Отправить статью по E-mail Результаты оптимизации установки ЭЛОУ-АВТ Атырауского нефтеперерабатывающего завода
- Авторы: Карабасова Н.А.1, Кайрлиева Ф.Б.1, Шамбилова Г.К.2, Шириязданов Р.Р.2
-
Учреждения:
- Атырауский университет нефти и газа имени Сафи Утебаева
- Уфимский государственный нефтяной технический университет
- Выпуск: Том 8, № 1 (2026)
- Страницы: 89-97
- Раздел: Нефтехимия и нефтепереработка
- URL: https://vestnik-ngo.kz/2707-4226/article/view/108933
- DOI: https://doi.org/10.54859/kjogi108933
- ID: 108933
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. Повышение глубины переработки нефти и качества товарных нефтепродуктов напрямую связано с эффективностью первичных процессов и, в частности, с атмосферной перегонкой нефти. Эта проблема крайне актуальна для современной нефтегазовой отрасли, поскольку в Казахстане используются установки первичной переработки нефти, построенные в советское время и требующие в связи с этим модернизации.
Цель. Разработка и экспериментальная оценка технологических приёмов интенсификации атмосферно-вакуумной перегонки нефти на установке ЭЛОУ-АВТ Атырауского нефтеперерабатывающего завода, направленных на снижение содержания светлых фракций в мазуте и повышение выхода ценных дистиллятных продуктов.
Материалы и методы. Для исследований фракционного состава мазута была использована лабораторная установка АРН. Приведены данные аналитического контроля продуктов установки ЭЛОУ-АВТ-3 и расчёты материальных балансов. Для наглядного представления полученных результатов были построены диаграммы, отражающие выход светлых нефтепродуктов.
Результаты. По результатам лабораторных исследований было установлено, что содержание светлых нефтепродуктов в мазуте превышает норму. С целью увеличения выхода вакуумного газойля, повышения коксуемости гудрона и снижения выработки мазута на установке ЭЛОУ-АВТ-3 были предприняты технологические решения по увеличению подачи острого пара в куб атмосферной колонны и снижению его расхода в вакуумной колонне. В период проведения опытно-конструкторских мероприятий было снижено содержание светлых нефтепродуктов в мазуте с 7 до 5,5%. Коксуемость гудрона увеличилась с 10,199 до 10,619%. Зафиксировано увеличение выхода нефтепродуктов: бензина, реактивного топлива, вакуумного газойля и вакуумного дизельного топлива.
Заключение. После проведения научных исследований были предложены технологические усовершенствования на действующей установке первичной переработки нефти. Во время производственных мероприятий снизилось содержание лёгких фракций в мазуте, увеличился объем выпускаемых светлых нефтепродуктов. Эти меры обеспечили повышение степени переработки мазута в вакуумной колонне, что в свою очередь способствует увеличению общей глубины переработки нефти.
Ключевые слова
Полный текст
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.
Об авторах
Нагима Асылбековна Карабасова
Атырауский университет нефти и газа имени Сафи Утебаева
Автор, ответственный за переписку.
Email: nagima@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-6121-1125
Казахстан, Атырау
Фазилат Басаровна Кайрлиева
Атырауский университет нефти и газа имени Сафи Утебаева
Email: kairliyeva.fazi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5323-0916
канд. техн. наук
Казахстан, АтырауГульбаршин Кожахметовна Шамбилова
Уфимский государственный нефтяной технический университет
Email: shambilova_gulba@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2733-986X
докт. хим. наук
Россия, УфаРишат Ривкатович Шириязданов
Уфимский государственный нефтяной технический университет
Email: petroleum9@bk.ru
ORCID iD: 0009-0009-6770-3820
канд. техн. наук
Россия, УфаСписок литературы
- Медведев И.С., Дьячкова С.Г. Повышение эффективности работы колонны атмосферной пергонки нефти за счёт контроля избыточного испарения в трубчатой печи // Промышленные процессы и технологии. 2025. Т. 5, №2(16). С. 95–105. doi: 10.37816/2713-0789-2025-5-2(16)-95-105.
- 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. Vol. 71, Part 2. P. 573–584. doi: 10.1016/j.isatra.2017.08.005.
- Базаров Г.Р., Икромов Ш.Ш. Эффективные варианты переработки нефти для увеличения выхода дистиллятов // The Scientific Heritage. 2021. No. 68-1. С. 11–15. doi: 10/24412/9215-0365-2021-68-1-11-15.
- Капитонова О.В., Осипов Э.В. Наложение нефтяных фракций при разделении мазута под вакуумом // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18, №20. С. 88–90.
- Луканов Д.А., Лубсандоржиева Л.К., Костина Т.В, Кузора И.Е. Оптимизационные мероприятия для снижения светлых фракций в мазуте на установках АВТ // Нефтепереработка и нефтехимия. 2013. №1. С. 3–5.
- Макашева Д. Моделирование и оптимизация установок первичной переработки нефти АВТ-3 и АТ-2 на Атырауском НПЗ // Вестник Казахстанско-Британского технического университета. 2022. Т. 19, №3. С. 15–22. doi: 10.55452/1998-6688-2022-19-3-15-22.
Дополнительные файлы
