2014-02-09
3771
В соответствии с выпускаемыми продуктами НПЗ принято классифицировать на следующие группы:
· НПЗ топливного профиля,
· НПЗ топливно-масляного профиля,
· НПЗ топливно-нефтехимического профиля (нефтехимкомбинаты),
· НПЗ топливно-масляно-нефтехимического профиля.
Наибольшее распространение имеют НПЗ топливного профиля, поскольку на моторные топлива приходится наибольший процент потребления.
ГЛУБИНА ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ — показатель, характеризующий эффективность использования сырья.
ПЕРВИЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПЕРЕРАБОТКИ не предполагают химических изменений нефти и представляют собой ее физическое разделение на фракции.
Сначала промысловая нефть проходит первичный технологический процесс очистки добытой нефти от нефтяного газа, воды и механических примесей - этот процесс называется ПЕРВИЧНОЙ СЕПАРАЦИЕЙ НЕФТИ.
Нефть поступает в ректификационные колонны на АТМОСФЕРНУЮ ПЕРЕГОНКУ (перегонку при атмосферном давлении), где разделяется на несколько фракций: легкую и тяжёлую бензиновые фракции, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и остаток атмосферной перегонки — мазут. Качество получаемых фракций не соответствует требованиям, предъявляемым к товарным нефтепродуктам, поэтому фракции подвергают дальнейшей (вторичной) переработке.
ВАКУУМНАЯ ДИСТИЛЛЯЦИЯ — процесс отгонки из мазута (остатка атмосферной перегонки) фракций, пригодных для переработки в моторные топлива, масла, парафины и церезины и другую продукцию нефтепереработки и нефтехимического синтеза. Остающийся после этого тяжелый остаток называется гудроном. Может служить сырьем для получения битумов.
Цель ВТОРИЧНЫХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ - увеличение количества производимых моторных топлив, они связаны с химической модификацией молекул углеводородов, входящих в состав нефти, как правило, с их преобразованием в более удобные для окисления формы.
ВТОРИЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ можно разделить на 3 вида:
· Углубляющие: каталитический крекинг, термический крекинг, замедленное коксование, гидрокрекинг, производство битумов и т.д.
· Облагораживающие: риформинг, гидроочистка, изомеризация и т.д.
· Прочие: процессы по производству масел, ароматических углеводородов.
По величине ГЛУБИНЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ можно судить о насыщенности НПЗ вторичными процессами и структуре выпуска нефтепродуктов. НПЗ с высокой долей вторичных процессов располагает большей возможностью для производства из каждой тонны сырья большего количества более ценных, чем нефтяной остаток, нефтепродуктов и, следовательно, для более углубленной переработки нефти.
В мировой нефтепереработке до сих пор нет общепринятого и однозначного определения показателя глубины переработки нефти. В отечественной нефтепереработке под ГЛУБИНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ подразумевается суммарный выход в % на нефть всех нефтепродуктов, кроме непревращенного остатка, используемого в качестве котельного топлива.
В современной нефтепереработке принято подразделять НПЗ на два типа:
· с неглубокой переработкой (НГП);
· глубокой переработкой нефти (ГПН).
За последнее десятилетие мощности нефтеперерабатывающих заводов мира выросли на 12 % (прирост составил 430,5 млн т/год).
Основная часть прироста мощностей пришлась на Азиатско-Тихоокеанский регион (АТР).
Начиная с 2000 г. число НПЗ в мировой нефтеперерабатывающей промышленности постоянно уменьшалось.
Выводились из эксплуатации маломощные и технически слабо оснащенные заводы. Ряд относительно крупных заводов были выведены по экологическим соображениям.
Но все же главной причиной закрытия ряда НПЗ, прежде всего в США и западноевропейских странах, были экономические причины, а именно, низкая конкурентоспособность выпускаемой продукции.
В странах-экспортерах нефти наиболее крупными мощностями НПЗ обладают Саудовская Аравия, Мексика, Бразилия, Венесуэла и Иран.
Характерная особенность нефтепереработки в этих странах — низкая глубина переработки нефти (выход светлых около 50 %) и соответственно малая насыщенность НПЗ вторичными процессами.
Глубокая (93 %) степень переработки нефти в США обусловлена применением процессов каталитического крекинга прежде всего вакуумных газойлей и мазутов, гидрокрекинга и коксования. По мощности этих процессов США существенно опережают другие страны мира.
Из промышленно развитых стран наиболее крупные мощности НПЗ имеют:
в Западной Европе — Италия, Франция, Германия и Великобритания;
в Азии — Япония, Китай и Южная Корея.
НПЗ развитых стран Западной Европы и Японии характеризуется меньшей, чем у США глубиной переработки нефти, что обусловливается необходимостью по климатическим условиям производства большого количества печного топлива.
В последние годы состояние и структура нефтепереработки в мире радикально изменились. Кувейт, Саудовская Аравия, Объединенные Арабские Эмираты, Китай, Индия активно строят и вводят в эксплуатацию все новые мощности по нефтепереработке и нефтехимии.
Общей мировой тенденцией, наиболее ярко выраженной в промышленно развитых странах, стало ужесточение экологического законодательства, направленное на снижение вредных выбросов при сжигании топлив, а также на постоянный рост требований к качеству нефтепродуктов.
Экономический кризис крайне неблагоприятно сказался на развитии всей нефтепереработки в мире.
Низкий уровень спроса оказался ключевым фактором, негативно повлиявшим на отрасль.
И хотя мировой спрос постепенно восстанавливается, и мировая экономика медленно выходит из финансового кризиса, на отрасль продолжают оказывать влияние кризисные тенденции: снижение спроса и уменьшение цен на нефтепродукты, существенное увеличение их коммерческих запасов, ввод новых мощностей в Азии.
С 2003 до 2008 гг. мировая нефтепереработка переживала период взлета, сменившийся в настоящее время затяжным кризисом.
В 2009 – 2010 гг. спрос на нефтепродукты значительно упал и продолжает падать.
Уровень загрузки НПЗ снизился до рекордно низких значений: в Европе до 70 – 75%, а в США – до 80%. Особенно трудно пришлось высокотехнологичным заводам, а также предприятиям, получающим прибыль за счет переработки дешевых высокосернистых сортов нефти в светлые нефтепродукты высокой стоимости: резкое сокращение ценовой разницы между сортами нефти разного качества оказало дополнительное отрицательное влияние на результативность их деятельности.
Некоторые независимые нефтеперерабатывающие компании были вынуждены начать процедуру банкротства. В результате были ликвидированы мощности по переработке нефтяного сырья на 1,2 млн барр. в сутки. И полностью закрыты в мире 16 НПЗ – беспрецедентный случай.
Тем временем Китай активно расширяет свою нефтепереработку: в 2009 – 2010 гг. национальные компании – Sinopec, PetroChina и CNOOC – ввели в эксплуатацию пять новых и модернизированных НПЗ, увеличив совокупные перерабатывающие активы страны примерно на 900 тыс. барр. в сутки.
В 2009 г. компания Petrovietnam запустила в эксплуатацию первый во Вьетнаме НПЗ мощностью 145 тыс. барр. в сутки.
Происходит существенное увеличение мощностей по производству нефтепродуктов
· в Африке (в Анголе, Египте, Ливии, Нигерии, Чаде, Южной Африке),
· в Центральной и Южной Америке (в Венесуэле, Колумбии, Никарагуа, Эквадоре),
· на Ближнем Востоке (в Иране, Ираке),
· в Азии (в Брунее, Вьетнаме, Индонезии, Китае, Малайзии, Монголии, Пакистане).
Предполагалось, что ввод новых мощностей в Азиатско-Тихоокеанском регионе будет способствовать удовлетворению растущих потребностей внутреннего спроса этих стран, однако получился обратный эффект: дешевые нефтепродукты и продукты нефтехимии наводняют европейский рынок.
Поскольку в Азии и на Ближнем Востоке появилось огромное количество новых НПЗ, то многие заводы в США также оказались под угрозой закрытия. Кроме этого, в США резко упал спрос на бензин, что нехарактерно для данного региона, и активно проводится политика перехода на альтернативные источники энергии и использование этанола.
Происходящие в настоящее время структурные изменения на мировом рынке химической и нефтехимической продукции, появление новых сильных игроков на традиционных рынках сбыта российской продукции серьезно усложняют позиции российских компаний в борьбе за рынки сбыта. Это относится к вопросам реализации и сырья, и продукции. Конкурентоспособна только высокотехнологичная и качественная продукция высокого уровня или, как это не парадоксально – дешевые полуфабрикаты. Выходом из сложившейся ситуации является ускорение модернизации нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности России для удовлетворения потребностей внутреннего рынка и экспорта высококачественных, обладающих добавочной стоимостью нефтепродуктов вместо экспорта сырой нефти.
НПЗ бывшего СССР, построенные до 1950 г., были ориентированы на достаточно высокую глубину переработки.
В 1960–1970 гг. в условиях наращивания добычи относительно дешевой нефти в Урало-Поволжье и Западной Сибири осуществлялось строительство новых НПЗ, преимущественно по схемам неглубокой и частично углубленной переработки нефти, особенно в Европейской части страны.
Развитие отечественной нефтепереработки шло как количественно, т.е. путем строительства новых мощностей, так и качественно — за счет строительства преимущественно высокопроизводительных и комбинированных процессов и интенсификации действующих установок.
В последние годы перед распадом Советского Союза правительство СССР основное внимание уделяло строительству новых высокоэффективных НПЗ последнего поколения в союзных республиках: Литве (Мажейкяйский, 1984 г. пуска, мощностью 13,3 млн. т.); Казахстане (Чимкентский, 1984 г.пуска, мощностью 6,6 млн. т.,Павлодарский, 1978 г. пуска, мощностью 8,3 млн. т.); Туркмении (Чарджоуский, 1989 г. пуска, мощностью 6,5 млн. т.).
После распада СССР эти заводы остались на территории стран-участниц СНГ.
России от бывшего СССР достались 26 морально и физически стареющих НПЗ.
Из них 8 было пущено в эксплуатацию до Второй мировой войны, 5 — построены до 1950 г., еще 9 — до 1960 г. Таким образом, 22 из 26 НПЗ эксплуатировались более 40–70 лет и, естественно, требуется обновление оборудования и технологии.
Российским НПЗ необходимы срочная реконструкция, существенное увеличение мощности каталитических процессов, повышающих глубину переработки нефти и качество выпускаемых нефтепродуктов.
Первым по объему выпуска нефтепродуктов является дизельное топливо (37,8 %). Массовым нефтепродуктом в стране все еще остается котельное топливо – топочный мазут (35 %). Объем производства автомобильного бензина - 19,6 %. Прочие нефтепродукты (бензин авиационный, авиакеросин, масла смазочные и др.) – 13,8 %.
Глубина переработки нефти составляет 71 %.
Из анализа данных можно констатировать, что по оснащенности вторичными процессами, прежде всего углубляющими нефтепереработку, НПЗ России значительно отстают от развитых стран мира. Так, суммарная доля углубляющих нефтеперерабатывающих процессов коксования, каталитичекого крекинга и гидрокрекинга в нефтепереработке России составляет всего 8,2 %, т.е. на порядок ниже, чем на НПЗ США. Более половины из установок прямой перегонки нефти не оснащены блоком вакуумной переработки мазута. В составе отечественных НПЗ нет ни одного внедренного процесса по каталитической переработке гудронов в моторные топлива. Эксплуатируемые на НПЗ страны установки гидрокрекинга приспособлены лишь для переработки вакуумного газойля.
На российских НПЗ относительно благополучно положение с оснащенностью процессами облагораживания топливных фракций нефти, такими как каталитический риформинг и гидроочистка, что позволяет обеспечить выпуск удовлетворительно качественных нефтепродуктов.
Однако, несмотря на заметное повышение качества наших нефтепродуктов и продукции нефтихимии, они пока уступают лучшим мировым образцам.
Мы уступаем и по важнейшим технико-экономическим показателям процессов: металлоемкости, энергозатратам, занимаемой площади, уровню автоматизации производства, численности персонала и др.
Даже разработанные и внедренные в последние годы высокопроизводительные процессы и каталитические системы существенно уступают по этим показателям лучшим зарубежным аналогам. Неудовлетворительно обстоит дело на НПЗ и в отношении отбора светлых нефтепродуктов от потенциала, что приводит к значительному недобору дизельных фракций на атмосферных колоннах. Отечественные катализаторы значительно уступают зарубежным аналогам по активности, стабильности, селективности и другим показателям. Одной из острейших на НПЗ России является проблема быстрейшего обновления и модернизации устаревшего оборудования, машин и отдельных процессов с доведением их до современного мирового уровня.
Необходимы новые технологии и новая техника, замена физически и морально устаревших технологических процессов на более совершенные в технических и более чистые в экологическом отношениях безотходные процессы глубокой
ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ:
- прямая и вакуумная перегонка нефти,
- каталитический крекинг,
-каталитический риформинг,
- каталитический гидрокрекинг,
- коксование,
- гидроочистка и гидрообессеривание,
- алкилирование,
- изомеризация,
- деасфальтизация и др.
Процесс первичной переработки нефти (ПРЯМОЙ ПЕРЕГОНКИ), с целью получения нефтяных фракций, различающихся по температуре кипения, без термического распада, осуществляют в кубовых или трубчатых установках при атмосферном и повышенном давлениях или в вакууме.
При перегонке нефти получают светлые нефтепродукты: бензин (tкип 90-200°С), лигроин (tкип 150-230°С), керосин (tкип 180-300°С), легкий газойль – соляровое масло (tкип 230-350°С), тяжелый газойль (tкип 350-430°С), а в остатке – вязкую черную жидкость – мазут (tкип выше 430°С). Мазут подвергают дальнейшей переработке. Его перегоняют под уменьшенным давлением (чтобы предупредить разложение) и выделяют смазочные масла.
Из процессов ПРЯМОЙ и ВАКУУМНОЙ ПЕРЕГОНКИ НЕФТИ можно отметить технологии компаний Foster Wheeler, Shell Global Solutions International B.V., Technip, ABB Lummus Global. Inc., UhdeGmbH.
Главным процессом нефтепереработки является процесс КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА «ФЛЮИД»(ККФ) - селективная переработка разнообразных газойлей в высокоценные продукты (высокооктановый бензин, дизельное и реактивное топливо).
Известны процессы компании ABB Lummus Global, Inc; технология Flexicracking компаний Exxon Mobil Research and Engineering Co. и Kellogg Brown & Root; процесс Millisecond Catalytic Cracking компании UOP; процесс Orthofow компании Kellogg Brown & Root, Inc.; процесс превращения тяжелых нефтяных дистиллятов в высокоценные продукты компании Shell Global Solutions; процесс компаний Stone & Webster Inc, Shaw Group Co./Axens, IFP Group Technologies; процесс FCC/RFCC/Petro FCC компании UOP; процесс глубокого каталитического крекинга компаний Stone & Webster Inc, Shaw Group Co. при участии института нефтепереработки компании Sinopec.
Другой важнейший процесс нефтепереработки КАТАЛИТИЧЕСКИЙ РИФОРМИНГ - облагораживание бензиновых фракций с получением высокооктанового бензина, ароматических углеводородов и сжиженного нефтяного газа. Известны несколько модификаций процесса риформинга: компаний Axens NA, Home-Baker Engineers Ltd, UOP.
Сравнительно новым и быстроразвивающимся процессом нефтепереработки является КАТАЛИТИЧЕСКИЙ ГИДРОКРЕКИНГ - облагораживание вакуумного газойля и его смесей с газойлевыми фракциями других процессов с целью получения высококачественных дизельных и реактивных топлив, малосернистых котельных топлив, сырья для процесса ККФ.
Лицензиарами процесса каталитического гидрокрекинга являются компании: Axens NA (процесс H-Oil); Chevron и Lummus Global LLC (процесс LC-Fining и ISOCRACKING); Shell Global Solutions International B.V. (переработка тяжелого вакуум-газойля и нефтяных остатков); Veba Oil Technologie und Automatizirung GmbH (процесс Unicracking); Axens NA (процесс совместного гидрокрекинга и гидроочистки T-Star); Haldor Topsofe (процесс «мягкого» гидрокрекинга).
Наибольшим разнообразием отличаются процессы ГИДРООЧИСТКИ и ГИДРООБЕССЕРИВАНИЯ. Основной целью процесса гидроочистки и гидрообессеривания бензиновых фракций является улучшение качества последних за счет удаления таких нежелательных компонентов, как сера, азот, кислород, металлорганические соединения и смолистые вещества, непредельные соединения.
Гидроочистку и гидрообессеривание бензиновых фракций проводят с целью подготовки сырья для установки каталитического риформинга. Такая предварительная обработка способствует улучшению некоторых важных показателей процесса риформинга, а именно; глубины ароматизации сырья, октанового числа получаемого бензина, а также увеличению срока службы катализатора
В процессе КОКСОВАНИЯ - превращения вакуумных остатков, тяжелых смол и пеков в бензиновые и газойлевые фракции, котельное топливо и кокс - используются процессы замедленного коксования компаний ABB Lummus Global, Inc.
В процессе АЛКИЛИРОВАНИЯ - получения высокооктановых компонентов автобензина из легких олефинов и изобутана - используются процессы компаний ABB Lummus Global, Inc. (алкилирование на твердом катализаторе); компании Exxon Mobil Research and Engineering Co. (с использованием сернокислотных катализаторов); процесс FBA компании Haldor Topsoe AS.
В процессе ИЗОМЕРИЗАЦИИ - превращении парафинов и легких олефинов соответственно в изопарафины и изоолефины - используются процессы ABB Lummus Global, Inc.; Axens NA, COTECH и Lyondell Chemical, Fuels Technology Division Conoco Phillips Co.
В процессе ДЕАСФАЛЬТИЗАЦИИ - переработке тяжелых остатков с целью получения сырья для ККФ, битумов используются технологии компаний UOP и Foster Wheeler, Kellogg Brown & Root, Inc.
Наличие большого числа заводов с глубокой переработкой нефти в США, западноевропейских странах, Японии вызвано сложившейся там структурой потребления нефтепродуктов.
В Северной Америке 42% всех потребляемых нефтепродуктов - автобензины, 28 % - дизельное топливо, 25 % - реактивное топливо, масла, парафины, кокс и другие нефтепродукты и только 5 % - котельное топливо. Чтобы удовлетворить такую структуру потребления, нужна глубокая переработка нефти, высокая доля вторичных процессов.
В западноевропейских странах доля автобензинов в структуре потребляемых нефтепродуктов составляет только 21 %, но зато высокая доля потребления дизельного топлива - 41 %, прочих нефтепродуктов - 22 %, а котельного топлива - 16 %. Подобная структура потребления требует также глубокой переработки, хотя и меньшей, чем в США.
В Азиатско-Тихоокеанском регионе в суммарном потреблении нефтепродуктов доля автобензина и дизельного топлива составляет 54 %, прочих нефтепродуктов - 26%, а котельного топлива - 20 %. Хотя здесь в последнее время построено несколько крупнейших НПЗ, глубина переработки относительно невелика. Это же самое можно сказать о нефтеперерабатывающей промышленности ближневосточных стран, где также построено несколько крупных НПЗ, ориентированных в основном на экспорт нефтепродуктов. Глубина переработки или отношение мощностей по вторичным процессам к мощностям по первичной переработке нефти здесь относительно невелика.
Основные межрегиональные потоки нефтепродуктов из центров нефтепереработки отправляются в ЦЕНТРЫ ХРАНЕНИЯ И ПОТРЕБЛЕНИЯ трубопроводным и морским транспортом, а внутрирегиональные потоки - трубопроводным, железнодорожным и автомобильным транспортом.
В западном полушарии основными центрами нефтепереработки являются шт. Техас, Луизиана на юге США, штат Калифорния на западном побережье США, штаты Промышленного Востока США, провинция Альберта в Канаде, Мексика и Венесуэла. Внутрирегиональные потоки из центров переработки в США направлены в другие штаты. Кроме этого часть нефтепродуктов из Канады, Мексики и Венесуэлы следуют в США. Продукция мексиканских НПЗ обеспечивает страны Центральной Америки. Часть нефтепродуктов из Венесуэлы направляются в страны южноамериканского континента, в которых баланс производства и потребления складываются с дефицитом. Продукция американских НПЗ в Калифорнии поступает на рынки Азиатско-Тихоокеанского региона, а навстречу им - нефтепродукты из Южной Кореи и других стран региона. Также встречными являются потоки отдельных видов нефтепродуктов из Венесуэлы в страны Южной Европы, а из Европы - в латиноамериканские страны.
Нефтепродукты из стран Ближнего Востока поступают на американский рынок (в США) и в страны Азиатско-Тихоокеанского региона (Индия, Китай, Пакистан, Япония).
Нефтепродукты из стран Северной Америки поступают на рынок стран Южной Европы. Страны Западной и Центральной Европы получают нефтепродукты из России. В свою очередь западноевропейские нефтепродукты идут на рынок восточных штатов США.
В Азиатско-Тихоокеанском регионе центрами нефтепереработки являются НПЗ Японии, Китая, Южной Кореи, Тайваня и других стран. Часть из них, например, Южная Корея, Тайвань, Таиланд, Сингапур являются нетто-экспортерами, остальные - нетто- импортерами (в основном из стран этого же региона и из ближневосточных стран)
