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 базе НПУ-50 разработана установки НПУ-65, которая отличаются более мощной печью, увеличенными холодильниками и более мощными насосами.
     НПУ-50 имеет высокую экономическую эффективность наряду с низкими затратами на эксплуатацию данной установки.
     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 на одном из НПЗ показал, что лучше работать на смеси газового конденсата и нефти. Это позволяет снизить выход мазута, увеличить выход дизельной фракции и лучше сбалансировать её состав. Тем не менее, уменьшение выхода мазутной фракции ниже 10-20% приводит к неравномерной загрузке теплообменного оборудования установки и к увеличению отложений кокса в змеевике печи и в колонне.

     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. Позднее установка была модернизирована для отбора дополнительной - керосиновой - фракции.

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 обеспечивает повышенный выход дизельной фракции. Позднее еще несколько усовершенствованных моделей НПУ-50 с увеличенной глубиной отбора светлых фракций были запущены в Красноярском крае, в Курганской и Кемеровской областях.

НПУ-50-4 на месте эксплуатации

     В 2014 году в Самарской области на нефтеперерабатывающем предприятии СТН-Терминал запущены две установки НПУ-50 нового поколения, построенные по вертикальной планировке. От предыдущих установок Линас они отличаются более высокими эксплуатационными характеристиками, более эффективным разделением смеси углеводородов и значительной компактностью расположения оборудования. Установки прошли испытания и признаны годными к промышленной эксплуатации.

     Также новые установки Линас оснащены новой более эффективной системой управления и ПАЗ, соответствующей современным требованиям промышленной безопасности.

     В марте 2018 года в г.Томске успешно завершены испытания установки КБР-50, разработанной, изготовленной и запущенной компанией Линас-Техно по заказу компании ООО «НПО РеаСиб». Установка КБР-50 создана на основе установки НПУ-50 и ориентирована на разделение фракций в нефтехимии. Она предназначена для разделения углеводородного сырья на три фракции, применяемые для приготовления буровых растворов. Особенностью установки является новая ректификационная колонна Линас, позволяющая получать узкие многокомпонентные фракции с практически нулевым перекрытием между фракциями. Другой особенностью установки является наличие двух печей. Благодаря своим уникальным особенностям, установка КБР-50 позволяет решать широкий класс задач в нефтехимии, в отличие от установок типа НПУ-50, используемых только в нефтепереработке. Данная установка является 18-ой промышленной установкой, спроектированной и построенной нашей компанией.

Основные технические характеристики
нефтеперегонной установки НПУ-50

Назначение: атмосферная перегонка нефти, газового конденсата или их смеси.
Получаемые фракции: бензиновая фракция, фракция дизельная, мазут М100 по ГОСТ 10585-99 или судовое топливо. По желанию заказчика колонна может быть оснащена дополнительными секциями для отбора керосиновой фракции.

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 нефти. После выхода на рабочий режим горелка переключается на питание мазутом, получаемым на установке. Возможны варианты использования в качестве дополнительного топлива природного или прямогонного газа. При оснащении установки мобильной дизельной электростанцией возможна эксплуатация в местностях, удаленных от линий электропередач.
     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 дизельной фракции. 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 дизельной фракции. Регулирование температуры вспышки дизельной фракции в колонне Линас осуществляется в дополнительной секции, которая является частью колонны Линас, и за счет регулирования процесса флегмообразования в верхней ректификационной секции.
     Малое содержание углеводородов в ректификационной колонне (в 50-100 раз ниже классической колонны) 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.
     В холодное время года линии установки обогреваются самогреющим кабелем.

     Конструкция установки защищена двумя патентами России, международной заявкой и многочисленными ноу-хау.

Описание технологии

     Принятая технология представляет собой атмосферную перегонку нефти. С целью снижения затрат энергии на нагрев и испарение нефти, предварительный подогрев сырья осуществляется за счет последовательного отбора тепла от выходящих из колонны дизельной фракции и мазута. Отдавая нефти тепло в теплообменниках, дизельная фракция 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 низким избыточным давлением 0,01-0,03 МПа (0,1-0,3 атм) или при атмосферном давлении 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 при условии достаточного содержания его в сырье.

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 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 сжиженная пропан-бутановая фракция, которую можно использовать как в технологических, так и в бытовых целях.

Бензиновая фракция

     Бензиновая фракция, получаемый в результате перегонки углеводородного сырья, содержит углеводородные фракции с диапазоном кипения от начала кипения до 150-215^оС. Октановое число фракции при этом в зависимости от исходного состава нефти, может колебаться в диапазоне 56-72 по моторному методу. Такая фракция не пригодна для непосредственного использования в качестве моторного топлива. При снижении флегмовой нагрузки на верхнюю ректификационную секцию возможно получение тяжелых бензиновых (нефрасовых) или бензино-керосиновых фракций с концом кипения до 240^оС.
     Бензиновая фракция 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. Однако это возможно лишь при условии малого содержания серы в исходном сырье.
2. В качестве сырья для каталитических установок по получению высокооктанового бензина.
3. В качестве сырья для нефтехимических заводов, например, для получения полиэтилена.

Дизельная фракция

     Дизельная фракция, получаемая на установке, может удовлетворять требованиям ГОСТ 305-82 и быть пригодной для непосредственного использования при условии низкого содержания серы в исходном сырье. Если серы в исходном сырье много, то потребуется сероочистка полученной фракции. Установка может оперативно настраиваться на получение летней или зимней дизельных фракций. При получении зимней фракции выход полезного продукта несколько снижается, примерно на 5%. При необходимости возможно получение арктической фракции.
     При оснащении установки дополнительным блоком вакуумной отпарки мазута выход дизельной фракции увеличивается на 5-8% от общей производительности установки.
     Изменяя технологические режимы на установках Линас также возможно получение судового маловязкого топлива, различных технологических топлив и иных дизельных фракций.

Дизельные фракции, получаемые по технологии НПУ-50: слева "зимняя", справа "летняя".

Топочный мазут

     Топочный мазут является остаточным продуктом перегонки нефти. На НПУ-50 получается мазут М100 по ГОСТ 10585-99. Мазут М100 получается как в летнем, так и в зимнем режиме.
     Благодаря оригинальной конструкции стриппинга установки НПУ-50 удается получать мазут с температурой вспышки в открытом тигле до 165-175^оС. При этом удается увеличить извлечение дизельной фракции 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.
     На установках Линас нового поколения с вертикальной планировкой возможно непосредственное получение темного судового топлива с температурой вспышки в закрытом тигле выше 60^оС.

     При работе установки на газовом конденсате основными продуктами разгонки являются бензиновая фракция, дизельная фракция 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 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 867 кг/м³. При этом гарантированно достигается производительность по сырью 6,25 тонны в час.
3. При работе даже на легкой нефти возможно гарантированное получение дизельных фракций с высокой температурой вспышки.
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 летней, так и зимней дизельных фракций.

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 дизельных фракций полноценного фракционного состава.
3. Наличие большого количества промежуточной "керосиновой" фракции и отсутствие тяжелых дизельных фракций затрудняет получение дизельных фракций 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 дизельные фракции с температурой вспышки 40^оС и выше.
4. Получаемые дизельные фракции отличаются низким содержанием парафинов и серы. Это существенно повышает качество получаемой фракции.
5. В кубе колонны получается печное топливо. Его количество весьма незначительно и колеблется от 3 до 15 % от подаваемого сырья (зависит от состава исходного сырья).
6. Газовый конденсат содержит довольно много попутных газов, которые выделяются при переработке и могут использоваться как топливо для нагрева сырья.
7. С технологической точки зрения режимы работы на газовом конденсате более мягкие, поэтому выход установки НПУ-50 на рабочий режим может быть осуществлен за более короткое время. Выход установки на режим при переработке нефти составляет около 2-х часов.

     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 бензиновой и дизельной фракций, которые реализуются по цене существенно выше стоимости исходного сырья.
2. Добавление нефти в газовый конденсат делает возможным получение дизельной фракции полноценного состава. Также повышается температура вспышки дизельной фракции.

     Однако для эксплуатации НПУ на смеси нефти и газового конденсата требуется дополнительное оборудование для качественного смешения этих двух компонентов. Простое поочередное закачивание в сырьевой резервуар различных типов сырья не приводит к их перемешиванию. При это сырье располагается в резервуаре "слоями", что делает невозможным соблюдение нормального технологического режима. 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^