ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Ректификационная технология получения нефтепродуктов на мини-нефтеперерабатывающем заводе “Линас”

Рекомендуемая область пременения

Нефтепереработка и нефтехимия, спиртовые производства, фармацев-тические производства, коксохимия:
-первичное разделение нефти на прямогонный бензин, дизельное топливо и мазут;
-регенерация отработанного моторного масла;
-дистилляция трифторметансульфокислоты;
-дистилляция глицерина;
-дистилляция этанола;
-дистилляция четыреххлористого германия и четыреххлористого углерода.

Назначение, цели и задачи проекта

Цель - разработка и внедрение технологии для первичной перегонки нефти на мини-нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) различной мощности с получением трех основных продуктов: прямогонного бензина, высококачественного дизельного топлива (летнего и зимнего) и высококачественного товарного мазута марки М100.

Дизельное топливо является самым ценным товарным продуктом при первичной перегонки нефти на мини-НПЗ, поэтому задача проекта - создание установки, на которой можно было бы получать высококачественное товарное дизельное топливо, близкое по основным параметрам к западным стандартам. Под основными параметрами понимается строгое выдерживание фракционного состава и температуры вспышки. От уровня этих параметров зависит качество топлива. Использование преимуществ ректификационной технологии Линас позволяет это сделать.
 Данный проект не преследует цели получение дизельного топлива, полностью соответствующего так называемому Евростандарту. Прежде всего, из-за содержания серы в топливе. Используя для мини-НПЗ нефть первой категории, содержании серы находится в пределах требований ГОСТа (0,2%). Достижение же содержания серы в дизельном топливе на уровне 0,02% согласно требований Евростандарта, возможно только при проведении гидроочистки, что делать на мини-НПЗ экономически нецелесообразно.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

За последние годы большие российские НПЗ становятся все старше и оборудо­вание на них становится все более изношенным и качество получае­мых продуктов оставляет желать лучшего. Разговоры о строительс­тве новых современных НПЗ или о реконструкции старых продолжа­ются, а реальных инвестиций и ре­альных действий нет. Это с одной стороны. С другой стороны, всего 27 больших российских НПЗ на ог­ромную территорию от Балтики до Тихого океана приводят к большим проблемам по транспортировке нефтепродуктов с большой поте­рей качества последних. Текущую ситуацию в нефтепереработке Рос­сии трудно признать нормальной.

Поэтому стихийно на основе экономической необходимости и экономической привлекатель­ности в разных регионах России строятся небольшие и средние НПЗ мощностью от 10000 до 800000 тонн в год. Их число никто не знает точно. Имеется спрос на нефтепродукты и под этот спрос автоматически возникает пред­ложение нефтепродуктов с ми­ни-НПЗ. Российские мини-НПЗ имеют самое различное исполне­ние - в большом количестве от так называемых “самоваров” до единичных высокотехнологичных современных установок. Качество получаемых первичных продуктов на высокотехнологичных установ­ках ничем не отличается от качес­тва продуктов на больших НПЗ. Качество же продуктов на “само­варах” оставляет желать лучшего.

Исходя из стратегических ин­тересов России, совершенно оче­видно, что получение из сырой не­фти хотя бы базовых качественных продуктов - прямогонного бензи­на, товарного дизельного топлива и мазута и продажа этих продуктов намного более экономически вы­годны России, чем экспорт сырой нефти за рубеж.

Поэтому строительство и экс­плуатация небольших и среднего размера НПЗ, основанных на вы­сокотехнологичных нефтеперера­батывающих установках, несом­ненно, стратегически оправдано в текущих российских условиях.

Нефтеперерабатывающая ус­тановка для мини-НПЗ должна отве­чать самым строгим требованиям по безопасности ведения процес­са, энергетической эффективности и качеству получаемой продукции. Желательно получать необходимые продукты в одну или максимум две ступени ректификации без исполь­зования дополнительных источ­ников энергии. Использование традиционной технологии ректифи­кации с обязательным введением пара в ректификационную колонну и подогревом боковых ребойлеров является громоздким и непривле­кательным для мини-НПЗ.

Проблема качества дизельного топлива

Можно не сомневаться в качестве дизельного топлива, производимого на больших НПЗ. За ворота НПЗ отправляется, как правило, дизельное топливо, соответствующее стандартам России.
А вот что происходит дальше, почему его качество снижается, доходя до потребителя?
Рассмотрим ситуацию за Уралом. На всю гигантскую территорию от Урала до Владивостока имеется реально только пять больших НПЗ. Это на 7000 километров. А потребитель имеется везде на этой территории, и до него необходимо это топливо доставить. Это означает, что топливо многократно перегружается из цистерн в баки нефтехранилищ и обратно и может храниться длительное время. Чистота баков и цистерн часто желает лучшего. Более того, встречаются случаи, когда одна и та же цистерна используется для перевозки бензина, дизельного топлива и керосина. Это приводит к попаданию в топливо ненужных фракций другого топлива, что понижает качество.
 Учитывая особенности климата, часто наблюдается конденсация влаги в цистернах и это приводит к увеличению содержания влаги в дизельном топливе. Все это оборачивается большими проблемами у владельцев машин.
При доставке на большие расстояния проходит время и часто летнее дизельное топливо попадает к потребителю зимой, когда необходимо уже зимнее дизельное топливо. Также иногда наблюдается подмешивание к качественному дизельному топливу различных отстоев и сливов, ничего общего не имеющих с дизельным топливом.
Где же выход из этого положения? 
 Теоретически можно организовать строжайший контроль за доставкой дизельного топлива от завода до потребителя. К сожалению, в ближайшее время рассчитывать на радикальное улучшение всей системы доставки и контроля топлива не приходится.
Ясно, что строительство больших НПЗ крайне проблематично, да и нет в этом необходимости. Наиболее оптимальным вариантом является строительство сравнительно небольших мини-НПЗ, на которых бы производилось высокачественное дизельное топливо. Причем это топливо желательно продавать в ближайших больших городах, где в основном, сконцентрированы автомобили с дизельными двигателями нового поколения.
 Желательно отправлять качественное дизельное топливо непосредственно с мини-НПЗ на фирменные автозаправочные станции напрямую, минуя всех посредников. Через некоторое время потребители быстро оценят качество продукции, и уже не понадобится их убеждать заправляться только на данных автозаправочных станциях.
При этом переход с летнего дизельного топлива на зимнее будет проходить быстро и своевременно. Это позволит избежать проблем, характерных для всех регионов Сибири и Дальнего Востока каждый год в переходный осенне-зимний период.
Данное направление, конечно, не решит полностью проблемы качественного дизельного топлива, но позволит значительно ее уменьшить и предоставить потребителям выбор.

Материальный баланс нефтеперегонной установки является одним из главных показателей при эксплуатации мини-НПЗ, поскольку именно он в основном определяет экономику процесса. Естественно, ему уделяется особое внимание при оценке перспективности инвестиционных вложений в строительство мини-НПЗ, или при анализе работы существующих установок.
В связи с этим, одним из наиболее часто задаваемых заказчиками вопросов, является вопрос о возможном выходе светлых фракций на установке. Иными словами, сколько бензина и дизельного топлива может быть получено на предлагаемой установке.
В действительности на такой вопрос трудно дать однозначный ответ, поскольку он разбивается на несколько взаимосвязанных частей.
Во-первых, выход светлых фракций с установки напрямую зависит от фракционного состава сырья.

Поэтому специалист, достаточно хорошо разбирающийся в нефтепереработке, прежде чем ответить на вопрос о возможном выходе светлых фракций, поинтересуется о фракционном составе сырья, которое заказчик планирует перерабатывать на установке.

Во-вторых, существует ряд методологических проблем в определении фракционного состава нефти.

Обычно о материальном балансе пытаются судить по фракционному составу перерабатываемого сырья, определяемому простой дистилляцией по ГОСТ 2177-85. Именно эти данные чаще всего приводят в паспортах качества на сырье. Но суждение о материальном балансе нефтеперегонной установки, основанное на этих данных, является очень распространенным заблуждением. Причиной тому является отсутствие глубоких систематических знаний об особенностях ректификации многокомпонентных смесей углеводородов, и в особенности нефти.
В связи с этим возникает вопрос, как правильно определить фракционный состав нефти?

В-третьих, материальный баланс установки зависит не только от фракционного состава нефти.

На материальный баланс установки, помимо фракционного состава сырья, оказывают влияние такие факторы, как качество исходного сырья и требования к показателям качества получаемых нефтепродуктов. В связи с этим материальный баланс установки может иметь весьма значительное расхождение с фракционным составом исходного сырья. То есть без специальных исследований, нельзя однозначно утверждать, что количество светлых фракций, получаемых на установке, будет равно количеству светлых фракций содержащихся в сырье.
В связи с этим возникает вопрос, как правильно определить будущий материальный баланс установки на основе данных о фракционном составе нефти? И насколько оптимальным является практический материальный баланс установки?

Основой для расчета материального баланса нефтеперегонной установки служит фракционный состав перерабатываемой нефти.
В нефтепереработке под фракционным составом подразумевается зависимость повышения температуры кипения смеси от количества выкипающих продуктов.
 Для определения фракционного состава используют следующие методы:

• простая дистилляция;
• дистилляция с дефлегмацией;
• ректификация.

Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки, которые накладывают ограничения на области их применения.
На графике (рис.1) показан условный пример качественной зависимости конечной температуры перегонки нефти t_кп от количества выкипающих при этой температуре фракций. Кривые 1…4 показывают различия в результатах перегонок одного и того же вида нефти, выполненных различными методами.

Рис.1. Зависимость выхода фракций нефти от конечной температуры перегонки при использовании различных методов:

1 - простая дистилляция;

2 - дистилляция с дефлегмацией;

3 - непрерывная простая дистилляция;
4 - ректификация.

При перегонке нефти до одной и той же температуры t_кп, наименьший выход светлых фракций v₄ будет получен при использовании ректификации, а наибольший выход фракций v₃ будет получен при использовании непрерывной простой дистилляции.

Далее подробно рассмотрим различные методы перегонки, используемые при определении фракционного состава углеводородного сырья.

Дистилляция является наиболее простым методом определения фракционного состава углеводородов. Суть ее заключается в нагреве и постепенном испарении исходной смеси в колбе с последующей конденсацией паров в холодильнике. На этом принципе основан распространенный метод определения фракционного состава углеводородов по ГОСТ 2177-85.
Метод дистилляции прост и универсален. Однако имеет ряд существенных ограничений, связанных с особенностями перегонки многокомпонентных смесей.
Отдельные чистые компоненты имеют определенные температуры кипения. Но многокомпонентная смесь углеводородов ведет себя иначе. Ее температура кипения определяется суммой парциальных давлений насыщенных паров всех компонентов смеси, то есть зависит от количества отдельных компонентов в смеси и их индивидуальных температур кипения. Пары по сравнению с кипящей смесью содержат больше летучих компонентов, однако в них присутствуют и более тяжелокипящие компоненты. Поэтому в дистилляте простой перегонки отдельные фракции перекрывают друг друга до 50-60^оС и более.
В этом заключается первый и основный недостаток простой дистилляции - низкая четкость разделения фракций. Из-за этого кривая 1 (простая дистилляция) на рис.1 имеет небольшой наклон. Следствием низкой четкости разделения является завышение выхода светлых фракций, по сравнению с их фактическим содержанием.
В связи с этим простую дистилляцию нельзя использовать для точных количественных измерений фракционного состава. На практике этом метод используют только как сравнительный аналоговый метод. То есть, полученный таким образом фракционный состав сравнивают с некими эталонными требованиями, например, требованиями ГОСТа и оценивают, насколько полученный результат отклоняется от заданного “образцового” параметра.Второй недостаток простой дистилляции в приложении к перегонке нефти заключается в следующем. По мере испарения легких фракций, состав исходной смеси становится все более тяжелым, и температура перегонки постоянно повышается. При этом из смеси отгоняются все более тяжелые фракции. Однако фракции нефти с температурой кипения от 300^оС и выше при атмосферном давлении являются термически нестабильными и при нагреве начинают разлагаться на более легкие фракции. Это приводит к увеличению содержания светлых фракций в получаемом дистилляте, что искажает истинный фракционный состав нефти и снова приводит в завышенной оценке.
Именно поэтому простую дистилляцию в основном применяют для перегонки светлых нефтепродуктов, а перегонку тяжелых фракций нефти с температурой кипения выше 300^оС в различных ГОСТах на методы определения фракционного состава и на другие количественные анализы ведут только под вакуумом (1-3 мм рт.ст.).
Из-за выше перечисленных недостатков данный метод в принципе непригоден для точной оценки потенциала светлых фракций в нефти.

Дистилляция с дефлегмацией является разновидностью простой перегонки. Она отличается тем, что между колбой и холодильником устанавливают вертикальный воздушный дефлегматор, который обеспечивает частичную конденсацию паров и возврат их обратно в колбу. Использование дефлегматора позволяет несколько увеличить четкость разделения фракций. В результате этого кривая 2 (перегонка с дефлегматором) на рис.1 имеет более крутой наклон по сравнению с простой дистилляцией (кривая 1). Однако в целом этот метод обладает теми же недостатками, что и простая дистилляция.

Существует разновидность простой дистилляции при постоянной температуре нагрева с непрерывной подачей сырья и непрерывным отводом получаемых фракций. Этот метод отличается наихудшей четкостью разделения фракций, то есть фракции перекрываются по температурам кипения в очень широком диапазоне. В связи с этим кривая 3 (непрерывная простая дистилляция) на рис.1 имеет самый наименьший наклон. Искажение фракционного состава, определенного этим методом, будет максимально большим. Следовательно, оценка потенциала светлых фракций, проведенная с использованием этого метода даст наибольшую ошибку.

Необходимо отметить, что в настоящее время на рынке стран СНГ предлагается большое количество нефтеперегонных установок, работающих на так называемых “новых принципах”. Такие установки отличаются отсутствием ректификационной колонны, наличием системы выпарных кубов в той или иной разновидности, или только внешним подобием колонны без существенных признаков ректификации, то есть работают по принципу непрерывной простой дистилляции. Из графика на рис.1 становится понятно, что подобные установки отличаются крайне низким качеством получаемых продуктов. При этом, естественно, цена таких установок на рынке существенно ниже промышленных ректификационных установок.

Ректификация является наиболее точным и объективным методом определения фракционного состава нефти, так как только при использовании этого метода достигается максимальная четкость разделения фракций. Соответственно, кривая 4 (ректификация) на рис.1 имеет наибольший наклон. Следовательно, при прочих равных условиях, при одной и той же температуре перегонки по всем четырем методам количество светлых фракций, полученное при ректификации, будет наименьшим. И это связано с высокой четкостью разделения фракций с минимальным перекрытием между ними. Именно такое количество светлых соответствует истинному содержанию светлых в нефти.
Определение фракционного состава методом ректификации производится по ГОСТ 11011-85. Перегонка нефти ведется на периодической ректификационной колонне АРН-2. Сначала при атмосферном давлении из нефти отгоняют фракции до 300^оС. Затем, под вакуумом производят перегонку оставшейся части нефти (фракцию до 480-500^оС в пересчете на перегонку при атмосферном давлении). В процессе перегонки фиксируют количество отогнанного дистиллята и соответствующие ему температуры кипения исходной смеси. По полученным данным строят так называемую кривую ИТК (истинные температуры кипения) - см. кривую 4 на рис.1. Фракционный состав по ИТК является наиболее объективным показателем состава нефти.

Необходимо также отметить, что при промышленной переработке нефти по непрерывной схеме нагрев термонестабильных фракций производится одновременно с более легкими компонентами нефти. Поэтому порог термического разложения смещается в область более высоких температур - 380-400^оС. На скорость термического разложения, помимо температуры и давления, также оказывают влияние такие факторы, как время нахождения сырья в нагретом состоянии (скорость перемещения) и удельная теплонапряженность зоны нагрева.

Принципиальные проблемы современной ректификации

Наиболее распространенной промышленной технологией разделения является ректификация. Основы современной промышленной ректификации в настоящем ее виде были заложены около 40-50 лет назад и с тех пор практически не претерпели изменений.
         Ректификация потребляет огромное количество энергии, как для нагрева, так и для охлаждения. Поэтому значительные усилия тысяч исследователей и разработчиков были сосредоточены именно в этой области, но не принесли значительных улучшений промышленной технологии. Высота ректификационных колонн часто превышает 30 метров. Соответственно большие затраты на изготовление, эксплуатацию и ремонт колонн в значительной степени ухудшают экономические показатели производств и повышают себестоимость продукции.
         Рассмотрим кратко состояние современной ректификации и ее основные проблемы.
         Современная промышленная ректификация основана на использовании тарельчатых и насадочных колонн.
         Расстояние между тарелками в тарельчатой колонне составляет приблизительно 0,4…0,5 метра. В теории количество тарелок колонны должно соответствовать числу теоретических ступеней разделения. Однако на практике эффективность тарелок колонны обычно не превышает 50%. Поэтому реальная высота разделения в тарельчатой колонне примерно в 2 раза превышает теоретическую. То есть одна теоретическая тарелка “размазывается” по высоте колонны на две и более тарелок.
         Насадочные колонны имеют более высокую эффективность. Но высота теоретической ступени разделения для промышленных насадочных колонн большой производительности составляет от 0,4 метра и выше. Это связано с байпас-эффектом, степень влияния которого увеличивается с ростом диаметра колонны.
         Главное противоречие насадочных колонн заключается в том, что повышение эффективности процессов тепло- и массообмена требует увеличения удельной поверхности насадок. Это неизбежно приводит к росту гидравлического сопротивления колонны и к снижению ее производительности.
         Помимо этого, тщательный анализ процессов тепло- и массопереноса внутри колонн показывает ряд других недостатков и противоречий таких как:

1.     При проектировании современных колонн не учитывается микробаланс тепломассообменных процессов по ступеням разделения.

2.     Тепломассообменные процессы в каждой точке объема колонны также несогласованны из-за разницы в физических свойствах низкокипящих и высококипящих компонентов разделяемой смеси.

3.     Существующий способ подачи флегмы количественно и качественно не соответствует оптимальному распределению низкокипящих и высококипящих компонентов по высоте ректификационной колонны.

         В результате этого колонны становятся очень высокими, громоздкими и требующими избыточного расхода энергии. Это в конечном итоге приводит к повышенным затратам на ректификацию.

Под потенциальным содержанием суммы светлых фракций в нефти понимается суммарный выход фракций с температурой кипения до 350^оС.
Кривая ИТК, полученная по ГОСТ 1101-85, не позволяет в полной мере судить о потенциальном содержании суммы светлых фракций в нефти, так как результаты ИТК получают при периодической ректификации. И полученные продукты не соответствуют по своим свойствам продуктам, получаемым при промышленной непрерывной ректификации. Также об других отличиях условий периодической и непрерывной перегонки упоминалось выше в описании простой дистилляции.
Кроме того, для правильной оценки потенциала светлых и для технологических расчетов решающее значение имеет не то, сколько светлых выкипает при 350^оС, а то, сколько из них можно получить светлых товарных нефтепродуктов, отвечающих требованиям ГОСТов. И здесь свое влияние на возможность получения товарных продуктов оказывают другие свойства нефти, например, содержание парафинов, серы и т.д.
 Для определения потенциального содержания суммы светлых фракций существует ряд методов. Из них базовым является метод ВНИИ НП. Согласно этого метода проводят несколько перегонок нефти на аппарате АРН-2, отбирают и накапливают узкие десятиградусные фракции вплоть до 400^оС. Из полученных фракций компаундируют топливные фракции, например, бензин и дизтопливо, с необходимыми по ГОСТ свойствами, такими как фракционный состав, температура вспышки, плотность, вязкость, температуры помутнения и застывания. Затем по полученным результатам рассчитывают максимально возможный выход товарных светлых нефтепродуктов.
При этом следует учитывать один очень важный момент, вызывающий среди неспециалистов много споров. При проектировании промышленных установок перегонки нефти АВТ обычная норма на содержание дизельного топлива (фракция до 350^оС) в мазуте составляет 5% по объему. Это также необходимо учитывать и при оценке потенциала выхода светлых фракций.
Метод ВНИИ НП дает достаточно точные результаты. Однако из-за высокой трудоемкости его стоимость на сегодняшний день составляет свыше 9000$, а временные затраты на проведение анализов доходят до 0,5 месяца.

Определение потенциала светлых фракций в нефти на пилотной ректификационной установке Линас

С учетом выше изложенного имеется ряд объективных трудностей при выборе оптимального вида сырья и при планировании будущего материального баланса для работающих и вновь проектируемых мини-НПЗ. Эти трудности связаны также с отсутствием на мини-НПЗ специализированного оборудования и специалистов соответствующей квалификации.
 С целью оперативного решения этих вопросов для своих клиентов в ЗАО НПП Линас-Техно построена пилотная нефтеперегонная установка НПУ-П.010.
Основные технические характеристики установки

                                                                                            Таблица 1

Пилотная установка моделирует полный цикл промышленного процесса атмосферной перегонки углеводородного сырья на основе технологии ЛИНАС. Установка представляет собой ректификационный узел, содержащий колонну Линас, печь нагрева сырья с газовой горелкой, теплообменники, холодильники, емкости, насосную площадку, систему подачи сырья и промышленную автоматическую систему управления процессом. Сырьем для установки являются различные виды нефти и газового конденсата.

Уникальная ректификационная колонна, работающая на основе технологии Линас, имеет в своей составе ректификационную и отпарную секции. Также колонна содержит уникальный узел кондиционирования и отбора дизельного топлива, позволяющий получать высококачественный дизель из нефти с повышенным содержанием парафинов. Таким узлом оснащаются все нефтеперегонные установки Линас.
Контрольные тесты по проверке эффективности работы ректификационной секции пилотной установки на водно-этанольном растворе показали, что при рабочей высоте 1,5 м происходит повышение концентрации этанола с 6% до 93% масс. То есть по своей эффективности она заведомо превосходит все известные обычные нефтеперерабатывающие колонны.
На установке реализован весовой контроль расхода нефти и получаемых из нее фракций. С этой целью используются электронные весы с точностью измерения ±1 грамм. Отклонение повторяемости результатов не превышает 0,5% при изменении подачи нефти на 2%.

Естественно, использование данной установки не может полностью заменить методику ВНИИ НП. Но такие особенности ректификационной технологии Линас, как точная масштабируемость процесса, позволяют получать результаты перегонки сырья, максимально приближенные к промышленным.

Таким образом, пилотная установка НПУ-П.010 позволяет с высокой степенью точности определять потенциал содержания светлых фракций в нефти при условии получения товарных продуктов и, следовательно, дает возможность производить оперативную оценку будущего материального баланса мини-НПЗ при работе на различных видах сырья.

 Выводы:

1. Любые известные методы (в том числе и по ГОСТ 2177-85), кроме ректификации, дают необоснованно завышенные результаты при оценке количества светлых фракций в нефти.

2. Эти методы могут быть применимы только для оценки работы установок, основанных на простой непрерывной дистилляции. Подобные установки дают завышенный выход светлых за счет большого наложения между фракциями нефти, что приводит в итоге к получению некондиционных продуктов. Такие продукты невозможно подогнать к требованиям ГОСТов на товарные виды топлива.

3. Применение подобных методов оценки к промышленным ректификационным установкам приводит к завышенной, следовательно, ошибочной оценке выхода светлых фракций.

4. Единственно верным подходом к оценке потенциального выхода светлых из нефти является использование методов, основанных на ректификации.

5. Наиболее достоверной методикой по оценке потенциала светлых фракций с учетом их товарных свойств является метод ВНИИ НП.

6. Непрерывная перегонка нефти на высокоэффективной ректификационной колонне Линас позволяет производить оценку потенциала светлых фракций в условиях, максимально приближенных к промышленным. Это позволяет производить оперативную оценку материального баланса промышленной установки при работе на том или ином виде сырья.

В последние годы открылись новые возможности в создании нового поколения мини-НПЗ. Эти возможности связаны с появлени­ем на российском рынке мини-НПЗ нефтеперерабатывающих устано­вок “Линас”, поставляемых группой компаний “Линас”. Центральным звеном таких установок является малогабаритная ректификаци­онная колонна “Линас”, которая способна в одну ступень из нефтя­ного сырья получать качественные нефтепродукты без использования острого пара и боковых ребойле­ров. При этом высота колонны не превышает 6-7 метров, а непос­редственно ректификационная часть составляет всего 1,5 метра. Отличительной стороной колонн “Линас” является очень небольшое количество вещества в разогретом состоянии внутри колонны. Напри­мер, на НПУ-50 общее количество вещества в ректификационной ко­лонне в каждый момент времени не превышает 10 кг. Традиционная колонна такой же мощности содер­жит около 1000 кг вещества. Это позволяет реализовать высочай­шую степень безопасности эксплуа­тации установки “Линас” при самом высоком уровне автоматизации процесса управления.

Практически оператор уп­равляет установкой “Линас” при помощи мышки компьютера. Ус­тановки “Линас” отличаются так­же отсутствием стоков и оборот­ной воды.

Первая промышленная ус­тановка “Линас” находится в про­мышленной эксплуатации уже более 3,5 лет и полностью под­твердила все достоинства устано­вок “Линас”.

В настоящее время компа­нии “Линас” поставили в серийное производство базовую установку НПУ-50 мощностью 50000 тонн нефти в год. Данные установки успешно эксплуатируются в усло­виях Западной Сибири, как на не­фти, так и на газовом конденсате в качестве сырья. В ближайшее время на рынке появятся более мощные установки “Линас” мощ­ностью 150 тысяч тонн нефти в год. При наличии заказа имеется возможность поставки установки “Линас” мощностью 250 (300) ты­сяч в год.

Сравнение технических пока­зателей установок “Линас” по пер­вичной переработке нефти с техни­ческими показателями первичной переработки нефти на больших НПЗ при использовании близкого по составу сырья показывает, что степень извлечения светлых про­дуктов и их качество близки. При этом колонны “Линас” потребляют существенно меньше энергии (на 15-20%). Одновременно на установ­ках “Линас” отсутствует проблема обводнения получаемых продуктов. В сочетании со сбором пропан-бутановой фракции и применением современных горелок это делает установки “Линас” наиболее безо­пасными для окружающей экологи­ческой обстановки.

Дополнительно хотелось бы отметить компактность установок

“Линас” и легкость их перенастрой­ки для работы на различном сырье.

Таким образом, все преиму­щества установок “Линас” самым наилучшим образом реализуются в структуре мини-НПЗ.

Основываясь на реальном опыте эксплуатации последних, можно определенно утверждать, что появление нефтеперерабаты­вающих установок “Линас” приве­ло к появлению нового поколения мини-НПЗ.

Отличительной чертой это­го нового поколения мини-НПЗ является использование высоко­технологичных установок, кото­рые позволяют получать нефте­продукты высокого качества, а по ряду технологических параметров (безопасность ведения процесса, компактность, энергосбережение) превосходят стандартные установ­ки для НПЗ.

Теперь рассмотрим жела­тельные и необходимые условия для создания мини-НПЗ нового поколения в российских условиях.

1. Так как мини-НПЗ не мо­жет содержать всего комплекса нефтеперерабатывающих процес­сов, то в качестве сырья надо ис­пользовать малосернистое сырье желательно с высоким содержа­нием светлых продуктов. Для это­го идеально подходит смесь нефти с газовым конденсатом в различ­ных пропорциях. Это позволяет повысить выход коммерчески вы­годных светлых нефтепродуктов и снизить выход мазута.

2. Помимо первичных прямогонных продуктов (прямогонный бензин, дизельное топливо и ма­зут) на мини-НПЗ экономически оправдано получение и других ценных коммерческих продуктов, а именно: керосина, высокоок­танового бензина и смеси про­пан-бутана.

3. Мощность мини-НПЗ зави­сит от многих конкретных условий. Но в целом по России можно ре­комендовать минимальную мощ­ность 50000 тонн в год и макси­мальную до 400000 тонн в год. При мощности НПЗ выше 400 тысяч тонн в год уровень материальных потоков становится достаточно большим, и в этом случае НПЗ мо­жет работать только при поступле­нии сырья из нефтепровода. При этом говорить о мини-НПЗ уже не приходится. В качестве базовых можно использовать стандартные установки “Линас” мощностью 50, 150 и 250 (300) тысяч тонн в год. Лучше использовать на од­ной площадке две НПУ, например, НПУ-50 и НПУ-150 и так далее. Это делает работу мини-НПЗ более гибкой.

4. Для получения высоко­октанового бензина необходимо иметь общую мощность НПЗ в год не менее 200 тысяч тонн. Это легко можно сделать за счет двух устано­вок “Линас” - НПУ-50 и НПУ-150. В этом   случае   экономически целесообразно включить в ком­плекс мини-НПЗ процесс гидро-обессе-

ривания и каталитического реформинга. В настоящее время на мировом рынке имеются про­веренные и надежные малога­баритные установки гидрообес-серивания   и каталитического реформинга. За счет комбинации двух установок “Линас”, установ­ки каталитического реформинга и установки выделения смеси про­пан-бутан - удается в конечном итоге получать качественные ры­ночные продукты - бензин марки АИ-92, качественное дизельное топливо, топливо пропан-бутан и мазут.

Каковы же преимущества строительства мини-НПЗ нового поколения по сравнению со стро­ительством больших НПЗ?

В явном виде можно выде­лить сразу несколько моментов:

1. Невысокий объем инвес­тиций.

2. Для строительства ми­ни-НПЗ необходима небольшая территория, как правило, 6-10 гек­тар в зависимости от мощности НПЗ.

3. Сжатые сроки ввода объ­ектов в работу при начале работ с нуля. 

4. Имеется возможность по­этапного ввода мощностей с рас­ширением спектра выпускаемых продуктов.

5. Низкой уровень текущих расходов. Количество занятых на  мини-НПЗ ограничивается 25-75 рабочими и инженерами (зависит от мощности мини-НПЗ).

6. Быстрая и прямая реали­зация продукции в ближайшем регионе.

7. Продукция мини-НПЗ лег­ко адаптируется к специфическим требованиям региона ее располо­жения.

Экономическая практика и реальная жизнь показали не­обходимость и целесообразность строительства мини-НПЗ в различ­ных регионах России.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Процессы разделения смесей и получение индивидуальных веществ различной чистоты играют ключевую роль в современной промышленности. Причем наблюдается ярко выраженная тенденция получения все более чистых веществ. Среди процессов разделения доминирующую роль играет ректификация, и ее количественная доля составляет около 90 %.

Объясняется это достаточной универсальностью процессов ректификации или дистилляции и способностью перерабатывать огромные массовые потоки веществ. Достаточно вспомнить процессы нефтепереработки.
Однако современные дистилляционные процессы отличаются огромным потреблением энергии, затрачиваемой на испарение и охлаждение смеси веществ и разделяемых продуктов. Очень часто расходы энергии на дистилляцию составляют более 50 % потребления энергии от всего производства. Кроме того, современные дистилляционные колонны отличаются огромными размерами. Часто высота ректификационных колонн достигает 30-50 и более метров и, по сути, они определяют внешний вид многих современных химических и нефтехимических предприятий.
Современная промышленная ректификация сложилась около 40-50 лет назад и за последнее время не претерпела принципиальных изменений. Усилия тысяч инженеров и ученых были направлены на достаточно мелкие улучшения промышленных процессов дистилляции, но сами основы существующего дистилляционного процесса до сих пор остались без изменений.

Небольшая группа высококвалифицированных специалистов, объединенных в компании Линас-Техно, в конце 90-х годов 20 века предприняла попытку разработать новую промышленную ректификационную технологию. Не смотря на кажущий авантюризм этого мероприятия, им удалось разработать принципиально новую высокоэффективную промышленную ректификационную технологию. В настоящий момент уже устоялось название этой технологии как ректификационная технология Линас или просто Технология Линас.
Технология Линас позволяет резко снизить высоту ректификационных колонн в 3-10 раз и уменьшить содержание разделяемых веществ в объеме колонн в 50-100 раз. Только это перечисление преимуществ технологии Линас говорит о перевороте в промышленной дистилляции.

Совершенно очевидно, что технология Линас является революционным переходом промышленной ректификации на новый уровень. Напрашивается аналогия с электронной промышленностью при переходе от ламповых устройств на транзисторы. Однако этот переход в промышленной дистилляции не может быть быстрым в силу особенностей процессов разделения и огромных финансовых затрат на строительство новых производств.
Тем не менее, технология Линас постепенно вытеснит традиционную технологию, и это объясняется тем, что технология Линас лучше и дешевле традиционных ректификационных технологий.

Технология Линас включает в себя целый комплекс know-how. Поэтому дается только общий подход к принципам технологии Линас, позволяющим понять каким образом удается достичь резкого улучшения эффективности ректификации. По понятным коммерческим причинам более детальное описание технологии Линас не может быть дано в ближайшее время. Все основные принципы технологии Линас проверены на промышленном уровне и во время реальной работы промышленные колонны Линас показали заявленные результаты.

Технология Линас базируется на пленочных колоннах. Сутью технологии является метод термостабилизации массообменных поверхностей трубок.
На рис.2 в упрощенном виде показана идея новой колонны. В колонну поступает смесь паров летучего компонента 'A' и малолетучего компонента 'B'. Температура кипения летучего компонента ниже, чем у малолетучего. Стенки массообменной трубки нагреты до температуры, которая выше температуры кипения (конденсации) летучего компонента, но ниже температуры кипения (конденсации) малолетучего компонента. Причем температура нагрева стенки трубки всегда поддерживается постоянной.

Рис.2. Тепло- и массообмен в колонне Линас

В колонне ЛИНАС происходит непрерывный тепло- и массообмен, аналогично насадочной и пленочной колонне. Причем стенка трубки одновременно является горячей для летучего компонента и холодной для малолетучего компонента. При этом на стенке трубки создаются такие условия, которые на каждой ступени испарения-конденсации способствуют преимущественному испарению летучего компонента и преимущественной конденсации малолетучего компонента.

Чтобы оценить преимущества такого подхода, необходимо указать на основные проблемы, возникающие при работе традиционной пленочной колонны:

1. Влияние гидродинамических характеристик потока паров на режим течения пленки и на параметры тепло- и массообмена.

2.  Взаимное ослабление процессов теплообмена и массообмена.

3. Неоптимальное количественное и пространственное распределение флегмы по колонне.

Следует отметить, что эти проблемы характерны и для других видов колонн.

На рис.3 показаны две обобщенные величины, характеризующие интенсивность тепло- и массообмена в колонне (это не векторы скорости!).

    Рис. 3. Интенсивность тепло- и массообмена в колонне

Рис.4.Увеличение интенсивности процесса ректификации

Следует отдельно упомянуть о третьей проблеме традиционных колонн, связанной с вопросом о распределения флегмы по колонне. Подобно вопросу о рассогласовании теплообмена, ему в настоящее время также уделяется мало внимания. 
На рис.5 показана работа традиционной колонны с подачей флегмы в верхнюю часть колонну. Такая колонна имеет прямоугольный профиль распределения потоков. То есть по всей высоте колонны, в каждом ее сечении количество потоков пара и жидкости постоянно. С точки зрения общего баланса традиционной колонны это оправдано. Чтобы на верху колонны получить паровой поток чистого вещества 'A', мы вынуждены задавать такой большой поток жидкой флегмы 'F', который обеспечивает фазовое равновесие по всей высоте колонны. Но расплатой за это является неоправданно большая перегрузка колонны в ее верхних частях.

Рис.5. Работа традиционной колонны с подачей флегмы в верхнюю часть колонну

На рис.6 показано распределение потоков пара 'A' и жидкости 'F' в колонне с термостабилизацией стенки. То есть в такой колонне флегма образуется в необходимом для поддержания фазового равновесия количестве непосредственно в каждом ее сечении. При этом отпадает необходимость в возврате и регулировании флегмы в голову колонны. Также из сравнения распределения потоков в колоннах на рис.5 и рис.6 очевиден энергетический выигрыш последнего варианта.

Рис.6. Распределение потоков пара 'A' и жидкости 'F' в колонне с термостабилизацией стенки

В этом варианте затраты энергии на создание и поддержание потока флегмы ниже, чем в традиционном варианте с верхним орошением.

Количество и состав флегмы в колонне Линас постоянно меняется по высоте колонны и прямо зависит от состава исходной смеси и физических свойств разделяемых компонентов.  Таким образом, реализуется высокоэффективная схема внутреннего флегмообразования и распределения флегмы.

Современная промышленная ректификация основана на использовании тарельчатых и насадочных колонн (рис.7).

Рис.7. Промышленная ректификация с использованием тарельчатых и насадочных колонн

На практике степень влияния термостабилизации стенки на интенсивность процессов теплообмена и массообмена в колонне настолько значительна, что это дает возможность существенного форсирования работы пленочной колонны. Степень форсирования пленочной колонны в режиме термостабилизации позволяет приблизиться к рабочим нагрузкам, ранее характерным лишь для промышленных насадочных колонн. При этом сохраняются ее главные достоинства - низкие значений высоты теоретической ступени разделения и низкое гидравлическое сопротивление (рис.8.).

Рис.8. Термостабилизация в пленочной колонне

Итак, главная идея новой технологии заключается в реализации идеальных условий для процессов теплообмена и массообмена в колонне. Особо следует обратить внимание на то, что для реализации ноу-хау, которые обеспечивают эти условия, не требуются высоких затрат и применение уникальных и/или дорогостоящих материалов.
При этом обеспечивается высокая степень эффективности колонны при значительно меньших габаритах, относительно традиционно применяемых тарельчатых и насадочных колонн.
Таким образом, в технологии Линас впервые в мировой практике на промышленном уровне реализованы два основных фундаментальных принципа идеальной ректификации:

1. Согласование процессов теплообмена и массообмена с ведущей ролью теплообмена.

2.Реализация процесса внутреннего флегмообразования с образованием определенного количества флегмы определенного состава в каждой элементе ректификационного объема.

Конструктивно колонна Линас представляет аппарат сходный с вертикально расположенным кожухотрубным теплообменником. Пары разделяемой смеси поднимаются вверх по трубкам, флегма стекает по стенкам трубок вниз. В межтрубном пространстве находится устройство, регулирующее процесс массообмена внутри трубок. Схематично это показано на рис.9.

          Рис.9. Колонна Линас

Технология Линас основана на модифицированной пленочной ректификации. Как известно, традиционная пленочная колонна имеет несколько серьезных достоинств. Это, прежде всего, простота конструкции, очень низкое сопротивление парогазовому потоку и очень хорошая разделительная способность. Пленочная колонна среди всех ректификационных колонн имеет самую низкую высоту теоретической тарелки, приблизительно равную 5 мм, но при условии скорости парогазового потока не более 0,01 м/c. При повышении скорости парогазового потока внутри колонны до реальных промышленных скоростей в 1,5-2,0 м/с наблюдается эффект “размазывания” пленки по вертикали, что приводит к непропорционально резкому увеличению высоты колонны.
Эта основная проблема пленочной ректификации решена в технологии Линас. Стабильность пленочного режима внутри колонны Линас сохраняется при скоростях парогазового потока до 1,5-2,0 м/с. Это достигнуто благодаря значительному повышению интенсивности процессов тепломассообмена в радиальном направлении по сечению колонны.
Технология Линас также решает задачи оптимизации процессов тепломассообмена за счет образования флегмы непосредственно в колонне и за счет оптимального распределения этой флегмы по высоте колонны. Следствием этого является снижение потерь тепла, используемого для образования флегмы. Новая организации процесса образования и распределения флегмы приводит к тому, что весь получаемый наверху колонны дистиллят является конечным, как это показано на рис.10. То есть отсутствует классический возврат флегмы в голову колонны, как это показано на рис.6.

Помимо этого, условия тепло- и массопереноса при использовании технологии Линас адаптированы к физическим свойствам разделяемых веществ.

Рис.10. Ректификация с использованием технологии Линас

Первое промышленное применение технологии Линас было осуществлено три года назад на Ангарском электролизном химическом заводе для выделения фторорганического соединения из многокомпонентной смеси. Высота колонны составляла только 1,4 м. Эксплуатация колонны в условиях необыкновенно высокой коррозионной активности разделяемой смеси не вызвало никаких реальных производственных проблем.
Первая промышленная нефтеперерабатывающая установка НПУ-8 производительностью по сырью 8000 тонн в год, основанную на технологии Линас. НПУ-8 находится в городе Миассе во временной эксплуатации. На установке получают стандартный прямогонный бензин, товарное дизельное топливо и топочный мазут. Высота ректификационной колонны всего 1,5 метра, и в процессе работы в колонне содержится не более 1,5 кг разделяемых продуктов. Следует отметить, что аналогичные ректификационные колонны имеют высоту не менее 10 метров.
Промышленная эксплуатация НПУ-8 подтвердила все достоинства технологии и колонны Линас. Технические данные нефтеперерабатывающей установки НПУ-8, основанной на технологии Линас представлены в таблице 2.

Для сравнения даны параметры аналогичной тарельчатой колонны.

Как видно из приведенных показателей, параметры ректификационной колонны Линас существенно лучше по сравнению с традиционными колоннами.

 Таблица 2

В процессе разработки технологии “ЛИНАС” были произведены успешные работы по разделению реальных многокомпонентных смесей и модельных образцов смесей. Результаты этих работ позволили разработать теоретические основы новой технологии, расчетные методики. Были разработаны пригодные для промышленности технические решения по аппаратурному оформлению процесса.
В области нефтепереработки и нефтехимии были получены основные параметры следующих технологических процессов разделения смесей:

• Атмосферная перегонка нефти и газового конденсата.
• Извлечение дизельного топлива из отходов топливохранилищ.
• Извлечение гексана из газоконденсатного бензина.
• Извлечение 1-бутена из смеси сжиженных углеводородов.

В других областях промышленности были проведены следующие работы:

• Ректификация трифторметансульфокислоты
• Ректификация сырого глицерина с получением динамитного глицерина.
• Получение этилового спирта.
• Выделение растворителей из производственных отходов.
• Концентрирование органических и неорганических кислот из слабых водных растворов.
• Переработка отходов химических производств, например, выделение дихлорэтана из отходов хлорорганического синтеза.
• Разделение изомеров, например, смеси изобутанол - n-бутанол.

В настоящее время компания Линас-Техно разрабатывает ряд новых промышленных процессов. В частности, процесс вакуумной ректификации отработанного моторного масла совместно с голландскими фирмами и процесс ректификации бензола.

Промышленное применение технологии Линас по сравнению с существующей технологией ректификации, реализуемой в тарельчатых и насадочных колоннах, имеет следующие преимущества:

1. Значительное снижение габаритных показателей колонн и металлоемкости - высота ректификационных колонн уменьшена в 3-10 раз по сравнению с традиционными тарельчатыми и насадочными колоннами при одинаковом диаметре обечайки.

2. Высокая четкость ректификации. Величина температурного интервала между температурой выкипания 95 % фракции прямогонного бензина и температурой выкипания 5 % фракции дизельного топлива: dt = t_95%бенз- t_5%диз = 5-8 ^оС.

3. Быстрый выход на рабочий режим, благодаря малому содержанию разделяемых веществ в колонне.

4. Возможность разделения веществ с ограниченной термической стойкостью (термическое разложение, конденсация и поликонденсация, смолообразование, химический переход в нежелательную примесь), обусловленная малым временем нахождения жидкой фазы в зоне проведения ректификационного процесса - от 2 до 60 секунд.

5. Повышение эксплуатационной надежности при полном отсутствии условий отложения загрязнений на внутренних полостях колонн. Это происходит за счет создания благоприятного строго контролируемого диапазона температур на внутренних поверхностях колонн, использования только вертикальных поверхностей без застойных зон, постоянно омываемых флегмой, и, как указывалось выше, малого времени контакта жидкой фазы с поверхностью.

6. Минимальная потребность в средствах автоматизации для управления собственно колонной.

7. Повышенная промышленная и экологическая безопасность за счет снижения рисков потенциальной опасности установок при их эксплуатации - снижение в 50-100 раз количества разделяемых веществ внутри колонны.

8. Повышение сейсмической устойчивости колонн, увеличение сложности поражения колонн воздушными террористами, снижение площади наземных разрушений при падении высотных конструкций за счет возможности использования невысоких несущих металлоконструкции сооружений для размещения колонн и вспомогательного оборудования установок.

9. Повышение надежности методов моделирования и масштабирования. Базовым элементом колонн Линас является одна ректификационная трубка, в которой смоделированы все необходимые условия проведения процесса. По сути, после испытаний пилотной установки метод масштабирования состоит в увеличении числа трубок до соответствия необходимой производительности колонны.

Например, результат масштабирования для нефтеперерабатывающих установок с производительностью от 10000 до 500000 тонн в год представлен ниже на рис.11.

H - высота колонн, D - диаметр колонн.

Рис.11. Масштабирование для нефтеперерабатывающих установок

В таблице 3, представлен результат масштабирования габаритных размеров рабочей части атмосферных ректификационных колонн установок первичной перегонки нефти различной производительности:

         Таблица 3

Основу колонны представляет секция (царга) высотой 1,0 - 2,5 метра (рис.12).

Рис.12. Ректификационная колонна НПУ-50

Из таких секций можно собирать любую сложную колонну с ректификационной и стриппинговой частью, с боковыми отборами продуктов и т.п.
Для изготовления колонн применяются традиционные для химического машиностроения материалы и технологии.

Оценивая выше указанные возможности снижения затрат, можно констатировать, что применение технологии Линас улучшает такие основные экономические показатели, как удельные капитальные вложения, удельный показатель фонда оплаты труда, энергосбережение.

 Достижения технологии Линас означают создание новой ректификационной технологии, дающей возможность вывода промышленной ректификации на принципиально новый уровень эффективности.
Технологию Линас можно смело отнести к прорывной “high-tech” технологии. Так как она носит глобальных характер, и может использоваться во всех звеньях химической технологии. А это в значительной степени повлияет на возможные пути развития других технологий, в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, фармацевтической и других областях промышленности. Технология Линас может открыть дорогу к созданию и использованию новых технологий (например, синтеза), в которых “узким местом” является необходимость разделения смесей химических веществ.
Признаками “high-tech” технологии, гарантирующей крупные сдвиги в технологическом преобразовании производства и обеспечивающей бурный рост экономических показателей, может являться комплекс достижений, в который входит:

• высокая техническая культура технологии, заложенная в использовании фундаментальных физических принципов и свойств веществ;
• мировая новизна и производственные “ноу-хау”;
• новые теоретические основы расчета;
• высокая надежность моделирования процессов и масштабирования оборудования;
• современное компактное оборудование с автоматизированной системой управления технологическим процессом;
• высокая промышленная и экологическая безопасность, как оборудования, так и процесса в целом.

Технология Линас изменит промышленный пейзаж химической и нефтехимической промышленности. Огромные ректификационные колонны будут заменены компактными колоннами Линас. Естественно, из-за длительного цикла жизни промышленных ректификационных установок, это будет происходить в течение ряда лет.
Промышленность сравнительно консервативна и инерционна в принятии новых революционных технологий, но экономическая целесообразность являются наиболее приоритетной и эффективной движущей силой развития. Технология Линас значительно дешевле и лучше, чем традиционные технологии. А современный глобальный рынок становится все более восприимчивым к трансферу высокоэкономичных “high-tech” технологий.

В современном мире каждая компания в своем сегменте рынка вне зависимости от масштабов компании должна постоянно наращивать преимущества в конкурентном соперничестве.
Наиболее эффективным способом получения конкурентных преимуществ является стратегическое сотрудничество и кооперация компаний с различными зонами эффективной деятельности на рынке. Скоординированное сотрудничество приносит значительные преимущества каждой из сторон.
Компания “Линас-Техно” в рамках стратегического сотрудничества может выполнять следующие функции по разработке новых промышленных применений высокоэффективной технологии Линас, таких как:

• проведение необходимых научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ;
• разработка технологических регламентов и проектно-конструкторской документации для изготовления ректификационных установок и колонн;
• поставка установок “под ключ” с проведением монтажных и пуско-наладочных работ;
• гарантийное обслуживание оборудования и гарантийное консультирование персонала эксплуатирующих компаний.

Современные нефтеперерабатывающие и нефтехимические производства имеют высокую насыщенность ректификационным оборудованием. Ректификационные колонны, работающих по технологии Линас, могут быть использованы в составе следующих установок НПЗ:

1. Первичная атмосферная или атмосферно-вакуумная перегонка нефти.

2. Вторичная перегонка (четкая ректификация). Например, для получения узких бензиновых фракций, служащих сырьем для каталитического риформинга на облагораживание бензинов.

3. Вакуумная перегонка для получения масляных дистиллятов.

4. Ректификация в установках термического, каталитического крекинга и гидрокрекинга.

5.Ректификация в установках замедленного коксования.

6.Ректификация в установках бензольно-толуольного каталитического риформинга бензиновой фракции.

7. Ректификация в нефтехимических установках.

Поэтому можно предположить интерес к использованию технологии Линас у вертикально- интегрированной нефтяной компании, в состав которой входят НПЗ.
При этом в составе нефтяной компании есть все необходимые элементы для выполнения необходимых функций в альянсе, которые могут быть следующими:

• предоставление сегмента российского рынка изготовления ректификационных установок;
• инвестирование средств в разработки в соответствии с совместным бизнес-планом;

обеспечение комплексного проектирования инфраструктуры технологических установок, в составе которых будут применены ректификационные колонны Линас.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

При разработке мини-НПЗ на основе технологии Линас в конструкции ректификационной колонны Линас был предложен ряд оригинальных решений, которые позволили принципиально улучшить качество получаемого дизельного топлива. Данная цель была достигнута уже на первой НПУ-8(10), которая находится в промышленной эксплуатации в Кузбассе.
По ряду показателей на мини-НПЗ Линас были получены дизельное топлива, близкие к евростандартам. Это касается, прежде всего, фракционного состава и температуры вспышки. Одновременно резко улучшились показатели температуры замерзания и вязкости и ряд других параметров. Причем, данное качество обеспечивается постоянно в процессе эксплуатации НПЗ при различных режимах работы (летнее и зимнее топливо), как с полной нагрузкой, так и при снижении нагрузки до 50% и более.
Высокое качество дизельного топлива было достигнуто за счет факторов:

1. Ряд особенностей собственно технологии Линас.

2. Введение в ректификационную колонну дополнительной компактной секции по отпарке легких фракций из дизельного топлива. Одновременно эта же секция удаляет из дизельной фракции основную часть тяжелых фракций с температурой кипения выше 360^оС.

3. Применение специального стриппинга, основанного на технологии Линас.

4. Высококачественная промышленная система автоматизации, позволяющая выдерживать температурный режим в ректификационной колонне с колебаниями не более одного градуса.

Конкретные цифры, подтверждающие высокое качество получаемого дизельного топлива, приведены в таблице 4.

Характеристики качества дизельного топлива (летнего и зимнего), получаемого на мини-НПЗ Линас в сравнении с требованиями ГОСТа.

       Таблица 4

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что параметры получаемого дизельного топлива существенно перекрывают требования ГОСТа. По фракционному составу и температуре вспышке данное дизельное топливо удовлетворяет требованиям евростандарта. Цетановое число получаемого дизельного топливо лежит в диапазоне 45-50 при требовании ГОСТа 45.
Наряду с объективными цифровыми показателями в пользу получаемого дизельного топлива говорят и субъективные оценки водителей, использующих данное топливо. Они наблюдали ощутимое увеличение мощности двигателя и его приемистости. Одновременно значительно уменьшилась дымность выхлопных газов.
Даже по внешнему виду данное топливо отличается от обычного. Оно светлее и имеет более слабый желтый оттенок. Наверное из-за этого данное топливо стали называть “солярка питьевая”. Конечно это жаргон, но часто такие меткие слова более точно отражают качество продукта, чем многочисленные технические параметры.
Есть еще один психологический параметр для покупателей продукции мини-НПЗ. Они знают, что топливо завозится с конкретного мини-НПЗ, который находится рядом, а не с неизвестного НПЗ за тысячу километров. И есть с кого спросить за качество продукта.

Технические преимущества при промышленном применении технологии и колонны Линас существенно улучшают экономические показатели.
Снижение затрат и издержек может происходить на каждом этапе работ от изготовления до эксплуатации колонн за счет следующих расходов:

1. Изготовление колонного оборудования - в 1,5-2 раза

2. Изготовление несущих металлоконструкций и обслуживающих площадок колонн - в 1,5-2 раза.

3. Приобретение, техническое обслуживание и ремонт средств автоматизации колонны - в 1,5-2 раза.

4. Монтаж колонного оборудования и металлоконструкций - в 2-3 раза.

5. Затраты на техническое обслуживание колонного оборудования - в 1,5-5 раз.

6. Затраты на ремонт колонного оборудования - в 1,5-5 раз.

7.  Энергетические затраты на работу колонны - на 10-15%.

8.  Страховые издержки за счет снижения уровня рисков, как при создании установок, так и при их промышленной эксплуатации - в 1,5-2 раза.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Низкой уровень текущих расходов. Количество занятых на  мини-НПЗ ограничивается 25-75 рабочими и инженерами (зависит от мощности мини-НПЗ).

При этом колонны “Линас” потребляют существенно меньше энергии (на 15-20%). Одновременно на установ­ках “Линас” отсутствует проблема обводнения получаемых продуктов. В сочетании со сбором пропан-бутановой фракции и применением современных горелок это делает установки “Линас” наиболее безо­пасными для окружающей экологи­ческой обстановки.

Для строительства ми­ни-НПЗ необходима небольшая территория, как правило, 6-10 гек­тар в зависимости от мощности НПЗ.

На установках компании ЛИНАС-ТЕХНО используются следующие природоохранные инженерные решения:

• дренажный самотечный сбор жидких отходов;
• высокотемпературное обезвреживание сточной воды;
• высокотемпературное сжигание неконденсирующегося прямогонного газа;
• использование горелок с пониженным содержанием в выбросах окислов азота;
• использование дизельного топлива, имеющего более низкое содержание серы, чем мазут или нефть;
• исключение воды для охлаждения из технологического цикла.

Новые потребительские свойства продукции

Ректификационные установки Линас находятся в непрерывной про-мышленной эксплуатации уже около 3,5 лет. Если взять за точку отсчета ав-густ 2007 года, то первая промышленная установка НПУ-8(12) находится в промышленной эксплуатации с апреля 2004 года, а установки НПУ-50 более одного года. За это время собрался достаточный опыт работы на установках Линас и сейчас можно вполне определенно говорить о реальных и проверен-ных преимуществах технологии Линас.
Преимущества, которые дает новая технология и колонна ЛИНАС при промышленной эксплуатации:

1. Стабильно высокое качество получаемых продуктов и устойчивость рабо-ты колонны Линас при ведении технологического процесса.
При равномерной подаче сырья и тепла на установку технологические параметры колонны могут не меняться в течение нескольких месяцев работы. При этом качество получаемых продуктов отвечает самым строгим требова-ниям. Отклонения фракционного состава продуктов при анализе отличалось не более чем на 1-2оС в течение нескольких месяцев работы.
Использование ряда оригинальных решений в конструкции колонны Линас для первичной нефтеперегонки привело к тому, что качество прямо-гонного бензина, дизельного топлива и мазута практически при различных технологических режимах находится на высоком уровне.
2. Низкие энергозатраты.
Колонна Линас имеет значительно меньшие массогабаритные парамет-ры по сравнению с традиционными аналогами, что приводит к уменьшению потерь тепла до 10%. Другая организация флегмового процесса и очень ма-лое гидравлическое сопротивление в технологии Линас позволяет экономить до 17-18% энергии дополнительно. В сумме это приводит к экономии энер-гии от 12% до 28% по сравнению с традиционными процессами ректифика-ции.
В первичной нефтепереработке установки Линас не нуждаются в ис-пользовании острого пара, что еще более увеличивает сбережение энергии.
3. Резкое снижение пожаро- и взрывоопасности при возникновении аварий-ных ситуаций.
В силу очень небольшого количества вещества в колонне Линас резко уменьшается пожаро- и взрывоопасность всей ректификационной установки Линас.
Неоднократные отключения электроэнергии в процессе пуско-наладки при работе на максимальном технологическом режиме не приводили к воз-никновению аварийных ситуаций. Конструкция колонны и технологической обвязки аппаратов в подобной ситуации предотвращают возможность аварии независимо от состояния системы противоаварийной защиты.
В процессе пусконаладочных работ были зафиксированы случаи пода-чи на установку сырья с содержанием воды от 12% (обводненное сырье) до 100% (вода из товарно-сырьевого парка после гидроиспытаний). Попадание воды в печь нагрева сырья и в колонну на максимальном режиме не приво-дило к возникновению аварийной ситуации.
4. Повышенная эксплуатационная надежность оборудования и устойчивость к образованию загрязнений.

После эксплуатации колонны Линас в течение 3,5 лет внутри колонны не были обнаружены следы отложений или коррозии. Это объясняется
наличием постоянно стекающей пленки вещества по поверхностям массооб-мена трубок и особенностью конструкции всей колонны.
5. Уникальная применимость в вакуумных процессах.

Одной из ключевых особенностей технологии Линас является низкое гидравлическое сопротивление ректификационной колонны. Совместно со специалистами компании Zeton BV (Нидерланды) были проведены экспери-ментальные измерения перепада давления в действующей колонне Линас вы-сотой 2 метра. Перепад давления составил всего 5-6 Мбар.
Традиционные колонны имеют значительное гидравлическое сопротивле-ние. Применение их в вакуумной ректификации зачастую приводит к ситуа-ции, когда давление по высоте колонны отличается в десятки и сотни раз. Назвать такой процесс вакуумным можно лишь с большой натяжкой.
Низкое гидравлическое сопротивление делает колону Линас уникально незаменимой для процессов вакуумной ректификации.
На основе конкретного промышленного опыта работы можно совер-шенно определенно рекомендовать всем организациям и компаниям, заинте-ресованным в производстве и продаже высококачественного дизельного топ-лива, обратить внимание на возможность приобретения мини-НПЗ Линас. Мини-НПЗ Линас дает определенные гарантии на производство высокачест-венного дизельного топлива при умеренных затратах и в обозримые сроки.
При разработке мини-НПЗ на основе технологии Линас в конструкции ректификационной колонны Линас был предложен ряд оригинальных реше-ний, которые позволили принципиально улучшить качество получаемого ди-зельного топлива. По ряду показателей на мини-НПЗ Линас были получены дизельное топлива, близкие к евростандартам. Это касается, прежде всего, фракционного состава и температуры вспышки. Одновременно резко улуч-шились показатели температуры замерзания и вязкости и ряд других пара-метров. Причем, данное качество обеспечивается постоянно в процессе экс-плуатации НПЗ при различных режимах работы (летнее и зимнее топливо), как с полной нагрузкой, так и при снижении нагрузки до 50% и более.
Высокое качество дизельного топлива было достигнуто за счет факторов:
- введение в ректификационную колонну дополнительной компакт-ной секции по отпарке легких фракций из дизельного топлива. Од-новременно эта же секция удаляет из дизельной фракции основную часть тяжелых фракций с температурой кипения выше 360оС;
- применение специального стриппинга, основанного на технологии Линас;
-высококачественная промышленная система автоматизации, позво-ляющая выдерживать температурный режим в ректификационной колонне с колебаниями не более одного градуса.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Так как мини-НПЗ не мо¬жет содержать всего комплекса нефтеперера-батывающих процес¬сов, то в качестве сырья надо ис¬пользовать малосерни-стое сырье желательно с высоким содержа¬нием светлых продуктов. Для это¬го идеально подходит смесь нефти с газовым конденсатом в различ¬ных про-порциях. Это позволяет повысить выход коммерчески вы¬годных светлых нефтепродуктов и снизить выход мазута.
Результаты испытаний подтвердили высокое качество разделения фракций нефти по технологии Линас. Качество полученных при испытаниях прямогонного бензина, зимнего и летнего дизельного топлива и мазута удо-стоверены Протоколами испытаний аккредитованной лабораторией Госстан-дарта России. Полученное летнее и зимнее дизельное топливо соответствуют требованиям ГОСТ 305-82. Причем фракционный состав и температура вспышки удовлетворяют даже европейским стандартам. Получаемая на уста-новке мазутная фракция соответствует требованиям к мазуту марки М100. Фракционный состав прямогонного бензина удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 51105-97 на автомобильные бензины.

Стадия и уровень разработки

Основу производственной программы нефтеперерабатывающих уста-новок Линас составляет НПУ-50, которая находится в серийном производст-ве. На основе НПУ-50 разработаны дополнительные варианты данной уста-новки с увеличенной мощностью - НПУ-55 и НПУ-75. Цифра означает мощ-ность НПУ при переработке нефти.
На настоящий момент самой мощной в нашей производственной про-грамме является НПУ- 150 мощностью 150 тысяч тонн нефти в год. Данная установка спроектирована на основе опытных промышленных данных, полу-ченных при эксплуатации НПУ-50. Первая установка НПУ-150 находится в стадии изготовления и должна быть запущена в эксплуатацию летом 2008 года. Потенциально имеется возможность поставки установки НПУ-250(300). Данная установка может быть спроектирована и изготовлена.

Предлагаемые инвестиции

140 млн. руб.
Мини-НПЗ мощностью 150 тысяч тонн в год запуска¬ется в работу че-рез год после на¬чало финансирования. Это прове¬рено на реальной практике работы в регионах Западной Сибири.

Рынки сбыта

Потребителями технологии Линас могут стать зарубежные и российские компании для организации процессов переработки нефтепродуктов, в спиртовых и фармацевтических производствах, коксохимии.

Возможность и эффективность импортозамещения

Зарубежные мини НПЗ, по сути, представляют уменьшенную копию больших НПЗ и на них получаются качественные нефтепродукты при до-вольно сложной ректификационной технологии и высокачественной управ-ляющей автоматике. Соответственно и цена этих мини-НПЗ достаточно вы-сока. Как правило, еще одним недостатком таких установок является непол-ное соответствие климатическим условиям России, особенно Сибири и Севе-ра. Можно совершенно определенно утверждать, что качество дизельного топлива, получаемого на мини-НПЗ Линас, является лучшим среди отечест-венных мини-НПЗ и не уступает качеству дизельного топлива, получаемого на мини-НПЗ известных западных компаний. Причем все это достигается на одной ректификационной колонне не-обычайно компактных размеров. Высота колонны не зависит от мощности мини-НПЗ. Для мини-НПЗ Линас с годовой мощностью от 10 до 200 тысяч тонн высота ректификационной колонны одна и та же и равна 5,5 метров. Ни один мини-НПЗ в мире не может показать вышеуказанные резуль-таты при такой высоте ректификационной колонны. При всем этом установка имеет абсолютные рекордные показатели по промышленной безопасности, по эксплуатационным качествам и экономичности. Помимо высокого качества получаемой продукции необходимо отме-тить, что коммерческая цена мини-НПЗ Линас существенно ниже зарубеж-ных мини-НПЗ и даже пока несколько уступает по цене другим отечествен-ным промышленным мини НПЗ.

Возможность выхода на мировой рынок

Технология Линас может быть потенциально использована для про-мышленной ректификации по всему миру. Поэтому после первичного этапа испытания технологии Линас на промышленном уровне и представления технологии в периодических изданиях начал возникать интерес к технологии со стороны зарубежных фирм. В настоящее время компания Линас-Техно имеет тесные партнерские отношения с американской компанией Linas Technology International Corporation (New York, USA) для проведения совместных разработок и про-мышленной реализации совместных проектов. Обе компании кооперируют на взаимовыгодной основе в области промышленного использования техно-логии Линас. Контракт на поставку оборудования для ректификационного узла мо-жет быть заключен с обеими компаниями для максимально эффективного использования международной кооперации. Обе компании подписали соглашение о сотрудничестве с международ-ной группой Zeton, специализирующейся на разработке и поставке пилотных установок для химической и нефтехимической промышленности. Группа Zeton включает три компании в различных странах. Это Zeton Inc. (Канада), Zeton BV (Нидерланды) и Zeton Altamira (США). Группа Zeton является ми-ровым лидером по разработке и поставке пилотных установок. Клиентами Zeton являются практически все ведущие химические компании мира. Компания Линас-Техно предпринимает шаги и к развитию междуна-родного сотрудничества. Представительство компании в Нью-Йорке прово-дит активную политику по кооперации в мировой рынок. Обеспечивается па-тентная защита интересов компании на мировом уровне совместно с немец-кими патентными поверенными. Проведение демонстрации возможностей технологии Линас с предос-тавлением образцов получаемых продуктов выявили активный интерес к технологии Линас ведущих транснациональных корпораций Европы, Юго-Восточной Азии, ЮАР, стран Персидского залива. Заключен альянс с международной компанией Zeton International (Ка-нада, Нидерланды, США) по поставке ректификационных пилотных и мало-тоннажных установок на мировой рынок, выполненных на основе техноло-гии Линас. В альянсе Линас-Техно выполняет функции поставщика техноло-гии и оборудования, а Zeton осуществляет маркетинг технологии Линас.

Срок окупаемости (в месяцах)

22

Дата поступления материала

16.11.2006