Получение товарных нефтепродуктов из прямогонных нефтяных фракций и остатков

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное 
образовательное учреждение высшего образования 
«Казанский национальный исследовательский 
технологический университет» 

Е. А. Емельянычева, А. И. Абдуллин, С. М. Петров 

ПОЛУЧЕНИЕ ТОВАРНЫХ  
НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ ПРЯМОГОННЫХ 
НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ И ОСТАТКОВ 

Монография 

Казань 
Издательство КНИТУ 
2020 

УДК 665.7 
ББК 35.514 

Е60

Печатается по решению редакционно-издательского совета 
Казанского национального исследовательского технологического университета 

Рецензенты: 
канд. техн. наук А. В. Вахин 
канд. техн. наук О. А. Варнавская 

Е60 

Емельянычева Е. А. 
Получение товарных нефтепродуктов из прямогонных нефтяных фракций и остатков : монография / Е. А. Емельянычева, А. И. Абдуллин, 
С. М. Петров; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. 
ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2020. – 80 с. 

ISBN 978-5-7882-2966-9

Содержит краткий обзор процессов первичной перегонки нефти на нефтеперерабатывающем предприятии, а также процессов получения товарных нефтепродуктов из прямогонных 
нефтяных фракций и остатков. 
Рекомендована широкому кругу специалистов в области переработки нефти, а также 
студентам, обучающимся по направлению «Химическая технология». 
Подготовлена на кафедре химической технологии переработки нефти и газа. 

Ответственный за выпуск Р. З. Фахрутдинов 

Подписано в печать 30.12.2020 
Формат 60´84 1/16

Бумага офсетная
Печать ризографическая
4,65 усл. печ. л.

5,0 уч.-изд. л.
Тираж 100 экз.
Заказ 195/20

Издательство Казанского национального исследовательского 

технологического университета 

Отпечатано в офсетной лаборатории Казанского национального 

исследовательского технологического университета 

420015, Казань, К. Маркса, 68

ISBN 978-5-7882-2966-9 
© Емельянычева Е. А., Абдуллин А. И., 

Петров С. М., 2020

© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2020

УДК 665.7 
ББК 35.514

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Глава 1. ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ .................................................. 4 

1.1. Совершенствование работы установок АВТ .......................................... 4 

1.2. Печи установок АВТ ....................................................................................... 8 

1.3. Система управления запасами вспомогательных 
материалов на установке ЭЛОУ-АВТ-7 ПАО «ТАНЕКО» ....................... 15 

Глава 2. ТЕРМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ ................ 26 

2.1. Висбрекинг нефтяных остатков ............................................................. 26 

2.2. Замедленное коксование как эффективная технология 
углубления переработки нефти ..................................................................... 33 

Глава 3. ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОЗАСТЫВАЮЩИХ 
ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ И МАСЕЛ ...................................................................... 41 

3.1. Состояние производства базовых масел .......................................... 41 

3.2. Получение низкозастывающих малосернистых дизельных 
топлив ....................................................................................................................... 48 

3.3. Получение низкозастывающих нефтепродуктов методами 
депарафинизации ................................................................................................ 56 

Литература ................................................................................................................. 75 

Гл а в а  1  
П Е Р В И Ч Н А Я  П Е Р Е РА Б О Т К А  Н Е Ф Т И

1.1. Совершенствование работы установок АВТ 

Выпуск разнообразной продукции в нефтеперерабатывающей 
отрасли зависит как от качества нефти, так и от потребности в ассортименте нефтепродуктов в каждом конкретном регионе. Однако качество получаемых продуктов зависит от технологических процессов 
переработки, и контроля проведения каждого процесса. На данный период развития нефтеперерабатывающей промышленности имеются 
множество инновационных решений и модернизаций технологии и 
оборудования, но ни один НПЗ не может обойтись без установки 
АВТ – головного процесса нефтепереработки, от которой зависит работа всех вторичных процессов [1]. 
В настоящее время 60 % добываемой нефти характеризуется высоким содержанием серы. Из такого сырья получается меньше дорогостоящих светлых нефтепродуктов (бензина, авиационного топлива) и 
больше мазута и битума, цена на которые невысока. Сера наносит 
ущерб окружающей среде, поэтому нормы на ее содержание в топливе 
с каждым годом сокращаются. В связи с этим необходимо проектировать установки для переработки серосодержащих нефтей, а особенно 
для высокосернистых нефтей. 
Как и на любом другом НПЗ, головным процессом переработки 
нефти на нефтехимическом комплексе «ТАНЕКО» является атмосферно-вакуумная перегонка (АВТ) (рис. 1.1), скомбинированная с установкой ЭЛОУ. ЭЛОУ-АВТ-7 предназначена для переработки сернистых и высокосернистых высоковязких нефтей Татарстана и других 
регионов, суммарная мощность которой составляет 7 млн т в год. Высокая единичная мощность установки имеет ряд неоспоримых преимуществ: высокая производительность труда и низкие капитальные и 
эксплуатационные затраты по сравнению с установками малой производительности [2]. 
Секция АВТ, cкомбинированная с установкой ЭЛОУ, на предприятии ОАО «ТАНЕКО» реализована по схеме двухкратного испарения с применением частичного отбензинивания в колонне К-1.  

Рис. 1.1. Установка АВТ 

 

Однако особенностью данной схемы по сравнению с другими 

является то, что у колонны отбензинивания отсутствует поддержание 
температуры низа с помощью горячей струи, так как переработка высокосернистой нефти предполагает высокую коррозионную активность сырья, которая многократно увеличивается при сильном нагреве 
(технологическая схема с горячей струей предполагает нагрев отбензиненной нефти до 350–360 °С). Данное решение существенно снижает затраты на энергию – отсутствует печь нагрева после первой колонны, но в то же время необходим более интенсивный и равномерный 
нагрев нефти до входа в колонну в теплообменниках. 

Ввиду современности установки ЭЛОУ-АВТ-7 предприятия 

ОАО «ТАНЕКО» довольно сложно выявить какие-либо недостатки, 
т.к. на данной установке были реализованы весь комплекс современных инновационных технологических решений, внедрены совершен

ные аппараты и оборудование. Тем менее существуют несколько перспективных решений по модернизации АВТ-7. 

Интенсификация прямой перегонки нефти направлена прежде 

всего на повышение отбора дистиллятных фракций, а также на обеспечение четкости ректификации, то есть уменьшение наложения температур конца кипения предыдущей и начала кипения последующей 
фракции. 

В первом варианте рассматривается разделение нефти в двух ко
лоннах, ввод нагретого потока первой колонны в зону питания второй 
колонны, подачу водяного пара в низ второй колонны.  

С целью увеличения отбора «светлых» нефтепродуктов из сере
дины первой колонны выводят 5–15 % на нефть паровой фазы и вводят 
ее в середину отгонной секции второй колонны (паровую фазу перед 
вводом во вторую колонну можно подогреть до 400 °С) [3]. 

Второй вариант интенсификации предполагает подачу верхнего 

бокового погона вакуумной колонны на орошение этой же колонны 
с целью увеличения выхода «светлых» и повышения их качества. 
Оставшуюся часть направляют в колонну К-2, в нижнию и вышерасположенную отпарные секции. Следующий боковой погон вакуумной 
колонны подают в верхнюю часть нижней отпарной секции К-2. Пары 
верха нижней отпарной секции направляют в вакуумную колонну 
между отбираемыми боковыми погонами [4]. 

Одними из наиболее современных способов увеличения выхода 

дистиллятов являются способы воздействия на коллоидно-дисперсное 
состояние нефти, в частности кавитационное воздействие. Данный метод заключается в физическом воздействии ультразвуковых волн на 
нефтяную эмульсию. Установка представляет собой участок трубопровода с фланцами, с наружной стороны которого установлены ультразвуковые излучатели. Такая установка не вносит дополнительного сопротивления в систему, надежно функционирует при любой скорости 
течения жидкости и степени ее агрессивности, проста в обслуживании 
и обладает возможностью тонкой электронной регулировки интенсивности кавитационной обработки. Результаты работы установки предполагают снижение на 10 % температуры начала кипения нефтяных 
фракций и увеличения выхода фракций при одинаковой температуре 
отгона [5]. 

Воздействие постоянного магнитного поля перед началом ваку
умной перегонки позволяет увеличить выход дистиллятов на 3 % мас. 

Линии напряженности постоянного магнитного поля при этом направлены перпендикулярно вектору потока жидкости [6]. 

Необходимо обращать внимание на повышение эффективности 

нагрева сырой нефти перед блоком АВТ, так как энергозатраты на 
нагрев оказывают существенное влияние на экономику процесса.  

Также при нагреве сырой нефти происходит существенное за
грязнение теплообменников, что является одной из главных экономических проблем производства. 

Наиболее современными теплообменниками, не допускающими 

загрязнения и обеспечивающими необходимую интенсивность теплообмена, являются спиральные теплообменники. В данных теплообменниках осуществляется 100 % противоток. Движение потоков происходит по криволинейным каналам, близким по форме к концентрическим окружностям. Направление векторов скоростей движения потоков постоянно претерпевают изменения. Шпильки в каналах и их 
кривизна создают сильную турбулентность, что интенсифицирует теплоотдачу, уменьшает загрязнение [7]. 

Ввиду недостатков использования водяного пара как испаряю
щего агента необходимо ограничивать его использование. Существует 
схема получения керосина через стриппинг-секцию без применения 
водяного пара. Принцип работы заключается в использовании тепла 
перетекающей флегмы для однократного ее испарения и создания перепада давления между основной колонной и стриппингом за счет вывода отпаренных бензиновых и водяных паров в шлемовую линию основной ректификационной колонны [8]. 

Среди наиболее прогрессивных и эффективных контактных 

устройств стоит выделить комбинированные тарелки. Так, S-образная 
тарелка с клапаном работает как при низких скоростях (при этом работают S-образные элементы), так и при высоких скоростях барботирования газа, когда включается в работу клапан. Такая двухстадийная работа тарелки позволяет повысить производительность ректификационной колонны на 25–30 % и сохранить высокую эффективность разделения в широком диапазоне рабочих нагрузок.  

Из модернизированных клапанных тарелок необходимо отме
тить эжекционные тарелки (рис. 1.2), которые представляют собой полотно с отверстиями и переливными устройствами.  

В отверстия полотна тарелок устанавливаются клапаны, пред
ставляющие собой вогнутый диск с отверстиями для эжекции жидкости. Клапан имеет четыре ограничительных ножки и двенадцать эжек

ционных каналов. При решении вопросов оптимизации и модернизации установок АВТ необходимо учитывать, что лишь комплексное решение всех проблем даст улучшение качества выпускаемой продукции, снизит экономические затраты и позволит продвигать дальнейшие технологические решения [9]. 

Рис. 1.2. Эжекционная тарелка 

1.2. Печи установок АВТ 

Модернизация нефтеперерабатывающей промышленности необходима из-за постоянного роста потребления нефтепродуктов и все 
более ужесточающихся требований к качеству нефтепродуктов. Основными критериями при улучшении старых и маломощных установок являются: 
– достаточная мощность для обеспечения товарными нефтепродуктами; 
– соответствие качества государственным стандартам;
– конкурентоспособность, экологическая безопасность и высокая эффективность. 
Модернизация нефтеперерабатывающей промышленности позволяет ориентировать ее на обеспечение народного хозяйства не только топливом, но и другими товарными продуктами. На производственных процессах переработки нефти используют технологическое 
оформление различных видов. Они работают в широком интервале рабочих параметров. Для осуществления процесса в большинстве случаев на установках используют однотипное оборудование.  
Процессы первичной переработки нефти происходят на атмосферных трубчатых (АТ), вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферновакуумных установках (АВТ). На установках или на блоках АТ проис