Нефтехимический кластер
Изобретение относится к технологии переработки газообразных и жидких углеводородов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Нефтехимический кластер включает два элемента, один из которых объединяет, по крайней мере, не менее двух нефтеперерабатывающих заводов, имеющих набор технологических процессов первичной и вторичной переработки нефти и(или) газоконденсата и осуществляющих выработку бензиновых и газовых фракций, а второй элемент представляет собой завод, предназначенный для переработки углеводородного сырья в продукцию нефтехимии, при этом связующим звеном между двумя элементами кластера служат, по крайней мере, два процесса пиролиза в трубчатых печах газообразных потоков и жидких потоков разных процессов первичной и вторичной переработки нефти, продукты пиролиза используют в качестве дополнительного сырья второго элемента кластера. Технический результат - повышение эффективности работы за счет снижения выхода низкокачественной продукции. 16 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 пр.
Изобретение относится к технологии переработки газообразных и жидких углеводородов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
На нефтеперерабатывающих заводах на многочисленных установках первичной (атмосферно-вакуумные трубчатки) и вторичной (термический и каталитический крекинг, коксование, гидрокрекинг, газофракционирование и т.д.) переработки нефти вырабатывается большой ассортимент товарных топлив и масел. Наряду с этим попутно производится значительное количество углеводородных газов и низкокачественных жидких углеводородов, которые порой из-за отсутствия потребителя используются как топливо, хотя при соответствующей переработке они могут стать ценным сырьем нефтехимических предприятий. Значительным препятствием такой переработки являются транспортные расходы на перемещение низкокачественных углеводородов на большие расстояния (сотни и тысячи километров) между нефтеперерабатывающим и нефтехимическим предприятиями. Кроме того, нефтеперерабатывающие заводы, имеющие различный набор технологических процессов и отличающиеся по мощности, имеют разную производительность и состав вырабатываемых нефтезаводских углеводородных газов и низкокачественных жидких фракций, что существенно усложняет формирование набора технологических процессов и установок, обеспечивающих их дальнейшую оптимальную переработку. Часто в одном регионе располагается несколько нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий, так, например, в Уфе размещено два нефтеперерабатывающих завода различной производительности и производственной структуры, нефтехимическое предприятие, сочетающее ряд производств нефтепереработки и нефтехимии и завод органического синтеза. Аналогичная ситуация сложилась в Салавате и Нижнекамске. Поскольку на каждом нефтеперерабатывающем заводе сформирована своя оригинальная система переработки нефтяного сырья для связи нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий, наиболее эффективно специализированную группу установок, предприятия нефтяного и химического профиля объединить в нефтехимический кластер, перерабатывающий углеводородные газы и низкокачественные жидкие фракции нефтеперерабатывающих заводов всего региона.
Известные способы переработки нефтезаводских газов направлены преимущественно на извлечение из газа некоторых ценных компонентов, направляемых на нефтехимические предприятия для производства полимеров, спиртов, гликолей и другой продукции с использованием основной части газа в качестве заводского топлива.
Известен способ каталитической конверсии углеводородов, в котором продукты реакции каталитического крекинга отбирают из реактора и разделяют на фракции для получения легких олефинов, бензина, дизельного топлива, тяжелого дизельного топлива и других ненасыщенных низкомолекулярных углеводородов (патент на изобретение RU 2418842 С2, C10G 11/05, С07С 7/144, B01J 29/80, B01J 29/072, B01J 29/076, заявлен 28.09.2006, опубликован 20.05.2011). Недостатком данного способа является выделение из исходного газа водорода и легких углеводородов - метана и этана - в виде отходящего сухого газа, используемого далее как топливо, что приводит к неэффективному использованию углеводородов (особенно этана) и снижению ресурсов сырья нефтехимических производств.
Известен способ получения среднедистиллятного продукта и низших олефинов из углеводородного исходного сырья, в котором продукты каталитического крекинга газойля разделяются на несколько потоков крекированного газойлевого продукта с отделением по меньшей мере одного низшего олефинового соединения, используемого в качестве сырья для производства полиолефинов, при этом рафинатный поток, содержащий по меньшей мере один из С4 и С3 рафинатов, образуется в блоке экстракции бутадиена или блоке экстракции изопрена (патент на изобретение RU 2474605 С2, C10G 11/18, заявлен 20.11.2008, опубликован 10.02.2012). Недостатком данного способа также является выделение водорода и легких углеводородов - метана и этана - в виде отходящего сухого газа, используемого далее как топливо, что приводит к неэффективному использованию углеводородов и снижению ресурсов сырья нефтехимических производств.
Известен также способ замедленного коксования нефтяных остатков и реактор коксования, в котором обеспечивается нагрев первичного исходного сырья в трубчатой печи, смешение его с кубовым остатком (квенчингом) ректификационной колонны с получением вторичного сырья, который далее нагревается в трубчатой печи и коксуется в реакторе с выделением парогазовых продуктов коксования, которые охлаждаются за счет ввода охлаждающей струи и сепарируются в циклоне, при этом паровую фазу отводят из циклона в концентрационную часть ректификационной колонны, а жидкую часть возвращают непосредственно в реактор, ректификационная колонна разделяет продукты коксования на газ, бензин, водный конденсат, отводимые с верха ректификационной колонны, легкий и тяжелый газойль, отводимые боковыми погонами из колонны, кроме того, ректификационная колонна снабжена двумя циркуляционными орошениями (патент на изобретение RU 2339674 C1, C10B 55/00, заявлен 06.08.2007, опубликован 27.11.2008). Недостатком данного способа является отсутствие рационального использования газа, целиком направляемого в топливную сеть завода.
Известен также способ замедленного коксования нефтяного сырья, в котором обеспечивается нагрев исходного сырья после смешения его с кубовым остатком (квенчингом) ректификационной колонны в трубчатой печи, коксованием его в реакторе с выделением парогазовых продуктов коксования, которые в дальнейшем разделяются в ректификационной колонне с получением газожидкостной смеси с верха колонны и последующим выделением из нее водного конденсата, газа коксования и бензина коксования, а также с отводом из концентрационной части ректификационной колонны боковыми погонами легкого и тяжелого газойля (патент на изобретение RU 2282656 C1, C10B 55/00, С10В 57/16, заявлен 10.06.2005, опубликован 27.08.2006). Недостатком данного способа, как и в предыдущем изобретении, является отсутствие рационального использования газа, направляемого в топливную сеть завода.
Известен способ извлечения пропилена из газовых продуктов каталитического крекинга, который заключается в том, что исходное сырье, состоящее из охлажденных продуктов каталитического крекинга, поступает в сепаратор, где разделяется на два потока: нижний углеводородный поток поступает во фракционирующий абсорбер, а верхний водородсодержащий газовый поток проходит через устройство мембранного разделения, где извлекается водород, а сконцентрированная углеводородная часть подается на ту же тарелку фракционирующего абсорбера, на которую подается нижний углеводородный поток, на верх фракционирующего абсорбера подается свежий абсорбент на смешение с газовым потоком, выводимым из фракционирующего абсорбера в конденсатор, и после частичной конденсации получаемая во втором сепараторе смесь разделяется на сухой газ и конденсат, подаваемый на верх фракционирующего абсорбера в качестве абсорбента. Снизу фракционирующего абсорбера отводится отработанный абсорбент, насыщенный пропиленом и другими извлекаемыми из исходного сырья компонентами, на последующую регенерацию абсорбента и выделение извлекаемых из исходного сырья компонентов (патент US 6,723,231 В1 «Извлечение пропилена», C10G 7/02, C10G 7/00, B01D 3/14, заявлен 30.05.2000, опубликован 20.04.2004). Недостатком данного изобретения является нерациональное использование сухого газа, направляемого в топливную сеть, в состав которого входят такие ценные компоненты, как водород, метан, этан, этилен, в качестве нефтезаводского топлива, а также низкая эффективность мембранного разделения в крупнотоннажных процессах.
Известен также способ переработки углеводородного газа при помощи низкотемпературной конденсации, в котором охлажденный поток углеводородного газа подают на первую ступень фракционирования с получением верхнего продукта - газовой фазы, обогащенной метаном, и нижнего продукта - конденсата, который направляют на вторую ступень фракционирования с отводом полученной газовой фазы деэтанизации и жидкой фазы, обогащенной тяжелыми углеводородами С3 и выше (патент на изобретение RU 2382302 C1, F25J 3/00, заявлен 20.10.2008, опубликован 20.02.2010). Недостатками данного изобретения являются:
- в способе предусмотрены только деметанизация и деэтанизация углеводородного газа с получением фракции С3 и выше, что приводит к потере ценных углеводородов - метана и этана, а получаемая широкая фракция легких углеводородов требует дальнейшего разделения для получения конечных продуктов;
- рекомендация охлаждения газа деэтанизации дополнительно путем теплообмена с потоком нижней зоны первой ступени фракционирования практически нереализуема, поскольку температура газа во второй колонне ниже температуры потока нижней зоны предыдущей колонны, что не позволит охлаждать газ.
Низкокачественные нефтяные фракции обычно превращают путем пиролиза в ценные сырьевые компоненты для нефтехимических производств.
Известен способ пиролиза углеводородного сырья, включающий генерацию высокотемпературного потока теплоносителя путем сжигания в камере сгорания стехиометрической топливокислородной смеси, разбавленной перегретым водяным паром, смешение потока теплоносителя и углеводородного сырья в смесителе, пиролиз сырья в реакторе и последующую закалку продуктов реакции. Газообразное или жидкое углеводородное сырье, предварительно смешанное с водяным паром, инжектируют в зону смешения струями так, что струи сталкиваются между собой на оси смесителя, при этом время смешения струй с дозвуковым потоком теплоносителя составляет 0,05-0,20 мсек, затем сырье подвергают пиролизу при параметрах процесса, обеспечивающих максимальный выход целевых продуктов: давление 0,1-1,0 МПа, температура 1200-1500 K, время пребывания сырья в зоне пиролиза 5-100 мсек (патент RU 2497930 С1, МПК C10G 9/38, заявлен 27.03.2012, опубликован 10.11.2013). Недостатком данного изобретения является то, что пиролиз углеводородного сырья протекает непосредственно в потоке газов сгорания топлива, что существенно усложняет последующее отделение газообразных продуктов реакции от азота и диоксида углерода газов сгорания, кроме того, проведение пиролиза при высоком давлении (до 1 МПа, способствует увеличению выхода смол пиролиза, а проведение процесса в течение нескольких миллисекунд затрудняет проведение процесса пиролиза с оптимальным выходом непредельных углеводородов, поскольку задержка с закаливанием (охлаждением) реакционной смеси на несколько миллисекунд приведет к полимеризации части этилена и пропилена с потерей целевых продуктов процесса пиролиза и образованием дополнительного количества смол пиролиза.
Известен способ получения этилена пиролизом углеводородного сырья, более тяжелого, чем этан (жидкие углеводороды, в том числе сжиженные газы), который ведут при температуре 750-870°С в трубчатой печи с выделением этиленсодержащей фракции, в качестве исходного сырья используют, например, пропан, н-бутан, широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ), бензин (патент RU 2281316 С1, МПК C10G 69/06, заявлен 05.05.2005, опубликован 10.08.2006). Недостатком данного изобретения является то, что в патенте не определены температурные режимы для различных видов сырья, для которых процесс пиролиза характеризуется индивидуальным оптимальным температурным режимом.
Известен способ получения низших олефинов пиролизом бензиновой фракции н.к. - 195°С в трубчатой печи в два этапа: при 805-820°С в течение 24-120 ч, а затем при 820-825°С в течение 24-72 ч. Время контакта при предварительном пиролизе 0,30-0,65 сек и массовое соотношение сырье:водяной пар составляет 1,0:0,3-0,9. В результате проведения предварительного пиролиза получают углеводородный продукт и аморфный кокс на внутренней поверхности змеевиков трубчатой печи. Последующий пиролиз проводят при температуре 825-845°С, времени контакта 0,30-0,65 сек и массовом соотношении сырье:водяной пар, составляющем 1,0:0,3-0,9. Изобретение позволяет увеличить время межрегенерационного пробега печи в процессе термического пиролиза углеводородного сырья (патент RU 2315800 С2, МПК C10G 9/14, С07С 4/04, заявлен 03.03.2006, опубликован 27.01.2008). Недостатком данного изобретения является то, что процесс пиролиза протекает в нестационарных условиях и требует частого регулирования режима процесса, а отложение кокса на поверхность труб змеевика трубчатой печи приведет к возрастанию термического сопротивления при передаче тепла через стенку реактора от теплоносителя к реакционной смеси и увеличению поверхности теплообмена змеевика.
Известен также процесс пиролиз углеводородного сырья, включающий пиролиз сырья в реакционном змеевике камеры радиации трубчатой печи в присутствии водяного пара, в котором различные виды углеводородного сырья подвергаются предварительному нагреву в змеевиках камеры конвекции в интервале температур 370-700°С, в частности этан, пропан или их смесь при температуре 600-700°С, нафта с пределами выкипания 150-250°С при температуре 430-650°С, газойль с пределами выкипания 290-570°С при температуре 450-570°С (патент US 4479869 С2, МПК C10G 9/36, C10G 9/14, С07С 4/04, заявлен 14.12.1983, опубликован 30.09.1984). Недостатком данного изобретения является то, что процесс нагревания различных видов сырья происходит в самостоятельных участках змеевиков, расположенных в камере конвекции, что не позволяет оптимизировать процесс теплоподвода к змеевикам камеры конвекции от продуктов сгорания топлива, поступающих из камеры радиации. Кроме того, при изменении взаимосвязи расходов различных видов сырья будет существенно изменяться количество образующихся при пиролизе непредельных углеводородов.
Анализ массива патентной литературы свидетельствует о том, что пиролизу подвергают этан, пропан или их смесь, н-бутан, пропан-бутановую углеводородную смесь, газообразное или жидкое углеводородное сырье, углеводородное вещество, которое включает, по меньшей мере, один олефин, широкую фракцию легких углеводородов, нафта с пределами выкипания 150-250°С, газойль с пределами выкипания 290-570°С. Выбор конкретного вида перерабатываемого сырья в промышленности на нефтеперерабатывающем или нефтехимическом предприятии определяется как потенциальным ассортиментом выпускаемой продукции, так и маркетинговой конъюнктурой.
В настоящее время низкооктановые бензиновые фракции, выработанные на установках вторичной переработки нефти (гидрокрекинг, замедленное коксование и другие), направляются первоначально на гидрооблагораживание, а затем либо на установки повышения октанового числа (риформинг), либо отправляются на компаундирование с бензинами, у которых имеется запас по октановым числам, что приводит к существенным энергетическим затратам на выработку товарного бензина. Также на большинстве нефтеперерабатывающих заводов отсутствует подготовка сырья для пиролиза по удалению компонентов, которые имеют более значимую ценность по получению товарных бензинов, нежели чем для получения этилена.
При создании изобретения перед авторами ставилась задача формирования единого нефтехимического кластера, состоящего из двух элементов, один из которых объединяет, по крайней мере, не менее двух нефтеперерабатывающих заводов, имеющих набор технологических процессов первичной и вторичной переработки нефти и(или) газоконденсата и осуществляющих выработку бензиновых и газовых фракций, а второй элемент представляет собой завод, предназначенный для переработки углеводородного сырья в продукцию нефтехимии, которые для реализации единой технологической и логистической программы кластера в целом имеют связующее звено из нескольких технологических установок, что обеспечивает нефтехимический элемент кластера дополнительным сырьем, а нефтеперерабатывающий элемент кластера повышает эффективность своей работы за счет снижения выхода низкокачественной продукции.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что в нефтехимическом кластере, состоящем из двух элементов, один из которых объединяет, по крайней мере, не менее двух нефтеперерабатывающих заводов, имеющих набор технологических процессов первичной и вторичной переработки нефти и(или) газоконденсата и осуществляющих выработку бензиновых и газовых фракций, а второй элемент представляет собой завод, предназначенный для переработки углеводородного сырья в продукцию нефтехимии, в первом элементе кластера, в частности, осуществляют подготовку сырья для второго элемента путем смешения газообразных потоков и смешения жидких потоков низкокачественных продуктов разных процессов первичной и вторичной переработки нефти с дополнительным при необходимости фракционированием и очисткой получаемых отдельных компонентов и фракций, связующим звеном между двумя элементами кластера служат, по крайней мере, два процесса пиролиза в трубчатых печах газообразных потоков и жидких потоков разных процессов первичной и вторичной переработки нефти, а продукты пиролиза используют в качестве дополнительного сырья второго элемента кластера с реализацией единой гибкой технологической и логистической программы кластера в целом. Это позволяет в границах единого нефтехимического кластера в полной мере использовать все отходящие низкокачественные газовые и жидкие продукты глубокой переработки нефти нефтеперерабатывающих заводов с преобразованием их в группе установок пиролиза с различным оптимальным технологическим режимом в широкую номенклатуру сырьевых потоков нефтехимических производств.
Целесообразно, чтобы в связующем звене газообразные потоки и жидкие потоки разных процессов первичной и вторичной переработки нефти подвергались процессу пиролиза в трубчатых печах раздельно, при этом газообразные потоки разных процессов первичной и вторичной переработки нефти, существенно отличающиеся по составу, подвергались процессу пиролиза в трубчатых печах раздельно, а также жидкие потоки разных процессов первичной и вторичной переработки нефти, существенно отличающиеся по составу, подвергались процессу пиролиза в трубчатых печах раздельно, что позволит в каждой печи поддерживать индивидуальный технологический режим работы для конкретного типа перерабатываемого сырья при его значительной тоннажности, например при подготовке сырья связующего звена к пиролизу можно использовать отдельно прямогонный бензин, или бензин гидрокрекинга, или их смеси, а также отдельно прямогонный бензин, или рафинат экстрактивного разделения риформата, или их смеси.
При подготовке сырья связующего звена к пиролизу при недостаточной загрузке печи пиролиза можно отдельно к прямогонному бензину, или бензину гидрокрекинга, или к их смеси добавлять частично или в полном объеме бензиновые фракций, являющиеся продуктами процессов термического и каталитического крекингов, коксования без или с применением их гидрооблагораживания или же отдельно к прямогонному бензину или бензину гидрокрекинга или к их смеси можно добавлять частично или в полном объеме узкие фракции, выделенные из бензиновых фракций, являющихся продуктами процессов термического и каталитического крекингов, коксования без или с применением их гидрооблагораживания.
Для получения сырья второго элемента нефтехимического кластера в связующем звене продукты пиролиза целесообразно подвергать разделению с извлечением из них непредельных углеводородов на установке газофракционирования, при этом продукты пиролиза, существенно отличающиеся по составу, подвергать разделению с извлечением из них непредельных углеводородов на различных установках газофракционирования. В зависимости от особенностей резервных площадей производственной территории нефтехимического кластера, в связующем звене печи пиролиза целесообразно размещать совместно или раздельно с установками газофракционирования.
Для максимально полного целевого использования углеводородного сырья целесообразно в связующем звене нефтехимического кластера продукты пиролиза после разделения с извлечением из них непредельных углеводородов полностью или частично возвращать в соответствующие печи пиролиза в качестве рециркулята или в первый элемент нефтехимического кластера в качестве компаундов, в том числе выделенные тяжелые продукты пиролиза могут возвращать в качестве сырья гидрокрекинга.
Для обеспечения достижения максимальной эффективности работы связующего звена процессы пиролиза в трубчатых печах газообразных потоков и жидких потоков разных процессов первичной и вторичной переработки нефти реализовать в индивидуальных оптимальных режимах.
В зависимости от общей технологической схемы нефтехимического кластера, формируемой двумя элементами (нефтеперерабатывающим и нефтехимическим) и связующим звеном, целесообразно в связующем звене процессы пиролиза в трубчатых печах газообразных потоков и жидких потоков разных процессов первичной и вторичной переработки нефти реализовать на одной общей производственной площадке или на разных производственных площадках.
На фигуре 1 представлена схематическая иллюстрация нефтехимического кластера, состоящего из двух элементов и включающая следующие заводы, установки и трубопроводы, объединяющие их.
I, II - нефтеперерабатывающий завод, III - нефтехимический завод,
10, 80 - установка атмосферно-вакуумной трубчатки,
20, 120 - установка газофракционирования,
30 - установка пиролиза жидкого сырья,
40, 90 - установка гидроочистки дизельного топлива,
50 - установка каталитического крекинга,
60, 100 - установка гидрокрекинга,
70 - установка замедленного коксования,
110 - установка получения полиэтилена,
130 - установка пиролиза газообразного сырья,
140 - установка получения альфа-олефинов,
150 - установка получения гликолей,
160 - установка получения полипропилена,
1-9, 11-19, 21-29, 31-39, 41-45 - трубопроводы.
Первый элемент нефтехимического кластера включает два нефтеперерабатывающих завода I и II. Нефтеперерабатывающий завод I состоит из процессов первичной и вторичной переработки нефти и (или) газоконденсата. Продукты, полученные на установке атмосферно-вакуумной трубчатки 10, распределяются следующим образом: легкие фракции по трубопроводу 1 направляются на установку газофракционирования 20, прямогонный бензин по трубопроводу 2 поступает на пиролиз жидкого сырья 30, который является связующим звеном двух элементов нефтехимического кластера, дизельное топливо по трубопроводу 3 совместно с дизельным топливом, отводимым по трубопроводу 16 с установки каталитического крекинга 50, направляется на установку гидроочистки дизельного топлива 40, схемой предусмотрено их гидрооблагораживание на отдельных установках (на фиг. 1 не показано), вакуумный газойль, отводимый по трубопроводу 4, служит сырьем установок каталитического крекинга 50 и гидрокрекинга 60, в том числе в смеси с остатком вакуумной перегонки (на фиг. 1 не показано), если гидрокрекинг представляет собой комплекс по переработке тяжелых остатков, например по технологии VCC. В этом случае по трубопроводу 5 тяжелый газойль каталитического крекинга совместно с вакуумным газойлем, отводимым с установки атмосферно-вакуумной трубчатки 10 по трубопроводу 6, направляются на установку гидрокрекинга 60, где вырабатываются дизельное топливо, которое по трубопроводу 7 соединяется с трубопроводом гидроочищенного дизельного топлива 8 и далее по трубопроводу 9 отводится с нефтеперерабатывающего завода I в качестве товарного продукта. Остаток гидрокрекинга по трубопроводу 11 отводится на дальнейшую переработку.
Газы, выработанные на установках гидрокрекинга 60 и каталитического крекинга 50, направляются соответственно по трубопроводам 13 и 14 на разделение на установку газофракционирования 20, откуда выделенная метановая фракция отводится с нефтеперерабатывающего завода I по трубопроводу 15.
Бензин каталитического крекинга по трубопроводу 17 отводится с нефтеперерабатывающего завода I в качестве товарного бензина. При наличии на нефтеперерабатывающем заводе I установки изомеризации с целью получения высокооктанового товарного бензина за счет смешения изомеризата с бензином каталитического крекинга прямогонный бензин в смеси с бензинами вторичной перегонки отправляется на установку гидроочистки и фракционирования бензинов (на фиг. 1 не показано). Выделенные из бензинов C5/С6-парафиновые углеводороды отправляются на установку изомеризации, а остальные фракции бензина поступают на пиролиз жидкого сырья.
Нефтеперерабатывающий завод II, входящий в первый элемент нефтехимического кластера, отличается от нефтеперерабатывающего завода I наличием, по крайней мере, установки замедленного коксования и отсутствием установки каталитического крекинга. Дизельные фракции, вырабатываемые на установках атмосферно-вакуумной трубчатке 80 и замедленного коксования 70, трубопроводами 18 и 19 соединяются с установкой гидроочистки дизельного топлива 90, откуда по трубопроводу 21 отводится бензиновая фракция на фракционирование вторичных бензинов (на фиг. 1 не показано), а по трубопроводу 22 очищенное дизельное топливо, смешиваясь с дизельным топливом, отводимым по трубопроводу 23 с установки гидрокрекинга 100, отводится с нефтеперерабатывающего завода II.
Остаток гидрокрекинга по трубопроводу 24 отводится на дальнейшую переработку.
Остаток вакуумной перегонки установки атмосферно-вакуумной трубчатки 80 поступает по трубопроводу 25 в качестве сырья на установку замедленного коксования 70, откуда газы коксования по трубопроводу 26 направляются на установку газофракционирования 120. Также на установку газофракционирования 120 поступают газы с установки атмосферно-вакуумной трубчатки 80 и газы с установки гидрокрекинга 100 соответственно по трубопроводам 27 и 28. Метановая фракция, выделенная на установке газофракционирования 120, отводится по трубопроводу 29 с нефтеперерабатывающего завода II. Полученный СУГ отправляется по трубопроводу 31 на пиролиз газообразного сырья 130.
Таким образом, в первом элементе нефтехимического кластера, включающего два нефтеперерабатывающих завода I и II, осуществляют подготовку сырья для второго элемента нефтехимического кластера путем фракционирования и очистки получаемых отдельных компонентов и фракций, смешением газообразных потоков и смешением жидких потоков разных процессов первичной и вторичной переработки нефти. Связующим звеном между двумя элементами нефтехимического кластера служат два процесса пиролиза в трубчатых печах газообразных потоков и жидких потоков разных процессов первичной и вторичной переработки нефти. В качестве сырья установки пиролиза жидкого сырья 30 используются прямогонные бензины, поступающие по трубопроводам 2 и 32 с установок атмосферно-вакуумной трубчатки 10 и 80, а также нафта гидрокрекинга, поступающие по трубопроводам 12 и 33 соответственно с установок гидрокрекинга 60 и 100, входящих в первый элемент нефтехимического кластера, в том числе с применением предварительного гидрооблагораживания и фракционирования (на фиг. 1 не показано). В качестве сырья установки пиролиза газообразного сырья 130 используют сжиженные углеводородные газы (СУГ), отводимые по трубопроводам 34 и 31 с установок газофракционирования 20 и 120, входящих в состав первого элемента нефтехимического кластера.
Продукты установки пиролиза газообразного и жидкого сырья 130 и 30 используются в качестве дополнительного сырья второго элемента кластера. В качестве второго элемента кластера выступает нефтехимический завод III, включающий, по крайней мере, установку получения полиэтилена 110, установку получения альфа-олефинов 140 и установку получения гликолей 150, основанных на переработке этилена, отводимого по трубопроводам 35 и 36, и установку получения полипропилена 160, основанную на переработке пропилена, отводимого по трубопроводам 37 и 38, с установок пиролиза 30 и 130. С нефтехимического завода III по трубопроводам 42, 43, 44 и 45 отводится соответственно следующая продукция: полиэтилен, альфа-олефины, гликоли и полипропилен. Тяжелые продукты пиролиза, отводимые с установок пиролиза 30 и 130 соответственно по трубопроводам 39 и 41, отводятся на дальнейшую переработку, часть этих продуктов может возвращаться в сырье гидрокрекинга.
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. В Нижнекамске существуют два нефтеперерабатывающих завода, где из нефти в количестве до 14 млн т/год вырабатывается прямогонный бензин (нафта), отправляемый на нефтехимическое предприятие в качестве сырья установки ЭП-600 (установка по производству этилена и пропилена мощностью 600 тыс. т/год по этилену) для выработки этилена, являющегося ценным сырьем для выработки продуктов нефтехимии.
В связи с высокой потребностью в этих продуктах требуется увеличение мощности по выработке этилена. Однако объем выработки прямогонного бензина ограничен. На каждом нефтеперерабатывающем заводе ожидается ввод в эксплуатацию установок гидрокрекинга. На одном заводе производительность этой установки составит 2,0 млн т/год по сырью, на другом - 3,5 млн т/год по сырью.
Для формирования нефтехимического кластера по переработке бензина гидрокрекинга выработанный в количестве до 1,6 млн т/год бензин целесообразно отдельно или в смеси с прямогонным бензином отправлять на новую установку пиролиза мощностью до 1 млн т/год по выработке этилена.
Пример 2. На двух установках гидрокрекинга, входящих в состав объектов двух нефтеперерабатывающих заводов группы Башкирских НПЗ, общей мощностью по переработке нефти до 21 млн т/год, одна из которых имеет действующую мощностью до 1,6 млн т/год, а вторая (строящаяся) до 2,0 млн т/год по сырью, будет вырабатываться до 1,1 тыс. т/год бензина гидрокрекинга. Поскольку получение из данного продукта товарного бензина требует значительных затрат и расположенное рядом нефтехимическое предприятие испытывает дефицит по этилену, выгоднее для формирования нефтехимического кластера бензин гидрокрекинга использовать в качестве сырья пиролиза с получением до 1 млн т/год этилена. Кроме того, целесообразно использовать в качестве компаунда к бензину гидрокрекинга низкооктановые компоненты различных бензинов вторичных процессов, ассортимент которых на заводах существенен, в том числе рафината экстрактивного разделения риформата, низкооктановые фракции бензина коксования и висбрекинга. Последние две фракции предварительно подвергают гидрооблагораживанию с целью удаления сероводорода и олефинов.
Пример 3. На базе нефтеперерабатывающих заводов Самарской группы мощностью по переработке нефти до 21 млн т/год, для создания нефтехимического кластера за счет использования низкооктанового сырья, основанного на бензине гидрокрекинга и прямогонном бензине, а также на фракциях бензинов вторичных процессов, вовлечение которых в товарные бензины вызывает снижение октановых чисел товарных бензинов по стандарту ЕВРО-5, после ввода в эксплуатацию установок гидрокрекинга на двух заводах соответственно производительностью 1,5 и 2,0 млн т/год по сырью будет получено до 1,1 млн т/год бензина гидрокрекинга. Такое количество и качество сырья позволит в нефтехимическом кластере обеспечить выработку этилена до 500 тыс. т/год, а при использовании газового сырья в количестве до 220 тыс. нм3/год, выработка этилена дополнительно увеличится на 100 тыс. т/год.
Пример 4. Для формирования нового нефтехимического кластера в Восточной части РФ на базе переработки нефти из магистрального трубопровода ВСТО в объеме до 24 млн т/год по сырью целесообразно из вырабатываемого прямогонного бензина и бензина гидрокрекинга осуществить выработку этилена и сопутствующей продукции путем пиролиза этого сырья в количестве до 6,8 млн т/год, включая переработку нефтяного СУГ в качестве газообразного сырья для пиролиза. Результатом формирования этого кластера является получение таких продуктов нефтехимии, как полиэтилен в количестве до 850 тыс. т/год и полипропилен до 800 тыс. т/год.
1. Нефтехимический кластер, состоящий из двух элементов, один из которых объединяет, по крайней мере, не менее двух нефтеперерабатывающих заводов, имеющих набор технологических процессов первичной и вторичной переработки нефти и (или) газоконденсата и осуществляющих выработку бензиновых и газовых фракций, а второй элемент представляет собой завод, предназначенный для переработки углеводородного сырья в продукцию нефтехимии, отличающийся тем, что в первом элементе кластера, в частности, осуществляют подготовку сырья для второго элемента путем смешения газообразных потоков и смешения жидких потоков низкокачественных продуктов разных процессов первичной и вторичной переработки нефти с дополнительным при необходимости фракционированием и очисткой получаемых отдельных компонентов и фракций, связующим звеном между двумя элементами кластера служат, по крайней мере, два процесса пиролиза в трубчатых печах газообразных потоков и жидких потоков разных процессов первичной и вторичной переработки нефти, а продукты пиролиза используют в качестве дополнительного сырья второго элемента кластера с реализацией единой гибкой технологической и логистической программы кластера в целом.
2. Нефтехимический кластер по п. 1, отличающийся тем, что в связующем звене газообразные потоки и жидкие потоки разных процессов первичной и вторичной переработки нефти подвергают процессу пиролиза в трубчатых печах раздельно.
3. Нефтехимический кластер по п. 1, отличающийся тем, что в связующем звене газообразные потоки разных процессов первичной и вторичной переработки нефти, существенно отличающиеся по составу, подвергают процессу пиролиза в трубчатых печах раздельно.
4. Нефтехимический кластер по п. 1, отличающийся тем, что в связующем звене жидкие потоки разных процессов первичной и вторичной переработки нефти, существенно отличающиеся по составу, подвергают процессу пиролиза в трубчатых печах раздельно.
5. Нефтехимический кластер по п. 1, отличающийся тем, что при подготовке сырья связующего звена к пиролизу используют отдельно прямогонный бензин, или бензин гидрокрекинга, или их смеси.
6. Нефтехимический кластер по п. 1, отличающийся тем, что при подготовке сырья связующего звена к пиролизу используют отдельно прямогонный бензин, или рафинат экстрактивного разделения риформата, или их смеси.
7. Нефтехимический кластер по п. 1, отличающийся тем, что при подготовке сырья связующего звена к пиролизу отдельно к прямогонному бензину, или бензину гидрокрекинга, или к их смеси добавляют частично или в полном объеме бензиновые фракции, являющиеся продуктами процессов термического и каталитического крекингов, коксования без или с применением их гидрооблагораживания.
8. Нефтехимический кластер по п. 1, отличающийся тем, что при подготовке сырья связующего звена к пиролизу отдельно к прямогонному бензину, или бензину гидрокрекинга, или к их смеси добавляют частично или в полном объеме узкие фракции, выделенные из бензиновых фракций, являющихся продуктами процессов термического и каталитического крекингов, коксования без или с применением их гидрооблагораживания.
9. Нефтехимический кластер по п. 1, отличающийся тем, что в связующем звене продукты пиролиза подвергают разделению с извлечением из них непредельных углеводородов на установке газофракционирования.
10. Нефтехимический кластер по п. 9, отличающийся тем, что в связующем звене продукты пиролиза, существенно отличающиеся по составу, подвергают разделению с извлечением из них непредельных углеводородов на различных установках газофракционирования.
11. Нефтехимический кластер по п. 9, отличающийся тем, что в связующем звене печи пиролиза размещают совместно или раздельно с установками газофракционирования.
12. Нефтехимический кластер по п. 9, отличающийся тем, что в связующем звене продукты пиролиза после разделения с извлечением из них непредельных углеводородов полностью или частично возвращают в соответствующие печи пиролиза в качестве рециркулята.
13. Нефтехимический кластер по п. 9, отличающийся тем, что в связующем звене продукты пиролиза после разделения с извлечением из них непредельных углеводородов полностью или частично возвращают в первый элемент нефтехимического кластера в качестве компаундов.
14. Нефтехимический кластер по п. 9, отличающийся тем, что в связующем звене выделенные тяжелые продукты пиролиза возвращают в качестве сырья установки гидрокрекинга, входящего в первый элемент нефтехимического кластера.
15. Нефтехимический кластер по п. 9, отличающийся тем, что в связующем звене процессы пиролиза в трубчатых печах газообразных потоков и жидких потоков разных процессов первичной и вторичной переработки нефти реализуют в индивидуальных оптимальных режимах.
16. Нефтехимический кластер по п. 9, отличающийся тем, что в связующем звене процессы пиролиза в трубчатых печах газообразных потоков и жидких потоков разных процессов первичной и вторичной переработки нефти реализуют на одной общей производственной площадке.
17. Нефтехимический кластер по п. 9, отличающийся тем, что в связующем звене процессы пиролиза в трубчатых печах газообразных потоков и жидких потоков разных процессов первичной и вторичной переработки нефти реализуют на разных производственных площадках.
