Совершенствование производства этилена в ОАО "Салаватнефтеоргсинтез"

Прозорова, Ольга Борисовна

Совершенствование производства этилена в ОАО "Салаватнефтеоргсинтез" тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.13 ВАК РФ

Прозорова, Ольга Борисовна АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Уфа МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.13 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Совершенствование производства этилена в ОАО "Салаватнефтеоргсинтез"»

Автореферат диссертации на тему "Совершенствование производства этилена в ОАО "Салаватнефтеоргсинтез""

4841557

Прозорова Ольга Борисовна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛЕНА В ОАО «САЛАВАТНЕФТЕОРГСИНТЕЗ»

Специальности: 02.00.13 - «Нефтехимия»

07.00.10 - «История науки и техники»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

3 1 (ПАР 2011

Уфа-2011

4841557

Работа выполнена в ГОУ технический университет»

ВПО «Уфимский государственный нефтяной

Научный руководитель кандидат химических наук, профессор

Сыркин Алик Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Удалова Елена Александровна;

кандидат химических наук. -Иванова Людмила Петровна

Ведущая организация ГУЛ «Институт нефтехимпереработки РБ»

Защита состоится « 5_» апреля 2011 года в 16°° на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.01 при ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Автореферат разослан « 4 » марта 2011 года.

Ученый секретарь совета профессор

Сыркин А.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Этилен - основное сырье нефтехимической промышленности. Важнейшими продуктами переработки этилена являются поли-этилены низкого и высокого давления, дихлорид этилена, оксид этилена, этил-бензол, а-олефины. Небольшое количество этилена идет на производство аце-тальдегида, винилацетата, а также для производства ряда сополимеров, в том числе с пропиленом, стиролом, винилацетатом и другими веществами. Олиго-меры этилена являются основой ряда синтетических смазочных масел. Сопо-лимеризацией этилена с пропиленом получают этилен-пропиленовые каучуки, обладающие повышенной устойчивостью к окислению и истиранию.

Таким образом, производство этилена имеет большое значение для экономики и народного хозяйства страны. В связи с этим представляет несомненный интерес исследование деятельности производства этилена на одном из крупнейших предприятий нефтехимической отрасли Российской Федерации ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», поскольку его техническое совершенствование является актуальной задачей для оценки состояния предприятия, в плане выбора стратегии развития отдельных предприятий нефтехимической отрасли в соответствии с мировыми тенденциями.

Цели работы:

- изучение исторических аспектов возникновения, становления и развития производства этилена;

- обобщение опыта эксплуатации установок получения этилена различных систем, анализ технико-экономических и технологических показателей их работы в период становления и развития;

- установление зависимости ассортимента и выхода целевых продуктов процесса пиролиза от состава углеводородного сырья;

- выявление путей совершенствования производства этилена, направленных на достижение высоких показателей по утилизации тепла, повышению качества этилена и выхода целевых продуктов;

- определение перспектив производства этилена.

Научная новизна. Впервые выполнен детальный анализ основных этапов становления и развития процессов получения этилена пиролизом углеводородного сырья на передовом предприятии России ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» с целью использования результатов работы в производственной деятельности и исторической науке.

Работа является первым системным историческим исследованием развития установок получения этилена различных систем, необходимого для решения многих задач нефтехимической промышленности.

Впервые комплексно проанализирована деятельность научно-исследовательских институтов, служб заводов по внедрению в производство, реконструкции, модернизации, техническому перевооружению и совершенствованию установок. Выявлены и проанализированы факторы, оказавшие наиболее существенное влияние на повышение эффективности их работы.

Практическая ценность работы состоит в том, что анализ мероприятий по совершенствованию производства этилена используется в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» для определения путей модернизации и перспективного планирования его развития, а этапы зарождения, становления и развития - для сохранения исторического наследия предприятия.

Материалы работы используются в Уфимском государственном нефтяном техническом университете при чтении курсов лекций студентам по дисциплинам «Технология нефтегазопереработки и нефтехимического синтеза», «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов», а также при чтении лекций слушателям курсов повышения квалификации инженерно-технических работников технологических специальностей.

Материалы диссертационной работы могут быть использованы при написании монографий, учебных пособий по нефтехимии, истории науки и техники.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции «Нефтепереработка-2008» (г. Уфа, 2008), на международной научно-

технической конференции "Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук" (г. Уфа, 2008), на XI Международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела» (г. Уфа, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 научных трудов, в том числе 2 статьи и 4 тезиса докладов.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы, включает 119 наименований публикаций отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 161 странице, содержит 29 рисунков и 12 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрена краткая история открытия этилена, приведена схема основных синтезов на основе этилена и промышленное потребление этилена в мире и в России. На рисунке 1 приведена схема основных промышленных синтезов на основе этилена.

В первой главе изложены исторические аспекты и современные методы промышленного производства этилена в мире и в России. Приведен химизм и механизм пиролиза углеводородов. Приведены технологии пиролиза ведущих фирм (Technip, ABB Lummus Global, Linde, Kellog Brown & Root, Stone & Webster), которые имеют наибольший спрос в мире. Приведены себестоимости этилена при производстве различными методами. Из анализа литературных источников следует, что себестоимость этилена, полученного термическим пиролизом, составляет 575 долларов за тонну, а каталитическим пиролизом - 485. Поэтому наряду с термическим пиролизом в обзоре рассмотрены развитие альтернативных методов получения олефинов, например, из метанола.

Во второй главе приведены исторические аспекты зарождения, становления и совершенствования промышленного производства этилена ЭП-40 (1958-1986 годы) в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».

Согласно Постановлению ЦК КПСС от 23 июля 1958 г. в стране планировалась разработка промышленных методов получения из нефтяного сырья деше-

вого этилена и пропилена, удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к качеству сырья для производства полиэтилена и полипропилена, а также других олефинов. Это предопределило строительство новых производств олефинов по всей стране, в том числе и на комбинате №18 (в настоящее время ОАО «Сала-ватнефтеоргсинтез») в г. Салавате.

СН2=СН-СН=СН2 Дивинил -

Синтетические * каучука

снгон-снгс! -ни

СН3-СН2ОН Дегидрирование СН3-СНО Окисление СН3-СООН

'Уксусный *

альдегид

Н20

Этиловый сшгрт-

Уксусиая кислота

(С2Н4)п(С3Н<5)га Счполимергоация С3Нб Полиэтиленпр опилен

(С2Н4)п Полимеризация Полиэтилен

СН2С1-(СН2)п-СС13--

Синтетические волокна и другие Материалы

_Сбн5-с2н5^

Этилбеюол Дегидрирование

СС14

СН3-СНО Уксусный альдегид

сбнб

ог

СН2=СН2|сиС12,рас12 сн2-сн2 о2

___________.»-Окись

Аг этилена

С12

-СбН5-СН=СН2 СН2С1-СН2С1 -НС1. СН2=СНС1 Стирол Дихлорэтан "Хлористый

Синтетические каучукн

Рсн-сн2: и|сбн5

(СШ-СНС1-)п поливинилхлорид

Полистирол

Рисунок 1 - Схема основных промышленных синтезов на основе этилена

В 1958 году на Салаватском комбинате №18 новым стратегическим направлением развития предприятия стала его коренная переориентация на нефтехимический профиль.

Изначально производство предназначалось для обеспечения этиленом собственной установки окиси этилена, а также для поставки его на Сгерлита-макский химзавод. Когда на комбинате построили производство полиэтилена, на нем также стали использовать этилен установки ЭП-40.

Установка пиролиза 1 очереди построена по техническому проекту, выполненному «Гипрокаучук» в 1956 году. Мощность установки по этилену была определена проектным заданием в 20000 тонн в год. Для обеспечения заданной мощности на пиролиз поступала пропан-пропиленовая фракции в количестве 6875 кг/ч и этановая фракция - 1469 кг/ч.

На рисунке 2 приведена принципиальная технологическая схема установки пиролиза 1 очереди (сырье - пропан-бутан).

Пирогвэ в газгольдер

1 — 4 — печи пиролиза; 2, 20 — сепараторы; 3 — испарители; 4 — перегреватели;

5 — скрубер; 6 - оросительный холодильник; 7 - отстойник; 10 - холодильник иирогаза Рисунок 2 - Принципиальная технологическая схема установки пиролиза 1 очереди (сырье - пропан-бутан)

Производство этилена и пропилена осуществлялось пиролизом этановой и пропан-пропиленовой фракции в трубчатых печах. На установке были приняты четыре типовые пиролизные печи, разработанные Гипрокаучуком.

По проекту пирогаз направлялся на установку газоразделения, спроектированную Гипрокаучуком. Однако, ввиду неподготовленности к работе установки газоразделения Гипрокаучука, установка пиролиза 1 очереди оказалась привязанной к установке газоразделения «Линде», построенной по проекту немецкой фирмы Линде.

Принципиальная схема установки газоразделения «Линде», используемая на нефтехимическом комбинате №18 изображена на рисунке 3.

1 - компрессор; 2 - абсорбер щелочной отмывки; 3 - теплообменник; 4 - колоши тяжелой фракции; 5 - адсорбер предварительной осушки; б - ректификационная колонна для отделения фракции С3 и выше; 7- метановая колонна; 8 - абсорбционная колонна отмывки ацетиленом; 9 - этиленовая колоши; 11 -ректификационная колонна для отделения пропан пропилена; 12 - этиленовая колонна; 13 - ректификационная колонна регенерации ацетона Рисунок 3 - Принципиальная схема установки газоразделения «Линде»

Метод разделения газа пиролиза, разработанный фирмой Линде, заключался в том, что первоначально газ подвергался разделению на широкие фракции при высоком давлении с применением в качестве хладоагента аммиака. Последующее четкое разделение на отдельные компоненты осуществлялось при низком давлении с применением метанового, этиленового и пропанового холодильных циклов.

Во второй половине 1960-х годов на производстве узким местом стал узел очистки пирогаза от ацетиленовых углеводородов. Очистка этилена от ацетилена на установке «Линде» проводилась методом абсорбции ацетилена ацетоном.

Инженеры опытно-исследовательского цеха С.А. Ланге и Ю.В. Ионов разработали технологию очистки пирогаза методом гидрирования ацетилени-дов в изотермическом реакторе на катализаторе марки Ц-1. Внедрение процесса в производство дало увеличение выхода этилена из пирогаза на 8-10%. В этой работе принимали участие В. М. Набоких, В. А Маринкин, П. Е. Яцук.

В октябре первая очередь окончательно была введена в эксплуатацию и 7 декабря 1962 года, после пуска второй очереди, первая была остановлена на

ремонт и подготовку для работы на бензине.

Это производство обеспечивало этиленом производства окиси этилена, полиэтилена до 1986 года (оно было списано приказом министра нефтяной и химической промышленности СССР Н.В. Лемаева от 19.08.1986 г.)

За семилетку родившееся на комбинате нефтехимическое направление сформировалось в отдельную структуру - завод нефтехимических производств. Его первым директором был назначен Н.Я. Вязовик, главным инженером -П.Е. Боруленков, главным механиком - В.В. Леденев, заместителем главного инженера-- Р.В. Кречет.

В третьей главе показано становление и развитие этиленового производства ЭП-60 (1972 -1993 годы). В связи с планированием увеличения мощности производств, потребляющих этилен, согласно «Третьей очереди расширения комбината», существовавшее производство этилена-пропилена не могло в полной мере обеспечить их сырьём. Поэтому было принято решение о строительстве нового производства - ЭП-60. Средне-Волжский совнархоз дополнительно включил его в третью очередь расширения комбината.

Проект производства этилена пиролизом бензиновых фракций был разработан Московским «Гипрогазтоппромом» на основании задания на проектирование установки по производству этилена и пропилена, утвержденного 5 октября 1964 года заместителем председателя Средне-Волжского совнархоза тов. М.Е. Чернышем и согласованного 15 апреля 1964 года заместителем председателя Госкомитета по нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности при Госплане СССР тов. А.Ф. Кабановым.

Принципиальная схема узлов пиролиза углеводородов, охлаждения и первичной ректификации пирогаза производства ЭП-60 приведена на рисунке 4-1.

Пусковые работы начались летом 1971 года. 20 июля 1971 года на установку был принят топливный газ, зажжены две печи пиролиза из восьми. Осенью 1971 года было завершено строительство цеха газоразделения и начались пусконаладочные работы. В феврале 1972 года было введено в строй новое производство этилена-пропилена ЭП-60.

Принципиальная схема узлов компрессии и межступенчатого охлаждения, щелочной очистки и осушки пирогаза, предварительной ректификации,

низкотемпературного разделения пирогаза производства ЭП-60 приведена на рисунках 4-2,4-3.

П-1-7 - печи пиролиза; Т-1-Т-8, Т-11, Т-12, Т-13 - теплообменники; Н-2, Н-3, Н-5, Н-6, Н-8, Н-10, Н-65 - насосы; К-3 - деаэраторный бак; Ф-1, Ф-2, Ф-4,Ф-13 - фильтры; Е-1, Е-6, Е-7, Е-8 - сепараторы

Рисунок 4-1 - Принципиальна технологическая схема узлов пиролиза углеводородов, охлаждения и первичной ректификации пирогаза производства ЭП-60

Т-15, - Т-27, Т-32 - Т-36, Т-4! - Т-45 - теплообменники; Е-12 - Е-17, Е-20, Е-22, Е-26, Е-27, Е-30 - сепараторы; Н-17.Н-18А, Н-18Б, Н-19, Н-20, Н-26, Н-27 - насосы

Рисунок 4-2 - Принципиальна технологическая схема узлов компрессии и межступенчатого охлаждения, щелочной очистки и осушки пирогаза, предварительной ректификации, низкотемпературного разделения пирогаза производства ЭП-60

Т-46 - Т-50, Т-52, Т-53, Т-55, Т-56, Т-66, Т-67,Т-71- Т-76, Т-79, Т-80 - теплообменники; Р-1 - реактор гидрирования ЭЭФ; Ф-5 - фильтр; Е-29, Е-34, Е-37, Е-39, Е-54 - емкости; В-4, В-5 - компрессоры; Н-29, Н-30, Н-32, Н-35 - насосы; К-13 - К-16, К-17А, К-17Б, К-19 -ректификационные колонны

Рисунок 4-3 - Принципиальна технологическая схема узла низкотемпературного разделения пирогаза производства ЭП-60

В 1976 году производство ЭП-60 стало цехом №40. В последующем оно работало стабильно, выполняло и перевыполняло план. Выработка этилена на производстве ЭП-60 показана на рисунке 5.

70000 60000

ж н 50000 ё &

а Й 40000

§ е

| Л 30000

| 20000 с

10000 4-

00 Он О —» гч <■*■# ^ VI г- г- оо со со оо оо оо

О^ Сч Ф» Фч О1» Сч О-.

Г- со "54 О —I Г«

К И оз О, СЧ

Сч о-. О. Сч <34 Сч

Годы

Рисунок 5 - Выработка этилена на производстве ЭП-60 по годам.

В четвертой главе рассмотрено строительство и освоение производства этилена-пропилена (ЭП-300) в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез".

К моменту вывода производства этилена-пропилена ЭП-60 на Салават-ском нефтехимическом комбинате (СНХК) на полную мощность Министерств

вом нефтехимпрома СССР было принято решение о перераспределении олефи-нового сырья в регионы Среднего Поволжья и Предуралья. В связи с этим перед отраслью была поставлена новая задача - строительство установок большей производительностью в г, Салавате - ЭП-300, а в г, Нижнекамске - ЭП-450.

Проект пиролизных печей и газоразделения был выполнен проектным институтом "Башгипронефтехим" с участием Министерства химического машиностроения СССР, а по линии Совета экономической взаимопомощи (СЭВ) - предприятиями ЧССР. Автором процесса являлся ВНИИОС. Объекты общезаводского хозяйства, привязку комплекса ЭП-300 к инженерным сетям объединения выполнил Салаватский филиал "Башгипронефтехим".

Принципиальные технологические схемы основных блоков производства ЭП-300 приведены на рисунках 6-9.

Строительство комплекса, начатое в 1977 году, завершилось в августе 1984 года. В строительно-монтажных работах участвовали подразделения трестов "Салаватстрой" (генподрядчик), "Башэлектромоитаж", "Уралмонтажавто-матика", "Двигательмонтаж", "Востокнефгезаводмонтаж", 'Тепломонтаж", "Теплоизоляция", "Башспецнефтестрой".

Сырье »1 ВД'®

F-01 - печи пиролиза; N-01 -смеситель; К-1 - колонна первичного фракционирования; К-1А - скруббер; М-1 - пятиступенчатый центробежный компрессор; Е-11 - 115 - сепараторы; Т-1 - Т-27 теплообменники; Н-2,Н-7 - Н-10, Н 16, Н-34 - центробежные насосы

Рисунок 6 - Принципиальная технологическая схема блока 2 (пиролиз и подготовка пирогаза) производства ЭП-300

С-1 - осушитель; Т-28 - Т-40, Т-45 - Т-49 - теплообменники; Е-24 - Е-30, Е-33, £-38, Е-39 - емкости; Н-25, Н-27, Н-30, Н-38, Н-39 - насосы; К-10, К- 11, К-14, К 19, К-20 - ректификационные колонны

Рисунок 7 - Принципиальная технологическая схема блока 4 (осушка, предварительное охлаждение пирогаза, деметанизация, деэтанизация, депропо-низация пирогаза, отдувка углеводородов С3 из фракции С4, дебутанизация пирогаза) производства ЭП-300

С-3 - осушитель; К-11о, К-12, К-13 - ректификационные колонны; Т-51, Т-52, Т-53, Т-54, Т-55, Т-56, Т-56а, Т-65 - теплообменники; Е-31 - емкость; Н-29, Н-29о - насосы

Рисунок 8 - Принципиальная технологическая схема блока 6 (отмывка зеленого масла, осушка этан-этиленовой фракции, испарение и подогрев этана рецикла, выделение товарного этилена) производства ЭП-300

С-4 - осушитель; Т-63, Т-66, Т-67, Т-68, Т-69, Т-70, Т-80, Т-97, - теплообменники; Е-34, Е-36,Е-41 - емкости; К-16, К-17 - ректификационные колонны; Н-32, Н-33 Н-34, Н-40, Н-66 - насосы; Н-4 - компрессор

Рисунок 9 - Принципиальная технологическая схема блока 8 (отмывка от зеленого масла, осушка лропан-пропиленовой фракции, отдувка углеводородов Сг от С3, выделение товарного пропилена) производства ЭП-300

В процессе освоения комплекса ЭП-300 выяснилось, что узел тонкой очистки этан-этиленовой фракции от ацетиленовых углеводородов работает неэффективно. Специалистами комбината В.Н. Павлычевым, С.М. Лакизой, Ф.Х. Ибрагимовым и М.А. Асфандияровой совместно с учёными Института органической химии АН СССР В.Э. Вассенбергом и В.А. Дитюк был разработан новый более селективный катализатор "Селектин", позволивший решить эту сложную проблему. От производства ЭП-300 в этой работе активное участие принимали С.И. Мячин, А. И. Лиштаков, Е.А. Жуков и другие.

Пуск в 1984 году комплекса производства ЭП-300 положил начало интенсивному развитию нефтехимии в объединении, появилась реальная возможность закончить возведение второй очереди бутиловых спиртов. С пуском производства ЭП-300 бутиловые спирты были обеспечены сырьем - пропиленом.

Появилась реальная возможность стабилизации технологического режима, а вследствие этого улучшение качества продукции, отвечающее требованиям мирового рынка.

Завод нефтехимических производств получил этилен высокого качества

и в необходимом количестве, что тоже сказалось на улучшении качества полиэтилена.

У нефтеперерабатывающего завода появилась возможность реализации прямогонного низкооктанового бензина напрямую, как сырья для производства ЭП-300, была снята проблема отгрузки низкокачественной продукции с НПЗ.

В 1985 году производство ЭП-300 достигло проектной мощности. На рисунке 10 представлена выработка этилена на производстве ЭП-300 по годам.

350000

5 300000

В И 250000 § £

в Л 200000

§ В

| ^ 150000

! 100000 С

50000 0

Рисунок 10 - Выработка этилена на производстве ЭП-300 по годам

■■о г- м С. О

с\ с\ с-. сч о с\ <?. с. сч о

—< ГЦ ГГ. -Г V, •£> Г- к> СЧ

оооооосоо оооооосоо

с I г I ГI п П с! г I ' 1

Годы

В пятой главе дана сравнительная характеристика производств этилена. Основные характеристики производств этилена в ОАО "Салаватнефтеоргсин-тез" сведены в таблицу 1.

Из сравнительного анализа этиленовых производств следует, что: - проекты были выполнены отечественными проектными институтами в соответствии с потребностями народного хозяйства, то есть с запросами предприятий, так ЭП-40 проектировалось на выпуск этилена для окиси этилена, полиэтилена, этилбензола, ЭП-60 - на выпуск этилена и пропилена, используемого для бутиловых спиртов, а ЭП-300 - этилена, пропилена и бензола как собственного сырья для производства этилбензола;

Таблица 1 - Основные характеристики производств этилена

Параметр ЭП-40 ЭП-60 ЭП-300

Проект пиролиза выполнен «Гипрокаучук» в 1956 г. Московским «Гипро-ГАЗТОПпром» в 1969 г. с участием института ЛенХИИхиммаш «Башгипронефтехим» с участием Министерства химического машиностроения СССР и предприятий ЧССР в 1976 г.

Ввод в действие 1961 год 1972 год 1984 год

Мощность 20000 т/год этилена 60000 т/год этилена 300000 т/год этилена

Сырье Пропан- пропиле-новая и этановая фракция. Бензин-рафинат, бензил с установки гидро-очиспси, прямогонный бензин, газового бензина с ЦГФУ, этановая, пропановая фракции. Бензиновая фракция с НПЗ (фракции НК-62°С, 35-80 °С) фракция 85-180 °С с установки ГО-4, бензин-рафинаг с установки 35/6, этановая, пропановая фракции.

Условия пиролиза Температура 830850 "С; время контактирования 1,01,2 с; водяного пара 10% на сырье. Температура этана 810820 °С, пропана 780820 °С, бензина 760-780 °С (водяного пара 25% на сырье). Температура этана 810 - 850 °С, ШФЛУ 795 - 830 °С, бензина 800-830 "С (водяного пара 25% на сырье).

Ингибитор коксоотложе- ния Раствор карбоната калия 400-800 мг/л, ввод в радианные трубы Фирмы «Nalko Соке-Less» марки ЕА3279А, непосредственно в змеевики печей F-02B

Проект газоразделе-1шя выполнен Немецкой фирмой Ливде Московским «Гипро-газтоппром» "Башгипронефтехим" с участием Министерства химического машиностроения СССР и предприятиями ЧССР.

Условия газоразделения Метановая -минус 152 "С; этиленовая -минус 97 °С Метановая- минус 98 °С; этиленовая -минус 18 °С. Метановая - минус 85 °С (давление 3,5 МПа); этиленовая - минус 29 °С

Очистка от ацетиленидов Абсорбция ацетоном из этилена Гидрирование ЭЭФ (165-185 "С; ГИПХ-108) Гидрирование ЭЭФ (65-109 °С; 01еМах-204) ЛПФ (70 - 150 °С; АПКГС-10Э1); С3Н4:Н2=1,5-4 моль/моль;

Назначения производства Получение этилен Получение этилена, пропилена Получение этилена, пропилена, бензола

Потребители Полиэтилен высокого давления, окись этилена, зтилбензол. Полиэтилен высокого давления, окись этилена, бутиловые спирты, этил-бензол. Полиэтилен высокого давления и низкого давления, зтилбензол, бутиловые спирты.

Отклонения от проекта Сырье пропан-бутановая фракция оптимальная температура пиролиза составляет 820-830 °С; водяного пара 15-20% масс Пирогазовый компрессор отечественного производства, заводской №1, то есть почти опытный образец. На нём случилось много аварийных остановок. С 1986 года по рекомендации ВНИИОС в сырье вовлекается широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ) 15-20%. С 1989 года и сжиженные газы до 35%.

- производство ЭП-40 было спроектировано для работы на газовом сырье. А на установках ЭП-60 и ЭП-300 помимо газового сырья используются бензиновые фракции с низким октановым числом с нефтеперерабатывающих предприятий;

- температура пиролиза на всех установках отличается незначительно и зависит от состава сырья, от типа печи;

- в целях снижения образования кокса в печных трубах на ЭП-60 использовался карбонат калия, на ЭП-300 - ингибитор коксоотложения фирмы «Ыа1ко»;

- чистота этилена определялась его назначением (например, для производства ПВД требовался этилен 99,99%, которую можно было достичь на установке газоразделения фирмы «Линде», в то время, как спроектированная «Ги-прокаучуком» установка газоразделения ЭП-60 давала меньшую чистоту);

- при низкотемпературном разделении пирогаза использовались проекты узла газоразделения различных фирм, отличающиеся различными условиями проведения процесса: на установке Линде - давление, близкое к атмосферному с температурой верха в этиленовой колонне минус 97 °С, на ЭП-60 - минус 18 °С, при давлении 4,1 МПа и на ЭП-300 - минус 29 °С при давлении 3,5 МПа;

- при очистке от ацетиленовых углеводородов на ЭП-40 использовалась абсорбция ацетоном, на ЭП-60 и ЭП-300 - гидрирование на различных катализаторах.

Так как стоимость сырья в основном определяет себестоимость целевых продуктов, то особое место отводится и сырьевой базе процесса пиролиза. Обычно на пиролиз отправляют углеводороды (побочные продукты процессов нефтепереработки, например низкооктановые бензины и др.), состав которых меняется в широком диапазоне. Например, на ЭП-40 спроектировано и использовалось газовое сырье (этан, пропан), на ЭП-60 бензиновые фракции от различных процессов нефтепереработки, на ЭП-300 из-за ограниченности бензиновых фракций были вынуждены дополнительно использовать ШФЛУ. Ис-

пользование различного вида сырья требует изменение параметров ведения процесса и влияет на ассортимент и выход целевых продуктов. На рисунке 11 приведена зависимость выхода целевых продуктов от доли газа в сырье пиролиза (данные по ОАО "Салаватнефтеоргсинтез").

Из рисунка видно, что доля пропилена с увеличением доли газового сырья увеличивается незначительно. Наблюдается увеличение выхода этилена, так при изменении доли газового сырья от 0 до 0,7 выход этилена изменяется с 0,17 до 0,30. То есть отношение доли этилена к пропилену изменяется от 1,2 до 2,1 раза. Наряду с этим наблюдается снижение доли жидких продуктов с 0,26 до 0,15 долей масс.

0,350 0,300 0,250

и и

§ 0,200 «

п 0,150 %

а о.юо м

0,050 0,000

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800

Доля газа в сырье

Рисунок 11 - Зависимость выхода целевых продуктов от доли газа в сырье пиролиза (данные по ОАО "Салаватнефтеоргсинтез")

Таким образом, на основании промышленных данных показано, что изменением доли газового сырья при пиролизе углеводородов можно изменять составы целевых продуктов в требуемом направлении.

Развитие науки и техники за такой длительный период становления, развития производства (с 1958 года до настоящего времени) не могли не отразится на совершенствовании самого процесса,

В таблицу 2 сведены основные пути совершенствования производства этилена. Как видно из таблицы, основные пути совершенствования производства этилена направлены на утилизацию тепла, снижение отложения кокса, повышение качества этилена, увеличение выхода целевых продуктов.

На ЭП-40 тепло пирогаза не утилизировалось, снижение температуры пи-рогаза достигалось за счет впрыска воды в закалочный аппарат. Использование закалочно-испарительных аппаратов (ЗИА) в схеме ЭП-60 позволило снизить основные потери тепла до 30%, при этом получали водяной пар с давлением 0,3 МПа. Применение ЗИА на ЭП-300 позволило снизить основные потери до 5% за счет использования аппарата с повышенной, по сравнению с ЭП-60, температурой входа газа (840 °С), при этом получают водяной пар с давлением 1,6 МПа.

Таблица 2 - Пути совершенствования производства этилена

Производства ЭП-40 ЭП-60 ЭП-300

Утилизация тепла Мероприятие ЗИА, температура, иС входа 700 выхода 380 ЗИА, температура, иС входа 840 выхода 450

Эффект Тепло ке утилизировалось Потери тепла составляют 30% Потерн тепла составляют 5%

Снижение отложения Мероприятие Раствор карбонат калия 400-800 мг/л Фирмы «Ыа1ко Соке-Ь^» марки ЕА3279А

Время выжига кокса 5% 9% 4%

И в 8 со о & о. ё Катализатор ЭЭФ-Ц-1 ЭЭФ - ГИПХ-108 ЭЭФ-0-58. ППФ- АПКГС

Эффект Увеличите выхода этилена на 8-10% Снижете ацетилена в ЭЭФ с 1,5 до 0,2% Снижение: ацетилена в ЭЭФ с 1,5% до 7 ррт. метилацетилена в ППФ с 1,5 до 0,01%.

Сырьевая 1 база, % | Мероприятие 100 -газ 100 - бензин 50 - бензин, 50-газ(вт.ч. 25ШФЛУ)

Выход целевых продуктов, % 25 - этилен, 11 - пропилеи, 4 - жидкие продукты 20 - этилен, 11 - пропилен, 26 - жидкие продукты 30 - этилен, 13 - пропилен, 20 - жидкие продукты

40 57 63

Снижение отложения кокса Одна из стадий процесса пиролиза - выжиг кокса из печных труб, который характеризуется временем выжига. На ЭП-40

время выжига составляло 5% от общего времени работы печи (газовое сырье). При добавлении в сырье пиролиза раствора карбоната калия 400-800 мг/л на ЭП-60 время выжига составило 9% (бензиновое сырье). На ЭП-300 использование ингибитора коксоотложения фирмы «№1ко» позволило снизить это время до 4%.

Использование для удаления ацетиленовых соединений катализаторов гидрирования ЭЭФ позволило - на ЭП-40 увеличить выход этилена на 8-10%, на ЭП-60 - снизить их содержание с 1,5 до 0,2%, а на ЭП-300 - с 1,5% до 7 ррт. Особенность ЭП-300 - гидрирования ППФ, которое позволяет снизить содержание метилацетилена с 1,5 до 0,01%.

Проблема обеспечения дешевым сырьем процесса пиролиза имеет важное значение, так как влияет на ассортимент и выход получаемых продуктов. Например, использование в качестве сырья газа на ЭП-40 дает выход этилена 25, пропилена 11 и жидких продуктов пиролиза 4%. При этом выход целевых продуктов составляет 40%. Использование бензинового сырья на ЭП-60 увеличивает выход целевых продуктов до 57%, а смешанное сырье на ЭП-300 - 63%.

В настоящее время приоритетным направлением развития для ОАО «Са-лаватнефтеоргсинтез» является поэтапное увеличение мощности существующего производства ЭП-300 до 380 тысяч тонн этилена в год.

В ходе выполнения данного проекта летом 2010 года в цехе № 56 завода «Мономер» завершены работы по модернизации колонн. В рамках реализации проектов были осуществлены работы по монтажу новой колонны щелочной очистки пирогаза К-9 с подключением к существующим продуктопроводам производства ЭП-300, замена внутренних контактных устройств колонн К-10 и К-12.

Корпус колонны щелочной очистки пирогаза изготовлен в ОАО «Сала-ватнефтемаш», внутренние контактные устройства изготовлены и поставлены ООО «НПК «Кедр-89», внутренние контактные устройства для колонны деме-танизации К-10 и колонны разделения этан-этиленовой фракции К-12 изготовлены компанией «Бикег СЬеш1есЬ АС».

Все строительно-монтажные работы выполнялись генеральным подрядчиком ОАО «Салаватнефтехимремстрой».

Объем инвестиций по реализации проекта замены колонн составляет более 100 миллионов рублей.

Замена колонны щелочной очистки пирогаза К-9 позволила снизить перепад давления в колонне, увеличить степень очистки пирогаза от сероводорода Н23 и диоксида углерода СОг, что особенно важно при переработке сырья с высоким содержанием серы. Обеспечена стабильная работа без нарушений норм режима.

Замена контактных устройств колонны деметанизации пирогаза К-10 и колонны разделения этан-этиленовой фракции К-12 позволила повысить эффективность разделения и существенно улучшить качество получаемых продуктов.

На производстве ЭП-300 завода «Мономер» ОАО «Салаватнефтеоргсин-тез» завершились пусконаладочные работы двухкамерной печи пиролиза эта-новой фракции Р-03АВ, которая разработана и спроектирована ЗАО "Технеф-техим" (г. Москва). Печь характеризуется высокими показателями выхода целевого продукта - этилена и выработкой перегретого пара высокого давления в количестве 27,8 т/ч. Сумма капитальных вложений на строительство печи Р-03 составила более 798 миллионов рублей. Автоматизация системы контроля и управления печи выполнена на основе современного оборудования КИПиА ведущих мировых производителей и современной надежной системы АСУТП производства фирмы «Уо1«^а\уа» (Япония). Печь не имеет аналогов в России по производительности (32 т/ч по сырью). Другой особенностью печи является возможность ее работы на чистом этане и на смешанном сырье (этан и ШФЛУ).

В настоящее время в России существует 15 производств этилена и пропилена. Однако математическая модель процесса пиролиза на сегодняшний день начинает использоваться лишь в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». В тоже время на Западе использование математических моделей является распространенной практикой, так более 80% всех производителей этилена и пропилена применя-

ют в своей работе программу Spyro Suite 7, разработанную компанией «Technip».

Учитывая это, именно продукт компании «Technip» был выбран в качестве базы для создания моделей существующего производства ЭП-300 в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».

Для внедрения математических моделей была создана проектная группа, состоящая из представителей завода «Мономер», сотрудников экономической службы, производственно-технического департамента и управления стратегического планирования и контроля, а также магистров Французского института нефти. После чего, при поддержке специалиста компании «Technip» Флориана Кляйнендорста созданная группа приступила к разработке и внедрению моделей печей пиролиза входящих в состав комплекса ЭП-300.

Так как состав и качество продукта на выходе зависит от состава сырья на входе, то внедрение новой программы позволит своевременно реагировать на любое изменение состава сырья, обеспечит правильное ведение режима.

Экономическая выгода внедрения нового программного продукта для предприятия состоит в том, что будет достигаться более четкое выполнение плана, реализована возможность планирования качества и количества продукта при постоянно изменяющемся составе сырья печей пиролиза.

Конечным этапом внедрения модели печей пиролиза будет являться оснащение производства ЭП-300, а впоследствии и ЭП-380 поточными анализаторами перерабатываемого сырья, что позволит использовать программу Spyro Suite 7 в режиме реального времени и определять текущие оптимальные технологические параметры работы установки.

Выводы

1 Проведен комплексный анализ становления, развития и современного состояния этиленового производства, выявлены основные этапы организационной структуры нефтехимического производства: первый этап с 1958 - 1986 годы; второй этап 1972 - 1993 годы; третий этап 1984 - 2010 годы. Разработанная и обоснованная периодизация связана как с социально-политическим и эконо-

мическим развитием страны, так и с развитием науки и техники.

2 Показана зависимость ассортимента и выхода целевых продуктов процесса пиролиза от состава углеводородного сырья. Показано, что увеличение доли газового сырья:

- увеличивает выход этилена с 0,17 до 0,3 долей мае.;

- снижает выход жидких продуктов с 0,26 до 0,15 долей мае.;

- выход пропилена изменяется незначительно

3 Установлено что, пути совершенствования производства этилена направлены на:

- утилизацию тепла, снижение потерь до 5%;

- повышение качества этилена, снижение ацетилена до 7 ррш;

- увеличение выхода целевых продуктов до 63%;

- снижение отложения кокса.

4 Перспективы развития действующего производства направлены на увеличение мощности до 380 тысяч тонн этилена в год за счет:

- реконструкции узла щелочной очистки, позволяющей перерабатывать сырье с высоким содержанием серы;

- реконструкции узла газоразделения, направленной на повышение выхода и качества этилена;

- замены печей пиролиза, позволяющей перерабатывать до 100 тысяч тонн этилена в год;

- внедрения математической модели производства, которая дает возможность планирования качества и количества продукта при постоянно изменяющемся составе сырья печей пиролиза.

Основное содержание работы опубликовано в 6 научных трудах, из них 2 статьи опубликованы в журнале из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованном для публикаций ВАК Министерства науки и образования РФ.

1 Прозорова О.Б. Исторические аспекты пуска и освоения первого производства этилена в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» (1958-1993 гг.) / Прозорова

О.Б., Жирнов Б.С., Сыркин A.M. // История науки и техники. - 2008. - №12, спецвыпуск №5. - С.72-74.

2 Прозорова О.Б. Завершение строительства и освоение производства этилена-пропилена (ЭП-300) на ПО «Салаватнефтеоргсинтез» / Прозорова О.Б., Сыркин A.M., Жирнов B.C., Логоза Д.Ю. //История науки и техники. - 2010. -№6. спецвыпуск №2. - С. 109-113.

3 Прозорова О.Б. Первый этилен на ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» / Прозорова О.Б., Сыркин A.M., Жирнов Б.С. // Нефтепереработка - 2008. Материалы Международной научно-практической конференции - Уфа, ГУП «Институт нефтехимпереработки РБ», 2008. - С. 159.

4 Прозорова О.Б. Предпосылки строительства производства ЭП-60 на ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» / Прозорова О.Б., Сыркин A.M., Жирнов Б.С. // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: Материалы Международной научно-технической конференции. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. - Вып. 3. - С. 467-468.

5 Прозорова О.Б. Развитие производства этилена-пропилена ЭП-300 в ПО "Салаватнефтеоргсинтез" в условиях рыночной экономики (1990 - 2000) / Прозорова О.Б., Сыркин A.M., Жирнов Б.С. // Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела: Материалы XI Международной научной конференции. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010.-с. 115-117.

6 Прозорова О.Б. Становление производства этилена-пропилена (ЭП-300) в ПО "Салаватнефтеоргсинтез" / Прозорова О.Б., Сыркин A.M., Жирнов Б.С. // Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела: Материалы XI Международной научной конференции. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. - С. 113-114.

Подписано в печать 28.02.2011 г. Формат 60x84 1/1 6. Гарнитура "Times New Roman". Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. I. Заказ 31Q. Тираж 9Q.

ГУП РБ Редакционно-юдательский комплекс «Салау«ч 453250, г. Саяават, пр. Нефтяников, 29.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Прозорова, Ольга Борисовна

Список принятых сокращений

Введение

1 Литературный обзор

1.1 История развития промышленного производства этилена

1.2 Химизм и механизм пиролиза углеводородов

1.3 Состояние и перспективы развития производства олефинов

2 Исторические аспекты пуска и освоения первого производства этилена ЭП-40 в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» (1958-1986 годы)

2.1 Зарождение нефтехимии в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез»

2.2 Технология работы установки пиролиза (ЭП-40)

2.3 Установка газоразделения «Линде»

2.4 Пуск и освоение первого производства этилена ЭП

3 Становление и развитие производства ЭП-60 (1966-1993 годы)

3.1 Проектирование производства этилена ЭП

3.2 Технология получения этилена производства ЭП

3.3 Совершенствование производства ЭП

4 Строительство и освоение производства этилена-пропилена ЭП

4.1 Предпосылки строительства ЭП

4.2 Технология получения этилена на производстве ЭП

4.3 Организация и становление производства ЭП

5 Сравнительная характеристика производств этилена в ОАО "Салаватнефтеоргсинтез"

5.1 Основные характеристики производств этилена

5.2 Сырьевая база пиролиза

5.3 Пути совершенствования производства этилена 143 Выводы 149 Список литературы

Список принятых сокращений

ПДК - предельно допустимая концентрация

ПЭ - полиэтилен

ЭЭФ - этан-этиленовая фракция

ППФ - пропан-пропиленовая фракция

МВФ - метано-водородная фракция

ТСЦ - товарно-сырьевой цех

ГБЗ - газобензиновый завод

ЦГФУ - центральная газофракционирующая установка

ТЭЦ - тепловая электроцентраль

НПЗ - нефтеперерабатывающий завод

АВТ - атмосферно-вакуумная трубчатка

ШФЛУ - широкая фракция легких углеводородов

ТУ - технические условия

ПХЦ - пропиленовый холодильный цикл

ЦВД - цилиндр высокого давления

ЭКМ - электрический контактный манометр

ББФ - бутан-бутиленовая фракция

МВФ - метано-водородная фракция

ЗИА - закалочно-испарительный аппарат

СЖГ - склад жидких газов

АГФУ - абсорбционная газофракционирующая установка

АСУ ТП - автоматизированные системы управления технологическими процессами

УСК - управление строительства комбината

УЗСС - Уфимский завод синтетического спирта

Введение диссертация по химии, на тему "Совершенствование производства этилена в ОАО "Салаватнефтеоргсинтез""

С этиленом человек познакомился уже в XVII веке. Впервые он был получен ещё в 1669 году действием нагретой серной кислоты на этиловый спирт. Немецкий химик и врач, основоположник теории флогистона Иоганн Иоахим Бехер, который получил этот неизвестный ранее «воздух» (так тогда называли газообразные вещества), установил, что он горит коптящим пламенем и имеет слабый запах [1]. Но названия этому газу Бехер не придумал и вообще не придал открытию большого значения. В последующие сто с лишним лет этот газ называли «воздухом Бехера». В 1795 году голландские химики И.Р. Дейман, А. Пит-ван-Трооствик, Н. Бонд и А. Лауверенбург получили тем же способом и описали свойства газа, названного ими «маслородным газом». Эти исследования были проведены настолько тщательно и полно, ^результаты поражали своей точностью, что уже на следующий год их статьи были переведены на немецкий и английский языки и опубликованы практически во всех химических журналах, а также неоднократно докладывались на заседаниях Французской Академии философско-математического общества. Голландские химики установили, что «маслородный газ» является углеводородом, а также способен соединяться с хлором, образуя маслянистую жидкость (потому-то его и назвали «маслородным газом»). А продукт взаимодействия «маслородного газа» с хлором (по современной номенклатуре 1,2-дихлорэтан) стали называть «маслом голландских химиков». По-французски «маслородный» - olefiant. Французский химик Антуан Фуркруа ввёл этот термин в практику, а когда были обнаружены другие углеводороды такого же типа, это название стало общим для всего класса олефинов (или, по современной номенклатуре, алкенов).

Изучение свойств этилена, его производных и гомологов началось с середины XIX века. Начало практическому использованию этих соединений положили классические исследования A.M. Бутлерова и его учеников в области непредельных соединений и особенно созданная Бутлеровым теория химического строения. В 1860 году он получил этилен действием меди на йодистый метилен, установив структурную формулу этилена

2СН212 + 4Си -> 4Си1 + СН2=СН2.

На основании этого эксперимента Бутлеров сделал вывод, что в молекуле этилена две метиленовых группы -СН2- связаны между собой. В 1864 году Эмиль Эрленмейер выдвинул идею о двойной связи между атомами углерода в молекуле этилена, а в 1865 году предложил обозначать её двумя чёрточками.

Этилен (этен, СН2=СН2) - легкий бесцветный газ со слабым эфирным запахом, переходящий в сжиженное состояние в условиях низкой температуры и высокого давления (температура кипения равная минус 103,8 °С, температура плавления равная минус 169,5 °С). Этилен взрывоопасен, концентрационный предел воспламенения 3 - 34% объем., температура воспламенения - 136,1 температура самовоспламенения - 540 °С, предельно допустимая концентрация 1 -1

ПДК) в атмосферном воздухе - 3 мг/м , в воздухе рабочей зоны - 100 мг/м .

По своим химическим свойствам этилен типичный представитель олефи-нов, обладает высокой реакционной- способностью, особенно в реакциях элек-трофильного присоединения. На рисунке 1 приведена схема основных промышленных синтезов на основе этилена [2].

Этилен является важнейшим сырьем нефтехимической промышленности. На рисунке 2 приведена структура потребления этилена в мире [3]. Как видно из рисунка, в структуре потребления этилена важнейшее место занимает производство полиэтилена (ПЭ). На его долю приходится 57% мирового объема потребления. В зависимости от условий полимеризации получают полиэтилены низкого и высокого давления. Практически, для получения полиэтилена применяют этилен с чистотой не менее 99,9% [4]. Этилен содержит примеси, которые по влиянию на полимеризацию можно разделить на активные и инертные.

Активные примеси могут приводить к сшивке макромолекул полиэтилена (ацетилен), сополимеризоваться с этиленом (пропилен), инициировать полимеризацию (кислород) и обрывать растущую цепь полиэтилена (водород, сероводород). Инертные примеси (пропан и др.) лишь разбавляют этилен. Рециркули-рующий (возвратный) этилен может содержать также эфиры и альдегиды, которые, могут окисляться и вести себя как активные примеси. сн2=сн-ен=сн2

Дивинил

Синтетические каучуки

СН2ОН-СН2С1 -на

СН3-СН2ОН Дегидрирование СН3-СНО Окисление СН3-СООН

--Уксусный-;-^ Уксусная альдегид ^^ д д кислота

Этиловый спирт

С2Н4)п(СзНб)т Сополимеризация С3Нб По лиэ тиленпр опилен

С2Н4)п Полиэтилен

По лимериз ация

СН2СЦСН2)п-ССЦ-<и другие мат ериал ы

СбН5-С2Н5^ Этилоёгаол

СС14

СН3-СНО

Уксусный альдегид

Сбнб о2

СиС12,Рс1С12 02

Ае'.

СН2-СН2

Окись этилена

С12

Дегидрирование

--I- СвН5-СН=СНЬ СН2С1-СН2С1 'НС1 СН2=СНС1

Стирол Дихлорэтан Хлористый

Синт етические каучуки винил

-СН-СН2-С6Н5 п

-СН2-СНС1-)п по ливинилхл орид

Полистирол

Рисунок 1 - Схема основных промышленных синтезов на основе этилена

Другими важнейшими продуктами переработки этилена являются дихло-рид этилена, оксид этилена, этилбензол, а-олефины. Небольшое количество этилена идет на производство ацетальдегида, винилацетата.

Также этилен применяют для производства ряда сополимеров, в том числе с пропиленом, стиролом, винилацетатом и другими веществами. Олигомеры этилена являются основой ряда синтетических смазочных масел. Так сополимеризацией этилена с пропиленом на катализаторах Циглера-Натты получают этилен-пропиленовые каучуки, обладающие повышенной устойчивостью к окислению и истиранию.

Рисунок 2 - Структура потребления этилена в мире

При взаимодействии этилена с хлором образуется дихлорэтан, который при дегидрохлорировании превращается в винилхлорид - мономер для получения крупнотоннажного полимера - поливинилхлорида. Винилхлорид может быть получен в одну стадию в присутствии силицида кремния при 450 - 550 °С. Гидратацией этилена получают этиловый спирт (синтетический), гидрогалоге-нированием - этилхлорид. В результате окисления этилена кислородом или воздухом в присутствии Ag20 при 200 - 300 °С образуется этиленоксид (окись этилена); жидкофазное окисление этилена кислородом в водных растворах РёСЬ и СиСЬ при 130 °С и 0,3 МПа приводит к образованию ацетальдегида; в тех же условиях в присутствии СН3СООН образуется винилацетат. Этилен -алкилирующий агент, который широко используется для алкилирования бензола (этилбензол). Алкилирование проводят в газовой фазе при 400-450 °С и давлении 1,4 МПа в присутствии А1С1з в стационарном слое катализатора, пропитанного Н3РО4 (возможно использование ВР3 и цеолитов). Кроме того, этилен применяют как регулятор роста растений, для ускорения созревания плодов, 3 - Оксид этилена/ этиленгпиколь, 13 □ - Этилбензол/стирол, 6 как дефолиант.

Таким образом, производство этилена имеет большое значение для экономики и народного хозяйства страны. На рисунке 3 приведена структура потребления этилена в России, из которого видно, что структура потребления этилена в России практически не отличается от мировой.

- Полиэтилен, 56 и - Окись этилена, 21

- Этилбензол, 9

- Винилхлорид, 5 □ - Прочие, 9

Рисунок 3 - Структура потребления этилена в России в 2005 году

В связи с этим представляет несомненный интерес исследование деятельности производства этилена на одном из крупнейших предприятий нефтехимической отрасли Российской Федерации ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», поскольку его техническое совершенствование является актуальной задачей для оценки состояния предприятия, в плане выбора стратегии развития отдельных предприятий нефтехимической отрасли в соответствии с мировыми тенденциями.

Целью диссертационного исследования является:

- изучение исторических аспектов возникновения, становления и развития производства этилена;

- определение перспектив производства этилена.

Структура диссертации. Во введении рассмотрена краткая история открытия этилена, приведена схема основных синтезов на основе этилена и промышленное потребление этилена в мире и в России.

В первой главе изложены исторические аспекты и современные методы мирового промышленного производства этилена, рассмотрено развитие альтернативных методов получения этилена.

Во второй главе исторические аспекты пуска и освоения первого производства этилена ЭП-40 в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».

В третьей главе приведено становление и развитие производства ЭП-60.

В четвертой главе рассмотрены строительство и освоение производства этилена-пропилена (ЭП-300) в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».

В пятой главе дана сравнительная характеристика производств этилена.

1 Литературный обзор

Заключение диссертации по теме "Нефтехимия"

Выводы

1 Проведен комплексный анализ становления, развития и современного состояния этиленового производства, выявлены основные этапы организационной структуры нефтехимического производства: первый этап с 1958 — 1986 годы; второй этап 1972 — 1993 годы; третий этап 1984 — 2010 годы. Разработанная и обоснованная периодизация связана как с социально-политическим и экономическим развитием страны, так и с развитием науки и техники.

- увеличивает выход этилена с 0,17 до 0,3 долей мае.;

- снижает выход жидких продуктов с 0,26 до 0,15 долей мае.;

- выход пропилена изменяется незначительно.

3 Установлено что, пути совершенствования производства этилена направлены на:

- утилизацию тепла, снижение потерь до 5%;

- повышение качества этилена, снижение ацетилена до 7 ррт;

- увеличение выхода целевых продуктов до 63%;

- снижение отложения кокса.

- реконструкции узла щелочной очистки, позволяющей перерабатывать сырье с высоким содержанием серы;

- реконструкции узла газоразделения, направленной на повышение выхода и качества этилена;

- замены печей пиролиза, позволяющей перерабатывать до 100 тысяч тонн этилена в год;

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата технических наук, Прозорова, Ольга Борисовна, Уфа

1.В. Этилен в промышленности. — Уфа: Башкирское книжное издательство, 1960. — 108 с.

2. А. А. Петров, X. В. Бальян, А. Т. Трощенко. Органическая химия: Уч. для вузов. СПб: Иван Федоров, 2005. - 624 с.

3. Состояние и перспективы потребления олефинов (этилена, пропилена). Последние достижения и технология производства. Информационно-аналитический материал. -М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2005. 144 с.

4. Литвинцев И.Ю. Пиролиз ключевой процесс нефтехимии./ И.Ю. Лит-винцев. Соросовский образовательный журнал №12. - С. 21-28

5. Костандов Л. А. 50 лет советская химическая наука и промышленность. М., Химия, 1967. 468 с

6. Костандов Л.А. Развитие химической промышленности СССР (19171980) /Л.А. Костандов, Н.М. Жаворонков и др.// М.: Наука, 1984. Т. 1 -368 е., Т. 2-400 с.

7. Паушкин Я. М. Технология нефтехимического синтеза / С. В. Адельсон, Т. П. Вишнякова. В двух частях, ч. II, Нефтехимические продукты и полимеры. М.: Химия, 1975. 352 с.

8. Черный И. Р. Производство сырья для нефтехимических синтезов. М., Химия, 1983.-336 с.9 http://ru.wikipedia.org

9. А.П.Клименко. Получение этилена из нефти и газа. — М.: Государственное научно -техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1962. — 162 с.

10. Магарил Р. 3. Теоретические основы химических процессов переработки нефти: учебное пособие. М.: КДУ, 2008. - 280 с.

11. Корзун Н. В. Теоретические процессы переработки нефти: учебное пособие / P. 3. Магарил. М.: КДУ, 2008, - 96 с.

12. Калиненко P.A. Шевелькова JI.B. Титов В.Б. / Нефтехимия. 1976. Т. 16, №1 С. 100-106.

13. Пиролиз углеводородного сырья\ Мухина Т.Н., Барабанов H.JL, Бабаш С.Е. и др.: М.: Химия, 1987, 240 с.

14. Лицензионная торговля в области нефтехимии в 2004 г. Информационно-аналитический материал. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2005. — 97 с.

15. Газы нефтехимическое сырье XXI века. Новое в технологиях переработки метана, этана, пропана и бутанов. Информационно-аналитический материал. -М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2006. - 259 с.

16. Oil & Gas Journal 2004 - v.l 02 - N 8 -p. 50.

17. Пат. 2325425, МПК C10G9/0. Способ пиролиза пропан-бутановой углеводородной смеси с повышенным выходом этилена и без образования кокса./ ЮА. Александров,. И.И. Диденкулова, В.М. Шекунова, № 2005133318/04; заявл. 28.10.2005; опубл. 27.05.2008:

18. Пат. 2265640, МПК C10G9/14. Способ получения непредельных углево-дородов./В.И.Ерофеев, В.В. Горностаев, К.В. Ермизин, H.H. Кузнецов, Г.П. Маскаев, Л.М. Коваль № 2004124290/04; заявл. 09.08.2004; опубл. 10.12.2005.

19. Пат. 2326929, МПК C10G9/14. Способ получения низших олефинов из легкого углеводородного сырья./В.И. Ерофеев, К.В. Ермизин, H.H. Кузнецов, Г.П. Маскаев Л.М. Коваль. № 2007108599/04; заявл. 07.03.2007; опубл. 20.06.2008.

20. Пат. 2318860, МПК C10G9/14,C07C4/04 Способ получения низших оле-финов./В.И. Ерофеев, К.В. Ермизин, Г.П. Маскаев М.С. Жаров, Л.М. Коваль. № 2006115553/15; заявл. 05.05.2006; опубл. 10.03.2008.

21. Пат. 95103434, МПК C10G9/16. Способ получения низших олефинов./ Залман Е.Гандман. № 95103434/04; заявл. 13.03.1995; опубл. 27.05.1996.

22. Пат. 95120184, МПК C10G9/16. Способ получения низших олефинов./ Залман Е. Гандман. № 95120184/04; заявл. 05.12.1995; опубл. 10.11.1997.

23. Пат. 2358960, МПК С07С11/04, C10G15/12. Способ получения этилена из природного газа./Г.Г. Гарифзянова, Р.Н. Яруллин, Г.Г. Гарифзянов, Х.З. Гиниятов. № 2006144676/04; заявл. 14.12.2006; опубл. 20.06.2009.

24. Пат. 2009115871, МПК С07С4/02. Способ абсорбционного извлечения легких олефинов, не содержащих диоксида углерода./ М. Э. Шульц, Г.П. Таулер, Д.А. Веджерер, Д.П. Брейди, У.Д. Лечник. № 2009115871/04; заявл. 20.09.2007; опубл. 10.11.2010.

25. Пат. 2202592, МПК C10G11/05, C10G11/16. Способ переработки нефтяного сырья./Ф.Р. Муртазин, A.A. Иващенко, Р.Ф. Баширов, В:П .Шеин, Б.С. Жирнов. № 2001125647/04; заявл. 18.09.2001; опубл. 18.09.2001.

26. Пат. 97110274, МПК C10G9/16. Способ получения низших олефинов пиролизом углеводородного сырья./В.Ф. Камьянов, П.П. Сивирилов, И.Ю. Литвинцев, Ю.Г. Зубков, В.И. Чуприн, О.Ф. Глаголева. №97110274/04; заявл. 24.06.1997; опубл. 10.11.1998.

27. Пат. 2393144, МПК С07С11/04, С07С5/333, B01J23/64, B01J23/40. Способ получения этилена./Л.М. Кустов, A.B. Кучеров, Т.Н. Кучерова, Е.Д.Финашина. № 2008143411/04; заявл. 01.11.2008; опубл. 27.06.2010.

28. Пат. 2377231, МПК С07С4/06, С07С11/04, С07С11/06, C10G11/05. Способ получения этилена и пропилена./Й. Такамацу, К. Номура . № 2008114834; заявл. 14.09.2006; опубл. 27.12.2009.

29. ЦСУ РСФСР Статическое управление Башкирской АССР. Башкирия за 50 лет. Статистический сборник. Уфа: Статистика, 1969. - 135 с.

30. В.А. Меньшиков. Производство этилена из природного газа методом окислительной конденсации метана /В.А. Меньшиков, М.Ю. Синев// Катализ в промышленности, 2005. №. 1 — с. 25.

31. Chemical Engineering 2006 - v. 113 - № 1—p. 13.

32. Потеряхин В.А. Комбинат. / Потеряхин В.А Фахреев Н.К., Зыкина Р.Ф.// Салават: Автор, 1998. 206 с.

33. Технический проект. Стерлитамакский химический завод. Часть технологическая. Том 1. — М.: «Гипрокаучук», 1956 — 19 с.

34. Комбинат №18. Проектное задание производства этилена. Расширение. Цех газоразделения. Том 1— М.: «Гипрокаучук», 1956 — 242 с.

35. Комбинат №18. Проектное задание производства этилена. Расширение. Цех пиролиза. Том 1-М.: «Гипрокаучук», 1959 -221 с.

36. Отчет по научно-исследовательской работе «Участие в пуске и освоении пиролиза на комбинате №18». Уфа, БашНИИ НП, 1962.

37. Отчет по научно-исследовательской работе «Участие в пуске и освоении пиролиза на комбинате №18». Уфа, БашНИИ НП, 1963.

38. Прозорова О.Б. Исторические аспекты пуска и освоения первого производства этилена в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» (1958-1993 гг.) / Прозорова О.Б., Жирнов Б.С., Сыркин A.M. И История науки и техники. —2008. №12, спецвыпуск №5. - С.72-74.

39. Прозорова О.Б. Первый этилен на ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» / Прозорова О.Б., Сыркин А.М., Жирнов Б.С. // Нефтепереработка — 2008. Материалы Международной научно-практической конференции Уфа, ГУП «Институт нефтехимпереработки РБ», 2008 — С. 159.

40. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №807.

41. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №878.

42. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №968.

43. Технологический регламент производства этилена и пропилена ЭП-60-2. Цех пиролиза. Салават: ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», 1969. - 54 е.;

44. Технологический регламент производства пирогаза путем термического пиролиза бензина (производство ЭП-60-2). — Салават: ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», 1971 105 с.

45. Технологический регламент производства пирогаза путем термического пиролиза бензина, очистки, осушки пирогаза и гидростабилизации бензина-Салават: ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», 1989. — 154 е.;

46. Технологический регламент производства этилена и пропилена на установке газоразделения. Салават: ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», 1989. — 115 с.

47. Глухов П. Выше темпы важной стройки. // За передовую технику. 1972.- №8. С.2.

48. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №1051.

49. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №1147.

50. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №1236.

51. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №1316.

52. Обзор и анализ работы цехов пиролиза и газоразделения действующих заводов: Технический отчет/ВНИИОС, филиал ВНИИОС; Руководитель работы Черных С.П. 65-76; Инв. № 205 - М., 1978. - 239 с. - Исполн. Мухина Т.Н. и др.

53. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №1400.

54. Обзор и анализ работы цехов пиролиза и газоразделения действующих заводов: Технический отчет/ВНИИОС, филиал ВНИИОС; Руководитель работы Черных С.П. 65-78; Инв. № 330. - М., 1979. - 224 с. - Исполн. Мухина Т.Н. и др.

55. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №1499.

56. Обзор и анализ работы цехов пиролиза и газоразделения действующих заводов: Технический отчет/ВНИИОС, филиал ВНИИОС; Руководитель работы Черных С.П. 65-79; - М., 1980. - 256 с. - Исполн. Мухина Т.Н. и др.

57. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №1593.

58. Обзор и анализ работы цехов пиролиза и газоразделения действующих заводов: Технический отчет/ВНИИОС, филиал ВНИИОС; Руководительработы Черных С.П. 65-80; - М., 1981. - 263 с. - Исполн. Мухина Т.Н. и Др.

59. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №1684.

60. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №1786.

61. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №1869.

62. Обзор и анализ работы цехов пиролиза и газоразделения действующих заводов: Технический отчет/ВНИИОС, филиал ВНИИОС; Руководитель работы Зизюкин В.К. 65-82; - М., 1983. - 246 с. - Исполн. Мухина Т.Н. и др.

63. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1,д. №1953.

64. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №2046.

65. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №2135.

66. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №2238.

67. Обзор и анализ работы цехов пиролиза и газоразделения действующих заводов: Технический отчет/ВНИИОС, филиал ВНИИОС; Руководитель работы Черных С.П. Инв. № 122 65-87; - М., 1987. - 168 с. - Исполн. Мухина Т.Н. и др.

68. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №2332.

69. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №2424.

70. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства,оп. 1, д. №2500.

71. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №2564.

72. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №2629.

73. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №2683.

74. Приказ по ОАО "Салаватнефтеоргсинтез "№517 от 04.08.93 г.

75. Прозорова О.Б. Завершение строительства и освоение производства этилена-пропилена (ЭП-300) на ПО «Салаватнефтеоргсинтез» / Прозорова О.Б., Сыркин А.М., Жирнов Б.С., Логоза Д.Ю. //История науки и техники. 2010. - №6. спецвыпуск №2. с. 109-113

76. Пусковой комплекс производства ЭП-300.- Салават: Башгипронефтехим, Салаватский НХК, 1980 60 с.

77. Технологический регламент производства пирогаза методом термического разложения углеводородного сырья в присутствии водяного пара в цехе пиролиза производства ЭП-300. Салават: ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», 2005-511 е.;

78. Технологический регламент производства Салават: ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», 2005

79. XXVI съезд КПСС. 23 февраля 3 марта 1981 г. Том №1. Стенографический отчет. -М.: Издательство политической литературы, 1981, 384 с

80. Приказ Министерства нефтехимической промышленности СССР № 595 от 26.06.1980 г.

81. Живитченко Э. Сдавать объекты поочередно. // Ленинский путь. 1983. -№84. - С.З.

82. Живитченко Э., Меркурьев А., Шаповал В. ЭП-300 действует. // Ленинский путь. 1984. - №96. - С. 1.

83. Меркурьев А., Шаповал В. ЭП-300: На проектную мощность. // Ленинский путь. 1984. -№141. -СЛ.

84. Испытание катализаторов гидрирования ацетиленистых углеводородов. Отчет ПО "Салаватнефтеоргсинтез", Руководитель работы Лакиза С.М., исполнители Санкина З.А. 1986 г.

85. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №2752.

86. Анализ и обобщение данных по работе действующих этиленовых производств за 1994 г.: Технический отчет/ВНИИОС, филиал ВНИИОС; Руководитель работы Федин Е.А.; — М., 1995. 159 с. — Исполн. Мухина Т.Н. и др.

87. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №2806.

88. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №2861.

89. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №2928.

90. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №2993.

91. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №3055.

92. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №3117.

93. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства,оп. 1, д. №3247.

94. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №3305.

95. Анализ и обобщение данных по работе действующих этиленовых производств за 2002 г.: Технический отчет/ВНИИОС, филиал ВНИИОС; Руководитель работы Черных С.П.; — М., 2003. 206 с. — Исполн. Бабаш С.Е. и др.

96. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №3371.

97. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №3435.

98. Годовой отчет открытого акционерного общества «Салаватнефтеоргсинтез» за 2004. snos.ru

99. Архив ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Архив общего делопроизводства, оп. 1, д. №3499.

100. Годовой отчет открытого акционерного общества «Салаватнефтеоргсинтез» за 2005. snos.ru

101. Годовой отчет открытого акционерного общества «Салаватнефтеоргсинтез» за 2006. snos.ru

102. Годовой отчет открытого акционерного общества «Салаватнефтеоргсинтез» за 2007. snos.ru

103. Анализ и обобщение данных по работе действующих этиленовых производств за 2007 год: Технический отчет/ВНИИОС, филиал ВНИИОС; Руководитель работы Лахман Л.И.; М., 2008. — 198 с. - Исполн. Бабаш С.Е. и др.

104. Годовой отчет открытого акционерного общества «Салаватнефтеоргсинтез» за 2008. snos.ru

105. Годовой отчет открытого акционерного общества «Салаватнефтеоргсинтез» за 2009. snos.ru

106. Ааб С. Заводу «Мономер» 10 лет. // Салаватский нефтехимик. - 2001. -№25. - С.1-3.

107. Мячин С.И. Большие планы завтрашнего дня// Нефтепереработка и нефтехимия №4-5, 2008. с.4-5.

108. Прокопенко A.B. Завод "Мономер": взгляд на перспективу // Нефтепереработка и нефтехимия №4-5, 2008. с.9-11.

109. Усманова Э. Модернизация путь к новому качеству // Салаватский нефтехимик. - 2010. - №34. - С.2.118 http://www.plastinfo.rU/information/news/8149 04.09.2009119 http://www.advis.ru/