Инженер только тогда заслуживает уважения, когда
сумеет сделать жизнь своих руководителей невыносимой.
Казалось бы, что ничего дельного с нафтой уже не придумаешь, и послать ее, как будто бы уже и некуда: на пиролиз ее отправляли, с риформингами получилось тоже неплохо.
Резонный встает вопрос: а нельзя ли употребить нафту в обоих процессах? Но не так, как вы подумали (одно ведро на пиролиз, а второе – на риформинг), а именно одно и то же ведро и на пиролиз, и на риформинг. В этом то и заключается суть идеи под названием «Феникс 4», «который не использует ни одного нового процесса, но настолько необычен, что вполне заслуживает золотого Менделеева».
Итак. Что такое прямогонная нафта? Тот, кто знает PONA, легко ответит на этот вопрос. Нафта это: парафины, нафтены, меньше 1% олефинов и ароматика, которой в прямогонной нафте может быть до 15% в зависимости от нефти. А особо продвинутые даже знают и PIONA, то есть к вышеперечисленному добавляются еще и изо-парафины… Но будем сильно умничать, будем как все и перейдем к сути. Что есть идеальное сырье для пиролиза? Совершенно верно – нормальные парафины. А для риформинга? Тоже известно: нафтены и изо-парафины. Компонентный состав прямогонной нафты широкого диапазона выкипания (65 – 180°С) из некоторых типов нефти, добываемых в России, приведен в таблице:
|
Тип нефти |
P |
I |
O |
N |
A |
|
Западносибирская |
38 |
48 |
0,3 |
12 |
2 |
|
Нефть среднего Поволжья |
27 |
22 |
0,7 |
36 |
14 |
|
Саратовская |
42 |
44 |
0,4 |
12 |
2 |
|
Томская |
30 |
33 |
0,5 |
26 |
11 |
|
Смесь на ПСП Сковородино |
29 |
28 |
0,4 |
33 |
10 |
|
Смесь ВСТО, ВСП - Траст |
30 |
33 |
1,0 |
24 |
12 |
Парафины плюс изо-парафины – это всегда больше 50%, и присутствуют они в нафте практически 1:1 (за исключением западносибирской нефти, в которой изо-парафины преобладают над нормальными алканами, что, к слову, является загадкой даже не сибирского, а планетарного масштаба, и над ней ломают головы с той поры, как химия нефти появилась в виде самостоятельной дисциплины).
Зададимся вопросом: нельзя ли отделить нормальные парафины от парафинов изостроения? Ответ очевиден: конечно, можно. Достаточно вспомнить, как делят ксилолы на комплексах ароматики. Так, о-ксилол, который имеет конец кипения на 5°С выше чем м- и п-ксилолы, фракционируется легко. Но два последних имеет разницу в температуре кипения порядка 1°С, и разделить их обычной ректификацией невозможно. А вот по температуре кристаллизации они делятся очень даже неплохо. Не знаю почему, но процесс кристаллизации для разделения изомерных ксилолов как-то не очень приживается в мировом химическом огороде. Если в 50 – 80-х года прошлого века кристаллизация преобладала над фракционированием, то потом резко сдала свои позиции, возможно потому, что холод – один из самых дорогих ресурсов химический технологии. Так что если разделить м- и п-ксилолы обычной ректификацией нельзя, то в колоннах адсорбционно-ректификационного типа - запросто. Хороший пример такого процесса – это Eluxyl у Axens. Точно такой же принцип было предложено положить в основу разделения парафинов на нормальные и разветвленные. Применяется агент, который отлично адсорбирует нормальные парафины, и пассивно относится к парафинам изостроения. Колонна состоит их большого числа тарелок и почти такого же количества клапанов, которые, работая по довольно сложному алгоритму, подают адсорбент в колонну. Ритм работы совершенно разный по вертикали колонны. Именно так устроен процесс «Макс Ин», предложенный UOP. Очевидно, подобное есть и в других компаниях, кто занимается лицензионными процессами на ароматику: Axens, Sinopec, GTC и т. д. – всех не упомнишь.
Поделить парафины – задача, конечно, не простая. Процесс довольно-таки дорогой. Не дешевле и даже немного дороже, чем разделение ксилолов по подобной схеме. Именно поэтому важно ответить на вопрос, стоит ли овчинка выделки. В таблице ниже указаны выходы продуктов от суммарного количества сырья (т.е от нафты, в случае пиролизного бензола и п-ксилола указаны проценты от пироконденсата):
|
|
Этилен |
Пропилен |
Бутадиен |
п-ксилол |
Бензол |
|
Нафта прямогонная без разделения парафинов. |
|||||
|
Пиролиз на пропилен+ метатезис |
28 |
37 |
0 |
24 |
44 |
|
Пиролиз на бутадиен |
32 |
20 |
16 |
25 |
46 |
|
Риформинг на ароматику |
- |
- |
- |
43 |
17 |
|
Нафта прямогонная после разделения парафинов. |
|||||
|
Пиролиз на пропилен+ метатезис |
33 |
42 |
0 |
24 |
44 |
|
Пиролиз на бутадиен |
36 |
24 |
20 |
25 |
46 |
|
Риформинг на ароматику |
- |
- |
- |
50 |
16 |
Если риформинг используется на компоненты бензина, тои тут преимущества использования сырья, обогащенного изо-парафинами, также очевидно: выход С5+ возрастает с 88 до 90%, снижается количество газов С2 – С5. Важно отметить, что выходы п-ксилола и бензола показаны после полного цикла комплекса ароматики, включающего в том числе трансалкилирование толуола, изомеризацию ксилолов, диспропорционирование С9+.
В силу вышесказанного есть оценки, согласно которым установка по разделению парафинов с мощностью 1200 тыс. тонн в год окупается за 1,5 – 3 года, в зависимости от географии строительства.
Рассмотренный вариант является самым простым из возможных конфигураций. На самом деле потенциал этого процесса чрезвычайно велик. И хотя сейчас нет возможности (по причине имеющихся обязательств) раскрывать все возможные материальные балансы, основные направления не являются секретом, а грамотному технологу перечисленного более чем достаточно для расшифровки Кода да Винчи.
· выходы конечных продуктов очень сильно зависят от температурного интервала выкипания сырьевой бензиновой фракции; если процесс разделения парафинов применить не к широкой фракции 65 – 180°С, а к интервалу 80 - 140°С, эффективность процесса увеличится значительно
· выделение узких тяжелых фракций нафты с последующей подачей их на риформинг открывает путь к тяжелой ароматике со стоимостью продуктов от $5000 за тонну; подобные продукты когда-то производились на уфимских НПЗ, но были забыты с началом смутного периода конца 80-х.
· балансирование продуктов фракционирования между пиролизом и риформингом перед процессом разделение парафинов существенно повышает доходность всей цепочки
· балансирование побочных продуктов риформинга и производства ароматики между процессом пиролиза и разделения парафинов – это еще один шаг к повышению эффективности экономики
· выбор оптимальной технологии получения ароматики на основе продуктов риформинга и пиролиза – это заключительный и самый важный шаг; если не ошибиться, то доходность может быть в 2 – 2,5 раза выше, чем при базовом самом простом варианте.
И в заключение после того, как изложенные выше тезисы уложились в голове, рекомендую еще раз просмотреть балансы по процессам Феникс 1, 2, 3, что, возможно, натолкнет на новые оригинальные решения.
Таким образом, от симбиоза нефтепереработки и нефтехимии до антагонизма – всего несколько шагов. Но знания и опыт процесс-инженеров, а также учет опыта достаточного количества аналогов из мировой практики, позволяют увеличивать зону надежности и эффективности предлагаемых технологических решений, которые, как и в других отраслях промышленности, являются наиболее продуктивными именно на стыке разных направлений.