автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Рациональная переработка новой сирийской нефти с целью получения товарных нефтепродуктов с улучшенными экологическими свойствами

Введение.

Глава 1 Структура потребления нефтепродуктов в Сирийской Арабской Республике и пути улучшения их качества (Литературный обзор).

1.1. Проблемы производства и потребления нефтепродуктов в

1.2. Экологические проблемы применения моторных топлив.

1.3. Структура потребления смазочных материалов.

1.4. Экономические аспекты производства и потребления нефтепродуктов.

Глава 2 Объекты и методы исследования.

2.1. Объекты исследования.

2.1.1. Характеристика нефти.

2.1.2. Потенциальное содержание в нефти топливных и масляных фракций.

2.1.3. Характеристика присадок и добавок.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Методы разделения.

2.2.2. Методы анализа.

2.2.2.1. Стандартные методы.

2.2.2.2. Хроматографические методы.

2.2.2.3. Структурно-групповой анализ методом п-с1-М.

2.2.2.4. Определение противоизносных свойств дизельных топлив.

Глава 3 Получение товарных бензинов с улучшенными экологическими свойствами.

3.1 Каталитическое облагораживание прямогонных бензинов.

3.2. Исследование влияния оксигенатов (МТБЭ) на детонационную стойкость прямогонных фракций.

3.3. Применение азотосодержащих присадок в бензинах.

Выводы.

Глава 4 Получение дизельных топлив.

4.1. Влияние фракционного состава на свойства дизельных топлив.

4.2. Возможности получения зимних дизельных топлив с целью экспорта.

4.3. Возможности улучшения некоторых эксплуатационных свойств дизельных топлив.

Выводы.

Глава 5 Исследование тяжелых фракций нефти с целью получения базовых масел.

5.1. Определение потенциального содержания базовых масел стандартным методом.

5.2. Определение потенциального содержания высокоиндексных компонентов масел с помощью термодиффузии.

5.3. Получение базовых масел технологическими приемами.

Выводы.

Глава 6 Разработка рациональной схемы переработки новой

Сирийской нефти.

6.1. Сводный материальный баланс.

6.2. Экономические обоснования выбора рациональной схемы

Выводы.

Актуальность. История, связанная с нефтью на территории Сирийской Арабской Республики (САР),очень давняя. Раскопками обнаружены следы нефтяного промысла, существовавшего за 6-4 тыс. лет до н.э. Современная история добычи нефти известна с конца 30-х годов, а в 1958 году создана первая без иностранных инвестиций нефтяная компания.

В настоящее время вопросами добычи и переработки нефти в САР занимаются шесть крупных нефтяных компаний, прогнозирующих добычу нефти в 2000 году в объеме 40 млн. т. не только за счет наращивания мощностей на старых месторождениях, но и ввода в разработку новых. Анализ динамики роста добычи нефти в САР показывает, что за прошедшие 16 лет (1980-1996 гг.) она возросла в 3,7 раза.

В стране эксплуатируются 2 нефтеперерабатывающих завода с мощностью 6 млн. т/год нефти каждый, оснащенные современными установками для переработки нефти по топливному варианту. После отбора светлых нефтепродуктов основная часть полученного мазута используется как котельное топливо, остальная часть идет на экспорт.

Для завода более поздней постройки разработан ряд проектов, направленных на увеличение ассортимента выпускаемой продукции при одновременном улучшении качества. С этой целью предусматривается совершенствование имеющихся технологий, использование новых процессов и технологических установок. К важнейшим проектам относится ввод установок каталитического крекинга, вакуумной дистилляции нефти для производства тяжелой масляной фракции, гидроочистки с целью улучшения экологических свойств нефтепродуктов. Для печей завода вместо котельного топлива предполагается использование газа, что позволит часть мазута направить на производство масел различного назначения и получение битума. Положительная оценка в целесообразности получения из сырья высокоиндексных нефтяных масел делает перспективным их производство для нужд собственного потребления. Положительным фактом может стать и повышение стоимости мазута, вывозимого из страны на экспорт.

В последние годы в САР начата разработка нового месторождения нефти Омар. Объем добываемой нефти достаточен, чтобы обеспечить сырьем нефтеперерабатывающий завод в течение длительного времени. С учетом технического оснащения завода и перспектив его развития определенный интерес представляют научно-обоснованные рекомендации по рациональной переработке нефти месторождения Омар с получением нефтепродуктов улучшенного качества.

Цель исследования. Разработать, научно-технически и экономически обосновать технологию переработки новой нефти с учетом имеющегося на заводе САР аппаратурного оформления процессов для получения товарных нефтепродуктов с улучшенными экологическими свойствами.

Задачи исследования :

- охарактеризовать новую сирийскую нефть согласно принятым нормам классификации нефтей и её пригодность для получения дорожного битума;

- определить состав, свойства и содержание бензиновых и дизельных фракций в зависимости от температуры конца кипения их отбора от нефти;

- выявить рациональный путь повышения октановых чисел (оч) бензинов прямой перегонки, для чего рассмотреть эффективность риформи-рования бензинов и введения экологически безопасных антидетонационных добавок;

- исследовать возможность получения из нефти дизельных топлив повышенной экологической чистоты;

- оценить в масляных дистиллятах нефти потенциальное содержание компонентов с высоким индексом вязкости (ИВ) и возможность их отбора при получении масел;

- осуществить технико-экономическое обоснование схемы переработки нефти месторождения Омар.

Научная новизна.

Установлено, что нефть месторождения Омар относится к нефтям парафино-нафтенового основания и ко второму классу по содержанию серы (0,6% масс). В нефти содержатся 3,88% твердых парафинов, 11,1% силикагелевых смол, 1,16% асфальтенов, 14,2% масс компонентов дис-тиллятных масел с индексом вязкости >95, потенциал топливных фракций составляет 57%. Прямогонные бензиновые фракции 32-170°С (1) и 32-180°С (2) различаются по содержанию (% масс) н-алканов (25,60 и 32,53), изоалканов (33,34 и 38,94), олефинов (6,38 и 10,66), нафтенов (28,17 и 11,60) и близки по содержанию аренов (6,38 и 5,78).

Показано, что для получения высокооктановых бензинов повышенной экологической чистоты ( без использования тетраэтилсвинца и с содержанием бензола до 5% ) в прямогонные бензиновые фракции этой нефти достаточно совместно ввести 8% МТБЭ и 1% масс азотсодержащей присадки " Экстралин ".

Проведенное термодиффузионное разделение вакуумных дистиллятов нефти выявило его преимущество перед стандартным (адсорбционным) при оценке потенциала высокоиндексных компонентов в масляных дистиллятах нефти, поскольку достигается высокая избирательность фракционирования по структуре молекул.

Практическая значимость. Предложены варианты рациональной переработки новой нефти месторождения Омар, позволяющие получить товарные топлива:

- бензины марки «Нормаль-80» (ГОСТ Р 51105-97) и АИ-92 ЭК с улучшенными экологическими свойствами, в том числе с пониженным содержанием ароматических углеводородов (ТУ 38.401-58-171-96) на базе прямогонных фракций, соответственно 32-170°С и 32-180°С с совместной добавкой 8% масс МТБЭ и 1% масс экстралина;

- товарные дизельные топлива марок «Л» на базе фракций 180-350, 180-330 и 180-300°С, а также дизельные топлива зимних марок ДЗЭ (ТУ 38.401-58-110-94) и ДЗП-15/-25 (ТУ 38.401-58-36-92) на базе фракции 180-300°С с депрессорной присадкой ЕСА 5920 в концентрации ее 0,02% масс.

Оценена возможность переработки вакуумных фракций мазута в высокоиндексные масла, аналоги российских: И-12А и И-ЗОА или М-10 с отбором на нефть 7 и 4,7% масс, соответственно.

Установлена целесообразность рассмотреть возможность получения из нефти дорожного битума, и при положительной оценке учесть ее в стоимости мазута, экспортируемого из САР.

Ожидаемая балансовая прибыль завода при рентабельности производства 28% составит более 20 млн. долларов США в год.

Публикации. По материалам работы опубликованы тезисы доклада в трудах научно-технической конференции, статья в сборнике трудов аспирантского семинара «Физико-химические проблемы производства и изменения топлив и смазочных материалов», выпуск 2, 1999.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и списка использованной литературы из 85 наименований. Работа изложена на 149 стр., содержит 40 таблиц, 40 рисунков.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Проведено комплексное исследование новой сирийской нефти месторождения Омар с целью переработки ее на моторные топлива современного уровня качества и повышенной экологической чистоты, а также высокоиндексные масла с учетом анализа структуры потребления нефтепродуктов в САР. Предложен вариант переработки нефти с рентабельностью производства 28%, обеспечивающий автомобильный транспорт топливами, строительство- дорожным битумом, а государство- дополнительной прибылью за счет экспорта мазута как сырья для производства высокоиндексных нефтяных масел.

2. Установлено, что новая нефть относится к нефтям парафино-нафтенового основания, соответствует второму классу по содержанию серы (0,60% масс), имеет потенциал светлых нефтепродуктов на уровне 53% об, а количественные соотношения между содержанием асфальте-нов (1,16% масс), силикагелевых смол (11,1% масс) и твердых парафинов (3,88% масс) предполагает её пригодность для получения дорожных битумов.

3. Показано, что прямогонные фракции нефти 32-170°С и 32-180°С не удовлетворяют требованиям на бензин «нормаль-80» из-за низких (63 и 61) октановых чисел, определенных по моторному методу. В качестве антидетонационной добавки к бензиновым фракциям вместо обычно применяемого в САР тетраэтилсвинца предложен МТБЭ, который при концентрации не более 8% об совместно с 1% об экстралина позволяет получить бензин марки «нормаль-80» (ГОСТ Р 51105-97) из фракции 32180 °С, и бензин АИ-92 ЭК с улучшенными экологическими свойствами (ТУ 38.401-58-171-96) из фракции 32-170 °С, содержащей бензола менее 3 % масс.

4. Установлено, что прямогонные фракции нефти 180-300 °С, 180-330°С и 180-350°С с запасом качества по большинству показателей удовлетворяют требованиям (ГОСТ 305-82) на дизельные топлива летние. Зимние сорта можно получить из фракции 180-300°С с 0,02% масс де-прессорной присадки ЕС А 5920, более эффективно снижающей предельную температуру фильтруемости топлива, чем Сегойих 5486 при концентрациях в топливе 0,01- 0,05% масс. При этом удовлетворяются требования (ТУ 38.401-58-36-92) на марку ДЗП-15/-25 и (ТУ 38.401-58110-94) на марку ДЗЭ-экспортное.

5. Оценено потенциальное содержание высокоиндексных компонентов в вакуумных дистиллятах 350-420°С и 420-480°С (по ГОСТ 1124476), в сравнении с использованием безреагентного термодиффузионного разделения депарафинированных дистиллятов. Установлено, что использование разделения сырьевых компонентов по структуре и мольному объему с помощью термодиффузии позволяет провести эту оценку с большей объективностью: содержание компонентов с ИВ>95 в масляных дистиллятах адсорбционным и термодиффузионным методами составляет 67,5 и 70,4% масс, соответственно.

6. Показано, что высокоиндексные масла из исследованных дистиллятов можно получить с помощью фурфурольной очистки, депарафини-зации ( МЭК-толуол) и контактной доочистки. При этом из дистиллята 350-420°С можно отобрать 66,5% масс (8,7% на нефть) масла с индексом вязкости > 95, являющегося аналогом И-12А; для получения европейского 1508Ы следует повысить температуру начала отбора дистиллята до 370°С. Из дистиллята 420-480°С можно получить 66% масс (5,5% на нефть) масло с ИВ>85, являющегося аналогом масел И-30А или моторного М-10 по российским стандартам.

142

7. Выполнен расчет технико-экономических показателей при переработке 6 млн. т/год нефти месторождения Омар на действующем заводе с учетом реконструкции установок и затрат на приобретение МТБЭ. Ожидаемая балансовая прибыль за счет экспортной марки мазута как сырья для производства масел составит 83 316 млн дол. США, в случае выпуска ещё и дорожного битума 89 482 млн дол. США против 69 156 млн дол. США без осуществления этих мероприятий и использования в качестве антидетонационной добавки к бензинам экологически опасного тет-раэтилсвинца.

1. Козлов А.Л., Нуршанов В. А.,Пронин В. Н. и др. «Природные топлива планеты ». М : Недра, 1981 .160 с .

2. Насыров Р. К., Харченко В. Ю. , Талисман Е. Л. и др. «Экологические аспекты производства и сертификации нефтепродуктов». М : ЦНИИТЭнефтехим, 1996.

3. Смидович Е. В. «Технология переработки нефти и газа Ч.2.». М : Химия, 1968, 376 е.

4. Белов П. С. , Голубева И. А. , Низова С. А. « Экология производства химических продуктов из углеводородов нефти и газа». М : Химия, 1991.

5. Гуреев А. А., Азев Б. С. , «Автомобильные бензины . Свойства и применение». М : Нефть и газ, 1996, 299 с.9. «Оперативная оценка качества нефтепродуктов» М : РГУНиГ им. Губкина И. М. ,выпуск 3 «материалы технического совещания» 1998, 37с.

6. Гулякевич Т. Д., Лыков О. П., Глебова Е. Д. «Охрана окружающей среды и рациональное природопользование 4.1». М : Нефть и газ им. Губкина, 1993, 259 с.

7. АЬ-АКАВ1 I. № 4, «Проблемы развития нефтеперерабатывающей промышленности в арабском мире». Кувейт, 1999, с. 27-38.

8. Ластовкин Г. А. и др. «Справочник нефтепереработчика ». Л : Химия , 1986, 279 с.

9. Ашитко С.Г.,Немец Л.Л., Козлов И.Т.«Экономическая эффективность перехода нефтеперерабатывающей промышленности СССР на производство неэтилированных автомобильных бензинов». МД993, 259 с.

10. Oil & Gaz J. 1996, V. 94 № 2. Р.34-39.

11. Иванов В. Н. Строгебус И. К. «Экология и автомобилизация». Киев. !990, 128 с.

12. Гуреев А. А., Азев Б. С., Камфер Г. М. «Топлива для дизелей. Свойства и применение». M : Химия, 1993, 336 с.

13. Черножуков Н. И, Крейн С. Э., Лосиков Б. В. «Химия минеральных масел ». Гостоптехиздат, 1958, 415с.

14. Казакова Л. П., Гундырев А. А.,Прокофьев В. П., Ивлев В. П. «Пути создания прогрессивной технологии процессов масляного производства» . ХТТМ, № 5 ,1990 ,17-20 с.

15. Казакова Л. П., Крейн С. Э. «Физико-химические основы производства нефтяных масел». M : Химия ., 1978, 320с.

16. Трофимов В. А., Паниди И. С., Спиркин В. Г. «Термостабильные производные пропиленполиамидов как защитные присадки к маслам для систем перекачивания сероводородсодержащих газов». ХТТМ, № 1 1995, 48 С.

17. Черножуков Н. И. «Технология переработки нефти игазаЧ. 3-ая». М : Химия, 1978. 424 с.

18. Фрязинов В. В., Ахметов Р. С. «Труды Баш НИИ НП», М 1968, выпуск 8, с. 167-170.25. «Нефтепродукты. Топлива. Битумы, Парафины, Растворители ». М : Стандартгиз, 1970, с. 64-71.

19. Смидович Е. В., Лукашевич И. П. «Практикум по технологии переработки нефти ». М : Химия, 1952, с. 72-73.

20. Бондаренко Б. И. Казакова Л. П. «Химия и технология производства смазочных масел ». М : Нефть и газ ,1977, с.3-56.

21. Лыков О. П., Вишнякова Т. П., Цыган Л. В. «Моющие присадки к автомобильным бензином ». М : ЦНИИТЭнефтехим , 1984, 54 с.

22. Лыков О. П., Вишнякова Т. П., Сигаи Н. В. «Антиобледенительные присадки к автомобильным бензином». М : ЦНИИТЭнефтехим, 1986, 59 с.

23. Гуреев А. А. и др. «Улучшение низкотемпературных свойств дизельных топлив ». М : ЦНИИТЭнефтехим, 1980, 68.

24. Данилов А. М. «Присадки и добавки. Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив ». М : Химия, 1996, 230.

25. Голубева И. А., Толстых Л. И., «Основы технологии нефтехимического синтеза и производства присадок ». М : Нефть и газа, 1995, 92 с.

26. Виппер А. Б., Гуреев А. А. «Производство и применение присадок к топливам за рубежом ». Л : Двигателестроение ,№ 3 1987, 189 с.

27. Сарданашвили А. Г.,Львова А.И. « Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа». М : Химия , 1973, 272 с

28. Техническая информация присадки СегоАих-5486 от фирмы БАСФ

29. Тертерян Р. А. «Депрессорные присадки к топливам». М : Химия, 1990, 348 с.

30. Гуревич И. Л. «Технология переработки нефти и газа Ч. 1.». М : Химия, 1972,123с.

31. Кгапйг К, Вгоеёег I., Апа1к I. «СЬе1. А 2, 1984, С. 687-692».

32. Школьников В.М. «Топлива, смазочные материалы, технические жидкости». М : Химия, 1989, 431 с.

33. Сочевко Т. И. и др. « Технология производства топлив и смазочных материалов ». М : МИНГ, 1988, 56 с.

34. Исагулянц В. И. , Егорова Г. М. «Химия нефти». М : Химия, 1965, 506 с.

35. Смидович Е.В. « Технологии переработки нефти и газа Ч. 2.». М : Химия, 1980, 128 с.

36. Бондаренко Б. И. «Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа ». М : Химия, 1983, 128 с.

37. Сулимов А. Д. « Каталитический риформинг бензинов ». 2 изд. и доп. М : Химия ,1974, 152 с.

38. Владимиров А. И. «Установки каталитического риформинга ». М: Нефть и газ, 1993, 60 с.

39. Маслянский Г. Н. , Бурсиан Н. Р. , Камушер Г. Д. и др. «О некоторых вопросах технологии процесса каталитического риформинга». ХТТМ, 1961 ,№ 8 , с. 1-8.

40. Государственные стандарты Союза ССР и РФ

41. Эрих В. Н. « химия нефти и газа ». Ленинградское отделение : Химия, 1969, 281 с.

42. Лукашевич И. П. «Практикум по технологии переработки нефти». М : Химия, 1979, с. 94-104.50. «Нефть СССР Т.1.».М : Химия, 1971, 32 с.

43. Папок К.К. «Химмотология топлив и смазочных масел ». М : Воениздат, 1980, 192 е.

44. Казакова JL П. и др. «Химия смазочных материалов и топлив». М : МИНГ, 1988, 64С.

45. Башкатова С. Т.«Присадки к дизельным топливам ». М : Химия, 1994, 256 с.

46. Бочаров А. А. «Улучшение противоизносных и антифрикционных свойств турбинных масел, работающих в контакте с сероводородсо-держащими и попутным газом ». Кан. дисс. М : РГУНиГ им. Губкина И. М, 1998, 135с.

47. Гильмутдинов Ш. К. «Повышение экологической безопасности применения турбинного масла , контактирующего с сероводородсодер-жащим природным газом ». Кан. дисс. М : РГУНиГ им. Губкина И. М, 1998, 110 с.

48. Капустин В. М., Кукес С. Г., Бертолусини Р. Г. «Нефтеперерабатывающая промышленность США и бывшего СССР » М: Химия, 1995, 299 с.

49. Лазарев Н. В. «Справочник для химиков и врачей. Вредные вещества в промышленности ». М : Химия, 295 с.

50. Nelson W.L. «Petroleum Refinery Engenering». Edit. 4-th. London-New-York-Toronto. Mc. Grow Hill/ 1958, p82-83.

51. Саблин 3. A. , Гуреев A.A. «Присадки к моторным топливам ». М: Химия, 1977, 258с.

52. Гуреев А.А Серегин Е. П., Азев В. С. «Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив ». М : Химия, 1984, 200с.

53. Данилов А. М. «Автомобильная промышленность». 1995,№. 2. С.22-24.

54. Данилов А. М. «Автомобильная промышленность». 1995, №. 8. С.15-17.

55. Бровко В. Н. Бурсиан Н. Р.Идр.ХТТМ. 1991 №11.

56. Рейтр X. Д. «Нефть , газ и нефтехимия за рубежом». 1988№ 5. 245с.

57. Sharma R. К., Barhshi М. N. «Tha Canadin Journal of Chemical, V.6. №.5.». 1991, P.1071-1081.

58. Вишнякова Т.П., Голубева И.А., Крылов И. Ф., Лыков О. П. «Стабилизаторы и модификаторы нефтяных дистиллятных топлив » М:Химия, 1990,192 с.

59. Школьников В. М. «Топливо, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение .Справочник ». М : Техин-форм, 1999, 596 с.

60. Степанов В. Г., Литвиненко Н. Г., Ионе К. Г. «Нефтепереработка и нефтехимия».М : ЦНИИТЭнефтехим,1992, № 10 с.14-22.

61. Гензель В «Процессы ароматизации -гидроформинга и платфор-минга». В сб. Химия углеводородов нефти. Л : Гостоптехиздат, 1958, с.162-188.

62. Маслянский Г. Н. , Жарков Б. Б., Федоров А. П. « Каталитический риформинг бензиновых ».ХТТМ, 1979,№ 10, с.5-13.

63. Unzelman G. Н. «Petr. Ref.» №1 , 1984, p. 39-45.

64. Cole R. D., Talor M. D., Rossf «Lnt, conf, petrol, based, fuels and Automat.» Appl. London, 1986, p.55-56.

65. Гаврилов В. Г. «Журнал прикладной химии ». 1980, т.53 № 10 С.2397-3398.

66. Корсакова И. С. и др. ХТТМ, 1982, с. 24-25.

67. Воликов А. Н. «Сжигание газового и жидкого топлива в котлах малой мощности». Л : Недра, 1989, 160 с.

68. Degobert P. // Pollution atmospherigue//. 1998. Jan-mars. P 43-56.

69. Smith О. I. «Progress in energy and combustion science». 1981. V.7.N.I. p. 275-291.

70. Dennis S. Eff. «Diesel Engine Exhaust. Proc. Inst. Satelite. Symp. Toxical Eff. Emiss. Diesel Engine Tsukuta Sei». 1986. P 41- 63.

71. Wagner H. G. 20-th. «Symposium on combustion» . The combustion institute pittsburg. 1983. P. 73-86.

72. Митусова T. H. «Разработка и внедрение дизельных, печных, судовых и котельных топлив с депрессорными присадками ». Доктор, дис. M : ВНИИ НП 339 С.

73. Батурин С. А., Лоскутов А. С. «Кинетический метод расчета процесса сажевыделения в дизеле» Чебоксары, 1983.

74. Гуреев А. А., Вишнякова Т. П. «Разработка присадок снижения дымности отработавших газов дизелей ». Отчет по теме № 2. ТСМ. M : ГАНГ им. Губкина, 1991.

75. Отчет о научно-исследовательской работе ГАНГ им. Губкина И. М. тема № 2 « Интесификаций процессов производства масел . Разработка новых добавок к процессу селективной очистки НМЛ с целью увлечения отбора и повышения ИВ рафината». M : ГАНГ, 1998, 35 с.

76. Федоров М. И., Золотов В. А., «Классификация и применения моторных масел ». M : Диалог МГУ, 1999, 147 с.