Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 9
1.1 .Термодеструктивные процессы переработки тяжелых остатков 9
1.2. Висбрекинг нефтяных остатков 11
1.2.1. Химизм висбрекинга 11
1.2.2. Сырье и продукты висбрекинга 12
1.2.3. Режимные показатели процесса 14
1.2.4. Коксообразование 16
1.2.5. Интенсификация процесса висбрекинга 17
1.2.6. Варианты технологических схем 19
1.3. Свойства тяжелых остатков с позиций теории нефтяных дисперсных систем 21
1.4. Изменение свойств тяжелых нефтяных остатков 26
1.5. Интенсификация технологических процессов регулированием дисперсного состава сырья 30
1.5.1. Применение внешних воздействий для углубления переработки различного сырья 30
1.5.2. Интенсификация процессов посредством магнитных воздействий 32
Глава 2. Методическая часть 39
2.1. Лабораторная установка висбрекинга 39
2.2. Устройства магнитной обработки углеводородных остатков 43
2.3. Характеристики углеводородных остатков 47
2.4. Методы подготовки и анализа сырья и продуктов 48
2.4.1. Определение фракционного состава мазута на аппарате АРН-2 48
2.4.2. Анализ фракционного состава углеводородных остатков и продуктов висбрекинга 49
2.4.3. Определение стандартных показателей качества сырья и продуктов 52
2.4.4. Определение реологических и дисперсных характеристик остатков 54
2.4.5. Определение структурно-группового состава остатков 56
2.5. Математическое планирование эксперимента 57
Глава 3. Экспериментальное исследование висбрекинга углеводородных остатков 62
3.1. Разделение углеводородных остатков на фракции 62
3.2. Влияние внешних воздействий на характеристики остатков 65
3.2.1. Регулирование свойств углеводородных остатков с помощью компаундирования 65
3.2.2. Регулирование свойств углеводородных остатков с помощью постоянного магнитного поля 71
3.3. Результаты висбрекинга различного сырья 80
3.3.1. Выбор параметров проведения процесса 80
3.3.2. Висбрекинг мазута и его компаундов с предварительной обработкой сырья магнитным полем и без нее 84
3.3.3. Висбрекинг утяжеленного мазута, полугудрона, гудрона, компаундированного сырья и вакуумного газойля 90
3.3.4. Висбрекинг углеводородных остатков, предварительно обработанных постоянным магнитным полем 94
3.6. Механизм влияния магнитного поля на результаты висбрекинга 101
Глава 4. Варианты переработки мазута АГПЗ в процессе висбрекинга и их технико-экономическая оценка 106
4.1. Термодеструктивная переработка мазута АГПЗ по различным вариантам 106
4.2. Оценка экономической эффективности термодеструктивной переработки мазута АГПЗ по различным вариантам 112
4.3. Оценка эффективности применения добавки гудрона в мазут АГПЗ .Л 19
4.4. Оценка эффективности включения этапа магнитной обработки в технологическую схему процесса висбрекинга 121
Выводы 123
Библиографический список использованной литературы 125
Приложения 145
- Сырье и продукты висбрекинга
- Устройства магнитной обработки углеводородных остатков
- Влияние внешних воздействий на характеристики остатков
- Оценка экономической эффективности термодеструктивной переработки мазута АГПЗ по различным вариантам
Введение к работе
Актуальность проблемы. На современном этапе развития неф-тегазоперерабатывающей промышленности применение более совершенных технологий, высокоэффективных катализаторов и реагентов с целью увеличения глубины переработки нефтегазоконденсатного сырья привели к утяжелению углеводородных остатков, что негативно сказывается на конверсии, коксообразовании и качестве продуктов деструктивных процессов: термического крекинга и висбрекинга.
Одним из путей решения этой проблемы является использования дорогостоящих технологий и материалов, улучшающих характеристики сырья, или добавление в остатки ценных дистиллятных фракций, для достижения показателей ГОСТ на топочные мазуты и судовые топлива, что в целом снижает экономическую эффективность вторичных процессов переработки остатков.
В этой связи актуальным является применение процессов, которые при сравнительно низких капитальных и энергетических затратах, позволяют восполнить дефицит как в дистиллятных, так и в остаточных топливах, таких как висбрекинг, а также использование физико-химических способов повышения эффективности показателей процесса, таких, как компаундирование остатков и волновые воздействия на сырье.
Перспективным направлением развития Астраханского газоперерабатывающего завода (АГПЗ) является внедрение процессов переработки мазута с целью более рационального использования стабильного газового конденсата.
Цель работы. Исследование влияния компаундирования углеводородных остатков и воздействия постоянным магнитным полем (ПМП) на выход светлых дистиллятных продуктов и коксообразова-ние в процессе висбрекинга, а также разработка вариантов углубления переработки астраханского стабильного газоконденсата с использованием процесса висбрекинга1.
1 Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту к.т.н. Белинскому Борису Исаевичу.
4 Основные задачи:
-
Определить и проанализировать групповой и фракционный состав, физико-химические, дисперсные и реологические характеристики газоконденсатных остатков АГПЗ и их компаундов;
-
Изучить изменение дисперсного состояния остатков в результате компаундирования и под воздействием ПМП (магнитной обработки);
-
Изучить влияние параметров висбрекинга и режима магнитной обработки (температуры, скорости аодачи сырья и величины магнитной индукции) газоконденсатных остатков и компаундированного сырья на качество полученных продуктов и коксообразова-ние в реакторе;
-
Обосновать механизм влияния ПМП на углеводородные остатки;
-
Разработать варианты переработки стабильного газоконденсата АГПЗ с применением процесса висбрекинга и блока обработки сырья ПМП.
Основные положения, выносящиеся на зашиту:
закономерности и механизм изменения дисперсного состояния углеводородных остатков в результате компаундирования и воздействия ПМП;
способ переработки углеводородных остатков путем висбрекинга с применением воздействия ПМП на сырье процесса;
варианты углубления переработки газоконденсата АГПЗ с использованием процесса висбрекинга и блока обработки ПМП сырья.
Вклад автора в проведенное исследование. Основные результаты, положения и выводы, изложенные в диссертации, получены автором самостоятельно.
Исследования физико-химических, реологических и дисперсных характеристик сырья и продуктов висбрекинга, экспериментальные исследования висбрекинга выполнены в АГТУ при непосредственном участии автора совместно с сотрудниками кафедры «Химическая технология переработки нефти и газа» и АНИПИгаза.
Обработка всех экспериментальных данных, их анализ и обобщение, проводились автором лично.
Научная новизна. Впервые осуществлены экспериментальные исследования висбрекинга высококипящих остатков астраханского газового конденсата и их компаундов с нефтяным сырьем.
Получены научно обоснованные закономерности влияния температуры, объемной скорости подачи сырья и величины магнитной индукции на выход и качество полученных продуктов, а также на количество коксообразных отложений в реакторе висбрекинга.
Изучено влияние компаундирования остатков газоконденсата АГПЗ с нефтяным гудроном на дисперсные характеристики полученных смесей и на результаты висбрекинга остаточного сырья.
Впервые предложено повысить эффективность висбрекинга воздействием постоянного магнитного поля на сырье. Проведенные экспериментальные исследования легли в основу предложенного способа переработки углеводородного сырья, по которому получено положительное решение о выдаче патента РФ.
Практическая ценность. Применение способов повышения эффективности процесса висбрекинга компаундированием углеводородных остатков и воздействием ПМП на сырье позволяет увеличить выход светлых дистиллятных продуктов на 17-30 %, уменьшить вязкость, температуру застывания и коксуемость остатка процесса, снизить коксообразоьание в 1,2 - 2,3 раза и, тем самым, увеличить межремонтный пробег установок висбрекинга остатков на действующих нефтегазоперерабатывающих заводах.
Предложены раздичные варианты переработки мазута АГПЗ с применением процесса висбрекинга, внедрение которых позволит увеличить глубину переработки стабильного газового конденсата на 3 - 13%, и принесет предприятию как экономический, так и социальный эффект. Все выводы и рекомендации диссертации приняты к опытно-промышленному внедрению на АГПЗ.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на 45 - 47-й Научных конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ (Астрахань, 2001 г., 2002 г., 2003 г.); I Международной научно-техничюкой конференции, посвященной 20-летию образования Атырауского института нефти и газа (Атырау, 2001 г.); V Всероссийской научной конференции «Эколого-биологи-
ческие проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия» (Астрахань, 2002 г); Научно-практической конференции «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов» (Астрахань, 2002 г); 5-й Научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (Москва, 2003 г); заседаниях секции Ученого Совета АНИПИгаза (Астрахань, 2003 г).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, а также получено Решение о выдаче патента РФ на изобретение.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и 10 приложений. Работа изложена на 164 страницах и включает 34 таблицы и 33 рисунка. Список литературы содержит 200 наименований.
Сырье и продукты висбрекинга
Висбрекинг - процесс переработки тяжелых остатков, который при относительной простоте технологического и аппаратурного оформления позволяет получать дополнительные количества светлых нефтепродуктов и товарные котельные топлива без использования разбавителей [9—12].
Включение процесса висбрекинга в схему заводов особенно актуально в связи с вовлечением в переработку тяжелых нефтей или остатков низкого качества, а также повышением спроса на дистиллятные продукты.
Преобразование компонентов исходного сырья происходит преимущественно по радикально-цепному механизму. Превращения при висбрекинге обусловлены переходом сырья с большим запасом свободной энергии в низкомолекулярные газообразные и среднемолекулярные дистиллятные фракции и в кокс, имеющие меньший запас свободной энергии [9].
Парафиновые углеводороды крекируются, главным образом, в меньшие парафиновые и олефиновые молекулы, причем в соотношении 1:1 [13]. Из оле-фина образуются два меньших олефина или олефин плюс диолефин. Нафтеновые и ароматические с длинными боковыми цепями главным образом крекируются так, что боковые цепи укорачиваются до метиловых или этиловых групп. Крекинг нафтеновых колец обычно не начинается при температуре ниже 490РС. Отдельно от реакций крекинга имеет место ряд других реакций, например, меж- и внутримолекулярная конденсация ароматических или полиароматических углеводородов [14].
Разложение менее устойчивых сернистых соединений начинается уже при температуре 160- 200С. Меркаптаны разлагаются при температуре 300С на сероводород и сульфид. Также они могут образовываться при крекинге сернистых соединений и переходить в бензиновые фракции крекинга. Сульфиды и дисульфиды разлагаются при температуре 400 - 450С на сероводород и олефин. Другие сернистые соединения термически довольно стойки [6, С. 90].
Рассмотрение химизма крекинга индивидуальных углеводородов почти не дают возможности судить о поведении в этом процессе даже их простейших смесей вследствие взаимодействия продуктов реакции и исходных компонентов сырья, а также возможного взаимного торможения продуктов реакций [4].
Типичным сырьем висбрекинга являются мазуты и гудроны. Степень конверсии этих остатков составляет 6 - 20 % в зависимости от физико-химических характеристик сырья и жесткости режима. Выход и качество продуктов висбрекинга во многом зависит от содержания асфальтенов и натрия в исходном сырье, а также его коксуемостью. Так, например, выход остатка ( 482С) при висбрекинге гудрона с содержанием асфальтенов 4 % (масс.) составляет 36 % (об.), а с 28 % (масс.) - 60 % (об.) [16]. Чем больше асфальтенов в тяжелых остатках, тем меньше снижается их вязкость при висбрекинге.
Анализ выхода продуктов висбрекинга [10], показал, что для каждого конкретного сырья с увеличением жесткости режима вязкость фракции 204С сначала уменьшается, а затем при достаточно жестком режиме резко увеличивается. Зависимость выхода продуктов висбрекинга от степени конверсии сырья имеет характер прямо пропорциональный, причем наибольший прирост наблюдается для газойлевой фракции (см. рис. 1.2.3.1 - 1.2.3.2) [10].
Наибольшее снижение вязкости наблюдается при висбрекинге фракций, выкипающих выше 490С), для которых коэффициент снижения вязкости равен 7-10. Минимум вязкости (см. рис. 1.2.4) можно достигнуть как при относительно повышенной температуре и малом времени пребывания ингредиента в зоне реакции, так и при относительно пониженной температуре и длительном времени пребывания сырья в реакционной зоне [15].
Большая жесткость режима приводит к крекированию тяжелых дистиллятов (смол), что нежелательно, так как создаются условия для коагуляции асфальтенов и снижению агрегативной устойчивости нефтяной системы.
Это ведет к коксообразованию в трубах печи и может привести к необходимости преждевременного ремонта установки: кроме того, существует вероятность получения нестабильного котельного топлива [10, 12,18 — 25]. 2000
Существенно влияние давления на состав продуктов крекинга: оно не превышает 5 МПа при жидкостном висбрекинге и составляет 0,7 — 2,0 МПа при работе на сырье, 20 - 40 % которого при выходе из печи перешло в паровую фазу [25]. Если висбрекинг протекает в жидкой фазе, то давление практически не влияет на скорость и направление мономолекулярного распада. Однако роль давления повышается при крекинге тяжелых остатков, где сырье и продукты реакции, как правило, находятся в смешаннофазном состоянии. С повышением давления уменьшается выход газообразных продуктов распада и увеличивается количество продуктов уплотнения [4, С. 42]
Основной проблемой висбрекинга является формирование коксового слоя, которое приводит к ухудшению теплопередачи, перегреву стенок труб и дальнейшей активации отложения кокса [18].
Содержание в нефти неорганических соединений напрямую влияет на скорость отложения кокса, так как их кристаллы, высаживаясь на стенках труб печей, играют роль центров активного коксообразования. Поэтому необходимо добиваться стабильного глубокого обессоливания нефти [18]. 1.2.5. Интенсификация процесса висбрекинга
Эффективность процесса висбрекинга напрямую связана с увеличением выхода дистиллятных продуктов с получением качественного котельного топлива при низких энергозатратах и минимальном коксообразовании.
Для уменьшения закоксовывания в процессе висбрекинга применяют такие технологические приемы, как, квенчинг (холодная струя), использование турбулизаторов перед подачей в змеевик печи, различные добавки в сырье, проведение процесса в среде водорода.
Для повышения эффективности процесса висбрекинга используют также широкий арсенал физических методов: ультразвуковых, электромагнитных, электронно-лучевых, лазерных, кавитационных и др.
Устройства магнитной обработки углеводородных остатков
Изучение влияния постоянного магнитного поля на дисперсное состояние углеводородных остатков и на эффективность проведения процесса висбрекин-га проводили на базе лабораторной установки висбрекинга, показанной с использованием сырьевой ёмкости, дозирующего насоса, обогреваемых транспортных линий и аппарата создающего постоянное магнитное поле (магнетизатора).
Нагретые в сырьевой емкости (3) тяжелые углеводородные остатки посредством насоса (4) подавались по обогреваемым транспортным линям в сливной стакан до достижения требуемой температуры сырья, т.е. получения однородной массы исследуемых нефтяных систем. Далее производили отбор проб углеводородных остатков и их компаундов для анализа дисперсного состава сырья висбрекинга.
После исследования дисперсного состава нефтяных дисперсных систем на линию подачи сырья висбрекинга устанавливали магнетизатор, представляющий собой постоянные магниты (магнитная индукция от 0,15 до 0,225 Тл) с разделителями - вкладышами для образования посередине активной зоны (зазора), и проводили отбор проб углеводородных остатков, прошедших через активный зазор магнетизатора. После отбора проб остатков линию подачи сырья переключали на ввод в нагревательно-реакторный блок висбрекинга и проводили процесс с предварительной обработкой сырья магнитным полем.
Для исследования изменения дисперсного состояния углеводородных остатков и компаундированного сырья в результате магнитного воздействия в том же диапазоне магнитной индукции использовали также лабораторную проточную установку, принципиальная схема которой показана на рис. 2.2.1.
Сырьевая бюретка (2), изготовленная из термостойкого стекла, снабжена электрообогревом (3). Для наблюдения за температурой подогрева нефтяных остатков предусмотрен термометр (1).
При необходимости, т. е. при работе с высоковязкими нефтяными системами, температуру повышали до 150С. В качестве дозирующего устройства использовали перистальтический насос, производительность которого можно было изменять от 5 до 200 мл/мин.
Для исследования влияния на нефтяные системы постоянного магнитного поля большей магнитной индукции и модуля, чем в предыдущих двух случаях, был использован магнетизатор, магнитное поле в котором создается электромагнитами. Внутреннее устройство магнетизатора, создающего постоянное магнитное поле представлено на рис. 2.2.2 [149].
Магнетизатор работает следующим образом: поток углеводородного сырья поступает по трубке из диамагнитного материала и проходит через рабочий зазор. В момент прохождения через зазор жидкость подвергается воздействию магнитного поля, направленного перпендикулярно потоку жидкости. Величину магнитной индукции регулировали с помощью автотрансформатора изменением напряжения электрического тока, подаваемого через выпрямитель на катушки, в соответствии с зависимостью, показанной на рис. 2.2.3.
На Астраханском ГПЗ осуществляется неглубокая переработка стабильного газового конденсата по топливному варианту. Комбинированная установка переработки стабильного газового конденсата включает газофракциони-рующую и атмосферную установки и не имеет вакуумного блока. Остаток атмосферной перегонки, выход которого составляет около 16 % (масс.) на стабильный конденсат в данное время реализуется потребителям в качестве высокосернистого (IV - V вида) малозольного топочного мазута марки 100 (ГОСТ 10585-99).
Гудрон реализуется как сырьё для производства вязких нефтяных дорожных битумов СБ 20/40 (ТУ 38.101582-75, с изм. 1-8). Как видно из табл. 2.3.1 мазут Астраханского ГПЗ характеризуется доста г точно низкими значениями вязкости, зольности и коксуемости по сравнению с гудроном Сызранского НПЗ. Однако высокая температура застывания, обусловленная значительным содержанием в нем парафиновых углеводородов и повышенное содержание серы не позволяют использовать астраханский мазут в качестве более ценной товарной продукции, чем топочный мазут марки 100.
Для обезвоживания углеводородных остатков применяли термоотстаивание в масляной бане при температуре 80 - 100С в течение 4-5 часов. Для получения данных по фракционному составу астраханского мазута, а также определения качественных характеристик полученных фракций была проведена разгонка образцов на лабораторной установке периодической ректи 49 фикации АРН-2 по ГОСТ 11011-85 на 20-градусные фракции, которые затем компаундировали пропорционально их содержанию в мазуте.
Перегонку вели около восьми часов. Загрузка куба составляла 1,9 литра. Обогрев куба регулировали таким образом, чтобы температура верха колонны установилась через 1,5-2 часа после включения аппарата. В момент падения первой капли в приемнике отмечали температуру верха колонны, соответствующую началу кипения по ИТК. Далее процесс ректификации проводили со скоростью 2,0 - 2,5 мл/мин (при показаниях дифференциального манометра 40 - 60 мм рт. ст.) до первых признаков термического разложения остатка в кубе (повышается остаточное давление в системе и температура в кубе) [6]. Пересчет температур, измеренных под вакуумом, на атмосферные производился по ГОСТ 11011-85.
При составлении материальных балансов по выходу фракций при разгонке мазута АГПЗ на АРН-2 показатели точности параллельных экспериментов соответствовали ГОСТ 11011-85, в ином случае проводились дополнительные разгонки мазута. Потери, которые не превышали 3 %, распределяли пропорционально выходам фракций.
Влияние внешних воздействий на характеристики остатков
Одним из способов управления коллоидно-дисперсным состоянием углеводородного сырья, включая газовые конденсаты, является компаундирование нефтепродуктов, когда при определенной концентрации соответствующей добавки (модификатора) они могут переходить в активное состояние, для которого характерны экстремальные значения дисперсности и средних размеров сложных структурных единиц. При этом определяющую роль играет изменение степени дисперсности мазута под действием модификатора. Например, известно, что именно гудроны оказывают при добавлении наибольший депрессорный эффект.
Групповой состав: % масс.- парафиновые- нафтеновые- ароматические- смолы- асфальтены 50,322,619,46,11,6 50,1 22,8 19,0 5,82,3 49,9 23,0 18,65,4 3,0 49,823,318,15,13,8 49,623,5 17,7 4,7 4,5 49,4 23,7 17,3 4,4 5,2 47,922,620,06,23,3 45,323,120,75,84,6 43,623,321,65,65,9 40,321,821,75,47,4 Верхнее ограничение по концентрации добавляемого гудрона обусловлено тем, что коксуемость смеси заметно возрастает (до 5 % масс), что в свою очередь ухудшает характеристики этой смеси как возможного сырья висбрекинга.
С целью изучения изменения степени дисперсности изучаемых углеводородных систем, отличающихся друг от друга природой, составом, концентрацией дисперсной фазы и дисперсионной среды, было проведено компаундирование вышеназванных остатков и далее исследование их физико-химических, дисперсных и реологических характеристик: условной и динамической вязкости, температуры застывания, плотности, среднего диаметра дисперсных частиц, коэффициента лучепреломления. Из таблицы 3.2.1.1 видно, что наибольший эффект снижения исследованных характеристик достигается при содержании в смеси гудрона 1,7 % (масс). При этом достигается наибольшее снижение вязкостно-температурных характеристик смесей, т.е. наблюдается депрессорный эффект добавки гудрона. При добавлении гудрона в количестве 1,7 % (масс.) в смеси происходит взаимодействие смолисто-асфальтеновых веществ с кристаллами твердых углеводородов, в результате чего снижается прочность коагуляционной структуры, и, следовательно, ниже температура застывания.
Анализируя характер зависимости характеристик смесей, можно отметить наличие корреляции между средним диаметром частиц дисперсной фазы (кривая 2) и вязкостью, как условной (3), так и динамической (4), температурой застывания (5) и коэффициентом рефракции (6). Наблюдаемая корреляция, по-видимому, объясняется тем, что при стремлении нефтяной дисперсной системы к большей гомогенности (за счет уменьшения размеров дисперсных частиц), облегчается течение жидкости (снижается вязкость) и затрудняется ее структурирование при понижении температуры вследствие образования более мелких кристаллов из-за удаления центров их образования — частиц дисперсной фазы.
В свою очередь, периодическое изменение среднего диаметра частиц дисперсной фазы смеси от концентрации гудрона, обусловлено, вероятно, тем, что вносимые с гудроном в систему CAB, благодаря своим поверхностно-активным свойствам, сначала адсорбируются на кристаллах твердых углеводородов, увеличивая компенсирующий слой-оболочку вокруг ядра твердой частицы. При достижении определенной толщины адсорбционно-сольватного слоя, возникают затруднения при проникновении громоздких молекул CAB к ядру уже сформировавшихся сложных структурных единиц.
Нарастающая концентрация CAB в дисперсионной среде приводит к возможности образования и роста новых дисперсных частиц в реакционной массе. При этом средний размер частиц дисперсной фазы, определяемый методом светорассеяния, снижается. Каждая из образовавшихся частиц «обрастает» соб 70 ственной компенсирующей оболочкой, а увеличение концентрации CAB ведет до определенного момента к увеличению размеров дисперсных частиц.
При увеличении концентрации добавляемого в мазут гудрона выше 2,7 % (масс.) происходит насыщение реакционной массы высокомолекулярными (темными) углеводородами, что наблюдается по неизменному характеру показателя преломления в зависимости от повышения молекулярной массы системы. Отсюда снижается вероятность зарождения новых зародышей.
Чем больше дисперсных частиц, тем, следовательно, больше и возможность присоединения новых тяжелых молекул к ядру ССЕ. Однако, в определенный момент оболочка достигает пороговой толщины, и увеличение концентрации CAB вновь вызывает образование новых мелких дисперсных частиц. Возможно, этим и объясняется тот факт, что при увеличении содержания CAB в компаунде, расстояние между экстремумами растет. На рис. 3.2.1.2 представлено изменение дисперсного состояния смеси в зависимости от концентрации добавляемого гудрона.
Кривые усредненной (тонкая линия) и экспериментальной (толстая линия) зависимости размера частиц дисперсной фазы от содержания добавки гудрона в мазуте Как видно на рис. 3.2.1.2, аппроксимирующая зависимость размера частиц дисперсной фазы от увеличения содержания тяжелого остатка в мазуте показывает рост значений среднего размера частиц дисперсной фазы, т.е. уменьшение дисперсности. При этом отклонения последних от среднеквадратичной кривой составляют в отдельных случаях 10 — 20 единиц, что существенно превышает значения погрешности измерений.
Таким образом, исследованы физико-химические, дисперсные и реологические характеристики смесей различных углеводородных остатков. Показано, что в результате смешения астраханского мазута с гудроном коллоидно-химические свойства полученной дисперсной системы меняются не непрерывно, а дискретно, проходя каждый раз через стадию кризисных состояний [52]. Достигнув определенной пороговой величины, количественные изменения объекта приводят к перестройке его структуры, и, соответственно, к симбатно-му изменению различных свойств нефтяных дисперсных систем.
Оценка экономической эффективности термодеструктивной переработки мазута АГПЗ по различным вариантам
Расчет провели исходя из количества вырабатываемого мазута на АГПЗ 387 тыс. т/год. Целевым продуктом установки висбрекинга различного сырья является топочный мазут марки 40 и 100 по ГОСТ 10585-99.
В процессе переработки мазута на установке атмосферной перегонки стабильного газоконденсата АГПЗ возможно получить до 25,6 % (масс.) (см. табл. 3.1.1 и 3.1.2) фракции нк-340С, что в пересчете на вырабатываемый мазут (с учетом коэффициента перевода на промышленные данные — 0,7 и потерь - 3,5 % масс.) могло бы составить 66923 т/год дополнительного количества получаемого компонента дизельного топлива. В процессе перегонки мазута АГПЗ на вакуумном блоке возможно было бы получить до 84845 т/год фракции нк-340С, а также до 57,4 % (масс.) фракции 340-460С (см. табл. 3.1.1 и 3.1.2), что в пересчете на вырабатываемый мазут могло бы составить 190328 т/год (с учетом коэффициента перевода на промышленные данные — 0,9 и потерь - 4,8 % масс.) получаемого компонента тяжелых моторных топлив.
Примечание: в году 340 рабочих дней, 25 дней — капитальный ремонт установки висбрекинга; дизельная фракция (нк - 340С), полученная на установке атмосферной перегонки стабильного газоконденсата АГПЗ. Рассчитаем экономическую эффективность возможной переработки мазута на АГПЗ по варианту 1.
Объём первоначальных инвестиций (1С): 1С =Кв + СМР + Пкр, где Кв - объём капиталовложений; СМР — стоимость строительно-монтажных работ; Пкр - плата за пользование кредитными ресурсами.
Эффективный фонд рабочего времени определили исходя из продолжительности рабочей недели для вредных производств — 36,6 часов. Рабочий персонал установки — 25 человек. Фонд основной заработанной платы (ФЗПосн) составил 2880 тыс.руб/год. Отчисления на социальные нужды составили 35,6 % от ФЗПосн, т. е. Снраб = 1026 тыс.руб.
Валовая прибыль: Пвал = ТП - Спол = 820025 - 600218 = 219807 тыс. руб. Сумма налога на прибыль: Нпр = Прасч 24 % = 52754 тыс. руб. Чистая прибыль: Пч = Прасч - Нпр = 219807 - 52754 = 167053 тыс. руб Рентабельность продукции (Rnp): Rnp = (Пвал / Спол) 100 % = 36,62 % Затраты на 1 руб. товарной продукции (3): 3 = Спол / ТП = 0,73 руб.
Таким образом, проведенный экономический анализ эффективности варианта 1 — установки висбрекинга мазута АГПЗ, показал, что вариант с точки зрения критериев эффективности является рентабельным. Чистый дисконтированный доход за 4 года может составить 167053 тыс. руб., при чистой прибыли 175896 тыс. руб. в год.
Рентабельность продукции составила 71 %, затраты на 1 рубль товарной продукции - 0,58 руб. Анализ эффективности варианта 3 показал, что предложенная схема является рентабельной. Чистый дисконтированный доход за 2 года составил 15057 тыс. руб.
Таким образом, проведенный экономический анализ эффективности предложенных схем углубления переработки стабильного газоконденсата АГПЗ показал, что наиболее эффективным является третий вариант, при реализации которого возможно получить до 332669 тыс. руб. чистой ежегодной прибыли, что на 57238 тыс. руб. больше, чем в во втором варианте, и на 156773 тыс. руб. - чем в первом.
Оценка эффективности применения добавки гудрона в мазут АГПЗ Данными экспериментов показана возможность углубления переработки астраханского мазута вовлечением в сырье висбрекинга тяжелого остатка - гудрона. Гудрон, в количестве 1,7 или 7,0 % (масс.) на мазут добавляется непосредственно перед поступлением сырья в печь. В таблице 4.3.1 приведе 120 ны номенклатура и количество возможного выпуска продукции на АГПЗ по варианту 1 с установкой висбрекинга смесевого сырья. Таблица 4.3.1 Выход продуктов при переработке смесей мазута АГПЗ с гудроном (т/год) Номенклатура полученной продукции Содержание гудрона, % масс. 1,7 7,0 ГазБензиновая фракцияДизельная фракцияКотельное топливоПотери 2259 9037 88113 277142 10449 376579087982928504910449 Итого 387000 387000 Объём капиталовложений с учетом затрат на хранение и подачу гудрона составляет 413123 тыс. руб. Ниже показана калькуляция себестоимости продукции (см. табл. 4.3.2). Таблица 4.3. Статьи калькуляции Всего затрат, тыс. руб Сырьё и материалы 503100 Основная заработная плата ФЗПосн 2880 Отчисление на социальные нужды Снраб 1026 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования Зобор 44799 Цеховые расходы Зцех 1625 Итого — цеховая себестоимость 53430 Общезаводские расходы Зозр 3456 Итого - производственная себестоимость 556886 Внепроизводственные расходы 44551 Итого — полная себестоимость Спол 601437 Объём товарной продукции при реализации варианта 1 с добавкой гудрона 1,7 % (масс.) составил 853389 тыс. руб., а чистая прибыль - 191483 тыс. руб., т. е. на 24430 тыс. руб. больше, чем при переработке мазута Ма. Объём товарной продукции при реализации варианта 1 с добавкой гудрона 7,0 % (масс.) составил 823422 тыс. руб., а чистая прибыль - 168709 тыс. руб., т. е. на 1656 тыс. руб. больше, чем при переработке мазута Ма.
Таким образом, проведенный экономический анализ эффективности варианта 1 с добавкой в сырье висбрекинга гудрона, показал, что использование в качестве сырья висбрекинга компаунда с 1,7 % (масс.) гудрона при небольших дополнительных капитальных затратах, по сравнению с реализацией варианта 1 без добавки, позволил бы дополнительно получить 24430 тыс. руб. чистой прибыли.
Оценка эффективности включения этапа магнитной обработки в технологическую схему процесса висбрекинга Анализ данных экспериментов позволяют дать возможную экономическую оценку применения предварительной магнитной обработки сырья висбрекинга на АГПЗ. Аппарат для магнитной обработки сырья висбрекинга должен быть расположен как можно ближе к печи, чтобы минимизировать время между воздействием магнитным полем на сырье и началом реакции в печи. Характеристики режима магнитной обработки сырья: магнитная индукция 0,225 Тл, линейная скорость прохождения сырья через зазор магнетизатора должна соответствовать ламинарному режиму движения потока. В таблице 4.4.1 приведены номенклатура и возможный выход продукции на АГПЗ при переработке сырья, предварительно обработанного магнитным полем.
