Установка ГК-3

Назначение

Установка ГК-3 – это комбинированная установка процессов первичной перегонки нефти со вторичными процессами.

На типовой комбинированной установке ГК-3 впервые объеди­нены следующие процессы:

• первичная перегонка нестабильной нефти (3 млн. т/год),
• вакуумная перегонка (1,6 млн. т/год мазута),
• висбрекинг (0,84 млн. т/год гуд­рона),
• каталитический крекинг (0,8 млн. т/год широкого вакуум­ного отгона),
• первичное фракционирование газов
• стабилизация бензина (0,4 млн. т/год).

Сырье и продукты

Сырьем установки ГК-3 является сырая нефть, поступающая с блоков установок ЭЛОУ.

Продуктами являются:

1. головная фракция стабилизации,
2. сухой газ,
3. керосин,
4. высокооктановый компонент бензина,
5. компоненты котельного топлива,
6. фракционированный прямогонный бензин
7. компоненты дизельного топлива.

Технологическая схема

Блок первичной перегонки

Обезвоженная и обессоленная нефть из емкости двумя потоками прокачивается в теплообменные аппара­ты, где она нагревается за счет горячих потоков атмосферной и вакуумной части и крекинга соответственно до 134 и 172 °С.

Затем оба потока соединяются и при 150 °С поступают в теплооб­менники котельного топлива. Выходя из них при 210 °С, нефть по­дается в первую ректификационную колонну.

Блок атмосферно-ва­куумной перегонки нефти и мазута работает по схеме двухкратного испарения. Балансовый избыток верхнего продукта первой ректи­фикационной колонны направляется в блок стабилизации, рабо­тающий при абсолютном давлении 5 кгс/см² и температуре низа 124 и верха 60 °С.

В основной ректификационной колонне с верха от­бирается фракция 85—140 °С; в виде боковых погонов выводятся фракции 140—180, 180—240, 240—300 и 300—350 °С. Для получе­ния четырех боковых фракций колонна оборудована 51 тарелкой и оснащена четырьмя отпарными колоннами.

Блок вторичной перегонки бензина

На блоке вторичной перегонки бензина получаются фракции н. к. — 62, 62—85, 85—120 , 120—140, 140-180 °С. В вакуумной колонне подвергается фракционированию поступающий из основной рек­тификационной колонны мазут, предварительно подогретый в печи до 420 °С.

Нижний продукт вакуумной колонны — гудрон — нагре­вается в печи до 475 °С; при этом происходит частичный его кре­кинг. Затем он поступает в камеру-испаритель, где поддерживает­ся абсолютное давление 5 кгс/см² и температура 435 °С.

Жидкая фаза с низа испарителя после охлаждения в теплообменниках бло­ка утилизации смешивается с компонентом котельного топлива ка­талитического крекинга и выводится с установки. Паровая фаза камеры испарителя направляется во фракционирующую колонну, которая работает при абсолютном давлении 4,5 кгс/см², темпера­туре низа 370 и верха 157 °С.

Часть гудрона выводится для про­изводства дорожного битума. Некоторое количество верхнего про­дукта фракционирующей колонны после конденсации используется в качестве сырья для каталитического крекинга. Фракция дизель­ного топлива из основной ректификационной колонны поступает в отпарную колонну. Выходящее с низа отпарной колонны дизель­ное топливо после охлаждения до 90°С в блоке утилизации тепла направляется на защелачивание совместно с дизельным топливом каталитического крекинга.

Блок каталитического крекинга

Сырьем блока каталитического крекинга служит смесь широко­го вакуумного отгона, выходящего из вакуумной колонны, и бен­зина термического крекинга. После нагрева в печи до 415 °С эта смесь подается в отделитель жидкости, где паровая фаза отде­ляется от жидкой.

Паровая фаза проходит в реактор под нижнюю безпровальную решетку. Жидкая фаза направляется через рас­пределительное кольцо реактора в кипящий слой катализатора. Реактор работает при абсолютном давлении 1,9 кгс/см³ и 470 °С. Пары реакции, проходя слой катализатора, поступают в крекин­говую колонну, где они отделяются от катализатора.

После охлаждения пары нестабильного бензина и водяного пара с газом про­ходят в газосепаратор для отделения газа, бензина и воды. Сжи­женный газ перерабатывается в газовом блоке установки, состоя­щем из фракционирующего абсорбера, стабилизатора и десорбера. В блоке защелачивания очищают фракции н. к.—62, 62—85, 85— 120, 120—140, 140—180, 180—240, 240—300 и 300—350 °С, посту­пающие с блока атмосферной и вторичной перегонки.

Для обеспечения самостоятельной работы нескольких блоков или отдельных блоков предусмотрены варианты их отключения (блоков каталитического крекинга, стабилизации, вторичной пере­гонки и др.).

Материальный баланс

Таблица 1 – Материальный баланс установки ГК-3

Статьи баланса	Выход на нефть
	% масс.	тыс.т/год	т/сутки	кг/ч
Приход
1) Нефть	100	3000	8823,53	367647
Всего	100	3000	8823,53	367647
Расход
1)                  Сухой газ	2,06	61,7	181,40	7558
2)                  Головная фракция стабилизации	5,31	159,4	468,74	19531
3)                  Высокооктановый бензин	10,82	324,7	955,14	39797
4)                  Прямогонный бензин	24,81	744,27	2189,03	91210
5)                  Керосин	12,33	369,9	1087,94	45331
6)                  Дизельное топливо	29,45	883,4	2598,12	108255
7)                  Кокс	0,86	25,7	75,62	3151
8)                  Котельное топливо	14,47	434,1	1276,86	53202
Всего	100,00	3000	8823,53	367647

 

Таблица 2 – Материальный баланс блока АТ+ блок ВПБ

Статьи баланса	Выход на нефть
	% масс.	тыс.т/год	т/сутки	кг/ч
Приход
1) Нефть	100	3000	8571,43	357142,9
Всего	100	3000	8571,43	357142,9
Расход
9)                  Газы (до 28 oC)	2,95	88,5	260,29	10846
10)               Бензиновая фракция (28-62 oC)	5,87	176,1	517,94	21581
11)               Бензиновая фракция (62-180 oC)	23,91	717,3	2109,71	87904
12)               Керосиновая фракция (180-240 oC)	12,33	369,9	1087,94	45331
13)               Дизельная фракция (240-350 oC)	20,54	616,2	1812,35	75515
14)               Мазут (>350 oC)	34,4	1032	3035,29	126471
Всего	100	3000	8823,53	367647

 

Таблица 3 – Материальный баланс блока ВТ

Статьи баланса	Выход
	на нефть, % масс.	на установку, % масс	тыс. т/год	т/сутки	кг/час
Приход
1)                  Мазут (>350°С)	34,4	100	1032	3035,29	126471
Всего	34,4	100	1032	3035,29	126471
Расход
1)                  Остаточная дизельная фракция (350-370°С)	3,3	9,6	99,00	291,18	12132
2)                  Вакуумный дистиллят (370-470°С)	15,6	45,3	468,00	1376,47	57353
3)                  Гудрон (>470°С)	15,5	45,1	465,00	1367,65	56985
Всего	34,4	100,0	1032,0	3035,29	126471

 

Таблица 4 – Материальный баланс блока висбрекинга

Статьи баланса	Выход
	на нефть, % масс.	на установку, % масс.	тыс. т/год	т/сутки	кг/час
Приход
1)                  Гудрон (>470°С)	15,50	100	465,00	1367,65	56985
Всего	15,50	100	465,00	1367,65	56985
Расход
1)                  Газ	0,6	4,0	18,70	55,00	2292
2)                  Бензин	0,9	5,8	26,79	78,79	3283
3)                  Дизельное топливо	1,3	8,4	39,17	115,21	4800
4)                  Котельное топливо	12,7	81,8	380,34	1118,65	46610
Всего	15,50	100,0	465,00	1367,65	56985

 

Таблица 5 – Материальный баланс блока каталитического крекинга

Статьи баланса	Выход
	на нефть, % масс.	на установку, % масс.	тыс. т/год	т/сутки	кг/час
Приход
1)                  Вакуумный дистиллят (370-470°С)	15,60	100	468,00	1376,47	57353
Всего	15,60	100	468,00	1376,47	57353
Расход
1)                  Углеводородные газы	2,9	18,9	88,45	260,15	10840
2)                  Нестабильный бензин	5,7	36,5	170,82	502,41	20934
3)                  Легкий газойль (190-350°С)	4,3	27,6	129,17	379,91	15829
4)                  Тяжелый газойль (>350°С)	1,8	11,5	53,82	158,29	6596
5)                  Кокс	0,9	5,5	25,74	75,71	3154
Всего	15,60	100,0	468,00	1376,47	57353

 

Таблица 6 – Материальный баланс блока газофракционирования

Статьи баланса	Выход
	на нефть, % масс.	на установку, % масс.	тыс. т/год	т/сутки	кг/час
Приход
1)                  Углеводородные газы	2,95	16,2	88,50	260,29	10846
2)                  Нестабильный бензин	5,7	31,3	170,82	502,41	20934
3)                  Газы висбрекинга	0,74	4,1	18,70	55,00	2292
4)                  Газы КК	2,9	16,2	88,45	260,15	10840
5)                  Фракция (28-62°С)	5,87	32,2	176,1	517,94	21581
Всего	18,20	100,0	542,57	1595,80	66492
Расход
1)                  Сухой газ	2,06	11,3	61,31	180,33	7514
2)                  Головная фракция стабилизации	5,32	29,2	158,43	465,97	19416
3)                  Высокооктановый бензин	10,83	59,5	322,83	949,50	39563
Всего	18,20	100,0	542,57	1595,80	66492

Экономическая эффективность

Экономическая эффективность при комбинировании первичной перегонки со вторичными процессами (установка ГК-3) вы­сока. При этом достигается экономия топлива, воды, металла и др. Установка оснащена большим количеством техноло­гического оборудования, средствами контроля и автоматики. Ис­пользование вторичной тепловой энергии позволяет выделить на сторону около 30 т/ч, или более 200 тыс. т/год пара высокого дав­ления собственного производства.

Разработан проект более мощной комбинированной установки аналогичного типа (ГК-6), рассчитанной на переработку 6 млн. т/год нефти.

Достоинства и недостатки

Недостатки

1. Высокие капитальные затраты и долгие сроки реализации проекта
2. Возможные сложности при управлении процессом, остановками на капитальный ремонт

Достоинства

1. Увеличение глубины переработки нефти
2. Рост энергоэффективности
3. Меньшая занимаемая площадь по сравнению со строительством отдельных установок
4. Сокращение обслуживающего персонала вследствие высокого уровня цифровизации

 Существующие установки

В советской нефтепереработке курс на строительство укрупненных и комбинированных установок был взят в 60‑е годы прошлого века. К этому времени в стране оказалось достаточно ресурсов для создания собственного сложного оборудования. Наиболее удачными проектами стали комбинированная установка ГК-3, разработанная ГрозНИИ и предназначенная для глубокой переработки нефти, и детище Ленгипронефтехима — ЛК-6У — установка первичной переработки, впервые введенная в эксплуатацию в 1975 году на Мозырском НПЗ. Именно ЛК-6У по набору технологических процессов можно считать прообразом строящейся сегодня на московском заводе «Газпром нефти» комбинированной установки «Евро+».