Переработка нефти и нефтепродуктов

Российская нефтеперерабатывающая промышленность обладает огромным производственным потенциалом. Суммарная мощность нефтеперерабатывающих заводов превышает 260 млн т. Отрасль имеет квалифицированную рабочую силу и запасы сырья. Однако объем переработки нефти составляет менее 65 % от уровня конца 80-х - начала 90-х годов прошлого столетия. По масштабам фак­тической нефтепереработки Россия переместилась со второго ме­ста после США на четвертое, пропустив вперед Японию и Китай. По уровню потребления нефтепродуктов наша страна находится на четырнадцатом месте.

Основная часть технологических установок введена в 50-70-х годах прошлого века, свыше 80 % оборудования физически и мо­рально устарело. Современные мощности по переработке нефти вводились в строй в бывших республиках СССР, в результате в Российской Федерации остались устаревшие технологии.

Это привело к тому, что средняя глубина переработки нефти на российских нефтеперерабатывающих заводах составляет при­мерно 70 %. Глубина переработки нефти (ГПН) - показатель, характеризующий эффективность использования сырья. Общепри­нятого определения этого показателя не существует. У нас в стра­не ГПН определяют как суммарный выход (в %) на нефть всех нефтепродуктов, кроме непревращенного остатка.

По величине ГПН можно (пусть косвенно) судить о насыщенности нефтепере­работки вторичными процессами и структуре ассортимента неф­тепродуктов. Чем выше ГПН, тем больше нефтепродуктов полу­чают из тонны сырья. Для сравнения в США этот показатель со­ставляет около 90 %, а на лучших американских заводах даже 98 %. Такое положение с ГПН сложилось исторически, в связи с по­требностью в мазуте как топливе.

Дальнейшее развитие отрасли требует ее модернизации и тех­нического перевооружения.

По официальным данным Госкомстата России, производством нефтепродуктов занято 65 нефтеперерабатывающих заводов. Боль­шинство из них входят в состав крупных нефтяных компаний. Для нефтяного комплекса России характерна соизмеримость мощнос­тей добычи и переработки нефти в отличие от США и Западной Европы, где перерабатывающая промышленность по объему по­чти в три раза

превышает нефтедобычу. Для России эта соразмер­ность - предпосылка стабильного функционирования обеих от­раслей в условиях постоянно меняющихся мировых цен на нефть. Однако формированию оптимального соотношения производства и экспорта мешает ряд причин. Во-первых, российские нефтяные компании зачастую не заинтересованы в продаже товарных неф­тепродуктов, так как их производство требует больших затрат на модернизацию. Во-вторых, западные компании заинтересованы в загрузке собственных перерабатывающих мощностей, а значит, в закупке сырой нефти. В-третьих, экспорт товарных нефтепродук­тов из России затруднен из-за их невысокого качества. Так, даже экспортное дизельное топливо из России с содержанием серы не более 0,05 % используется на одном из заводов Западной Европы только в качестве сырья для получения и последующего экспорта в Северную Европу специального дизельного топлива «Ситиди-зель» с цетановым числом 53, содержанием серы 0,005 % и аро­матических углеводородов менее 20 %.

Кроме того, приходится учитывать, что в 2005 г. в США и За­падной Европе будут введены еще более жесткие требования к качеству нефтепродуктов, а это может привести к дополнитель­ным технологическим трудностям для российских предприятий и затруднить экспорт продуктов нефтепереработки.

Нефтепереработка - это многоступенчатый процесс физичес­кой и химической обработки сырой нефти, результатом которого является получение комплекса нефтепродуктов (рис. 1).

Переработку нефти осуществляют методом перегонки, то есть физическим разделением нефти на фракции. Различают первич­ную и вторичную переработку нефти. При первичной перера­ботке из нефти удаляют соли и воду.

Эффективное обессоливание позволяет уменьшить коррозию оборудования, предотвратить раз­рушение катализаторов, улучшить качество нефтепродуктов. За­тем в атмосферных или вакуумно-атмосферных ректификацион­ных колоннах нефть разделяется на фракции. Их используют как готовую продукцию, например низкооктановые бензины, дизель­ное топливо, керосин, или направляют на последующую перера­ботку.

Рис. 1. Основные продукты нефтепереработки

Вторичная переработка нефти обеспечивает химическое пре­вращение, вплоть до деструкции молекул, полученных при пер­вичной переработке фракций (дистиллятов) в целях увеличения содержания в них углеводородов определенного типа.

Основным методом вторичной переработки нефти является крекинг - тер­мический, каталитический и гидрокрекинг.

Крекинг - это про­цесс переработки нефти и ее фракций, вызывающий распад тя­желых углеводородов, изомеризацию и синтез новых молекул. Он применяется главным образом для получения моторных топлив.

При термическом крекинге тяжелые углеводороды, входящие в состав остаточных продуктов перегонки нефти, расщепляются на легкие углеводороды. Наиболее распространенным является глу­бокий крекинг керосиногазойлевых фракций для получения бен­зина. Он проводится при температуре 500-520 °С и давлении до 5 МПа. Выход бензина при этом достигает 60-70 %.

Тяжелые нефтепродукты (мазут, гудрон и др.) подвергаются термическому крекингу низкого давления, осуществляемому при температуре 500-600 °С, или коксованию. Его проводят в целях получения газойля, используемого для производства моторных топлив, и кокса (выход до 20 %), применяемого, например, для изготовления электродов.

Может проводиться высокотемпературный крекинг, или пи­ролиз, осуществляемый при температуре 650-750 °С и давлении, близком к атмосферному. Этот процесс дает возможность перера­батывать тяжелое остаточное нефтесырье в газ, используемый в химической промышленности, а также получать ароматические углеводороды - бензол, толуол, нафталин и др.

Каталитический крекинг служит для получения дополнитель­ного количества высокооктанового бензина и дизельного топлива разложением тяжелых нефтяных фракций с применением катали-заторов. Этот процесс позволяет увеличить выход и повысить ка­чество бензина по сравнению с термическим крекингом.

Для переработки средних и тяжелых нефтяных фракций с боль­шим содержанием сернистых и смолистых соединений большое распространение получил каталитический крекинг с использова­нием водорода - гидрокрекинг. При этом процессе выход светлых нефтепродуктов возрастает до 70 %, содержание серы в них сни­жается. Для переработки различных нефтепродуктов, в том числе газов и остатков нефтеперегонки, применяют крекинг с водяным паром. Его преимущества - низкое коксообразование и большой выход олефинов.

Процесс получения высокооктанового компонента автомобиль­ных бензинов путем каталитического превращения низкооктано­вых бензиновых фракций, вырабатываемых при прямой перегон­ке и крекинге, называется каталитическим риформингом.

К методам вторичной переработки нефти также относятся: ал-килирование — для получения изооктана и другого высокооктано­вого топлива, деструктивная гидрогенизация - для увеличения выхода легких и светлых нефтепродуктов, синтез углеводородов из газов — для превращения в жидкое состояние углеводородов, на­ходящихся в газах крекинга, и др.

Получаемые различными способами нефтепродукты очищаются от нежелательных примесей и смешиваются (подвергаются ком­паундированию) для получения товарных продуктов. При необ­ходимости в них вводятся специальные добавки - присадки, улуч­шающие те или иные свойства продуктов.