Содержание к диссертации
Введение
1. Зарождение и становление парафинового производства на Грозненских НПЗ 4
1.1 Предпосылки зарождения парафинового производства 4
1.2 Основные этапы становления и развития парафинового производства 5
2. Совершенствование процессов производства парафинов на ГНПЗ им. В.И. Ленина 9
2.1 Совершенствование процессов производства твердых парафинов фильтрпрессованием и потением на Грозненском парафиновом заводе им. Ф.Э. Дзержинского (парафиновый цех ГНПЗ им. В.И. Ленина) 9
2.2 Организация производства пищевых парафинов 50
2.3 Адсорбционные процессы получения жидких парафинов 55
3. Совершенствование процессов производства парафинов на ГНПЗ им. А. Шерипова 55
3.1 Совершенствование процессов производства твердых парафинов избирательными растворителями 63
3.1.1. Обезмасливающая установка Г-40/1 76
3.1.2. Обезмасливающая установка Г-40/2 84
3.1.3. Комбинированная депарафинизационная обезмасливающая установка Г-39/40 89
3.1.4. Депарафинизационная установка Г-39/6 91
3.2. Установка сернокислотной очистки парафина 94
3.3. Совершенствование процессов производства жидких парафинов карбамидной депарафинизацией 95
3.3.1. Депарафинизационная установка Г-64 100
3.3.2. Депарафинизационная установка «Жекса-Эделеану» 106
3.4. Организация производства вазелина 111
4. Анализ производства парафинов на Грозненских НПЗ 113
Выводы 121
Литература 122
- Основные этапы становления и развития парафинового производства
- Организация производства пищевых парафинов
- Установка сернокислотной очистки парафина
- Депарафинизационная установка «Жекса-Эделеану»
Введение к работе
Город Грозный в свое время был одним из интеллектуальных и технических центров нашей страны, внесший существенный вклад в развитие производственных сил, особенно в области нефтепереработки и нефтехимии. Это было следствием осуществления в г. Грозном еще в начале прошлого века коренных преобразований во всех областях, связанных с переработкой нефти: в системе образования, в научно-исследовательской и проектной деятельности, в промышленности. Подготовка высококвалифицированных инженеров в Грозненском нефтяном институте (ГНИ), проведение глубоких научно-исследовательских работ в Грозненском научно-исследовательском институте (ГрозНИИ) и проектирование новых технологических установок в Грозгипронефтехиме в сочетании с большими возможностями промышленного внедрения на Грозненских нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) сыграли решающую роль в развитии нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности г. Грозного и других регионов нашей страны.
Особенно неоценим вклад грозненских ученых и инженеров в области производства твердых и жидких нефтяных парафинов), производство которых в России в последнее время резко сократилось, в то время как производство жидких и твердых нефтяных парафинов отечественной нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностей является актуальной проблемой.
Для оценки настоящих и будущих возможностей и перспектив решения этой проблемы на нефтеперерабатывающих предприятиях необходимо детально проследить их развитие. В этой связи обобщение, изучение и анализ в технико-историческом аспекте передового опыта становления и развития парафинового производства на Грозненских НПЗ, ведущих в свое время в нефтеперерабатывающей отрасли является актуальной задачей.
В работе использованы отчетные материалы ГрозНИИ.
1 Зарождение и становление парафинового производства на
Грозненских НПЗ
Парафиновое производство возникло в 1830-1850 гг. после того, как из продуктов сухой перегонки букового дерева была выделена твердая химически инертная масса, плавящаяся при 50 С, которая была названа парафином [1]. В России в 1861 г. на острове Святом в Каспийском море (ныне о-в Пи-раллахи) тифлийский аптекарь Н.И. Вите организовал производство парафина из озокерита [2]. На этом заводе, по сообщению К. Калицкого, из челекен-ского озокерита получалось 60 % парафина и 8 % масла [3].
В 1865-1870 гг. в Тверской губернии был построен завод для производства парафина из продуктов переработки торфа, который был закрыт из-за финансовых затруднений его владельца. В 1882 г. русский ученый А.А. Летний на съезде Русского Технического Общества поставил вопрос об изучении нефти туркменских месторождений и об использовании ее для производства отечественного парафина [2].
Основные этапы становления и развития парафинового производства
Исследования ученых центральной лаборатории Грознефти (с октября 1928 г. ГрозНИИ) позволили в 1924 г. проектному бюро Грознефти (с 1929 г. проектный институт «Грозгипронефтехим») выполнить проектирование и начать строительство парафинового завода, используя оборудование, оставшееся от фирмы «Русско-Грозненский Стандарт». Строили завод известные в г. Грозном специалисты конторы «Заводстрой» (позже СК «Оргнефтезаво-ды») под руководством С.Х. Ханбекова и М.И. Ликсутова [112]. В ноябре 1927 г. строительство было закончено, и первый Грозненский государственный парафиновый завод им. Ф.Э. Дзержинского (ГПЗ) был введен в эксплуатацию [2]. Директором ГПЗ был назначен В.В. Абловацкий [112]. В 1933 г. в на заводе была введена в строй установка перколяционной очистки [5]. Почти 25 лет ГПЗ был единственным крупным поставщиком спичечного и белого экспортного парафина в стране. В послевоенный период восстановления грозненских НПЗ Грозненский парафиновый завод вошел в состав ГНПЗ им. В.И. Ленина как парафиновый цех № 6. После многочисленных лабораторных и полупромышленных испытаний Грозненский нефтемаслозавод (ГНМЗ) в 1959 г. освоил промышленное производство вазелина, пользуясь для этой цели установкой перколяционно-го фильтрования сырья в растворе пропана [7]. В 1961 г. на заводе ввели в эксплуатацию обезмасливающую установку Г-40/1, на которой впервые в стране был получен парафин из дистиллятного сырья с применением избирательных растворителей [6].
В том же году было окончено строительство установки сернокислотной очистки парафина. Много внимания уделялось также организации производства жидких парафинов и улучшению их качества. В 1962 г. на заводе была сооружена и пущена в эксплуатацию установка карбамидной депарафинизации дизельных топлив Г-64 с получением жидких парафинов. Проект установки был осуществлен Грозгипронефтехимом по данным ГрозНИИ. В 1963 г. ГрозНИИ был определен головным институтом по организации производства парафинов [8]. В 1964 г. вступила в строй установка Г-39/6 депарафинзации рафината. В 1965 г. на заводе ввели в строй промышленную установку непрерывной сернокислотной очистки парафина с применением электрического поля при отделении кислого гудрона и воды по проекту Грозгипронефтехима [11]. В 1968 г. на ГНПЗ им. В.И. Ленина была испытана и пущена отечественная опытная автоматическая линия по разливу и упаковке парафина (АЛ-РУП) [12]. В июле 1971 г. на ГНМЗ ввели в эксплуатацию комбинированную установку обезмасливания и депарафинизации парфиновых дистиллятов Г-39/40 с получением в качестве основных продуктов неочищенного парафина и компонентов индустриальных масел, а в 1978 г. ввели в эксплуатацию 2-й блок этой высокопроизводительной установки [6]. В том же году ГНМЗ переименован в ГНПЗ им. А. Шерипова ПО «Грознефтехимзаводы». Имя активного участника гражданской войны А.Д. Шерипова было присвоено ГНМЗ в августе 1967 г. в соответствии с постановлением Совнаркома РСФСР от 26 августа 1967 г. № 639 [4].
Работы в этой области были обобщены в изданной в 1973 г. монографии А.Н. Переверзева, Н.Ф. Богданова и Ю.Н. Рощина «Производство нефтяных парафинов» [1]. В июле 1973 г. на этом заводе ввели в эксплуатацию установку карба-мидной депарафинизации «Жекса-Эделеану», предназначенную для выработки низкозастывающих дизельных топлив специальных марок и жидкого парафина повышенной степени чистоты, являющегося сырьем для получения белково-витаминных концентратов, необходимых для нужд народного хозяйства [4].
В сентябре 1975 г. ввели в строй установку Г-37/1 селективной очистки дистиллятных и парафиновых фракций ставропольских нефтей фурфуролом для получения в дальнейшем высококачественных масел и парафинов [4]. Благодаря активной деятельности грозненцев значительно увеличилось производство парафинов: от 6,5 тыс. т в 1928 г. до 750 тыс. т в 1975 г. Начатое в 1972 г. производство пищевых парафинов достигло в 1975 г. уже тыс. т [6]. В г. Грозном была создана одна из крупнейших в мире баз по производству парафинов. В 1976 г. завод освоил АЛРУП фирмы «Грир». В 1977 г. на ГНПЗ им. В.И. Ленина внедрили в промышленность адсорбционное выделение жидких парафинов (АВП) из керосиногазойлевых фракций с помощью молекулярных сит (установка Г-70/2) [6]. В 1978 г. на заводе построили установку АВП Г-43-1, а в 1983 г. завершили строительство установки типа АВП-200 Г-70 [6]. В 1978 г. была издана монография А.Г. Мартыненко «Производство и применение жидких парафинов» [10]. Становление и развитие парафинового производства в г. Грозном связано с именами грозненских ученых: Л.Г. Жердевой, Е.С. Лысенковой, Н.Ф. Богданова, А.Н. Переверзева, А.Г. Мартыненко, Ю.Н. Рощина, А.Н. Леонидова и др., и производственников: Г.С. Кожевникова, Г.Д. Красковской, Ю.А. Скобельциным, В.Ф. Детистовой, Н.М. Корсакова, Ю.Д. Гилядова и др.
Организация производства пищевых парафинов
В 1960-е гг. исследователями в отдельных образцах высокоочищенных технических парафинах было найдено присутствие бенз(а)пирена - опасного канцерогенного вещества. Органы здравоохранения СССР сочли их недопустимыми, в связи с чем и возникла проблема производства для пищевой промышленности специального парафина, полностью свободного от канцерогенных веществ. По мнению некоторых исследователей [66], присутствие канцерогенных веществ в парафине зависит от глубины очистки и в меньшей степени от содержания в нем масла.
Другие исследователи [67] считают, что наличие таких веществ находится в зависимости от количества масла в парафине, и поэтому высокоочищенные парафины для пищевой промышленности должны быть обезмасленными (содержать масла 0,5 % масла). Однако обезмаслен-ный парафин обладает хрупкостью, что может привести к растрескиванию пленки упаковочного парафина и сделать его непригодным для применения. Эта проблема была окончательно сформулирована на Всесоюзном совещании по пищевым парафинам, организованном ГрозНИИ в 1964 г., с участием ведущих в данной области исследовательских центров Минздрава, в частности Института экспериментальной и клинической онкологии АМН СССР [67]. Решение этой проблемы было возложено на ГрозНИИ, как головному институту в области производства парафинов. С этой целью на заводе была проведена исследовательская работа по получению для пищевой промышленности парафина с содержанием масла, предусмотренным для парафинов марок «А» и «Д». На основе результатов исследования образцов пищевых парафинов опытно-промышленной выработки, анализа использования этих парафинов потребителями, а также с учетом требований органов здравоохранения в ГрозНИИ в 1986 г. был разработан проект ГОСТ 13577-68 на «Парафин для пищевой промышленности», который предусматривал выпуск трех марок этих парафинов, отличающихся между собой по содержанию масла и температуре плавления, а именно [68]: работанная методика определения в парафине бенз(а)пирена, пригодная для применения при заводском контроле, а само понятие «отсутствие бенз(б)пирена» не было тогда еще ясно и однозначно сформулировано. В последующие годы институтом ИЭКО АМН совместно с ВНИИПКнефтехимом (г. Киев) была предложена пропись методики непосредственного определения бенз(б)пирена в парафинах, применяемая для заводских контрольных отделений. По решению Госстандарта эта методика была включена в ГОСТ 13577-68 на пищевые парафины взамен определения флюоресценции и испытания серной кислотой [67]. Для разработки технологии получения парафина, свободного от бенз(а)пирена, ГрозНИИ избрал направления, основанные на использовании технологических процессов, для проведения которых имелись в то время на заводах действующие установки.
Такими процессами были очистка парафина серной кислотой и доочистка адсорбентами. Но, несмотря на подготовленное таким образом решение о необходимости производства специальных парафинов, выпуск их по ряду причин в то время не был начат, и предприятия продолжало поставлять для пищевой промышленности технические высокоочищенные парафины по выдаваемым органами здравоохранения временными решениями. В 1971 г. Минздравом СССР было сделано предупреждение, что в 1972 г. дальнейшая поставка в пищевую промышленность технических парафинов будет категорически запрещена [67]. Годовая потребность различных отраслей народного хозяйства в пищевых парафинах составляла в 1972 г. 36,5 тыс. т, а к концу 1975 г. ожидалось его возрастание до 42 тыс. т. основная доля приходилась на парафин марки П-1 [68]. Состояние производства парафинов на предприятиях отрасли было в то время следующим: высокоочищенные парафины вырабатывались на предприятиях гг. Грозного, Надворной, Дрогобыч и Кетово. При этом технология только первых трех предприятий периодически отвечала требованиям ГОСТ 13577-71. Проведенные в ГрозНИИ исследования и экспериментальные работы показали, что высокоочищенные парафины указанных предприятий могут быть легко доведены до норм пищевых парафинов путем перколяционной доочистки. В г. Грозном перколяционная установка уже имелась, и требовалось только модернизировать ее и расширить для дополнительной выработки на ней пищевых парафинов. Для организации производства пищевых парафинов с начала 1972 г. ГНПЗ надлежало выполнить ряд организационно
Установка сернокислотной очистки парафина
Очистку парафина серной кислотой проводили в мешалках периодического действия. Указанный способ очистки имел ряд недостатков: высокий расход серной кислоты, громоздкость аппаратуры, невозможность автоматизации процесса, тяжелые условия труда персонала, загрязнение воздушного бассейна кислыми газами. В ГрозНИИ был разработан процесс очистки парафина серной кислотой с осаждением кислого гудрона в электрическом поле постоянного тока высокого напряжения. В 1965 г. по проекту Грозгипро-нефтехима была введена в эксплуатацию промышленная установка непрерывной сернокислотной очистки парафинов с применением электрического поля при отделении от парафина кислого гудрона и воды, предназначенная для очистки парафина четырех сортов с температурой плавления 32, 48, 54 и 59 С. На установке большее время подвергался очистке парафин марки «Д» облегченного фракционного состава [11]. Технологическая схема установке приведена на рисунке 19. Рисунок 19 - Схема установки сернокислотной очистки парафина с применением электроосаждения: 1,3,6-электроотстойники, 2-реактор, 4, 5-РДК. По сравнению с установкой периодической очистки новая установка имела ряд преимущества: снижение расхода серной кислоты на 20-30 %, исключение загрязнения воздушного бассейна вследствие полной герметичности аппаратуры, упрощение обслуживания установки и достижение полной автоматизации. В период освоения были испытаны горизонтальные решетча тые и вертикальные стержневые электроды. Для облегчения спуска кислого гудрона внутри электроотстойника был выложен конус из диабазовых плиток. Во время работы фарфоровые подвесные и проходные эбонитовые изоляторы часто выходили из строя, так как они покрывались токопроводящим слоем кислого гудрона и разрушались. Эти изоляторы были заменены двумя проходными изоляторами, расположенными в специальных стаканах, изоляторы омывались сухим очищенным парафином; поверхность их была защищена специальной изолентой. Была установлена также недостаточная нейтрализация кислого гудрона щелочью.
Сотрудники Грозненского филиала НИПИ «Нефтехимавтомат»: В.Т. Чередниченко, Б.П. Калинов и В.К. Дудина определили оптимальное соотношение сырье: олеум при очистке парафина при создании системы автоматического управления процессом очистки парафина-сырца [77]. Получаемая с установки готовая продукция соответствовала требованиям ГОСТ 784-53. Цвет парафина по стеклу № 2 был равен 100-120 мм при цвете сырья 40-50 мм [11]. Начало промышленного производства жидких парафинов, как в нашей стране, так и за рубежом было связано с необходимостью получения поверхностно-активных веществ, белково-витаминных концентратов, аминокислот и др. [87, 96]. В 1950 г. сотрудниками ГрозНИИ был предложен процесс получения жидких парафинов из высокопарафинистых дизельных фракций кристаллизацией в растворе избирательных растворителей с использованием тех же растворителей и технологической схемы, что и при производстве твердых парафинов. В 1961 г. установка Г-40/1 выдала первый жидкий парафин в стране, с показателями качества, приведенными в таблице 12 [6]. В 1961 г. на ГНПЗ им. В.И. Ленина начали опыты по получению легкоплавкого парафина для окисления в высшие жирные спирты на промышленном оборудовании, которые показали возможность эффективного получения легкоплавкого парафина методом фильтрпрессования и потения [71]. Из трех сравнивавшихся технологических методов получения легкоплавкого парафина: избирательными растворителями, фильтрпрессованием и потением и двухступенчатым фильтрпрессованием, - наиболее технологически простым и экономически дешевым являлся последний.
Выработка легкоплавкого парафина методом двухступенчатого фильтрпрессования могла быть организована без ущерба для выработки твердого парафина, но выработка легкоплавкого парафина на Г-40/1 могла быть организована без какого-либо дооборудования установки, когда как для выработки парафина методом двухступенчатого фильтрпрессования потребовалось произвести некоторое дооборудование на парафиновом цехе ГНПЗ. Жидкие парафины можно получать также применением в качестве избирательных растворителей кетонов и хлорированных углеводородов. Однако, работы, выполненные в этой области, были проведены только на пилотных установках и промышленного применения не получили.
Позже ГрозНИИ был разработан процесс депарафинизации дизельного топлива кристаллическим карбамидом. В 1962 г. на ГНМЗ ввели в эксплуатацию установку карбамидной депарафинизации Г-64, запроектированную Грозгипронефтехимом. Последовавший за этим бурный рост производства жидких парафинов был обусловлен большим потреблением их в нефтехимической и микробиологической промышленности. Одновременно с ростом потребности в жидких парафинах повышались и требования к их качеству. До 1960-х годов в стране для производства синтетических жирных кислот использовались парафины марки «Д» по ГОСТ 784-53, для синтеза по ГОСТ 9348-60 и облегченного фракционного состава по СТУ 45-2453-64 [74], которые в недостаточной мере отвечали требованиям промышленности. Исследования ГрозНИИ показали, что облегчение фракционного состава парафина, выкипающего в пределах 340-460 С, с увеличением содержания в парафине до 50% фракций до 400 С, существенно увеличивает выход мыловаренных фракций, но в указанных ГОСТах содержание фракций до 400 С, вообще не нормировалось, вследствие чего ГОСТ 9348-60 не получил широкого распространения, а часть парафина по этому ГОСТу вырабатывался с отступлением от нормы. В соответствии с планом экономического развития СССР в 1959-1965 гг. [4] в Грозном было намечено строительство завода по производству синтетических жирных кислот путем окисления твердых парафинов затеречных нефтей. Исследования парафина как сырья для производства синтетических жирных кислот и уточнения технологических и расходных показателей по процессу его окисления имели большое значение для потребителей парафина (Волгодонский и Щебекинский комбинаты СЖК и СЖ), по сообщению кото
Депарафинизационная установка «Жекса-Эделеану»
Установка карбамидной депарафинизации дизельных топлив на ГНПЗ им. А. Шерипова мощностью 1 млн. т в год по сырью была приобретена и простроена по контракту от 28 июня 1967 г. № 50/69225, заключенному между ВО «Машиноэкспорт» и французской фирмой «Жекса». По технологии депарафинизации нефтяных фракций с прменением дихлорметана к моменту заключения контракта работала одна установка в Хейде (ФРГ) мощностью 200 тыс. /w/год и было начато строительство установки в Вене (Австрия) мощностью 575 тыс. m/год. В СССР поставлялась наиболее мощная установка, промышленного опыта эксплуатации которой по технологии одновременного получения парафина и дизельного топлива фирма не имела. В соответствии с условиями контракта фирма была обязана осуществить руководство по пуску установки и сдаче ее в эксплуатацию со следующими гарантированными показателями: по депарафинированному дизельному топливу: при работе установки на дизельной фракции ставропольской нефти должны были получаться дизельное топливо марок Л/ДЛ, С/ДС по ГОСТ 305-62 и ГОСТ 4749-49, а при работе на фракции Сунженской нефти дизельное топливо марок 3/ДЗ и А/ДА; по жидкому парафину: при получении топлива А/ДА одновременно получался концентрат парафина, а при выработке других марок топлива - жидкие парафины с содержанием н-парафинов не менее 95-97% и ароматики не более 0,3-0,5 %. При этом выходы продуктов должны были составлять 77-79 % дизельного топлива и 23-21 % парафина при работе на фракции ставропольской нефти и 86-87 % дизельного топлива и 14-13 % парафина при работе на фракции
Сунженской нефти. Расход основных реагентов при гарантированной производительности по проекту должна была составлять: дихлорметилена - не более 3,4 кг/т сырья; карбамида - не более 2,2 кг/т сырья [96]. строительства установки не были выдержаны соответствующие условия контракта, и Советская сторона потеряла право на приемку установки от фирмы с гарантированными показателями, на основании чего Министерством приказом от 12 января 1973 г. № 5 предложило Оргнефтезаводам приступить к пуску установки с февраля 1973 г., а Гроз-НИИ обеспечить оказание технической помощи по организации лабораторных испытаний, контроля процесса и т.п. Основные строительно-монтажные работы по установке были завершены в начале 1973 г. Ранее, для ознакомления с опытом работы зарубежной установки была командирована в Австрию группа работников завода, возглавляемая заместителем директора Л.В. Павловым. В январе месяце на установке с учетом опыта австрийской установки был проведен монтаж дополнительных трубопроводов и изменена обвязка колонны С-11. В это же время была проведена холодная обкатка насосов и подготовлена техническая документация, необходимая для пуска установки. В апреле на установку было подано сырье - дизельная фракция ставропольской нефти с пределами выкипания 175-329 С и начат пуск установки, который из-за выявленных дефектов в конструкции некоторых аппаратов и ряда других неполадок был остановлен. В первый период работы установки на малой производительности были опробованы отдельные узлы установки с устроением выявленных недоделок и неполадок. В частности, была удалена внутренняя облицовка из емкости повторного суспензирования, откорректировано переливное устройство в емкостях, заменены из-за непригодности полиэтиленовые трубопроводы на подаче суспензии от реакторов к фильтрам на стальные и др. Кроме этого оказалось, что запроектированный сборный коллектор оборотного водоснабжения не обеспечивает наращивания производительности установки до проектной, и поэтому был смонтирован новый коллектор.
Некоторые материалы, поставленные фирмой: силикагель, прокладочные и уплотнительные материалы, часть арматуры - по различным причинам не выдержали испытаний и были заменены на отечественные. Не удалось заменить фирменную крепиро-ванную фильтровальную бумагу в фильтрах для очистки карбамидного раствора на отечественную бумагу аналогичного качества. Были замечено также образование в аппаратах установки продуктов коррозии. В июне-августе 1973 г. установка не имела значительных простоев, рабочее время ее составляло 25-29 суток в месяц при средней производительности по сырью порядка 30-40 % от проектной, с выработкой парафина, в основном отвечающего требованиям МРТУ 12Н №123-64 [87]. При этом расход ДХМ и карбамида в 2-3 раза превышал проектные показатели. Особенностью процесса депарафинизации дизельных фракций насыщенным водным раствором карбамида с применением в качестве растворителя ДХМ являлось получение комплекса карбамида с н-алканами в виде гранул, что позволяло легко отделить комплекс от реакционной смеси с помощью сит или фильтров и определяло производительность блока разложения, а также содержание ароматики в парафине, выделенном из комплекса.
В результате проведенной работы [103] было установлено, что эквивалентный диаметр гранул комплекса в пределах 1,0-2,5 мм при промышленных условиях обеспечивает оптимальную скорость фильтрации и содержание ароматических в жидком парафине не более 0,4 % масс. Максимально достигнутая производительность установки в 1973 г. не превышала 80 т/ч по сырью, что составляла 64 % от растворителя, который необходимо было дооборудовать. Узел приготовления и концентрирования карбамидного раствора работал с перегрузкой по технологической воде. Было установлено, при повышении производительности по сырью более 50-60 % содержание ароматики в парафине увеличивалось и в большинстве случаев превышало допустимую величину 0,5 %. Одним из факторов увеличения содержания ароматики в парафине являлось неудовлетворительное качество растворителя, поступавшего с блока регенерации и содержащего более 0,2 % (вес.) нефтепродуктов.
