективности действующих установок указанный подход является направлением совершенствования технологических режимов без изменения аппаратурного оформления процесса.
ДОПОЛНИТЕЛЬНО
Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующим образом: Карабасова Н.А. – проведение опытов, аналитический контроль, сбор и анализ данных, написание и редактирование рукописи; Кайрлиева Ф.Б. – интерпретация и систематизация результатов, построение диаграмм; Шамбилова Г.К. – генерация идеи исследования, редактирование рукописи; Шириязданов Р.Р. – анализ и проверка результатов исследований.
ADDITIONAL INFORMATION
Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.
Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.
Authors' contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work. The greatest contribution is distributed as follows: Nagima A. Karabassova – conducting experiments, analytical control, data collection and analysis, manuscript writing and editing; Fazilat B. Kayrliyeva – interpretation and systematization of results, diagram construction; Gulbarshin K. Shambilova – research idea generation, manuscript editing; Rishat R. Shiriyazdanov – analysis and verification of research results.
1 Согласно технологическому регламенту установки ЭЛОУ-АВТ-3 АНПЗ.
2 ГОСТ 2177-99 (ИСО 3405-88) «Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава».
3 Aspen Hysys – симулятор химических процессов, разработанный AspenTech и используемый для математического моделирования таковых, от единичных реакций до полного цикла процессов на химических и нефтеперерабатывающих заводах.
About the authors
Nagima A. Karabassova
Atyrau Oil and Gas University named after Safi Utebaev
Author for correspondence.
Email: nagima@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-6121-1125
Kazakhstan, Atyrau
Fazilat B. Kayrliyeva
Atyrau Oil and Gas University named after Safi Utebaev
Email: kairliyeva.fazi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5323-0916
Cand. Sc. (Engineering)
Kazakhstan, AtyrauGulbarshin K. Shambilova
Ufa State Petroleum Technological University
Email: shambilova_gulba@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2733-986X
Doct. of Sc. (Chemistry)
Russian Federation, UfaRishat R. Shiriyazdanov
Ufa State Petroleum Technological University
Email: petroleum9@bk.ru
ORCID iD: 0009-0009-6770-3820
Cand. Sc. (Engineering)
Russian Federation, UfaReferences
- Medvedev IS, Dyachkova SG. Improving the efficiency of the atmospheric distillation column by controlling excess evaporation in the tube furnace. Industrial processes and technologies. 2025;5(2(16)):95–105. doi: 10.37816/2713-0789-2025-5-2(16)-95-105. (In Russ).
- Sotelo D, Favela-Conteras A, Sotelo C, et al. Design and implementation of a control structure for quality products in a crude oil atmospheric distillation Column. ISA Transactions. 2017;71:573–584. doi: 10.1016/J.Isatra.2017.08.005.
- Bazarov G, Ikromov S. Effective options of oil refining to increase the output of disstillate. The Scientific Heritage. 2021;68-1:11–15. doi: 10/24412/9215-0365-2021-68-1-11-15. (In Russ).
- Kapitonova OV, Osipov EV. Nalozheniye neftyanykh fraktsiy pri razdelenii mazuta pod vakuumom. Herald of Technological University. 2015;18(20):88–90. (In Russ).
- Likanov DA, Lubsandorzhiyeva LK, Kostina TV, Kuzora IE. Optimizatsionnyye meropriyatiya dlya snizheniya svetlykh fraktsiy v mazute na ustanovkakh AVT. Neftepererabotka I neftekhimiya. 2013;1:3–5. (In Russ).
- Makasheva D. Modeling and Optimization of AVT-3 and AT-2 Crude Oil Distillation Units at Atyrau Refinery. Herald of The Kazakh-British Technical University. 2022;19(3):15–22. doi: 10.55452/1998-6688-2022-19-3-15-22. (In Russ).
Supplementary files
