Linas Technology - Distillation of 21 century
Технология ЛИНАС - ректификация ХХI века

English
version

Нефтеперегонная установка НПУ-50

     Установка НПУ-50 мощностью 50000 тонн нефти в год является наиболее востребованной на рынке мини НПЗ в России. На настоящий момент (июль 2008) нами уже изготовлены пять НПУ-50.
     На базе НПУ-50 разработаны установки НПУ-55 и НПУ-75, которые отличаются более мощной печью, колонной с большим диаметром и большими холодильниками и теплообменниками.
     НПУ-50 имеет высокую экономическую эффективность наряду с низкими затратами на эксплуатацию данной установки. Установка перерабатывает 150 тонн нефти в сутки и для ее полной загрузки довольно сложно доставлять сырье только автомобильным транспортом, хотя при благоприятных обстоятельствах это возможно. Предпочтительным является вариант поставки сырья по железной дороге или поставка сырья из магистрального нефтепровода через пункт отбора нефти.
     НПУ-50 может быть использована для переработки нефти, газового конденсата и их смеси. Производительность НПУ-50 при переработке газового конденсата сильно зависит от состава газового конденсата. При содержании бензиновой составляющей около 55% объемных в газовом конденсате НПУ-50 может иметь производительность около 4,0-4,4 тонны в час. При использовании нефти или ее смеси с конденсатом плотностью выше 805 кг/м³ производительность НПУ-50 равна 6,25 тонны в час. Реальный опыт работы показал, что лучше работать на смеси газового конденсата и нефти. Это позволяет снизить выход мазута, увеличить выход дизельного топлива и лучше сбалансировать его состав.

     Установка успешно прошла экспертизу по промышленной безопасности и имеет разрешение на применение Ростехнадзора России.

     В 2005 году компания Линас-Техно завершила монтаж первой НПУ-50, которая расположена в Красноярском крае. НПУ-50 является глубоко модернизированным вариантом НПУ-8(12). Технология работы НПУ-50 прошла всестороннюю проверку в лаборатории Линас и в промышленном масштабе.

     
НПУ-50 на месте постоянной эксплуатации (Красноярский край)

     В августе 2006 года в Западной Сибири была запущена в промышленную эксплуатацию НПУ-50, использующая в качестве сырья газовый конденсат. На фото ниже представлен общий вид мини-НПЗ и непосредственно фото НПУ-50.

НПУ-50 на месте эксплуатации

     В январе-феврале 2007 года группой компаний Линас осуществлен запуск в промышленную эксплуатацию очередной установки НПУ-50. Установка расположена на Черниговском НПЗ (Кузбасс). В качестве сырья используются различные виды нефти Западной Сибири. На фото ниже представлен общий вид мини-НПЗ и непосредственно установки НПУ-50.

НПУ-50 на месте эксплуатации

     В конце июня 2008 года группой компаний Линас осуществлен запуск в промышленную эксплуатацию очередной установки НПУ-50. Установка расположена в Западной Сибири, в Курганской области. В качестве сырья используются различные виды нефти Западной Сибири. Данная установка НПУ-50 выполнена по новой технологической схеме с вынесенной отдельно печью нагрева сырья. На фото ниже представлен общий вид установки НПУ-50.

НПУ-50 на месте эксплуатации

     Новейшая модель НПУ-50-4 была запущена в промышленную эксплуатацию на Черниговской НПЗ (Кузбасс) в марте 2009 года. Данная модель установки позволяет получать повышеннй выход дизельного топлива.

НПУ-50-4 на месте эксплуатации

Основные технические характеристики
нефтеперегонной установки НПУ-50

Назначение: атмосферная перегонка нефти, газового конденсата или их смеси.
Получаемые фракции: прямогонный бензин, дизельное топливо (летнее/зимнее/арктика) по ГОСТ 305-82, мазут М100 по ГОСТ 10585-99.

Основные технические характеристики НПУ-50 представлены в таблице 1.

     Сырьем для установки служит сырая нефть, газовый конденсат или их смесь. Более подробно требования к качеству нефти описаны здесь. Особенности работы на газовом конденсате изложены здесь.
     Модульная конструкция установки позволяет доставлять к месту монтажа отдельные блоки обычным грузовым транспортом. При необходимости возможен демонтаж и перемещение установки на новое место.
     Воздушная система охлаждения позволяет эксплуатировать установку в безводной местности и не загрязнять окружающую среду. Горелка печи комбинированная. При пуске установке горелка работает на дизельном топливе. После выхода на рабочий режим горелка переключается на питание прямогонным газом, получаемым на установке. Возможны варианты использования в качестве дополнительного топлива нефти и мазута. При оснащении установки мобильной дизельной электростанцией возможна эксплуатация в местностях, удаленных от линий электропередач. Топливом для мобильной электростанции является получаемое на установке дизельное топливо.
     Установка НПУ-50 работает полностью в автоматическом режиме. Запуск и остановка установки производятся в ручном режиме.
     Установка НПУ-50 полностью герметична, что предотвращает загрязнение окружающей среды. Воздушная система охлаждения и безводная технология перегонки нефти также повышают экологическую безопасность установки.
     Для эксплуатации НПУ-50 не используется пар для увеличения выхода светлых продуктов и увеличения температуры вспышки дизельного топлива. Ректификационная эффективность технологии Линас без использования пара позволяет достигать такого же уровня извлечения светлых продуктов как и на традиционной ректификационной колонне в присутствии острого пара. Как следствие отсутствия острого пара исчезает проблема отделения влаги из дизельного топлива. Регулирование же температуры вспышки дизельного топлива в колонне Линас осуществляется за счет специальной отпарной секции, которая является частью колонны Линас.
     Малое содержание углеводородов в ректификационной колонне в 50-100 раз значительно повышают ее взрыво-пожаробезопасность в сравнении с существующими аналогами.
     Установка может быстро перенастраиваться на работу с различными видами нефти и газового конденсата, а также на их смеси.
     Конструкция установки защищена двумя патентами России, международной заявкой и многочисленными ноу-хау.

Оборудование НПУ-50	Первая установка НПУ-50	Первая установка НПУ-50
Общий вид НПЗ на базе НПУ-50	Вторая установка НПУ-50	Печь НПУ-50
Третья установка НПУ-50	Третья установка НПУ-50	Товарно-сырьевой парк
Ректификационная колонна НПУ-50	Горелка печи НПУ-50	Работа горелки

Описание технологии

     Принятая технология представляет собой атмосферную перегонку нефти с однократным испарением. С целью снижения расхода тепловой энергии (топлива, электроэнергии) на нагрев и испарение нефти, ее предварительный подогрев осуществляется за счет последовательного отбора тепла от выходящих из колонны фракций дизельного топлива и мазута. Отдавая нефти тепло в подогревателях, фракции дизельного топлива и мазута охлаждаются до необходимых температур. В технологической схеме принят нагрев нефти в змеевике трубчатой печи.
     Технологическая схема НПУ-50 является усовершенствованной модификацией схемы НПУ-8.

     Отличительные особенности технологической схемы НПУ-50:

• работа под избыточным давлением 0,01-0,03 МПа (0,1-0,3 атм) улучшает условия отбора фракций с установки, позволяет использовать прямогонный газ в качестве технологического топлива для печи установки, что значительно улучшает экономические показатели переработки нефти;
• прямогонный газ напрямую отводится из дизельного подогревателя в сепаратор бензина в обход зон высокотемпературного нагрева нефти и ректификационной колонны, что позволяет улучшить условия нагрева нефти, стабилизировать работу подогревателей и колонны;
• прямогонный газ, являющийся отходом производства, может использоваться в качестве "бесплатного" технологического топлива для работы печи.

     Схемой предусмотрено приготовление дизельного топлива "арктика", "зимнее" или "летнее".
     Приготовление товарного автомобильного бензина возможно при компаундировании бензиновой фракции с высокооктановыми добавками в товарно-сырьевом парке.

Технологическая схема НПУ-50 (33К)

Технологическая мнемосхема НПУ-50

Требования к качеству нефти

     Качество нефти оказывает решающее воздействие на процесс эксплуатации оборудования НПУ и на качество получаемых нефтепродуктов. Для оценки пригодности нефти для переработки на НПУ в топливные фракции необходимо учитывать целый комплекс ее свойств. Статья, посвященная вопросам качества нефти, находится здесь.

Характеристика получаемых продуктов

Прямогонный газ

     Прямогонный газ может использоваться в качестве альтернативного вида топлива для печи нагрева сырья (при условии достаточного количества в сырье).
     Однако он является ценным топливом, и экономически более выгодно поставить в составе НПЗ установку по компримированию газа. На выходе будет получаться сжиженный пропан-бутан.

Прямогонный бензин

     Прямогонный бензин, получаемый в результате перегонки углеводородного сырья, содержит углеводородные фракции с диапазоном кипения от начала кипения до 150-215^оС. Октановое число бензина, получаемого на НПУ-50 в зависимости от исходного состава нефти, может колебаться в диапазоне 56-72 по моторному методу. Такой бензин не пригоден для непосредственного использования в качестве моторного топлива.
     Прямогонный бензин может быть использован в следующих вариантах:

1. В качестве топлива двигателей внутреннего сгорания после введения антидетонационных добавок (процесс компаундирования). Это позволяет получать товарный неэтилированный бензин непосредственно в товарно-сырьевом парке установки. Стоимость компаундированного бензина конкурентоспособна с отпускной ценой бензина, производимого на крупных нефтеперерабатывающих заводах. Таким образом можно получать бензин Нормаль-80 по ГОСТ Р 51105-97.
2. В качестве сырья для каталитических установок по получению высокооктанового бензина.
3. В качестве сырья для нефтехимических заводов, например, для получения полиэтилена.

     При оснащении колонны дополнительным ректификационным блоком, прямогонный бензин можно разделить на легкий прямогонный бензин и на тяжелый компонент бензина (тяжелый бензин, растворитель типа «нефрас» или керосин). Октановое число легкого бензина может гарантированно достигать до 72-76 единиц по моторному методу.

Дизельное топливо

     Дизельное топливо, получаемое на установке, удовлетворяет требованиям ГОСТ 305-82 и пригодно для непосредственного использования. Установка может оперативно настраиваться на получение летнего или зимнего дизельного топлива. При получении зимнего топлива выход полезного продукта несколько снижается, примерно на 5%. При необходимости возможно получение арктического дизельного топлива.
     При оснащении установки дополнительным блоком вакуумной отпарки мазута выход дизтоплива увеличивается на 5-8% от общей производительности установки.

Дизельное топливо, получаемое по технологии НПУ-50: слева зимнее топливо, справа летнее топливо.

Топочный мазут

     Топочный мазут является остаточным продуктом перегонки нефти. На НПУ-50 получается мазут М100 по ГОСТ 10585-99. Мазут М100 получается как в режиме получения летнего дизтоплива, так и в режиме зимнего дизтоплива.
     Благодаря оригинальной конструкции стриппинга установки НПУ-50 удается получать мазут с температурой вспышки до 165-175^оС. При этом удается увеличить извлечение дизельного топлива из мазута на 3-4% по сравнению с НПУ-8(12).

     Мазут может быть использован в качестве топлива в котельных для получения пара, тепла, горячей воды, на электростанциях, может использоваться в качестве сырья для получения покрытий кровельных материалов, мастик для дорожного строительства, и других битумных материалов. Также мазут может использоваться в качестве технологического топлива НПУ-50.

     При работе установки на газовом конденсате основными продуктами разгонки являются бензин-сырец, дизельное топливо и печное топливо (остаток перегонки).

Материальный баланс установки

Ниже приводятся примеры материального баланса НПУ-50, полученные в реальных условиях эксплуатации.

Материальный баланс установки НПУ-50 при переработке Томской нефти, плотность 816 кг/м³

Материальный баланс установки НПУ-50 при переработке Западно-Сибирской нефти из трубопровода, плотность 836 кг/м³

Особенности работы НПУ-50 на нефти

     Эксплуатация НПУ-50 на нефти показала ряд особенностей в работе установки:

1. Качество нефти оказывает решающее воздействие на процесс эксплуатации оборудования НПУ и на качество получаемых нефтепродуктов. Для оценки пригодности нефти для переработки на НПУ в топливные фракции необходимо учитывать целый комплекс ее свойств. Статья, посвященная вопросам качества нефти, находится здесь.
2. На НПУ-50 может перерабатываться нефть с плотностью от 795 до 850 кг/м³. При этом гарантированно достигается производительность по сырью 6,25 тонны в час.
3. При работе даже на легкой нефти возможно гарантированное получение полноценного летнего дизельного топлива (при условии соответствующего содержания в нефти серы и парафинов).
4. При работе на нефти с диапазоном плотности 800-850 кг/м³ (содержание мазута не менее 20%) возможно гарантированное получение мазута М100 в режиме получения как летнего, так и зимнего дизельного топлива.

Особенности работы НПУ-50 на газовом конденсате

     Эксплуатация НПУ-50 на газовом конденсате показала ряд особенностей в работе данной установки, которые можно суммировать следующими основными позициями:

1. Большинство газовых конденсатов характеризуются высоким содержанием бензиновой фракции, относительно низким содержанием дизельной фракции и практическим отсутствием мазутной фракции. Это, как следствие, требует большей мощности бензиновых конденсаторов-холодильников и приводит к перегрузке ректификационной части колонны и к дисбалансу в работе остальных аппаратов. В конечном результате это приводит к снижению общей производительности НПУ.
2. Большинство газовых конденсатов содержат недостаточное количество тяжелокипящих дизельных фракций, что обычно затрудняет получение полноценного летнего дизельного топлива.
3. Наличие большого количества промежуточной "керосиновой" фракции и отсутствие тяжелых дизельных фракций затрудняет получение дизельного топлива с высокими температурами вспышки. Это отличительная черта использования газового конденсата в качестве сырья. Тем не менее, на ректификационной колонне Линас за счет использования специального отпарного блока в составе колонны удается получать летнее дизельное топливо с температурой вспышки 40^оС и выше.
4. Получаемое дизельное топливо отличается низким содержанием парафинов и серы. Это существенно повышает качество получаемого топлива.
5. При эксплуатации НПУ-50 на газовом конденсате невозможно применять шестеренчатые насосы.
6. В кубе колонны получается печное топливо. Его количество весьма незначительно и колеблется от 3 до 15 % от подаваемого сырья (зависит от состава сырья).
7. Газовый конденсат содержит довольно много попутных газов, которые выделяются при переработке и могут использоваться как топливо для нагрева сырья.
8. С технологической точки зрения режимы работы на газовом конденсате более мягкие, поэтому выход установки НПУ-50 на рабочий режим может быть осуществлен за 1,5-2 часа.

     Таким образом, эксплуатация НПУ-50 на газовом конденсате отличается рядом технических особенностей и требует включения в состав НПУ-50 дополнительного оборудования.

Оптимизация работы НПУ-50 с экономической точки зрения

     С нашей точки зрения наиболее оптимальным является использования в качестве сырья смеси газового конденсата и нефти. Это позволяет оптимизировать экономические показатели мини-НПЗ:

1. При смешении нефти с газовым конденсатом происходит уменьшение выхода мазута. Стоимость мазута, как правило, ниже стоимости нефти и уменьшение его выхода улучшает экономические показатели. Повышается выход прямогонного бензина и дизельного топлива, которые реализуются по цене существенно выше стоимости исходного сырья.
2. Добавление нефти в газовый конденсат приводит к возможности получения полноценного летнего дизельного топлива. Одновременно улучшается показатели качества дизельного топлива за счет низкого содержания парафинов и серы в газовом конденсате. Также повышается температура вспышки дизельного топлива.

     Однако для эксплуатации НПУ на смеси нефти и газового конденсата требуется дополнительное оборудование для качественного смешения этих двух компонентов. Одновременно необходимо организовать надежную систему аналитического контроля сырья.

Система автоматического управления

     Установка управляется с помощью современной автоматизированной системы управления. АСУТП контролирует состояние всех узлов установки с помощью датчиков температуры, давления и расхода, управляет исполнительными механизмами (горелка, клапаны, насосы) и выполняет функции противоаварийной защиты (ПАЗ).
     Управление и наблюдение за установкой осуществляется с автоматизированного рабочего места оператора, реализованного на компьютере с пакетом визуализации WinCC фирмы Siemens. Информация представляется оператору на мнемосхемах в цифровой, текстовой и графической форме, а также в виде звуковых сообщений. На экран выводятся показания датчиков температуры, давления и расхода, состояние насосов, холодильников, клапанов и т.д. Управление процессом осуществляется при помощи "мыши" и клавиатуры. Установка может работать в автоматическом и ручном режимах. Имеется возможность выборочного перевода в ручной режим отдельных агрегатов установки и обратно. Весь процесс непрерывно контролируется системой ПАЗ, которая блокирует попытки неправильных действий оператора, способные привести к возникновению аварийной ситуации. Помимо этого, управляющая программа содержит элементы обучающей и экспертной системы, которая ускоряет освоение человеком всех тонкостей технологического процесса и способна подсказать правильное решение при возникновении нестандартных или аварийных ситуаций.
     Система автоматического управления поставляется с двумя идентичными компьютерами. Один находится в активной работе, второй находится в резерве. При выходе одного компьютера из строя второй немедленно вводится в эксплуатацию. Помимо этого каждый из управляющих компьютеров имеет собственные системы резервирования. Этим достигается высокая надежность работы системы автоматического управления.
     Система управления имеет электрическое питание по первой категории надежности.

Технологическая мнемосхема НПУ-50

Система управления НПУ-50

Рабочее место оператора НПУ-50

Шкафы управления НПУ-50

     Оборудование системы управления (производства фирмы Siemens) располагается в четырех герметичных шкафах и состоит из системы питания, резервных источников питания, быстродействующего контроллера, силового и низковольтного коммутационного оборудования, силовых частотных преобразователей, преобразователей сигналов датчиков. Также на шкафе управления располагается резервная панель управления установкой, имеющая клавиатуру и жидкокристаллический дисплей.

вверх^