Перспективная технология для переработки тяжелой нефти

Цель разработки - решение проблем, связанных с самостоятельной рентабельной переработкой "тяжелой" высоковязкой нефти, а также тяжелых остатков нефтеперерабатывающих производств. Перерабатывать "тяжелую" нефть по классической схеме с целью получения топлива нерентабельно, а в ряде случаев невозможно. Она содержит низкое количество "светлых" (топливных) фракций. На установках с классической схемой возможен отбор этих фракций по отношению к нефти не более 25–30%. Высокое содержание серы и смолистых веществ сокращает ресурс оборудования НПЗ.

В основе новой технологии лежит способ разделения нефти с получением "легкой" - обогащенной "светлыми" фракциями - части нефти. Разработка удостоена почетных дипломов международных выставок, защищена патентом Российской Федерации. Технология базируется на совместном термомеханическом воздействии на исходный продукт, при этом температура в рабочей камере (аппарате разделения) не превышает 380°С, т.е. значительно меньше температуры обычного термического крекинга. В предлагаемой технологии реагенты не используются.

В начале процесса переработки нефть разделяют на две части: "легкую" и остаток, содержащий смолы, асфальтены и большую часть примесей. В "легкой" части содержание серы уменьшается до 5 раз, а хлоридов – до 200 раз по сравнению с исходной нефтью. "Легкая" часть нефти далее перерабатывается известными классическими методами. Количество "легкой" части (отгона) по отношению к нефти может достигать 75-80% и регулируется параметрами технологического процесса. При этом за счет термомеханической деструкции увеличивается количество "светлых" фракций по отношению к их содержанию в нефти. Общее количество отбираемых топливных фракций из "тяжелой" нефти месторождений Ульяновской области достигает 65–75% в пересчете на исходный продукт. По сравнению с переработкой "тяжелой" нефти по классической схеме, их количество увеличивается более чем в 2 раза. Процесс проводят интенсивно и быстро. Операции предварительной подготовки нефти (обезвоживание и обессоливание) могут отсутствовать. Допускается содержание воды в нефти в количестве нескольких процентов, например 1-5 %. В аппарате разделения совмещены несколько технологических операций: собственно разделение углеводородных фракций, термомеханический крекинг и обезвоживание. Выделенная высококипящая часть (остаток) используется как сырье для получения битума или других тяжелых товарных продуктов, а также как печное топливо, если содержание серы в исходном продукте невелико. При этом комплекс переработки нефти по сравнению с полной классической схемой может содержать меньшее количество оборудования. Удельные энергетические затраты в конечном итоге не больше, чем у крупных НПЗ, и составляют примерно 1 МДж на 1 кг нефти.

Таким образом, разработанная технология позволяет:

• организовать самостоятельную рентабельную переработку "тяжелой" нефти;
• повысить более чем в 2 раза выход "светлых" топливных фракций;
• совместить несколько операций переработки в одном аппарате;
• уменьшить вредное воздействие на окружающую среду;
• сократить капитальные и эксплуатационные затраты.

Исследования и принципиальная конструкторская проработка оборудования для осуществления процесса предварительного разделения "тяжелой" нефти проводились на стендовой установке производительностью до 200 кг/ч по сырью. Исследования состава продуктов разделения нефти, полученных на нашей стендовой установке, проведены. Это позволяет перейти к созданию промышленной установки производительностью 10-200 тысяч тонн/год и более по нефти и нефтепродуктам. Такая установка может быть применена непосредственно на месте добычи высоковязкой нефти со значительным снижением затрат на транспортировку сырья.

Предлагаемая технология легко встраивается в классический процесс нефтепереработки и может быть внедрена как при строительстве нового НПЗ, так и при модернизации существующего НПЗ для значительного увеличения глубины переработки нефти и остатков нефтеперерабатывающих производств.

Экономически выгодным и быстро окупаемым (примерно 6 месяцев) является вариант строительства отдельного блока по разделению тяжелой, сернистой, но дешевой нефти (или застарелых мазутов и других нефтешламов) с получением товарного битума (25%) и обогащенной топливными фракциями и обедненной вредными примесями легкой и значительно более дорогой нефти (75%). Еще более выгодным является вариант переработки по предлагаемой технологии отработанных машинных масел. Выход топливных фракций 70–75% в зависимости от типа масла.

Перспективным является такой вариант внедрения технологии, при котором полученные после блока разделения "легкая" часть и тяжелый остаток разделения снова смешиваются. Полученная в результате "синтетическая" нефть содержит примерно в два раза больше топливных фракций, чем исходный продукт. Кроме того, если плотность исходной нефти 930 кг/м³ (API = 20),то плотность "синтетической" нефти уменьшается до 850 – 860 кг/м³ (API = 34), а кинематическая вязкость соответственно с 83 сСт до 6 сСт. В результате такой операции стоимость "синтетической" нефти значительно возрастает, ее легче транспортировать и перерабатывать. Особенно перспективен такой подход для удаленных от НПЗ и добывающих тяжелую и вязкую нефть предприятий, как, например, в Южной Америке и в некоторых регионах России.

Внедрение предложенной технологии может представлять большой интерес для разработки как действующих, так и законсервированных месторождений "тяжелой" нефти, основное количество которой находится во многих регионах России. Кроме того, переработка по предлагаемой технологии тяжелых остатков нефтепереработки позволит значительно увеличить эффективность действующих НПЗ различной производительности.

Некоторые результаты разделения исходной нефти на легкую часть (ЛЧ) и тяжелый остаток разделения (ОР)

Нефть месторождений Ульяновской области.

Эффект разделения: ЛЧ - 76% масс., ОР - 22% масс., потери - 2% масс. Укрупненный фракционный состав нефти и ЛЧ ( в пересчете на нефть с учетом коэффициента разделения ) и некоторые характеристики приведены в таблице.

Характеристики результатов анализа остатка разделения