1.1.2. Структура топливно-энергетического баланса в России и за рубежом

Основная доля в мировом топливно-энергетическом балансе приходится на уголь, нефть и газ. Начиная с 30-х годов XX века доля угля неуклонно снижается. К 1950 г. доля угля в мировом топливно-энергетическом балансе снизилась до 54.2%, к 1965 г. до 39 %. Доля нефти возросла к 1965 г. до 34 % и природного газа до 16...17 %. В ТЭБ СССР к 1965 г. доля угля составляла 44.0 %, нефти 36.4%, природного газа 15.9 %. В США доля нефти и газа среди остальных источников энергии составляла 74.2%.

Одновременно наблюдается тенденция к углублению переработки нефти. Если в 1975 г. топочный мазут составлял свыше 20 % от общих ресурсов, к 1980 г. его доля должна снизилась до 17 %.

Сравнение выхода различных нефтепродуктов (по данным на середину 90-х годов)

В США выход бензина составляет примерно 45-46% на нефть, в России около 15-20%. Выход светлых в США составляет примерно 75%, В России 42-45%. Выход мазута в США составляет 10%, в России - 40%, масел в США - 1.3%, России - 1.9%.

В таких странах как Англия, Италия, Франция, ФРГ, Япония переработка нефти ведется по вариантам, дающим набор продуктов сходный с Российским. Для США характерен бензиновый вариант переработки нефти, для Европейских стран - дизельный вариант.

В США находится около 290 нефтеперерабатывающих завода, в России - только 50. Второе место по нефтепереработке в капиталистическом мире занимает Япония.

Значение того или иного процесса для нефтеперерабатывающей промышленности России и США представлено в таблице 1.1. При этом за 100 % принят объем сырья, поступающий на первичную переработку.

Таблица 1.1.

Доля различных процессов в нефтепереработке России и США

Процесс	Доля процесса, %
	США	Россия
Первичная переработка	100	100
Вакуумная перегонка	20-25	10-12
Термические процессы	8	<10
Кат. крекинг	35	5-8
Гидроочистка	30	20
Гидрообессеривание мазутов и вакуумных газойлей	10	–
Гидрокрекинг	5-7	0,2
Алкилирование	5-7	<1
Изомеризация	1	0,2
Производство смазочных масел	1,1-1,2	1,5-1,6
Производство нефтебитума	5-7	1,5-1,6
Коксование	2	0,25

1.1.3. Основные направления использования нефти и газа. Перспективы развития нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности

Различают три основных направления переработки нефти:

1. топливный;

2. топливно-масляный;

3. нефтехимический (комплексный).

По топливному варианту нефть перерабатывают, в основном, на моторные и котельные топлива. При одной и той же мощности по сырью (нефти) завод, работающий по топливному варианту отличается наименьшим числом технологических установок и низкими капиталовложениями.

Переработка нефти по топливному варианту может быть глубокой и неглубокой

Прямая перегонка дает только тот выход светлых, который обусловлен природными свойствами нефти. Поэтому, при глубокой переработке по топливному варианту предусматривается набор процессов вторичной переработки, при котором из тяжелых нефтяных фракций и остатка - гудрона получают высококачественные легкие моторные топлива. Кат. крекинг вакуумного газойля (фракция 360...500^оС) может дать дополнительно 10...15% бензина в пересчете на нефть.

Переработка газов направлена на увеличение выхода высококачественного бензина.

Процессы вторичной переработки (в значительной мере условно) делятся на:

• Термические процессы (термический крекинг, пиролиз (высокотемпературный крекинг), коксование) - процессы, протекающие при высокой температуре в зоне реакции (490...900^оС), при которой нефтяное сырье разлагается (собственно крекинг (от английского to crack - раскалывать, разламывать). Процессы сопровождаются вторичными реакциями уплотнения образующихся углеводородных молекул.

• Термокаталитические процессы

Каталитический крекинг. Служит для получения высококачественного бензина. Процесс осуществляется при температуре термического крекинга (470...540^оС), но имеет более высокую скорость и качество бензина выше.

Каталитический риформинг служит для производства ароматических соединений и повышения О.Ч. бензина;

Каталитическая изомеризация легких углеводородов (н-пентан, н-гексан). Служит для производства высокооктановых компонентов бензина.

• Гидрогенизационные процессы - термокаталитические процессы под давлением водорода:

гидроочистка (обессеривание, насыщение непредельных углеводородов);

гидрообессеривание - удаление серы из тяжелых остатков сернистых нефтей с целью использования последних в качестве котельного топлива;

Гидрокрекинг - глубокое термокаталитическое превращение тяжелого сернистого остаточного сырья для производства бензинов, реактивных и дизельных топлив.

• Низкотемпературный каталитический процесс- каталитическое алкилирование изобутана олефинами на основе заводских газов. Целевой продукт - алкилат - высокооктановый компонент авто- и авиационных бензинов.

Топливно-масляный вариант. Сырье - нефти с высоким потенциальным содержанием масляных фракций. В этом случае требуется меньше производственных установок для получения высококачественных масел. Масляные фракции - >350^оС. Их очищают селективными растворителями (фенол, фурфурол и т.д.), удаляя смолы и углеводороды с низким ИВ, депарафинируют (смесью метилэтилкетона или ацетона с толуолом), что снижает t застывания, и подвергают гидроочистке. Это получение дистиллятных масел (легкие и средние индустриальные, автотракторные и др.). Остаточные масла (авиационные, цилиндровые) выделяют из гудрона путем его деасфальтизации. Деасфальтизат затем подвергают дальнейшей переработке по аналогии с дистиллятными маслами. Асфальт перерабатывают в битум и кокс.

В обоих вариантах должны бить предусмотрены процессы по производству сырья для нефтехимической промышленности - этилена, пропилена, бутиленов, бензола, толуола, ксилолов и т.д. Источниками этих веществ являются вторичные процессы переработки нефти (см. выше).

Нефтехимический вариант переработки нефти представляет собой сложное сочетание предприятий, на которых помимо выработки высококачественных топлив и масел не только производится подготовка сырья для тяжелого органического синтеза, но и осуществляются процессы связанные с многотоннажным производством азотных удобрений, синтетического каучука, пластмасс, синтетических волокон, моющих веществ, жирных кислот, фенола, ацетона, спиртов, эфиров и многих других химикалий. Таким образом, нефтехимический вариант по сравнению с топливным и топливно-масляным отличается большим ассортиментом нефтехимических продуктов, и, как следствие, высокими капиталовложениями. Поставщиками олефинов на таких заводах служат главным образом процессы пиролиза. Сырьем для процессов пиролиза служат сухие газы нефтепереработки, низкооктановые газовые бензины, рафинаты с установок по извлечению ароматики.

В настоящее время мировое производство продуктов основного органического синтеза базируется на использовании нефти и природного газа (около 95%), уголь, сланцы, торф, древесина обеспечивают не более 5% потребляемого сырья. Химической переработке подвергается около 5 % добываемой нефти и ее продуктов. Остальная часть ее сжигается в различных двигателях и топках (выбросы в воздух СО₂ - до 20 млрд. т / год).

Касательно перспектив. Итак, нефть имеет наибольшее значение для нефтехимического синтеза, однако структура ее потребления такова, что основная масса нефти сжигается. Тенденции в мире направлены на сдвиги в топливно-энергетическом балансе, при котором энергия производится из менее дефицитного и ценного и более дешевого топлива: гидроэнергия, атомная (хотя это сопряжено с определенными экологическими последствиями), использование углей. Здесь также действуют иные экономические факторы.