Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Просто о сложном

.pdf
Скачиваний:
58
Добавлен:
14.02.2021
Размер:
5.27 Mб
Скачать

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

приложение к журналу

НЕФТЬ. ВЫПУСК 3

Просто о сложном

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

2016

Апрель

02 08

16

 

24

 

28

 

 

 

 

 

02

СПРОС РОЖДАЕТ ПЕРЕРАБОТКУ

История развития нефтеперерабатывающей отрасли

в России и в мире

08

ПРОСТАЯ ПЕРЕГОНКА

Первичные процессы переработки нефти на НПЗ

16

СВЕТЛЫЙ ПУТЬ

Светлые нефтепродукты, особенности их производства

и современные стандарты

24

НА ТЕМНОЙ СТОРОНЕ

Производство и рыночные ниши темных нефтепродуктов —

мазута, битума, смазочных материалов

28

ХИМИЯ И НЕФТЬ

Нефтехимическое производство XXI века, процессы

и основные продукты

Приложение к журналу «Сибирская нефть»

Координатор проекта: Блок корпоративных коммуникаций

ПАО «Газпром нефть» www.gazprom-neft.ru

Главный редактор

Игорь Свириз

Редактор приложения

София Зорина

Редакционная коллегия

Екатерина Стенякина, Дмитрий Лобач, Олег Твердохлеб, Юлия Дубровина

Тексты

Александр Алексеев, София Зорина

Журнал создан при участии

Custom Publishing

ООО «Москоутаймс» gopublishing.ru

Наталья Стулова, Алина Рябошапка, Даниил Рудаков, Татьяна Князева, Екатерина Мигаль, Юлия Алексеева, Виталий Шебанов

Отпечатано в типографии «Доминико».

Тираж 10 000 экз.

Мнение редакции не всегда­ совпадает с мнениемавт о- ров. Присланные материа­ лы не рецензируются ине возвращаются

Все права на оригинальные материалы, опубликованные в номере, принадлежат журналу «Сибирская нефть». Перепечатка без разрешения редакции запрещена

При использовании материалов ссылка на журнал «Сибирскаянеф ть» обязательна.

Редакция не несет ответственности за содержание рекламных материалов

Иллюстрация на обложке:

Дмитрий Коротченко

Электронную версию журнала читайте на сайте

WWW.GAZPROM-NEFT.RU

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

ВЫПУСК 3

НЕФТЬ.

Просто о сложном

История нефтепереработки, первичная перегонка, производство бензина, темные нефтепродукты, нефтехимия

Очередной выпуск приложения к ­журналу «Сибирская нефть» из серии

« П р о сто о сложном» посвящен нефтепереработке. С его страниц вы узнаете о том, кто и когда предпринял первые ­попытки преобразовать нефть в более полезные продукты, какие нефтепродукты и каким образом получают сегодня. Отдельный рассказ о нефтехимическом производстве, за которым, по оценке многих экспертов, будущее нефтегазовой отрасли.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

До середины XIX века в уличных фонарях использовали различные жиры, в том числе и китовый, добыча которого обошлась человечеству сокращением популяции этих животных. Другим вариантом топлива было осветительное масло — смесь газов, получающаяся при сжигании каменного угля.

Спрос

рождает

переработку

Первые попытки получить из нефти новые продукты человечество предприняло около 5 тыс. лет назад.

За всю долгую историю нефтепереработки цели таких преобразований были самые разнообразные — от научного любопытства до получения нового оружия

и горючих материалов. Сегодня сложно найти сферу промышленности, в которой не задействованы в том или ином виде нефтепродукты, но еще сложнее предсказать, где они окажутся востребованными завтра

Конструктор Вильгельм Майбах демонстрирует свое детище — одну из первых моделей «Мерседеса»

0 2

 

Приложение к журналу «Сибирская нефть»

 

 

 

нефть. просто о сложном

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Первым нефтепереработчиком смело можно назвать природу, предоставившую враспоряжение человека

такой продукт, как асфальт. Асфальт, образовывавшийся в результате химического и биохимического окисления и испарения легких нефтяных фракций

на поверхности «нефтяных озер» — просочившихся наружу залежей нефти, — оказался отличным строительным материалом. В Древнем Египте и Вавилоне, Китае и Греции с его помощью укрепляли стены амбаров и крепостей, использовали для гидроизоляции, а в Средние века, пока европейцы экспериментировали с «горной смолой» при изготовлении красок, инки строили асфальтовые дороги.

Сложно сказать, когда именно человек попытался собственноручно получить из нефти нечто новое, но историки предполагают, что процесс дистилляции был известен еще древним цивилизациям и точно использовался алхимиками уже в I тысячелетии до н. э. А значит, сырьем для этих процессов могла служить и нефть. В любом случае тогда применение получавшегося в результате примитивной перегонки продукта было ограничено его очевидными свойствами — он неплохо горел — и свойствами предполагаемыми: вплоть до XIX века нефтяные дистилляты широко применялись в аптекарском деле в качестве заживляющего, болеутоляющего и любого другого чудодейственного средства.

Говорить же о более-менее серьезной промышленной перегонке нефти с целью получения конкретных нефте-

продуктов можно лишь начиная с середины XIX века.

КЕРОСИНОВЫЙ ВЕК

В России первооснователем нефтепереработки принято считать архангельского рудоискателя Федора Прядунова, пытавшегося «двоить» (то есть перегонять) нефть в коммерческих целях еще в 1745 году. Прядунов организовал небольшой завод по добыче нефти под Ухтой, где из-под земли били настоя-

Керосинки оставались одним из популярных осветительных приборов в России вплоть до 60-х годов XX века

щие нефтяные ключи и добыча не требовала больших усилий. Полученную нефть он отвозил в Москву, перегонял

влаборатории Берг-коллегии, а керосиноподобный продукт пытался продавать

ваптеки. По разным причинам бизнес Прядунова не пошел. Более удачливыми оказались крепостные крестьяне братья Дубинины, построившие нефтеперегонный куб — первую промышленную установку для дистилляции нефти, сведения о конструкции которой были задокументированы и дошли до наших дней. Хотя свою «белую нефть» братья продавали не только аптекам, но и в качестве продукта для освещения, в миро-

вом масштабе начало нефтепереработки принято отсчитывать с момента целенаправленного выделения из нефти керосиновых фракций.

Спрос определяет предложение — к середине XIX века для всех крупных

городов остро встал как раз вопрос освещения улиц и домов. До тех пор в лампах и уличных фонарях использовали различные жиры (в том числе и китовый жир, добыча которого обошлась человечеству значительным сокращением популяции китов) или так называемое осветительное масло — смесь газов, получающуюся при сжигании каменного угля. Иногда в качестве светильного

Приложение к журналу «Сибирская нефть»

 

0 3

 

www.gazprom-neft.ru

 

 

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примерно половина всей энергии, потребленной человечеством

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на протяжении последних 2000 лет, приходится на XX столетие. Среднее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

энергопотребление на человека составляет 2,5–3 т н. э. в год. При этом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в экономически развитых странах эта цифра может быть в 4 раза выше.

 

 

Количество НПЗ

 

 

 

 

Средний размер НПЗ

 

Индекс Нельсона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тыс. бар в сутки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

250

 

 

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

1990

1995

2000

2005

2010

2015

1990

1995

2000

2005

2010

2015

1990

1995

2000

2005

2010

2015

Европа

 

Азия

Северная Америка

Ближний Восток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИРОВОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НЕФТЕПРОДУКТОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

млн т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Северная Америка

Ближний Восток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Европа

 

 

Ю. и Ц. Америка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АТР

 

 

Африка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дорожный транспорт

Авиация

 

 

 

 

 

 

 

 

LPG

 

 

Дизтопливо

Промышленность

Бункеровка

 

 

 

 

 

 

 

 

Нафта

 

 

Мазут

 

 

С/х и торговля

 

Электроэнергетика

 

 

 

 

 

 

Бензин

 

 

Прочие

 

Сырье для н/х

 

Прочий

 

 

 

 

 

 

 

 

Керосин

 

 

Потери

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2005

2010

2011

2012

2013

 

2014

2020

2025

 

2005

2010

2011

2012

2013

2014

2020

2025

0 4

Приложение к журналу «Сибирская нефть»

 

 

 

 

 

 

и н ф о г ра ф и к а Н а д е ж д а А н д р и а н о в а

 

нефть. просто о сложном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Нефтяной завод компании Нобель в Баку, 1901

масла применяли и нефтяные дистил ляты, но они сильно коптили, как и сама сырая нефть.

Хотя патент на керосин принадле жит вполне конкретному человеку — канадскому химику Абрахаму Гезнеру, а получил он это прозрачное жидкое топливо, которое хорошо горело и мало дымило, из каменного угля, здесь сто ит говорить скорее о логичном стече нии многих факторов, чем о случай ном изобретении. В 1840–50 х годах в Америке были открыты значительные месторождения нефти. Добыча ново

го ископаемого требовала рынков сбы та, а тогдашних представлений о хими ческих и физических свойствах жидких углеводородов было достаточно, что бы быстро найти им достойное приме нение. Идея извлечения из нефти керо синовых фракций витала в воздухе и была реализована учеными и инже нерами во многих странах. Очень

быстро керосин стал движущей силой нарождавшейся нефтеперерабатываю щей промышленности.

К началу XX века технологии пере работки заметно усовершенствова лись, а значительный вклад в развитие индустрии в тот период внесли россий ские ученые, инженеры, предприни

95%

средняя глубина переработки нефти­ в США. Средний показа тель для отечественных НПЗ — порядка 72%, на заводах «Газпром­ нефти» он дости­ гАет 85%

матели и изобретатели. В частности, Дмитрий Менделеев обосновал воз можность получения из мазута мине ральных смазочных масел перегонкой в вакууме или с водяным паром, а изо бретатель Виктор Рагозин в полной мере реализовал его идеи на практике. В Российской империи появилась и пер вая многокубовая установка для непре рывной перегонки нефти и дистилля ции нескольких различных нефтяных фракций — на заводе ­Товарищества нефтяного производства братьев Нобель, крупнейшей по тем време нам «вертикально ­интегрированной»

G e t t y i m a g e s

­отечественной нефтяной ком пании, разрабатывавшей бакинские месторождения.

Следующим витком раз вития нефтепереработка обя зана появлению бензинового двигателя внутреннего сго рания (ДВС), до сих пор оста ющегося одним из главных отраслевых драйверов роста.

ДВИГАТЕЛЬ РЫНКА

Вообще-то сам ДВС был ­изобретен еще в 1807 году и в течение XIX века пре

терпевал различные усовершенство вания. Но первые модели двигателя работали на газе, а заслугу появления в 1880 х годах бензинового прототипа современных ДВС приписывают серб скому изобретателю Огнеславу Косто вичу, жившему и работавшему в Рос сии. Впрочем, мировая история отдает предпочтение немецким инженерам, чьи имена до сих пор на слуху, — Готт либу Даймлеру и Вильгельму Майбаху. Они не просто сконструировали легкий бензиновый карбюратный двигатель, но и сумели наладить производство автомобилей.

Приложение к журналу «Сибирская нефть»

 

0 5

 

www.gazprom-neft.ru

 

 

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Первенство открытия крекинг-процесса оспаривали многие инженеры, но в 1923 году международный патентный суд в Гааге признал инженера Вла-

димира Шухова и его помощника Гаврилова единственными изобретателями термического крекинга. Свою установку Шухов запатентовал еще в 1891 году.

Индекс Нельсона

Мировые тенденции, касающиеся углубления нефтепереработки, легко проследить на примере индекса Нельсона — показателя, который оценивает сложность производства. Индекс иллюстрирует уровень

развития мощностей вторичной переработки по сравнению с первичной мощностью дистилляции. Для расчета индекса оборудованию по перегонке ­сырой нефти присваивают коэффициент 1, а все остальные установки сравнивают с ним по сложности и стоимости. Например, установка каталитического кре-

кинга имеет коэффициент, равный 4, то есть она в четыре раза сложнее, чем установка для перегонки сырой нефти при той же производительности.

Суммируя значения сложности, присвоенные каждой единице оборудования, определяют сложность НПЗ по индексу сложности Нельсона. К 2015 году средний индекс Нельсона для американских НПЗ составлял порядка 12 единиц, для европейских и азиатских — около 8, а для лучших заводов, например НПЗ в индийском Джамнагаре — 14. По прогнозам экспертов, в ближайшем будущем смогут выжить только заводы, имеющие индекс Нельсона не ниже 10, а новые производства изначально будут иметь сложность около 15 единиц.

Так или иначе, но на заре XX века

тельный вклад внесли российские инже-

автомобили начали свое ­триумфальное

неры и ­ученые. Так, например, извест-

шествие по планете, а с ними стреми-

ный инженер Владимир Шухов еще

тельно рос и спрос на бензин. По свое-

в 1891 году запатентовал ­установку

му молекулярному составу бензин — это

непрерывного термического крекин-

более легкая углеводородная ­фракция,

га, но до ее промышленного воплоще-

чем керосин. Изначально при произ-

ния тогда так и не дошло. Зато двадцать

водстве керосина ее утилизировали

лет спустя, в начале бензино­вого бума,

как ненужный остаток. По мере же вос-

патент на крекинг-­процесс получил аме-

требованности бензина стало ясно, что

риканский инженер Уильям Бартон, пер-

объемов получающейся после ­прямой

вый президент компании «Стандард Ойл

перегонки нефти бензиновой ­фракции

Индиана» — одного из филиалов знаме-

недостаточно, чтобы удовлетворить

нитой империи Рокфеллера. Компания

растущий спрос. К тому же качество пря-

быстро монополизировала производ-

могонного бензина оставляло желать

ство бензина по методу Бартона, сметая

лучшего. Нефтеперерабатывающая про-

с рынка мелких конкурентов, а заодно

мышленность вплотную подошла к необ-

развязав патентную войну. Первенство

ходимости первой качественной модер-

открытия крекинг-процесса оспаривали

низации производства и появлению

многие инженеры, но в 1923 году между-

новых технологических процессов.

народный патентный суд в Гааге все же

Таким процессом, позволившим выра-

признал инженера Шухова и его помощ-

батывать достаточное количество каче-

ника Гаврилова единственными изобре-

ственного бензина, стал сначала тер-

тателями термического крекинга.

мический, а потом и каталитический

Впрочем, к тому времени США уже

крекинг, то есть расщепление ­сложных

значительно обгоняли остальные страны

молекул на более простые или пре-

по объемам переработки нефти с помо-

вращение тяжелых нефтяных фрак-

щью термического крекинга. А в 1930 е

ций в легкие под воздействием высо-

годы процесс был усовершенствован:

кой температуры и под давлением.

для его ускорения и повышения эффек-

В открытие крекинг-процесса значи-

тивности стали использовать катализа-

торы. Термический, а затем каталитический крекинг определили дальнейший вектор развития нефтепереработки — сегодня она немыслима без ­процессов, связанных с расщеплением ­тяжелых молекул углеводородов на более легкие.

ГЛУБОКИЙ ПОДХОД

Современный нефтеперерабатывающий завод можно сравнить с гигантской кухней: на территории, порой занимающей не одну тысячу гектаров, располагаются огромные котлы-установки, перерабатывающие миллионы тонн нефти в год и позволяющие выпускать несколько десятков различных «блюд». Если отвлечься от лирики, то в послед-

ние десятилетия в мире прослеживается четкая тенденция на укрупнение среднего размера НПЗ, на увеличение­ сложности предприятия и, соответственно, глубины переработки. Впрочем, разброс значений довольно велик: мощность самого крупного в мире завода в Джамнагаре (Индия) ­составляет 70 млн тонн н. э. в год, а среднемировой размер НПЗ — всего около 7 млн

тонн. Существенно может варьироваться и коэффициент, отражающий глубину переработки нефти. В лидерах здесь США, где средняя глубина переработки порядка 95%, а на некоторых производствах показатель достигает и 98%. В России дела обстоят гораздо хуже: средний показатель для отечественных НПЗ — 72%, лучшие заводы, к которым относятся и предприятия «Газпром нефти», дают 80–85%.

Тенденция на углубление переработки характерна для НПЗ во всем мире. Это связано с перманентно уменьшающимся спросом на мазут, представляющий собой тяжелые остатки переработки нефти и нефтепродуктов, и все возрастающим спросом на высококачественный бензин и дизельное топливо. В частности, именно бурный рост в США автопарка и, как следствие, спроса на бензин привели в свое время к углублению­ процессов вторичной переработки на местных НПЗ.

В то же время СССР с успехом исполь-

0 6

 

Приложение к журналу «Сибирская нефть»

 

 

 

нефть. просто о сложном

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Вплоть до 2002 года на российских заправках можно было купить этилированный бензин, запрещенный­ сегодня в связи с новыми экологическими стандартами

зовал мазут в качестве топлива на ТЭЦ

иотправлял­ его на экспорт, что привело к значительному отставанию во внедрении сложных вторичных процессов.

Еще одним стимулом к развитию

имодернизации НПЗ служит повсеместное ужесточение экологических требований к товарным бензинам, а также постоянное усовершенствование автомобильных двигателей, способствующее росту спроса на высокооктановое топливо. Все это влечет за собой необходимость внедрять в производство процессы гидроочистки и гидрокрекинга, позволяющие получать высококачественные высокооктановые бензины с минимальным содержанием серы. По прогнозам экспертов, в ближайшие пять лет на гидроочистку и гидрокрекинг придется более 50% всех вводимых вторичных процессов в мире, при этом максимальный прирост мощностей будет касаться именно гидроочистки, — процесса, отвечающего в первую очередь за чистоту получаемого продукта.

Что же касается перспектив долгосрочного развития отрасли, то нынешним предметом спора ведущих экспертов стал вопрос, сохранят ли через 15–20 лет бензин и дизельное топливо свои доминирующие позиции на рынке или уступят место альтернативным источникам энергии. «Существует масса факторов, которые могут повлиять на спрос на бензин и дизтопливо в будущем, — констатирует руководитель направления по связям с научно-

исследовательскими и образовательны-

ми учреждениями «Газпром нефти» Дмитрий Кондрашев. — Но как бы там ни было, у нефтепереработки остается еще одно важнейшее направление, спрос на которое будет только расти, — нефтехимия». Именно нефтехимическая промышленность, по прогнозам, сможет поддержать отрасль

при любом развитии событий: в отличие от альтернативных топлив, речи об альтернативных пластиках сегодня практически не ведется, в то же время продукция нефтехимии все более совершенствуется, занимает новые ниши и находит новые применения в огромном количестве областей. 

Еда из нефти

Образ синтетической еды, сделанной из нефти, часто можно встретить в научно-фантастической литературе. И хотя еды, полученной в процессе переработки нефти, пока не существует, углеводороды вот уже

больше 50 лет используются при производстве пищевых продуктов. Речь идет о белке, лежащем, как известно, в основе любого здорового рациона. О получении белка искусственным путем задумались еще во времена Первой мировой войны в Германии. В качестве поставщика такого белка могли бы выступить одноклеточные организмы. Тогда была разработана технология культивирования пивных дрожжей, которые после обработки и высушивания добавляли в супы и колбасы.

В 1960-е годы ученые вплотную занялись изучением питательных сред для одноклеточных организмов, преимущественно дрожжей. В ходе экспериментов была выявлена возможность продуктивно использовать для выращивания колоний микроорганизмов углеводороды. В результате ­заводы по производству синтетического белка были построены в Европе, Японии,

СССР. К началу 1980 х 12 советских биохимических заводов выпускали около 1 млн тонн микробного белка, что составляло 2/3 от общемирового объема производства белковых концентратов. Белок получали из дрожжеподобных грибов семейства Candida, выращенных на отходах нефтепереработки, либо из бактерий Methylococcus capsulatus, предпочитавших метан. Обычно синтетический белок использовали в качестве пищевой добавки в сельском хозяйстве, но на прилавках советских магазинов можно было встретить и «черную икру, сделанную из нефти».

Т А С С

Приложение к журналу «Сибирская нефть»

 

0 7

 

www.gazprom-neft.ru

 

 

 

 

 

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Согласно исследованию нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, проведенному Американским нефтяным институтом, номенклатура нефтепродуктов, выпускаемых на современных НПЗ и имеющих индивидуальные спецификации, насчитывает более 2000 пунктов.

Простая перегонка

Нефть состоит из множества компонеНТОв — фракций, — свойства, область применения и технологии переработки которых различны. Первичные процессы нефтеперерабатывающего производства позволяют выделить отдельные фракции, подготовив тем самым сырье для дальнейшего получения всем нам хорошо знакомых товарных продуктов — бензина, дизеля, керосина и многих других

0 8

 

Приложение к журналу «Сибирская нефть»

 

 

 

нефть. просто о сложном