Усовершенствованная технология мягкого пиролиза: повышенная гибкость и прибыльность эксплуатации Хайнц Циммерманн Нефтехимическая конференция, Москва 2014
Краткий обзор экономики установки пиролиза: себестоимость этилена и мировые мощности
$ / т этилена
Сев. Америка Европа
Ближний Восток и Африка
Ценовые прогнозы на долгую перспективу
Азия
Б.Восток нафта
СВ Азия: нафта ЮВ Азия: нафта Европа: нафта США: жидк. сырье
Канада: этан США: этан Б.Восток: этан
Мировые мощности по этилену, млн т / г Источник: McKinsey CMAI, Platt’s CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
2
Анализ: пиролиз нафты / газ. конденсата нуждается в уменьшении себестоимости Возможные решения: 1. Уменьшение цен на сырье 2. Гибкость по сырьевым потокам 3. Интеграция с НПЗ 4. Увеличение производства ценных продуктов
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
3
Мягкий пиролиз для увеличения выходов пропилена и бутадиена Выходы на печах
Типичный эксплуатационный диапазон: пропилен/этилен= 0.45 — 0.65 этилен
пропилен бензол бутадиен пиробензин жесткий
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
мягкий
очень мягкий
жесткость пиролиза (пропилен/этилен) 4
Организация рецикловых потоков является ключевым элементом мягкого пиролиза
Мягкий пиролиз:
Увеличение рецикловых потоков Уменьшение концентрации ценных продуктов (экстракция) Интеллектуальное управление рецикловыми потоками
Метод, разработанный Линде на основе лабораторных экспериментов с пиролизом различных видов сырья
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
5
Пиролиз бутанов / бутиленов (лабораторные исследования) выход бутадиена 8.0 25 % 2-бутилен / 75 % н-бутан 6.0
4.0
25 % 1-бутилен / 75 % н-бутан
2.0
100 % н-бутан
40
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
60
100 80 Конверсия н-бутана, % 6
Результаты пиролиза в лабораторных условиях пропилен, %
20.0
Конверсия н-пентана, конверсия н-бутана
н-бутан
15.0
н-пентан
изопентан
10.0
5.0
40
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
60
80
100 конверсия, % 7
Основные выводы по результатам лабораторных исследований
максимальный выход БУТАДИЕНА: конвертирование альфа-олефинов в олефины с внутренней двойной связью и экстремально мягкий пиролиз максимальный выход ПРОПИЛЕНА: мягкий пиролиз н-C4 компонентов, жесткий пиролиз изо-C4 и C5
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
8
Принципы управления рецикловыми потоками Разделять, обрабатывать и индивидуально направлять рециклом в конкретные печи
пример фракции С4: максимизация выхода бутадиена
изобутан изобутилен 1-бутилен 1,3-бутадиен н-бутан транс-2-бутилен цис-2-бутилен-2
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
Разделение, гидроизомеризация, обратная изомеризация изо-бутана в н-бутан Жесткость пиролиза регулируется в зависимости от компонентов высокие выхода бутадиена и пропилена при сверхмягком пиролизе
9
Оптимизация продуктовых потоков на уровне отдельных компонентов: например увеличение выходов высокоценных продуктов из фракции С4
Температура кипения
изобутан изобутилен 1-бутилен 1,3-бутадиен н-бутан транс-2-бутен цис-2-бутен
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
Жесткий пиролиз
бутадиен
изомеризация C4 разделение С4 Мягкий пиролиз
10
Состав газового конденсата
Cостав, н-парафины изо-парафины нафтены ароматика олефины % масс. С3 С4 С5 50.67 6.54 3.39 С6 8.84 12.46 3.43 0.20 С7 1.76 2.70 3.43 0.21 С8 0.24 0.58 3.43 0.07 С9 0.01 0.06 0.57 С10 0.07 С11 C12+ 0.28 Итого:
61.53
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
22.62
14.32
0.48
0,00
Итого 0.00 0.00 60.60 24.93 8.10 4.32 0.64 0.07 0.00 0.28 98.95
11
Традиционный процесс пиролиза газового конденсата рецикл этана, пропана
печи на конденсате С5: 96.5 %
Секция разделения
газовый конденсат
этилен пропилен топливный газ
печи на этане, пропане С2: 65 %
пиролизное масло фракция С4
Гидрирование пиробензина 1ст Относительные цены
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
пиробензин Этилен, пропилен газовый конденсат, фракция C4, пиробензин, пиролизное масло 12
Мягкий пиролиз газового конденсата с извлечением бутадиена и бензола рецикл этана, пропана
печи на конденсате С5: 88.6 %
рецикл С4
Секция разделения
газовый конденсат
этилен пропилен топливный газ
печи на этане, пропане С2: 65 %
пиролизное масло бутадиен Экстракция бутадиена С9+ ГидрироГидрироС5 С8 вание пирование пироС6 С9 бензина 2ст бензина 1ст
С6 С7 Экстракция бензола
Пиробензин С7–С8 Бензол
рецикл С5 рецикл С6 CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
13
Новые разработки для пиролиза газового конденсата: сверхмягкий пиролиз с гидроизомеризацией C4 рецикл этана, пропана
печи на конденсате С5: 80 %
рецикл С5
Секция разделения
газовый конденсат
этилен пропилен топливный газ
печи на этане, пропане С2: 65 %
пиролизное масло бутадиен Экстракция Гидроизомеризация бутадиена 1-C4H6 2-C4H6 С9+ ГидрироГидрироС5 С8 вание пирование пироС6 С9 бензина 2ст бензина 1ст
С6 С7 Экстракция бензола
Пиробензин С7–С8 Бензол
рецикл С4 рецикл С6 CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
14
Новые разработки для пиролиза газового конденсата: максимизация выхода бутадиена — гидрирование бензола рецикл этана, пропана
печи на конденсате С5: 80 %
рецикл С5 рецикл С4
Секция разделения
газовый конденсат
этилен пропилен топливный газ
печи на этане, пропане С2: 65 %
пиролизное масло бутадиен Экстракция Гидроизомеризация бутадиена 1-C4H6 2-C4H6 С9+ ГидрироС5 С8 С6 Гидрирование бенвание пироС6 С9 С7 зола в циклогексан бензина 1ст Пиробензин С7–С8
рецикл С6 CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
15
Новые варианты: увеличение рецикл. потоков Управление рецикл. потоками становится важным т/ч 200 180 160 140 120 100 80
Рецикл C2 Рецикл C3 Рецикл C4 Рецикл C5 Рецикл C6 Общий рецикл
60 40 20 0
традиционный (обычный) пиролиз
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
мягкий пиролиз + экстр. бутадиена + экстр. бензола
мягкий пиролиз + гидроизомеризация С4
мягкий пиролиз + гидрирование бензола 16
Интеллектуальное управление рецикловыми потоками
Предназначение рецикловых печей: a) жесткий пиролиз : изо-потоки б) мягкий пиролиз н-потоки
вместе с гидроизомеризацией и обратной изомеризацией изо-бутана в н-бутан позволяет получить максимальные выхода этилена, бутадиена и пропилена
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
17
Относительная нагрузка установки (свежее сырье + рециклы) в % в сравнении с традиционным вариантом 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1
2
3
4
1: традиционный вариант пиролиза 2: мягкий пиролиз с извлечением бутадиена и бензола 3: сверхмягкий пиролиз с гидроизомеризацией C4 4: максимизация выхода бутадиена — гидрирование бензола CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
в сравнении с вариантом мягкого пиролиза 120 115 110 105 100 95 90
2
3
4 18
Годовая мощность этилена, пропилена и бутадиена из 2.554 млн т/г газового конденсата для всех рассмотренных вариантов пиролиза тыс. т/г 1200 этилен 1000 пропилен
800 600 400
бутадиен
200 0
традиционный (обычный) пиролиз
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
мягкий пиролиз + экстр. бутадиена + экстр. бензола
мягкий пиролиз + гидроизомеризация С4
мягкий пиролиз + гидрирование бензола 19
Товарные продукты из 2.554 млн т/г газового конденсата для всех рассмотренных вариантов пиролиза тыс. т/г 1200 этилен 1000 пропилен
800 600 400
бутадиен
200 0
традиционный (обычный) пиролиз
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
мягкий пиролиз + экстр. бутадиена + экстр. бензола
мягкий пиролиз + гидроизомеризация С4
пиробензин бензол мягкий пиролиз + гидрирование бензола 20
Цены, использованные в расчёте
нафта / газовый конденсат этилен пропилен бутадиен ароматические углеводороды бензол топливный газ пиробензин пиролизное масло и C9+ фракция C4
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
$ CША / т 800 1350 1450 2000 1100 1200 0 800 600 880
21
Экономические показатели вариантов мягкого пиролиза в сравнении с традиционным пиролизом на газовом конденсате разница в сравнении с основным вариантом в млн $ / г 450 400
404
350
411
347
300 250 200 150 100 50 0
0 традиционный (обычный) пиролиз
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
мягкий пиролиз + экстр. бутадиена + экстр. бензола
мягкий пиролиз + гидроизомеризация С4
мягкий пиролиз + гидрирование бензола 22
Использование другого типа сырья
Схема может быть приенена также для пиролиза СУГ/ШФЛУ и прямогонного бензина В этом случае различия между усовершенствованным мягким пиролизом и традиционным пиролизом оказываются еще более сильно выражены
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
23
Годовое производство этилена и пропилена из 2.554 млн. т/г прямогонного бензина для всех обсуждаемых вариантов тыс. т/г 1200 1000
этилен
800 пропилен
600 400 200 0
обычный + экстр. пиролиз бутадиена
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
+ экстр. бензола
+ рецикл + экстр. БТК мягкий «прибыльный» С4–С6 и рецикл пиролиз пиролиз С4–С8 24
Годовое производство особо ценных продуктов из 2.554 млн. т/г прямогонного бензина для всех обсуждаемых вариантов тыс. т/г 1200 1000
этилен
800 пропилен
600 400
ароматика
200
бутадиен
0
бензол обычный пиролиз
+ экстр. бутадиена
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
+ экстр. бензола
+ рецикл + экстр. БТК мягкий «прибыльный» пиролиз С4–С6 и рец. С4–С8 пиролиз 25
Экономические показатели вариантов в сравнении с основным: прямогонный бензин разница в сравнении с основным вариантом в млн $ / г 450 400
396
417
350 300 280
250 225
200 150
245
147
100 50 0
0 обычный пиролиз
+ экстр. бутадиена
CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
+ экстр. бензола
+ рецикл + экстр. БТК мягкий «прибыльный» пиролиз С4–С6 и рец. С4–С8 пиролиз 26
Резюме Пиролиз жидких видов сырья с прицелом на максимальный выход особо ценных продуктов Новая запатентованная схема для серьезного повышения экономических показателей Данное усовершенствование будет применено на этиленовой установке Tahrir Данная схема может быть применена на существующих этиленовых производствах / необходимы индивидуальные схемы Детальная информация доступна после заключения соглашения о конфиденциальности CIS Petrochem, Москва, 16 апреля 2014 г.
27
Благодарим за внимание